《多媒体存储》PPT课件.ppt

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1、8 多媒体存储,CD盘主要由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳脂衬垫组成。,CD盘上的数据要用CD驱动器来阅读。CD驱动器由光学读出头、光学读出头驱动机构、CD盘驱动机构、控制线路以及处理光学读出头读出信号的电子线路等组成。凹坑和非凹坑本身不代表和，而是凹坑端部的前沿和后沿代表，凹坑和非凹的长度代表的个数。,EFM（eight to fourteen modulation）调制编码（通道编码）红皮书选用了如下24位的同步码：。其相邻1之间0的个数为10。为了能从光盘的读出信号中提取同步信号，必须要保证记录数据中绝对不会出现同步码，因此记录数据相邻1之间0的个数要小于10。受聚焦激光束斑点直

2、径的限制，CD光盘上的凹坑和非凹坑的长度不能太短，否则光学头无法检测出凹坑的边缘变化，因此相邻1之间至少要有2个0。因为8位二进制数据有256种组合，所以在不同位数的二进制表示中，能满足这一条件、且其组合码个数不小于256种的最低位数是14位。,CD盘的批量生产激光唱盘(CD-DA)、数字激光视盘(V-CD)和CD-ROM的制作过程都相同，大致分成三个阶段。原版盘预制作(Premastering)，或者称为母盘预制作。原版盘制作(Mastering)，或者称为母盘制作。大批量复制。,母盘预制作,对于激光唱盘，把制作好的音乐节目转换成标准的CD-DA格式，而对于V-CD盘，把影视节目转换成V-C

3、D标准记录格式，这个过程也叫做预处理。CD-DA格式在“红皮书”中有详细说明，V-CD的标准记录格式在Video CD 2.0标准(白皮书)中有详细说明，这项工作通常是由软件来完成，这种软件称为转换软件，或者称为编码器(Encoder)。,母盘制作,(1)把符合CD-DA或者V-CD标准格式的数据经过一个EFM(Eight-to-Fourteen Modulation)编码器变成串行数据流，也就是在前面介绍的8到14调制，意思是把一个8比特的数据变成14比特的数据，再附加3比特用来改善读/写信号的质量，这样8比特的并行数据就转换成物理通道上的17比特串行数据。,(2)把一片涂有光敏电阻的玻璃盘

4、在旋转平台上进行光刻。激光源发出的激光束通过激光调制器时受到串行数据的控制，例如，遇到数据“1”就让激光束通过，,光敏电阻就曝光；再遇到数据“1”就让激光束不通过，光敏电阻就不曝光。如此反复，激光调制器犹如一个开关。,(3)对光刻的玻璃盘进行化学处理，盘上曝了光的区域被腐蚀掉形成凹坑，没有曝光的区域就被保留下来。(4)对经过化学处理的玻璃盘进行化学电镀生成金属原版盘，称为父盘(father disc)，通过父盘再制作母盘(mother disc)，然后由母盘制作出子盘(son disc)，子盘就是压模(stamper)。,大批量复制,V-CD的盘基是用聚碳酸脂塑料做的，因此大多数大批量复制设备

5、是用塑料注射成型机。聚碳酸脂加热之后注入盘模里，压模就把它上面的数据压制到正在冷却的塑料盘上，然后在盘上溅射一层铝，用于读出数据时反射激光束，最后涂一层保护漆和印制标牌。,CD格式包含逻辑格式和物理格式。逻辑格式实际上是文件格式的同义词，它规定如何把文件组织到光盘上以及指定文件在光盘上的物理位置，包括文件的目录结构、文件大小以及所需盘片数目等事项物理格式则规定数据如何放在光盘上，这些数据包括物理扇区的地址、数据的类型、数据块的大小、错误检测和校正码等,激光唱盘标准红皮书(Red Book)Red Book是Philips和Sony公司为CD-DA(Compact Disc Digital Au

6、dio)定义的标准，也就是我们常说的激光唱盘标准。这个标准是整个CD工业的最基本的标准，所有其他的CD标准都是在这个标准的基础上制定的。,(1)同步(SYNC)每帧的开头都有24位同步位。这24位同步位不经EFM调制，本身就是通道码。具体的码字是1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0任何数据经EFM调制后都不会出现与同步码字相同的码。,(2)子码(Subcode)每帧都有这样的一字节。在CD-DA中称为子码/控制和显示(subcode/control and display);在CD-ROM中称为控制字节(Control Bytes)。这

7、字节的内容主要提供盘地址信息。,(3)声音数据(Audio Data)在CD-DA中，立体声有两个通道，每次采样有2个16位的样本，左右通道的每个16位数据分别组成2个8位字节，6次采样共24字节组成一帧。CD盘上的98帧组成一个扇区(sector)。光道(track)上1个扇区有3234字节，即2352个声音数据 2 392个EDC/ECC字节 98个控制字节3234字节,(4)P,Q错误校验码由于CD-DA盘的原始误码率较高(约10-4)，须要采用纠错能力很强的交叉交插里德/索洛蒙码(Cross-Interleaved Read-Solomon Code，CIRC)进行纠错。因此，每帧有2

8、4字节的错误校正码分别放在中间和末端，称为Q校验码和P校验码，P校验是由(32，28)RS码生成的校验码；Q校验是由(28，24)RS码生成的校验码。,(5)一帧数据的通道位数,(6)激光唱盘的光道 在CD-DA中的物理光道是螺旋形，因此可以说一片CD-DA盘只有一条物理光道。而这里所指的CD-DA光道应该理解成逻辑光道比较合适。一条CD-DA光道有多个扇区组成，扇区的数目可多可少，而光道的长度可长可短，通常一首歌就组织成一条光道。,Yellow Book是Philips和Sony公司为CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)定义的标准，CD工业从此进入了第二

9、个阶段。Yellow Book在Red Book的基础上增加了两种类型的光道，加上Red Book的CD-DA光道之后，CD-ROM共有三种类型的光道：CD-DA光道，用于存储声音数据。CD-ROM Mode 1，用于存储计算机数据。CD-ROM Mode 2，用于存储声音数据、静态图像或电视图像数据。,CD-ROM的逻辑格式(ISO 9660),1988年正式公布了这个标准，命名为“Information ProcessingVolume and File Structure of CD-ROM for Information Interchange”,可译为“信息处理：用于信息交换的CD-

10、ROM的卷和文件结构”。,1)逻辑结构的设计概要,文件系统是在应用软件和控制器之间的软件，它是操作系统的一部分。文件系统实际上是组织数据的一种方法，使应用程序访问CD-ROM时不需要关心物理地址或数据结构。一个完整的CD-ROM文件系统有三个主要部分组成。,(1)逻辑格式(logical format)：文件格式的同义词。逻辑格式是确定盘上的数据应该如何组织，以及存放在什么地方。(2)源软件(origination software):把数据写到逻辑格式的软件，按逻辑格式把要存到盘上的文件进行装配，所以源软件又称“写”软件。(3)目的软件(destination software):把数据从逻

11、辑格式读出来，并且把数据转换成文件，因此目的软件又称为“读”软件。它在终端用户的机器上能够理解逻辑格式，并且使用逻辑格式来访问盘上的文件。,CD-ROM的逻辑格式可归纳为两个部分：(1)定义一套结构用来提供整片CD-ROM盘所含的信息，称卷结构。(2)定义一套结构用来描述和配置放到盘上的文件，称为文件结构。文件结构的核心是目录结构。,2)逻辑扇区和逻辑块,CD-ROM的一个物理扇区除了扇区头信息之外还有2336字节。在2336字节中，有288字节可以用来作错误检测和校正用，剩下的2048字节作为用户数据域。2048字节(2 KB)的数据域定义为一个逻辑扇区(logical sector)。每个

12、逻辑扇区都有一个唯一的逻辑扇区号(logical sector number，LSN)。CD-ROM的第一个逻辑扇区是从物理地址000200开始，逻辑扇区号为LSN 0。,每个逻辑扇区可以分成一个或多个逻辑块。这样做对于在盘上存放大量的小文件是很有用的。在一个由2048字节组成的逻辑扇区中，一个逻辑块的大小可以是512、1024或2048字节。但一个逻辑块的大小不超过逻辑扇区的大小。每个逻辑块有一个逻辑块号(logical block number，LBN)。第一个逻辑块号(LBN 0)是第一个逻辑扇区(LSN 0)中的第一块，依次为LBN1、2、3等等。在CD-ROM上，所有文件和其他重要的

13、数据都按LBN寻址。,物理扇区与逻辑扇区、逻辑块的概念,3)文件,每个文件可分为一节或多个文件节(file section)。一个文件节放在由许多个逻辑块组成的文件空间里。这些逻辑块是顺序编号的逻辑块，由它们组成的文件空间又称为文件范围(extent)或文件域。文件的标识符(file identifier)可由三部分组成：文件名、文件扩展名和文件版本号组成。但文件标识符必须要包含一个文件名，或者包含一个扩展名，其他可作为选择。,4)目录,CD-ROM也采用分层目录结构，并且限定目录层次的深度为8级。用这种目录结构可以组织大数量的文件。CD-ROM也把目录当作文件看待，并且把整个目录包含在1个或

14、少数几个文件中。包含目录的文件称为目录文件。,目录文件结构,5)路径表,在1985年，、B.Zoellick和S.Stegner开发了一种名叫路径索引(path index)的一种隐式分层目标结构，后来改名为路径表(path table)。这种结构的特点是利用索引值来访问所有的目录。,目录结构与路径表,6)卷,CD-ROM盘上可以存放信息的区域称为卷空间(volume space)。卷空间分成两个区：从LSN 0到LSN 16称为系统区，它的具体内容没有规定。从LSN 16开始到最后一个逻辑扇区称为数据区，它用来记录卷描述符(volume descriptors)、文件目录、路径表、文件数据等

15、内容。每卷数据区的开头(LSN 16)是卷描述符。卷描述符是一种数据结构，或者说是一种描述表。其中的内容用来说明整个CD-ROM盘的结构、提供许多非常重要的信息，如盘上的逻辑组织、根目录地址、路径表的地址和大小、逻辑块的大小等。,CD-R可刻录光盘,CD-R可刻录光盘,CD-R可刻录光盘,CD-R可刻录光盘,CD-RW可重复擦写光盘,CD-RW可重复擦写光盘,MD小型盘,DVD信号的调制方式和错误校正方法也做了相应的修正以适应高密度的需要，CD存储器采用8-14(EFM)加3位合并位的调制方式，而DVD则采用效率比较高的8-16(EFM PLUS)的方式。CD需要用17比特来表示一个8比特的数

16、据(14个通道位和3个用于改善读出信号的合并位)。新的算法将使用16比特来表示一个8比特的数据，这样也增加了DVD的容量。,HD-DVD,HD DVD（或称：High Definition DVD）是一种数字光储存格式的蓝色光束光碟产品，由HD DVD推广协会（东芝、NEC、三洋电机、微软及英特尔等）负责制定及开发。HD DVD的盘片是和CD同样大小（直径为120毫米）的光学数字储存媒介，使用405纳米波长的蓝光。HD DVD-ROM、HD DVD-R、HD DVD-RW 的单层容量为 15GB，双层为 30GB，而 HD DVD-RAM 则为单层 20GB。,HD-DVD的最大优势在于，它的

17、制造工艺和传统DVD一样，生产商可使用原DVD生产设备制造，不需要投资改建生产线。从存储容量来说，HD-DVD和 蓝光不相上下。一张可写入的单层HD-DVD可存储15G数据，双层可存储30G，三层可存储45G；而单层蓝光碟的存储容量是27G，双层存储50G。只读格式下两种介质的存储容量差别也非常小。而且，HD-DVD也提供交互模式。2008年，华纳公司宣布脱离HD DVD。派拉蒙电影公司宣布考虑行使与HD DVD阵营的独占协议中，“如华纳兄弟放弃HD DVD阵营，派拉蒙可以跟随离开”的一项条款，重新返回蓝光光碟联盟。微软表示将来公司采用哪种格式，只会交由消费者的决择。2008年2月19日，东芝

18、宣布在3月底退出所有HD DVD相关业务。HD-DVD联盟的中国版本叫CHDVD，随着东芝宣布放弃HD-DVD，中国的高清光盘也改名为CBHD(中国蓝光高清光盘)，不过在09年之后中国再也没有生产HD-DVD播放器和影碟,蓝光光碟,蓝光光碟（Blu-ray Disc，简称BD）是DVD之后的下一代光盘格式之一，用以存储高品质的影音以及高容量的数据存储。蓝光光碟的命名是由于其采用波长405纳米（nm）的蓝色激光光束来进行读写操作。一个单层的蓝光光碟的容量为25或是27GB，足够录制一个长达4小时的高解析影片。双层可达到46或54GB，足够烧录一个长达8小时的高解析影片。而容量为100或200GB的，分别是4层及8层。,蓝光DVD生不逢时未来高清电影的移动方案将主要由移动硬盘和大容量闪存盘来承担，蓝光DVD不大可能成为主流载体。华纳兄弟公司的自制产品HD-DVD-9，压缩比更高，存储数据也更大。台湾制造的FVD是传统DVD的大容量升级版。中国大陆有EVD,也是一种大容量的存储介质。,