CD盤結(jié)構(gòu)及刻錄原理

CD盤結(jié)構(gòu)及刻錄原理CD是CompactDisc的簡(jiǎn)稱，是小型、緊湊的盤片。

CD的外徑120mm，厚度1.2mm。

光軌(Track)

光軌，是光碟上一種資料記錄的單位。光盤上儲(chǔ)存的信息資料是按一定規(guī)則排列的，其形狀像一條條"軌道"，稱為"光軌"。光軌由內(nèi)至外呈螺旋線形狀。數(shù)據(jù)光盤內(nèi)從目錄(TOC，TableofContents)中記錄起始地址的多個(gè)連續(xù)的邏輯扇區(qū)為一軌。而音頻光盤內(nèi)一首歌曲對(duì)應(yīng)一條光軌，因此，有許多條光軌。光盤的光軌最多可達(dá)99條。

信息坑(pit)與岸(land)

光軌上的凹陷下去的部分稱為信息"坑"(pit)，沒(méi)有凹陷的部分稱為"岸"(land)，又稱"陸地""坑"和"岸"都是記錄的信息。

CD-R預(yù)先在盤片內(nèi)壓制了螺旋線形狀的溝槽(Groove)，稱為"預(yù)刻槽"，代替光學(xué)軌道的"坑"?？啼洉r(shí)，CD-R盤片的溝槽內(nèi)有機(jī)染料在激光照射下，形成氣泡，這便是"岸"(land)。氣泡一旦形成，就不能恢復(fù)原狀，因此，CD-R只能一次寫入。EFM(Eight-to-FourteenModulation)

這些"坑"和"岸"是信號(hào)經(jīng)過(guò)"8位到14位編碼調(diào)制"(EFM，EighttoFourteenModulation)，再加上3位間隔代碼，形成通道代碼后刻錄到光盤里的。這樣處理能保證讀取信號(hào)的準(zhǔn)確性。

光驅(qū)的激光頭讀取光盤數(shù)據(jù)時(shí)，"坑"和"岸"反射系數(shù)是一樣的，因此都讀成"0"，"坑"和"岸"的長(zhǎng)度決定"0"的個(gè)數(shù)。"坑"和"岸"的交界處，即"坑"的前后沿讀為"1"。8位數(shù)據(jù)中有兩位或兩位以上的"1"，光盤無(wú)法實(shí)現(xiàn)存取。為此，需要將兩個(gè)連續(xù)的"1"，至少要用兩個(gè)"0"，最多10個(gè)"0"將它們分隔開。EFM就是將14位數(shù)據(jù)中提取256種不出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)"1"的數(shù)據(jù)(通道碼)與8位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。為了避免相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的通道碼可能出現(xiàn)兩個(gè)"1"，因此在通道碼之間再加上3位合并碼(DVD中用2位合并碼)，形成17位通道碼。這種通道碼可直接用于刻錄光盤。讀取光盤時(shí)，將17位通道碼經(jīng)過(guò)解碼系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。扇區(qū)(sector)或塊(Block)

CD的光軌分為許多"扇區(qū)"(或稱為"塊")，標(biāo)準(zhǔn)速度(單倍速)下，光驅(qū)的激光頭每秒讀取75個(gè)扇區(qū)。

光盤格式不同，每個(gè)扇區(qū)中儲(chǔ)存的信息(用戶數(shù)據(jù))也不相同。例如：光盤類型扇區(qū)中用戶數(shù)據(jù)(字節(jié))CD-DA2352CD-ROM2048VIDEOCD2336CD的容量

光盤中存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)多少，稱為CD容量，常用MB(兆字節(jié))表示。一張標(biāo)準(zhǔn)CD-R盤片，用來(lái)記錄數(shù)據(jù)時(shí)，其容量是650MB。現(xiàn)在也有大容量的，例如700MB。

CD的容量也可以用時(shí)間來(lái)表示。在標(biāo)準(zhǔn)速度下，標(biāo)準(zhǔn)容量規(guī)定為74分鐘。大容量的CD可播放80分鐘(相當(dāng)于700MB)。另外還有兩種罕見的超大容量的書"中用戶數(shù)據(jù)2352字節(jié)，作為扇區(qū)字節(jié)總長(zhǎng)

CD-ROM的扇區(qū)物理格式：CD-ROMMode1同步扇區(qū)頭用戶數(shù)據(jù)EDC空缺ECC124204848276CD-ROMMode2同步扇區(qū)頭用戶數(shù)據(jù)1242336CD-ROMMode2Form1同步扇區(qū)頭子碼通道用戶數(shù)據(jù)EDCECC124820484276CD-ROMMode2Form2同步扇區(qū)頭子碼通道用戶數(shù)據(jù)ECC124823244扇區(qū)字節(jié)長(zhǎng)度2352字節(jié)同步(Sync)同步(同步碼)，扇區(qū)里的12字節(jié)區(qū)域，它包含同步信息，在16進(jìn)制中，整個(gè)區(qū)域除第一個(gè)和最后一個(gè)字節(jié)外都為00(音頻光盤的同步碼與其他光盤的同步碼不同)。扇區(qū)頭(Header)扇區(qū)頭，又稱扇區(qū)地址。有4字節(jié)，分別表示分(Min)、秒(Sec)、分秒(Frac)和光軌模式(Mode)。分秒可理解為扇區(qū)的單位名

稱分秒分秒模式字節(jié)數(shù)1111范

圍標(biāo)準(zhǔn)：00～74，最大：9900～5900～74Mode代碼地址格式分秒分秒111標(biāo)準(zhǔn)：00～74，最大：9900～5900～74

光盤中的地址、光軌間隔等都是用時(shí)間來(lái)表示的，1秒是75個(gè)扇區(qū)，將它們編號(hào)為00到74。秒的前后各有一個(gè)“冒號(hào)”，例如：12:02:24，讀作“12分02秒24分秒”。

子碼通道Sub-Codeschannel(或子通道sub-channel)在音頻光盤中，子碼通道98字節(jié)平均分配給P,Q,R,S,T,U,V,W等8個(gè)子通道，每個(gè)子通道98位(bit)。子通道P：用來(lái)指示聲音數(shù)據(jù)在何處開始。子通道Q：98bit，分為A,B,C,D,E五個(gè)區(qū)域。區(qū)

域ABCDE位(比特)2447216A：2bit。同步控制。B：4bit。數(shù)據(jù)類型標(biāo)志。C：4bit。后面D區(qū)域數(shù)據(jù)標(biāo)志。D：72bit。Q子通道的數(shù)據(jù)。在光盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)，含有光盤的內(nèi)容表TOC(TableOfContents)，在光盤的其他區(qū)域，含有當(dāng)前播放時(shí)間。E：16bit。用于錯(cuò)誤檢測(cè)CRC(CyclicRedundancyCode)。子通道R～W：一般音頻光盤沒(méi)有使用，用“0”填充。在CD-Text光盤中，用來(lái)記錄演唱組，歌曲名，作者等信息。這些附加信息，不能在CD播放機(jī)讀出，但可以在電腦中讀出。在數(shù)據(jù)光盤中子通道有12字節(jié)，每個(gè)扇區(qū)有8個(gè)子通道：P,Q,R,S,T,U,V和W。子通道P和Q包含了位置(時(shí)間)資料。子通道R到W則可存放使用者的資料。每張CD片最多存放20MB的資料。CD-G就是用它存放圖形資料的CD片。交叉交插里德/索洛蒙碼CIRC（Cross-InterleavedReed-SolomonCode）這是音頻光盤使用的校正碼。它分別放置在“幀”的中間(Q校驗(yàn))和末尾(P校驗(yàn))。EDC(ErrorDiagnosisCode)錯(cuò)誤偵測(cè)碼。ECC(ErrorCorrectionCode)錯(cuò)誤校正碼。間隙Gap：軌與軌之間的間隙，。又分為：post-gap：CD結(jié)尾或一條光軌結(jié)束后的一個(gè)短間隙(一般為2秒)，postgap與本光軌有相同的格式，它確保軌改變之前所有數(shù)據(jù)被讀出。Pre-gap：每條光軌前的一個(gè)短間隙(一般為2秒)，pre-gap與新的光軌有相同的格式，以便光驅(qū)有時(shí)間調(diào)整讀取新軌。Packet：大小為64Kbytes的資料存貯單位，定義在黃皮書中。CloseDisc(FinalizeDisc)：

將一片CD-R光碟片標(biāo)示為不可再寫入，即使該光碟片還未寫滿。CloseSession(Fixation)：每個(gè)區(qū)段寫完了都要經(jīng)過(guò)CloseSession的動(dòng)作寫入Lead-in及Lead-out，并且決定這張光盤是否仍可繼續(xù)往下寫。如果不經(jīng)CloseSession的動(dòng)作，刻錄的資料，只有刻錄機(jī)能讀出，一般的CD-ROM是讀不出的。

目錄TOC(TableofContents）：目錄，記錄著關(guān)于光盤及光軌的資料。當(dāng)CloseSession時(shí)，目錄會(huì)被寫在Lead-InArea的Q子碼通道里。包含光軌數(shù)，所有光軌的起始地址，整個(gè)CD的長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。邏輯扇區(qū)(LogicalSector)，邏輯塊(LogicalBlock)CD-ROMMode1同步扇區(qū)頭用戶數(shù)據(jù)EDC空缺ECC124204848276物理扇區(qū)2352字節(jié)

邏輯扇區(qū)2048字節(jié)CD-ROM的一個(gè)物理扇區(qū)除了同步、扇區(qū)頭、錯(cuò)誤檢測(cè)和校正之外，剩下的2048字節(jié)作為用戶數(shù)據(jù)域。2048字節(jié)(2KB)的數(shù)據(jù)域定義為一個(gè)邏輯扇區(qū)(logicalsector)。每個(gè)邏輯扇區(qū)都有一個(gè)唯一的邏輯扇區(qū)號(hào)LSN(LogicalSectorNumber)。CD-ROM的第一個(gè)邏輯扇區(qū)是從物理地址00∶02∶00開始，邏輯扇區(qū)號(hào)為L(zhǎng)SN0。邏輯扇區(qū)的地址也允許自定義，但要等于2n，n是一個(gè)正整數(shù)。每個(gè)邏輯扇區(qū)可以分成一個(gè)或多個(gè)邏輯塊(LogicalBlock)。這樣做對(duì)于在光盤盤上存放大量的小文件是很有用的。在一個(gè)由2048字節(jié)組成的邏輯扇區(qū)中，一個(gè)邏輯塊的大小可以是512、1024或2048字節(jié)。但一個(gè)邏輯塊的大小不超過(guò)邏輯扇區(qū)的大小。每個(gè)邏輯塊有一個(gè)邏輯塊號(hào)LBN(LogicalBlockNumber)。第一個(gè)邏輯塊號(hào)(LBN0)是第一個(gè)邏輯扇區(qū)(LSN0)中的第一塊，依次為L(zhǎng)BN1、2、3等等。在CD-ROM上，所有文件和其他重要的數(shù)據(jù)都按LBN尋址。邏輯扇區(qū)地址(LSA)，邏輯塊地址(LBA)：光盤內(nèi)有很多扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)都有唯一的地址，邏輯扇區(qū)地址不必和物理地址匹配，硬件使用的是物理地址，操作系統(tǒng)使用的是邏輯地址。

完整扇區(qū)數(shù)據(jù)(Raw)：Raw，不僅僅包含文件(files)和文件夾(folder)，還包含同步碼，表頭和糾錯(cuò)碼(ECC)