第五章 光盘技术光存储技术光盘的分类光盘的国际标准
CD-ROM,VCD,DVD
CD-R刻录机教学目标
5.1光盘的种类
一、按光盘的存取性能来分
1.只读型光盘
2.一次写多次读光盘
3.可擦写光盘
二、按光盘上多媒体信息的存储类型分第五章 光盘技术
5.2 光盘系列和国际标准国际标准化组织 ISO针对各种光盘存储信息的不同特点，对光盘的数据格式作了详细规定，制订了不同的标准。 ISO光盘标准包括光盘的数据格式、编码方法、物理尺寸以及 CD技术等各方面的说明，为软件和硬件开发人员提供了完整的技术规范。
这些不同类型光盘标准的规范文件的封面用不同颜色加以区别，
人们也习惯于把光盘的标准用文件封皮的颜色来区分，如称作红皮书、黄皮书、蓝皮书、绿皮书、橙皮书、白皮书等。
第五章 光盘技术第五章 光盘技术
CD-DA遵循 ISO制订的 CD-ROM的红皮书 (Red Book)技术标准。
CD-ROM紧凑式只读光盘，遵循的 ISO标准称为 CD-ROM的黄皮书
(Yellow Book)技术标准。
CD-I交互式光盘遵循 ISO标准的 CD-ROM的绿皮书 (Green Book)技术标准。
CD-V激光电视光盘，遵循 1986年公布的 CD-ROM的 ISO的蓝皮书
(Blue Book)标准。
CD-ROM／ XA：紧凑型只读光盘的扩展标准，遵循黄皮书的扩充。
VCD全数字化的影音光盘遵循 ISO标准的 CD-ROM的白皮书 (White
Book)技术标准第五章 光盘技术
DVD数字视频光盘是符合 MPEG-2标准的全数字化的影音光盘。
1991年公布的 ISO橙皮书 (Orange Book)主要是定义可擦写可重写的 CD-R,CD-MO光盘的标准
1994年又公布了适于 CD-WO的标准，它是在黄皮书的基础上增加了各种可写光盘的格式标准。该标准分为两部分，其中 Orange
Book1定义可擦除重写的 CD-MO磁光盘标准。 Orange Book2定义了一次写多次读的光盘 CD-WO,CD-WORM和 CD-R的标准。
第五章 光盘技术
5.3 CD-ROM只读光盘
CD-ROM光盘的结构
☆ CD-ROM光盘是一张硬塑料盘片，它的物理尺寸为外直径
120mm(4.72英寸 )，厚度 1.2mm，中心有一个直径为 15mm的中心孔，盘片重量约 14～ 18克。
☆ 由三层组成：
第一层：涂漆的保护层，上面印有盘片名称等信息。
第二层：铝反射层，用来反射光盘读出时的激光光束，提高盘片的反射率。
第三层：由聚碳酸脂塑料 (p01ycarbonate)压制的透明衬底第五章 光盘技术
CD-ROM光盘存储原理光盘在记录信息时，要使用功率较强的激光光源，将激光束聚焦成小于 lμm 的光点照射到介质表面，激光束会使介质表面的微小区域温度升高，产生微小的凹坑，称为烧蚀
(Mastering)。可以用输入二进制的数据来调制光线的强弱，这样，激光使信息以凸凹坑的形式记录 0和 1的信息。凹坑的深度约 0.12mm，直径大约 0.6μm 。这样制成了原版光盘，以后可以大量复制商品光盘 。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘上的光道光盘盘片的介质上由凹坑和凸起组成了光道，光道用来记录信息。
CD-ROM光盘的光道和软盘、硬盘的磁道有很大的不同。 CD-ROM光盘的光道是从最里面向外边形成的一个连续的螺旋型的光道。光道间间距为 1.6μm,光道的宽度为 0.6μm,总长度为 5km，道密度为 16000道
／英寸 (tpi)，与其相比，软盘的磁道密度只有
96tpi,典型的硬盘磁道密度也只有几百 tpi。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘系统的性能指标
– 1．光盘的尺寸。 CD和 CD-ROM的尺寸都为直径 4.72英寸 (120mm)。
– 2．光盘的容量。
– 3．数据传输率。
– 4．平均访问时间。
– 5．缓冲区容量。
– 6．误码率。
– 7．平均无故障时间。
– 8．其他指标 。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘驱动器
CD-ROM光盘驱动器的组成,CD-ROM光盘驱动器是一个光学、机械和电器电子技术相结合的高科技产品。它包括机械部分、光学部分、控制系统和信号处理部件等几大部分 。
第五章 光盘技术
CD-ROM驱动器的工作原理
CD-ROM是从 CD演变出来的,CD是将模拟信号数字化后通过刻录机
(批量生产用 CD压制机 )，在光盘上刻出一个个肉眼看不到的小坑，然后在另一面涂上反光材料，就制成了 CD (数据 CD或音乐 CD)。从 CD-ROM激光头射出来的激光照到盘片平的地方和小坑的地方反射率不同，这时在激光旁边的光敏元件，感应到有强有弱的反射光，就产生高低电子，输出到光驱的数字电路。而高电平和低电平在计算机中分别代表 0和 1，这就是 CD-ROM把数据光盘转换成数据输出的原理和过程。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘驱动器的接口标准
CD-ROM光盘驱动器通过标准的接口和计算机连接，接口不仅对突发数据传输率影响较大，而且对软件的兼容性也至关重要。常见的数据接口标准有 3种。
(1)AT总线接口。
(2)IDE接口。
(3)SCSI接口。
第五章 光盘技术
5.4 VCD
VCD(Video-CD)全数字化的影音光盘
VCD是由 JVC,Philips,Matsushita和 Sony等公司联合制定的数字电视光盘的技术规格，于 1993年推出的产品是全数字化的影音光盘。它采用 CD-ROM的标准和 MPEG动态视频数据的压缩方式，存放数字化的视频和音频信息，被称为光盘 CD家族的第三代成员 。
第五章 光盘技术
VCD的标准有以下几个版本：
VCD1.0是 JVC公司 1993年提出的，可储存歌曲名称及其他卡拉 OK资料，是专为卡拉 OK而设计的。
VCD1.1是 Philips,Sony,Panasonic,JVC等公司联合提出的，其应用范围比 Ver1.0版本扩展了许多，在性能方面也有大的改进，尤其是其压缩技术更先进了，图像分辨格式、扇区划分和信号封包形式的标准化及记录格式化，更适于图像的播放。
VCD2.0是 1994年提出的标准，与 Ver1.0和 Ver1.1版本的主要区别在于,Ver2.0版本具有交互式的菜单选择功能及控制高清晰度静止画面功能。
第五章 光盘技术
5.5 DVD
DVD的全称是 Digital Versatile Disc，它的主要用途在于数字影像。 DVD
看起来跟普通的 CD没什么两样，但存储的信息量却相当惊人，有 4.7 GB,8.5
GB,9.4GB甚至是 17 GB。
DVD是如何达到这么高的存储容量的呢?现在的 CD光盘 (包括 CD,VCD,CD-
ROM等 )厚度是 1.2 mm。而单层的 DVD盘片是 0.6 mm，最小凹凸坑的长度仅为
0,4um，光道之间的间距也仅为 0.74um。除此之外,DVD还采取了提高盘面利用率、减少纠错码长度、修改信号调制方式以及减少每个扇区字节数等措施，使得 DVD单面单层的容量达 4.7GB，是 CD盘片的 7倍多。从 DVD盘片结构来分,DVD
有单面单层 (容量达 4.7GB)、单面双层 (容量达 8.6GB)、双面单层 (容量达 9.4GB)、
双面双层 (容量达 17GB)4种结构。
第五章 光盘技术
DVD还有一个特点，就是在加工之初被分为 6个不同的区域
（见下表），为的是防止盗版。
区号 区域 区号 区域
1 美国和加拿大 4 中南美洲、新西兰 和澳大利亚
2 日本和西欧 5 非洲、俄罗斯和东 欧
3 亚洲（不含中国大 陆） 6 中国大陆第五章 光盘技术
5.６ CD-R光盘刻录机
CD-R技术的原理使用 CD-R刻录机制作数据盘的时候，是将刻录机的写激光聚焦后，通过 CD-R空白盘上的聚碳酸脂 (polycarbonate)层照射到有机染料的表面上。激光照射时产生的热量将有机染料烧熔，并使其变成光痕 (mark)。用数据,0”或,1”来调制激光的强度，就可以把要存储的信息刻录在光盘上。
第五章 光盘技术
光盘刻录机的分类
1．按安装方式分类光盘刻录机可分为内置式和外置式两类。
2．按接口方式分类一般来说,SCSI接口的光盘刻录机刻录性能最好，但缺点是价格较高，且需要购买 SISC卡。 IDE接口的光盘刻录机价格适中，随着计算机性能的大幅度提高，其刻录质量也比较令人满意。 USB接口的刻录机装卸方便，刻录速度已达到
10倍速以上，刻录质量也比较稳定。
3．按特点和功能分类光盘刻录机根据自身的特点和功能可分为：
一次刻录型刻录机，只支持一次性写入（只能刻录一次），
多次读取。
重复刻录型号刻录机，支持可擦写光盘的反复刻录。
第五章 光盘技术
CD-R光盘
1,CD-R光盘结构,CD-R光盘的盘片尺寸和 CD-ROM盘片相同
CD-R光盘的容量有两种规格，
一种是容量为 540MB可写入 63分钟数据的 CD-R盘，
另一种是容量为 650MB可写入 74分钟数据的 CD-R光盘。
2,CD-R光盘支持的数据格式
CD-R光盘支持多种数据格式，一般的 CD-R光盘刻录机都支持
CD-DA,CD-ROM,CD-ROM／ XA,VCD和 CD-I 5种光盘数据格式。
它们分别应用在 CD激光唱盘,CD-ROM数据盘,CD-ROM多媒体节目光盘,VCD．视频光盘和 CD-I光盘的制作。
3,CD-R光盘的刻录方式
CD-R光盘的数据刻录有 3种方式，分别是整盘刻录、单道刻录和多段刻录。
第五章 光盘技术
CD-R刻录机的性能指标
1．数据格式
2．刻录方式
3．读写速度
4．缓存器容量
5．平均无故障时间 (MTBF)
除此之外，衡量一台刻录机的性能还有接口方式、数据可靠性、刻录机对盘片的兼容性、支持软件的性能等 。
CD-ROM,VCD,DVD
CD-R刻录机教学目标
5.1光盘的种类
一、按光盘的存取性能来分
1.只读型光盘
2.一次写多次读光盘
3.可擦写光盘
二、按光盘上多媒体信息的存储类型分第五章 光盘技术
5.2 光盘系列和国际标准国际标准化组织 ISO针对各种光盘存储信息的不同特点，对光盘的数据格式作了详细规定，制订了不同的标准。 ISO光盘标准包括光盘的数据格式、编码方法、物理尺寸以及 CD技术等各方面的说明，为软件和硬件开发人员提供了完整的技术规范。
这些不同类型光盘标准的规范文件的封面用不同颜色加以区别，
人们也习惯于把光盘的标准用文件封皮的颜色来区分，如称作红皮书、黄皮书、蓝皮书、绿皮书、橙皮书、白皮书等。
第五章 光盘技术第五章 光盘技术
CD-DA遵循 ISO制订的 CD-ROM的红皮书 (Red Book)技术标准。
CD-ROM紧凑式只读光盘，遵循的 ISO标准称为 CD-ROM的黄皮书
(Yellow Book)技术标准。
CD-I交互式光盘遵循 ISO标准的 CD-ROM的绿皮书 (Green Book)技术标准。
CD-V激光电视光盘，遵循 1986年公布的 CD-ROM的 ISO的蓝皮书
(Blue Book)标准。
CD-ROM／ XA：紧凑型只读光盘的扩展标准，遵循黄皮书的扩充。
VCD全数字化的影音光盘遵循 ISO标准的 CD-ROM的白皮书 (White
Book)技术标准第五章 光盘技术
DVD数字视频光盘是符合 MPEG-2标准的全数字化的影音光盘。
1991年公布的 ISO橙皮书 (Orange Book)主要是定义可擦写可重写的 CD-R,CD-MO光盘的标准
1994年又公布了适于 CD-WO的标准，它是在黄皮书的基础上增加了各种可写光盘的格式标准。该标准分为两部分，其中 Orange
Book1定义可擦除重写的 CD-MO磁光盘标准。 Orange Book2定义了一次写多次读的光盘 CD-WO,CD-WORM和 CD-R的标准。
第五章 光盘技术
5.3 CD-ROM只读光盘
CD-ROM光盘的结构
☆ CD-ROM光盘是一张硬塑料盘片，它的物理尺寸为外直径
120mm(4.72英寸 )，厚度 1.2mm，中心有一个直径为 15mm的中心孔，盘片重量约 14～ 18克。
☆ 由三层组成：
第一层：涂漆的保护层，上面印有盘片名称等信息。
第二层：铝反射层，用来反射光盘读出时的激光光束，提高盘片的反射率。
第三层：由聚碳酸脂塑料 (p01ycarbonate)压制的透明衬底第五章 光盘技术
CD-ROM光盘存储原理光盘在记录信息时，要使用功率较强的激光光源，将激光束聚焦成小于 lμm 的光点照射到介质表面，激光束会使介质表面的微小区域温度升高，产生微小的凹坑，称为烧蚀
(Mastering)。可以用输入二进制的数据来调制光线的强弱，这样，激光使信息以凸凹坑的形式记录 0和 1的信息。凹坑的深度约 0.12mm，直径大约 0.6μm 。这样制成了原版光盘，以后可以大量复制商品光盘 。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘上的光道光盘盘片的介质上由凹坑和凸起组成了光道，光道用来记录信息。
CD-ROM光盘的光道和软盘、硬盘的磁道有很大的不同。 CD-ROM光盘的光道是从最里面向外边形成的一个连续的螺旋型的光道。光道间间距为 1.6μm,光道的宽度为 0.6μm,总长度为 5km，道密度为 16000道
／英寸 (tpi)，与其相比，软盘的磁道密度只有
96tpi,典型的硬盘磁道密度也只有几百 tpi。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘系统的性能指标
– 1．光盘的尺寸。 CD和 CD-ROM的尺寸都为直径 4.72英寸 (120mm)。
– 2．光盘的容量。
– 3．数据传输率。
– 4．平均访问时间。
– 5．缓冲区容量。
– 6．误码率。
– 7．平均无故障时间。
– 8．其他指标 。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘驱动器
CD-ROM光盘驱动器的组成,CD-ROM光盘驱动器是一个光学、机械和电器电子技术相结合的高科技产品。它包括机械部分、光学部分、控制系统和信号处理部件等几大部分 。
第五章 光盘技术
CD-ROM驱动器的工作原理
CD-ROM是从 CD演变出来的,CD是将模拟信号数字化后通过刻录机
(批量生产用 CD压制机 )，在光盘上刻出一个个肉眼看不到的小坑，然后在另一面涂上反光材料，就制成了 CD (数据 CD或音乐 CD)。从 CD-ROM激光头射出来的激光照到盘片平的地方和小坑的地方反射率不同，这时在激光旁边的光敏元件，感应到有强有弱的反射光，就产生高低电子，输出到光驱的数字电路。而高电平和低电平在计算机中分别代表 0和 1，这就是 CD-ROM把数据光盘转换成数据输出的原理和过程。
第五章 光盘技术
CD-ROM光盘驱动器的接口标准
CD-ROM光盘驱动器通过标准的接口和计算机连接，接口不仅对突发数据传输率影响较大，而且对软件的兼容性也至关重要。常见的数据接口标准有 3种。
(1)AT总线接口。
(2)IDE接口。
(3)SCSI接口。
第五章 光盘技术
5.4 VCD
VCD(Video-CD)全数字化的影音光盘
VCD是由 JVC,Philips,Matsushita和 Sony等公司联合制定的数字电视光盘的技术规格，于 1993年推出的产品是全数字化的影音光盘。它采用 CD-ROM的标准和 MPEG动态视频数据的压缩方式，存放数字化的视频和音频信息，被称为光盘 CD家族的第三代成员 。
第五章 光盘技术
VCD的标准有以下几个版本：
VCD1.0是 JVC公司 1993年提出的，可储存歌曲名称及其他卡拉 OK资料，是专为卡拉 OK而设计的。
VCD1.1是 Philips,Sony,Panasonic,JVC等公司联合提出的，其应用范围比 Ver1.0版本扩展了许多，在性能方面也有大的改进，尤其是其压缩技术更先进了，图像分辨格式、扇区划分和信号封包形式的标准化及记录格式化，更适于图像的播放。
VCD2.0是 1994年提出的标准，与 Ver1.0和 Ver1.1版本的主要区别在于,Ver2.0版本具有交互式的菜单选择功能及控制高清晰度静止画面功能。
第五章 光盘技术
5.5 DVD
DVD的全称是 Digital Versatile Disc，它的主要用途在于数字影像。 DVD
看起来跟普通的 CD没什么两样，但存储的信息量却相当惊人，有 4.7 GB,8.5
GB,9.4GB甚至是 17 GB。
DVD是如何达到这么高的存储容量的呢?现在的 CD光盘 (包括 CD,VCD,CD-
ROM等 )厚度是 1.2 mm。而单层的 DVD盘片是 0.6 mm，最小凹凸坑的长度仅为
0,4um，光道之间的间距也仅为 0.74um。除此之外,DVD还采取了提高盘面利用率、减少纠错码长度、修改信号调制方式以及减少每个扇区字节数等措施，使得 DVD单面单层的容量达 4.7GB，是 CD盘片的 7倍多。从 DVD盘片结构来分,DVD
有单面单层 (容量达 4.7GB)、单面双层 (容量达 8.6GB)、双面单层 (容量达 9.4GB)、
双面双层 (容量达 17GB)4种结构。
第五章 光盘技术
DVD还有一个特点，就是在加工之初被分为 6个不同的区域
（见下表），为的是防止盗版。
区号 区域 区号 区域
1 美国和加拿大 4 中南美洲、新西兰 和澳大利亚
2 日本和西欧 5 非洲、俄罗斯和东 欧
3 亚洲（不含中国大 陆） 6 中国大陆第五章 光盘技术
5.６ CD-R光盘刻录机
CD-R技术的原理使用 CD-R刻录机制作数据盘的时候，是将刻录机的写激光聚焦后，通过 CD-R空白盘上的聚碳酸脂 (polycarbonate)层照射到有机染料的表面上。激光照射时产生的热量将有机染料烧熔，并使其变成光痕 (mark)。用数据,0”或,1”来调制激光的强度，就可以把要存储的信息刻录在光盘上。
第五章 光盘技术
光盘刻录机的分类
1．按安装方式分类光盘刻录机可分为内置式和外置式两类。
2．按接口方式分类一般来说,SCSI接口的光盘刻录机刻录性能最好，但缺点是价格较高，且需要购买 SISC卡。 IDE接口的光盘刻录机价格适中，随着计算机性能的大幅度提高，其刻录质量也比较令人满意。 USB接口的刻录机装卸方便，刻录速度已达到
10倍速以上，刻录质量也比较稳定。
3．按特点和功能分类光盘刻录机根据自身的特点和功能可分为：
一次刻录型刻录机，只支持一次性写入（只能刻录一次），
多次读取。
重复刻录型号刻录机，支持可擦写光盘的反复刻录。
第五章 光盘技术
CD-R光盘
1,CD-R光盘结构,CD-R光盘的盘片尺寸和 CD-ROM盘片相同
CD-R光盘的容量有两种规格，
一种是容量为 540MB可写入 63分钟数据的 CD-R盘，
另一种是容量为 650MB可写入 74分钟数据的 CD-R光盘。
2,CD-R光盘支持的数据格式
CD-R光盘支持多种数据格式，一般的 CD-R光盘刻录机都支持
CD-DA,CD-ROM,CD-ROM／ XA,VCD和 CD-I 5种光盘数据格式。
它们分别应用在 CD激光唱盘,CD-ROM数据盘,CD-ROM多媒体节目光盘,VCD．视频光盘和 CD-I光盘的制作。
3,CD-R光盘的刻录方式
CD-R光盘的数据刻录有 3种方式，分别是整盘刻录、单道刻录和多段刻录。
第五章 光盘技术
CD-R刻录机的性能指标
1．数据格式
2．刻录方式
3．读写速度
4．缓存器容量
5．平均无故障时间 (MTBF)
除此之外，衡量一台刻录机的性能还有接口方式、数据可靠性、刻录机对盘片的兼容性、支持软件的性能等 。
