8多媒体的存储.ppt

1、4光学存储介质,光记录是20世纪70年代的重大发明，是80年代世界上的重大技术开发项目，是90年代得到广泛应用的技术。 本章将从CD到DVD的发展过程中所采用的一些技术作一个介绍。,4.1 CD简历,4.1.1 CD工业史上的几件大事 20世纪70年代初期，荷兰飞利浦(Philips)公司, 1978年正式投放市场并命名为LV(Laser Vision)的光盘播放机。 Philips公司和Sony公司终于在1982年成功地把这种记录有数字声音的盘推向了市场 。 由于这种塑料金属圆盘很小巧，所以用了英文Compact Disc来命名，这种盘又称为数字激光唱盘(Compact Disc-Digit

2、al Audio，CD-DA)盘。,从CD-DA过渡到CD-ROM有两个重要问题需要解决： 计算机如何寻找盘上的数据 把CD盘作为计算机的存储器使用时，要求它的错误率(10-12)远远小于声音数据的错误率(10-9),4.1.2 CD系列产品,CD-DA 存放数字化的音乐节目 CD-G 存放静止图像和音乐节目 CD-V 存放模拟的电视图像和数字化的声音 CD-ROM 存放数字化的文、图、声、象等 CD-I 存放数字化的文、图、声、象(静止的)、动画等 CD-I FMV 存放数字化的电影、电视等节目 卡拉OK CD 存放数字化的卡拉OK节目 Video CD 存放数字化的电影、电视等节目 Pho

3、to-CD 存放的主要是照片、艺术品,4.2 CD的工作原理,4.2.1 CD盘片结构 CD盘主要由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳脂衬垫组成，如图所示。,CD盘的外径为120 mm，重量为14克18克。激光唱盘分3个区：导入区、导出区和声音数据记录区，如图9-3所示。,4.2.2 CD盘的光道结构 恒定角速度(CAV)和恒定线速度(CLV) 软磁盘存放数据的磁道是同心环，磁盘片转动的角速度是恒定的采用同心环磁道的好处之一是控制简单，便于随机存取。,CD盘光道的结构是螺旋型光道，CD唱盘的光道长度大约为5公里。 它的线速度是恒定的，就是光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的。 由

4、于采用了恒定线速度，所以内外光道的记录密度(比特数/每英寸)可以做到一样，这样盘片就得到充分利用，可以达到它应有的数据存储容量，但随机存储特性变得较差，控制也比较复杂。,4.2.3 数据是怎样写入到CD盘上的 激光唱盘利用在盘上压制凹坑的机械办法，利用凹坑的边缘来记录“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分记录“0”，使用激光来读出。 CD盘上的数据是用压模(stamper)冲压而成的，而压模是用原版盘(master disc)制成的。,图9-5 原版盘制作示意图,4.2.4 数据是怎样从CD盘读出的 CD盘上的数据要用CD驱动器来阅读。 CD驱动器由光学读出头、光学读出头驱动机构、CD盘驱动机构、控

5、制线路以及处理光学读出头读出信号的电子线路等组成。 凹坑和非凹坑本身不代表和，而是凹坑端部的前沿和后沿代表，凹坑和非凹的长度代表的个数。,图9-7 CD盘的读出原理,4.3 CD-Audio,4.3.1 采用频率和样本大小 选用了44 100 Hz作为激光唱盘声音的采样标准。 激光唱盘音乐信号的样本位数是16。 在激光唱盘上1秒钟的声音需要占据的存储空间为： 1秒44 100样本/秒2字节/样本2(左右两个通道) = 176.4 千字节,4.3.2 声道数 录音机、调频广播、录象机、甚至连数字激光唱盘都采样两个声道的规格。 MPEG-2数字影视标准和杜比AC-3都采用51个声音通道，即左、中、

6、右3个主声道，左后、右后两个环场声道，以及一个次低音声道。,4.3.3 声音数据的通道编码 采用通道编码的目的主要是两个， 一是为了改善信号质量，使得读出信号的频带变窄。 其次是为了在接收端能够从信号本身提取自同步信号。 激光唱盘使用的通道编码叫做8到14比特调制编码(eight to fourteen modulation，EFM)。这种编码的含义就是把一个8个比特(即1个字节)的数据用14比特来表示。,1.为什么要做通道编码 在数字记录中要做通道编码的主要原因有两个，一是为了改善读出信号的质量，二是为了在记录信号中提取同步信号。 通道编码实际上就是要在连续的“0”插入若干个“1”，而在连续

7、的“1”之间插入若干个“0”，并对“0”和“1”的连续长度数目即“行游程长度”加以限制。,2.为什么要把8位数转换成14位数 根据70年代的技术水平，把“0”的游程长度最短限制在2个，而最长限制在10，光盘上的信号就能够可靠读出。 2个“1”之间至少要有2个“0”最多不超过10个“0”。,4.3.4 CD盘如何批量生产 激光唱盘(CD-DA)、数字激光视盘(V-CD)和CD-ROM的制作过程都相同，大致分成三个阶段。 原版盘预制作(Premastering)，或者称为母盘预制作。 原版盘制作(Mastering)，或者称为母盘制作。 大批量复制。,4.4 DVD简介,DVD原名是Digital

8、 Video Disc的缩写，意思是“数字电视光盘(系统)”，这是为了与Video CD相区别。 实际上DVD的应用不仅仅是用来存放电视节目，它同样可以用来存储其他类型的数据，因此又把Digital Video Disc更改为Digital Versatile Disc，缩写仍然是DVD。,MPEG-2的技术已经相当成熟，为了解决MPEG-2 Video节目的存储问题，就促成了DVD的问世。 最终的单面单层DVD盘片应该能够存储4.7 GB(千兆字节)的数据，单面双层盘片的容量为8.5 GB；单面单层盘存储133分钟的MPEG-2 Video，其分辨率与现在的电视相同，并配备Dolby AC-

9、3/MPEG-2 Audio质量的声音和不同语言的字幕。 AC-3是Audio Code Number 3的缩写。,DVD的特点是存储容量比现在的CD盘大得多，最高可达到17 GB。一片DVD盘的容量相当于现在的25片CD-ROM(650 MB)，而DVD盘的尺寸与CD相同。,4.5 DVD的规格,表4-3 DVD和CD系列,表4-4 DVD的存储容量,表4-5 电视图像规格,4.6 DVD的存储容量是怎样提高的,一片DVD盘要能够存储多达17 GB的信息，需要采用许多新的技术。DVD所采用和将要采用的技术归纳在表9-6。,不同的是DVD盘光道之间的间距由原来的1.6m缩小到0.74m，而记录信息的最小凹凸坑长度由原来的0.83m缩小到0.4m,DVD盘的记录区域从CD盘的86 cm2提高到86.6 cm2，如图9-12所示，这样记录容量也就提高了1.9%。,提高DVD存储容量的另一个重要措施是使用盘片的两个面来记录数据，以及在一个面上制作好几个记录层,单面 单层 光盘,单面 双层 光盘,DVD信号的调制方式和错误校正方法也做了相应的修正以适应高密度的需要，CD存储器采用8-14(EFM)加3位合并位的调制方式，而DVD则采用