多媒体光盘存储系统与光盘标准

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,*,第3章 多媒体光盘存储系统,3.1,光盘存储系统,3.2,光盘的标准,3.3,光存储介质的结构与工作原理,3.4,光盘数据编码与光盘生产过程,3.5,光盘库与光盘镜像服务器,3.1,光盘存储系统,光盘存储系统由光盘和光盘驱动器组成。,3.1.1,光盘及其特点,CD,（,Compact Disc,）意为高密盘，称为光盘。因为它是通过光学方式来记录和读取二进制信息的。光盘是一种数字式记录存储器，具有一切存储介质的优点，如大容量、耐用、易保存、标准化等。,光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要的特点。,1.,记录密度高,CD,光盘的表面的存储位（凹痕）,DVD,光盘的表面的存储位（凹痕）,图,3-1 DVD,比,CD,提供了更大的存储容量,2.,存储容量大,图,3-2,一张光盘可存放,16,万页,A4,开本的文本信息资料,3.,采用非接触方式读,/,写信息,图,3-3,光头不与光盘片直接接触 图,3-4,光盘可以存储多种媒体,4.,信息保存时间长,对于只读型光盘，不必但心文件会被误删除，更不必忧虑受到病毒的侵扰。如果使用得当，一张光盘上的信息可保存长达几十年甚至更长。,5.,不同平台可以互换,光盘上的信息按照标准格式记录，即使在不同的硬件或软件平台上，光盘中的信息也可以被正确读出。,6.,取代传统媒体存储介质,光盘可以同时存储计算机程序、文字、音乐、图形、影像、等多种媒体信息。,7,价格低廉,与磁带、磁盘相比，光盘是目前计算机数据最便宜的存储介质。,3.1.2,光盘的类型,按照数据存放格式和类型，光盘可分为许多不同的类型，通常指下列光盘的总称：包括,CD-DA,、,CD-ROM,、,CD-R,、,CD-R/W,、,Photo-CD,、,V-CD,、,DVD,等。按光盘的读,/,写性能来讲，可以分为,3,种类型：,只读型光盘存储器数据是用压模方法压制而成的，用户只能读取上面的数据。,多次可写光盘存储器这种光盘允许用户一次或多次写入数据，并可随时往盘上追加数据，直到盘满为止。,可擦写光盘存储器这种光盘具有磁盘一样的可擦写性，可多次写入或修改光盘上的数据，更适合作为计算机的新型标准外存设备，目前有磁光和相变和两种类型。,3.1.3,光盘驱动器,必须使用专门的设备，才能从光盘中读取数据，这种设备就是光盘驱动器，简称光驱或光盘机。 就普遍使用的,CD-ROM,光驱而言，高倍速的驱动器已经普及，并出现了,32,倍速或更高倍速的光驱。这里所说的倍数是指光盘的数据传输率，单倍速的,CD-ROM,的数据传送速度是,150KB/s,，双倍速的,CD-ROM,的数据传送速度是,2150KB/s,，依此类推，,n,倍速为,n,150KB/s,。,CD-ROM,光盘驱动器既能读,CD-ROM,盘，也能读其他如,CD-DA,、,CD-R,和,VCD,等光盘，但它不能读,DVD,等特殊形式的光盘。这些光盘都各有自己的标准，需要相应的光驱才能访问。因此在谈到读光盘驱动器时，要注意说明它对哪些光盘是适用的。,CD-ROM驱动器的工作原理,图,3-5,光盘驱动器工作原理,可,擦,擦,写,写,光,光,盘,盘,机,机,根,根,据,据,其,其,记,记,录,录,原,原,理,理,的,的,不,不,同,同,，,，,有,有,磁,磁,光,光,驱,驱,动,动,器,器,MO,和,相,相,变,变,驱,驱,动,动,器,器,PD,。,但,但,是,是,记,记,录,录,在,在,MO,或,PD,盘,片,片,上,上,的,的,数,数,据,据,无,无,法,法,在,在,广,广,泛,泛,使,使,用,用,的,的,CD-ROM,驱,动,动,器,器,上,上,读,读,取,取,，,，,因,因,此,此,难,难,以,以,实,实,现,现,数,数,据,据,交,交,换,换,和,和,数,数,据,据,分,分,发,发,。,。,光,驱,驱,读,读,取,取,光,光,盘,盘,的,的,两,两,种,种,方,方,式,式,CD-ROM,光,盘,盘,信,信,息,息,组,组,织,织,和,和,其,其,地,地,址,址,编,编,码,码,与,与,软,软,盘,盘,、,、,硬,硬,盘,盘,不,不,一,一,样,样,，,，,由,由,于,于,它,它,的,的,光,光,道,道,是,是,螺,螺,旋,旋,形,形,的,的,光,光,道,道,，,，,光,光,盘,盘,在,在,光,光,驱,驱,中,中,将,将,以,以,恒,恒,定,定,线,线,速,速,度,度,旋,旋,转,转,，,，,为,为,有,有,效,效,提,提,高,高,对,对,光,光,盘,盘,的,的,读,读,取,取,速,速,度,度,，,，,光,光,驱,驱,在,在,工,工,作,作,时,时,有,有,CLV,和,CAV,两,种,种,方,方,式,式,。,。,在,CLV,（,ConstantLineVelocity,，,恒,恒,定,定,线,线,速,速,度,度,）,）,方,方,式,式,下,下,，,，,单,单,位,位,距,距,离,离,的,的,光,光,道,道,上,上,所,所,储,储,存,存,的,的,信,信,息,息,容,容,量,量,是,是,相,相,等,等,的,的,，,，,因,因,而,而,可,可,以,以,充,充,分,分,利,利,用,用,盘,盘,片,片,的,的,空,空,间,间,，,，,增,增,加,加,了,了,存,存,储,储,容,容,量,量,。,。,但,但,这,这,样,样,一,一,来,来,，,，,激,激,光,光,头,头,每,每,旋,旋,转,转,一,一,圈,圈,所,所,读,读,取,取,的,的,数,数,据,据,量,量,，,，,内,内,圈,圈,数,数,据,据,少,少,，,，,外,外,圈,圈,数,数,据,据,多,多,。,。,因,因,此,此,在,在,CLV,方,式,式,下,下,，,，,当,当,激,激,光,光,头,头,移,移,动,动,到,到,不,不,同,同,的,的,轨,轨,道,道,时,时,，,，,电,电,机,机,也,也,必,必,须,须,以,以,不,不,同,同,的,的,转,转,速,速,旋,旋,转,转,，,，,内,内,圈,圈,转,转,得,得,慢,慢,些,些,，,，,外,外,圈,圈,转,转,得,得,快,快,些,些,，,，,以,以,维,维,持,持,单,单,位,位,距,距,离,离,信,信,息,息,读,读,取,取,时,时,间,间,一,一,致,致,。,。,对,对,于,于,高,高,速,速,光,光,驱,驱,来,来,讲,讲,，,，,CLV,方,式,式,容,容,易,易,造,造,成,成,光,光,驱,驱,耐,耐,用,用,性,性,的,的,降,降,低,低,。,。,目,前,前,的,的,高,高,倍,倍,速,速,光,光,驱,驱,大,大,多,多,采,采,用,用,了,了,CAV,（,ConstantAngularVelocity,，,恒,恒,定,定,角,角,速,速,度,度,）,）,技,技,术,术,。,。,在,在,CAV,方,式,式,下,下,，,，,不,不,管,管,是,是,内,内,圈,圈,还,还,是,是,外,外,圈,圈,，,，,激,激,光,光,头,头,始,始,终,终,以,以,恒,恒,定,定,的,的,角,角,速,速,度,度,旋,旋,转,转,CD-ROM,盘,片,片,，,，,这,这,和,和,硬,硬,盘,盘,驱,驱,动,动,器,器,的,的,操,操,作,作,方,方,式,式,十,十,分,分,相,相,似,似,。,。,恒,恒,定,定,的,的,转,转,速,速,对,对,于,于,电,电,机,机,来,来,说,说,比,比,较,较,容,容,易,易,实,实,现,现,，,，,由,由,于,于,不,不,需,需,要,要,在,在,随,随,机,机,寻,寻,道,道,时,时,经,经,常,常,地,地,改,改,变,变,电,电,机,机,的,的,转,转,速,速,，,，,因,因,此,此,，,，,随,随,机,机,读,读,取,取,性,性,能,能,会,会,得,得,到,到,很,很,大,大,的,的,改,改,善,善,。,。,不,不,过,过,，,，,在,在,CAV,方,式,式,下,下,，,，,光,光,盘,盘,内,内,外,外,圈,圈,转,转,动,动,的,的,线,线,速,速,度,度,是,是,不,不,相,相,等,等,的,的,，,，,因,因,此,此,内,内,外,外,光,光,道,道,的,的,数,数,据,据,记,记,录,录,密,密,度,度,也,也,是,是,不,不,同,同,的,的,，,，,光,光,盘,盘,的,的,存,存,储,储,空,空,间,间,没,没,有,有,充,充,分,分,利,利,用,用,。,。,正,正,是,是,由,由,于,于,CLV,与,CAV,技,术,术,各,各,有,有,优,优,劣,劣,，,，,于,于,是,是,一,一,些,些,光,光,驱,驱,采,采,用,用,CLV+CAV,技,术,术,，,，,在,在,内,内,圈,圈,采,采,用,用,CLV,方,式,式,以,以,保,保,证,证,其,其,具,具,有,有,足,足,够,够,的,的,传,传,输,输,速,速,率,率,，,，,在,在,外,外,圈,圈,则,则,采,采,用,用,CAV,的,方,方,式,式,，,，,以,以,提,提,高,高,可,可,靠,靠,性,性,。,。,3.2,光,盘,盘,的,的,标,标,准,准,标,准,准,CD-DA,（,Compact Disk,DigitalAudio,数字式,激,激光唱,盘,盘）主,要,要用于,存,存储数,字,字化的,高,高保真,立,立体声,音,音乐。,标准,该标准,从,从,CD-DA,发展而,来,来，又,称,称黄皮,书,书标准,，,，该标,准,准使得,光,光盘以,统,统一的,格,格式存,储,储只读,的,的信息,。,。,CD-ROM,是在,CD-DA,之后产,生,生的,，,，尽管,两,两者之,间,间有许,多,多相似,之,之处，,但,但是它,们,们有一,个,个根本,区,区别：,音,音频,CD,只能存,放,放音乐,，,，而,CD-ROM,可以存,放,放文本,、,、图形,、,、声音,、,、视频,及,及动画,。,。,CD-ROM,中存放,的,的是计,算,算机数,据,据，对,误,误码率,有,有一定,的,的要求,，,，所以,在,在,CD-DA,的基础,上,上又增,加,加了一,层,层错误,检,检测和,错,错误校,正,正。,黄,黄皮书,只,只定义,了,了计算,机,机数据,在,在光盘,上,上的物,理,理存储,的,的格式,，,，但计,算,算机数,据,据在外,存,存储器,上,上都是,以,以文件,形,形式存,储,储的，,而,而黄皮,书,书并未,定,定义,CD-ROM,的逻辑,结,结构，,即,即文件,结,结构。,为,为解决,这,这个问,题,题，国,际,际标准,化,化组织,(ISO),于,1988,年制定,ISO9660,标准，,这,这是一,个,个为,CD-ROM,盘上的,文,文件系,统,统而定,义,义的标,准,准，它,定,定义了,CD-ROM,光盘上,通,通用的,信,信息交,换,换的文,件,件规范,，,，该规,范,范由于,其,其通用,性,性和相,对,对的独,立,立性，,ISO9660,很快成,为,为,CD-ROM,光盘上,最,最为重,要,要的文,件,件格式,。,。,标准,CD-R(CompactDiskRecordable:,可记录,光,光盘,),是一种,可,可刻录,多,多次的,光,光盘。,基,基于橙,皮,皮书的,CD-R,空白光,盘,盘实际,上,上没有,记,记录任,何,何信息,，,，一旦,按,按照某,种,种文件,格,格式并,通,通过刻,写,写程序,和,和设备,，,，可以,将,将需要,长,长期保,存,存的数,据,据写入,空,空白的,CD-R,盘片上,，,，这时,的,的,CD-R,空白盘,就,就可以,变,变成,CD-DA,、,CD-R,或,VCD,光盘的,形,形式。,CD-R,盘与,CD-ROM,盘相比,有,有许多,共,共同之,处,处，它,们,们的主,要,要差别,在,在于,CD-R,盘上增,加,加了一,层,层有机,染,染料作,为,为记录,层,层。当,写,写入激,光,光束聚,焦,焦到记,录,录层上,时,时，染,料,料被加,热,热后烧,溶,溶，形,成,成一系,列,列代表,信,信息的,凹,凹坑。,这,这些凹,坑,坑与,CD-ROM,盘上的,凹,凹坑类,似,似，但,CD-ROM,盘上的,凹,凹坑是,用,用金属,压,压模压,出,出的。,由于光,盘,盘成本,上,上的差,别,别 ，,CD-R,一般不,适,适于大,量,量制作,的,的产品,，,，但对,于,于少量,制,制作时,它,它呈现,许,许多优,越,越性。,例,例如，,CD-R,的制作,成,成本低,，,，制作,一,一张光,盘,盘的费,用,用基本,上,上就是,材,材料费,，,，省去,了,了传统,工,工艺中,母,母盘制,作,作的大,量,量开销,，,，是数,据,据永久,备,备份的,廉,廉价手,段,段；,CD-R,也可以,多,多次写,入,入数据,，,，不必,一,一次将,盘,盘写满,；,；,CD-R,还可以,作,作为提,供,供给生,产,产厂家,用,用来大,批,批量生,产,产,CD,盘片的,样,样品母,盘,盘。,CD-R,的另外,一,一个重,要,要特性,是,是它可,以,以像其,他,他,CD,光盘一,样,样在普,通,通的,CD-ROM,驱动器,上,上使用,。,。,标准,Photo-CD,意为照,片,片光盘,，,，该标,准,准由柯,达,达公司,和,和,Philips,公司采,用,用,CD-ROMXA,标准开,发,发的另,一,一种系,统,统 ，,PhotoCD,是一种,可,可记录,光,光盘,( CD-R),，它作,为,为存储,彩,彩色图,片,片的新,载,载体而,成,成为,CD-ROM,在摄影,领,领域的,成,成功应,用,用，此,技,技术将,传,传统的,像,像片冲,洗,洗技术,与,与数字,图,图像处,理,理,，,，数字,显,显示相,结,结合,，,，利用,CD,光盘的,巨,巨大存,储,储能力,，,，为,使,使用者,提,提供了,一,一种长,期,期保存,大,大量珍,贵,贵资料,的,的途径,，,，是摄,影,影领域,里,里的一,次,次革命,。,。它带,来,来的其,他,他好处,还,还有：,可以在计算,机,机上剪辑这,些,些相片，或,与,与计算机提,供,供的其,它,它图,像,像资料相互,融,融合，增加,照,照片的生动,性,性。,可以通过多,媒,媒体的环境,将,将这些相片,转,转存或输出,到,到其他设备,上,上，如电视,机,机、录像机,、,、计算机屏,幕,幕、投影仪,和,和打印机等,。,。,由于光盘相,对,对于照像底,片,片而言，不,易,易霉变，也,不,不会褪色。,所,所以永久保,存,存也能保证,相,相片的彩色,质,质量。,PhotoCD,作为一种特,殊,殊的光盘格,式,式，它存储,图,图片的过程,大,大致可分为,：,：将拍摄的,胶,胶片冲洗成,负,负片后，在,工,工作站上使,用,用彩色扫描,仪,仪输入计算,机,机，采用专,门,门的图像压,缩,缩技术，把,每,每一幅图片,以,以不同的分,辨,辨率压缩，,然,然后使用,CD-R,刻盘机将彩,色,色照片存贮,到,到,PhotoCD,盘片上。,PhotoCD,的图片存取,方,方便且不会,褪,褪色变质，,还,还可以配以,文,文字说明、,音,音乐及语言,解,解说。,PhotoCD,可以使用专,用,用的播放机,，,，在彩色电,视,视机上进行,显,显示。,通过专用的,打,打印设备可,输,输出,PhotoCD,照片,VideoCD,（简称,VCD,）是由,JVC,、,Philips,等公司于,1993,年联合制定,的,的数字电视,视,视盘技术规,格,格，称之为,白,白皮书,(White Book),。它用来描,述,述光盘上存,放,放采用,MPEG-1,（活动图像,专,专家组）标,准,准编码的全,动,动态图像及,其,其相应声音,数,数据的光盘,格,格式，是继,CD-DA,、,CD-ROM,、,CD-ROM XA,和,CD-I,之后又一个,有,有很强应用,前,前景的光盘,产,产品。它可,以,以在一张普,通,通的,CD,光盘上录制,70,分钟的全屏,幕,幕、全动态,的,的视频与音,频,频数据及相,关,关的处理程,序,序。同激光,视,视盘,(LD),相比，它体,积,积小、价格,便,便宜、且有,很,很好的音、,视,视频质量和,很,很好的兼容,性,性。,VCD,的出现与,MPEG-1,标准有着密,切,切的关系。,MPEG-1,是一个专用,于,于处理活动,影,影像的标准,，,，也是一个,与,与特定应用,对,对象无关的,通,通用标准,，,，从,CD-ROM,上的交互系,统,统到电信网,络,络上的和视,频,频网络上的,视,视频信号发,送,送都可以使,用,用,.VCD,按照,MPEG- 1,标准对音,、,、 视频数,据,据进行压缩,以,以后，提高,了,了存储空间,的,的有效利用,率,率，使一张,盘,盘片能存放,74,分钟的活动,图,图像与伴音,。,。,新一代光盘,存,存储介质,DVD,（,Digital Video Disc,，数字视频,光,光盘）是继,上,上述光盘产,品,品之后的新,一,一代光盘存,储,储介质。与,以,以往的光盘,存,存储介质相,比,比，,DVD,采用波长更,短,短的红色激,光,光、更有效,的,的调制方式,和,和更强的纠,错,错方法，具,有,有更高的道,密,密度和位密,度,度，并支持,双,双层双面结,构,构。在与,CD,大小相同的,盘,盘片上，,DVD,可以提供相,当,当于普通,CD 8,25,倍的存储量,、,、以及,9,倍以上的读,取,取速度 。,DVD,与新一代音,频,频 、视频,处,处理技术相,结,结合，可提,供,供近乎完美,的,的声音和影,像,像。它与计,算,算机结合，,可,可提供新的,海,海量存储介,质,质。,在视频与音,频,频处理上，,DVD,都达到了当,今,今的最高水,准,准。对视频,信,信号的处理,，,，,DVD,采用的都是,MPEG-2,压缩编码标,准,准。目前的,DVD,能满足现行,电,电视标准,，,，单面单层,的,的,DVD,视盘能够存,储,储分,钟,钟的电影,，,，其水平清,晰,晰度可以达,480,线，因此,DVD,的画面质量,是,是相当高的,。,。,DVD,采用,MPEG2,作为视频压,缩,缩技术，对,视,视频图像进,行,行冗余量处,理,理，以实现,无,无明显失真,的,的视频图像,压,压缩。,DVD（,右图）比,CD（,左图）有更,高,高的道密度,和,和位密度,在音频方面,，,，,DVD,可以采用的,标,标准较多，,既,既可是,MPEG-1,立体声、,MPEG-2,环绕立体声,，,，也可是杜,比,比（,Dolby,）,AC-3,。立体声一,般,般是指具有,二,二个声音通,道,道的，而具,有,有三个以上,的,的通道的就,称,称为环绕声,。,。杜比,AC-3,是一种高效,、,、高性能的,声,声音编码系,统,统，该声音,系,系统在放音,时,时，前面有,左,左、中、右,三,三个通道，,后,后侧面有二,个,个独立的环,绕,绕声通道，,前,前方中间还,有,有,200Hz,以下的低音,专,专用通道，,因,因频带窄而,称,称为,0.1,通道。所以,AC-3,又称为,5.1,通道。,3.3,光盘的结构,与,与记录信息,的,的原理,只读光盘结,构,构与记录信,息,息的原理,只读光盘的,结,结构,以,以,CD-ROM,为例，其物,理,理结构如图,3-6,所示。光盘,的,的最上面一,层,层是标签层,，,，上面,印,印有光盘的,名,名称以及制,造,造商的商标,；,；第二层,是,是保护层,；,；第三层是,反,反射层，目,的,的是提高盘,片,片的反射率,；,；第四层,是,是记录层,，,，在其上压,制,制出凹痕光,道,道用来记录,数,数据 ；最,下,下一层是用,聚,聚碳酸脂压,制,制出来的透,明,明衬底。,只,只读光盘是,利,利用在盘上,压,压制凹坑的,机,机械办法，,利,利用凹坑的,边,边缘来记录,“,“,1”,，而凹坑和,非,非凹坑的平,坦,坦部分记录,“,“,0”,，并使用激,光,光来读出。,由,由于只读光,盘,盘的物理特,性,性 ，用户,只,只能读取只,读,读光盘上的,数,数据 ，而,不,不能自己把,数,数据写到,CD,盘上。,CD-ROM,的剖面结构,光盘信息读,取,取原理,在,在读出光,盘,盘信息时，,就,就要把光盘,上,上用凹坑和,非,非凹坑代表,的,的信息还原,为,为原来的数,据,据信息。光,盘,盘的读取过,程,程是基于物,理,理学的“光,的,的反射”原,理,理。光盘放,入,入光驱后，,是,是将带有凹,、,、凸那一面,向,向下对着激,光,光头。激光,发,发射器发出,的,的激光光束,先,先通过衍射,光,光栅后，一,束,束普通光束,将,将被衍射成,为,为多条细光,束,束，然后再,依,依次通过分,光,光片、校准,波,波片和聚光,物,物镜达到盘,片,片的表面，,呈,呈汇聚状的,各,各条细光线,分,分别会透过,盘,盘片表面透,明,明基片，然,后,后聚焦在反,射,射层的凹凸,不,不平的光道,上,上。凸面（,Land,）将激光按,原,原路程反射,回,回去，同时,不,不会减弱光,的,的强度；凹,坑,坑面（,Pit,）则将光线,向,向四面发射,出,出去，光强,度,度会减弱。,光,光驱就是靠,光,光的“反射,和,和发散”来,识,识别数据,。,。从光盘反,射,射层反射回,来,来的各条光,束,束又依次通,过,过聚光物镜,和,和校准波片,，,，然后被,分,分光片反射,后,后被接收，,最,最后就是由,多,多光束探测,器,器来分辨这,些,些数据信号,了,了。,CD,校准波片,分,分光片,衍,衍射,波,波片,激,激光光束,聚,聚光物,镜,镜 多,光,光束探测器,多光束探测,器,器实际上是,一,一个数据解,码,码器，用来,将,将反射的光,信,信号解码成,“,“,0 ”,和“,1 ”,的电信号。,并,并不能简单,地,地认为“,凹,凹,”,（,Land,）和“ 凸,”,（,Pit,）就代表“,1 ”,和“,0 ”,。在解码时,，,，如果信号,是,是“从凹到,凸,凸或从凸到,凹,凹的变化过,程,程,”,即光强度由,高,高到低或由,低,低到高的变,化,化，则用“,1 ”,表示。如果,信,信号是持续,一,一段时间连,续,续不变的光,强,强度，则表,示,示“,0 ”,，所以“,0 ”,表示两个变,化,化过程之间,的,的长度。,光盘结构与,记,记录信息的,原,原理,CD,R,的结构,CD,R,盘片直径为,12cm,，可以存储,650MB,的数据或,74,分钟,CD,质量的音乐,或,或,VHS,质量的视频,。,。,CD,R,盘片共由,5,层组成。其,中,中记录层的,主,主要成分是,涂,涂有特殊性,质,质的有机染,料,料，这些染,料,料在激光的,作,作用下会产,生,生变化，从,而,而达到记录,数,数据的目的,。,。,标签面保护层反射层记录层(染,料,料层）透明基底,激,激光,束,束,凹,凹坑,CD,R,的写入过程,CD,R,盘片在开始,时,时是没有任,何,何内容的，,当,当有一束较,强,强的激光照,射,射时，记录,层,层的感光染,料,料将转变成,具,具有不同反,光,光特性的点,阵,阵。在标准,的,的,CD,ROM,驱动器中用,较,较弱功率的,激,激光照射时,，,，变色的点,阵,阵对激光进,行,行不同的反,射,射，从而使,得,得驱动器可,以,以读出存储,在,在其中的数,据,据。 在,激,激光照射下,，,，记录层,的,的染料改变,颜,颜色的过程,是,是不可逆转,的,的 ，因此,向,向,CD,R,盘片中只能,一,一次性写入,数,数据。早期,的,的,CD,R,在写入数据,时,时，必须一,次,次完成全盘,数,数据的写入,(discat once),，这是因为,盘,盘片中只能,有,有一对导入,区,区,(lead,in area),和导出区,(lead,out area),。现在的技,术,术则允许用,户,户在,CD,R,盘片上写入,多,多对导入区,和,和导出区，,因,因此可以实,现,现多次写入,数,数据，但必,须,须是在盘片,上,上以前没有,写,写入数据的,区,区域中。,从,CD-R,介质上阅读,数,数据，其工,作,作原理与阅,读,读,CD-ROM,是相似的,。,。光盘上涂,有,有能够反射,激,激光束的涂,层,层，从而使,探,探测器能够,读,读出盘上的,数,数据。所不,同,同的是，,CD-ROM,上的数据是,用,用物理方法,压,压入盘中的,，,，而,CD-R,上的数据则,是,是“烧灼,”,到盘的记录,层,层中的。,磁,磁光盘记,录,录信息的原,理,理,磁光型光盘,（,（,MOD,）主要是由,各,各种易于在,垂,垂直于表面,方,方向磁化的,介,介质制成,。,。铁磁性介,质,质在外磁场,的,的作用下可,具,具有一定的,方,方向性 ，,这,这种方向性,在,在激光束的,热,热力作用下,可,可发生翻转,，,，方向性,的,的正负分别,代,代表二进制,代,代码“,0 ”,或“,1 ”,，“,0 ”,或“,1”,的翻转构成,其,其可擦除性,，,，擦写次数,可,可达百万次,以,以上。由于,磁,磁光型光盘,在,在进行数据,擦,擦除和写入,时,时需要激光,和,和外磁场共,同,同作用，因,此,此也简称磁,光,光盘。,图,3-14(a),磁光型光盘,工,工作原理,图,图,3-14(b),磁光型光盘,结,结构,MO,盘片虽然,比,比硬盘和,软,软盘便宜,和,和耐用，,但,但是与,CD-R,盘片相比,就,就显得比,较,较昂贵了,。,。,MO,的致命缺,点,点是不能,用,用普通,CD-ROM,驱动器读,出,出，因而,不,不能满足,信,信息社会,对,对计算机,数,数据进行,交,交换和数,据,据分发的,要,要求，在,网,网络技术,和,和网络建,设,设不发达,的,的国内，,这,这一问题,日,日驱突出,和,和严重。,相变光盘,记,记录信息,的,的原理相变光盘,的,的记录和,读,读出原理,只,只是用光,技,技术来记,录,录和读出,信,信息。相,变,变光盘利,用,用激光使,记,记录介质,在,在结晶态,和,和非结晶,态,态之间的,可,可逆相变,结,结构来实,现,现信息的,记,记录和擦,除,除。在写,操,操作时，,聚,聚焦激光,束,束加热记,录,录介质的,目,目的是要,改,改变相变,记,记录介质,晶,晶体状态,，,，用结晶,状,状态和非,结,结晶状态,来,来区分,0,和,1,；读操作,时,时，利用,结,结晶状态,和,和非结晶,状,状态具有,不,不同反射,率,率这个特,性,性来检测,0,和,1,信号。,相变光盘,记,记录信息,的,的原理,(a),有序的结,晶,晶结构,（,（,b,）无序的,非,非结晶状,态,态,图,3-15,相变材料,具,具有可变,的,的晶体结,构,构,图,3-16,激光束加,热,热相变材,料,料某一区,域,域时，可,改,改变其晶,体,体结构,早在1968年，,美,美国的,ECD（Energy Conversion Device,）,）,公司就开,始,始研究晶,态,态和非晶,态,态之间的,转,转换。1971年,ECD,和,IBM,公司合作,研,研制成功,了,了世界上,第,第一片只,读,读相变光,盘,盘存储器,，,，随后相,继,继开发成,功,功了利用,相,相变原理,制,制造的一,次,次写,WO,盘。1983年，,日,日本松下,公,公司推出,了,了世界上,第,第一台可,擦,擦写相变,型,型光盘驱,动,动器。1994年,，,，松下公,司,司又将相,变,变型可擦,写,写光盘驱,动,动器与四,倍,倍速,CD-ROM,相结合，,推,推出了,PD,光盘驱动,器,器，在一,台,台光盘驱,动,动器上同,时,时具有相,变,变型可擦,写,写与四倍,速,速,CD-ROM,功能。,与,MO,技术相比,，,，由,于,于相变光,盘,盘仅用光,学,学技术来,读,读,/,写，所以,读,读,/,写光学头,可,可以做的,相,相对比较,简,简单，存,取,取时间也,就,就可以提,高,高；由于,相,相变光盘,的,的读出方,法,法与,CD-ROM,、,CD-R,光盘大致,相,相同，因,此,此兼容,CD-ROM,和,CD-R,的多功能,相,相变光盘,驱,驱动器就,变,变的容易,实,实现，,PD,、,CD-RW,和可擦写,DVD-RAM,等新一代,可,可擦写光,盘,盘存储器,均,均采用了,相,相变技术,。,。,3.3.5 DVD,光盘结构,与,与类型,DVD,的结构,常,常规的,CD,盘只使用,一,一个面并,且,且只用一,个,个记录层,来,来记录信,息,息。为了,提,提高存储,容,容量 ，,DVD,盘可分为,单,单面单层,、,、单面双,层,层、双面,单,单层以及,双,双面双层,4,种结构。,单面单层(4.7,GB),单面双层(8.5,GB),双面单层(8.5,GB),双面双层(17,GB),DVD,的规格,单面双层,盘,盘的最里,层,层被称为,第,第一层,，,，表层称,为,为第二层,，,，该层采,用,用了一种,新,新的半透,明,明薄膜涂,层,层，可让,激,激光束透,过,过表层到,达,达第一层,。,。开始工,作,作时，激,光,光束首先,在,在第一层,上,上聚焦和,光,光道定位,。,。当从第,一,一层上读,出,出信息过,渡,渡到从第,二,二层上读,出,出信息时,，,，激光读,出,出头的激,光,光束立即,重,重新聚焦,，,，电子线,路,路中的缓,冲,冲存储器,可,可确保从,第,第一层到,第,第二层的,平,平稳过渡,，,，而不会,使,使信息中,断,断。通过,采,采用这些,技,技术，单,面,面双层,DVD,盘,的,的,容,容,量,量,可,可,达,达,到,到,8.5GB,，,双,双,面,面,双,双,层,层,DVD,盘,的,的,容,容,量,量,可,可,达,达,到,到,17GB,。,单,面,面,单,单,层,层,DVD,结,构,构,(4.7,GB),单,面,面,双,双,层,层,DVD,结,构,构,(8.5,GB),模,压,压,的,的,基,基,底,底,保,护,护,层,层,模,压,压,的,的,基,基,底,底,透,明,明,聚,聚,碳,碳,酸,酸,的,的,基,基,底,底,DVD,的,格,格,式,式,DVD,盘,片,片,按,按,照,照,用,用,途,途,细,细,分,分,为,为,五,五,大,大,类,类,：,：,DVD-ROM,（,只,只,读,读,DVD,）,：,：,DVD-ROM,是,存,存,储,储,电,电,脑,脑,资,资,料,料,的,的,只,只,读,读,光,光,碟,碟,，,，,用,用,途,途,类,类,似,似,CD-ROM,DVDVideo,（,视,视,频,频,DVD,）,：,：,DVD-Video,是,存,存,储,储,影,影,音,音,信,信,息,息,的,的,DVD,光,碟,碟,，,，,用,用,途,途,类,类,似,似,LD,或,VideoCD,。,DVDAudio,（,音,音,频,频,DVD,）,：,：,DVD-Audio,是,新,新,出,出,现,现,的,的,一,一,种,种,声,声,频,频,格,格,式,式,DVDRecordable,（,可,可,写,写,DVD,）,：,：,DVD-R,（,或,或,称,称,DVD-Write-Once,）,是,是,限,限,录,录,一,一,次,次,的,的,DVD,DVD-RAM(DVD,随,机,机,存,存,储,储,器,器,，,，,也,也,被,被,称,称,为,为,DVD-RW,，,即,即,DVD-Rewritable,）,：,：,DVD-RAM,是,可,可,多,多,次,次,读,读,/,写,的,的,光,光,碟,碟,光,盘,盘,数,数,据,据,的,的,编,编,码,码,图,3-22,光,盘,盘,上,上,0,和,1,数,字,字,的,的,表,表,示,示,只,读,读,光,光,盘,盘,的,的,制,制,作,作,过,过,程,程,预,处,处,理,理,首,首,先,先,要,要,制,制,作,作,母,母,盘,盘,（,（,原,原,版,版,盘,盘,）,）,。,。,在,在,制,制,作,作,母,母,盘,盘,前,前,，,，,要,要,对,对,信,信,息,息,进,进,行,行,预,预,处,处,理,理,。,。,预,预,处,处,理,理,就,就,是,是,按,按,照,照,光,光,盘,盘,的,的,标,标,准,准,及,及,存,存,储,储,格,格,式,式,，,，,将,将,信,信,息,息,经,经,转,转,换,换,后,后,记,记,录,录,到,到,光,光,盘,盘,上,上,。,。,由,由,于,于,CD-R,系统的,出,出现，,这,这一过,程,程实际,上,上可以,简,简化为,将,将,CD-R,刻制成,各,各种光,盘,盘的格,式,式，例,如,如要存,储,储程序,或,或数据,，,，就刻,录,录成,CD-ROM,光盘格,式,式；对,于,于激光,唱,唱盘，,就,就是把,制,制作好,的,的音乐,节,节目转,换,换成标,准,准的,CD-DA,格式；,而,而对于,V-CD,盘，把,影,影视节,目,目转换,成,成,V-CD,标准记,录,录格式,。,。,光刻,光,光刻,实,实际上,是,是将,CD-R,盘上的,数,数据，,记,记录在,玻,玻璃盘,上,上的过,程,程 。,这,这种方,法,法是将,感,感光性,树,树脂用,于,于一个,经,经特殊,处,处理的,玻,玻璃基,片,片上,，,，以制,出,出一个,玻,玻璃主,片,片。,光,光刻,过,过程是,把,把一片,涂,涂有光,敏,敏电阻,的,的玻璃,盘,盘放在,旋,旋转平,台,台上进,行,行的,。,。激光,源,源发出,的,的激光,束,束通过,激,激光调,制,制器时,受,受到串,行,行数据,的,的控制,。,。激,光,光编码,器,器犹如,一,一个开,关,关，例,如,如，对,于,于数据,“,0”,就不让,激,激光束,通,通过，,光,光敏电,阻,阻就不,曝,曝光；,数,数据,“,1 ”,就让激,光,光束通,过,过，光,敏,敏电阻,就,就曝光,，,，这,样,样在玻,璃,璃盘上,就,就形成,长,长短不,同,同的曝,光,光区和,非,非曝光,区,区 。,这,这样就,生,生成了,光,光盘的,具,具体内,容,容。,玻璃盘,的,的光刻,过,过程,化学处,理,理玻,璃,璃盘经,光,光刻后,，,，需对,光,光刻的,玻,玻璃盘,进,进行化,学,学处理,。,。在这,个,个过程,中,中，盘,上,上感光,性,性树脂,上,上曝光,的,的部分,被,被腐蚀,掉,掉的区,域,域形成,微,微小的,凹,凹坑，,没,没有曝,光,光的区,域,域就被,保,保留下,来,来，“,0”,和“,1”,信号就,以,以凹坑,和,和非凹,坑,坑的形,式,式记录,在,在螺旋,形,形光道,上,上。经,过,过化学,处,处理后,，,，要在,感,感光性,树,树脂表,面,面蒸敷,上,上一层,金,金属膜,（,（通常,是,是银）,，,，以便,其,其后玻,璃,璃主片,电,电铸时,有,有一个,导,导电的,表,表面。,制作父,盘,盘和母,盘,盘,对,对经过,化,化学处,理,理的玻,璃,璃盘进,行,行化学,电,电镀生,成,成金属,原,原版盘,，,，称为,父,父盘（,FatherDisc,）。之,所,所以称,其,其为,“,父盘,”,，是因,为,为它将,被,被用于,生,生成另,外,外两个,金,金属片,，,，分别,被,被称为,“,“ 母,盘,盘 ”,（,（,MotherDisc,）和,“,模片,”,（,Stamper,）。母,片,片是由,父,父片而,来,来的,，,，而模,片,片又是,由,由母片,而,而来的,，,，每一,片,片是另,外,外一片,的,的相反,成,成像,。,。模片,是,是金属,原,原版主,盘,盘的完,全,全复制,品,品 ，,也,也是这,一,一生产,阶,阶段的,最,最终产,品,品。,压模,压,压模是,光,光盘最,关,关键的,过,过程,。,。压模,就,就把模,片,片上面,的,的数据,（,（凹凸,痕,痕迹）,压,压制到,塑,塑料基,片,片上,。,。,CD,的盘基,是,是用聚,碳,碳酸脂,塑,塑料（,俗,俗称,PC,料）做,的,的，聚,碳,碳酸脂,加,加热之,后,后注入,模,模具空,腔,腔中,，,，模具,的,的一面,是,是模片,。,。熔化,的,的,PC,料经过,挤,挤压，,在,在模具,中,中成形,，,，模片,上,上的凹,坑,坑中将,会,会填充,进,进,PC,料，当,PC,料经过,强,强制冷,却,却时，,模,模片上,的,的凹凸,部,部分就,会,会对应,地,地反映,到,到光盘,盘,盘基上,。,。换,句,句话说,，,，压好,的,的光盘,盘,盘基同,模,模片是,阴,阴阳相,对,对的。,光盘金,属,属,溅镀工,序,序,大规模,光盘生,产,产线,3.4CD-ROM,的信息,组,组织结,构,构,的数据,结,结构,CD-ROM,的数据,结,结构按,黄,黄皮书,标,标准光,盘,盘设有,个区,：,：自内,向,向外分,为,为导入,区,区、用,户,户数据,区,区和导,出,出区。,这,这,3,个区中,都,都含有,360,的连续,的,的螺旋,线,线形光,道,道。含,有,有信息,的,的光道,称,称为信,息,息光道,，,，不含,有,有信息,的,的光道,，,，作为,控,控制用,。,。用户,的,的数据,就,就记录,在,在那些,信,信息光,道,道上，,而,而所有,的,的信息,光,光道都,是,是由帧,和,和扇区,构,构成的,，,，可见,帧,帧和扇,区,区是光,盘,盘物理,数,数据结,构,构中最,重,重要的,两,两个概,念,念。,帧的数,据,据结构,光,光盘,中,中最基,本,本的数,据,据存储,单,单元是,帧,帧。黄,皮,皮书规,定,定的帧,格,格式如,表,表,3-,所示,。,。,同,同步,（,（,SYNC,）占,个,个字节,（,（,24,位），,用,用于标,记,记帧的,开,开始，,起,起同步,作,作用；,子,子码（,SUBCODE,）字,节,节为控,制,制字节,，,，主要,用,用于提,供,供地址,信,信息；,每,每帧的,数,数据（,DATA,）共有,字,节,节，由,于,于参照,CD-DA,的帧格,式,式，分,别,别用于,存,存储左,声,声道与,右,右声道,的,的立体,声,声数据,，,，但,是,是数据,并,并不连,续,续存放,，,，中间,被,被校正,码,码隔,开,开 ；,、,码,码都各,占,占个,字,字节，,用,用于错,误,误校正,和,和数据,校,校验。,同步,子码,数据,校正,数据,校验,3,3,12,4,12,4,扇区的,数,数据结,构,构在光盘,信,信息区,中,中，采,用,用相同,的,的帧结,构,构。由,帧,帧组成,最,最小的,可,可寻址,单,单元，,称,称为扇,区,区。黄,皮,皮书规,定,定：由,个,帧,帧构成,个扇,区,区。,帧,帧只能,存,存放,个字,节,节的真,正,正数据,信,信息，,所,所以,个,个扇区,只,只有,2352,字节（,9824,）。黄,皮,皮书规,定,定：扇,区,区主要,由,由部,分,分组成,：,：,SYNC,（同步,头,头），,HEADER,（首标,）,），用,户,户数据,EDC,ECC,码等。,扇,扇区的,格,格式见,表,表,3-2,。,同步头,首标,数据,检测,空,校验,OO,FF,OO,MN,SC,FR,MD,DATA,EDC,OO,ECC,1,10,1,1,1,1,1,2048,4,8,276,其中，,同,同步头,（,（,SYNC,）占,个字,节,节，由,个,字节,个,个,字,字节,个,字节,构,构成。,首,首标（,HEADER,）由,个,个字节,组,组成,，,，是每,个,个扇区,的,的标志,，,，说明,如,如何解,释,释信息,区,区。由,于,于光盘,是,是以恒,速,速转动,的,的，是,以,以时间,作,作地址,，,，即分,、,、秒、,分,分数秒,来,来计算,的,的。按,黄,黄皮书,的,的规定,，,，首标,中,中前,个,个字节,为,为地址,：,：,MN,（,Minute,）,0,74,；,；,SC,（,Second,）,0,59, ；,FR,（,Farc,）,74,分数秒,，,，单位,是,是,75,。第,个字,节,节表示,扇,扇区方,式,式，定,义,义了,Mode0,、,Mode1,、,Mode2,三种方,式,式 。,Mode0,不向用,户,户开放,；,；,Mode1,用于记,录,录文字,和,和数字,信,信息,，,，具有,检,检错纠,错,错能力,。,。,Mode2,用于经,过,过压缩,的,的音频,和,和图像,视,视频数,据,据 。,因,因此,CD-ROM,光盘除,了,了记录,音,音乐资,料,料外，,还,还可存,储,储各种,不,不同的,数,数据、,图,图形、,动,动画等,资,资料。,用,用户数,据,据（,DATA,）共占,2048,字节。,CD-ROM,具有检,错,错纠错,功,功能,，,，分,EDC,和,ECC,两种校,验,验形式,。,。,EDC,（,ErrorDetectionCode,）表示,错,错误检,测,测码，,采,采用循,环,环冗余,码,码,CRC,对存放,光,光盘内,的,的数据,进,进行校,验,验 ，,若,若检测,出,出错误,，,，则,用,用,ECC,码进行,纠,纠正。,ECC,分为,P,校验和,Q,校验，,两,两种校,验,验方式,有,有很大,不,不同。,ECC,能计算,出,出发生,错,错误的,具,具体位,置,置，并,在,在对应,的,的位置,上,上生成,正,正确的,数,数据，,达,达到纠,错,错之目,的,的。,的文,件,件结,构,构,逻辑,扇,扇区,和,和逻,辑,辑块,ISO9660,规定,，,，光,盘,盘物,理,理扇,区,区用,户,户数,据,据中,的,的,2048,字节,作,作为,个,逻,逻辑,扇,扇区,。,。每,个,个逻,辑,辑扇,区,区都,有,有,个,个唯,一,一的,逻,逻辑,扇,扇区,号,号,LSN,。光,盘,盘中,第,第,个,个逻,辑,辑扇,区,区从,物,物理,地,地址,00,：,02,：,00,开始,算,算起,，,，逻,辑,辑扇,区,区号,为,为,LSN0,。为,了,了存,放,放文,件,件，,每,每个,逻,逻辑,扇,扇区,又,又分,为,为逻,辑,辑块,，,，逻,辑,辑块,的,的大,小,小一,般,般为,512,字节,，,，每,个,个逻,辑,辑块,都,都有,个,唯,唯一,的,的逻,辑,辑块,号,号,LBN,与之,对,对应,。,。文,件,件都,是,是按,LBN,来寻,址,址的,，,，是,最,最小,的,的逻,辑,辑可,寻,寻址,单,单元,。,。第,个,逻,逻辑,块,块号,（,（,LBN0,）是,第,第,个,个逻,辑,辑扇,区,区的,第,第,块,块，,后,后面,依,依次,为,为,LBN1,、,2,、,3,等。,卷结,构,构,光,光,盘,盘把,存,存放,信,信息,的,的区,域,域称,为,为卷,空,空间,。,。卷,就,就是,用,用一,套,套规,则,则和,数,数据,结,结构,，,，描,述,述盘,上,上信,息,息的,错,错综,复,复杂,的,的关,系,系。,在,在盘,上,上固,定,定位,置,置记,录,录了,卷,卷描,述,述符,，,，其,中,中的,内,内容,用,用来,说,说明,整,整个,CD,ROM,盘的,逻,逻辑,组,组织,。,。,卷,卷空,间,间分,为,为,2,个区,，,，,从,从,LSN0,LSN15,称为,系,系统,区,区（,系,系统,区,区不,放,放数,据,据）,；,；从,LSN16,开始,到,到最,后,后,1,个逻,辑,辑扇,区,区为,数,数据,区,区。,数,数据,区,区用,来,来存,放,放卷,描,描述,符,符、,文,文件,目,目录,、,、路,径,径表,和,和文,件,件数,据,据等,内,内容,。,。卷,描,描述,符,符固,定,定地,位,位于,LSN16,处。,LSN16,提供,了,了许,多,多重,要,要的,信,信息,，,，,如,如盘,上,上的,逻,逻辑,组,组织,、,、根,目,目录,地,地址,、,、路,径,径表,的,的地,址,址和,大,大小,及,及逻,辑,辑块,的,的大,小,小等,。,。,目录,结,结构,光盘,采,采用,了,了隐,式,式分,层,层目,录,录结,构,构，,也,也把,目,目录,作,作为,文,文件,来,来看,待,待，,但,但是,光,光盘,中,中所,谓,谓的,目,目录,文,文件,有,有具,体,体的,规,规定,。,。它,是,是由,目,目录,记,记录,构,构成,的,的，,目,目录,记,记录,中,中主,要,要存,放,放着,文,文件,标,标志,符,符，,以,以字,节,节计,算,算的,文,文件,长,长度,，,，光,盘,盘中,可,可存,放,放任,何,何类,型,型的,文,文件,。,。一,个,个大,的,的文,件,件必,须,须分,为,为几,个,个文,件,件域,存,存放,。,。文,件,件域,是,是指,由,由顺,序,序编,号,号的,逻,逻辑,块,块组,成,成的,连,连续,区,区域,。,。一,个,个小,的,的文,件,件可,存,存放,在,在单,个,个文,件,件域,里,里。,文,文件,域,域中,有,有第,个,逻,逻辑,块,块号,，,，以,及,及打,开,开和,使,使用,这,这个,文,文件,所,所需,要,要的,其,其他,信,信息,。,。光,盘,盘的,文,文件,结,结构,和,和软,、,、硬,盘,盘有,很,很大,的,的差,别,别。,张,光,光盘,放,放进,光,光驱,被,被驱,动,动后,，,，系,统,统先,初,初始,化,化，,在,在,处,处找,到,到卷,描,描述,符,符，,根,根据,卷,卷描,述,述符,中,中提,供,供的,路,路径,表,表地,址,址，,找,找到,路,路径,表,表，,由,由目,录,录记,录,录中,记,记录,着,着的,文,文件,域,域地,址,址找,到,到正,确,确的,文,文件,信,信息,。,。当,个,文,文件,放,放在,多,多个,文,文件,域,域中,时,时，,又,又要,设,设置,多,多个,目,目录,记,记录,，,，每,个,个目,录,录记,录,录都,给,给出,相,相应,的,的文,件,件域,地,地址,，,，并,由,由文,件,件标,志,志符,指,指明,该,该文,件,件域,是,是不,是,是最,后,后,个,个。,显,显然,，,，这,种,种文,件,件结,构,构大,大,大加,快,快了,光,光盘,寻,寻找,文,文件,的,的速,度,度。,路径表,路,路径表,是,是指盘上,的,的所有目,录,录名，是,获,获取子目,录,录的最快,途,途径。其,特,特点是用,索,索引值来,访,访问所有,的,的目录。,路,路径表由,许,许多路径,表,表记录组,成,成，它对,应,应于根和,子,子目录，,其,其中的根,目,目录和每,个子目,录,录，都有,它,它们所在,的,的起始地,址,址，即逻,辑,辑块号,，在,光,光盘上寻,找,找子目录,可,可以依据,地,地址索引,来,来遍历路,径,径表。这,样,样就可以,通,通过路径,表,表来访问,任,任何个,子,子目录。,操作系统,对,对,CD-ROM,文件系统,的,的支持,DOS,系统,CD-ROM,上的文件,系,系统和,DOS,操作系统,的,的文件系,统,统差别很,大,大，,DOS,无法用通