《光盘存储系统》PPT课件.ppt

主讲 赵士滨,第四章 光盘存储系统,4.1 多媒体信息的光学存储光存储系统由光盘驱动器和光盘盘片组成。,4.1多媒体信息的光学存储,光盘分类及ISO标准光盘分类只读型一次写入可重写光盘结构 主要分为五层，其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。,4.1多媒体信息的光学存储,光盘分类及ISO标准光盘的规范和标准CD-DA（Digital Audio）CD-ROM：（Compact-Disc-Read-Only-Memory）CD-I：（Compact-Disc-Interactive）CD-R：（Compact-Disc-Recordable）CD-WORMVCDDVD红光高密度DVDBD蓝光光盘,4.1多媒体信息的光学存储,光盘系统的技术标准尺寸容量平均存取时间、平均寻道时间、平均等待时间数据传输率误码率平均无故障时间,4.1多媒体信息的光学存储,磁光盘(Magnetic Optical)MO用磁光特性来存储数据，它的存储容量为几百MB，不受磁场的影响。MO驱动器采用光磁结合的方式实现数据的重复写入，可重复读写一千万次以上。,4.1多媒体信息的光学存储,大容量可重写光盘新技术光斑凹缘记录(Mark edge recording)光斑凹缘记录的一个光斑可以表示两位信息，记录密度可提高近2倍采用新的激光源不同激光波长和数值孔径(NA)对CD容量的影响,4.2 LV和CD-DA,LV(Laser Vision/Laser Disc)直径为12英寸（30cm），两面都可以记录信号，一片双面LV光盘可播放2个小时。记录在LV光盘上的电视信号是模拟信号。恒线速盘(CLV)恒角速盘(CAV),4.2 LV和CD-DA,CD-DA 直径为4.72英寸(120mm),每片盘能播放72分钟高质量的音乐节目。CD-DA盘上记录的信息是数字信号,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-ROM的结构和数据存取原理CD-ROM的特点单面只读光盘 大容量存储器写入与读出是非对称性的CD-ROM的盘片结构,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-ROM的结构和数据存取原理物理格式和逻辑格式逻辑块逻辑扇区记录文件卷（整个盘）卷集,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-ROM的结构和数据存取原理CD-ROM的盘片结构,CD-ROM盘光道的导入区、信息区和导出区,CD-ROM盘的光道,软盘、硬盘上的磁道,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-ROM的结构和数据存取原理CD-ROM扇区的数据结构三种扇区(Sector Mode)方式Mode0：不向用户开放，在组织光道上的信息时把它作匹配用。Mode1Mode2共同点每种扇区都由2352个字节组成。每种扇区都有相同的SYNC(同步头)每种扇区都有相同的Header(扇区头)每种扇区都有用户数据区 ECC码。扇区地址用“分：秒：扇区号”用途Mode0主要用于导入区和导出区扇区方式Mode1和扇区方式Mode2之间有以下几个不同点：用户数据的容量不同存储数据的类型不同数据误码率不同,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-R技术和刻录机的结构原理CD-R和CD-RW结构CD-R由5层组成CD-RW由7层组成CD-R光盘的染料：3种花菁(Cyanine)：绿盘钛菁(Phthalocyanine)：白金盘、黄金盘金属化偶氮(AZO)：蓝盘、水蓝盘CD-R/RW的识别环码喷码“一印”、“二印”速度标识盘片保存时间,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-R技术和刻录机的结构原理CD-R技术的概念和术语ISO 9660规范单段刻录单道刻录 整盘刻录 多段刻录 缓存器欠载 硬盘的热校正功能 增量包刻写直接刻写预刻录软件虚拟映象文件,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-R技术和刻录机的结构原理CD-R的原理和结构刻录将刻录机的写激光聚焦后，通过CDR空白盘的聚碳酸脂(Polycarbonate)层照射到有机染料(通常是箐篮或酞箐蓝染料)的表面上，利用激光照射时产生的温度将有机染料烧熔，使其变成光痕(Mark)。刻录过程不能中断读取激光将透过聚炭酸脂和有机染料层，照射在镀金层的表面，并反射到CDROM的光电二极管检测器。烧制在CDR盘上的光痕会改变激光的反射率，CDROM驱动器根据反射回来光线的强弱来分辨数据0和1。凹坑标记CDR录制设备用光学方式模拟凹坑和非凹坑,4.3 CD-ROM和CD-R,CD-R刻录机的选择和刻录技术考虑因素数据格式刻录方式读写速度缓存器(Buffer)的容量数据可靠性刻录技术,4.4 VCD光盘和播放机,VCD标准和播放系统标准Video CD 2.0特性可以存放70分钟的影视节目VCD盘上的节目可以在单速CD-ROM驱动器和MPEG解码卡的MPC上播放。可以在CD-I FMV、CD-ROM XA、VCD播放机上播放可显示按MPEG格式编码的两种分辨率的静态图像交互性VCD播放系统三种类型MPEG播放卡拥有的激光唱机和电视机构成的播放系统VCD播放机,4.4 VCD光盘和播放机,VCD的音视频压缩技术MPEG(Moving Picture Experts Group)压缩算法MPEG-Video压缩原理图像的压缩步骤滤波彩色空间变换数字化分辨率转换 图像变换量化编码MPEG-Audio压缩原理心理声学算法,图像预处理,图像压缩,4.5 DVD光存储技术,DVD光盘的格式和物理结构Digital Video DiskDigital Versatile Disk格式DVD-ROM DVD-VideoDVD-RDVD-RAMDVD-RWDVD-Audio物理结构单面单层单面双层双面单层双面双层,4.5 DVD光存储技术,DVD的缓存区容量、接口和安装方式缓存区容量2MB、4MB、8MB接口类型ATA/ATAPI接口USB接口IEEE1394接口SCSI 接口并行接口安装方式外置内置,4.5 DVD光存储技术,DVD刻录和保护技术刻录技术Lossless link技术 Buffer Underrun技术Tilt control技术Defect management技术 Quick Background Formatting技术Mt.Rainier技术保护技术防拷贝CSS加密防类比设备翻录区码限制,4.5 DVD光存储技术,DVD视频、声频的制式与压缩DVD的加密是以地区划分的，它把全球分为六个区，区与区之间采用不同的加密方法，因此各区的DVD不兼容，不同的区互相看不到别区的内容，中国和香港属于第六区。DVD的声音分成两大类，一类是NTSC制，NTSC制式采用杜比AC-3压缩标准，通道数从单声道到5.1声道；另一类是PAL制，欧洲和中国采用PAL制式。,4.5 DVD光存储技术,DVD-R/RW与DVD+R/RWDVD-R/RW日本先锋公司研发的DVD刻录格式，被DVD论坛认证的DVD刻录技术之一。有两种类型：作家型（Authoring）和通用型（General）。采用沟槽轨道进行刻录。DVD+R/RW由飞利浦制定的DVD刻录格式，并得到以飞利浦、索尼、理光和惠普为代表的DVD联盟（DVD Alliance）的支持。采用恒定角速度刻录。,4.5 DVD光存储技术,红光高密度DVD技术红光高密度DVD光盘和播放机红光高密度DVD光盘的分类EVD(Enhanced Versatile Disc)：增强型多媒体盘片系统，俗称“新一代高密度数字激光视盘系统HDV(High Definition Video)HVD(High-Definition Versatile Disc)NVD（Next-generation Versatile Disc）：新一代红光高清视盘机FVD(Forward Versatile Disc)：红光高画质影音光碟、前卫通用光盘,4.5 DVD光存储技术,蓝光高密度DVD技术蓝光光盘BD的类型BD-ROM：只读式蓝光光盘，应用于软件、游戏光盘及电影光盘。BD-R：可写蓝光光盘，应用于高画质电视HDTV及计算机文件的存储。BD-RW：可擦写蓝光光盘，应用于高画质电视HDTV及计算机文件的存储、擦除和重写。蓝光光盘BD的容量单面蓝光光盘数据存储量为红光光盘的单面密度的5倍，达25GB-27GB双面的蓝光光盘具有50GB以上的储存容量DVD与HD-DVD的参数比较 蓝光光盘的格式和读写 格式HDMV(HD Movie Mode)格式BD-J(BD-Java System Mode)格式 读写原理,4.5 DVD光存储技术,蓝光高密度DVD技术HD Movie Mode模式HDMV包括3个基本数据层：文件结构层(File Structure Layer)数据表示层(Presentation Data Layer)导航结构层(Navigation Structure Layer)BD-Java System Mode模式,