多媒体之光盘存储器

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,12章 光盘存储器,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2008-07-01,*,多媒体之光盘存储器,多媒体之光盘存储器多媒体之光盘存储器多媒体技术教程光盘存储器 2008-07-01,2第12章 光盘存储器目录 12.1 CD光盘,12.1.1 CD工业史上的大事,12.1.2 CD盘的结构,12.1.3 数据是怎样写入到CD盘上的,12.1.4 数据是怎样从CD盘读出的,12.1.5 CD激光唱盘标准摘要,12.2 CD-Audio,12.2.1 采样频率和样本大小,12.2.2 声道数,12.2.3 声音数据的通道编码,12.2.4 CD盘如何批量生产12.3 DVD光盘,12.3.1 DVD光盘是什么,12.3.2 DVD的规格,12.3.3 DVD的存储容量是怎样提高的,12.4 VCD与DVD播放机,12.4.1 VCD简介,12.4.2 VCD播放机的基本结构,12.4.3 DVD播放机的基本结构,12.5 HD DVD与BD光盘,12.5.1 HD DVD与BD光盘是什么,12.5.2 HD DVD与BD技术规范312章 光盘存储器,一、问题的提出,随着我国教育改革不断深入，各类民办院校的异军突起，每年参加高考的应届毕生队伍呈逐年递增趋势，师范类院校作为国家重点扶持院校，其毕业生社会地位、薪酬待遇上的优势也为人们所追捧，在近年来高考生报考中所占比重越来越大。由于我国连续扩大招生规模，使高等教育发展进入新阶段。据相关报道，我国每年高校不断呈递增趋势，从660万，递增至680万、699万，2014年达到727万人，以每年3%速度递增。随着毕业生大军不断刷新记录，国家对教育工作者的学历、能力等要求越来越严格，师范生一方面面临就业难、岗位少的尴尬，另一方面是高素质高实力教师人才的匮乏。高投入、高产出未必带来高效益，面对如此激烈的就业压力，作为语文类师范生如何在竞争激烈的形势中突出重围，就急需师范生语文自我教学能力的不断培养和提高，通过素质提升赢得属于自己的机会和平台。再者，师者，传道、解惑、释疑，这是作为一名未来教师的责任与义务，作为中华文化的传承与传播者，师范生的能力与素质决定民族文化的兴衰。因此，教学人才?伍培养与能力素质提升迫在眉睫。,具体来说，作为语文学科师范生既要汲取传统教学观念，将其付诸具体实践教学中，更需要拓宽思维，改变“应试教育”为主的教学模式，培养学生自主学习能力，提高学生独立的思维方式，积极增加学习学习语文的积极性，把应试教育与素质提升结合起来，强调语文学习过程的趣味性、实用性、拓展性，着力培养高素质人才。当前，各学校的语文教育课堂主要沿袭一贯的“一言堂”教学模式，学生与教师之间缺乏交流与互动，学生独立思考、逻辑思维能力、知识点的融会贯通能力、语言文字表达能力得不到煅炼和提升，高分低能往往是应试教育的恶果。本文将围绕如何培养师范生提高语文教学能力出发，对语文教学能力的构成及培养路径等进行分析。,二、师范生语文教学能力的构成,（一）从表现形式上看,师范生语文教学能力应具备听、说、读、写、说、问、研究、控制等8种能力。“听”的能力是指在语文教学过程中，教师应通过与学生的谈话与对话来理解问题，辩明学生语意，把握问题的实质，从而做出正确的解答。“说”的能力是指教师应充分了解课堂学习内容，运用清晰、透彻、生动、有趣的语言分析表达文章的思想感情，交待作者的创作意图和时代背景，帮助学生掌握知识点。“读”的能力是指教师应通过引导学生有感情地朗读朗诵，增强名句、章节的记忆能力，将知识信息储存在大脑皮层，并加以延伸运用。“写”的能力是指一方面语文教师应提高自身书写能力，在书写过程中不仅需要一定的速度、工整度，还需要合理布局板书内容。另一方面教师应提高自身写作水平，提高各种文体的写作能力，可对学生进行相应的指导。“说”的能力是指教师在面对不同文章时，应带有情感，提高文章的讲授能力，促进学生理解课文内容。“问”的能力是指教师在授课过程中，应增加与学生的课堂互动，通过对学生进行提问，了解学生的学习程度，及时对授课方式与课程进度进行调整，思考自身教学行为，从而提高学生接受能力。“研究”是指教师在进行授课之前，应提前对授课内容进行探讨和了解，一方面可提高课堂质量，另一方面可丰富课堂内容，增强课堂趣味性，对学生突发提问也有一定的应对性。“控制”的能力是指教师在授课过程中，不仅需要对课程时间、进度进行有效控制，更需要对自身情感、思路、语言进行有效控制，以便顺利完成教学任务。,（二）从教学内容上看,语文教学能力是考察师范生能力与素质的度量衡，要根据教学内容、教学大纲，制订恰当的教学目标。一是做好分析学生学习情况及知识接收能力的调查研究，针对不同群体和个体制订不同的教学计划，把个性化教学与普及性教学较好地结合起来。二是将课文与实际相结合，通过课文向课外延伸，增强学习的趣味性，以点带面的对课文进行深入了解，促进学习有效接受课堂内容，提高学习效率。如一篇语文结构的教学文章可能涉及政治、历史、音乐、地貌、风土人情等信息，需要对相关知识通过调阅、查阅方式事前梳理脉落，了然于心。三是通过课外参考材料，丰富课堂内容，增强学生听课兴趣，教师运用灵活的教学方式、方法和现代教育技术手段对课堂教学的全过程进行精心思考和系统设计，分段完成语文教学任务。,（三）从学习层面上看,语文教学能力主要表现在基本能力、指导能力、探讨能力三个层面上。基本能力包括“听说读写”四个方面，需要教师具备细致的观察力，敏锐的洞察力，能够依靠这些能力准确表达出内心想法。指导能力是在语文教学过程中，教师能通过自身良好的语文素养，对学生学习提出具有一定指导性的讲解，是能够将丰富的知识信息传达给学生的能力。探讨能力是指教师能通过自身学习，对语文学科及相关知识的过去、现在、未来渐进，储备一定的探讨兴趣和能力，并把这种兴趣味和能力传递给学生。,（四）从心理层面上面,作为一名学科老师，面对小学、初中、高中甚至大学等不同年龄段的学生，首先必须不断修正自己的言行、为人师表。其次还须掌握一定的心理健康知识，具备适度的心理调适能力。通过加强与学生的沟通与互动，及时疏导其在情绪上、心理上的学习障碍。在语文的授课过程中，不仅需要教师坚实的理论知识基础，更需要教师对学生的接受教课的心理程度具有一定了解，通过合理的分配授课任务，使学生真正掌握语文学习技巧与方法，使学生通过听说读写四个方面循序渐进的过程对语文字、词、修辞、逻辑等方面进行系统的学习。一方面，师范语文教师需要借鉴有关语文心理教学或有关学生学习心理的相关知识；另一方面，师范语文教师需要与实践相结合，将良好的调控适应能力与实践教学相结合，不能仅仅只是套用理论。同时，语文心理教学是多方面的，教师应与自身教学水平相结合，不能盲目跟风，应在实践中形成一套适合自身的教学方法。三、培养师范生语文教学能力的路径,（一）加强理论和专业学习,语文教学能力是一种特殊的教学能力，汉语是我国的母语，有着良好的语言环璋和优势。语文学科能力的培养是以多种知识素养的累积为基础，相比其他学科，教学基础较好，更容易得到学生的认可。对于师范生来说，从学习到实践、从量化知识到质变能力的过程中，首先必须加强基础理论系统学习。教育学、心理学、现代教育技术学等都是必修科目。二是加强学科知识的强化教育，系统学习语言学、修辞学、逻辑学、文章学、文献学、语文教材教法。这些理论及专业知识对增强师范生的文化底蕴与教学功底具有重要的指导作用。三是语言和文字表达能力。语文学科的特定要求教学老师必须具备一定的语言表达能力和文字组织能力，师范生在学习钻研理论、专业知识的同时，要加强这些方面的煅练。,（二）通过观摩提高教学水平,提高师范生教学水平的一个重要途径是进行现场观摩。模仿是学习的基础。师范生在具体授课过程中，由于缺乏经验，很难将自身丰富的理?知识教授于学生。研究表明，人们可在观摩中模仿复杂的社会行为。因此，师范生在进行教学行为之前，应通过对资深教师授课方式与内容进行观摩与学习，在模仿过程中逐渐形成自身的一套理论教学体系，在其学习过程中培养自身语文教学能力。示范时要讲清行为目的和操作规程、并进行有针对的指导，通过大量的生动具体的实践教学，促使师范生把已学的理论知识变为具体实践，不断总结经验，形成自有特色的语文教学模式。,（三）建立网上教学资源库,各类师范院校要发挥网络资源优势，建立网上工作室、网上图书馆、提供开放教学课程教案以及大纲、习题、实践课等教学资源，为师范生提供长期学习、交流、研究的平台，借用庞大的数据信息系统加强经验交流，实现信息共享目标。,（四）反复实习实践，加快角色转变,从师范学生到人民教师，从聆听者变为演讲者，从孜孜不倦到诲人不倦，这一过程是师范生从知识积累到实践的过程。师范院校和师范生都应积极搭建和创造实践平台，能过听、学、研等环节的反复实践，学会换位思考，根据不同学生群体的不同知识需求，调整自己的教学模式，加快从陌生到熟悉的学生到教师的角色转变。,（五）进行微格操练教学,研究表明，微格教学是提高教师教学水平一种较为有效的教学培训方式。微格教学是指利用现代化教学模式，通过对目标进行分解，使教师逐步完成任务，从而达到最终目的。其主要优势在于分解目标的过程中，将目标分成较为清晰、可控性强、操作较为容易、实践较为简单的分段目标，最终逐步实现最终目标。因此微格教学作为培养教师教学水平的方法，其具有及时记录和反馈教师完成教学任务的优点，此模式有利于教师及时调节自身不足，因此将微格教学具体运用于师范生语文教学能力的培养，有利于师范生尽快完成到教师的角色转换，完成其教学目标，提高其自身语文教学水平。,（六）建立全面完整的评价考核体系,建立完善的评价考核体系，对师范生提出较为系统与综合的评价考核，通过量化指标的考核评价所产生的正向激励和调节作用，既了解师范生在学习、工作中的需求，又帮助师范生认识自我、建立自信，激发他们多方面的潜能，促进师范生在现有的水平上实现新突破。,综上所述，师范生语文教育能力的培养实质是自我能力和素质的提升与角色转换的过程，既要抓住现阶段，引导师范生注重提高自身理论文化素养和品德教育，又要结合实际，为师范生提供更多的实践机会，让他们在内外兼修。同时，以建立完善的考核评价机制，促使师范生加快成长成才，桃李芬芳，誉满天下，让中华民族的文化发扬光大。,【,竞争是社会存在的客观现象，历史上朝代的变更、文化、经济的繁荣以及市场、金融、高科技的进步，都是竞争推动的结果。改革开放三十年来，伴随社会主义市场经济建设的步伐，竞争使我国的经济发展十分迅猛，使中国在国际上的地位迅速提高。核心竞争力这一概念产生于上世纪90年代，是针对经济规律提出的观点，最初专指一个企业拥有或控制的可持续产生独特竞争优势的资源和能力。但是由于核心竞争力具有深厚的哲学基础，符合社会的发展规律，因此现在也广泛适用于国家、团队和个人。,大学生核心竞争力是大学生以其拥有的知识和技能为基础，在不断学习中提升自己的各种能力，整合各种可利用的资源，充分凸现资源要素的效用而使自己在走上社会后获得持续竞争优势的能力。可以说大学生核心竞争力是其人文精神、科学素养、创新能力等综合素质的有机结合和集中体现。当今社会发展日新月异，大学生核心竞争力关系着他们能否成功就业并保持良好的可持续发展。笔者认为，大学生要提高自己的核心竞争力应当从以下几个方面着手。,一、认识自己，规划未来,在古希腊帕尔索山的一块石碑上，刻着这样一句箴言：“你要认识你自己。”它深深影响了西方社会两千多年来的思想和认识。孙子兵法说：“知己知彼，方能百战不殆”。由此可见，认识自我是至关重要的，只有在“知己”的基础上，有选择的更多的“知彼”，才能规划未来的方向，明确具体的实施细节，并为之努力，才有可能找到理想的工作并在社会上立足。,认识自己，不仅仅包括能对自己的能力水平、性格气质正确把握，还包括能够对自己的方方面面做出较为准确、恰如其分的评估，不掩饰，不溢美。许多年轻人都认为“世界上最幸福的莫过于工作正是我所喜爱的事”是一种最理想的状态，但在当前就业形势极其严峻的情况下，这种理想状态甚至被一些人认为是痴人说梦般不可企及。,然而当高校学生工作者问到大学生们以后准备的打算时，很多大学生一脸茫然，他们几乎没有认真地考虑过离开校园后的生活，他们不清楚自己喜欢什么，不知道自己能干什么。这是一个很可悲的现象，我们很难想象，一个连自己喜欢什么、能干什么都没考虑过的大学生在面对一个陌生的校园外的社会时该有多么的茫然和不知所措！,正确认识自己对于我们所有人的成长进步和工作学习，都具有极为重要的作用和意义。大学生必须先正确了解自己，客观评价自己，知道自己是怎样的人，明白自己能做什么，应该做什么。同时对自己所向往的职业进行必要认知，根据自身优劣选择自己最适合的职业，避免盲目选择。要通过对自己的性格特点、技能素质和感兴趣行业、职业发展趋势等进行全方位、多方面的分析后才能进行合理规划。,大学生在制定目标进行规划后，可以将目标分解为一些小的阶段性目标来逐步实现，这样可以避免长期目标短期内难以实现形成的挫折感，提高成就感。为了提高计划的可执行性，大学生在细化目标的时候应尽可能的根据自身实际结合职业、企业特点，制定相对应的具体实施方案，不断努力，并根据现实的变化适时调整。随着一个个阶段性目标的逐渐实现，个人的核心竞争力也将会相应的得到提升。,二、不断学习，与时俱进,人们常说：“活到老学到老”。我们人类在漫长的发展过程中积累了大量的精神财富，即使想精通某一个方面，也需要长时间的学习。就算把一生几十年的时间都用来学习，学到的东西也还是很有限的。古语说：吾生也有涯，而知也无涯。尤其在当今这个信息量爆炸的时代，我们要想应对千变万化的世界而不落伍，就必须努力做到活到老、学到老，必须有终身学习的态度。,社会上没有一本万利的知识。未来社会的竞争，必将逐渐从知识竞争转向学习能力的竞争。我们每个人都应该树立终身学习的理念，并做到边学习边实践，在学习中实践，在实践中学习。真正实现自我提高、自我超越，真正实现与时俱进。,中小学生的学习以书本知识为主，大学生则应改变学习的方式和内容，变被动学习为主动学习，变书本知识学习为书本知识与社会实践相结合的学习。笔者认为，大学生要不断提高自己的学习能力，首先要明确自己的学习目标。一个人有了明确的目标，他将始终处于一种主动求发展的竞技状态，能充分发挥自己的主观能动性，能精神饱满地投入到学习和工作当中去，能够脱离低级趣味的影响，而且为达到目标能够有所取舍，一心向学。其次，要善于利用时间学习。西方的思想家曾经说过：“世界上最长的莫过于时间，因为它永远无穷无尽；最短的也莫过于时间，因为它使许多人的计划都来不及完成；对于在等待的人，时间最慢；对于在作乐的人，时间最快”鲁迅先生说：“时间，就像海绵里的水，只要你挤，总是有的。”大学生应该善于利用一切可以利用的时间努力学习，不要把大量的时间浪费到幻想、游戏、无聊、抱怨上，要珍惜难得的青春时光，学习先进的知识，努力提高各种有用的技能水平。第三，大学生要学会有选择的学习。一个人的生命是有限的，精力也是有限的，我们穷尽一生也不可能学会所有的知识技能，必须有选择的学习。大学生应在制定生涯规划的基础上，有选择的学习自己以后用得上的知识，对于一些无关紧要的知识不要花费太多的精力和时间，俗话说，样样通不如一门精。专业或职业技能的精通程度往往决定了一个人的核心竞争力。,三、培养健全人格，提高综合能力,“健全人格”是一个表达人的本质存在状态的概念。概括来说，健全人格的理想标准就是人格的生理、心理、道德、社会各要素完美地统一、平衡、协调，使人的才能得以充分发挥。,当代心理学家普遍认为，人格是在遗传与环境的交互作用下逐渐形成的，其中学校教育因素对健全人格的形成有指导定向的作用，对学生人格具有巨大的影响。班集体是一个基本的团体组织，它的特点、要求、评价和所形成的舆论对学生人格的发展具有“弃恶扬善”的作用。,大学生要塑造健全的人格，应学会控制和调节自己的情绪，保持开朗的心境；要在学习和生活中加强一直磨练，学会控制自己的行为，培养经受挫折的忍耐力，不盲目冲动，有良好毅力品质；要注意自身的性格完善，经常自觉的反思自己的性格缺点，培养健康的性格模式；要在学生和实际中养成良好的思维品质，具备独立分析和解决问题的能力；要培养良好的道德情操，树立科学的世界观、人生观和价值观，注重社会实践；养成良好的学习和生活习惯，保持积极乐观的生活态度；积极参加社会公益性活动。,改革开放后，由于社会竞争日趋激烈，许多人逐渐迷失了自己，损人利己、唯利是图、金钱至上以及享乐主义等不良思想和行为开始在社会上抬头，甚至对学校里的学生也产生了较大的影响。高校是人类优秀文化传播的重镇，大学生是社会主义建设的接班人，是人类优秀文化的学习者和传播者，必须要培养良好的道德观念，塑造健全的人格。大学生应形成解构道德规范与构建道德规范的能力，要在做人原则、情感态度、品德素养、是非观念、价值取向等方面事事讲道德、守道德。这点对大学生个人修养的形成、对家庭集体的和谐、对社会风尚的构建都有重大意义。,大学生要提高核心竞争力，应具备多种必要的能力，这包括语言表达能力、沟通交际能力、专业知识应用能力、适应能力等等。,语言表达能力是大学生综合素质的突出体现，也是提高大学生核心竞争力的直接表现形式之一。在当今这个竞争日趋激烈的社会，各行各业用人的时候都越来越注重表达能力和交际水平，这已经成为大学生能力提高中最不可忽视的问题之一。无论是学习、工作还是社会人际交往都需要良好的语言表达能力做前提。,当今社会是一个越来越国际化、越来越多元化的社会，这要求每个大学生都必须具备较强的沟通能力和人际交往能力。沟通能力是社会交往的关键，更是走向成功的重要保障。拥有一个和谐的人际关系是大学生走向社会的立足之本，许多有用的信息、许多成功的机会都从与自己关系良好的人那里获得的。更何况“一个篱笆三个桩，一个好汉三个帮”，由沟通带来的和谐人际圈是成功的保证。,大学优秀毕业生都拥有扎实的基础知识和专业知识，并且能把这些知识运用到实践中去。作为一个大学生，在学好课堂知识的同时，应该更多的到图书馆博览群书，更多的参与社会实践，真正做到学以致用。,优秀的大学生应当具备较快适应新环境并从容应对的能力。这与个人的心理素质、性格脾气密切相关。大学生应当从各方面锻炼自我，提高自己的心理承受能力，培养自己适应社会环境的能力。要做到即使在相对艰苦的环境下也不气馁、不抱怨，微笑面对，能够在逆境中知难而进，能充分利用各种方法不断学习，变不利因素为有利因素，在从容应对自身环境的同时为自己的长远目标不懈努力，不断的提高自己的核心竞争力。,核心竞争力不是单纯的某一种能力，它是一个人各方面综合素质的有机统一，是决定一个人人生成败的关键所在。大学生应当珍惜校园时光，在学习和活动中不断提高自己的核心竞争力，从而顺利的找到理想工作并实现可持续发。,多媒体技术教程,光盘存储器,2008-07-01,2,第12章 光盘存储器目录,12.1 CD光盘,12.1.1 CD工业史上的大事,12.1.2 CD盘的结构,12.1.3 数据是怎样写入到CD盘上的,12.1.4 数据是怎样从CD盘读出的,12.1.5 CD激光唱盘标准摘要,12.2 CD-Audio,12.2.1 采样频率和样本大小,12.2.2 声道数,12.2.3 声音数据的通道编码,12.2.4 CD盘如何批量生产,12.3 DVD光盘,12.3.1 DVD光盘是什么,12.3.2 DVD的规格,12.3.3 DVD的存储容量是怎样提高的,12.4 VCD与DVD播放机,12.4.1 VCD简介,12.4.2 VCD播放机的基本结构,12.4.3 DVD播放机的基本结构,12.5 HD DVD与BD光盘,12.5.1 HD DVD与BD光盘是什么,12.5.2 HD DVD与BD技术规范,3,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘,12.1.1 CD工业史上的大事,模拟光盘系统的诞生,20世纪70年代初期，荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人员开始研究利用激光来记录和重放信息,1972年9月向全世界展示了长时间播放电视节目的光盘系统，这就是1978年正式投放市场并命名为LV(,L,aser,V,ision)的光盘播放机,利用激光来记录信息的革命便拉开了序幕。它的诞生对人类文明进步的影响，不亚于纸张的发明对人类的贡献。,4,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续1),数字激光唱盘的诞生,大约从1978年开始，研究人员把声音信号变成用“1”和“0”表示的二进制数字，然后记录到以塑料为基片的金属圆盘上,1982年Philips公司和Sony公司成功地把记录数字声音的盘推向了市场,这种塑料金属圆盘很小巧，故用Compact Disc命名，而且还为这种光盘制定了标准，这就是世界著名的“红皮书(Red Book)标准”。这种盘又称为数字激光唱盘(Compact Disc-Digital Audio，CD-DA)盘,5,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续2),CD-ROM的诞生,由于CD-DA能够记录数字信息，自然就想到把它用作计算机的存储设备。但从CD-DA过渡到CD-ROM需要解决两个重要问题,地址问题,：计算机如何寻找盘上的数据，即如何划分盘上的地址。因为记录歌曲时是按一首歌作单位，一片盘也就记录20首左右的歌曲，每首歌平均占用30 MB左右的空间。存储一个文件不一定都要那么大的存储空间，因此需在CD盘上写入很多的地址编号,误码率,：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,)。而用当时现成的CD-DA技术不能满足这一要求，因此还要采用错误校正技术,1984年Sony和Philips发布了CD-ROM物理格式标准，称为黄皮书(Yellow Book)标准,6,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续3),ISO 9660标准的诞生,黄皮书标准只解决了硬件生产厂家的制造标准问题，即存放计算机数据的物理格式，而没有涉及逻辑格式，也就是计算机文件如何存放在CD-ROM上，文件如何在不同的系统之间进行交换等问题。为此，在多方努力下又制定了一个文件交换标准，后来国际标准化组织(ISO)把它命名为ISO 9660标准,7,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续4),CD系列产品,自1981年激光唱盘上市以后，开发了一系列CD产品，见图12-1，包括,CD-DA(Compact Disc-Digital Audio),CD-G(Graphics),CD-V(Video),CD-ROM,CD-I(Interactive),CD-I FMV(Full Motion Video),Karaoke CD,Video CD,CD系列盘,大小、重量、制造工艺、材料、制造设备等都相同，只是根据不同的应用目的存放不同类型的数据而已,8,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续5),CD产品系列,9,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续6),12.1.2 CD盘的结构,盘片结构,组成部分见图12-1,保护层；反射层；刻槽；聚碳酸酯衬垫,两种反射层,铝反射层：银白色，称为“银盘”，只读的光盘,金反射层：金色，称为“金盘”，可刻录的光盘，称为CD-R(CD-Recordable)盘,外形尺寸见图12-2,CD盘的外径为120 mm，重约1418g,激光唱盘分为3个区：导入、导出和声音数据记录区,10,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续7),图12-1 CD盘片的结构,图12-2 CD盘的结构,11,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续8),光道结构,CD盘的光道结构与磁盘磁道的结构比较,CD光盘,磁盘,记录道,螺旋形,同心环,磁道数目,很多,只有一条，长约5 km,盘片转动速度,CLV(恒定线速度),CAV(恒定角速度),记录密度,里外记录区的密度相同,里外记录区的密度不同,光道形状,12,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续9),12.1.3-4 数据是怎样写入和读出的,数据记录原理,磁光盘(magneto optical disc，MOD),利用磁的记忆特性，借助激光来写入和读出数据,相变光盘(phase change disc，PCD),利用激光特殊材料在加热前后的反射率不同记忆1和0,只读CD光盘,在盘上压制凹坑的机械办法记录数据，见图12-4,凹坑的边缘记录的是1,凹坑和非凹坑的平坦部分记录的是0,使用激光读出，见图12-6,13,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续10),(引自Encarta Premium DVD 2006),图12-4 原版盘制作示意图,图12-6 CD盘的读出原理,14,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续11),12.1.5 CD激光唱盘标准摘要,名称,技术指标,光盘,播放时间,74分钟,旋转方向,顺时针(从读出表面看),旋转速度,1.21.4m/s(恒定线速度),光道间距,1.6 m,盘片直径,120 mm,盘片厚度,1.2 mm,中心孔直径,15 mm,记录区,46 mm117 mm,数据信号区,50 mm116 mm,材料,折射率为1.55的材料,最小凹坑长度,0.833 m(1.2m/s)0.972 m(1.4m/s),最大凹坑长度,3.05 m(1.2 m/s)3.56 m(1.4 m/s),凹坑深度,0.11 m,凹坑宽度,0.5 m,15,12章 光盘存储器,12.1 CD光盘(续12),光学系统,激光波长,780 nm(7 800),聚焦深度,2 m,信号格式,通道数,2个,量化,16位线性量化,采样频率,44.1 kHz,通道位速率,4.3218 Mb/s,数据位速率,1.9409 Mb/s,数据：通道位,8:17,错误校正码,CIRC,调制方式,EFM,16,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio,12.2.1 采用频率和样本大小,采样频率为,44 100 Hz,普通人耳朵能听到的声音信号的频率范围为2020 000 Hz,对频率高于20 000 Hz的信号进行滤波。考虑到滤波器在20 000 Hz处约有10%的衰减，故用22 000 Hz的2倍作为采样频率,考虑与电视信号场扫描频率同步以避免相互干扰，PAL电视的场扫为50 Hz，NTSC为60 Hz，取50和60的整数倍，选用,44 100 Hz,样本精度为,16位,样本位数表示信号的动态范围。一位(bit)的动态范围约为20lg2,6.02 dB，,16位,能够表达的动态范围大于96 dB,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,17,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续1),12.2.2 声道数,立体声有两个声道,长期以来，立体声就是两个声道(轨)。早期存储声音的媒体是接触式的唱片，唱片上的V形刻槽只能记录最多两个声道的模拟信号，这就使后来的录音机、调频广播、录像机、甚至连数字,激光唱盘都采用两个声道的规格,环绕声有多个声道,多声道设备早已开发和采用，许多剧院一直采用4个以上的声音通道。声音转换成数字信号后，计算机很容易处理，如压缩、偏移(Pan)、环绕音响效果(surround sound)等，更多的声音通道和更逼真的音响效果已经出现,例如，MPEG-2数字影视标准和杜比数字(Dolby Digital)都采用51个声音通道，即左、中、右3个主声道，左后、右后两个环场声道和一个次低音声道,18,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续2),12.2.3 声音数据的通道编码,将用户数据转换成适合存储或传输媒体的代码的过程,1.为什么要做通道编码,从信号本身提取自同步信号,例如，有要记录连续多个字节的全“0”或全“1”信号，如不做通道编码就记录到盘上，读出的信号是一条直线，电子线路就很难区分有多少个“0”或“1”,使读出信号的频带变窄,例如，对于没有规律的数字信号，读出时的信号幅度和频率的变化范围都很大，电子线路就很难把“0”和“1”区分开,通道编码的本质,在连续“0”(或“1”)之间插入若干个“1”(或“0”),对“0”和“1”的连续长度数目即“行游程长度”加以限制,凡在物理设备上存储或传输的数字信号都要通道编码,19,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续3),为什么要把8位转换成14位/17位,理论分析和实验证明,根据20世纪70年代的技术水平，把“0”的游程长度最短为2个而最长不超过10个，即2个“1”之间的“0”至少要有2个而最多不超过10个，光盘上的信号就能够可靠读出,从8位到14位，EFM,(,eight to fourteen modulation),8位数有256种代码，14位通道位有16 384种代码，其中有267种代码能够满足“0”游程长度的要求。在267种代码中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个就得到与8位数相对应的256种通道码,从14位到17位,为满足游程长度的要求，在通道码之间增加3位以确保读出信号的可靠性，于是8位数据就转换成17位,注,：在DVD光盘技术中，把3位合并位改成2位，并把它们直接插入到重新设计的码表中，于是1字节的数据就转换成16位的通道位，提高了DVD的存储容量,20,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续4),图12-8 激光唱盘上声音数据编码的过程,21,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续4),12.2.4 CD盘如何批量生产,激光唱盘(CD-DA)、数字激光视盘(VCD)和CD-ROM的制作过程都相同，大致分成三个阶段,1.,原版盘预制作(,premastering)或称母盘预制作,对于激光唱盘，把音乐节目转换成标准的CD-DA格式,在“红皮书”中有详细说明,对于VCD盘，把影视节目转换成VCD标准记录格式，在Video CD 2.0标准(白皮书)中有详细说明,这项工作由转换软件或称编码器(encoder)来完成,2,.,原版盘制作,(,Mastering,)或称为母盘制作,通道编码,：,把符合CD-DA或VCD格式的数据经过EFM编码器编码，再附加3位用来改善读/写信号的质量，于是8位并行数据就转换成物理通道上的17位串行数据,22,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续5),光刻：,把涂有光敏电阻的玻璃盘放在旋转平台上光刻。见图12-9，激光源发出的激光束通过激光调制器时受到串行数据的控制，如数据“0”就不让激光束通过，光敏电阻就不曝光；数据“1”就让激光束通过，光敏电阻就曝光，这样在玻璃盘上就形成长短不同的曝光区和非曝光区。,化学处理：,对光刻的玻璃盘进行化学处理。盘上曝了光的区域被腐蚀后形成凹坑，没有曝光的区域就被保留下来，“0”和“1”信号就以凹坑和非凹坑的形式记录在螺旋形光道上,图12-9 光刻系统示意图,23,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续6),电镀：,对经过化学处理的玻璃盘进行化学电镀生成,金属原版盘，称为父盘(father disc),通过父盘制作母盘(mother disc),由母盘制作子盘(son disc)，即压模(stamper),原版盘制作的整个过程见图12-10,图12-10 原版盘VCD的整个制作过程,24,12章 光盘存储器,12.2 CD-Audio(续7),3.大批量复制,VCD的盘基是用聚碳酸酯塑料做的，因此大多数大批量复制设备是用塑料注射成型机,聚碳酸酯加热之后注入盘模里，压模就把它上面的数据压制到正在冷却的塑料盘上,在盘上溅射一层铝，用于读出数据时反射激光束,涂一层保护漆,印制标牌,25,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘,12.3.1 DVD光盘是什么,原为Digital Video Disc的缩写，后改为Digital Versatile Disc。当谈到DVD时，通常指前者,两大国际财团的产物,在1995年，Sony和Philips Electronics DV公司领导的国际财团与Toshiba和Time Warner Entertainment公司领导的国际财团分别提出不兼容的高密度CD(HDCD)规格,同年10月，两大财团同意盘片的设计按Toshiba/Time Warner公司的方案，而存储在盘上的数据编码按Sony/Philips公司的方案,最终结果,单面单层DVD盘片的存储容量为4.7 GB,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影视，配备Dolby AC-3/MPEG-2 Audio质量的声音和不同语言的字幕,26,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续1),12.3.2 DVD的规格,DVD的标准文件用Book标识，见表12-3,表12-3 DVD和CD系列,DVD(Digital Versatile Disc),CD(Compact Disc),Book A:DVD-ROM,CD-ROM,Book B:DVD-Video,Video CD,Book C:DVD-Audio,CD-Audio,Book D:DVD-Recordable,CD-R,Book E:DVD-RAM,CD-MO,27,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续2),盘的类型,存储容量,(GB),名称,MPEG-2 Video播放时间(分钟),单面单层(只读),4.7,DVD-5,133,单面双层(只读),8.5,DVD-9,240,单层双面(只读),9.4,DVD-10,266,双层,双面(只读),17,DVD-18,单层双面(DVD-RAM),5.2,147,表12-4 部分DVD的存储容量,28,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续3),DVD-Video的规格见表12-5,DVD盘上的影视采用MPEG-2标准,NTSC的声音采用Dolby AC-3(现改名为Dolby Digital)标准，MPEG-2 Audio作为选用；,PAL和SECAM的声音采用MPEG-2 Audio标准，Dolby AC-3作为选用,技术内容,技术规格,数据传输率,可变速率，平均为4.69 Mb/s(最大为10.7 Mb/s),图像压缩标准,MPEG-2标准,声音标准,PAL：MPEG MUSICAM,*,5.1或LPCM,可选用Dolby AC-3,通道数,多达8个声音通道和32个字幕通道,表12-5 DVD盘上的电视规格,*MUSICAM(Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing),29,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续4),12.3.3 DVD的存储容量是怎样提高的,DVD所采用的技术归纳在表12-6,名称,DVD,CD,容量增益,盘片直径,120 mm,120 mm,盘片厚度,0.6 mm/面,1.2 mm/面,减小激光波长,635/650 nm,780 nm,4.486=,(1.6*0.83)/,(0.74*0.40),加大N.A.(数值孔径),0.6,0.45,减小光道间距,0.74 m,1.6 m,减小最小凹凸坑长度,0.4 m,0.83 m,减小纠错码的长度,RSPC,CIRC,修改信号调制方式,8-16,8-14 加 3,1.0625=17/16,加大盘片表面的利用率,86.6,86,1.019=86.6/86,减小每个扇区字节数,2048/2060字节/扇区,2048/2352字节/扇区,1.142=2352/2060,表12-6 DVD技术摘要,30,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续5),1.使用波长较短的激光是提高容量的关键,CD采用波长为780 nm的红外光。DVD采用波长为635/650 nm的激光源,光道间距和凹凸坑的长度和宽度做得更小，见图12-11。,总的容量可提高到4.486倍,2.加大光盘的记录区域,加大光盘的数据记录区域。DVD盘的记录区域从CD盘的86 cm2提高到86.6 cm2，见图12-12。总容量提高了1.9%,图12-11 DVD盘和CD盘之间的差别,图12-12 增加记录面积,31,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续6),数值孔径,32,12章 光盘存储器,12.3 DVD光盘(续7),3.使用双面和多层记录,使用盘片的两个面记录数据，比较图12-13和图12-14,在一个面上制作多层记录层,4.改进调制和纠错方法,采用效率较高的8-16(EFM PLUS)调制，由17位变成16位,采用里德-索洛蒙乘积码(Reed Solomon Productlike Code，RSPC),图12-13 单面单层光盘的结构,图12-14 单面双层光盘的结构,33,12章 光盘存储器,12.4 VCD与DVD播放机,VCD播放机,Video CD是如下技术的产物,Video(可通俗理解为数字影视)技术,激光记录技术，或称光盘存储器技术,计算机软硬件技术,两种VCD播放系统,使用PC机构成的播放系统，可用MPEG播放卡或软件MPEG播放器,VCD播放机电视机,VCD播放机的基本结构,典型结构见图12-15，围绕C-Cube Microsystems公司的L482/484解码器构成的,VCD播放机主要由3个核心部件组成,CD盘驱动器或称CD加载器；,MPEG解码器；,微控制器。,34,12章 光盘存储器,12.4 VCD与DVD播放机(续1),图12-15 VCD播放机的典型结构3,35,12章 光盘存储器,12.4 VCD与DVD播放机(续2),DVD播放机,DVD播放系统结构见图12-16，主要功能部件如下,DVD加载器：主要由马达、激光读出头和相关的驱动电路组成,数字信号处理器(DVD-DSP)：用于将从光盘上读出的脉冲信号转换成解码器能够使用的数据,数字声音和电视图像解码器：主要功能包括,分离数据流中的声音和视像数据，建立声音和视像的同步关系,视像数据解压缩，重构广播级质量的视像,声音数据解压缩，重构CD质量的环绕立体声,处理图形屏幕显示(On-Screen Display，OSD)。,微控制器：微型计算机芯片,控制播放机的运行、管理遥控器、控制面板上的用户输入,管理DVD节目的存取权限等,36,12章 光盘存储器,12.4 VCD与DVD播放机(续3),图12-16 DVD播放系统的基本结构3,37,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘,HD DVD与BD光盘是什么,HD DVD(High Definition DVD)是由Toshiba、Hitachi和NEC等公司在2003年11月联合发布的大容量光盘存储器标准,BD(Blu-ray Disc)是由Sony，Philips和Panasonic等公司在2002年2月联合发布的大容量光盘存储器标准。BD源于blue-violet laser Disc，因它是流行于欧美的普通术语，申请商标不易，因此去掉了blue中的“e”。,比较而言,BD技术更先进，但不能使用现有的DVD设备来生产BD光盘产品，生产线的成本比较贵,HD DVD技术可在现有DVD设备基础上加以改进，因此成本比较低,都用波长为405 nm的蓝激光(blue-violet laser)读写光盘，见图12-17,38,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续1),图12-17 CD，DVD，HD DVD和BD盘的主要异同点,39,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续2),HD DVD与BD技术规范,物理性能见表12-7,容量差别较大,都用波长为405 mm的蓝紫色激光,影视规范,支持MPEG-2、H.264/AVC,支持SMPTE VC-1(Video Codec-1),SMPTE于2006年提出的标准，正式名称为SMPTE 421M,得到Blu-ray,HD DVD和Windows Vista等产品的支持,使用DCT技术和WMV9(Windows Media Video 9)编译器规范,质量比H.264好，解码速度也比H.264快,支持HDTV影视标准格式,40,12章 光盘存储器,名称,Blu-ray Disc,HD DVD,DVD,激光波长(nm),405(蓝紫),650(红),数值孔径(NA),0.85,0.65,0.6,存储容量(单面),单层,25 GB,15 GB,4.7 GB,双层,50 GB,30 GB,8.5 GB,播放时间(小时),MPEG-2(5 Mbps),22.2/11.1,13.3/6.6,3.8/1.9,AVC或VC-1(13 Mbps),8.5/4.2,5.1/2.6,N/A,MPEG-2(20 Mbps),5.6/2.8,3.3/1.7,N/A,视像编码,SMPTE VC-1/MPEG-4 AVC/MPEG-2,MPEG-1/MPEG-2,12.5 HD DVD与BD光盘(续3),表12-7 BD与HD DVD的性能比较,41,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续4),声音编码,有损,Dolby Digital(必须),448 kbps(必须),DTS(必须),1.5 Mbps(可选),Dolby Digital Plus,N/A,DTS-HD High Resolution,(可选),N/A,无损,Linear PCM,(必须),(必须),Dolby TrueHD,N/A,DTS-HD Master Audio,(可选),N/A,最大位速率,原始数据率,53.95 Mbps,36.55 Mbps,11.08 Mbps,声音+视像,48.0 Mbps,30.24 Mbps,10.08 Mbps,视像,40.0 Mbps,29.4 Mbps,9.8 Mbps,最大视像分辨率,19201080,19201080,720480(NTSC)720 x576(PAL),帧速率,24/25p,50/60i,24/25/30p,50/60i,50/60i,区域码,3个区域,无,6个区域,表12-7 BD与HD DVD的性能比较(续),42,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续5),声音规范,支持多种声音编码格式，如Dolby Digital,PCM,和 DTS等。见表12-8,Dolby Digital(杜比数字):杜比数字是多声道环绕声编码系统，现已作为国际标准，可提供6个声音通道，称为5.1声道，即左、中、右、后左、后右5个主声道和1个低音加强声道，声音数据的位速率通常为64448 kbps。,(2)DTS(Digital Dolby Theater Systems)：称为“数字影院声音系统”，用于影剧院和部分DVD-Audio和DVD-Video中的5.1通道环绕声格式，与Dolby Digital类似。,(3)linear PCM(linear pulse code modulation)：称为“线性脉冲编码调制”。没有经过压缩的PCM声音编码方法，声音的采样频率可为48或96 kHz，样本精度可为16，20或24位，声道数18个，最高数据位速率为6.144 Mbps,43,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续6),编码器,Dolby Digital,Dolby Digital Plus,Dolby TrueHD,DTS,Blu-ray,播放器支持,必须,可选,可选,可选,最多通道数,5.1,7.1,8,5.1,最大位速率,640 kbps,1.7 Mbps,18 Mbps,1.5 Mbps,HD DVD,播放器支持,必须,必须,必须,可选,最多通道数,5.1,7.1,8,5.1,最大位速率,504 kbps,3 Mbps,18 Mbps,1.5 Mbps,DVD,播放器支持,必须,-,-,可选,最多通道数,5.1,-,5.1,最大位速率,448 kbps,-,-,1.5 Mbps,表12-8 BD和HD DVD支持的部分声音格式,44,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续7),记录系统,由光盘和激光读写子系统、信号处理子系统和伺服子系统组成。,HD DVD和BD的共同点和差别见表12-9。有关纠错编码技术(ECC)的介绍请看第16章。需要解释的是数据调制方法，也就是通道编码,HD DVD使用ETM(,eight to twelve modulation)8-12调制，即每个8位数据转换为12位，并满足RLL(1.10)的规则,在RLL(,d,k,)中:,d,表示两个“1”之间“0”的最小行程长度，,k,表示两个“1”之间“0”的最大行程长度,BD使用“17PP”调制，其全称为“(1,7)RLL parity preserve(PP)-prohibit repeated minimum transition run length(RMTR)”,PP(Parity Preserve)表示调制位与原始数据位有相同的奇偶性(1的数目是奇数或偶数),45,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续8),特性,Blu-ray Disc,HD DVD,DVD,光记录系统规格,激光波长(nm),405(蓝紫),405(蓝紫),650/635(红),数值孔径(NA),0.85,0.65,0.6,激光点直径(m),0.48,0.62,1.1,最小凹坑长度 (m),0.160(23.3/46.6GB)0.149(25.0/50.0GB)0.138(27.0/54.0GB),0.204(15/30GB),0.4,光道间距(m),0.32,0.40,0.74,保护层厚度(mm),0.1,0.6,0.6,光盘直径(mm),120,120,120,光盘厚度(mm),1.2,1.2,1.2,1x线速度(m/s),4.94.5,5.66.1,3.49,1x角速度(RPM),1957810,26201089,1400580,读功率(mW),0.35,0.5,0.7,制造过程,新设备,改进当前设备,当前设备,表12-9 只读BD与HD DVD光盘规范摘要,46,12章 光盘存储器,12.5 HD DVD与BD光盘(续9),数据处理,调制方法,17PP,(RLL(1,7),ETM,(RLL(1,10),EFM Plus,(RLL(2,10),信道脉冲频率,26.2 MHz,64.8 MHz,66 MHz,扇区容量,2 KB,2 KB,2 KB,ECC数据块,32 扇区,32 扇区,16 扇区,ECC*,LDC=RS,(248,216,33)+,BIS,=RS,(62,30,33),RS(182，172，11),RS(208，192，17),RS(182，172，11),RSPC,RS(208，192，17),RS(182，172，11),ECC,(error-correction code),：纠错码,LDC(long,distance code),：长距离码,BIS(burst,indicator,subcode,),：突发指示子码,RSPC(Reed-Soloman,Product Code),：里德,-,索洛蒙乘积码,表12-9 只读BD与HD DVD光盘规范摘要(续),47,12章 光盘存储器,第12章 光盘存储器 参考文献和站点,参考文献和站点,David R.,Guenette,.,How High Density Can CD Get?,CD-ROM Professional,May 1996,pp82,88,Sony DVD,，,dtvgroup/DigVideo/DVD/SonyDVD/feat.html,C-Cube Microsystems,，,c-cu