多媒體技術(shù)基礎(chǔ)林福宗14光盤存儲器課件

1、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1第第14章章 光盤存儲器光盤存儲器 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2第14章 光盤存儲器目錄 14.1 cd光盤光盤14.1.1 cd工業(yè)史上的大事14.1.2 cd系列產(chǎn)品14.1.3 cd盤的結(jié)構(gòu)14.1.4 數(shù)據(jù)是怎樣寫入到cd盤上的14.1.5 數(shù)據(jù)是怎樣從cd盤讀出的14.1.6 cd激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要14.2 cd-audio14.2.1 采樣頻率和樣本大小14.2.2 聲道數(shù)14.2.3 聲音數(shù)據(jù)的通道編碼14.2.4 cd盤如何批量生產(chǎn)

2、14.3 dvd光盤光盤14.3.1 dvd光盤是什么14.3.2 dvd的規(guī)格14.3.3 dvd的存儲容量是怎樣提高的14.4 vcd與與dvd播放機(jī)播放機(jī)14.4.1 vcd簡介14.4.2 vcd播放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)14.4.3 dvd播放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)14.5 hd dvd與與bd光盤光盤14.5.1 hd dvd與bd光盤是什么14.5.2 hd dvd與bd技術(shù)規(guī)范多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器314.1 cd光盤光盤n14.1.1 cd工業(yè)史上的大事工業(yè)史上的大事 模擬光盤系統(tǒng)的誕生模擬光盤系統(tǒng)的誕生n20世紀(jì)70年代初

3、期，荷蘭飛利浦(philips)公司的研究人員開始研究利用激光來記錄和重放信息n1972年9月向全世界展示了長時間播放電視節(jié)目的光盤系統(tǒng)，這就是1978年正式投放市場并命名為lv(laser vision)的光盤播放機(jī)n利用激光來記錄信息的革命便拉開了序幕。它的誕生對人類文明進(jìn)步的影響，不亞于紙張的發(fā)明對人類的貢獻(xiàn)。多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器414.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)1)數(shù)字激光唱盤的誕生數(shù)字激光唱盤的誕生n大約從1978年開始，研究人員把聲音信號變成用“1”和“0”表示的二進(jìn)制數(shù)字，然后記錄到以塑料為基片的金屬圓盤上n1

4、982年philips公司和sony公司成功地把記錄數(shù)字聲音的盤推向了市場n這種塑料金屬圓盤很小巧，故用compact disc命名，而且還為這種光盤制定了標(biāo)準(zhǔn)，這就是世界著名的“紅皮書(red book)標(biāo)準(zhǔn)”。這種盤又稱為數(shù)字激光唱盤(compact disc-digital audio，cd-da)盤多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器514.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)2)cd-rom的誕生的誕生n由于cd-da能夠記錄數(shù)字信息，自然就想到把它用作計算機(jī)的存儲設(shè)備。但從cd-da過渡到cd-rom需要解決兩個重要問題u地址問題地址問題

5、：計算機(jī)如何尋找盤上的數(shù)據(jù)，即如何劃分盤上的地址。因?yàn)橛涗浉枨鷷r是按一首歌作單位，一片盤也就記錄20首左右的歌曲，每首歌平均占用30 mb左右的空間。存儲一個文件不一定都要那么大的存儲空間，因此需在cd盤上寫入很多的地址編號u誤碼率誤碼率：把cd盤作為計算機(jī)的存儲器使用時，要求它的錯誤率(10-12)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲音數(shù)據(jù)的錯誤率(10-9)。而用當(dāng)時現(xiàn)成的cd-da技術(shù)不能滿足這一要求，因此還要采用錯誤校正技術(shù)n1984年sony和philips發(fā)布了cd-rom物理格式標(biāo)準(zhǔn)，稱為黃皮書(yellow book)標(biāo)準(zhǔn)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章

6、 光盤存儲器614.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)3)iso 9660標(biāo)準(zhǔn)的誕生標(biāo)準(zhǔn)的誕生n黃皮書標(biāo)準(zhǔn)只解決了硬件生產(chǎn)廠家的制造標(biāo)準(zhǔn)問題，即存放計算機(jī)數(shù)據(jù)的物理格式，而沒有涉及邏輯格式，也就是計算機(jī)文件如何存放在cd-rom上，文件如何在不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行交換等問題。為此，在多方努力下又制定了一個文件交換標(biāo)準(zhǔn)，后來國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)把它命名為iso 9660標(biāo)準(zhǔn) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器714.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)4)n14.1.2 cd系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品自1981年激光唱盤上市以后，開發(fā)了一系列cd產(chǎn)品，見圖14-1，包括n

7、cd-da(compact disc-digital audio)ncd-g(graphics)ncd-v(video)ncd-romncd-i(interactive)ncd-i fmv(full motion video)nkaraoke cdnvideo cdcd系列盤n大小、重量、制造工藝、材料、制造設(shè)備等都相同，只是根據(jù)不同的應(yīng)用目的存放不同類型的數(shù)據(jù)而已 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器814.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)5)圖14-1 cd產(chǎn)品系列 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存

8、儲器章 光盤存儲器914.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)6)n14.1.3 cd盤的結(jié)構(gòu)盤的結(jié)構(gòu) 盤片結(jié)構(gòu)n組成部分見圖14-2 u保護(hù)層；反射層；刻槽；聚碳酸酯襯墊n兩種反射層u鋁反射層：銀白色，稱為“銀盤”，只讀的光盤u金反射層：金色，稱為“金盤”，可刻錄的光盤，稱為cd-r (cd-recordable)盤n外形尺寸見圖14-3u cd盤的外徑為120 mm，重約1418gu激光唱盤分為3個區(qū)：導(dǎo)入、導(dǎo)出和聲音數(shù)據(jù)記錄區(qū)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1014.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)7)圖14-2 cd盤片的結(jié)構(gòu)圖14-3 cd盤的結(jié)

9、構(gòu) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1114.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)8)n光道結(jié)構(gòu)光道結(jié)構(gòu)cd盤的光道結(jié)構(gòu)與磁盤磁道的結(jié)構(gòu)比較cd光盤磁盤記錄道螺旋形同心環(huán)磁道數(shù)目很多只有一條，長約5 km盤片轉(zhuǎn)動速度clv(恒定線速度)cav(恒定角速度)記錄密度里外記錄區(qū)的密度相同里外記錄區(qū)的密度不同光道形狀多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1214.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)9)n14.1.4-5 cd盤的記錄原理盤的記錄原理數(shù)據(jù)記錄原理n磁光盤(magneto optical disc

10、，mod)u利用磁的記憶特性，借助激光來寫入和讀出數(shù)據(jù)n相變光盤(phase change disc，pcd) u利用激光特殊材料在加熱前后的反射率不同記憶1和0n只讀cd光盤u在盤上壓制凹坑的機(jī)械辦法記錄數(shù)據(jù)，見圖14-5n凹坑的邊緣記錄的是1n凹坑和非凹坑的平坦部分記錄的是0 u使用激光讀出，見圖14-7多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1314.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)10)(引自encarta premium dvd 2006)圖14-5 原版盤制作示意圖圖14-7 cd盤的讀出原理 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光

11、盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1414.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)11)n14.1.6 cd激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要名稱技術(shù)指標(biāo)光盤光盤播放時間74分鐘旋轉(zhuǎn)方向順時針(從讀出表面看)旋轉(zhuǎn)速度1.21.4m/s (恒定線速度)光道間距1.6 m盤片直徑120 mm盤片厚度1.2 mm中心孔直徑15 mm記錄區(qū)46 mm117 mm數(shù)據(jù)信號區(qū)50 mm116 mm材料折射率為1.55的材料最小凹坑長度0.833 m (1.2m/s)0.972 m (1.4m/s)最大凹坑長度3.05 m (1.2 m/s)3.56 m (1.4 m/s)凹坑深度0.11 m凹坑寬度0.5

12、m多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1514.1 cd光盤光盤(續(xù)續(xù)12)光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)激光波長780 nm (7 800 )聚焦深度 2 m信號格式信號格式通道數(shù)2個量化16位線性量化采樣頻率44.1 khz通道位速率4.3218 mb/s數(shù)據(jù)位速率1.9409 mb/s數(shù)據(jù)：通道位8:17錯誤校正碼circ調(diào)制方式efm多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1614.2 cd-audion14.2.1 采用頻率和樣本大小采用頻率和樣本大小采樣頻率為44 100 hzn普通人

13、耳朵能聽到的聲音信號的頻率范圍為2020 000 hzn對頻率高于20 000 hz的信號進(jìn)行濾波?？紤]到濾波器在20 000 hz處約有10%的衰減，故用22 000 hz的2倍作為采樣頻率n考慮與電視信號場掃描頻率同步以避免相互干擾，pal電視的場掃為50 hz，ntsc為60 hz，取50和60的整數(shù)倍，選用44 100 hz樣本精度為16位位n樣本位數(shù)表示信號的動態(tài)范圍。一位(bit)的動態(tài)范圍約為20lg2 6.02 db，16位能夠表達(dá)的動態(tài)范圍大于96 db在激光唱盤上1秒鐘的聲音需要占據(jù)的存儲空間為n1秒 44 100樣本/秒 2字節(jié)/樣本 2(左右兩個通道)= 176.4 千

14、字節(jié)千字節(jié)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1714.2 cd-audio(續(xù)續(xù)1)n14.2.2 聲道數(shù)聲道數(shù)立體聲有兩個聲道n長期以來，立體聲就是兩個聲道(軌)。早期存儲聲音的媒體是接觸式的唱片，唱片上的v形刻槽只能記錄最多兩個聲道的模擬信號，這就使后來的錄音機(jī)、調(diào)頻廣播、錄像機(jī)、甚至連數(shù)字激光唱盤都采用兩個聲道的規(guī)格環(huán)繞聲有多個聲道n多聲道設(shè)備早已開發(fā)和采用，許多劇院一直采用4個以上的聲音通道。聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，計算機(jī)很容易處理，如壓縮、偏移(pan)、環(huán)繞音響效果(surround sound)等，更多的聲音通道和更逼真的

15、音響效果已經(jīng)出現(xiàn)n例如，mpeg-2數(shù)字影視標(biāo)準(zhǔn)和杜比數(shù)字(dolby digital)都采用51個聲音通道，即左、中、右3個主聲道，左后、右后兩個環(huán)場聲道和一個次低音聲道 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1814.2 cd-audio(續(xù)續(xù)2)n14.2.3 聲音數(shù)據(jù)的通道編碼聲音數(shù)據(jù)的通道編碼將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合存儲或傳輸媒體的代碼的過程1. 為什么要做通道編碼為什么要做通道編碼n從信號本身提取自同步信號u例如，有要記錄連續(xù)多個字節(jié)的全“0”或全“1”信號，如不做通道編碼就記錄到盤上，讀出的信號是一條直線，電子線路就很難區(qū)分有多

16、少個“0”或“1”n使讀出信號的頻帶變窄u例如，對于沒有規(guī)律的數(shù)字信號，讀出時的信號幅度和頻率的變化范圍都很大，電子線路就很難把“0”和“1”區(qū)分開n通道編碼的本質(zhì)u在連續(xù)“0”(或“1”)之間插入若干個“1” (或“0”)u對“0”和“1”的連續(xù)長度數(shù)目即“行游程長度”加以限制n凡在物理設(shè)備上存儲或傳輸?shù)臄?shù)字信號都要通道編碼多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器1914.2 cd-audio(續(xù)續(xù)3)為什么要把為什么要把8位轉(zhuǎn)換成位轉(zhuǎn)換成14位位/17位位n理論分析和實(shí)驗(yàn)證明u根據(jù)20世紀(jì)70年代的技術(shù)水平，把“0”的游程長度最短為2個

17、而最長不超過10個，即2個“1”之間的“0”至少要有2個而最多不超過10個，光盤上的信號就能夠可靠讀出n從8位到14位， efm (eight to fourteen modulation)u8位數(shù)有256種代碼，14位通道位有16 384種代碼，其中有267種代碼能夠滿足“0”游程長度的要求。在267種代碼中有10種代碼在合并通道代碼時限制游程長度仍有困難，再去掉一個就得到與8位數(shù)相對應(yīng)的256種通道碼n從14位到17位u為滿足游程長度的要求，在通道碼之間增加3位以確保讀出信號的可靠性，于是8位數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成17位u注注：在dvd光盤技術(shù)中，把3位合并位改成2位，并把它們直接插入到重新設(shè)計的碼

18、表中，于是1字節(jié)的數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成16位的通道位，提高了dvd的存儲容量多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2014.2 cd-audio(續(xù)續(xù)4)圖14-8 激光唱盤上聲音數(shù)據(jù)編碼的過程 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2114.2 cd-audio(續(xù)續(xù)4)n14.2.4 cd盤如何批量生產(chǎn)盤如何批量生產(chǎn) 激光唱盤(cd-da)、數(shù)字激光視盤(vcd)和cd-rom的制作過程都相同，大致分成三個階段1. 原版盤預(yù)制作原版盤預(yù)制作(premastering)或稱母盤預(yù)制作n對于

19、激光唱盤，把音樂節(jié)目轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的cd-da格式, 在“紅皮書”中有詳細(xì)說明n對于vcd盤，把影視節(jié)目轉(zhuǎn)換成vcd標(biāo)準(zhǔn)記錄格式，在video cd 2.0標(biāo)準(zhǔn)(白皮書)中有詳細(xì)說明n這項工作由轉(zhuǎn)換軟件或稱編碼器(encoder)來完成2. 原版盤制作原版盤制作(mastering)或稱為母盤制作n通道編碼通道編碼： 把符合cd-da或vcd格式的數(shù)據(jù)經(jīng)過efm編碼器編碼，再附加3位用來改善讀/寫信號的質(zhì)量，于是8位并行數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成物理通道上的17位串行數(shù)據(jù) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2214.2 cd-audio(續(xù)續(xù)5)n光刻

20、：光刻：把涂有光敏電阻的玻璃盤放在旋轉(zhuǎn)平臺上光刻。見圖14-9，激光源發(fā)出的激光束通過激光調(diào)制器時受到串行數(shù)據(jù)的控制，如數(shù)據(jù)“0”就不讓激光束通過，光敏電阻就不曝光；數(shù)據(jù)“1”就讓激光束通過，光敏電阻就曝光，這樣在玻璃盤上就形成長短不同的曝光區(qū)和非曝光區(qū)。n化學(xué)處理：化學(xué)處理：對光刻的玻璃盤進(jìn)行化學(xué)處理。盤上曝了光的區(qū)域被腐蝕后形成凹坑，沒有曝光的區(qū)域就被保留下來，“0”和“1”信號就以凹坑和非凹坑的形式記錄在螺旋形光道上 圖14-9 光刻系統(tǒng)示意圖 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2314.3 dvd光盤光盤n14.3.1 dvd

21、光盤是什么光盤是什么原為digital video disc的縮寫，后改為digital versatile disc。當(dāng)談到dvd時，通常指前者多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2414.3 dvd光盤光盤(續(xù)續(xù)1)n14.3.2 dvd的規(guī)格的規(guī)格dvd的標(biāo)準(zhǔn)文件用book標(biāo)識，見表14-3 表表14-3 dvd14-3 dvd和和cdcd系列系列dvd(digital versatile disc)cd(compact disc)book a: dvd-romcd-rombook b: dvd-videovideo cdbook

22、 c: dvd-audiocd-audiobook d: dvd-recordablecd-rbook e: dvd-ramcd-mo多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2514.3 dvd光盤光盤(續(xù)續(xù)2)盤的類型存儲容量(gb)名稱mpeg-2 video播放時間(分鐘)單面單層(只讀)4.7dvd-5133單面雙層(只讀)8.5dvd-9240單層雙面(只讀)9.4dvd-10266雙層,雙面(只讀)17dvd-18單層雙面(dvd-ram)5.2147表14-4 部分dvd的存儲容量 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光

23、盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2614.3 dvd光盤光盤(續(xù)續(xù)3)dvd-video的規(guī)格見表14-5ndvd盤上的影視采用mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)nntsc的聲音采用dolby ac-3(現(xiàn)改名為dolby digital)標(biāo)準(zhǔn)，mpeg-2 audio作為選用；npal和secam的聲音采用mpeg-2 audio標(biāo)準(zhǔn)，dolby ac-3作為選用技術(shù)內(nèi)容技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)傳輸率可變速率，平均為4.69 mb/s(最大為10.7 mb/s)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)聲音標(biāo)準(zhǔn)pal：mpeg musicam* 5.1或lpcm, 可選用dolby ac-3通道數(shù)多達(dá)8個聲音通道和3

24、2個字幕通道表14-5 dvd盤上的電視規(guī)格* musicam (masking pattern adapted universal subband integrated coding and multiplexing) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2714.3 dvd光盤光盤(續(xù)續(xù)4)n14.3.3 dvd的存儲容量是怎樣提高的的存儲容量是怎樣提高的dvd所采用的技術(shù)歸納在表14-6 名稱dvdcd容量增益盤片直徑120 mm120 mm盤片厚度0.6 mm /面1.2 mm /面減小激光波長635/650 nm780 nm4

25、.486 =(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大n.a.(數(shù)值孔徑)0.60.45減小光道間距0.74 m1.6 m減小最小凹凸坑長度0.4 m0.83 m減小糾錯碼的長度rspccirc修改信號調(diào)制方式8-168-14 加 3 1.0625 = 17/16加大盤片表面的利用率86.6 86 1.019 = 86.6/86減小每個扇區(qū)字節(jié)數(shù)2048/2060字節(jié)/扇區(qū)2048/2352字節(jié)/扇區(qū)1.142 = 2352/2060表14-6 dvd技術(shù)摘要 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2814.3 dvd光盤光盤(續(xù)續(xù)

26、5)1.使用波長較短的激光是提高容量的關(guān)鍵使用波長較短的激光是提高容量的關(guān)鍵ncd采用波長為780 nm的紅外光。dvd采用波長為635/650 nm的激光源, 光道間距和凹凸坑的長度和寬度做得更小，見圖14-11。總的容量可提高到4.486倍 2. 加大光盤的記錄區(qū)域加大光盤的記錄區(qū)域n加大光盤的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域。dvd盤的記錄區(qū)域從cd盤的86 cm2提高到86.6 cm2，見圖14-12?？?cè)萘刻岣吡?.9% 圖14-11 dvd盤和cd盤之間的差別 圖14-12 增加記錄面積 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器2914.3 dvd

27、光盤光盤(續(xù)續(xù)7)3. 使用雙面和多層記錄使用雙面和多層記錄n使用盤片的兩個面記錄數(shù)據(jù)，比較圖14-13和圖14-14n在一個面上制作多層記錄層4. 改進(jìn)調(diào)制和糾錯方法改進(jìn)調(diào)制和糾錯方法n采用效率較高的8-16(efm plus)調(diào)制，由17位變成16位圖14-13 單面單層光盤的結(jié)構(gòu) 圖14-14 單面雙層光盤的結(jié)構(gòu) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3014.4 vcd與與dvd播放機(jī)播放機(jī) nvcd播放機(jī)播放機(jī)video cd是如下技術(shù)的產(chǎn)物nvideo(可通俗理解為數(shù)字影視)技術(shù)n激光記錄技術(shù)，或稱光盤存儲器技術(shù)n計算機(jī)軟硬件

28、技術(shù)兩種vcd播放系統(tǒng)n 使用pc機(jī)構(gòu)成的播放系統(tǒng)，可用mpeg播放卡或軟件mpeg播放器nvcd播放機(jī)電視機(jī)vcd播放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)n典型結(jié)構(gòu)見圖14-15，圍繞c-cube microsystems公司的l482/484解碼器構(gòu)成的nvcd播放機(jī)主要由3個核心部件組成ucd盤驅(qū)動器或稱cd加載器；umpeg解碼器；u微控制器。多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3114.4 vcd與與dvd播放機(jī)播放機(jī)(續(xù)續(xù)1)圖14-15 vcd播放機(jī)的典型結(jié)構(gòu)3多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光

29、盤存儲器3214.4 vcd與與dvd播放機(jī)播放機(jī)(續(xù)續(xù)2)ndvd播放機(jī)播放機(jī)dvd播放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖14-16，主要功能部件如下ndvd加載器：主要由馬達(dá)、激光讀出頭和相關(guān)的驅(qū)動電路組成n數(shù)字信號處理器(dvd-dsp)：用于將從光盤上讀出的脈沖信號轉(zhuǎn)換成解碼器能夠使用的數(shù)據(jù)n數(shù)字聲音和電視圖像解碼器：主要功能包括u分離數(shù)據(jù)流中的聲音和視像數(shù)據(jù)，建立聲音和視像的同步關(guān)系u視像數(shù)據(jù)解壓縮，重構(gòu)廣播級質(zhì)量的視像u聲音數(shù)據(jù)解壓縮，重構(gòu)cd質(zhì)量的環(huán)繞立體聲u處理圖形屏幕顯示(on-screen display，osd)。n微控制器：微型計算機(jī)芯片u控制播放機(jī)的運(yùn)行、管理遙控器、控制面板上的用戶輸入u

30、管理dvd節(jié)目的存取權(quán)限等多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3314.4 vcd與與dvd播放機(jī)播放機(jī)(續(xù)續(xù)3)圖14-16 dvd播放系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3414.5 hd dvd與與bd光盤光盤nhd dvd與與bd光盤是什么光盤是什么hd dvd (high definition dvd)是由toshiba、hitachi和nec等公司在2003年11月聯(lián)合發(fā)布的大容量光盤存儲器標(biāo)準(zhǔn)bd(blu-ray disc)是由sony，phili

31、ps和panasonic等公司在2002年2月聯(lián)合發(fā)布的大容量光盤存儲器標(biāo)準(zhǔn)。bd源于blue-violet laser disc，因它是流行于歐美的普通術(shù)語，申請商標(biāo)不易，因此去掉了blue中的“e”。比較而言nbd技術(shù)更先進(jìn)，但不能使用現(xiàn)有的dvd設(shè)備來生產(chǎn)bd光盤產(chǎn)品，生產(chǎn)線的成本比較貴nhd dvd技術(shù)可在現(xiàn)有dvd設(shè)備基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，因此成本比較低都用波長為405 nm的藍(lán)激光(blue-violet laser)讀寫光盤，見圖14-17 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3514.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)1)

32、圖14-17 cd，dvd，hd dvd和bd盤的主要異同點(diǎn) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3614.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)2)nhd dvd與與bd技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范 物理性能見表14-7n容量差別較大n都用波長為405 mm的藍(lán)紫色激光影視規(guī)范n支持mpeg-2、h.264/avcn支持smpte vc-1 (video codec-1)usmpte于2006年提出的標(biāo)準(zhǔn)，正式名稱為smpte 421mu得到blu-ray, hd dvd和windows vista等產(chǎn)品的支持u使用dct技術(shù)和wmv9(wind

33、ows media video 9)編譯器規(guī)范u質(zhì)量比h.264好，解碼速度也比h.264快n支持hdtv影視標(biāo)準(zhǔn)格式多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器37名稱blu-ray dischd dvddvd激光波長(nm)405(藍(lán)紫)650(紅)數(shù)值孔徑(na)0.850.650.6存儲容量(單面)單層25 gb15 gb4.7 gb雙層50 gb30 gb8.5 gb播放時間(小時)mpeg-2(5 mbps)22.2/11.1 13.3/6.6 3.8/1.9avc或vc-1(13 mbps)8.5/4.25.1/2.6 n/amp

34、eg-2(20 mbps)5.6/2.83.3/1.7 n/a視像編碼smpte vc-1 / mpeg-4 avc / mpeg-2mpeg-1/mpeg-214.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)3)表表14-7 bd與與hd dvd的性能比較的性能比較 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3814.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)4)聲音編碼有損dolby digital(必須)448 kbps(必須)dts(必須)1.5 mbps(可選)dolby digital plusn/adts-hd high resoluti

35、on(可選)n/a無損linear pcm(必須)(必須)dolby truehdn/adts-hd master audio(可選)n/a最大位速率原始數(shù)據(jù)率53.95 mbps36.55 mbps11.08 mbps聲音+視像48.0 mbps30.24 mbps10.08 mbps視像40.0 mbps29.4 mbps9.8 mbps最大視像分辨率1920108019201080720480(ntsc)720 x576 (pal)幀速率24/25p, 50/60i24/25/30p, 50/60i50/60i區(qū)域碼3個區(qū)域無6個區(qū)域表表14-7 bd與與hd dvd的性能比較的性能比較

36、(續(xù)續(xù)) 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器3914.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)5)n聲音規(guī)范聲音規(guī)范支持多種聲音編碼格式，如dolby digital, pcm,和 dts等。見表14-8ndolby digital(杜比數(shù)字): 杜比數(shù)字是多聲道環(huán)繞聲編碼系統(tǒng)，現(xiàn)已作為國際標(biāo)準(zhǔn)，可提供6個聲音通道，稱為5.1聲道，即左、中、右、后左、后右5個主聲道和1個低音加強(qiáng)聲道，聲音數(shù)據(jù)的位速率通常為64448 kbps。n(2) dts(digital dolby theater systems)：稱為“數(shù)字影院聲音系統(tǒng)”，用于

37、影劇院和部分dvd-audio和dvd-video中的5.1通道環(huán)繞聲格式，與dolby digital類似。n(3) linear pcm (linear pulse code modulation)：稱為“線性脈沖編碼調(diào)制”。沒有經(jīng)過壓縮的pcm聲音編碼方法，聲音的采樣頻率可為48或96 khz，樣本精度可為16，20或24位，聲道數(shù)18個，最高數(shù)據(jù)位速率為6.144 mbps多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器4014.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)6)編碼器dolby digitaldolby digital plusd

38、olby truehddtsblu-ray播放器支持必須可選可選可選最多通道數(shù)5.17.185.1最大位速率640 kbps1.7 mbps18 mbps1.5 mbpshd dvd播放器支持必須必須必須可選最多通道數(shù)5.17.185.1最大位速率504 kbps3 mbps18 mbps1.5 mbpsdvd播放器支持必須-可選最多通道數(shù)5.1-5.1最大位速率448 kbps-1.5 mbps表表14-8 bd和和hd dvd支持的部分聲音格式支持的部分聲音格式 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)(林福宗)14光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器章 光盤存儲器4114.5 hd dvd與與bd光盤光盤(續(xù)續(xù)7)n記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng)由光盤和激光讀寫子系統(tǒng)、信號處理子系統(tǒng)和伺服子系統(tǒng)組成。hd dvd和bd的共同點(diǎn)和差別見表14-9。有關(guān)糾錯編碼技術(shù)(ecc)的介紹請看第16章。需要解釋的是數(shù)據(jù)調(diào)制方法，也就是通道編碼nhd dvd使用etm (eight to