多媒體技術(shù)與應(yīng)用課件

多媒體光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)2.1光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)

光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)由光盤(pán)和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組成。2.1.1光盤(pán)及其特點(diǎn)

CD（CompactDisc）意為高密盤(pán)，稱為光盤(pán)。因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)光學(xué)方式來(lái)記錄和讀取二進(jìn)制信息的。光盤(pán)是一種數(shù)字式記錄存儲(chǔ)器，具有一切存儲(chǔ)介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，如大容量、耐用、易保存、標(biāo)準(zhǔn)化等。光盤(pán)在存儲(chǔ)多媒體信息方面具有以下主要的特點(diǎn)。記錄密度高存儲(chǔ)容量大采用非接觸方式讀/寫(xiě)信息信息保存時(shí)間長(zhǎng)不同平臺(tái)可以互換多種媒體融合價(jià)格低廉2.1.2光盤(pán)的類(lèi)型

按照數(shù)據(jù)存放格式和類(lèi)型，光盤(pán)可分為許多不同的類(lèi)型，通常指下列光盤(pán)的總稱：包括CD-DA、CD-ROM、CD-R、CD-R/W、Photo-CD、V-CD、DVD等。

按光盤(pán)的讀/寫(xiě)性能來(lái)講，可以分為3種類(lèi)型：只讀型光盤(pán)存儲(chǔ)器

數(shù)據(jù)是用壓模方法壓制而成的，用戶只能讀取上面的數(shù)據(jù)。多次可寫(xiě)光盤(pán)存儲(chǔ)器

這種光盤(pán)允許用戶一次或多次寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并可隨時(shí)往盤(pán)上追加數(shù)據(jù)，直到盤(pán)滿為止?？刹翆?xiě)光盤(pán)存儲(chǔ)器

這種光盤(pán)具有磁盤(pán)一樣的可擦寫(xiě)性，可多次寫(xiě)入或修改光盤(pán)上的數(shù)據(jù)，更適合作為計(jì)算機(jī)的新型標(biāo)準(zhǔn)外存設(shè)備，目前有磁光和相變和兩種類(lèi)型。2.1.3光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器

必須使用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，才能從光盤(pán)中讀取數(shù)據(jù)，這種設(shè)備就是光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)稱光驅(qū)或光盤(pán)機(jī)。

就普遍使用的CD-ROM光驅(qū)而言，高倍速的驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)普及，并出現(xiàn)了32倍速或更高倍速的光驅(qū)。這里所說(shuō)的倍數(shù)是指光盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸率，單倍速的CD-ROM的數(shù)據(jù)傳送速度是150KB/s，雙倍速的CD-ROM的數(shù)據(jù)傳送速度是2×150KB/s，依此類(lèi)推，n倍速為n×150KB/s。

CD-ROM光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器既能讀CD-ROM盤(pán)，也能讀其他如CD-DA、CD-R和VCD等光盤(pán)，但它不能讀DVD等特殊形式的光盤(pán)。這些光盤(pán)都各有自己的標(biāo)準(zhǔn)，需要相應(yīng)的光驅(qū)才能訪問(wèn)。因此在談到讀光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，要注意說(shuō)明它對(duì)哪些光盤(pán)是適用的。

可擦寫(xiě)光盤(pán)機(jī)根據(jù)其記錄原理的不同，有磁光驅(qū)動(dòng)器MO和相變驅(qū)動(dòng)器PD。但是記錄在MO或PD盤(pán)片上的數(shù)據(jù)無(wú)法在廣泛使用的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上讀取，因此難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)分發(fā)。2.1.4光驅(qū)讀取光盤(pán)的兩種方式

CD-ROM光盤(pán)信息組織和其地址編碼與軟盤(pán)、硬盤(pán)不一樣，由于它的光道是螺旋形的光道，光盤(pán)在光驅(qū)中將以恒定線速度旋轉(zhuǎn)，為有效提高對(duì)光盤(pán)的讀取速度，光驅(qū)在工作時(shí)有CLV和CAV兩種方式。在CLV（ConstantLineVelocity，恒定線速度）方式下，單位距離的光道上所儲(chǔ)存的信息容量是相等的，因而可以充分利用盤(pán)片的空間，增加了存儲(chǔ)容量。但這樣一來(lái)，激光頭每旋轉(zhuǎn)一圈所讀取的數(shù)據(jù)量，內(nèi)圈數(shù)據(jù)少，外圈數(shù)據(jù)多。因此在CLV方式下，當(dāng)激光頭移動(dòng)到不同的軌道時(shí)，電機(jī)也必須以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈轉(zhuǎn)得慢些，外圈轉(zhuǎn)得快些，以維持單位距離信息讀取時(shí)間一致。對(duì)于高速光驅(qū)來(lái)講，CLV方式容易造成光驅(qū)耐用性的降低。

目前的高倍速光驅(qū)大多采用了CAV（ConstantAngularVelocity，恒定角速度）技術(shù)。在CAV方式下，不管是內(nèi)圈還是外圈，激光頭始終以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)CD-ROM盤(pán)片，這和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的操作方式十分相似。恒定的轉(zhuǎn)速對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)比較容易實(shí)現(xiàn)，由于不需要在隨機(jī)尋道時(shí)經(jīng)常地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，隨機(jī)讀取性能會(huì)得到很大的改善。不過(guò)，在CAV方式下，光盤(pán)內(nèi)外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度是不相等的，因此內(nèi)外光道的數(shù)據(jù)記錄密度也是不同的，光盤(pán)的存儲(chǔ)空間沒(méi)有充分利用。正是由于CLV與CAV技術(shù)各有優(yōu)劣，于是一些光驅(qū)采用CLV+CAV技術(shù)，在內(nèi)圈采用CLV方式以保證其具有足夠的傳輸速率，在外圈則采用CAV的方式，以提高可靠性。2.2光盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)2.2.1CD-DA標(biāo)準(zhǔn)

CD-R（CompactDiskRecordable:可記錄光盤(pán)）是一種可刻錄多次的光盤(pán)?；诔绕?shū)的CD-R空白光盤(pán)實(shí)際上沒(méi)有記錄任何信息，一旦按照某種文件格式并通過(guò)刻寫(xiě)程序和設(shè)備，可以將需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)寫(xiě)入空白的CD-R盤(pán)片上，這時(shí)的CD-R空白盤(pán)就可以變成CD-DA、CD-R或VCD光盤(pán)的形式。

CD-R盤(pán)與CD-ROM盤(pán)相比有許多共同之處，它們的主要差別在于CD-R盤(pán)上增加了一層有機(jī)染料作為記錄層。當(dāng)寫(xiě)入激光束聚焦到記錄層上時(shí)，染料被加熱后燒溶，形成一系列代表信息的凹坑。這些凹坑與CD-ROM盤(pán)上的凹坑類(lèi)似，但CD-ROM盤(pán)上的凹坑是用金屬壓模壓出的。

由于光盤(pán)成本上的差別，CD-R不適于大量制作的產(chǎn)品，但在對(duì)于少量制作時(shí)它呈現(xiàn)許多優(yōu)越性。例如，CD-R的制作成本低，制作一張光盤(pán)的費(fèi)用基本上就是材料費(fèi)，省去了傳統(tǒng)工藝中母盤(pán)制作的大量開(kāi)銷(xiāo)，是數(shù)據(jù)永久備份的廉價(jià)手段；CD-R可以多次寫(xiě)入數(shù)據(jù)，不必一次將盤(pán)寫(xiě)滿；CD-R還可以作為提供給生產(chǎn)廠家用來(lái)大批量生產(chǎn)CD盤(pán)片的樣品母盤(pán)。CD-R的另外一個(gè)重要特性是它可以像其他CD光盤(pán)一樣在普通的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上使用。2.2.2CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)

該標(biāo)準(zhǔn)從CD-DA發(fā)展而來(lái)，又稱黃皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)使得光盤(pán)以統(tǒng)一的格式存儲(chǔ)只讀的信息。CD-ROM是在CD-DA之后產(chǎn)生的，盡管兩者之間有許多相似之處，但是它們有一個(gè)根本區(qū)別：音頻CD只能存放音樂(lè)，而CD-ROM可以存放文本、圖形、聲音、視頻及動(dòng)畫(huà)。CD-ROM中存放的是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，對(duì)誤碼率有一定的要求，所以在CD-DA的基礎(chǔ)上又增加了一層錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤校正。

黃皮書(shū)只定義了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在光盤(pán)上的物理存儲(chǔ)的格式，但計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在外存儲(chǔ)器上都是以文件形式存儲(chǔ)的，而黃皮書(shū)并未定義CD-ROM的邏輯結(jié)構(gòu)，即文件結(jié)構(gòu)。為解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1988年制定ISO9660標(biāo)準(zhǔn)，這是一個(gè)為CD-ROM盤(pán)上的文件系統(tǒng)而定義的標(biāo)準(zhǔn)，它定義了CD-ROM光盤(pán)上通用的信息交換的文件規(guī)范，該規(guī)范由于其通用性和相對(duì)的獨(dú)立性，ISO9660很快成為CD-ROM光盤(pán)上最為重要的文件格式。

2.2.3CD-R標(biāo)準(zhǔn)

CD-R(CompactDiskRecordable:可記錄光盤(pán))是一種可刻錄多次的光盤(pán)?；诔绕?shū)的CD-R空白光盤(pán)實(shí)際上沒(méi)有記錄任何信息，一旦按照某種文件格式并通過(guò)刻寫(xiě)程序和設(shè)備，可以將需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)寫(xiě)入空白的CD-R盤(pán)片上，這時(shí)的CD-R空白盤(pán)就可以變成CD-DA、CD-R或VCD光盤(pán)的形式。

CD-R盤(pán)與CD-ROM盤(pán)相比有許多共同之處，它們的主要差別在于CD-R盤(pán)上增加了一層有機(jī)染料作為記錄層。當(dāng)寫(xiě)入激光束聚焦到記錄層上時(shí)，染料被加熱后燒溶，形成一系列代表信息的凹坑。這些凹坑與CD-ROM盤(pán)上的凹坑類(lèi)似，但CD-ROM盤(pán)上的凹坑是用金屬壓模壓出的。

由于光盤(pán)成本上的差別，CD-R一般不適于大量制作的產(chǎn)品，但對(duì)于少量制作時(shí)它呈現(xiàn)許多優(yōu)越性。例如，CD-R的制作成本低，制作一張光盤(pán)的費(fèi)用基本上就是材料費(fèi)，省去了傳統(tǒng)工藝中母盤(pán)制作的大量開(kāi)銷(xiāo)，是數(shù)據(jù)永久備份的廉價(jià)手段；CD-R也可以多次寫(xiě)入數(shù)據(jù)，不必一次將盤(pán)寫(xiě)滿；CD-R還可以作為提供給生產(chǎn)廠家用來(lái)大批量生產(chǎn)CD盤(pán)片的樣品母盤(pán)。CD-R的另外一個(gè)重要特性是它可以像其他CD光盤(pán)一樣在普通的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上使用。2.2.4Photo-CD標(biāo)準(zhǔn)

Photo-CD意為照片光盤(pán)，該標(biāo)準(zhǔn)由柯達(dá)公司和Philips公司采用CD-ROMXA標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的另一種系統(tǒng)，PhotoCD是一種可記錄光盤(pán)(CD-R)，它作為存儲(chǔ)彩色圖片的新載體而成為CD-ROM在攝影領(lǐng)域的成功應(yīng)用，此技術(shù)將傳統(tǒng)的像片沖洗技術(shù)與數(shù)字圖像處理，數(shù)字顯示相結(jié)合，利用CD光盤(pán)的巨大存儲(chǔ)能力，為使用者提供了一種長(zhǎng)期保存大量珍貴資料的途徑，是攝影領(lǐng)域里的一次革命。它帶來(lái)的其他好處還有：可以在計(jì)算機(jī)上剪輯這些相片，或與計(jì)算機(jī)提供的其它圖像資料相互融合，增加照片的生動(dòng)性。可以通過(guò)多媒體的環(huán)境將這些相片轉(zhuǎn)存或輸出到其他設(shè)備上，如電視機(jī)、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)屏幕、投影儀和打印機(jī)等。由于光盤(pán)相對(duì)于照像底片而言，不易霉變，也不會(huì)褪色。所以永久保存也能保證相片的彩色質(zhì)量。

PhotoCD作為一種特殊的光盤(pán)格式，它存儲(chǔ)圖片的過(guò)程大致可分為：將拍攝的膠片沖洗成負(fù)片后，在工作站上使用彩色掃描儀輸入計(jì)算機(jī)，采用專(zhuān)門(mén)的圖像壓縮技術(shù)，把每一幅圖片以不同的分辨率壓縮，然后使用CD-R刻盤(pán)機(jī)將彩色照片存貯到PhotoCD盤(pán)片上。PhotoCD的圖片存取方便且不會(huì)褪色變質(zhì)，還可以配以文字說(shuō)明、音樂(lè)及語(yǔ)言解說(shuō)。PhotoCD可以使用專(zhuān)用的播放機(jī)，在彩色電視機(jī)上進(jìn)行顯示。

通過(guò)專(zhuān)用的打印設(shè)備可輸出PhotoCD照片

2.2.5Video-CD

VideoCD（簡(jiǎn)稱VCD）是由JVC、Philips等公司于1993年聯(lián)合制定的數(shù)字電視視盤(pán)技術(shù)規(guī)格，稱之為白皮書(shū)(WhiteBook)。它用來(lái)描述光盤(pán)上存放采用MPEG-1（活動(dòng)圖像專(zhuān)家組）標(biāo)準(zhǔn)編碼的全動(dòng)態(tài)圖像及其相應(yīng)聲音數(shù)據(jù)的光盤(pán)格式，是繼CD-DA、CD-ROM、CD-ROMXA和CD-I之后又一個(gè)有很強(qiáng)應(yīng)用前景的光盤(pán)產(chǎn)品。它可以在一張普通的CD光盤(pán)上錄制70分鐘的全屏幕、全動(dòng)態(tài)的視頻與音頻數(shù)據(jù)及相關(guān)的處理程序。同激光視盤(pán)(LD)相比，它體積小、價(jià)格便宜、且有很好的音、視頻質(zhì)量和很好的兼容性。

VCD的出現(xiàn)與MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)有著密切的關(guān)系。MPEG-1是一個(gè)專(zhuān)用于處理活動(dòng)影像的標(biāo)準(zhǔn)，也是一個(gè)與特定應(yīng)用對(duì)象無(wú)關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)，從CD-ROM上的交互系統(tǒng)到電信網(wǎng)絡(luò)上的和視頻網(wǎng)絡(luò)上的視頻信號(hào)發(fā)送都可以使用VCD按照MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)音、視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以后，提高了存儲(chǔ)空間的有效利用率，使一張盤(pán)片能存放74分鐘的活動(dòng)圖像與伴音。目前，MPEG-1成為面向VCD計(jì)算機(jī)上的電影節(jié)目、視頻游戲的應(yīng)用。2.2.6DVD

新一代光盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)

DVD（DigitalVideoDisc，數(shù)字視頻光盤(pán)）是繼上述光盤(pán)產(chǎn)品之后的新一代光盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)。與以往的光盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)相比，DVD采用波長(zhǎng)更短的紅色激光、更有效的調(diào)制方式和更強(qiáng)的糾錯(cuò)方法，具有更高的道密度和位密度，并支持雙層雙面結(jié)構(gòu)。在與CD大小相同的盤(pán)片上，DVD可以提供相當(dāng)于普通CD8～25倍的存儲(chǔ)量、以及9倍以上的讀取速度。DVD與新一代音頻、視頻處理技術(shù)相結(jié)合，可提供近乎完美的聲音和影像。它與計(jì)算機(jī)結(jié)合，可提供新的海量存儲(chǔ)介質(zhì)。

在視頻與音頻處理上，DVD都達(dá)到了當(dāng)今的最高水準(zhǔn)。對(duì)視頻信號(hào)的處理，DVD采用的都是MPEG-2壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。目前的DVD能滿足現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)，單面單層的DVD視盤(pán)能夠存儲(chǔ)１３３分鐘的電影，其水平清晰度可以達(dá)480線，因此DVD的畫(huà)面質(zhì)量是相當(dāng)高的。DVD采用MPEG2作為視頻壓縮技術(shù)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行冗余量處理，以實(shí)現(xiàn)無(wú)明顯失真的視頻圖像壓縮。

DVD（右圖）比CD（左圖）有更高的道密度和位密度在音頻方面，DVD可以采用的標(biāo)準(zhǔn)較多，既可是MPEG-1立體聲、MPEG-2環(huán)繞立體聲，也可是杜比（Dolby）AC-3。立體聲一般是指具有二個(gè)聲音通道的，而具有三個(gè)以上的通道的就稱為環(huán)繞聲。杜比AC-3是一種高效、高性能的聲音編碼系統(tǒng)，該聲音系統(tǒng)在放音時(shí)，前面有左、中、右三個(gè)通道，后側(cè)面有二個(gè)獨(dú)立的環(huán)繞聲通道，前方中間還有200Hz以下的低音專(zhuān)用通道，因頻帶窄而稱為0.1通道。所以AC-3又稱為5.1通道。

2.3光盤(pán)的結(jié)構(gòu)與記錄信息的原理2.3.1只讀光盤(pán)結(jié)構(gòu)與記錄信息的原理只讀光盤(pán)的結(jié)構(gòu)

以CD-ROM為例，其物理結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。光盤(pán)的最上面一層是標(biāo)簽層，上面印有光盤(pán)的名稱以及制造商的商標(biāo)；第二層是保護(hù)層；第三層是反射層，目的是提高盤(pán)片的反射率；第四層是記錄層，在其上壓制出凹痕光道用來(lái)記錄數(shù)據(jù)；最下一層是用聚碳酸脂壓制出來(lái)的透明襯底。

只讀光盤(pán)是利用在盤(pán)上壓制凹坑的機(jī)械辦法，利用凹坑的邊緣來(lái)記錄“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分記錄“0”，并使用激光來(lái)讀出。由于只讀光盤(pán)的物理特性，用戶只能讀取只讀光盤(pán)上的數(shù)據(jù)，而不能自己把數(shù)據(jù)寫(xiě)到CD盤(pán)上。

CD-ROM的剖面結(jié)構(gòu)

標(biāo)簽封面保護(hù)層反射層記錄層透明基底光盤(pán)信息讀取原理

在讀出光盤(pán)信息時(shí)，就要把光盤(pán)上用凹坑和非凹坑代表的信息還原為原來(lái)的數(shù)據(jù)信息。光盤(pán)的讀取過(guò)程是基于物理學(xué)的“光的反射”原理。光盤(pán)放入光驅(qū)后，是將帶有凹、凸那一面向下對(duì)著激光頭。激光發(fā)射器發(fā)出的激光光束先通過(guò)衍射光柵后，一束普通光束將被衍射成為多條細(xì)光束，然后再依次通過(guò)分光片、校準(zhǔn)波片和聚光物鏡達(dá)到盤(pán)片的表面，呈匯聚狀的各條細(xì)光線分別會(huì)透過(guò)盤(pán)片表面透明基片，然后聚焦在反射層的凹凸不平的光道上。凸面（Land）將激光按原路程反射回去，同時(shí)不會(huì)減弱光的強(qiáng)度；凹坑面（Pit）則將光線向四面發(fā)射出去，光強(qiáng)度會(huì)減弱。光驅(qū)就是靠光的“反射和發(fā)散”來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)。從光盤(pán)反射層反射回來(lái)的各條光束又依次通過(guò)聚光物鏡和校準(zhǔn)波片，然后被分光片反射后被接收，最后就是由多光束探測(cè)器來(lái)分辨這些數(shù)據(jù)信號(hào)了。

CD

校準(zhǔn)波片

分光片

衍射波片

激光光束

聚光物鏡

多光束探測(cè)器多光束探測(cè)器實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)解碼器，用來(lái)將反射的光信號(hào)解碼成“0”和“

1”的電信號(hào)。并不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為“凹”（Land）和“凸”（Pit）就代表“1”和“0”

。在解碼時(shí)，如果信號(hào)是“從凹到凸或從凸到凹的變化過(guò)程”,即光強(qiáng)度由高到低或由低到高的變化，則用“

1”

表示。如果信號(hào)是持續(xù)一段時(shí)間連續(xù)不變的光強(qiáng)度，則表示“0”

，所以“0”表示兩個(gè)變化過(guò)程之間的長(zhǎng)度。2.3.2CD-R光盤(pán)結(jié)構(gòu)與記錄信息的原理CD－R的結(jié)構(gòu)

CD－R盤(pán)片直徑為12cm，可以存儲(chǔ)650MB的數(shù)據(jù)或74分鐘CD質(zhì)量的音樂(lè)或VHS質(zhì)量的視頻。CD－R盤(pán)片共由5層組成。其中記錄層的主要成分是涂有特殊性質(zhì)的有機(jī)染料，這些染料在激光的作用下會(huì)產(chǎn)生變化，從而達(dá)到記錄數(shù)據(jù)的目的。

標(biāo)簽面

保護(hù)層

反射層

記錄層(染料層）

透明基底

激光束

凹坑

CD－R的寫(xiě)入過(guò)程

CD－R盤(pán)片在開(kāi)始時(shí)是沒(méi)有任何內(nèi)容的，當(dāng)有一束較強(qiáng)的激光照射時(shí)，記錄層的感光染料將轉(zhuǎn)變成具有不同反光特性的點(diǎn)陣。在標(biāo)準(zhǔn)的CD－ROM驅(qū)動(dòng)器中用較弱功率的激光照射時(shí)，變色的點(diǎn)陣對(duì)激光進(jìn)行不同的反射，從而使得驅(qū)動(dòng)器可以讀出存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)。

在激光照射下，記錄層的染料改變顏色的過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的，因此向CD－R盤(pán)片中只能一次性寫(xiě)入數(shù)據(jù)。早期的CD－R在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，必須一次完成全盤(pán)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入(discatonce)，這是因?yàn)楸P(pán)片中只能有一對(duì)導(dǎo)入?yún)^(qū)(lead－inarea)和導(dǎo)出區(qū)(lead－outarea)?，F(xiàn)在的技術(shù)則允許用戶在CD－R盤(pán)片上寫(xiě)入多對(duì)導(dǎo)入?yún)^(qū)和導(dǎo)出區(qū)，因此可以實(shí)現(xiàn)多次寫(xiě)入數(shù)據(jù)，但必須是在盤(pán)片上以前沒(méi)有寫(xiě)入數(shù)據(jù)的區(qū)域中。

從CD-R介質(zhì)上閱讀數(shù)據(jù)，其工作原理與閱讀CD-ROM是相似的。光盤(pán)上涂有能夠反射激光束的涂層，從而使探測(cè)器能夠讀出盤(pán)上的數(shù)據(jù)。所不同的是，CD-ROM上的數(shù)據(jù)是用物理方法壓入盤(pán)中的，而CD-R上的數(shù)據(jù)則是“燒灼”到盤(pán)的記錄層中的。2.3.3磁光盤(pán)記錄信息的原理磁光型光盤(pán)（MOD）主要是由各種易于在垂直于表面方向磁化的介質(zhì)制成。鐵磁性介質(zhì)在外磁場(chǎng)的作用下可具有一定的方向性，這種方向性在激光束的熱力作用下可發(fā)生翻轉(zhuǎn)，方向性的正負(fù)分別代表二進(jìn)制代碼“0”或“1”，“0”或“1”的翻轉(zhuǎn)構(gòu)成其可擦除性，擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)百萬(wàn)次以上。由于磁光型光盤(pán)在進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除和寫(xiě)入時(shí)需要激光和外磁場(chǎng)共同作用，因此也簡(jiǎn)稱磁光盤(pán)。MO盤(pán)片雖然比硬盤(pán)和軟盤(pán)便宜和耐用，但是與CD-R盤(pán)片相比就顯得比較昂貴了。MO的致命缺點(diǎn)是不能用普通CD-ROM驅(qū)動(dòng)器讀出，因而不能滿足信息社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和數(shù)據(jù)分發(fā)的要求，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不發(fā)達(dá)的國(guó)內(nèi)，這一問(wèn)題日驅(qū)突出和嚴(yán)重。

2.3.4相變光盤(pán)記錄信息的原理

相變光盤(pán)的記錄和讀出原理只是用光技術(shù)來(lái)記錄和讀出信息。相變光盤(pán)利用激光使記錄介質(zhì)在結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間的可逆相變結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的記錄和擦除。在寫(xiě)操作時(shí)，聚焦激光束加熱記錄介質(zhì)的目的是要改變相變記錄介質(zhì)晶體狀態(tài)，用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)來(lái)區(qū)分0和1；讀操作時(shí)，利用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)具有不同反射率這個(gè)特性來(lái)檢測(cè)0和1信號(hào)。早在1968年，美國(guó)的ECD（EnergyConversionDevice）公司就開(kāi)始研究晶態(tài)和非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。1971年ECD和IBM公司合作研制成功了世界上第一片只讀相變光盤(pán)存儲(chǔ)器，隨后相繼開(kāi)發(fā)成功了利用相變?cè)碇圃斓囊淮螌?xiě)WO盤(pán)。1983年，日本松下公司推出了世界上第一臺(tái)可擦寫(xiě)相變型光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。1994年，松下公司又將相變型可擦寫(xiě)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器與四倍速CD-ROM相結(jié)合，推出了PD光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，在一臺(tái)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上同時(shí)具有相變型可擦寫(xiě)與四倍速CD-ROM功能。

與MO技術(shù)相比，由于相變光盤(pán)僅用光學(xué)技術(shù)來(lái)讀/寫(xiě)，所以讀/寫(xiě)光學(xué)頭可以做的相對(duì)比較簡(jiǎn)單，存取時(shí)間也就可以提高；由于相變光盤(pán)的讀出方法與CD-ROM、CD-R光盤(pán)大致相同，因此兼容CD-ROM和CD-R的多功能相變光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器就變的容易實(shí)現(xiàn)，PD、CD-RW和可擦寫(xiě)DVD-RAM等新一代可擦寫(xiě)光盤(pán)存儲(chǔ)器均采用了相變技術(shù)。2.3.5DVD光盤(pán)結(jié)構(gòu)與類(lèi)型DVD的結(jié)構(gòu)

常規(guī)的CD盤(pán)只使用一個(gè)面并且只用一個(gè)記錄層來(lái)記錄信息。為了提高存儲(chǔ)容量，DVD盤(pán)可分為單面單層、單面雙層、雙面單層以及雙面雙層4種結(jié)構(gòu)。

單面單層(4.7GB)單面雙層(8.5GB)

雙面單層(8.5GB)

雙面雙層(17GB)

單面雙層盤(pán)的最里層被稱為第一層，表層稱為第二層，該層采用了一種新的半透明薄膜涂層，可讓激光束透過(guò)表層到達(dá)第一層。開(kāi)始工作時(shí)，激光束首先在第一層上聚焦和光道定位。當(dāng)從第一層上讀出信息過(guò)渡到從第二層上讀出信息時(shí)，激光讀出頭的激光束立即重新聚焦，電子線路中的緩沖存儲(chǔ)器可確保從第一層到第二層的平穩(wěn)過(guò)渡，而不會(huì)使信息中斷。通過(guò)采用這些技術(shù)，單面雙層DVD盤(pán)的容量可達(dá)到8.5GB，雙面雙層DVD盤(pán)的容量可達(dá)到17GB。

單面單層DVD結(jié)構(gòu)(4.7GB)單面雙層DVD結(jié)構(gòu)(8.5GB)

模壓的基底保護(hù)層模壓的基底

透明聚碳酸的基底DVD的格式

DVD盤(pán)片按照用途細(xì)分為五大類(lèi)：DVD-ROM（只讀DVD）：DVD-ROM是存儲(chǔ)電腦資料的只讀光碟，用途類(lèi)似CD-ROMDVDVideo（視頻DVD）：DVD-Video是存儲(chǔ)影音信息的DVD光碟，用途類(lèi)似LD或VideoCD。DVDAudio（音頻DVD）：DVD-Audio是新出現(xiàn)的一種聲頻格式DVDRecordable（可寫(xiě)DVD）：DVD-R（或稱DVD-Write-Once）是限錄一次的DVD

DVD-RAM(DVD隨機(jī)存儲(chǔ)器，也被稱為DVD-RW，即DVD-Rewritable）：DVD-RAM是可多次讀/寫(xiě)的光碟2.3.6只讀光盤(pán)的制作過(guò)程預(yù)處理

首先要制作母盤(pán)（原版盤(pán)）。在制作母盤(pán)前，要對(duì)信息進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理就是按照光盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)及存儲(chǔ)格式，將信息經(jīng)轉(zhuǎn)換后記錄到光盤(pán)上。由于CD-R系統(tǒng)的出現(xiàn)，這一過(guò)程實(shí)際上可以簡(jiǎn)化為將CD-R刻制成各種光盤(pán)的格式，例如要存儲(chǔ)程序或數(shù)據(jù)，就刻錄成CD-ROM光盤(pán)格式；對(duì)于激光唱盤(pán)，就是把制作好的音樂(lè)節(jié)目轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的CD-DA格式；而對(duì)于V-CD盤(pán)，把影視節(jié)目轉(zhuǎn)換成V-CD標(biāo)準(zhǔn)記錄格式。光刻

光刻實(shí)際上是將CD-R盤(pán)上的數(shù)據(jù)，記錄在玻璃盤(pán)上的過(guò)程。這種方法是將感光性樹(shù)脂用于一個(gè)經(jīng)特殊處理的玻璃基片上，以制出一個(gè)玻璃主片。

光刻過(guò)程是把一片涂有光敏電阻的玻璃盤(pán)放在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上進(jìn)行的。激光源發(fā)出的激光束通過(guò)激光調(diào)制器時(shí)受到串行數(shù)據(jù)的控制。激光編碼器猶如一個(gè)開(kāi)關(guān)，例如，對(duì)于數(shù)據(jù)“

0”就不讓激光束通過(guò)，光敏電阻就不曝光；數(shù)據(jù)“1”就讓激光束通過(guò)，光敏電阻就曝光，這樣在玻璃盤(pán)上就形成長(zhǎng)短不同的曝光區(qū)和非曝光區(qū)。這樣就生成了光盤(pán)的具體內(nèi)容。

玻璃盤(pán)的光刻過(guò)程

化學(xué)處理

玻璃盤(pán)經(jīng)光刻后，需對(duì)光刻的玻璃盤(pán)進(jìn)行化學(xué)處理。在這個(gè)過(guò)程中，盤(pán)上感光性樹(shù)脂上曝光的部分被腐蝕掉的區(qū)域形成微小的凹坑，沒(méi)有曝光的區(qū)域就被保留下來(lái)，“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。經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后，要在感光性樹(shù)脂表面蒸敷上一層金屬膜（通常是銀），以便其后玻璃主片電鑄時(shí)有一個(gè)導(dǎo)電的表面。制作父盤(pán)和母盤(pán)

對(duì)經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的玻璃盤(pán)進(jìn)行化學(xué)電鍍生成金屬原版盤(pán)，稱為父盤(pán)（FatherDisc）。之所以稱其為“

父盤(pán)”，是因?yàn)樗鼘⒈挥糜谏闪硗鈨蓚€(gè)金屬片，分別被稱為“母盤(pán)”（MotherDisc）和“模片”（Stamper）。母片是由父片而來(lái)的，而模片又是由母片而來(lái)的，每一片是另外一片的相反成像。模片是金屬原版主盤(pán)的完全復(fù)制品，也是這一生產(chǎn)階段的最終產(chǎn)品。壓模

壓模是光盤(pán)最關(guān)鍵的過(guò)程。壓模就把模片上面的數(shù)據(jù)（凹凸痕跡）壓制到塑料基片上。CD的盤(pán)基是用聚碳酸脂塑料（俗稱PC料）做的，聚碳酸脂加熱之后注入模具空腔中，模具的一面是模片。熔化的PC料經(jīng)過(guò)擠壓，在模具中成形，模片上的凹坑中將會(huì)填充進(jìn)PC料，當(dāng)PC料經(jīng)過(guò)強(qiáng)制冷卻時(shí)，模片上的凹凸部分就會(huì)對(duì)應(yīng)地反映到光盤(pán)盤(pán)基上。換句話說(shuō)，壓好的光盤(pán)盤(pán)基同模片是陰陽(yáng)相對(duì)的。

光盤(pán)金屬濺鍍工序

大規(guī)模光盤(pán)生產(chǎn)線

2.4CD-ROM的信息組織結(jié)構(gòu)2.4.1CD-ROM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

CD-ROM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按黃皮書(shū)標(biāo)準(zhǔn)光盤(pán)設(shè)有３個(gè)區(qū)：自內(nèi)向外分為導(dǎo)入?yún)^(qū)、用戶數(shù)據(jù)區(qū)和導(dǎo)出區(qū)。這3個(gè)區(qū)中都含有360°的連續(xù)的螺旋線形光道。含有信息的光道稱為信息光道，不含有信息的光道，作為控制用。用戶的數(shù)據(jù)就記錄在那些信息光道上，而所有的信息光道都是由幀和扇區(qū)構(gòu)成的，可見(jiàn)幀和扇區(qū)是光盤(pán)物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最重要的兩個(gè)概念。幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

光盤(pán)中最基本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元是幀。黃皮書(shū)規(guī)定的幀格式如表3-１所示。

同步（SYNC）占３個(gè)字節(jié)（24位），用于標(biāo)記幀的開(kāi)始，起同步作用；子碼（SUBCODE）３字節(jié)為控制字節(jié)，主要用于提供地址信息；每幀的數(shù)據(jù)（DATA）共有２４字節(jié)，由于參照CD-DA的幀格式，分別用于存儲(chǔ)左聲道與右聲道的立體聲數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)并不連續(xù)存放，中間被校正碼Ｑ隔開(kāi)；Ｐ、Ｑ碼都各占４個(gè)字節(jié)，用于錯(cuò)誤校正和數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

同步子碼數(shù)據(jù)校正數(shù)據(jù)校驗(yàn)33124124扇區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在光盤(pán)信息區(qū)中，采用相同的幀結(jié)構(gòu)。由幀組成最小的可尋址單元，稱為扇區(qū)。黃皮書(shū)規(guī)定：由９８?jìng)€(gè)幀構(gòu)成１個(gè)扇區(qū)。１幀只能存放２４個(gè)字節(jié)的真正數(shù)據(jù)信息，所以１個(gè)扇區(qū)只有2352字節(jié)（98×24）。黃皮書(shū)規(guī)定：扇區(qū)主要由３部分組成：SYNC（同步頭），HEADER（首標(biāo)），用戶數(shù)據(jù)＋EDC／ECC碼等。扇區(qū)的格式見(jiàn)表3-2。同步頭首標(biāo)數(shù)據(jù)檢測(cè)空校驗(yàn)OOFFOOMNSCFRMDDATAEDCOOECC11011111204848276

其中，同步頭（SYNC）占１２個(gè)字節(jié)，由１個(gè)００字節(jié)＋１０個(gè)ＦＦ字節(jié)＋１個(gè)００字節(jié)構(gòu)成。

首標(biāo)（HEADER）由４個(gè)字節(jié)組成，是每個(gè)扇區(qū)的標(biāo)志，說(shuō)明如何解釋信息區(qū)。由于光盤(pán)是以恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的，是以時(shí)間作地址，即分、秒、分?jǐn)?shù)秒來(lái)計(jì)算的。按黃皮書(shū)的規(guī)定，首標(biāo)中前３個(gè)字節(jié)為地址：MN（Minute）0～74ｍｉｎ；SC（Second）0～59ｓ；FR（Farc）０～74分?jǐn)?shù)秒，單位是１／75ｓ。第４個(gè)字節(jié)表示扇區(qū)方式，定義了Mode0、Mode1、Mode2三種方式。Mode0不向用戶開(kāi)放；Mode1用于記錄文字和數(shù)字信息，具有檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力。Mode2用于經(jīng)過(guò)壓縮的音頻和圖像視頻數(shù)據(jù)。因此CD-ROM光盤(pán)除了記錄音樂(lè)資料外，還可存儲(chǔ)各種不同的數(shù)據(jù)、圖形、動(dòng)畫(huà)等資料。

用戶數(shù)據(jù)（DATA）共占2048字節(jié)。

CD-ROM具有檢錯(cuò)糾錯(cuò)功能，分EDC和ECC兩種校驗(yàn)形式。EDC（ErrorDetectionCode）表示錯(cuò)誤檢測(cè)碼，采用循環(huán)冗余碼CRC對(duì)存放光盤(pán)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，若檢測(cè)出錯(cuò)誤，則用ECC碼進(jìn)行糾正。ECC分為P校驗(yàn)和Q校驗(yàn)，兩種校驗(yàn)方式有很大不同。ECC能計(jì)算出發(fā)生錯(cuò)誤的具體位置，并在對(duì)應(yīng)的位置上生成正確的數(shù)據(jù)，達(dá)到糾錯(cuò)之目的。2.4.2CD-ROM的文件結(jié)構(gòu)邏輯扇區(qū)和邏輯塊

ISO9660規(guī)定，光盤(pán)物理扇區(qū)用戶數(shù)據(jù)中的2048字節(jié)作為１個(gè)邏輯扇區(qū)。每個(gè)邏輯扇區(qū)都有１個(gè)唯一的邏輯扇區(qū)號(hào)LSN。光盤(pán)中第１個(gè)邏輯扇區(qū)從物理地址00：02：00開(kāi)始算起，邏輯扇區(qū)號(hào)為L(zhǎng)SN0。為了存放文件，每個(gè)邏輯扇區(qū)又分為邏輯塊，邏輯塊的大小一般為512字節(jié)，每個(gè)邏輯塊都有１個(gè)唯一的邏輯塊號(hào)LBN與之對(duì)應(yīng)。文件都是按LBN來(lái)尋址的，是最小的邏輯可尋址單元。第１個(gè)邏輯塊號(hào)（LBN0）是第１個(gè)邏輯扇區(qū)的第１塊，后面依次為L(zhǎng)BN1、2、3等。

卷結(jié)構(gòu)

光盤(pán)把存放信息的區(qū)域稱為卷空間。卷就是用一套規(guī)則和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，描述盤(pán)上信息的錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。在盤(pán)上固定位置記錄了卷描述符，其中的內(nèi)容用來(lái)說(shuō)明整個(gè)CD－ROM盤(pán)的邏輯組織。

卷空間分為2個(gè)區(qū)，從LSN0～LSN15稱為系統(tǒng)區(qū)（系統(tǒng)區(qū)不放數(shù)據(jù)）；從LSN16開(kāi)始到最后1個(gè)邏輯扇區(qū)為數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)用來(lái)存放卷描述符、文件目錄、路徑表和文件數(shù)據(jù)等內(nèi)容。卷描述符固定地位于LSN16處。LSN16提供了許多重要的信息，如盤(pán)上的邏輯組織、根目錄地址、路徑表的地址和大小及邏輯塊的大小等。目錄結(jié)構(gòu)

光盤(pán)采用了隱式分層目錄結(jié)構(gòu)，也把目錄作為文件來(lái)看待，但是光盤(pán)中所謂的目錄文件有具體的規(guī)定。它是由目錄記錄構(gòu)成的，目錄記錄中主要存放著文件標(biāo)志符，以字節(jié)計(jì)算的文件長(zhǎng)度，光盤(pán)中可存放任何類(lèi)型的文件。一個(gè)大的文件必須分為幾個(gè)文件域存放。文件域是指由順序編號(hào)的邏輯塊組成的連續(xù)區(qū)域。一個(gè)小的文件可存放在單個(gè)文件域里。文件域中有第１個(gè)邏輯塊號(hào)，以及打開(kāi)和使用這個(gè)文件所需要的其他信息。光盤(pán)的文件結(jié)構(gòu)和軟、硬盤(pán)有很大的差別。１張光盤(pán)放進(jìn)光驅(qū)被驅(qū)動(dòng)后，系統(tǒng)先初始化，在ＬＳＮ１６處找到卷描述符，根據(jù)卷描述符中提供的路徑表地址，找到路徑表，由目錄記錄中記錄著的文件域地址找到正確的文件信息。當(dāng)１個(gè)文件放在多個(gè)文件域中時(shí)，又要設(shè)置多個(gè)目錄記錄，每個(gè)目錄記錄都給出相應(yīng)的文件域地址，并由文件標(biāo)志符指明該文件域是不是最后１個(gè)。顯然，這種文件結(jié)構(gòu)大大加快了光盤(pán)尋找文件的速度。路徑表

路徑表是指盤(pán)上的所有目錄名，是獲取子目錄的最快途徑。其特點(diǎn)是用索引值來(lái)訪問(wèn)所有的目錄。路徑表由許多路徑表記錄組成，它對(duì)應(yīng)于根和子目錄，其中的根目錄和每１個(gè)子目錄，都有它們所在的起始地址，即邏輯塊號(hào)ＬＢＮ，在光盤(pán)上尋找子目錄可以依據(jù)地址索引來(lái)遍歷路徑表。這樣就可以通過(guò)路徑表來(lái)訪問(wèn)任何１個(gè)子目錄。2.4.3操作系統(tǒng)對(duì)CD-ROM文件系統(tǒng)的支持DOS系統(tǒng)

CD-ROM上的文件系統(tǒng)和DOS操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)差別很大，DOS無(wú)法用通常的方式直接讀取CD-ROM上的文件，必須在原有文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行CD-ROM文件系統(tǒng)的擴(kuò)充。

在DOS中，有一個(gè)名為MSCDEX.EXE的CD-ROM擴(kuò)展程序。它是DOS的一個(gè)外部命令，運(yùn)行后相應(yīng)代碼將駐留在內(nèi)存。MSCDEX是一個(gè)與設(shè)備無(wú)關(guān)的程序，它調(diào)用一個(gè)CD-ROM驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成數(shù)據(jù)的讀出與控制，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備名由Config.sys中加載的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)定。MSCDEX可以使用戶象存取磁盤(pán)文件那樣讀取CD-ROM光盤(pán)文件，并服務(wù)于DOS或應(yīng)用系統(tǒng)的文件請(qǐng)求。MSCDEX的命令行語(yǔ)法為：

MSCDEX[/E/K/S/V][/L:(Letter)][/M:(buffer)]/D:(device-name)

/E：MSCDEX可用擴(kuò)展內(nèi)存(ExpandedMemory)作為CD-ROM的讀/寫(xiě)緩沖區(qū).這個(gè)開(kāi)關(guān)需EMM規(guī)范LIM3.2以上，缺省時(shí)不用EMM。

/K：支持Kanji編碼文件格式，缺省時(shí)為不支持Kanji格式的光盤(pán).

/S：允許基于MS-NET網(wǎng)絡(luò)服務(wù)共享。

/V：顯示MSCDEX使用內(nèi)存的情況。

/L：MSCDEX加載時(shí)用戶建議的起始盤(pán)符.在給CD-ROM分配盤(pán)符時(shí)，從所建議的盤(pán)符開(kāi)始，找到可用的盤(pán)符分配給CD-ROM.若有多個(gè)光盤(pán)，則分配多個(gè)盤(pán)。若盤(pán)符不夠，則修改Config.sys中Lastdrive的參數(shù)。

/M：MSCDEX要申請(qǐng)的盤(pán)緩沖區(qū)個(gè)數(shù)，每個(gè)緩沖區(qū)為2K字節(jié).使用的緩沖區(qū)越快.缺省值為4。

/D：指明所用設(shè)備的設(shè)備名，該開(kāi)關(guān)是必須的。

在CD-ROM光盤(pán)和普通磁盤(pán)在使用上有以下區(qū)別:CD-ROM光盤(pán)是只讀的，所有寫(xiě)操作都不能成。CD-ROM光盤(pán)沒(méi)有類(lèi)似FAT表的結(jié)構(gòu)，所有對(duì)磁盤(pán)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的命令均不能使用FORMAT命令CD-ROM是作為網(wǎng)絡(luò)盤(pán)來(lái)處理的，因此只能在本機(jī)上使用的命令（如CHKDSK）不能用于CD-ROM光盤(pán)。CD-ROM沒(méi)有磁道、簇等概念，它只是一個(gè)順序存放的信息流，因此在BIOS級(jí)和磁盤(pán)是不兼容的。Windows對(duì)CD-ROM的支持

Windows使用了一種專(zhuān)門(mén)用于CD-ROM的文件系統(tǒng)，即CDFS，這是一個(gè)32位保護(hù)模式的文件系統(tǒng)，它具有以下特點(diǎn)。用一個(gè)新的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序替換了舊的MSCDEX早先的MSCDEX使用常規(guī)內(nèi)存，而新的驅(qū)動(dòng)程序使用高端內(nèi)存。通過(guò)32位保護(hù)模式的高速緩存，改善了應(yīng)用程序的運(yùn)行性能，使它們運(yùn)行得更平不需要配置，CDFS是一種動(dòng)態(tài)高速緩存。2.5光盤(pán)庫(kù)與光盤(pán)塔2.5.1光盤(pán)庫(kù)

光盤(pán)庫(kù)是一種能自動(dòng)把機(jī)柜中存放的許多片光盤(pán)選出并裝入光盤(pán)機(jī)進(jìn)行讀/寫(xiě)的設(shè)備。它利用光盤(pán)可換的特點(diǎn)，可形成一個(gè)巨大的聯(lián)機(jī)資料庫(kù)。最常見(jiàn)的是采用CD-ROM盤(pán)和CD-DA盤(pán)的光盤(pán)自動(dòng)換盤(pán)機(jī)。

光盤(pán)庫(kù)是利用精確伺服控制的機(jī)械手來(lái)裝卸光盤(pán)，用戶通過(guò)集成在庫(kù)上的串口(一般是RS232)或SCSI接口從計(jì)算機(jī)(或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))上輸入指令，指揮機(jī)械手準(zhǔn)確地存取CD盤(pán)片，讓驅(qū)動(dòng)器讀出數(shù)據(jù)，并通過(guò)SCSI接口傳出數(shù)據(jù)。在程序的控制下，機(jī)械手設(shè)備可操作和管理多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，機(jī)械手自動(dòng)升降器機(jī)構(gòu)在盤(pán)片棧和驅(qū)動(dòng)器之間快速地移動(dòng)光盤(pán)，在光盤(pán)播放完畢后，機(jī)械手機(jī)構(gòu)從驅(qū)動(dòng)器上將盤(pán)卸下并放回堆棧的光盤(pán)槽中

光盤(pán)庫(kù)，可放置的光盤(pán)片數(shù)量一般從幾十片到上百片。這種聯(lián)機(jī)容量巨大的設(shè)備對(duì)于圖書(shū)館之類(lèi)的機(jī)構(gòu)是很有用的，大量不常用的數(shù)據(jù)一旦需要就能盡快找到。能容納600張CD-ROM的光盤(pán)庫(kù)光盤(pán)庫(kù)利用機(jī)械手來(lái)裝卸光盤(pán)

2.5.2光盤(pán)塔

光盤(pán)塔是由許多光盤(pán)機(jī)用電纜連接在一起的光盤(pán)只讀陣列，加上相應(yīng)的控制器和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，構(gòu)成與網(wǎng)絡(luò)直接連接的存儲(chǔ)設(shè)備，用來(lái)存放光盤(pán)出版物，可以用軟件控制讀/寫(xiě)其中某一臺(tái)，進(jìn)行光盤(pán)信息的管理。光盤(pán)塔采用SCSI接口與光盤(pán)機(jī)相連，一根電纜可以連接多臺(tái)光盤(pán)機(jī)。由于受到SCSI地址數(shù)的限制，一般以7的倍數(shù)出現(xiàn)，常見(jiàn)的有7張CD和14張CD容量的產(chǎn)品，多的可達(dá)56張CD。光盤(pán)塔結(jié)構(gòu)比光盤(pán)庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)也低，讀取光盤(pán)速度也快，但容量較小。

光盤(pán)塔可以直接連在網(wǎng)絡(luò)上，供廣大網(wǎng)絡(luò)用戶所共享。CD-ROM光盤(pán)塔在網(wǎng)絡(luò)上連接非常的方便、簡(jiǎn)單，就像用戶在使用自己的服務(wù)器一樣。在廣域網(wǎng)中光盤(pán)塔被看成是一個(gè)獨(dú)立的Web服務(wù)器。光盤(pán)塔上網(wǎng)后，一個(gè)光盤(pán)塔對(duì)應(yīng)一個(gè)盤(pán)符；光盤(pán)塔的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器分別對(duì)應(yīng)這一盤(pán)符下的子目錄。在網(wǎng)絡(luò)中光盤(pán)塔可以同時(shí)被多個(gè)用戶訪問(wèn)，也允許多用戶同時(shí)訪問(wèn)光盤(pán)塔中的某一片光盤(pán)。

CD

校準(zhǔn)波片

分光片

衍射波片

激光光束

聚光物鏡

多光束探測(cè)器CD-ROM光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)：1：光學(xué)頭（用來(lái)產(chǎn)生和讀取激光）2：驅(qū)動(dòng)裝置3：控制器4：一組信號(hào)操作系統(tǒng)衡量CO-ROM光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的主要技術(shù)指標(biāo)：1:存儲(chǔ)容量2：數(shù)據(jù)傳輸率3：平均存取時(shí)間4：接口標(biāo)準(zhǔn)5：高速緩存（Cache）CD-ROM使用的注意事項(xiàng)：1：保持水平，機(jī)架要穩(wěn)2：先拔電源線3：不用盜版CD盤(pán)4：避免直接將托盤(pán)頂進(jìn)去CD-R技術(shù)的概念和術(shù)語(yǔ)1：ISO9660規(guī)范2：?jiǎn)味慰啼?：?jiǎn)蔚揽啼?：整盤(pán)刻錄5：多段刻錄6：緩存器欠載7：硬盤(pán)的熱校正功能8：增量包刻寫(xiě)9：直接刻寫(xiě)10：預(yù)刻錄軟件11：虛擬映像文件CD-R的功能和特點(diǎn)1：與CD-ROM兼容2：使用壽命長(zhǎng)3：適用于隨機(jī)存儲(chǔ)，發(fā)行量小，要求成本低的場(chǎng)合CD-R刻錄機(jī)的選擇1：數(shù)據(jù)格式2：刻錄方式3：讀寫(xiě)速度4：緩存器容量5：平均無(wú)故障時(shí)間6：數(shù)據(jù)可靠性用CD-ROM可以觀看DVD電影首先我們把CD-ROM分為兩種：一、24x以上40x以下二、40x及更高倍速

24x以下cd-rom由于年代久遠(yuǎn)，技術(shù)落后，已經(jīng)沒(méi)有改制可能。1、24x以上40x以下：

激光頭部分：由于cd-rom光盤(pán)的軌距為1.6微米，而dvd光盤(pán)的軌距僅僅為0.8微米，cd-rom光盤(pán)的最短信息坑長(zhǎng)0.843微米，dvd光盤(pán)最短信息坑長(zhǎng)0.293微米。所以dvd可以在相同面積的情況下，存儲(chǔ)更加大量的文件。針對(duì)這個(gè)情況，我們需要對(duì)激光頭進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)更加小的軌距及坑距。拆開(kāi)cd-rom的外殼，會(huì)看到在導(dǎo)軌上，有一個(gè)透鏡，那就是激光頭。在它的側(cè)面，有一個(gè)小小的螺絲，可以轉(zhuǎn)動(dòng)。它就是調(diào)整的關(guān)鍵。這個(gè)螺絲可以調(diào)節(jié)激光束落到盤(pán)面上面積的大小。通過(guò)開(kāi)頭的數(shù)據(jù)，我們可以知道，調(diào)整后的光束應(yīng)該小于0.293微米，以適應(yīng)dvd的需要。具體對(duì)應(yīng)到螺絲的調(diào)節(jié)上，一般為2-3轉(zhuǎn)。這個(gè)位置需要您自己多試驗(yàn)才能得出。提醒：在調(diào)節(jié)前，請(qǐng)用筆做上記號(hào)，省得您自己都不知道轉(zhuǎn)了多少。傳動(dòng)部分：

dvd-rom在4x以上，就可以流暢觀看dvd電影。那如果是32x的cd-rom改裝過(guò)來(lái)，轉(zhuǎn)速明顯過(guò)高，也增大了發(fā)熱量，無(wú)形中加劇了損耗。對(duì)此，要采用減速的辦法：電腦內(nèi)可以提供5v(紅色導(dǎo)線)、12v(黃色導(dǎo)線)兩種輸出。我們把供cd-rom使用的四針電源插頭找出來(lái)，把黃色的那根剪斷或是用膠布封起來(lái)，這樣送到cd-rom里的只有5v電壓，cd-rom的速度就變?yōu)?2*5/17＝9.41，滿足了我們的需求。2、40x及更高倍速在40xcd-rom上市的時(shí)候，市場(chǎng)上已經(jīng)有了大量的dvd-rom供應(yīng)。廠家出于降低成本的考慮，它們本來(lái)就是從同一條生產(chǎn)線上下來(lái)的產(chǎn)品，只是廠家人為的屏蔽了dvd功能，制造價(jià)格差異。我們要做的就是找出被屏蔽的dvd功能。打開(kāi)cd-rom外殼，在電路板背后，能夠找到一個(gè)空置的跳線，或是有一個(gè)元件位置上是空缺的，邊上會(huì)有dvdjump的字樣。現(xiàn)在去找一個(gè)跳線帽將它接通?；蚴怯靡恍〗劂~絲將兩端連起來(lái)。打開(kāi)被屏蔽的dvd功能。當(dāng)然，降速還是要做的，這個(gè)可以按照1當(dāng)中介紹的進(jìn)行操作。6.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概論

計(jì)算機(jī)中的圖可分為兩種類(lèi)型：即圖形與圖像。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是利用計(jì)算機(jī)研究圖形的表示、生成、處理、顯示的學(xué)科。6.1.1計(jì)算機(jī)圖形處理的基本概念

計(jì)算機(jī)圖形處理是指利用由概念或數(shù)學(xué)描述所表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)，并可以進(jìn)行修改、完善以及有關(guān)操作的過(guò)程。圖形處理包括的主要內(nèi)容有:幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放和投影等曲線和曲面擬合建?；蛟煨碗[線隱面消除陰暗處理紋理產(chǎn)生著色6.1.2計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成與功能計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成

計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)應(yīng)由硬件設(shè)備和相應(yīng)的圖形軟件系統(tǒng)兩部分組成。

高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)圖形離不開(kāi)高性能的計(jì)算機(jī)圖形硬件設(shè)備。例如，國(guó)際上廣泛使用的SunSPARC系列工作站、HP系列工作站，便是性能優(yōu)異的專(zhuān)用圖形系統(tǒng)。

圖形系統(tǒng)硬件通常由圖形處理器，圖形輸出設(shè)備和輸入設(shè)備構(gòu)成。圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要部件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶。圖形處理器具有存儲(chǔ)和處理圖形的功能，而且能完成大部分圖形函數(shù)計(jì)算，這樣就大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)顯示能力和顯示速度。

最常用的圖形輸入設(shè)備就是基本的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備鍵盤(pán)和鼠標(biāo)。人們一般通過(guò)一些圖形軟件由鍵盤(pán)和鼠標(biāo)直接在屏幕上定位和輸入圖形，如人們常用的CAD系統(tǒng)就是用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)命令生產(chǎn)各種工程圖的。此外還有跟蹤球、空間球、數(shù)據(jù)手套、光筆、觸摸屏等輸入設(shè)備。跟蹤球和空間球都是根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)定位和選擇。數(shù)據(jù)手套則是通過(guò)傳感器和天線來(lái)獲得和發(fā)送手指的位置和方向的信息。這幾種輸入設(shè)備在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)造和漫游中特別有用。光筆是一種檢測(cè)光的裝置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖形輸入/輸出設(shè)備的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形軟件也不斷更新和完善，目前發(fā)展了許多支持計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的軟件系統(tǒng)。作為一個(gè)圖形系統(tǒng)，至少應(yīng)具有計(jì)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出、對(duì)話等五個(gè)方面的基本功能。

計(jì)算功能

能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的計(jì)算、變換、分析等功能，如：圖元生成、坐標(biāo)變換等；

存儲(chǔ)功能

能存放（形體的）幾何數(shù)據(jù)、形體間的關(guān)系，并可對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢索、維護(hù)；

輸入功能

可輸入形體的幾何參數(shù)及各種命令。

輸出功能

可顯示過(guò)程中當(dāng)前狀態(tài)，修改后的結(jié)果，并可硬拷貝及輸出。

對(duì)話功能

可通過(guò)圖形顯示器及其他人——機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)行人——機(jī)通信。用戶通過(guò)顯示器觀察設(shè)計(jì)結(jié)果和圖形，用選擇拾取設(shè)備，對(duì)不滿意部分作出修改。系統(tǒng)還可追溯以前的工作步驟，對(duì)用戶操作執(zhí)行的錯(cuò)誤給予必要的提示和跟蹤。

以上五種功能是一個(gè)圖形系統(tǒng)所具備的最基本功能，至于每種功能中有哪些能力，則因不同系統(tǒng)而異。

6.1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)不斷發(fā)展，它的應(yīng)用范圍也日趨廣泛。目前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域主要有：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）地形地貌和自然資源圖圖形化的用戶接口科學(xué)計(jì)算可視化6.1.4圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

應(yīng)當(dāng)指出，從歷史上來(lái)看圖形和圖像有著較大不同，不能混為一談。直到目前為止，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)字圖像處理還是作為兩門(mén)課程分別講授的。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是指將點(diǎn)、線、面、曲面等實(shí)體生成物體的模型存放在計(jì)算機(jī)里，并可進(jìn)行修改、處理、操作和顯示的一門(mén)學(xué)科。圖形含有幾何屬性，或者說(shuō)更強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景的幾何表示，是由場(chǎng)景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的。

數(shù)字圖像處理技術(shù)是對(duì)計(jì)算機(jī)外部輔助設(shè)備（如掃描儀、數(shù)碼相機(jī)或視頻采集裝置等）輸入的圖像像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理、變換、壓縮和傳輸?shù)囊婚T(mén)計(jì)算機(jī)技術(shù)。就存儲(chǔ)方式而言，圖像純指計(jì)算機(jī)內(nèi)以位圖(Bitmap)形式存在的灰度或彩色信息圖形的幾何屬性。圖形與圖像的主要區(qū)別有：數(shù)據(jù)來(lái)源不同

圖像數(shù)據(jù)來(lái)自客觀世界；圖形數(shù)據(jù)來(lái)自主觀世界。

處理方法不同

圖像處理方法包括幾何修正、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像理解、圖像識(shí)別等；圖形處理方法包括幾何變換、開(kāi)窗和裁剪、隱藏線和隱藏面消除、曲線和曲面擬合、明暗處理、紋理產(chǎn)生等。

理論基礎(chǔ)不同

圖像處理理論主要用到數(shù)字信號(hào)處理、概率與統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)等；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論主要用到仿射與透視變換、樣條幾何、計(jì)算幾何、分形理論等。

圖形與圖像的對(duì)比與區(qū)別

圖形(Graphics)圖像(Image)數(shù)據(jù)量很少

數(shù)據(jù)量很大有結(jié)構(gòu)，便于編輯修改無(wú)結(jié)構(gòu)，不便于編輯修改能準(zhǔn)確表示3D景物，易于生成所需的不同視圖3D景物的信息巳部分丟失，很難生成不同的視圖生成視圖需要復(fù)雜的計(jì)算生成視圖不需要復(fù)雜的計(jì)算自然景物的表示很困難自然景物的表示不困難國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：GKS，PHIGS，OpenGL，WMF，VRML;CGM，STEP，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：JBIG，JPEG，TIFF

編輯軟件(繪圖軟件):AutoCAD，CorelDRAW編輯軟件(圖像處理軟件)：Photoshop，Photostyler隨著圖形圖像技術(shù)的發(fā)展，兩者之間相互交叉、相互滲透，其界線也越來(lái)越模糊，計(jì)算機(jī)圖形與圖像處理之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換如下圖所示：

6.1.5PHOTOSHOP（圖像處理軟件）關(guān)于Photoshop的幾個(gè)概念：1.圖像的類(lèi)型(1).點(diǎn)陣圖 點(diǎn)陣圖又稱位圖，是對(duì)視覺(jué)信號(hào)在空間和亮度上做數(shù)字化處理后獲得的數(shù)字圖像。點(diǎn)陣圖由若干個(gè)像素組成，把描述圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的亮度和顏色的數(shù)位值對(duì)應(yīng)一個(gè)矩陣進(jìn)行存儲(chǔ)，這些矩陣值映射成圖像。點(diǎn)陣圖可以裝入內(nèi)存直接顯示。(2).矢量圖 矢量圖不用大量的單個(gè)點(diǎn)來(lái)建立圖像，而是用一個(gè)指令集合來(lái)描述圖像。2.Photoshop主要具有以下功能：

(1).繪圖功能，它提供了許多繪圖及色彩編輯工具。

(2).圖像編輯功能，包括對(duì)已有圖像或掃描圖像進(jìn)行編輯，例如放大和裁剪等。

(3).創(chuàng)意功能，許多原來(lái)要使用特殊鏡頭或?yàn)V光鏡才能得到的特技效果用Photoshop軟件就能完成，也可產(chǎn)生美學(xué)藝術(shù)繪畫(huà)效果。

(4).掃描功能，使用Photoshop可以與掃描儀相連，從而得到高品質(zhì)的圖像。3.Photoshop的圖像模式 Photoshop的圖像模式由Mode菜單設(shè)定，其中最常用的有四種模式：黑白二值圖、灰度圖，RGB彩色圖、CMYK彩色圖。 黑白二值圖中只能有黑、白兩色，常用于線圖。 灰度圖中有黑到白的各種灰度層次，常用8位的灰度。 RGB彩圖用RGB(紅、綠、藍(lán))三種顏色的不同比例配合合成所需要的任意顏色，適于顯示器屏幕顯示的彩圖。 CMYK彩圖模式用于彩圖印刷。RGB模式的彩圖在印刷時(shí)某些顏色可能出現(xiàn)與設(shè)計(jì)色偏差4.Photoshop支持多種圖像文件格式

Photoshop支持多種圖像文件格式，其中常用的有PSD、BMP、EPS、TIFF、JPEG、GIF格式。5.

層 層是Photoshop的“核心人物”。一個(gè)Photoshop創(chuàng)作的圖像可以想象成是由若干張包含有圖像各個(gè)不同部分的不同透明度的紙疊加而成的。每張“紙”稱之為一個(gè)“圖層”。由于每個(gè)層以及層內(nèi)容都是獨(dú)立的，用戶在不同的層中進(jìn)行設(shè)計(jì)或修改等操作不影響其它層。利用層控制面板可以方便地控制層的增加、刪除、顯示和順序關(guān)系。6.

通道

Photoshop用通道來(lái)存儲(chǔ)色彩信息和選擇區(qū)域。顏色通道數(shù)由圖像模式來(lái)定，例如對(duì)RGB模式的圖像文件，有R、G、B三個(gè)顏色通道，對(duì)CMYK模式的圖像文件，則有C、M、Y、K四色通道.灰度圖由一個(gè)黑色通道組成。用戶在不同的通道間作圖像處理時(shí)，可利用通道控制面板板來(lái)增加.刪除或合并通道。 Photoshop5.5圖像文件中最多可有24個(gè)通道，通道之間可以進(jìn)行多種運(yùn)算操作。7.

路徑 路徑工具可以創(chuàng)建任意形狀的路徑，利用路徑繪圖或者形成選區(qū)進(jìn)行選取圖像。路徑可以是閉合的，也可以是斷開(kāi)的。 在路徑控制面板中可對(duì)勾畫(huà)的路徑進(jìn)行填充路徑、給路徑加邊、建立刪除路徑等操作，還可方面地將路徑變換為選區(qū)。6.2多媒體電子出版物，教學(xué)軟件和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)

6.2.1多媒體電子出版物

1.多媒體電子圖書(shū)2.電子地圖與旅游3.家庭應(yīng)用4.商業(yè)應(yīng)用

6.2.2多媒體教學(xué)軟件多媒體技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)打破傳統(tǒng)的黑板，粉筆的講課方式，最典型的例子就是課件的利用。

1.多媒體教學(xué)的幾種方式：（1）作為個(gè)別學(xué)習(xí)的多媒體教材（2）作為課堂的多媒體資料演示（3）作為游戲進(jìn)行探索式學(xué)習(xí)

2.多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(jì)的一般原則一般來(lái)說(shuō)如果一門(mén)課有如下一些特點(diǎn)即適合采用多媒體教學(xué)作為教學(xué)手段

（1）交互性強(qiáng)，即經(jīng)常需要學(xué)生就課程內(nèi)容回答問(wèn)題。（2）需要根據(jù)學(xué)生的要求或測(cè)試成績(jī)動(dòng)態(tài)的調(diào)整課程的難度或內(nèi)容。（3）課文中需配有圖形，以幫助學(xué)生理解。（4）需要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行追蹤并對(duì)測(cè)試成績(jī)進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)。（5）在教學(xué)過(guò)程中需要使用動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)。6.2.3多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體信息的特點(diǎn)：

1.數(shù)據(jù)量大；2.非結(jié)構(gòu)化信息，信息長(zhǎng)度不固定；3.聲音，視頻等媒體具有時(shí)間敏感性等。帶來(lái)的問(wèn)題：1.數(shù)據(jù)量巨大且媒體間量的差異也很大；2.媒體種類(lèi)的增多增加了數(shù)據(jù)處理難度；3.多媒體不僅改變了數(shù)據(jù)庫(kù)的接口也改變了數(shù)據(jù)庫(kù)的操作形式；4.不得不采用長(zhǎng)事務(wù)；5.考慮版本控制的問(wèn)題。

6.3制作多媒體光盤(pán)

1.前期準(zhǔn)備工作2.選擇硬件設(shè)備3.選擇軟件工具4.制定計(jì)劃表5.打包，刻錄

7.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)7.1.1通信系統(tǒng)模型

不同的通信系統(tǒng)有相同的模型，不同的是采取的具體技術(shù)如編碼技術(shù)、傳輸技術(shù)的不同，從而導(dǎo)致傳輸距離、速度及傳輸?shù)目煽啃愿鞑幌嗤?/p>

7.1.2與數(shù)據(jù)通信有關(guān)的基本概念與術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)傳輸率與帶寬

數(shù)據(jù)傳輸速率是衡量系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)能力的主要指標(biāo)，數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位（bit，比特）數(shù)，單位為每秒位，記作b/s。

帶寬(Bandwidth)這個(gè)術(shù)語(yǔ)也被用于衡量媒體傳輸數(shù)據(jù)的能力。從技術(shù)角度上說(shuō)，帶寬和比特速率是兩個(gè)不同的概念。但是它們之間有重要的聯(lián)系。通信媒體能夠容納一定頻率范圍的信號(hào)。所謂帶寬就是媒體能夠傳輸?shù)男盘?hào)最高頻率和最低頻率的差值。

為什么傳輸系統(tǒng)有帶寬的限制呢？因?yàn)闆](méi)有一種電子設(shè)備能在瞬間將一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓，電壓的升或降都需要一小段時(shí)間。同樣，也沒(méi)有一種導(dǎo)線能完美地傳導(dǎo)電流，當(dāng)電流在導(dǎo)線上傳輸時(shí)信號(hào)能量會(huì)減弱。因此，每個(gè)傳輸系統(tǒng)都有其自身的極限帶寬，也就是硬件改變信號(hào)的最大速率。當(dāng)發(fā)送器企圖以比帶寬更高的速率改變信號(hào)，硬件將無(wú)法保持信號(hào)傳輸?shù)恼_性，因?yàn)樵诎l(fā)送器企圖送出下一個(gè)信號(hào)前沒(méi)有足夠的時(shí)間完成一次信號(hào)改變，導(dǎo)致接收方接收到的信號(hào)不完整，即通信錯(cuò)誤。

基帶傳輸與寬帶傳輸

在通信系統(tǒng)中，我們經(jīng)常使用“信道”。信道和電路并不等同，通常將信道看作是以信號(hào)傳輸媒體為基礎(chǔ)的信號(hào)通路，一般用來(lái)表示某一個(gè)方向傳送信息的媒體。例如一條通信線路可以包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。按照信號(hào)在信道中的傳輸形式，我們可以將其分為基帶傳輸和寬帶傳輸。

基帶是原始數(shù)字信號(hào)所占用的基本頻帶，在基帶傳輸方式中，在任何時(shí)刻僅有一路信號(hào)在介質(zhì)中傳送。基帶系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備都共享相同的信道。當(dāng)基帶系統(tǒng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中所有的其他節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前必須等待前面的傳輸結(jié)束?；鶐到y(tǒng)傳輸支持雙向信號(hào)流，即基帶系統(tǒng)可在同一條線路上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

在寬帶信號(hào)方式中，傳輸介質(zhì)的帶寬按頻率分割成兩個(gè)或多個(gè)子信道，每個(gè)子信道上都可以獨(dú)立地傳輸一路信號(hào)。寬帶傳輸要求信息在傳送時(shí)通過(guò)載波信號(hào)調(diào)制，信號(hào)被調(diào)制到不同頻率范圍,這就要用到特殊類(lèi)型的調(diào)制解調(diào)器。使用多個(gè)頻率可以使一個(gè)寬帶系統(tǒng)能接入幾個(gè)信道，從而能夠比基帶系統(tǒng)傳輸更多的數(shù)據(jù)。在寬帶系統(tǒng)中，信號(hào)僅僅只能進(jìn)行單向傳輸。因此，寬帶系統(tǒng)必須為數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收提供獨(dú)立的線路。

7.1.3多媒體通信特征多媒體通信技術(shù)既具有多媒體數(shù)字化，集成性和交互性三大特征又具有計(jì)算機(jī)通信技術(shù)上分布性，及時(shí)性和共享性。

1.多媒體通信載體較為復(fù)雜2.多媒體通信處理數(shù)據(jù)信息量大3.多媒體通信處理數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性4.多媒體通信的交互性5.多媒體通信的分布性7.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與組成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)（系統(tǒng)）或由計(jì)算機(jī)控制的外部設(shè)備，通過(guò)通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，按照約定的通信協(xié)議進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和物理信道的集合，一般由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩部分組成。資源子網(wǎng)

資源子網(wǎng)由主機(jī)、終端、I/O設(shè)備、各種軟件資源和數(shù)據(jù)庫(kù)等組成。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

通信子網(wǎng)

通信子網(wǎng)包含傳輸介質(zhì)和通信設(shè)備。它承擔(dān)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和變換等通信處理工作。傳輸介質(zhì)可以是專(zhuān)用的雙絞線、同軸電纜及光纖，也可以是公用通信線路，如電話線、微波等。通信設(shè)備是指通信處理機(jī)、交換設(shè)備和調(diào)制解調(diào)設(shè)備，以及用于衛(wèi)星通信的地面站、微波站、集中器等。

7.3多媒體網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)

多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的多媒體是指把“感覺(jué)媒體”數(shù)字化后的數(shù)字化“表示媒體”。而“顯示媒體”、“存儲(chǔ)媒體”是多媒體網(wǎng)絡(luò)上各結(jié)點(diǎn)顯示、獲取、存儲(chǔ)、處理多媒體數(shù)據(jù)的重要設(shè)備，傳輸媒體是傳輸多媒體數(shù)據(jù)的通道。

7.3.1支持多媒體通信的網(wǎng)絡(luò)部件支持端到端多媒體應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)部分可分為7個(gè)邏輯類(lèi)型：1.傳輸部件---------電纜，光纖，中繼器2.交換部件---------路由器，交換器3.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)中繼-----報(bào)文傳送代理4.多點(diǎn)播放部件-----多點(diǎn)播送路由器5.應(yīng)用層翻譯器-----郵件協(xié)議翻譯器6.鏡像高速緩存-----WWW文檔高速緩存7.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件-----域名服務(wù)系統(tǒng)7.3.2支持多媒體應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)性能

支持多媒體應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)要求具有：實(shí)時(shí)傳遞連續(xù)媒體及多點(diǎn)和廣播發(fā)送能力，除此之外，還應(yīng)具有：1.吞吐量或傳輸率2.傳輸延遲（端到端，往返）3.延遲變化4.差錯(cuò)率5.服務(wù)質(zhì)量

7.3.3音頻和運(yùn)動(dòng)視頻的連網(wǎng)要求

1.音頻質(zhì)量與定量要求2.運(yùn)動(dòng)視頻質(zhì)量與定量要求

7.4超文本與超媒體技術(shù)

超文本是一種典型的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，是由節(jié)點(diǎn)和表達(dá)節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的鏈組成的網(wǎng)。除了文本、數(shù)字之外，圖形、圖像、視頻、音頻等多媒體信息已在信息處理領(lǐng)域占有越來(lái)越大的比重，所以超文本/超媒體技術(shù)成為Internet網(wǎng)上信息檢索的核心技術(shù)。7.4.1超文本與超媒體的基本概念

人類(lèi)記憶聯(lián)想結(jié)構(gòu)不同于文本結(jié)構(gòu)，文本最顯著的特點(diǎn)是它在組織上是線性和順序的。但人類(lèi)記憶具有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就可能有多種路徑，不同的聯(lián)想檢索必然導(dǎo)致不同的路徑。網(wǎng)狀信息結(jié)構(gòu)用文本是無(wú)法管理的，必須采用一種比文本更高一次層的信息管理技術(shù)，即超級(jí)文本。

超文本可以簡(jiǎn)單地定義為收集、存儲(chǔ)和瀏覽離散信息，以及建立和表示信息之間關(guān)系的技術(shù)。超文本是針對(duì)傳統(tǒng)的線性文本而言的。計(jì)算機(jī)中傳統(tǒng)的信息管理是一種線性和順序的組織結(jié)構(gòu)，在存儲(chǔ)和檢索信息時(shí)，表現(xiàn)出來(lái)的是一種固定的順序結(jié)構(gòu)，對(duì)大型的信息系統(tǒng)而言，檢索信息的效率十分低下，信息定位困難。超文本追求的正是克服了線性文本缺點(diǎn)的信息管理模式。

超文本具有非線性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以按人腦的聯(lián)想思維方式把相關(guān)信息聯(lián)系在一起，通過(guò)信息塊中的“熱字”、“熱區(qū)”等定義的鏈來(lái)打開(kāi)另一些相關(guān)的媒體信息，供用戶瀏覽。超文本文檔允許用戶在閱讀時(shí)隨時(shí)對(duì)有關(guān)圖形、圖像或事物的內(nèi)容進(jìn)行閱讀。超文本提供的靈活直觀的人機(jī)交互方法。

由于超文本的節(jié)點(diǎn)與鏈接的形式很容易推廣到多媒體的形式，所以它自然成了支持多媒體信息管理的技術(shù)。超文本如果能支持基于時(shí)間變化的信息，如圖形、圖像、視頻、音頻等多媒體信息，則稱為超媒體。超文本和超媒體只是研究對(duì)象不同，所以一般并不區(qū)別它們。7.4.2超文本／超媒體組成要素

超文本／超媒體是由相對(duì)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)信息和表達(dá)它們之間關(guān)系的鏈所組成的信息網(wǎng)絡(luò)，所以節(jié)點(diǎn)、鏈和網(wǎng)絡(luò)是超文本的三要素。節(jié)點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)是超文本／超媒體表達(dá)信息的基本單位，它是描述某個(gè)特殊主題的數(shù)據(jù)集合。節(jié)點(diǎn)中可以定義鏈與其他節(jié)點(diǎn)相連接。實(shí)際上，超文本／超媒體網(wǎng)絡(luò)是由具有復(fù)雜的鏈接結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)所組成的。節(jié)點(diǎn)內(nèi)容可以是文本、圖形、圖像、視頻、音頻、計(jì)算機(jī)程序等，也可以是它們的組合形式。

文本本身可以是一個(gè)文獻(xiàn)或被定義成一個(gè)由節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)的對(duì)象，一般鏈源是文本節(jié)點(diǎn)中的字詞，稱為熱字。圖形或圖像也可以組成的節(jié)點(diǎn)，在圖像上建鏈，鏈源是圖像上的某一敏感區(qū)，稱之為熱區(qū)；視頻節(jié)點(diǎn)的一個(gè)特性是時(shí)間連續(xù)性，節(jié)點(diǎn)的鏈源與時(shí)間有關(guān)，即視頻的某幾幀，稱為熱點(diǎn)。鏈

鏈用來(lái)連接相關(guān)的節(jié)點(diǎn)，也是組成超文本／超媒體的基本單位，是超文本／超媒體的靈魂。鏈形式上是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針，本質(zhì)上表示不同節(jié)點(diǎn)間存在著信息聯(lián)系。在超文本／超媒體系統(tǒng)中，定義的各節(jié)點(diǎn)可用鏈連接起來(lái)，鏈的功能強(qiáng)弱，直接影響節(jié)點(diǎn)信息的表現(xiàn)力，也影響網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

鏈的一般結(jié)構(gòu)分為：鏈源、鏈宿及鏈的屬性。鏈源可以是熱字、熱區(qū)、熱點(diǎn)、媒體對(duì)象或節(jié)點(diǎn)本身；鏈宿是鏈的目的，一般是節(jié)點(diǎn)；鏈的屬性決定鏈的類(lèi)型。

網(wǎng)絡(luò)

超文本／超媒體中由節(jié)點(diǎn)和鏈構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息獲取的路徑，通過(guò)交互式的瀏覽、查詢來(lái)獲取信息。由此可見(jiàn)，超文本／超媒體的信息網(wǎng)絡(luò)在建立信息聯(lián)系的同時(shí)，也表現(xiàn)出作者的思維軌跡。它不僅提供了知識(shí)、信息，而且還蘊(yùn)涵著對(duì)它們的分析、推理等，其內(nèi)涵極為豐富。超文本／超媒體具有多方面、多層次的表現(xiàn)力，為人們提供了一種全新的寫(xiě)作方法，它不局限于單一媒體的線形表達(dá)，而是多媒體的網(wǎng)絡(luò)式表達(dá)。

7.4.3超文本、超媒體的實(shí)現(xiàn)機(jī)制——HTML語(yǔ)言

超文本、超媒體的思想需要一種網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，這就是HTML語(yǔ)言。1989年3月，在歐洲粒子物理實(shí)驗(yàn)室，富于想像力的物理學(xué)家TimBerners-Lee提出了一項(xiàng)計(jì)劃，目的是使科學(xué)家們能很容易地翻閱同行們的文章。為了支持此計(jì)劃，Tim創(chuàng)建了一種新的語(yǔ)言來(lái)傳輸和呈現(xiàn)超文本文檔。這種語(yǔ)言就是超文本標(biāo)記語(yǔ)言HTML（HyperTextMarkupLanguage）。

HTML文檔在鏈接時(shí)的傳輸過(guò)程

一個(gè)基本的HTML文件有兩部分。文件“頭”指定了一個(gè)標(biāo)題，當(dāng)網(wǎng)頁(yè)被顯示的時(shí)候它就會(huì)在瀏覽器的標(biāo)題欄上出現(xiàn)。文件“體”包含了文本、圖像和鏈接等的信息。

3.1音頻信號(hào)及其概念3.1.1聲音處理技術(shù)歷史回顧

1.樂(lè)器、傳聲裝置設(shè)計(jì)

2.19世紀(jì)愛(ài)迪生發(fā)明了留聲機(jī)3.電唱機(jī)、磁帶錄音機(jī)4.聲卡和音箱5.可視電話、電視會(huì)議3.1.2音頻信號(hào)的形式

在日常生活中，音頻(Audio)信號(hào)可分為兩類(lèi)：語(yǔ)音信號(hào)非語(yǔ)音信號(hào)。

在物理上，聲音可用一條連續(xù)的曲線來(lái)表示。這條連續(xù)的曲線無(wú)論多復(fù)雜，都可分解成一系列正弦波的線性疊加。規(guī)則音頻是一種連續(xù)變化的模擬信號(hào),可用一條連續(xù)的曲線來(lái)表示，稱為聲波。因聲波是在時(shí)間和幅度上都連續(xù)變化的量，我們稱之為模擬量。

用聲音錄制軟件記錄的英文單詞“Hello”的語(yǔ)音實(shí)際波形

3.1.3模擬音頻信號(hào)的物理特征

模擬音頻信號(hào)有兩個(gè)重要參數(shù)：

頻率幅度與頻率相關(guān)的另一個(gè)參數(shù)是信號(hào)的周期。它是指信號(hào)在兩個(gè)峰點(diǎn)或谷底之間的相對(duì)時(shí)間。周期和頻率之間的關(guān)系是互為倒數(shù)。

信號(hào)的幅度是從信號(hào)的基線到當(dāng)前波峰的距離。幅度決定了信號(hào)音量的強(qiáng)弱程度。幅度越大，聲音越強(qiáng)。對(duì)音頻信號(hào)，聲音的強(qiáng)度用分貝(dB)表示，分貝的幅度就是音量。

幅度限周期基線3.1.4聲音的A/D與D/A轉(zhuǎn)換

A/D轉(zhuǎn)換的一個(gè)關(guān)鍵步驟:聲音的采樣和量化，得到數(shù)字音頻信號(hào)，它在時(shí)間上是不連續(xù)的離散信號(hào)。

音頻的數(shù)字化其實(shí)就是三步：采樣，量化，編碼。采樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成時(shí)間上斷續(xù)的數(shù)字信號(hào)，即時(shí)間上將連續(xù)的模擬信號(hào)離散化。借助于A/D或D/A轉(zhuǎn)換器，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)可以互相轉(zhuǎn)換3.1.5與聲音有關(guān)的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)

1.音高（音調(diào)）

2.音色

語(yǔ)音是特殊的復(fù)合音。語(yǔ)音由元音和輔音所構(gòu)成。元音是一種能連續(xù)發(fā)出的樂(lè)音，輔音主要是不能連續(xù)發(fā)出的短促的噪音，元音與輔音合成漢語(yǔ)音節(jié)。

3.響度(音強(qiáng))3.1.6聲音質(zhì)量的評(píng)價(jià)

目前來(lái)看，聲音質(zhì)量的度量有兩種基本方法:一種是客觀質(zhì)量度量另一種是主觀質(zhì)量的度量。聲音客觀質(zhì)量的度量方法

聲波的測(cè)量與分析傳統(tǒng)的方法是先用機(jī)電換能器把聲波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，然后用電子儀表放大到一定的電壓級(jí)進(jìn)行測(cè)量與分析。由于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，使許多計(jì)算和測(cè)量工作都使用了計(jì)算機(jī)或程序?qū)崿F(xiàn)。這些帶計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的高級(jí)聲學(xué)測(cè)量?jī)x器，能完成下列一些測(cè)量工作：

評(píng)價(jià)值的測(cè)量

響度和響度級(jí)，噪音級(jí)，清晰度指數(shù)，噪音評(píng)價(jià)數(shù)。聲源的測(cè)量頻譜的時(shí)間變化，聲功率，指向性，效率，頻譜特征，幅值分布等。音質(zhì)的測(cè)量混響時(shí)間，隔音量，吸音量。聲測(cè)量的基本儀器是聲級(jí)計(jì)。聲級(jí)計(jì)是一種能對(duì)聲音作出類(lèi)似人耳的反應(yīng)的儀器，同時(shí)，它能進(jìn)行客觀而可重復(fù)的聲壓和聲級(jí)測(cè)量。聲壓測(cè)量的好處很多：它能幫助音樂(lè)廳提高音響效果；能對(duì)煩擾聲音進(jìn)行精密的、科學(xué)的分析。聲級(jí)測(cè)量還能明確地告訴我們什么聲音會(huì)引起聽(tīng)力損害，并提醒人們采用適當(dāng)?shù)穆?tīng)力保護(hù)措施。因此，聲測(cè)量是不可少的。

度量聲音客觀質(zhì)量的一個(gè)主要指標(biāo)是信噪比SNR（SignaltoNoiseRation），信噪比是有用信號(hào)與噪聲之比的簡(jiǎn)稱。其單位是分貝(dB)。聲音主觀質(zhì)量的度量

采用客觀標(biāo)準(zhǔn)方法很難真正評(píng)定某種編碼器的質(zhì)量，在實(shí)際評(píng)價(jià)中，主觀的質(zhì)量度量比客觀質(zhì)量的度量更為恰當(dāng)和合理。通常是對(duì)某編碼器的輸出的聲音質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如播放一段音樂(lè)，記錄一段話，然后重放給實(shí)驗(yàn)者聽(tīng)，再由實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行綜合評(píng)定?？梢哉f(shuō)，人的感覺(jué)機(jī)理最具有決定意義。當(dāng)然，可靠的主觀度量值是較難獲得的。

平均判分（MeanOpnionScose-MOS）過(guò)程是召集一批實(shí)驗(yàn)者，請(qǐng)每個(gè)實(shí)驗(yàn)者對(duì)某個(gè)編解碼器的輸出進(jìn)行質(zhì)量判分，采用類(lèi)似于考試的五級(jí)分制，不同的MOS分對(duì)應(yīng)的質(zhì)量級(jí)別和失真級(jí)別見(jiàn)表3-１。

MOS質(zhì)量級(jí)別失真級(jí)別5優(yōu)(Excellent)不察覺(jué)4良(Good)剛察覺(jué)但不可厭3中(Fair)察覺(jué)及稍微可厭2差(Poor)可厭(但不令人反感)1劣(Unacceptable)極可厭(令人反感)

聲音質(zhì)量分級(jí)與帶寬

聲音的質(zhì)量與它所占用的頻帶寬度有關(guān)，頻帶越寬，信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)變化范圍就越大大，音響效果也就越好。按照帶寬可將聲音質(zhì)量分為4級(jí)：

數(shù)字激光唱盤(pán)質(zhì)量，通常又CD-DA質(zhì)量，這種質(zhì)量也就是我們常說(shuō)的超高保真，即SuperHiFi(HighFidelity)。

調(diào)頻無(wú)線電廣播，簡(jiǎn)稱FM(FrequencyModulation)質(zhì)量。

調(diào)