刻錄光盤的結(jié)構(gòu)及原理

刻錄光盤的構(gòu)造及原理市面上銷售的計算機軟件光盤或 CD、VCD等各種格式光盤是壓制的CD-ROM光盤CompactDisc-ReadOnlyMemor，刻錄機所使用的刻錄盤是CD-R盤和CD-RW盤。壓同的文件系統(tǒng)和不同的刻錄方式以及CD-R和CD-RW有著本質(zhì)的區(qū)分等學問。一、盤片構(gòu)造與信息記錄原理記錄了數(shù)據(jù)信息。二進制的“0”和“1”是計算機記錄信息的根本，光盤記錄信息也不例外，但不經(jīng)過“調(diào)制編碼”技術(shù)的處理，簡潔的“0”和“1”CD-R盤為例簡潔介紹盤片的構(gòu)造和信息記錄原理。盤片物理構(gòu)造至下的主要作用依次為：外表印刷層：就是印有文字圖案的一面。保護層：起到保護反射層的作用。反射層：噴鍍的金屬膜，讀取數(shù)據(jù)時用來反射激光?！蚩啼洷P軸向剖面局部放大圖盤基：是透亮聚碳酸脂材料。和軟、硬盤軌跡不同的是，光盤是一條由內(nèi)圈向外圈的螺旋狀軌跡而不是假設(shè)干同心圓軌跡，在軌跡對應(yīng)的染料層上有一些特定寬度和深度而長短不一的所謂“凹坑”，這些“凹坑”是在刻錄過程中由刻錄機的激光頭將激光束聚焦并依據(jù)數(shù)據(jù)要求燒蝕出來的CD-ROM刻錄盤的螺旋狀軌跡是在“凹坑”盤片制造中形成的，稱之為預(yù)刻溝槽，數(shù)據(jù)就是沿著溝槽進展刻錄的。信息記錄的物理原理“0”或“1”的信息并非是簡潔的以凹坑或非凹坑、燒◎01信息記錄原理〔在確定范圍內(nèi)〕表示假設(shè)干個“0”，由凹坑局部的邊緣來表示“1”。也就是說，有沒有反射光都代表假設(shè)干個“0”，而“1”是由激光的反射和不反射之間的信號跳變狀態(tài)來表示的。CD-RW盤片與CD-R盤有所不同，CD-RW盤片沒有反射層，是通過相變結(jié)晶材料的非結(jié)晶和固定結(jié)晶兩種狀態(tài)來記錄信號的。信息記錄的規(guī)律原理二進制的“0”和“1”是計算機記錄信息的根本，這是由于在一個介質(zhì)上假設(shè)記錄只有“0”和“1”的“數(shù)字信號”要比記錄多變的“模擬信號”簡潔得多。但是，在很多應(yīng)用場合中，假設(shè)不加以變換處理〔即編碼、解碼〕則難以直接使用。例如硬盤，假設(shè)簡潔地把有信號或沒有信號直接用“1”或“0”“1”和“0”不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，頻繁消滅的“1”會引起伺服電路工作不穩(wěn)定，頻繁消滅的“0”會由于較長時間沒有“1”8到14比特調(diào)制編碼工作不穩(wěn)數(shù)據(jù)，光盤承受了“8到14比特調(diào)制編碼”技術(shù)對源數(shù)據(jù)做通道編碼〔EFM調(diào)制〕處理。簡潔解釋“814比特調(diào)制編碼”8bit14bit來表示。具體講8828=256256CD技術(shù)不允許連續(xù)記錄兩個或更多個“1”，另一類是連續(xù)記錄“0”2～10個。因此，一個8256個代碼中包含了上述兩類不行以直接使用的非法代碼，換言之，8256個。讓我1414214=16384個代碼，雖然14163842568256個代碼建立一個準確對應(yīng)關(guān)系的“檢查表”，并存放在驅(qū)動器的ROM中供編解碼使用，這樣就可以到達正確表示8256個代碼〔，又在〔解碼時再將其過濾掉8位數(shù)據(jù)編碼為17位的代碼。就是這樣，我們才可以將數(shù)據(jù)正確地寫入光盤，并順當?shù)刈x出并使用之。我們再舉個通俗點的例子就簡潔理解了09十個數(shù)字安排給十個人作為代號，但由于有兩個人認為4和7是不吉利數(shù)字而拒不承受4和7是非法代碼不能使用因此，在這里承受十進制明顯不敷使用。假設(shè)承受十二進制的000B12個數(shù)字作為代0407不用，把剩下的十個合法代碼與十進制09建立一個對應(yīng)關(guān)系后，再安排給那十個人就沒有問題了。二、光盤的標準與格式我們常用的有數(shù)據(jù)光盤、VCD視頻光盤以及CD音樂光盤等不同類型。假設(shè)是從市面上買可以刻錄出不同類型的光盤。盡管不同數(shù)據(jù)類型光盤的構(gòu)造與信息記錄的根本原理是一樣盤標準打算了光盤的不同類型，刻錄不同類型的光盤需要在刻錄軟件中選擇不同的刻錄格VCD播放機中播放。光盤的標準容，主要標準有紅皮書、黃皮書、綠皮書、白皮書、藍皮書、橙皮書。每個標準定義了不同AudioCD(DigitalAudio)音樂光盤是遵照紅皮書標準所規(guī)定CD-DA格式制造或刻錄的，而計算機數(shù)據(jù)光盤是遵照黃皮書標準所規(guī)定的CD-ROM格式制造或刻錄的。紅皮書規(guī)定的CIRC(Cross-InterleavedReed-SolomonCode)根本錯誤校正方案可以滿足CD-DACD光盤的要求，但數(shù)據(jù)光盤相對于CD音樂光盤而言，前者對于數(shù)據(jù)正確率有著較高的要求，CIRC不能滿足其糾錯需要。因此，黃皮書在紅皮書標準的根底上增加了錯誤檢測和錯誤校正。黃皮書有“Mode1”和“Mode2”“Mode1”指定了“錯誤檢測碼”〔EDC〕和“錯ECe2照舊沿用了紅皮書的CIRC的誕生為計算機CD-ROM的應(yīng)用翻開了便利之門，可存儲任何計算機數(shù)據(jù)文件。但在實際“Mode1”。黃皮書CD-ROMMode2的規(guī)格延長是另一種格式CD-ROM/XACD-I(Interleaving)合存放數(shù)據(jù)文件、音頻和圖像〔視頻〕等數(shù)據(jù)，可用來制作玩耍光盤、多媒體光盤等。隨后消滅的是綠皮書標準，該標準定義了CD-I格式的光盤，這是一種集成文字、圖形、影消費電子產(chǎn)品上播放。綠皮書還定義了CD-ROMMode2下的“Form1”和“Form2”兩種方式，“Form1”2048字節(jié)用戶數(shù)據(jù)，有EDCECC，可用于存儲數(shù)據(jù);每扇區(qū)有2324字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)，“Form2”EDCECC，可用于存儲音像資料。白皮書定義了VCD光盤的格式標準，在日常刻錄中應(yīng)用較為廣泛，例如錄像帶轉(zhuǎn)VCD格VCDVCD格式光盤是一種在CD-ROM/XA格式光盤上記錄CD-I信息的方式，且只能以“Mode2”或以CD-DA格式來作記錄。橙皮書是定義CD-MO、CD-WO、CD-R、CD-RW光盤存儲設(shè)備的系統(tǒng)格式標準，盤片和設(shè)備都要遵循這個標準。藍皮書標準定義了CDExtra格式光盤，該格式的第一區(qū)段為音頻軌道，其次個區(qū)段為數(shù)據(jù)軌道，在音響設(shè)備中可以播放音頻，在計算機中可以播放音頻或讀取其后的數(shù)據(jù)文件。是由于在實際刻錄工作中，我們面臨的選擇是光盤格式，而不是光盤標準。常見的光盤格式與類型展模式。CD-ROM格式光盤主要在第四、五、九、十章加以介紹。CD-DA：音樂CD格式，就是人們通常所說的CD唱片，其上存放的是音頻格式的數(shù)據(jù)。這種格式光盤主要在第八、十二章加以介紹。CD-ROM/XACD-ROM也稱為混合模式光盤。這種格式光盤以及其他特別格式將在第十二章加以介紹。以上是兩種根本格式與一種擴展模式，由此可派生多種模式光盤。VideoCDVCD格式影碟，是一種多軌道光盤，第一軌是數(shù)據(jù)軌道，主要是存放視頻光盤的系統(tǒng)文件，其次軌以后是視頻軌道。第一軌也可添加用戶數(shù)據(jù)文件，制作多媒體光盤。這種格式光盤主要在第五、六、七、十二章加以介紹。MixedModeCD：這是單區(qū)段多軌道混合模式光盤，在同一區(qū)段中，數(shù)據(jù)軌道在前，音頻軌CDCDExtra：這是具有多區(qū)段的擴展模式CD光盤，包含第一區(qū)段音頻軌道和其次區(qū)段計算機CD式光盤也將在第十二章加以介紹。其他還有一些并不常見的格式類型就不一一介紹了。用于刻錄光盤的文件格式CD-ROM格式光盤存儲的是各類計算機文件，掃瞄、使用其中的文件與掃瞄、使用硬盤上CD-DA格式的音樂光盤存Track01.cdaTrack02.cda等1kB大小的快捷方式文件名。我們在刻錄CD音樂光盤時也會覺察，假設(shè)干個幾十兆字節(jié)的WAV1kBTrackxx.cdaCD-DA格式音樂光盤中的Trackxx.cda不是實實在在的存儲音頻數(shù)據(jù)的文件，原來的WAV文件中的音頻數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)換為音頻軌道〔簡稱音軌〕存儲在光盤中，當我們播放時，音頻數(shù)據(jù)就從這些音軌中讀取。一般狀況下，音軌是不行見的，這一點與數(shù)據(jù)光盤截然不同。假設(shè)我們把WAV文件依據(jù)CD-ROMWAVCD播放機卻不能識別這種光盤，即使在CD播放軟件中也不能以播放CD光盤的方式來播放。這樣的例子還有很多VideoCDMPEGAV下面的DAT類型的文件也能夠在Windows中翻開并播放，但這只不過是以視頻文件的形VCD光盤中也有實實在在的電腦文件VideoCDVCD機所識別和播放，在電腦上也不能以“播放影碟”或“OpenVideoCD”MPGAVI沒有依據(jù)VideoCD格式刻錄或者是把源文件添加在VideoCD格式的ISO9660數(shù)據(jù)軌道中，VCD機同樣也不能識別，播放軟件也不能依據(jù)播放影碟的方式來播放。BootCD(引導光盤)CD-ROM〔文件MP3CD-ROM格式刻錄，則只能在電腦或兼容MP3的播放機中播放，假設(shè)依據(jù)CD-DA格式刻錄〔有些刻錄軟件需要安裝相應(yīng)插件，就可以當作CD音樂光盤在播放機中播放了。關(guān)于光盤格式與源文件格式的關(guān)系還有很多例子不再一一列舉?？啼浌獗P的源文件格式大致有以下四大類。數(shù)據(jù)格式文件：電腦中全部的文件格式假設(shè)依據(jù)CD-ROM格式刻錄，仍將保持原有格式，據(jù)是以計算機文件的形式存在的。WAV、MP3、WMA、APE等。假設(shè)用于刻錄CD-DA格式，文件將轉(zhuǎn)換為CD音軌，一個音頻文件是一個音軌，每張CD99軌〔其他格式光盤也是如此頻流。視頻格式文件：如標準MPG、AVI等，假設(shè)用于刻錄VideoCD等視頻格式光盤，文件將轉(zhuǎn)換為視頻軌道〔簡稱視軌電影，便只有一個視軌，假設(shè)是卡拉OK、MTV等光盤，那么有多少視頻節(jié)目，就會有同RM、AVI等，不經(jīng)轉(zhuǎn)換則不能直接刻錄為視頻格式光盤。圖像格式文件：從光盤標準看，這種格式一般應(yīng)用在未能普及的PHOTOCD或混合模式光盤中。但大多數(shù)應(yīng)用是制作VCD2.0高清楚度靜態(tài)圖像，刻錄光盤后將以VCD2.0格式的視軌，有些制作方式可能照舊保持圖像格式，但只能在電腦中播放。CD-ROM“數(shù)據(jù)光盤”，無論哪求也不能進展刻錄，這一點在相關(guān)章節(jié)將具體說明。三、光盤的文件系統(tǒng)和光盤的刻錄方式光盤文件系統(tǒng)打算了所用操作系統(tǒng)的讀取兼容性盤的目的。光盤的文件系統(tǒng)我們都知道，硬盤有FAT16、FAT32、NTFS等文件系統(tǒng)，不同文件系統(tǒng)之間有的可以相互只有選擇適當?shù)奈募到y(tǒng)，才能到達正常使用光盤文件的預(yù)期結(jié)果。ISO9660DOSWindows、Macintosh、OS/2以及UNIX等不同操作系統(tǒng)上讀取。其中有Level1Level2兩個標Level1承受“8.3”“!”“@”“#”“$”“%”“^”、“+”、“&”、“(”、“)”、“-”、“+”、“=”等非法符號，只允許使用“A”～“Z”、“0”～“9”和下劃線“_”，名目8Level231DOSWindows3.x。Joliet:ISO9660DOS、Windows，且可使用中文長文件名和空格。文件名、分隔符以及擴展名的總長度限制在64個字符內(nèi)，同時也可以記錄“8.3”格式的文件名以便于在DOSWindows3.x下使用。RomeoAdaptec公司定義的文件系統(tǒng)。支持Windows，可使用中文文件名，文件名總長為128個字符。UDFCD-RW增量包寫方式承受的文件系統(tǒng)。增量包寫方式〔PacketWriting〕也稱之為包寫方式、封包刻錄等。其他如蘋果HFS、索尼CD-RFS等文件系統(tǒng)很少使用，不再介紹。光盤的軌道和區(qū)段種格式光盤或是哪種格式的數(shù)據(jù)，都是以軌道〔Track〕方式寫入。例如，這一次我們刻錄了一首歌曲、一段視頻或100MB的數(shù)據(jù)文件，同樣都是一個軌道〔有些刻錄軟件稱之為音軌、光軌，軌道在光盤上是物理存在的。但是，無論這一次我們刻錄了多少數(shù)據(jù)文件或多少首歌曲，其形成的一個或幾個軌道統(tǒng)統(tǒng)劃分在一個規(guī)律區(qū)域中，即區(qū)段Sessio，區(qū)段1～99〔一般用于音樂CD的刻錄“CloseSession”。另外，在刻錄設(shè)置中還有一個重要的選項是“關(guān)閉光盤〔CloseDisc〕”。假設(shè)關(guān)閉光盤，無論光盤是否還有剩余空間，數(shù)據(jù)到的530分鐘，刻錄音樂CD不到半張光盤，剩余空間鋪張?zhí)锵В诳啼洉r可以6個軌道開頭排列。據(jù)刻錄到第二區(qū)段中。關(guān)于區(qū)段的概念將在第四章具體介紹。光盤的刻錄方式光盤的刻錄方式有5種，可縮寫為：TAO、SAO、DAO、MS、PW。TAO：即軌道一次刻錄(Track-at-once)。是在一個刻錄過程中逐個刻錄全部軌道，多于一個軌道時，前一軌道完畢時激光頭關(guān)閉，刻錄下一軌道時再翻開。因此，以Track-at-once方式刻錄的軌道之間有間隔縫隙，假設(shè)數(shù)據(jù)軌道之后是音軌，則間隔為2～3s，假設(shè)是音軌之間則間隔2s，這一點對于刻錄數(shù)據(jù)光盤則沒有影響。以TAO方式刻錄音樂CD時，可以選擇不關(guān)閉區(qū)段，以后還可以在同一區(qū)段添加的音軌，但數(shù)據(jù)光盤無效。區(qū)段沒有關(guān)閉的音樂CD不能在CDVCD播放機上播放，沒有關(guān)閉的區(qū)段可以在刻錄軟件中進展關(guān)閉或者在二次追加時選擇關(guān)閉區(qū)段，這樣就可以在CDVCD機上播放了。以TAO方式刻錄時，除選擇關(guān)閉區(qū)段與否外還可以選擇是否關(guān)閉光盤盤進展了寫保護。SAO:即區(qū)段一次刻錄(Session-at-once)。是在一個刻錄過程中只刻錄一個區(qū)段，且關(guān)閉區(qū)段并保持光盤不關(guān)閉，以后還可以連續(xù)追加刻錄下一區(qū)段。DAO:即光盤一次刻錄(Disc-at-once)。是在一次刻錄過程中刻入全部數(shù)據(jù)的方式，無論有DAO方式刻錄多軌道時，在轉(zhuǎn)換軌道之間不翻開、關(guān)閉激光頭，可以消退軌道間隔，這是與TAO方式的不同之處。MS:即多區(qū)段刻錄(Multi-Session)。每次刻錄過程只刻錄且關(guān)閉一個區(qū)段，但不關(guān)閉光盤，現(xiàn)喪失以前刻錄數(shù)據(jù)的犯難局面，這一點也將在第四章具體介紹。以上是CD-R45種是CD-RW光盤的刻錄方式PacketWriting。PW：這是增量包寫方式(PacketWriting)64kB的數(shù)據(jù)包為寫入單位進展寫操作，以前是CD-RW刻錄類型所實行的惟一刻錄方式，近年來有些刻錄軟件還可以承受ISO9660格式寫入。增量包寫方式可用于CD-RW盤，也可用于CD-R4種使用Nero等刻錄軟件不同的是，承受包寫方式需要特定軟件DirectCD等，所寫光盤的文件系統(tǒng)承受的UDF。還有一個刻錄選項“OTF〔OnTheFly〕”方式，即漢化版中的“飛機式”5種刻錄方式混淆。OTF選項是打算在正式刻錄前是否制作臨時映像文件的選項，也是提高刻錄成功率的選項，與5種刻錄方式無關(guān)，選擇此項與否，所刻出的盤片都是一樣的。而上面5DAO不但可以消退軌間DAO“OTF”為一種操作方式為好，就似乎刻盤前選與不選測試一樣。四、CD-RCD-RWCD-R和CD-RW所表述的含義不僅是兩種不同的刻錄盤片，同時也是兩種不同的刻錄技術(shù)。1.CD-R和CD-RW的本質(zhì)區(qū)分CD-R面中進展CD-R或CD-RW盤的“刻”就像我們編輯處理一幅圖像必需要啟動一個圖像處理軟〔刻錄CD-RWDirectCD等包寫方式軟件的后臺程序就可以隨時隨地向刻錄機中的CD-R或CD-RW盤片“寫”如同向軟硬盤寫入一樣的方〔寫入〕“我的電腦”中把文件“拖”到刻錄機中的盤片里，可以在應(yīng)用軟件中“保存”或“另存”“發(fā)送”命令所執(zhí)行而發(fā)送到刻錄機里的盤片內(nèi)，另外也可以對盤片中的文件進展任意復(fù)制、刪除或更名等一切Windows的常規(guī)文件操作。因此，無論使用的是CD-RCD-RW盤，同樣都可以進展上述“刻”或“寫”的操作，即CD-R盤可以承受CD-RW“寫”方式，CD-RW盤也可以承受CD-R“刻”方式?！翱獭迸c“寫”的本質(zhì)區(qū)分不完全在于使用CD-R盤片還是CD-RW盤片，而關(guān)鍵還在于“刻”與“寫”CD-R盤還是CD-RW盤，而往往與承受“刻”還是“寫”“刻”與“寫”了避開在表達上的混淆，通?？梢园咽褂肗ero等各種刻錄軟件的“刻錄”操作稱為“刻”，就是說將數(shù)據(jù)刻到光盤上，而把使用DirectCD之類軟件的“刻錄”操作稱為“寫”，這樣可在技“刻”與“寫”的緣由所在。一個例子是有的用戶問：“CD-R盤？”究其真正緣由，該盤是承受CD-RW“寫”方式把文件直接拖到光盤里，由于“寫”UDF文件系統(tǒng)，盡管光驅(qū)可以CD-R盤，但某些操作系統(tǒng)卻不能識別。其次個例子是“VCD盤不能被VCD機所識別？”其實該盤的刻錄操作一點毛病也沒有，緣由是所用的CDRW盤不能被大VCD機所識別。因此，在這“刻”與“寫”的不同之中，陰差陽錯地會消滅很多問題。2.CD-RW盤的使用限制CD-R盤與CD-ROM一樣可直接用于一般光驅(qū)或音視頻播放機CD-RW盤的使用卻有些限制。CD-RW盤只能被支持“Multiread”〔多重讀寫〕技術(shù)的光驅(qū)所識別，雖然目前光驅(qū)產(chǎn)品均已支持“Multiread”24x預(yù)備更光驅(qū)，可在CD-RWCD-RW盤也不能被大多數(shù)家用CD機、VCD機所識別