多媒體技術(shù)基礎(chǔ)之光盤存儲(chǔ)器

第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是1頁\一共有44頁\編輯于星期五第14章光盤存儲(chǔ)器目錄

14.1CD光盤14.1.1CD工業(yè)史上的大事14.1.2CD系列產(chǎn)品14.1.3CD盤的結(jié)構(gòu)14.1.4數(shù)據(jù)是怎樣寫入到CD盤上的14.1.5數(shù)據(jù)是怎樣從CD盤讀出的14.1.6CD激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要14.2CD-Audio14.2.1采樣頻率和樣本大小14.2.2聲道數(shù)14.2.3聲音數(shù)據(jù)的通道編碼14.2.4CD盤如何批量生產(chǎn)14.3DVD光盤14.3.1DVD光盤是什么14.3.2DVD的規(guī)格14.3.3DVD的存儲(chǔ)容量是怎樣提高的14.4VCD與DVD播放機(jī)14.4.1VCD簡(jiǎn)介14.4.2VCD播放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)14.4.3DVD播放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)14.5HDDVD與BD光盤14.5.1HDDVD與BD光盤是什么14.5.2HDDVD與BD技術(shù)規(guī)范2第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是2頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤14.1.1CD工業(yè)史上的大事模擬光盤系統(tǒng)的誕生20世紀(jì)70年代初期，荷蘭飛利浦(Philips)公司的研究人員開始研究利用激光來記錄和重放信息1972年9月向全世界展示了長(zhǎng)時(shí)間播放電視節(jié)目的光盤系統(tǒng)，這就是1978年正式投放市場(chǎng)并命名為L(zhǎng)V(LaserVision)的光盤播放機(jī)利用激光來記錄信息的革命便拉開了序幕。它的誕生對(duì)人類文明進(jìn)步的影響，不亞于紙張的發(fā)明對(duì)人類的貢獻(xiàn)。3第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是3頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)1)數(shù)字激光唱盤的誕生大約從1978年開始，研究人員把聲音信號(hào)變成用“1”和“0”表示的二進(jìn)制數(shù)字，然后記錄到以塑料為基片的金屬圓盤上1982年P(guān)hilips公司和Sony公司成功地把記錄數(shù)字聲音的盤推向了市場(chǎng)這種塑料金屬圓盤很小巧，故用CompactDisc命名，而且還為這種光盤制定了標(biāo)準(zhǔn)，這就是世界著名的“紅皮書(RedBook)標(biāo)準(zhǔn)”。這種盤又稱為數(shù)字激光唱盤(CompactDisc-DigitalAudio，CD-DA)盤4第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是4頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)2)CD-ROM的誕生由于CD-DA能夠記錄數(shù)字信息，自然就想到把它用作計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備。但從CD-DA過渡到CD-ROM需要解決兩個(gè)重要問題地址問題：計(jì)算機(jī)如何尋找盤上的數(shù)據(jù)，即如何劃分盤上的地址。因?yàn)橛涗浉枨鷷r(shí)是按一首歌作單位，一片盤也就記錄20首左右的歌曲，每首歌平均占用30MB左右的空間。存儲(chǔ)一個(gè)文件不一定都要那么大的存儲(chǔ)空間，因此需在CD盤上寫入很多的地址編號(hào)誤碼率：把CD盤作為計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器使用時(shí)，要求它的錯(cuò)誤率(10-12)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲音數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率(10-9)。而用當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的CD-DA技術(shù)不能滿足這一要求，因此還要采用錯(cuò)誤校正技術(shù)1984年Sony和Philips發(fā)布了CD-ROM物理格式標(biāo)準(zhǔn)，稱為黃皮書(YellowBook)標(biāo)準(zhǔn)5第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是5頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)3)ISO9660標(biāo)準(zhǔn)的誕生黃皮書標(biāo)準(zhǔn)只解決了硬件生產(chǎn)廠家的制造標(biāo)準(zhǔn)問題，即存放計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的物理格式，而沒有涉及邏輯格式，也就是計(jì)算機(jī)文件如何存放在CD-ROM上，文件如何在不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行交換等問題。為此，在多方努力下又制定了一個(gè)文件交換標(biāo)準(zhǔn)，后來國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)把它命名為ISO9660標(biāo)準(zhǔn)6第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是6頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)4)14.1.2CD系列產(chǎn)品自1981年激光唱盤上市以后，開發(fā)了一系列CD產(chǎn)品，見圖14-1，包括CD-DA(CompactDisc-DigitalAudio)CD-G(Graphics)CD-V(Video)CD-ROMCD-I(Interactive)CD-IFMV(FullMotionVideo)KaraokeCDVideoCDCD系列盤大小、重量、制造工藝、材料、制造設(shè)備等都相同，只是根據(jù)不同的應(yīng)用目的存放不同類型的數(shù)據(jù)而已7第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是7頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)5)圖14-1CD產(chǎn)品系列8第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是8頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)6)14.1.3CD盤的結(jié)構(gòu)盤片結(jié)構(gòu)組成部分見圖14-2保護(hù)層；反射層；刻槽；聚碳酸酯襯墊兩種反射層鋁反射層：銀白色，稱為“銀盤”，只讀的光盤金反射層：金色，稱為“金盤”，可刻錄的光盤，稱為CD-R(CD-Recordable)盤外形尺寸見圖14-3CD盤的外徑為120mm，重約14～18g激光唱盤分為3個(gè)區(qū)：導(dǎo)入、導(dǎo)出和聲音數(shù)據(jù)記錄區(qū)9第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是9頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)7)圖14-2CD盤片的結(jié)構(gòu)圖14-3CD盤的結(jié)構(gòu)10第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是10頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)8)光道結(jié)構(gòu)CD盤的光道結(jié)構(gòu)與磁盤磁道的結(jié)構(gòu)比較CD光盤磁盤記錄道螺旋形同心環(huán)磁道數(shù)目很多只有一條，長(zhǎng)約5km盤片轉(zhuǎn)動(dòng)速度CLV(恒定線速度)CAV(恒定角速度)記錄密度里外記錄區(qū)的密度相同里外記錄區(qū)的密度不同光道形狀11第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是11頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)9)14.1.4-5CD盤的記錄原理數(shù)據(jù)記錄原理磁光盤(magnetoopticaldisc，MOD)利用磁的記憶特性，借助激光來寫入和讀出數(shù)據(jù)相變光盤(phasechangedisc，PCD)利用激光特殊材料在加熱前后的反射率不同記憶1和0只讀CD光盤在盤上壓制凹坑的機(jī)械辦法記錄數(shù)據(jù)，見圖14-5凹坑的邊緣記錄的是1凹坑和非凹坑的平坦部分記錄的是0使用激光讀出，見圖14-712第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是12頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)10)(引自EncartaPremiumDVD2006)圖14-5原版盤制作示意圖圖14-7CD盤的讀出原理13第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是13頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)11)14.1.6CD激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)摘要名稱技術(shù)指標(biāo)光盤播放時(shí)間74分鐘旋轉(zhuǎn)方向順時(shí)針(從讀出表面看)旋轉(zhuǎn)速度1.2～1.4m/s(恒定線速度)光道間距1.6μm盤片直徑120mm盤片厚度1.2mm中心孔直徑15mm記錄區(qū)46mm～117mm數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)50mm～116mm材料折射率為1.55的材料最小凹坑長(zhǎng)度0.833μm(1.2m/s)～0.972μm(1.4m/s)最大凹坑長(zhǎng)度3.05μm(1.2m/s)～3.56μm(1.4m/s)凹坑深度～0.11μm凹坑寬度～0.5μm14第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是14頁\一共有44頁\編輯于星期五14.1CD光盤(續(xù)12)光學(xué)系統(tǒng)激光波長(zhǎng)780nm(7800?)聚焦深度±2μm信號(hào)格式通道數(shù)2個(gè)量化16位線性量化采樣頻率44.1kHz通道位速率4.3218Mb/s數(shù)據(jù)位速率1.9409Mb/s數(shù)據(jù)：通道位8:17錯(cuò)誤校正碼CIRC調(diào)制方式EFM15第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是15頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio14.2.1采用頻率和樣本大小采樣頻率為44100Hz普通人耳朵能聽到的聲音信號(hào)的頻率范圍為20～20000Hz對(duì)頻率高于20000Hz的信號(hào)進(jìn)行濾波?？紤]到濾波器在20000Hz處約有10%的衰減，故用22000Hz的2倍作為采樣頻率考慮與電視信號(hào)場(chǎng)掃描頻率同步以避免相互干擾，PAL電視的場(chǎng)掃為50Hz，NTSC為60Hz，取50和60的整數(shù)倍，選用44100Hz樣本精度為16位樣本位數(shù)表示信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。一位(bit)的動(dòng)態(tài)范圍約為20lg26.02dB，16位能夠表達(dá)的動(dòng)態(tài)范圍大于96dB在激光唱盤上1秒鐘的聲音需要占據(jù)的存儲(chǔ)空間為1秒44100樣本/秒2字節(jié)/樣本2(左右兩個(gè)通道)=176.4千字節(jié)16第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是16頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio(續(xù)1)14.2.2聲道數(shù)立體聲有兩個(gè)聲道長(zhǎng)期以來，立體聲就是兩個(gè)聲道(軌)。早期存儲(chǔ)聲音的媒體是接觸式的唱片，唱片上的V形刻槽只能記錄最多兩個(gè)聲道的模擬信號(hào)，這就使后來的錄音機(jī)、調(diào)頻廣播、錄像機(jī)、甚至連數(shù)字激光唱盤都采用兩個(gè)聲道的規(guī)格環(huán)繞聲有多個(gè)聲道多聲道設(shè)備早已開發(fā)和采用，許多劇院一直采用4個(gè)以上的聲音通道。聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，計(jì)算機(jī)很容易處理，如壓縮、偏移(Pan)、環(huán)繞音響效果(surroundsound)等，更多的聲音通道和更逼真的音響效果已經(jīng)出現(xiàn)例如，MPEG-2數(shù)字影視標(biāo)準(zhǔn)和杜比數(shù)字(DolbyDigital)都采用5＋1個(gè)聲音通道，即左、中、右3個(gè)主聲道，左后、右后兩個(gè)環(huán)場(chǎng)聲道和一個(gè)次低音聲道17第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是17頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio(續(xù)2)14.2.3聲音數(shù)據(jù)的通道編碼將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合存儲(chǔ)或傳輸媒體的代碼的過程1.為什么要做通道編碼從信號(hào)本身提取自同步信號(hào)例如，有要記錄連續(xù)多個(gè)字節(jié)的全“0”或全“1”信號(hào)，如不做通道編碼就記錄到盤上，讀出的信號(hào)是一條直線，電子線路就很難區(qū)分有多少個(gè)“0”或“1”使讀出信號(hào)的頻帶變窄例如，對(duì)于沒有規(guī)律的數(shù)字信號(hào)，讀出時(shí)的信號(hào)幅度和頻率的變化范圍都很大，電子線路就很難把“0”和“1”區(qū)分開通道編碼的本質(zhì)在連續(xù)“0”(或“1”)之間插入若干個(gè)“1”(或“0”)對(duì)“0”和“1”的連續(xù)長(zhǎng)度數(shù)目即“行[游]程長(zhǎng)度”加以限制凡在物理設(shè)備上存儲(chǔ)或傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)都要通道編碼18第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是18頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio(續(xù)3)為什么要把8位轉(zhuǎn)換成14位/17位理論分析和實(shí)驗(yàn)證明根據(jù)20世紀(jì)70年代的技術(shù)水平，把“0”的游程長(zhǎng)度最短為2個(gè)而最長(zhǎng)不超過10個(gè)，即2個(gè)“1”之間的“0”至少要有2個(gè)而最多不超過10個(gè)，光盤上的信號(hào)就能夠可靠讀出從8位到14位，EFM(eighttofourteenmodulation)8位數(shù)有256種代碼，14位通道位有16384種代碼，其中有267種代碼能夠滿足“0”游程長(zhǎng)度的要求。在267種代碼中有10種代碼在合并通道代碼時(shí)限制游程長(zhǎng)度仍有困難，再去掉一個(gè)就得到與8位數(shù)相對(duì)應(yīng)的256種通道碼從14位到17位為滿足游程長(zhǎng)度的要求，在通道碼之間增加3位以確保讀出信號(hào)的可靠性，于是8位數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成17位注：在DVD光盤技術(shù)中，把3位合并位改成2位，并把它們直接插入到重新設(shè)計(jì)的碼表中，于是1字節(jié)的數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成16位的通道位，提高了DVD的存儲(chǔ)容量19第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是19頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio(續(xù)4)圖14-8激光唱盤上聲音數(shù)據(jù)編碼的過程20第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是20頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio(續(xù)4)14.2.4CD盤如何批量生產(chǎn)激光唱盤(CD-DA)、數(shù)字激光視盤(VCD)和CD-ROM的制作過程都相同，大致分成三個(gè)階段1.原版盤預(yù)制作(premastering)或稱母盤預(yù)制作對(duì)于激光唱盤，把音樂節(jié)目轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的CD-DA格式,在“紅皮書”中有詳細(xì)說明對(duì)于VCD盤，把影視節(jié)目轉(zhuǎn)換成VCD標(biāo)準(zhǔn)記錄格式，在VideoCD2.0標(biāo)準(zhǔn)(白皮書)中有詳細(xì)說明這項(xiàng)工作由轉(zhuǎn)換軟件或稱編碼器(encoder)來完成2.原版盤制作(Mastering)或稱為母盤制作通道編碼：把符合CD-DA或VCD格式的數(shù)據(jù)經(jīng)過EFM編碼器編碼，再附加3位用來改善讀/寫信號(hào)的質(zhì)量，于是8位并行數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成物理通道上的17位串行數(shù)據(jù)21第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是21頁\一共有44頁\編輯于星期五14.2CD-Audio(續(xù)5)光刻：把涂有光敏電阻的玻璃盤放在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上光刻。見圖14-9，激光源發(fā)出的激光束通過激光調(diào)制器時(shí)受到串行數(shù)據(jù)的控制，如數(shù)據(jù)“0”就不讓激光束通過，光敏電阻就不曝光；數(shù)據(jù)“1”就讓激光束通過，光敏電阻就曝光，這樣在玻璃盤上就形成長(zhǎng)短不同的曝光區(qū)和非曝光區(qū)?；瘜W(xué)處理：對(duì)光刻的玻璃盤進(jìn)行化學(xué)處理。盤上曝了光的區(qū)域被腐蝕后形成凹坑，沒有曝光的區(qū)域就被保留下來，“0”和“1”信號(hào)就以凹坑和非凹坑的形式記錄在螺旋形光道上圖14-9光刻系統(tǒng)示意圖22第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是22頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤14.3.1DVD光盤是什么原為DigitalVideoDisc的縮寫，后改為DigitalVersatileDisc。當(dāng)談到DVD時(shí)，通常指前者23第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是23頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤(續(xù)1)14.3.2DVD的規(guī)格DVD的標(biāo)準(zhǔn)文件用Book標(biāo)識(shí)，見表14-3表14-3DVD和CD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MO24第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是24頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤(續(xù)2)盤的類型存儲(chǔ)容量(GB)名稱MPEG-2Video

播放時(shí)間(分鐘)單面單層(只讀)4.7DVD-5133單面雙層(只讀)8.5DVD-9240單層雙面(只讀)9.4DVD-10266雙層,雙面(只讀)17DVD-18單層雙面(DVD-RAM)5.2147表14-4部分DVD的存儲(chǔ)容量25第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是25頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤(續(xù)3)DVD-Video的規(guī)格見表14-5DVD盤上的影視采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)NTSC的聲音采用DolbyAC-3(現(xiàn)改名為DolbyDigital)標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-2Audio作為選用；PAL和SECAM的聲音采用MPEG-2Audio標(biāo)準(zhǔn)，DolbyAC-3作為選用技術(shù)內(nèi)容技術(shù)規(guī)格數(shù)據(jù)傳輸率可變速率，平均為4.69Mb/s(最大為10.7Mb/s)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)聲音標(biāo)準(zhǔn)PAL：MPEGMUSICAM*5.1或LPCM,可選用DolbyAC-3通道數(shù)多達(dá)8個(gè)聲音通道和32個(gè)字幕通道表14-5DVD盤上的電視規(guī)格*MUSICAM(MaskingpatternadaptedUniversalSubbandIntegratedCodingAndMultiplexing)26第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是26頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤(續(xù)4)14.3.3DVD的存儲(chǔ)容量是怎樣提高的DVD所采用的技術(shù)歸納在表14-6名稱DVDCD容量增益盤片直徑120mm120mm盤片厚度0.6mm/面1.2mm/面減小激光波長(zhǎng)635/650nm780nm4.486=(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大N.A.(數(shù)值孔徑)0.60.45減小光道間距0.74μm1.6μm減小最小凹凸坑長(zhǎng)度0.4μm0.83μm減小糾錯(cuò)碼的長(zhǎng)度RSPCCIRC修改信號(hào)調(diào)制方式8-168-14加31.0625=17/16加大盤片表面的利用率86.6861.019=86.6/86減小每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)2048/2060字節(jié)/扇區(qū)2048/2352字節(jié)/扇區(qū)1.142=2352/2060表14-6DVD技術(shù)摘要27第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是27頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤(續(xù)5)1.使用波長(zhǎng)較短的激光是提高容量的關(guān)鍵CD采用波長(zhǎng)為780nm的紅外光。DVD采用波長(zhǎng)為635/650nm的激光源,光道間距和凹凸坑的長(zhǎng)度和寬度做得更小，見圖14-11?？偟娜萘靠商岣叩?.486倍

2.加大光盤的記錄區(qū)域加大光盤的數(shù)據(jù)記錄區(qū)域。DVD盤的記錄區(qū)域從CD盤的86cm2提高到86.6cm2，見圖14-12?？?cè)萘刻岣吡?.9%圖14-11DVD盤和CD盤之間的差別圖14-12增加記錄面積28第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是28頁\一共有44頁\編輯于星期五14.3DVD光盤(續(xù)7)3.使用雙面和多層記錄使用盤片的兩個(gè)面記錄數(shù)據(jù)，比較圖14-13和圖14-14在一個(gè)面上制作多層記錄層4.改進(jìn)調(diào)制和糾錯(cuò)方法采用效率較高的8-16＋(EFMPLUS)調(diào)制，由17位變成16位圖14-13單面單層光盤的結(jié)構(gòu)圖14-14單面雙層光盤的結(jié)構(gòu)29第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是29頁\一共有44頁\編輯于星期五14.4VCD與DVD播放機(jī)VCD播放機(jī)VideoCD是如下技術(shù)的產(chǎn)物Video(可通俗理解為數(shù)字影視)技術(shù)激光記錄技術(shù)，或稱光盤存儲(chǔ)器技術(shù)計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)兩種VCD播放系統(tǒng)使用PC機(jī)構(gòu)成的播放系統(tǒng)，可用MPEG播放卡或軟件MPEG播放器VCD播放機(jī)＋電視機(jī)VCD播放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)見圖14-15，圍繞C-CubeMicrosystems公司的L482/484解碼器構(gòu)成的VCD播放機(jī)主要由3個(gè)核心部件組成CD盤驅(qū)動(dòng)器或稱CD加載器；MPEG解碼器；微控制器。30第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是30頁\一共有44頁\編輯于星期五14.4VCD與DVD播放機(jī)(續(xù)1)圖14-15VCD播放機(jī)的典型結(jié)構(gòu)[3]31第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是31頁\一共有44頁\編輯于星期五14.4VCD與DVD播放機(jī)(續(xù)2)DVD播放機(jī)DVD播放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖14-16，主要功能部件如下DVD加載器：主要由馬達(dá)、激光讀出頭和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路組成數(shù)字信號(hào)處理器(DVD-DSP)：用于將從光盤上讀出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成解碼器能夠使用的數(shù)據(jù)數(shù)字聲音和電視圖像解碼器：主要功能包括分離數(shù)據(jù)流中的聲音和視像數(shù)據(jù)，建立聲音和視像的同步關(guān)系視像數(shù)據(jù)解壓縮，重構(gòu)廣播級(jí)質(zhì)量的視像聲音數(shù)據(jù)解壓縮，重構(gòu)CD質(zhì)量的環(huán)繞立體聲處理圖形屏幕顯示(On-ScreenDisplay，OSD)。微控制器：微型計(jì)算機(jī)芯片控制播放機(jī)的運(yùn)行、管理遙控器、控制面板上的用戶輸入管理DVD節(jié)目的存取權(quán)限等32第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是32頁\一共有44頁\編輯于星期五14.4VCD與DVD播放機(jī)(續(xù)3)圖14-16DVD播放系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)[3]33第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是33頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤HDDVD與BD光盤是什么HDDVD(HighDefinitionDVD)是由Toshiba、Hitachi和NEC等公司在2003年11月聯(lián)合發(fā)布的大容量光盤存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)BD(Blu-rayDisc)是由Sony，Philips和Panasonic等公司在2002年2月聯(lián)合發(fā)布的大容量光盤存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)。BD源于blue-violetlaserDisc，因它是流行于歐美的普通術(shù)語，申請(qǐng)商標(biāo)不易，因此去掉了blue中的“e”。比較而言BD技術(shù)更先進(jìn)，但不能使用現(xiàn)有的DVD設(shè)備來生產(chǎn)BD光盤產(chǎn)品，生產(chǎn)線的成本比較貴HDDVD技術(shù)可在現(xiàn)有DVD設(shè)備基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，因此成本比較低都用波長(zhǎng)為405nm的藍(lán)激光(blue-violetlaser)讀寫光盤，見圖14-1734第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是34頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤(續(xù)1)圖14-17CD，DVD，HDDVD和BD盤的主要異同點(diǎn)35第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是35頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤(續(xù)2)HDDVD與BD技術(shù)規(guī)范物理性能見表14-7容量差別較大都用波長(zhǎng)為405mm的藍(lán)紫色激光影視規(guī)范支持MPEG-2、H.264/AVC支持SMPTEVC-1(VideoCodec-1)SMPTE于2006年提出的標(biāo)準(zhǔn)，正式名稱為SMPTE421M得到Blu-ray,HDDVD和WindowsVista等產(chǎn)品的支持使用DCT技術(shù)和WMV9(WindowsMediaVideo9)編譯器規(guī)范質(zhì)量比H.264好，解碼速度也比H.264快支持HDTV影視標(biāo)準(zhǔn)格式36第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是36頁\一共有44頁\編輯于星期五名稱Blu-rayDiscHDDVDDVD激光波長(zhǎng)(nm)405(藍(lán)紫)650(紅)數(shù)值孔徑(NA)0.850.650.6存儲(chǔ)容量

(單面)單層25GB15GB4.7GB雙層50GB30GB8.5GB播放時(shí)間(小時(shí))MPEG-2

(5Mbps)22.2/11.113.3/6.63.8/1.9AVC或VC-1

(13Mbps)8.5/4.25.1/2.6N/AMPEG-2

(20Mbps)5.6/2.83.3/1.7N/A視像編碼SMPTEVC-1/MPEG-4AVC/MPEG-2MPEG-1/

MPEG-214.5HDDVD與BD光盤(續(xù)3)表14-7BD與HDDVD的性能比較

37第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是37頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤(續(xù)4)聲音編碼有損DolbyDigital(必須)448kbps(必須)DTS(必須)1.5Mbps(可選)DolbyDigitalPlusN/ADTS-HDHighResolution(可選)N/A無損LinearPCM(必須)(必須)DolbyTrueHDN/ADTS-HDMasterAudio(可選)N/A最大位速率原始數(shù)據(jù)率53.95Mbps36.55Mbps11.08Mbps聲音+視像48.0Mbps30.24Mbps10.08Mbps視像40.0Mbps29.4Mbps9.8Mbps最大視像分辨率1920×10801920×1080720×480(NTSC)

720x576(PAL)幀速率24/25p,50/60i24/25/30p,50/60i50/60i區(qū)域碼3個(gè)區(qū)域無6個(gè)區(qū)域表14-7BD與HDDVD的性能比較(續(xù))

38第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是38頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤(續(xù)5)聲音規(guī)范支持多種聲音編碼格式，如DolbyDigital,PCM,和DTS等。見表14-8DolbyDigital(杜比數(shù)字):杜比數(shù)字是多聲道環(huán)繞聲編碼系統(tǒng)，現(xiàn)已作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可提供6個(gè)聲音通道，稱為5.1聲道，即左、中、右、后左、后右5個(gè)主聲道和1個(gè)低音加強(qiáng)聲道，聲音數(shù)據(jù)的位速率通常為64～448kbps。(2)DTS(DigitalDolbyTheaterSystems)：稱為“數(shù)字影院聲音系統(tǒng)”，用于影劇院和部分DVD-Audio和DVD-Video中的5.1通道環(huán)繞聲格式，與DolbyDigital類似。(3)linearPCM(linearpulsecodemodulation)：稱為“線性脈沖編碼調(diào)制”。沒有經(jīng)過壓縮的PCM聲音編碼方法，聲音的采樣頻率可為48或96kHz，樣本精度可為16，20或24位，聲道數(shù)1～8個(gè)，最高數(shù)據(jù)位速率為6.144Mbps39第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是39頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤(續(xù)6)編碼器DolbyDigitalDolbyDigitalPlusDolbyTrueHDDTSBlu-ray播放器支持必須可選可選可選最多通道數(shù)5.17.185.1最大位速率640kbps1.7Mbps18Mbps1.5MbpsHDDVD播放器支持必須必須必須可選最多通道數(shù)5.17.185.1最大位速率504kbps3Mbps18Mbps1.5MbpsDVD播放器支持必須--可選最多通道數(shù)5.1-5.1最大位速率448kbps--1.5Mbps表14-8BD和HDDVD支持的部分聲音格式40第14章光盤存儲(chǔ)器現(xiàn)在是40頁\一共有44頁\編輯于星期五14.5HDDVD與BD光盤(續(xù)7)記錄系統(tǒng)由光盤和激光讀寫子系統(tǒng)、信號(hào)處理子系統(tǒng)和伺服子系統(tǒng)組成。HDDVD和BD的共同點(diǎn)和差別見表14-9。有關(guān)糾錯(cuò)編碼技術(shù)(ECC)的介紹請(qǐng)看第16章。需要解釋的是數(shù)據(jù)調(diào)制方法，也就是通道編碼HDDVD使用ETM(eighttotwelvemodulation)—8-12調(diào)制，即每個(gè)8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為12位，并滿足RLL(1.10)的規(guī)則在RLL(d,k)中:d表示兩個(gè)“1”之間“0”的最小行程長(zhǎng)度，k表示兩個(gè)“1”之間“0”的最大行程