多媒體存儲課件

8多媒體存儲8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.1光介質(zhì)存儲的發(fā)展8.2CD-ROM存儲器8.2CD-ROM存儲器8.2CD-ROM存儲器CD盤主要由保護(hù)層、反射激光的鋁反射層、刻槽和聚碳脂襯墊組成。

8.2CD-ROM存儲器8.2CD-ROM存儲器8.2CD-ROM存儲器CD盤上的數(shù)據(jù)要用CD驅(qū)動器來閱讀。CD驅(qū)動器由光學(xué)讀出頭、光學(xué)讀出頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)、CD盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)、控制線路以及處理光學(xué)讀出頭讀出信號的電子線路等組成。

凹坑和非凹坑本身不代表１和０，而是凹坑端部的前沿和后沿代表１，凹坑和非凹的長度代表０的個數(shù)。

8.2CD-ROM存儲器8.2CD-ROM存儲器EFM（eighttofourteenmodulation）調(diào)制編碼（通道編碼）紅皮書選用了如下24位的同步碼：100000000001000000000010。其相鄰1之間0的個數(shù)為10。為了能從光盤的讀出信號中提取同步信號，必須要保證記錄數(shù)據(jù)中絕對不會出現(xiàn)同步碼，因此記錄數(shù)據(jù)相鄰1之間0的個數(shù)要小于10。受聚焦激光束斑點直徑的限制，CD光盤上的凹坑和非凹坑的長度不能太短，否則光學(xué)頭無法檢測出凹坑的邊緣變化，因此相鄰1之間至少要有2個0。

因為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)有256種組合，所以在不同位數(shù)的二進(jìn)制表示中，能滿足這一條件、且其組合碼個數(shù)不小于256種的最低位數(shù)是14位。8.2CD-ROM存儲器8.2CD-ROM存儲器CD盤的批量生產(chǎn)激光唱盤(CD-DA)、數(shù)字激光視盤(V-CD)和CD-ROM的制作過程都相同，大致分成三個階段。

原版盤預(yù)制作(Premastering)，或者稱為母盤預(yù)制作。

原版盤制作(Mastering)，或者稱為母盤制作。

大批量復(fù)制。8.2CD-ROM存儲器母盤預(yù)制作對于激光唱盤，把制作好的音樂節(jié)目轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的CD-DA格式，而對于V-CD盤，把影視節(jié)目轉(zhuǎn)換成V-CD標(biāo)準(zhǔn)記錄格式，這個過程也叫做預(yù)處理。CD-DA格式在“紅皮書”中有詳細(xì)說明，V-CD的標(biāo)準(zhǔn)記錄格式在VideoCD2.0標(biāo)準(zhǔn)(白皮書)中有詳細(xì)說明，這項工作通常是由軟件來完成，這種軟件稱為轉(zhuǎn)換軟件，或者稱為編碼器(Encoder)。8.2CD-ROM存儲器母盤制作(1)把符合CD-DA或者V-CD標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)經(jīng)過一個EFM(Eight-to-FourteenModulation)編碼器變成串行數(shù)據(jù)流，也就是在前面介紹的8到14調(diào)制，意思是把一個8比特的數(shù)據(jù)變成14比特的數(shù)據(jù)，再附加3比特用來改善讀/寫信號的質(zhì)量，這樣8比特的并行數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換成物理通道上的17比特串行數(shù)據(jù)。8.2CD-ROM存儲器(2)把一片涂有光敏電阻的玻璃盤在旋轉(zhuǎn)平臺上進(jìn)行光刻。激光源發(fā)出的激光束通過激光調(diào)制器時受到串行數(shù)據(jù)的控制，例如，遇到數(shù)據(jù)“1”就讓激光束通過，光敏電阻就曝光；再遇到數(shù)據(jù)“1”就讓激光束不通過，光敏電阻就不曝光。如此反復(fù)，激光調(diào)制器猶如一個開關(guān)。8.2CD-ROM存儲器(3)對光刻的玻璃盤進(jìn)行化學(xué)處理，盤上曝了光的區(qū)域被腐蝕掉形成凹坑，沒有曝光的區(qū)域就被保留下來。(4)對經(jīng)過化學(xué)處理的玻璃盤進(jìn)行化學(xué)電鍍生成金屬原版盤，稱為父盤(fatherdisc)，通過父盤再制作母盤(motherdisc)，然后由母盤制作出子盤(sondisc)，子盤就是壓模(stamper)。8.2CD-ROM存儲器大批量復(fù)制V-CD的盤基是用聚碳酸脂塑料做的，因此大多數(shù)大批量復(fù)制設(shè)備是用塑料注射成型機(jī)。聚碳酸脂加熱之后注入盤模里，壓模就把它上面的數(shù)據(jù)壓制到正在冷卻的塑料盤上，然后在盤上濺射一層鋁，用于讀出數(shù)據(jù)時反射激光束，最后涂一層保護(hù)漆和印制標(biāo)牌。8.2CD-ROM存儲器8.3CD格式——物理格式CD格式包含邏輯格式和物理格式。邏輯格式實際上是文件格式的同義詞，它規(guī)定如何把文件組織到光盤上以及指定文件在光盤上的物理位置，包括文件的目錄結(jié)構(gòu)、文件大小以及所需盤片數(shù)目等事項物理格式則規(guī)定數(shù)據(jù)如何放在光盤上，這些數(shù)據(jù)包括物理扇區(qū)的地址、數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)塊的大小、錯誤檢測和校正碼等8.3CD格式——物理格式

激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)——紅皮書(RedBook) RedBook是Philips和Sony公司為CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)定義的標(biāo)準(zhǔn)，也就是我們常說的激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)是整個CD工業(yè)的最基本的標(biāo)準(zhǔn)，所有其他的CD標(biāo)準(zhǔn)都是在這個標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定的。8.3CD格式——物理格式8.3CD格式——物理格式(1)同步(SYNC)

每幀的開頭都有24位同步位。這24位同步位不經(jīng)EFM調(diào)制，本身就是通道碼。具體的碼字是

100000000001000000000010

任何數(shù)據(jù)經(jīng)EFM調(diào)制后都不會出現(xiàn)與同步碼字相同的碼。8.3CD格式——物理格式(2)子碼(Subcode)

每幀都有這樣的一字節(jié)。在CD-DA中稱為子碼/控制和顯示(subcode/controlanddisplay);在CD-ROM中稱為控制字節(jié)(ControlBytes)。這字節(jié)的內(nèi)容主要提供盤地址信息。8.3CD格式——物理格式(3)聲音數(shù)據(jù)(AudioData)

在CD-DA中，立體聲有兩個通道，每次采樣有2個16位的樣本，左右通道的每個16位數(shù)據(jù)分別組成2個8位字節(jié)，6次采樣共24字節(jié)組成一幀。

CD盤上的98幀組成一個扇區(qū)(sector)。光道(track)上1個扇區(qū)有3234字節(jié)，即

2352個聲音數(shù)據(jù)＋2×392個EDC/ECC字節(jié)＋98個控制字節(jié)＝3234字節(jié)8.3CD格式——物理格式(4)P,Q錯誤校驗碼 由于CD-DA盤的原始誤碼率較高(約10-4)，須要采用糾錯能力很強(qiáng)的交叉交插里德/索洛蒙碼(Cross-InterleavedRead-SolomonCode，CIRC)進(jìn)行糾錯。因此，每幀有2×4字節(jié)的錯誤校正碼分別放在中間和末端，稱為Q校驗碼和P校驗碼，P校驗是由(32，28)RS碼生成的校驗碼；Q校驗是由(28，24)RS碼生成的校驗碼。8.3CD格式——物理格式(5)一幀數(shù)據(jù)的通道位數(shù)編號字段名稱通道位數(shù)合計(1)同步位(SYNC)24+327(2)子碼(Subcode)1×(14+3)17(3)數(shù)據(jù)(Data)12×(14+3)204(4)Q校驗碼4×(14+3)68(5)數(shù)據(jù)(Data)12×(14+3)204(6)P校驗碼4×(14+3)68合計

588(6)激光唱盤的光道 在CD-DA中的物理光道是螺旋形，因此可以說一片CD-DA盤只有一條物理光道。而這里所指的CD-DA光道應(yīng)該理解成邏輯光道比較合適。一條CD-DA光道有多個扇區(qū)組成，扇區(qū)的數(shù)目可多可少，而光道的長度可長可短，通常一首歌就組織成一條光道。8.3CD格式——物理格式Y(jié)ellowBook是Philips和Sony公司為CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)定義的標(biāo)準(zhǔn)，CD工業(yè)從此進(jìn)入了第二個階段。YellowBook在RedBook的基礎(chǔ)上增加了兩種類型的光道，加上RedBook的CD-DA光道之后，CD-ROM共有三種類型的光道：CD-DA光道，用于存儲聲音數(shù)據(jù)。CD-ROMMode1，用于存儲計算機(jī)數(shù)據(jù)。CD-ROMMode2，用于存儲聲音數(shù)據(jù)、靜態(tài)圖像或電視圖像數(shù)據(jù)。8.3CD格式——物理格式CD-ROM的邏輯格式(ISO9660) 1988年正式公布了這個標(biāo)準(zhǔn)，命名為“InformationProcessing－－VolumeandFileStructureofCD-ROMforInformationInterchange”,可譯為“信息處理：用于信息交換的CD-ROM的卷和文件結(jié)構(gòu)”。8.4CD-ROM的邏輯格式1)邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計概要

文件系統(tǒng)是在應(yīng)用軟件和控制器之間的軟件，它是操作系統(tǒng)的一部分。文件系統(tǒng)實際上是組織數(shù)據(jù)的一種方法，使應(yīng)用程序訪問CD-ROM時不需要關(guān)心物理地址或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個完整的CD-ROM文件系統(tǒng)有三個主要部分組成。8.4CD-ROM的邏輯格式(1)邏輯格式(logicalformat)：文件格式的同義詞。邏輯格式是確定盤上的數(shù)據(jù)應(yīng)該如何組織，以及存放在什么地方。(2)源軟件(originationsoftware):把數(shù)據(jù)寫到邏輯格式的軟件，按邏輯格式把要存到盤上的文件進(jìn)行裝配，所以源軟件又稱“寫”軟件。(3)目的軟件(destinationsoftware):把數(shù)據(jù)從邏輯格式讀出來，并且把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成文件，因此目的軟件又稱為“讀”軟件。它在終端用戶的機(jī)器上能夠理解邏輯格式，并且使用邏輯格式來訪問盤上的文件。8.4CD-ROM的邏輯格式CD-ROM的邏輯格式可歸納為兩個部分：(1)定義一套結(jié)構(gòu)用來提供整片CD-ROM盤所含的信息，稱卷結(jié)構(gòu)。(2)定義一套結(jié)構(gòu)用來描述和配置放到盤上的文件，稱為文件結(jié)構(gòu)。文件結(jié)構(gòu)的核心是目錄結(jié)構(gòu)。8.4CD-ROM的邏輯格式2)邏輯扇區(qū)和邏輯塊CD-ROM的一個物理扇區(qū)除了扇區(qū)頭信息之外還有2336字節(jié)。在2336字節(jié)中，有288字節(jié)可以用來作錯誤檢測和校正用，剩下的2048字節(jié)作為用戶數(shù)據(jù)域。2048字節(jié)(2KB)的數(shù)據(jù)域定義為一個邏輯扇區(qū)(logicalsector)。每個邏輯扇區(qū)都有一個唯一的邏輯扇區(qū)號(logicalsectornumber，LSN)。CD-ROM的第一個邏輯扇區(qū)是從物理地址00∶02∶00開始，邏輯扇區(qū)號為LSN0。8.4CD-ROM的邏輯格式

每個邏輯扇區(qū)可以分成一個或多個邏輯塊。這樣做對于在盤上存放大量的小文件是很有用的。在一個由2048字節(jié)組成的邏輯扇區(qū)中，一個邏輯塊的大小可以是512、1024或2048字節(jié)。但一個邏輯塊的大小不超過邏輯扇區(qū)的大小。每個邏輯塊有一個邏輯塊號(logicalblocknumber，LBN)。第一個邏輯塊號(LBN0)是第一個邏輯扇區(qū)(LSN0)中的第一塊，依次為LBN1、2、3等等。在CD-ROM上，所有文件和其他重要的數(shù)據(jù)都按LBN尋址。8.4CD-ROM的邏輯格式物理扇區(qū)與邏輯扇區(qū)、邏輯塊的概念8.4CD-ROM的邏輯格式3)文件

每個文件可分為一節(jié)或多個文件節(jié)(filesection)。一個文件節(jié)放在由許多個邏輯塊組成的文件空間里。這些邏輯塊是順序編號的邏輯塊，由它們組成的文件空間又稱為文件范圍(extent)或文件域。 文件的標(biāo)識符(fileidentifier)可由三部分組成：文件名、文件擴(kuò)展名和文件版本號組成。但文件標(biāo)識符必須要包含一個文件名，或者包含一個擴(kuò)展名，其他可作為選擇。8.4CD-ROM的邏輯格式4)目錄 CD-ROM也采用分層目錄結(jié)構(gòu)，并且限定目錄層次的深度為8級。用這種目錄結(jié)構(gòu)可以組織大數(shù)量的文件。

CD-ROM也把目錄當(dāng)作文件看待，并且把整個目錄包含在1個或少數(shù)幾個文件中。包含目錄的文件稱為目錄文件。8.4CD-ROM的邏輯格式目錄文件結(jié)構(gòu)8.4CD-ROM的邏輯格式5)路徑表

在1985年，J.D.Barnette、B.Zoellick和S.Stegner開發(fā)了一種名叫路徑索引(pathindex)的一種隱式分層目標(biāo)結(jié)構(gòu)，后來改名為路徑表(pathtable)。這種結(jié)構(gòu)的特點是利用索引值來訪問所有的目錄。8.4CD-ROM的邏輯格式目錄結(jié)構(gòu)與路徑表

8.4CD-ROM的邏輯格式6)卷CD-ROM盤上可以存放信息的區(qū)域稱為卷空間(volumespace)。卷空間分成兩個區(qū)：從LSN0到LSN16稱為系統(tǒng)區(qū)，它的具體內(nèi)容沒有規(guī)定。從LSN16開始到最后一個邏輯扇區(qū)稱為數(shù)據(jù)區(qū)，它用來記錄卷描述符(volumedescriptors)、文件目錄、路徑表、文件數(shù)據(jù)等內(nèi)容。每卷數(shù)據(jù)區(qū)的開頭(LSN16)是卷描述符。卷描述符是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者說是一種描述表。其中的內(nèi)容用來說明整個CD-ROM盤的結(jié)構(gòu)、提供許多非常重要的信息，如盤上的邏輯組織、根目錄地址、路徑表的地址和大小、邏輯塊的大小等。8.4CD-ROM的邏輯格式8.5其他CD格式CD-R可刻錄光盤8.5其他CD格式CD-R可刻錄光盤8.5其他CD格式CD-R可刻錄光盤8.5其他CD格式CD-R可刻錄光盤8.5其他CD格式CD-RW可重復(fù)擦寫光盤8.5其他CD格式CD-RW可重復(fù)擦寫光盤8.5其他CD格式MD小型盤8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式8.6DVD格式DVD信號的調(diào)制方式和錯誤校正方法也做了相應(yīng)的修正以適應(yīng)高密度的需要，CD存儲器采用8-14(EFM)加3位合并位的調(diào)制方式，而DVD則采用效率比較高的8-16＋(EFMPLUS)的方式。CD需要用17比特來表示一個8比特的數(shù)據(jù)(14個通道位和3個用于改善讀出信號的合并位)。新的算法將使用16比特來表示一個8比特的數(shù)據(jù)，這樣也增加了DVD的容量。HD-DVDHDDVD（或稱：HighDefinitionDVD）是一種數(shù)字光儲存格式的藍(lán)色光束光碟產(chǎn)品，由HDDVD推廣協(xié)會（東芝、NEC、三洋電機(jī)、微軟及英特爾等）負(fù)責(zé)制定及開發(fā)。HDDVD的盤片是和CD同樣大?。ㄖ睆綖?20毫米）的光學(xué)數(shù)字儲存媒介，使用405納米波長的藍(lán)光。HDDVD-ROM、HDDVD-R、HDDVD-RW的單層容量為15GB，

雙層為30GB，而HDDVD-RAM則為單層20GB。HD-DVD的最大優(yōu)勢在于，它的制造工藝和傳統(tǒng)DVD一樣，生產(chǎn)商可使用原DVD生產(chǎn)設(shè)備制造，不需要投資改建生產(chǎn)線。從存儲容量來說，HD-DVD和藍(lán)光不相