光信息存储技术(修改)课件

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,*,1,第六讲 光信息存储技术,1第六讲 光信息存储技术,2,概述,光盘的特点,只读存储光盘系统（,CD-ROM,）,一次写入光盘（,CD-R,）,可重写型光盘（,CD-RW,）,DVD,光存储系统,光盘的保养,光存储的未来,内容提要,2 概述 内容提要,3,概述,光盘的定义,高密度光盘,(Compact Disk),，是近代发展起来不同于磁性载体的,光学存储介质,，用聚焦的激光束存储和读取信息，又称,激光光盘,。,3概述 光盘的定义高密度光盘(Compact Disk)，是,4,光盘存储的发展历史,1970,年，美国物理学家詹姆斯,.,拉塞尔利用光束及“模拟信号转换成数字信号”方案成功发明了世界上第一个光,数字录制与恢复系统。,1972,年荷兰,Philips,公司和美国,MCA,公司研制成功激光电视唱片（,VD,）；,1974,年,Thomson-CSF,和,Lenith,公司研制成功的透射式激光电视唱片。,概述,4 光盘存储的发展历史1970年，美国物理学家詹姆斯.拉塞尔,5,1979,年荷兰,Philips,公司研制成数字式写后直读,DRAW(Direct Read After Write,）光盘。,1980,年，,Sony,和,Philips,公司制定了,CD-DA,（,Digital Audio,）的,红皮书标准,，规定了一张数字音乐光盘的大小（,120mm,直径），容量和数字编码标准。,概述,51979 年荷兰Philips 公司研制成数字式写后直读D,6,1982,年，,Sony,公司率先推出世界上第一个商用的音乐数字光盘播放器（,CDP-101,）。,1983,年，,Sony,和,Philips,公司制定了,CD-ROM,（,Read Only Memory,）的,黄皮书标准,，将光盘里存放的内容予以扩充，制订了计算机数据在光盘里面的存放规范。,概述,61982年，Sony公司率先推出世界上第一个商用的音乐数字,7,1985,年,Philips,公司和,Sony,公司合作推出世界上第一个用于计算机的只读式光盘驱动器。,1986,年，,Philips,公司制定了,CD-I,（,Interactive,）的,绿皮书标准,，在,CD-ROM,规格的基础上补充了音频、视频和计算机程序方面的规定。,概述,71985 年Philips 公司和Sony 公司合作推出世,8,1987,年,Sony,和,Philips,公司发明一次写入多次读出,WORM,（,Write Once Read Many,）光盘。,1990,年，光盘进入可记录模式，基于,橙皮书标准,的,CD-R,（,Recordable,）光盘实际上没有记录任何信息，一旦按照某种文件格式并通过刻写程序和设备，可以将需要长期保存的数据写入空白的,CD-R,盘片上。,概述,81987 年Sony和Philips公司发明一次写入多次读,9,1994,年制定了保存视频和音频数据的,白皮书标准,，第一次将,74,分钟长的动态连续视频数据和声音数据存放在,VCD,（,Video Compact Disc,）光盘中。,基于,蓝皮书标准,的,E-CD,（,Ehanced,）光盘，采用多层记录方式，将,CD-DA,数据和,CD-ROM,数据分成了两个数据段，第一段记录,CD-DA,音频数据，第二段记录有关的,CD-ROM,数据。,概述,91994年制定了保存视频和音频数据的白皮书标准，第一次将7,10,1995,年，,DVD(Digital Video Disc,，数字视频光盘,),采用波长更短（,635/650,）的红色激光（,CD,为,780nm,）、更有效的调制方式和更强的纠错方法，具有更高的道密度和位密度，并支持双层双面结构。,概述,101995年，DVD(Digital Video Disc,11,标准名称,盘的名称,主要内容,Red Book,(,红皮书,),CD-DA,(,Digital Audio),记录、采集以及今天仍然使用的,120mm(4.72,英寸）直径物理格式等规范。,Yellow Book,(,黄皮书,),CD-ROM,计算机数据在光盘上的物理存储格式标准，以及光盘上计算机数据的逻辑结构（文件结构）标准。采用了,CD-DA,（红皮书）,的物理格式，并添加了一层错误检测和纠正的标准。,Green Book,(,绿皮书,),CD-I,(,CD-Interactive),在,CD-ROM,规格的基础上补充了音频、视频和计算机程序方面的规定。,Orange Book,(,橙皮书,),CD-R,(CD-,Recordable),基于,橙皮书标准,的,CD-R,空白光盘实际上没有记录任何信息，一旦按照某种文件格式并通过刻写程序和设备，可以将需要长期保存的数据写入空白的,CD-R,盘片上。,White Book,(,白皮书,),Video CD,VCD 1.0,采用,CD-ROM/XA,格式和,MPEG-1,标准保存视频和音频信息,VCD 2.0,采用,CD-ROM/XA,格式和,MPEG-2,标准保存视频和音频信息。,Blue Book,(,蓝皮书,),CD-EXTRA,它采用多层记录方式，将,CD,DA,数据和,CD,ROM,数据分成了两个数据段，第一段记录,CD,DA,音频数据，第二段记录有关的,CD,ROM,数据，,可使一般,CD,音乐播放机无法读取受到保护数据轨，而计算机的光驱可读取到数据轨及音乐轨。,概述,11标准名称 盘的名称 主要内容Red Book CD-DA,12,光盘的分类,只读存储光盘（,read only memory,，,ROM,）,ROM,光盘的内容是在制作光盘时写入的，用户可任意多次从,ROM,读取信息，而不能往盘上写信息：,CD-ROM,、,V-CD,、,DVD,。,一次写入多次读出光盘（,write once read many,，,WORM,）,WORM,光盘一次写入内容，以后成为,ROM,光盘，包括,CD-R,、,DVD-R,。,12光盘的分类 只读存储光盘（read only memor,13,可擦重写光盘（,rewrite,，,RW,）,可重写型光盘像磁盘一样具有可擦写性。擦写需要两束激光，两次动作，一束激光先擦除信息，另一束激光再写入信息。,直接重写光盘（,overwrite,，,OW,）,这种光盘同样可以实现可擦写功能，不同的是只用一束激光一次动作，擦掉信息的同时写入信息。,光盘的分类,13可擦重写光盘（rewrite，RW）直接重写光盘（ove,14,更换容易,信息位价格低,存储寿命长,数据传输速率高,存储密度高,光盘线密度为,10,3,B/mm,面密度为,10,5,-10,6,B/mm,2,几十,MB,、,GB,至,TB/s,10,年以上,CD:,几分钱,/M,DVD,：不足,1,分钱,/M,光盘系统的特点,14更换容易信息位价格低 存储寿命长数据传输速率高存储密度高,15,CD-ROM,盘片,是多媒体信息的载体；,CD-ROM,驱动器,通过连线与计算机相连，主要任务是完成对,CD-ROM,盘片上的数据读取。,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,15CD-ROM盘片是多媒体信息的载体；只读存储光盘（CD-,16,CD-ROM,盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为,120mm,，中心定位孔,15mm,，厚度,1.2mm,。,CD-ROM,盘片用单面存储数据，另一面用来印刷商标。,CD-ROM,盘片结构,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,16CD-ROM盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为120,17,CD-ROM,盘片的最上层是涂了漆的,保护层,，该层上印有商标。,第二层是铝,反射层,，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。,第三层是用聚碳酸脂压制的,透明衬底,，同时压制出的预刻槽用来对光道径向定位，信息通常存储在光道上。,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,17 CD-ROM盘片的最上层是涂了漆的保护层，该层上印有商,18,CD,盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同，它的光道不是,同心环,光道，而是,螺旋,型光道。,CD,盘转动的角速度在光盘的内外区是不同的，而它的,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。,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,18CD盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同，它的光道不是同心环,19,CD-ROM,光盘的信息是沿着盘面由,内向外螺旋形,信息轨道,(,光道,),的一系列凹坑的形式存储的。,光道上不论内圈还是外圈，各处的,存储密度是一样的，,光道共,22188,圈（每毫米约,600,圈），长度可达,5.6km,。,光道的间距为,1.6m,，最小的凹坑长度为,0.834m,，光道上凹坑深约为,0.12m,。,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,19CD-ROM光盘的信息是沿着盘面由内向外螺旋形信息轨道(,20,CD-ROM,驱动器构造,打开光驱,激光头的运动,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,20CD-ROM驱动器构造打开光驱激光头的运动只读存储光盘（,21,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,激光头：,是,CD-ROM,驱动器的主要部件，功能是利用非凹坑上反射的激光强度弱得多这一特性，通过光电转换器，将光盘上的信息转换为电信号,;,聚焦伺服,：,自动聚焦伺服系统产生聚焦误差信号，调整光头和光盘之间的距离，保证聚焦点落在光盘的信息面上,;,道跟踪伺服,：,采用道跟踪技术，克服光盘的偏心，使聚焦光束落在有凹坑的光道中央,.,21只读存储光盘（CD-ROM）系统激光头：是CD-ROM驱,22,读盘原理,CD-ROM,驱动器的激光器发出的,激光束,经透镜整形和聚焦后,照在螺旋光道,上，对光道进行扫描。,从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达,激光束,分离器后,反射到光电检测器,；,由光电检测器把,光信号变成电信号,，再经过电子线路处理后还原成原来的,二进制数据,。,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,22读盘原理CD-ROM驱动器的激光器发出的激光束经透镜整形,23,激光束入射至凹坑（,pit,）和凸台（,land,）边缘时，会产生反射光信号，而入射至其他地方时没有反射光信号，则坑台边缘代表“,1”,，其他地方代表“,0”,。,只读存储光盘（,CD-ROM,）系统,23激光束入射至凹坑（pit）和凸台（land）边缘时，会产,24,在,CD,R,盘片上以连续的,槽沟,(Groove),取代坑,，并组成螺旋状的轨道,(Track),，而坑就被记录在这些槽沟内。在空白的盘片上，槽沟有几个重要的用途，包括转速控制、寻道控制及时间指示等。在槽沟上面是,感光层,(,有机染料，,Organic dye material),及反射层,(,黄金或银,),，最后再加上保护层及印刷层。,一次写入光盘（,CD-R),CD-R,盘片结构,24在CDR盘片上以连续的槽沟(Groove)取代坑，并组,25,CD-R,的工作原理是利用大功率激光束的,热效应,使激光焦点照射的有机染料微区产生不可逆的物理化学变化，形成具有与,CD-ROM,光盘凹坑相同光学反射特性的信息凹坑,.,CD-R,光存储原理,一次写入光盘（,CD-R),25CD-R的工作原理是利用大功率激光束的热效应使激光焦点照,26,盘片名称,金盘,绿盘,蓝盘,反射层颜色,金色,金色,银色,基片层颜色,金色,绿色,蓝色,染料,酞菁染料,青蓝染料,含氮染料,特点,1.,使用寿命超过,100,年,2.,对刻录机的写入激光功率要求较高,3.,价格较贵,1.,使用寿命为,10,年,2.,对刻录机的兼容性最佳,3.,价格便宜,1.,与绿盘性能类似,2.,使用寿命约,100,年,3.,价格适中,根据使用基片层的不同，感光层的颜色可以分为金、绿、蓝三种。,一次写入光盘（,CD-R),26盘片名称金盘绿盘蓝盘反射层颜色金色金色银色基片层颜