第14章只讀光盤存儲器

第14章只讀光盤存儲器2/6/2023114.1CD簡歷14.1.1CD工業(yè)史上的幾件大事20世紀(jì)70年代初期，開始研究利用激光來記錄和重放信息1978年正式投放市場并命名為

LV(LaserVision)的光盤播放機(jī)1982年成功推出CompactDisc，制定“紅皮書(RedBook)標(biāo)準(zhǔn)”。開發(fā)“黃皮書(Yellow)標(biāo)準(zhǔn)”1985年前后成功地把CD-ROM推向市場2/6/2023214.1.2CD系列產(chǎn)品圖14-01目前市場上的CD產(chǎn)品2/6/20233表14-01部分CD產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱盤的名稱應(yīng)用目的播放時間顯示的圖像RedBook(紅皮書)CD-DA存儲音樂節(jié)目74分鐘

YellowBook(黃皮書)CD-ROM存儲文圖聲象等多媒體節(jié)目存儲650MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像、動圖像GreenBook(綠皮書)CD-I存儲文圖聲象等多媒體節(jié)目存儲多達(dá)760MB的數(shù)據(jù)動畫、靜態(tài)圖像OrangeBook(橙皮書)CD-R讀/寫入文圖聲象等多媒體節(jié)目

WhiteBook(白皮書)VideoCD存儲影視節(jié)目70分鐘(MPEG-1)數(shù)字影視(MPEG-1)質(zhì)量RedBook+(紅皮書+)CD-Video存儲模擬電視數(shù)字聲音5～6分鐘(電視)20分鐘(聲音)模擬電視圖像數(shù)字聲音CD-BridgePhotoCD存儲照片

靜態(tài)圖像BlueBook(藍(lán)皮書)LD(LaserDisc)存儲影視節(jié)目200分鐘模擬電視圖像2/6/2023414.2CD的工作原理14.2.1CD盤片結(jié)構(gòu)圖14-02CD盤片的結(jié)構(gòu)2/6/20235圖14-03CD盤的結(jié)構(gòu)2/6/2023614.2.2CD盤的光道結(jié)構(gòu)軟磁盤CD光盤磁道是同心環(huán)螺旋型光道恒定角速度(CAV，constantangularvelocity)恒定線速度(CLV，constantlinearvelocity)磁頭相對于磁道的速度(稱為線速度)不同角速度在光盤內(nèi)外區(qū)不同控制簡單，便于隨機(jī)存取隨機(jī)存儲特性較差，控制也比較復(fù)雜存儲器沒有達(dá)到應(yīng)有的存儲容量以達(dá)到它應(yīng)有的數(shù)據(jù)存儲容量軟磁盤與CD光盤的比較2/6/20237圖14-04CD盤的光道（A）和磁盤的磁道（B）2/6/2023814.2.3數(shù)據(jù)是怎樣寫入到CD盤上的圖14-05原版盤制作示意圖2/6/2023914.2.4數(shù)據(jù)是怎樣從CD盤讀出的圖14-06光學(xué)讀出頭的基本結(jié)構(gòu)圖14-07CD盤的讀出原理2/6/20231014.2.5激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要名稱技術(shù)指標(biāo)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1.2m/s～1.4m/s(恒定線速度)光道間距1.6μm盤片直徑120mm盤片厚度1.2mm中心孔直徑15mm記錄區(qū)46mm～117mm數(shù)據(jù)信號區(qū)50mm～116mm材料折射率為1.55的任何材料最小凹坑長度0.833μm(1.2m/s)～0.972μm(1.4m/s)最大凹坑長度3.05μm(1.2m/s)～3.56μm(1.4m/s)凹坑深度～0.11μm凹坑寬度～0.5μm2/6/202311名稱技術(shù)指標(biāo)光學(xué)系統(tǒng)

激光波長780nm(7800?)聚焦深度±2μm信號格式

通道數(shù)2個量化16位線性量化采樣頻率44.1kHz通道位速率4.3218Mb/s數(shù)據(jù)位速率1.9409Mb/s數(shù)據(jù)：通道位8:17錯誤校正碼CIRC調(diào)制方式EFM2/6/20231214.3CD-Audio14.3.1采用頻率和樣本大小為何選用44100Hz作為激光唱盤聲音的采樣標(biāo)準(zhǔn)人耳朵能聽到的聲音信號頻率范圍：20～20000Hz濾波器在20000Hz的地方大約有10%的衰減，所以可以用22000Hz的2倍頻率作為聲音信號的采樣頻率為了能夠與電視信號同步，PAL電視的場掃描為50Hz，NTSC電視的場掃描為60Hz，所以取50和60的整數(shù)倍在激光唱盤上一秒鐘的聲音需要占據(jù)的存儲空間為：1秒×44100樣本/秒×2字節(jié)/樣本×2(左右兩個通道) =176.4千字節(jié)2/6/20231314.3.2聲道數(shù)5＋1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，以及一個次低音聲道。14.3.3聲音數(shù)據(jù)的通道編碼定義：物理盤上記錄的數(shù)據(jù)和真正的聲音數(shù)據(jù)之間地變換處理。目的：為了改善信號質(zhì)量，使得讀出信號的頻帶變窄。為了在接收端能夠從信號本身提取自同步信號。2/6/2023141.為什么要做通道編碼2.為什么要把8位數(shù)轉(zhuǎn)換成14位數(shù)圖14-08激光唱盤上聲音數(shù)據(jù)編碼的過程2/6/20231514.3.4CD盤如何批量生產(chǎn)1.原版盤預(yù)制作(Premastering)，或者稱為母盤預(yù)制作。2.原版盤制作(Mastering)，或者稱為母盤制作。3.大批量復(fù)制。2/6/202316圖14-09光刻系統(tǒng)示意圖2/6/202317圖14-10V-CD盤的整個制作過程2/6/20231814.4DVD簡介DVD命名：原名是DigitalVideoDisc的縮寫，意思是“數(shù)字電視光盤(系統(tǒng))”，這是為了與VideoCD相區(qū)別。實(shí)際上DVD的應(yīng)用不僅僅是用來存放電視節(jié)目，它同樣可以用來存儲其他類型的數(shù)據(jù)，因此更改為DigitalVersatileDisc，縮寫仍然是DVDDVD容量：單層DVD盤片應(yīng)該能夠存儲4.7GB(千兆字節(jié))的數(shù)據(jù)，單面雙層盤片的容量為8.5GB；2/6/20231914.5DVD的規(guī)格表14-03DVD和CD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MO2/6/202320表14-04DVD的存儲容量DVD盤的類型存儲容量(GB)MPEG-2Video的播放時間(分鐘)單面單層(只讀)4.7133單面雙層(只讀)8.5240單層雙面(只讀)9.4266雙層,雙面(只讀)17

單層雙面(DVD-R)6.6215單層雙面(DVD-RAM)5.2147表14-05電視圖像規(guī)格技術(shù)內(nèi)容技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)傳輸率可變速率，平均速率為4.69Mb/s(最大速率為10.7Mb/s)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)聲音標(biāo)準(zhǔn)NTSC：DolbyAC-3或LPCM,可選用MPEG-2AudioPAL：MPEGMUSICAM*5.1或LPCM,可選用DolbyAC-3通道數(shù)多達(dá)8個聲音通道和32個字幕通道2/6/20232114.6DVD的存儲容量是怎樣提高的表14-06HDCD技術(shù)摘要***

DVDCD容量增益盤片直徑120mm120mm

盤片厚度0.6mm/面1.2mm/面

減小激光波長635/650nm780nm4.486=(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0.74μm1.6μm減小最小凹凸坑長度0.4μm0.83μm

減小糾錯碼的長度RSPCCIRC

修改信號調(diào)制方式8-168-14加31.0625=17/16加大盤片表面的利用率86.6平方厘米86平方厘米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=2352/20602/6/202322圖14-11DVD盤和CD盤之間的差別2/6/202323圖14-12增加盤的數(shù)據(jù)記錄面積2/6/202324圖14-13單面單層光盤的結(jié)構(gòu)2/6/202325圖14-14單面雙層光盤的結(jié)構(gòu)2/6/20232614.7VCD與DVD播放機(jī)的結(jié)構(gòu)14.7.1簡介物理格式是規(guī)定信息存到CD盤上的方法例如盤區(qū)的劃分、光道的劃分、扇區(qū)的大小、尋址的方法、錯誤的檢測和校正等等邏輯格式又稱為文件格式，它是規(guī)定數(shù)據(jù)文件在盤上應(yīng)如何組織和排