光盤
光盤是采用光學方法進行信息存取的盤形介質。光盤存儲是多媒體技術中最重要的一種技術，自其問世以來，受到各界極大的重視，成為當今最重要的一種信息存儲方法。
光盤具有存儲密度高、容量大、穩定性好、保存時間長等許多優點。激光的相幹性很好，用聚光係統可以聚焦成極少的光點，因而光盤上每位信息占的空間僅有1微米左右，光盤的記錄密度為5×105位/毫米2是目前錄像磁帶存儲器的40倍，計算機磁盤的100倍。光盤的容量大，普通的CD—ROM可存儲680GB的數據，隻需要100張直徑30厘米的雙麵光盤就可以記錄藏書量2000萬冊的美國國會圖書館的全部藏書。而且光盤為非接觸式讀寫，不會發生機械損傷，載體保存時間長達幾十年甚至上百年。光盤存取數據時間短，數據傳輸率高，現代的光盤驅動器的速度僅次於硬盤。
光盤的應用範圍相當廣泛，從商業廣告、文件存儲到音樂影視節目的播放、圖書資料的發行等等。自70年代以來，光盤產業在與信息記錄和處理的各個領域得到了世界範圍的迅速發展，應用前景令人振奮。
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一、光盤的種類
光盤可分為：隻讀光盤、一次寫入/多次讀取光盤、可擦寫光盤三大類。
1.隻讀光盤
全稱是隻讀光學存儲器（Optical Read Only Memory），其代表性產品又分為以下幾個小類：
（1）LD（Laser Video Disk）直徑30厘米的大光盤，記錄信息一般為影視信息，又稱大影碟；
（2）CDA（Compact Disk—Digital Audio）音樂光盤，記錄信息為數字聲頻信息；
（3）CD—ROM一般記錄與計算機軟件相關的信息；
（4）VCD（Video—CD）記錄用MPEG1標準壓縮的動態音像信息，又稱為小影碟；
（5）DVD（Digital Video Disk）記錄用MPEG2標準壓縮的動態音像信息，容量比VCD大許多。
（6）CD—I（Compact Disc Interactive）交互式光盤，一般記錄靜態圖像及同步音頻信息；
（7）CD—G記錄音頻信息及靜態圖像。
2.一次寫入/多次讀取光盤
英文名稱是WORM，Write Once Read Multiple。其代表性產品是CD—R（CD Recordable）。
3.可擦寫光盤
英文名稱是R/W，Rewritable代表性產品有：
磁光盤（MO：Magneto—Optical）
相變盤（PC：Phase Change）
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二、隻讀光盤CD—ROM
隻讀光盤在多媒體技術中占有舉足輕重的地位，因為它容量大、穩定性高、非接觸式讀寫、占空間小易保存、載體保存時間長。但隻讀光盤的最大特點是廠商製造出產品後，用戶不能對其內容進行修改，隻可以讀取。隻讀光盤的驅動器叫CD—ROM驅動器，已成為多媒體計算機MPC必須配置的外設。下麵我們先介紹CD—ROM的原理、結構及製作過程，再介紹各種格式的光盤，然後探討CD—ROM驅動器。
1.隻讀光盤結構、原理及製作
（1）隻讀光盤的結構。
光盤是由基片、記錄介質、保護層等幾部分組成。
基片材料一般為金屬（如鋁片）、玻璃（如硼矽酸玻璃）或塑料（如聚碳酸酯）。基片介質要厚度均勻、有較高的透光性和足夠的光學均勻性，並且還要有足夠的強度和抗熱變形性，以及不會受腐蝕。
記錄介質材料有Te、TE—c、Te合金、Te—Se、鹵化銀膜，非晶半導體膜，非晶硫硒碲化合物，熱塑材料，光磁材料，光色材料等。記錄介質要有一定的記錄敏度、高分辨率、高信噪比，能夠實時記錄和瞬時讀出，並且容易製成長期穩定且均勻完好的記錄膜。
記錄介質是光盤組成分中最重要的部分，它直接關係到光盤片的質量，一般地說，記錄介質的結構有四種：
①單層結構：就是把記錄介質直接塗在基片上，這種結構的光盤較難獲得充分的對比度；
②二層結構：使用電介質膜和金屬膜二層結構，提高光盤記錄靈敏度，並可用於可擦寫光盤；
③三層結構：用鋁反射膜、透明的電介質層和記錄層三層形成記錄介質層，三層結構比二層結構記錄靈敏度更加提高。
④液晶結構：液晶結構可用在可擦寫型光盤中，由於液晶在比室溫稍高的溫度下可以改變其狀態，故利用此特點，可進行對光盤信息的改寫。
保護層一般使用樹脂材料，它直接塗在介質表麵上以保護記錄介質。保護層需要堅硬牢固，既可防擦傷又可防潮，以達到保護記錄介質的作用。
（2）光盤數據的製作。
①準備數據：包括對數據的處理和數據的調製編碼，也就是說，將信息按照它們要在光盤上存儲的形式劃分成以2048個字節為一個單元的許多數據塊，在每一塊數據塊上再附加288個字節作為係統數據供係統使用，如ECC錯誤檢測等。
用戶數據追加同步模式、標頭、EDC碼、ECC碼後，就可進行數據的調製過程。調製的目的是為了使數據均衡，使得在保持分辨率的同時提高字節密度，保證一塊數據中出現的錯誤不會影響其它數據塊，同時還要降低EDC信號量的頻率以符合伺服裝置的要求。為了達到以上要求，8位二進製數據被轉換為14位調製數據，同時在每14位字節之間再追加3個字節稱為歸並位，使得在0和1代碼中，符合下列規定：在“1”之間至少有兩個“0”，在“1”之間至多有11個“0”。當然這是由處理過程自動計算出的。
②母盤製作：先在拋光盤玻璃主盤上塗上光敏抗蝕材料，然後在記錄台上用激光對抗蝕塗層進行刻製，沿著螺線狀導向槽由盤心逐漸向外，直至完全占據整個記錄區。采用所需要的調製碼來調節激光束的通、斷。對已曝光的有抗蝕塗層的主盤進行蝕刻，並放在蒸發箱內，然後在主盤表麵上塗一薄層導電層。把盤放進電鍍槽內，在玻璃主盤上生成一層鍍鎳層。將鎳層從玻璃上分離開，用它製成模版，母盤便作好了。
③盤片的製作：把由主盤製成的模版放進成型機，注入熔化的丙烯樹脂材料，冷卻凝固後就可以複製出與原主盤刻製特征完全一致的盤片。在盤片信息記錄麵一側，用蒸發法或濺射法把記錄層和光吸收層連續地塗敷、鍍製，使其厚度為30微米。蒸發鍍製記錄層之後，再塗上保護層，使之與盤基相粘合，便完成對盤片的製作。
（3）光盤的讀取。
光盤信息記錄方式有許多種，因此信息讀出的方法也各不相同。比較常見的是凹坑記錄信息的讀出。這是對於采用凹坑記錄信息方式的光盤，照射到光盤信息徑跡上的激光波長約0.8微米，接近激光波長。當激光落在無信息坑的平麵上，光能量會大致全部反射回（80％）；當光點落在小坑上時，隻有少量的光被反射（10％），這樣使得光敏二極管輸出強度變化的比例達到10∶1以上，就可讀出信號。
對於可擦寫光盤，激光頭輸出的光分兩種，一種是強光，一種是弱光。強光用於記錄信息，弱光用於讀取信息。
（4）光盤格式的標準。
①CD—DA標準：紅皮書標準——數字音頻（適用於記錄或播放音頻CD）。
1981年為CD—DA製定的規格，稱為紅皮書。這是最先建立的規格。它采用脈衝編碼調製PCM，用44.1kHz的采樣頻率對音頻信號進行采樣和編碼，記錄在CD—DA盤片上。CD—DA可以得到超級Hi Fi的音響效果。
②CD—ROM標準：黃皮書標準——CD—ROM（適用於CD—ROM的讀寫）。
1985年為CD—ROM製定的規格，稱為黃皮書。它對光盤的物理格式和盤地址作了規定。
1986年又製定了它的邏輯格式，在1987年正式作為國際標準ISO9660。
③CD—I標準：綠皮書標準。
1988年Philips公司和Sony公司聯合推出CD—I係統，並對其軟、硬件部分作了詳細的規定，稱為綠皮書。它是所有規格中最複雜的一種，采用了多種壓縮編碼技術，完成對各種數據的編碼。對於音頻信號采用PCM和ADPCM技術進行壓縮編碼，可獲得四種不同音質的信號。綠皮書中的ADPCM技術使CD—I光盤的容量較紅皮書規格擴大16倍。
④CD—ROMXA標準。
這是1989年Philips和Microsoft合作推出的、並在1991年國際多媒體和CD—ROM大會上宣布為擴展結構體係標準。它減少了數字化音頻信號的光盤存儲空間，是對原CD—ROM規格的擴充。具體是用ADPCM作為壓縮編碼，使用三種不同的采樣頻率。CD—ROMXA規格是黃皮書和綠皮書規格的結合。
⑤Photo—CD標準。
1992年Kodak公司推出，等待計算機廠商的確認。Photo—CD光盤用於記錄數字化照片信息。
③CDTV標準。
1991年由Commodore公司專門設計並規定了它的格式，由於CDTV沒有采用CD—I標準，隻能在指定的係統中使用。
⑦DVI標準。
1990年由IBM和Intel公司聯合推出，DVI光盤隻能在DVI係統環境下使用，但DVI技術具有很強的功能，將全屏幕全動態視頻圖像、高清晰度靜態圖像、雙聲道高保真間頻信號及傳統的圖形和文本集成到一個交互的環境，可實現動態視頻/音頻數據的實時采集、實時壓縮存儲/反壓縮播放，成為全數字化多媒體技術的代表。
⑧VCD標準：白皮書標準。
視頻光盤Video CD（適用於播放MPEG解碼視頻）
⑨橙皮書標準。
多對話式Multi—Session（適用於在可記錄CD上增加文件）
2.幾種常見的隻讀光盤
（1）CDA（Compact Disk—Digital Audio）又稱“激光唱盤”。
1981年，Philips公司和Sony公司製定了關於CD—DA（Compact Disc—Disc—Digital Audio）的紅皮書標準，至此激光唱盤有了統一的標準。標準規定：CDA的直徑為12厘米，厚為1.2毫米。一張CDA盤可記錄74分鍾的以44.1kHz采樣、16位的數字立體聲信息。
CDA盤是早期的CD標準，它雖然可以在計算機的CD—ROM中進行播放，但由於不符合ISO9660標準，所以不可以象普通的CD—ROM光盤一樣用DIR命令來顯示其內容。CDA自1982年大量進入市場後，以其高清晰度的音質，成為錄音盒帶的主要替代品，CD機成為家庭音響的主要組成部分。
（2）LD（Laser Video Disk）通稱“大影碟”。
LD是由Philips公司於70年代初推出。直徑30厘米的大光盤，記錄信息一般為影視信息。它的分辨率為425線，采用MPEG1標準進行圖像壓縮。LD有“主動放演”和“慢放演”兩種規格。“主動放演”為每秒25轉恒角速度，每麵可放演30分鍾帶寬5MHz的PAL製電視節目；“慢放演”為每秒11米左右的恒線速度，每麵可放演60分鍾全帶寬PAL製式的電視節目。
從旋轉速度上分，LD有常線速（CLV）型和常角速（CAV）型。