光盘存储系统

1、主讲主讲 赵士滨赵士滨第四章第四章 光盘存储系统光盘存储系统4.1 多媒体信息的光学存储多媒体信息的光学存储光存储系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。4.1多媒体信息的光学存储多媒体信息的光学存储一 光盘分类及ISO标准1.光盘分类只读型一次写入可重写2.光盘结构 主要分为五层，其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。 基板记录层反射层保护层印刷层4.1多媒体信息的光学存储多媒体信息的光学存储一光盘分类及ISO标准3.光盘的规范和标准CD-DA（Digital Audio）CD-ROM：（Compact-Disc-Read-Only-Memory）CD-I：（Compact-Disc-In

2、teractive）CD-R：（Compact-Disc-Recordable）CD-WORMVCDDVD红光高密度DVDBD蓝光光盘4.1多媒体信息的光学存储多媒体信息的光学存储二光盘系统的技术标准1.尺寸2.容量3.平均存取时间、平均寻道时间、平均等待时间4.数据传输率5.误码率6.平均无故障时间4.1多媒体信息的光学存储多媒体信息的光学存储三磁光盘(Magnetic Optical)1.MO用磁光特性来存储数据，它的存储容量为几百MB，不受磁场的影响。2.MO驱动器采用光磁结合的方式实现数据的重复写入，可重复读写一千万次以上。4.1多媒体信息的光学存储多媒体信息的光学存储四大容量可重写光

3、盘新技术1.光斑凹缘记录 (Mark edge recording) 光斑凹缘记录的一个光斑可以表示两位信息，记录密度可提高近2倍2.采用新的激光源不同激光波长和数值孔径(NA)对CD容量的影响半导体激光源 波长() /(m)NA聚集光束(m)凹坑宽(m)3T长(m)道间距(m)密度(EFM编码)红外光7800.451.00.600.830.61.601.201x2x红光6500.450.550.90.70.520.420.520.421.000.842.8x4x蓝光4050.450.550.50.40.310.250.310.250.620.507.5x11.5x4.2 LV和和CD-DA一

4、LV(Laser Vision/Laser Disc) 直径为12英寸（30cm），两面都可以记录信号， 一片双面LV光盘可播放2个小时。 记录在LV光盘上的电视信号是模拟信号。1.恒线速盘(CLV)2.恒角速盘(CAV)4.2 LV和和CD-DA二CD-DA 直径为4.72英寸(120mm),每片盘能播放72分钟高质量的音乐节目。 CD-DA盘上记录的信息是数字信号4.3 CD-ROM和和CD-R一CD-ROM的结构和数据存取原理1.CD-ROM的特点单面只读光盘 大容量存储器写入与读出是非对称性的2.CD-ROM的盘片结构基板(聚碳酸脂)记录层反射层保护层印刷层4.3 CD-ROM和和CD

5、-R一CD-ROM的结构和数据存取原理3.物理格式和逻辑格式逻辑块逻辑扇区记录文件卷（整个盘）卷集4.3 CD-ROM和和CD-R一CD-ROM的结构和数据存取原理4.CD-ROM的盘片结构CD-ROM盘光道的导入区、信息区和导出区盘光道的导入区、信息区和导出区CD-ROM盘的光道盘的光道软盘、硬盘上的磁道软盘、硬盘上的磁道4.3 CD-ROM和和CD-R一CD-ROM的结构和数据存取原理5.CD-ROM扇区的数据结构三种扇区 (Sector Mode) 方式Mode0：不向用户开放，在组织光道上的信息时把它作匹配用。Mode1Mode2共同点每种扇区都由2352个字节组成。每种扇区都有相同的

6、SYNC (同步头)每种扇区都有相同的Header(扇区头)每种扇区都有用户数据区 ECC码。扇区地址用“分：秒：扇区号”用途Mode0主要用于导入区和导出区扇区方式Mode1和扇区方式Mode2之间有以下几个不同点：用户数据的容量不同存储数据的类型不同数据误码率不同4.3 CD-ROM和和CD-R二CD-R技术和刻录机的结构原理1.CD-R和CD-RW结构CD-R由5层组成CD-RW由7层组成CD-R光盘的染料：3种花菁(Cyanine)：绿盘钛菁(Phthalocyanine) ：白金盘、黄金盘金属化偶氮(AZO) ：蓝盘、水蓝盘CD-R/RW的识别环码喷码“一印”、“二印”速度标识盘片保

7、存时间4.3 CD-ROM和和CD-R二CD-R技术和刻录机的结构原理2.CD-R技术的概念和术语ISO 9660规范单段刻录单道刻录 整盘刻录 多段刻录 缓存器欠载 硬盘的热校正功能 增量包刻写直接刻写预刻录软件虚拟映象文件4.3 CD-ROM和和CD-R二CD-R技术和刻录机的结构原理3.CD-R的原理和结构刻录将刻录机的写激光聚焦后，通过CDR空白盘的聚碳酸脂 (Polycarbonate)层照射到有机染料 (通常是箐篮或酞箐蓝染料)的表面上，利用激光照射时产生的温度将有机染料烧熔，使其变成光痕 (Mark)。刻录过程不能中断读取激光将透过聚炭酸脂和有机染料层，照射在镀金层的表面，并反射

8、到CDROM的光电二极管检测器。烧制在CDR盘上的光痕会改变激光的反射率，CDROM驱动器根据反射回来光线的强弱来分辨数据0和1。凹坑标记CDR录制设备用光学方式模拟凹坑和非凹坑4.3 CD-ROM和和CD-R三CD-R刻录机的选择和刻录技术1.考虑因素数据格式刻录方式读写速度缓存器(Buffer)的容量数据可靠性2.刻录技术4.4 VCD光盘和播放机光盘和播放机一VCD标准和播放系统1.标准Video CD 2.0特性可以存放70分钟的影视节目VCD盘上的节目可以在单速CD-ROM驱动器和MPEG解码卡的MPC上播放。可以在CD-I FMV、CD-ROM XA、VCD播放机上播放可显示按MP

9、EG格式编码的两种分辨率的静态图像交互性2.VCD播放系统三种类型MPEG播放卡拥有的激光唱机和电视机构成的播放系统VCD播放机4.4 VCD光盘和播放机光盘和播放机二VCD的音视频压缩技术MPEG(Moving Picture Experts Group)压缩算法1.MPEG-Video压缩原理图像的压缩步骤滤波彩色空间变换数字化分辨率转换 图像变换量化编码MPEG-Audio压缩原理心理声学算法图像预处理图像预处理图像压缩图像压缩4.5 DVD光存储技术光存储技术一 DVD光盘的格式和物理结构Digital Video DiskDigital Versatile Disk1.格式DVD-R

10、OM DVD-VideoDVD-RDVD-RAMDVD-RWDVD-Audio2.物理结构单面单层单面双层双面单层双面双层4.5 DVD光存储技术光存储技术二 DVD的缓存区容量、接口和安装方式1.缓存区容量2MB、4MB、8MB2.接口类型ATA/ATAPI接口USB接口IEEE1394接口SCSI 接口并行接口3.安装方式外置内置4.5 DVD光存储技术光存储技术三 DVD刻录和保护技术1.刻录技术Lossless link技术 Buffer Underrun技术Tilt control技术Defect management技术 Quick Background Formatting技术M

11、t.Rainier技术2.保护技术防拷贝CSS加密防类比设备翻录区码限制4.5 DVD光存储技术光存储技术四 DVD视频、声频的制式与压缩1.DVD的加密是以地区划分的，它把全球分为六个区，区与区之间采用不同的加密方法，因此各区的DVD不兼容，不同的区互相看不到别区的内容，中国和香港属于第六区。2.DVD的声音分成两大类，一类是NTSC制，NTSC制式采用杜比AC-3压缩标准，通道数从单声道到5.1声道；另一类是PAL制，欧洲和中国采用PAL制式。4.5 DVD光存储技术光存储技术五 DVD-R/RW与DVD+R/RW1.DVD-R/RW日本先锋公司研发的DVD刻录格式，被DVD论坛认证的DV

12、D刻录技术之一。有两种类型：作家型（Authoring）和通用型（General）。采用沟槽轨道进行刻录。2.DVD+R/RW由飞利浦制定的DVD刻录格式，并得到以飞利浦、索尼、理光和惠普为代表的DVD联盟（DVD Alliance）的支持。采用恒定角速度刻录。4.5 DVD光存储技术光存储技术六 红光高密度DVD技术1.红光高密度DVD光盘和播放机2.红光高密度DVD光盘的分类EVD(Enhanced Versatile Disc)：增强型多媒体盘片系统，俗称“新一代高密度数字激光视盘系统HDV (High Definition Video)HVD(High- Definition Vers

13、atile Disc) NVD（Next-generation Versatile Disc）：新一代红光高清视盘机FVD(Forward Versatile Disc)：红光高画质影音光碟、前卫通用光盘4.5 DVD光存储技术光存储技术七 蓝光高密度DVD技术1.蓝光光盘BD的类型BD-ROM：只读式蓝光光盘，应用于软件、游戏光盘及电影光盘。BD-R：可写蓝光光盘，应用于高画质电视HDTV及计算机文件的存储。BD-RW：可擦写蓝光光盘，应用于高画质电视HDTV及计算机文件的存储、擦除和重写。2.蓝光光盘BD的容量单面蓝光光盘数据存储量为红光光盘的单面密度的5倍，达25GB- 27GB双面的蓝光光盘具有50GB以上的储存容量3.DVD与HD- DVD的参数比较 4.蓝光光盘的格式和读写 格式HDMV(HD Movie Mode