光盤發(fā)展史及讀寫原理概述.ppt

1、光盤發(fā)展史及讀寫原理概述,周東平20120523,目錄,光盤技術(shù)發(fā)展概述 光盤分類 光盤讀寫原理 未來展望 致謝,光盤技術(shù)發(fā)展概述,CD家族的發(fā)展 激光通過聚焦可獲得直徑為1m的光束。經(jīng)技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，可以利用這種光束來記錄和重放信息。為此，從20世紀(jì)70年代初不少國家就開始致力于這方面的研究工作，到1972年已在實(shí)驗(yàn)室研究成功并于1978年將LV激光視盤正式投入市場。從那以后，這方面的研究成果陸續(xù)出現(xiàn)。,光盤技術(shù)發(fā)展概述,LV激光視盤,音頻CD和MD,CD-G),CD-V,CD-DA激光唱盤,CD-ROM光盤只讀存儲(chǔ)器,CD-I交互式光盤,CD-ROM XA,Photo CD,CD-R可記

2、錄光盤,VCD,DVD數(shù)字視盤,MO磁光盤,PCD相變光盤,FD光軟盤,光盤技術(shù)發(fā)展概述,1. LV(Laser Vision)激光視盤 它是最早研制成功并投放市場的光盤。在此光盤上記錄的是模擬電視信號(hào)，其中模擬圖像信號(hào)和模擬伴音信號(hào)均經(jīng)過調(diào)頻后記錄在光盤上。記錄在盤上的信號(hào)是以盤面上的凹坑來表示的。后來LV又被LD(Laser Disc)所代替?，F(xiàn)在普遍稱這種光盤為LD，或鐳射影碟。LD有直徑30 cm和20 cm兩種規(guī)格，其播放機(jī)與電視機(jī)連接，可播放高質(zhì)量圖像和高保真音樂。 2. 音頻CD和MD 音頻CD就是人們常說的激光唱盤，它經(jīng)過近20年的發(fā)展，已進(jìn)入成熟期。它也是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行模擬記

3、錄。CD的規(guī)格有直徑12 cm和8 cm兩種，它們?cè)缫堰M(jìn)入家庭音響中。,光盤技術(shù)發(fā)展概述,3. CD-G(Compact Disc Graphic) 這種激光盤又稱卡拉OK盤。它利用音頻CD盤片上的剩余通道來記錄畫面、文字等信息，在播放音樂的同時(shí)，可以產(chǎn)生靜止的圖像畫面和歌詞文字。因此，這種播放機(jī)在播放CD-G光盤時(shí)可以和電視機(jī)相連接，這對(duì)喜愛卡拉OK的人來說是很方便的。 4. CD-V(Compact Disc Video) 與前面所提到的LD類似，CD-V能播放活動(dòng)圖像和音樂，但它是LD系列的擴(kuò)充和改進(jìn)。它與LD的最大區(qū)別在于CD-V盤上的立體聲不再是模擬信號(hào)而是數(shù)字信號(hào)。因此，在盤上視頻

4、信號(hào)采用模擬信號(hào)而音頻信號(hào)采用數(shù)字信號(hào)。CD-V盤可向下兼容LV，通常有12 cm、8 cm和30 cm三種規(guī)格。,光盤技術(shù)發(fā)展概述,5. CD-DA(Compact Disc Digital Audio)激光唱盤 CD-DA標(biāo)準(zhǔn)是全數(shù)字化音響激光唱盤的標(biāo)準(zhǔn)，是在此前各公司經(jīng)過激烈競爭后達(dá)成的標(biāo)準(zhǔn)，它以紅皮書的形式于1982年公布。 6. CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)光盤只讀存儲(chǔ)器 CD-ROM主要用作計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)器。起初，它只記錄計(jì)算機(jī)可讀出的文字信息，而現(xiàn)在光盤則包括全數(shù)字化文字、聲音、圖形、動(dòng)畫及全動(dòng)態(tài)視頻影像。當(dāng)它用于存放文本、程序等方

5、面的數(shù)據(jù)時(shí)，可提供550 MB的存儲(chǔ)空間；當(dāng)用于存放電視圖像、聲音等數(shù)據(jù)時(shí)，可提供680 MB的存儲(chǔ)空間。 7. CD-I(Compact Disc Interactive)交互式光盤 利用CD-I播放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。這是一套獨(dú)立的CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)，以綠皮書的形式于1987年公布。,光盤技術(shù)發(fā)展概述,8. CD-ROM XA(CD-ROM eXtended Architecture) CD-ROM XA是由Philips、Sony和Microsoft公司于1988年公布的多媒體數(shù)據(jù)格式。它保留了ISO 9660文件結(jié)構(gòu)及黃皮書所規(guī)定的物理扇區(qū)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、圖像、聲音的光盤記錄，

6、達(dá)到圖像、聲音、文字的同步播放。 9. Photo CD Photo CD是以數(shù)字方式將彩色照片存放在光盤上的一種手段。通過它使用者可以在計(jì)算機(jī)的顯示器或電視機(jī)上欣賞高清晰的彩色照片。它采用的記錄標(biāo)準(zhǔn)與CD-ROM XA相同。 10. CD-R(Compact Disc Recordable)可記錄光盤 這種光盤允許寫一次，將數(shù)據(jù)寫入后便可以永久性地保存下來。寫入CD-R上的數(shù)據(jù)可以多次讀出。因此，CD-R也叫做CD-WORM(Compact Disc Write Once Read Memory)一次寫入型存儲(chǔ)器,光盤技術(shù)發(fā)展概述,11. VCD(Video Compact Disc) VC

7、D又稱為小影碟。利用VCD既可看電影又可唱卡拉OK。VCD上的信號(hào)是按照MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮處理并記錄的。記錄在VCD光盤上的圖像和伴音信號(hào)可以在VCD播放機(jī)、CD-1播放機(jī)或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上播放，其圖像和伴音的質(zhì)量已達(dá)到或超過目前的普通錄像帶或激光視盤的水平。 12. DVD(Digital Video Disc)數(shù)字視盤 DVD是一種全新的以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視盤。由于它以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)，因此具有高質(zhì)量的圖像畫面。而且，DVD視盤的記錄容量比CD-ROM大幾倍到幾十倍，播放時(shí)間達(dá)幾小時(shí)。DVD硬件及軟件均已解決，它代表著激光視盤今后的發(fā)展方向，現(xiàn)已經(jīng)大量出現(xiàn)。,光盤技術(shù)發(fā)

8、展概述,13. MO(Magneto-Optical)磁光盤 與以上所描述的光盤不同，MO具有可讀寫功能和很大的存儲(chǔ)容量。可見，MO既具有硬磁盤的多次讀寫及大容量功能，又具備光盤防磁、抗?jié)窦案呖煽啃缘奶攸c(diǎn)。 14. PCD(Phase Change Disc)相變光盤 與磁光盤原理不同，PCD只是利用光學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的寫入和讀出。相變光盤的讀寫比較簡單，其驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)也比較容易，預(yù)計(jì)它有可能成為外存技術(shù)的主流。 15. FD(Floptical Disk)光軟盤 FD是一種軟盤，而且其記錄信息原理依然是傳統(tǒng)的磁記錄原理，所不同的是它采用光學(xué)技術(shù)對(duì)讀寫磁頭進(jìn)行定位。,光盤分類,只讀光盤,只讀光

9、盤上的數(shù)據(jù)都是在大批量生產(chǎn)制作時(shí)生成的，用戶可根據(jù)需要選讀光盤上的信息，但不能擦除、更改或再寫入新的數(shù)據(jù)。常見的ROM有CD-ROM、激光唱片(CD-DA)、激光視盤(LD)以及存儲(chǔ)視頻圖像和電影的VCD等。只讀光盤主要用于作為電子出版物、素材庫和大型軟件的載體。,一次寫多次讀光盤,一次寫多次讀光盤WORM(Write Once Read Many)的原理是存儲(chǔ)單元的狀態(tài)只能被改變一次，且一旦改變，就不能回到原來的狀態(tài)，因此寫是不可逆的。但重復(fù)可讀的次數(shù)在理論上是無限的，其使用壽命大約為30100年。常用的WORM光盤有CD-R光盤，使用CD-R刻錄機(jī)寫入數(shù)據(jù)，它支持逐次寫入光盤內(nèi)容，可以繼續(xù)

10、使用未使用過的剩余空間，但對(duì)于已寫入空間不允許重新寫入。WORM光盤主要用于檔案存儲(chǔ)等。,可擦寫光盤,可擦寫光盤E-R/W(Erasable-Read/Write)像硬盤一樣可任意讀寫數(shù)據(jù)，即允許在擦除了盤片上原有的數(shù)據(jù)以后重新寫入新的數(shù)據(jù)。光盤的擦過程與寫過程是一個(gè)逆過程，寫即改變光介質(zhì)的性質(zhì)，擦即恢復(fù)光介質(zhì)原來的性質(zhì)。擦寫光盤常用以下兩種擦寫操作原理。,可擦寫光盤擦寫原理,1) 相變擦寫原理 相變擦寫原理利用存儲(chǔ)介質(zhì)的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的互逆結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除。兩個(gè)穩(wěn)態(tài)為反射率高的晶態(tài)和反射率低的非晶態(tài)。 寫過程是把存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)區(qū)域從晶態(tài)變到非晶態(tài)，而擦過程則把存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)區(qū)從非

11、晶態(tài)恢復(fù)到晶態(tài)。利用相變擦寫原理的光盤是一種全光型光盤。,可擦寫光盤擦寫原理,2) 磁光擦寫原理 磁光擦寫原理是利用光照磁化方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除的。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，激光束聚焦在光盤的磁光膜上，因溫度升高，光照區(qū)域迅速退磁，盤的另一面上的電磁線圈會(huì)對(duì)光照區(qū)域施加一個(gè)外磁場，使被光照區(qū)域反向磁化，沒有光照的相鄰存儲(chǔ)單元的磁化方向不變，從而實(shí)現(xiàn)磁化的反差記錄。擦除過程與寫入過程正好相反，即恢復(fù)原來的磁化方向。,光盤讀寫原理圖,光盤讀寫原理,由圖可知，光盤讀寫系統(tǒng)包括寫入通道和讀出通道。向光盤寫入數(shù)據(jù)由寫入通道實(shí)現(xiàn)，激光器發(fā)出的光束經(jīng)過光分離器，高能量的光束在光調(diào)制器中受到寫入信號(hào)的調(diào)制后，被跟蹤反射

12、鏡導(dǎo)向聚焦鏡，聚焦成1 m的光點(diǎn)，對(duì)光盤存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行物化反應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的寫入操作。從光盤讀出信息數(shù)據(jù)由讀出通道實(shí)現(xiàn)，由激光器發(fā)出的光束經(jīng)過光分離器將光束強(qiáng)度減弱到一定程度，然后被跟蹤反射鏡導(dǎo)向聚焦鏡，使光束聚焦成1m左右的光束，對(duì)光盤存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行掃描，反射光束由跟蹤反射鏡導(dǎo)入光分離器，以使輸入光束與反射光束相分離，然后再通過光電檢測(cè)器將光信號(hào)變換成電信號(hào)輸出。,未來展望,當(dāng)前，光盤技術(shù)正朝著高密度、大容量、小體積、多品種、快速存取及網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)發(fā)展。 1. 從CD-ROM到SD-ROM 前面已經(jīng)提到，CD-ROM的歷史不過十多年，尤其是近幾年，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，CD-ROM已得到了

13、極大的發(fā)展。各種速率的與計(jì)算機(jī)相連的光盤(CD-ROM)驅(qū)動(dòng)器或獨(dú)立的光盤播放機(jī)大量涌現(xiàn)，而且，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器已成為微型機(jī)的必配外設(shè)。,未來展望,同時(shí)，各種類型的CD-ROM盤，從教育、游戲、管理直到各種軟件，目前已有近萬種。無疑，上節(jié)中我們提到的CD-ROM及其系列產(chǎn)品，如CD-I、CD-DA、CD-ROM XA等等將繼續(xù)以強(qiáng)勁的勢(shì)頭占領(lǐng)市場，而且在今后數(shù)年內(nèi)，這種情況不會(huì)發(fā)生根本的變化。 但是，隨著高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和發(fā)展，隨著MPEG-2的公布和技術(shù)難點(diǎn)的克服，人們要求容量更大的CD-ROM，原來只有幾百M(fèi)B的CD-ROM已無法滿足要求。于是，技術(shù)實(shí)力雄厚的公司提出SD-ROM，而有的