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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第6章 多媒體信息的光存儲技術(shù),6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.1 光存儲技術(shù)的基本原理,光存儲系統(tǒng)由,光盤驅(qū)動器,和,光盤盤片,兩大部分組成。它是一種數(shù)字存儲技術(shù)。,光盤讀取的一般原理是：當(dāng)光束照射在存儲單元上時，其反射率隨著所存儲的數(shù)據(jù)(0或1)不同而不同。,讀取數(shù)據(jù)時最常用的方法就是使反射光的極化方向隨著數(shù)據(jù)的不同而改變，然后通過光學(xué)方法，使之照射到光電檢測器上，這樣隨著光量強度不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，從而讀出存儲單元存儲的數(shù)據(jù)值，并以電信號形式表示出來。,由于激光光束可以聚焦到很小的直徑上，精確度高

2、，寫入數(shù)據(jù)密度也高，這樣能存放容量更大的信息，這是多媒體存儲信息所必需的。,6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.2 光存儲的特點,1數(shù)據(jù)存儲容量大,目前規(guī)模生產(chǎn)的光盤比特字長約為0.4(DVD光盤)。正在研究開發(fā)的藍光光盤信息符的長度將降至0.2。,2保存時間長,盤基及記錄介質(zhì)均由性能穩(wěn)定的材料制成，常溫下保存時,間在100年以上。,3生產(chǎn)成本低,只讀盤上的信息在注塑過程中模壓在盤基上。復(fù)制過程中,盤片所需的加工周期僅2s左右。按現(xiàn)有設(shè)備工藝材料水平計,算，只讀光盤每兆字節(jié)的生產(chǎn)成本低于0.1分錢。一次寫入光盤,每兆字節(jié)的成本也僅0.2分錢左右，是最廉價的信息記錄載體。,上一頁 下一頁,6.1 光

3、存儲技術(shù)概述,6.1.3 光存儲的類型,1只讀型光存儲系統(tǒng),只讀型光存儲系統(tǒng)是廠商以高成本制出母盤后，大批壓制,出來的。常用于存儲固定的軟件、數(shù)據(jù)或多媒體信息。,2一次寫型光存儲系統(tǒng),與只讀型光存儲系統(tǒng)相比，具有記錄內(nèi)容取決于用戶的優(yōu)點。,3可重寫型光存儲系統(tǒng),可重寫型光存儲系統(tǒng)是新一代的光盤存儲技術(shù)，介質(zhì)材料,發(fā)生物理特性改變都是可逆的變化，既可以多次錄入，也可多,次擦除重寫，適合作計算機外存儲設(shè)備。,上一頁 下一頁,6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.4 光存儲技術(shù)指標(biāo),1存儲容量,存儲容量是指能存儲在光盤中的信息容量，是最常用、最,重要的性能指標(biāo)之一。光存儲技術(shù)包括存儲介質(zhì)和編碼方法兩,個核

4、心問題，改變存儲介質(zhì)可以提高光盤容量。,2平均讀取時間,讀取時間包括光頭移到指定的數(shù)據(jù)軌道的時間、旋轉(zhuǎn)時間及單,位數(shù)據(jù)到位后把數(shù)據(jù)從CD盤片上載入驅(qū)動器的緩沖區(qū)的時間。,3數(shù)據(jù)傳輸速率,數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時間內(nèi)光盤驅(qū)動器輸出的數(shù)據(jù)比特數(shù)。,上一頁 返回,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),6.2.1 CD-ROM光盤的結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)的CD-ROM盤片是雙面盤，一面專門用來印制商標(biāo)，另一面用來存儲數(shù)據(jù)。,盤片的直徑為120mm(4.72英寸)，中心裝卡孔為15mm，厚度1.2mm，重量約為1418g。,下一頁,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),在盤片的上層(印有商標(biāo)和產(chǎn)品名稱的一面)是一層涂漆的,保護層,(

5、注意在盤片放入CD-ROM驅(qū)動器時，該面要朝上)。,它是用來保護光盤中的反射層及染料層防止信號被破壞。材料為光固化丙烯酸類物質(zhì)。另外現(xiàn)在市場使用的DVD+/-R系列還需在以上的工藝上加入膠合部分。,第二層是,鋁反射層,，當(dāng)驅(qū)動器讀光盤時，用來反射激光光束,讀取光盤片中的資料,。,其材料為純度為99.99%的純銀金屬。,下一頁,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),第三層是用聚碳酸酯壓制成型的,透明襯底,，同時壓制出的預(yù)刻槽用于光道徑向定位，它還是整體個光盤的物理外殼。CD光盤的基板厚度為1.2mm、直徑為120mm，中間有孔，呈圓形，它是光盤的外形體現(xiàn)。光盤之所以能夠隨意取放，主要取決于基板的硬度。,

6、信息通常存儲在光道（,記錄層,）上。工作原理是在基板上涂抹上專用的有機染料，以供激光記錄信息。由于燒錄前后的反射率不同,經(jīng)由激光讀取不同長度的信號時,通過反射率的變化形成0與1信號，借以讀取信息。,目前，一次性記錄的CD-R光盤主要采用(酞菁)有機染料，當(dāng)此光盤在進行燒錄時，激光就會對在基板上涂的有機染料，進行燒錄，直接燒錄成一個接一個的坑，這樣有坑和沒有坑的狀態(tài)就形成了0和1的信號。,下一頁,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),6.2.2 CD-ROM驅(qū)動器,1CD-ROM驅(qū)動器的種類,(1)內(nèi)置式CD-ROM驅(qū)動器,內(nèi)置式CD-ROM驅(qū)動器直接安裝在主機箱支架上，通過使用,標(biāo)準(zhǔn)四線電纜及插頭接上

7、電源后使用。,(2)外置式CD-ROM驅(qū)動器,外置式CD-ROM驅(qū)動器獨立安裝在主機箱外,部，不能直接安裝在計算機機箱內(nèi)，它需要外,接電源并通過專用的SCSI接口卡(插在計算機,內(nèi)部擴展槽中)，用數(shù)據(jù)電纜和接口卡相連。,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),2CD-ROM驅(qū)動器的結(jié)構(gòu),CD-ROM驅(qū)動器系統(tǒng)主要由激光頭、控制系統(tǒng)、EFM解調(diào)、錯誤檢測和校正處理等幾部分組成。,其中激光頭(Optical Pickup)是CD-ROM驅(qū)動器的關(guān)鍵部件，它的功能是把存儲在CD-ROM上的信息轉(zhuǎn)換成電信號。,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),3CD-ROM驅(qū)動器的性能指標(biāo),(1)存儲容量,CD-ROM的存儲容量隨

8、光盤的不同而有所差別，一般約為650MB左右。,(2)數(shù)據(jù)傳輸率,CD-ROM驅(qū)動器的基本傳輸速率為150KB/s，該速度為光盤驅(qū)動器讀盤的基速，,(3)誤碼率,誤碼率(Bit Error Ratio，BER)是指讀盤錯誤概率。,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),4CD-ROM驅(qū)動器的安裝,(1)關(guān)掉主機及外部設(shè)備的電源。,(2)拔下供電電源插頭。,(3)打開機箱，卸下一個空閑的用于安裝5.25英寸驅(qū)動器的擋板，將光驅(qū)固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?(4)連接光驅(qū)的電源線、數(shù)據(jù)線。,(5)檢查無誤，蓋好機箱。,(6)插上供電電源插頭，打開電源，重新開機。,上一頁 返回,CD-ROM即只讀光盤存儲器。這種光盤只

9、能寫入數(shù)據(jù)一次,使用通過時光盤驅(qū)動器讀出信息。VCD(全稱：Video CD)，是一種在小型光盤（Compact Disk）上存儲視頻信息的標(biāo)準(zhǔn)。VCD可以在個人電腦或VCD播放器以及大部分DVD播放器中播放。VCD標(biāo)準(zhǔn)由索尼、飛利浦、JVC、松下等電器生產(chǎn)廠商聯(lián)合于1993年制定，屬于數(shù)字光盤的白皮書標(biāo)準(zhǔn)。DVD是一種光盤存儲器，DVD與CD的外觀相似，直徑都是120毫米。和CD不同，DVD于一開始已被設(shè)計為多用途的光盤。原始的DVD規(guī)格里共有五種子規(guī)格：DVD-Video：用作儲存影像 DVD-Audio：用作儲存音樂 DVD-ROM：用作儲存電腦資料 DVD-R：只可寫入一次的盤片 DV

10、D-RAM：可重覆寫入的盤片,6.3 VCD和DVD,6.3.1 VCD,VCD盤上的聲音和電視圖像都是以數(shù)字的形式存儲的。,1VCD的標(biāo)準(zhǔn),按照Video CD 2.0，VCD應(yīng)該具有下列特性：,單片VCD盤片可以存儲74分鐘的影視節(jié)目，圖像具有MPEG-1的質(zhì)量，即VHS(Video Home System)的質(zhì)量。,NTSC制式為35228830，PAL制式為35228825，聲音的質(zhì)量符合MPEG Audio Layer 2(MP2)的標(biāo)準(zhǔn)。,下一頁,6.3 VCD和DVD,VCD播放機除了能播放VCD盤外，還可以播放CD-DA盤、Karaoke CD盤、CD-ROM XA盤以及部分C

11、D-I盤，具有正常播放的功能。,交互性。在VCD中并沒有對交互性給出一個具體的規(guī)定，因此VCD交互性能強弱完全取決于播放系統(tǒng)的功能和VCD節(jié)目自身。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,2VCD播放系統(tǒng),(1)計算機光驅(qū)與相應(yīng)播放軟件以計算機光驅(qū)作為硬件基礎(chǔ)，再輔以相應(yīng)的軟件(如豪杰超級解霸Hero 3000)即可播放VCD碟片。,(2)VCD播放機,VCD播放機實際上是激光唱機和VCD適配器綜合起來的播放,設(shè)備，如加上電視機就構(gòu)成一個VCD播放系統(tǒng)。,以上各種播放系統(tǒng)中，其核心部分均是由CD驅(qū)動器(可以是,CD-DA，CD-ROM或CD-ROM XA等)、MPEG解壓卡和微處理器三個部,

12、件組成，其工作流程簡單描述如下：從CD盤讀出串行MPEG數(shù)據(jù),上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,流和其他控制信號。按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)，MPEG數(shù)據(jù)流包含有系統(tǒng)層,和壓縮層數(shù)據(jù)，系統(tǒng)層包含定時信號、圖像和聲音的同步信號,等信息；壓縮層包含壓縮后實際的電視圖像和聲音數(shù)據(jù)。這個,復(fù)合的數(shù)據(jù)流通過MPEG數(shù)據(jù)流分析器分析后，將聲音和圖像分,別送到MPEG-Video譯碼器和MPEG-Audio譯碼器，經(jīng)解壓處理后,送到各自的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)。其中電視圖像還要經(jīng)NTSC/PAL,編碼器后才能在電視機上顯示，而聲音可以通過卡拉OK處理,器，通過功率放大器放大后去推動喇叭。,上一頁 下一頁,6.3

13、 VCD和DVD,6.3.2 DVD,1DVD光盤的物理結(jié)構(gòu),DVD的全稱是Digital Video Disc，從它的名字我們就可以看出來它的用途就在于數(shù)字影像。,DVD光盤是一種能存儲高質(zhì)量視頻、音頻信號和超大容量數(shù)據(jù)的光盤媒體產(chǎn)品。,CD最小凹坑長度為0.83m，道間距為1.6m，采用波長780nm790nm的紅外激光器讀取數(shù)據(jù)；而DVD的最小凹坑長度僅為0.4m，道間距為0.74m，采用波長635nm650nm的紅外激光器讀取數(shù)據(jù)。,DVD光盤按結(jié)構(gòu)及容量分為單面單層DVD-5、單面雙層DVD-9、雙面單層DVD-10和雙面雙層DVD-l8，其存儲容量分別為4.7GB，8.5GB，9.

14、4GB及17GB。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,2DVD的格式,DVD-Video：在大部分家用DVD機DVD-ROM及裝有MPEG-2解碼,卡的計算機上都可以讀取，播放時間為2小時15分，影片格式為,MPEG-2。,DVD-R：可讀取多種CD格式。用DVD-R刻錄出來的碟片可以由,DVD-ROM及家用DVD機讀取，但與DVDRW不相容。這種格式的容,量為3.95GB(只可以寫一次)。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,DVD-RAM：DVD-RAM機是唯一可以讀取DVD-RAM格式的機種，,但與CD的兼容性相當(dāng)高，而每片DVD-RAM可以儲存超過2.6GB資,料。另外，DV

15、D-RAM格式得到多家廠商支持，也是市場上最常見,的一種DVD刻錄機。,DVD-ROM：可讀取CD-ROM，在計算機上使用，是第二代DVD-,ROM的標(biāo)準(zhǔn)格式，較新的機種更具備讀取DVD-RAM功能，每面容,量為4.7GB。,DVD-RW：用DVD-RW寫出來的碟片可供DVD-ROM及家用DVD讀,取，但與DVDRW及DVD-RAM不相容。這種格式的容量為3.95GB，由Pioneer開發(fā)。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,DVDRW：普通的DVD-ROM也可讀取這種格式的碟片，但DVD,RW不能讀取DVD-RAM碟，而且與CD的格式及相容性仍有待研,究。這種格式的容量為3GB，由SO

16、NY及Philips共同提出。,MMVF：MMVF格式是由NEC提出，與其他DVD機的相容性仍有待,研究，它的容量為5.6GB。,3DVD與VCD的比較,DVD采用了新的視頻壓縮技術(shù)，并對數(shù)據(jù)引入加密算法，與,VCD相比，它具有更大的存儲容量。DVD和VCD的主要技術(shù)參數(shù)比,較如表6-1所示。,上一頁 返回,6.4 光盤刻錄技術(shù),6.4.1 光盤文件的主要規(guī)范,1紅皮書(Red Book)規(guī)范,紅皮書是CD標(biāo)準(zhǔn)的第一個文件，用于CD音樂的規(guī)范。發(fā)表,于1981年，紅皮書詳細規(guī)定了CD-DA光盤的尺寸、物理特性、數(shù),據(jù)編碼和錯誤校正方法等。,2黃皮書(Yellow Book)規(guī)范,1989年正式被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定為ISO 9660標(biāo)準(zhǔn)，即黃,皮書規(guī)范。ISO 9660規(guī)范以紅皮書為基礎(chǔ)，詳細規(guī)定了CD-ROM,基本數(shù)據(jù)格式，其核心思想是將光盤數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊方式組織，,專用于存儲計算機數(shù)據(jù)或軟件。,下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),3綠皮書(Green Book)規(guī)范,綠皮書是1981年為交互式光盤CD-I(CD-Interactive)制定,的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。交互式光盤CD-I將高質(zhì)量的靜止圖像、