第十讲多媒体储存和获取技术.ppt

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1、第十讲多媒体储存和获第十讲多媒体储存和获取技术取技术现在学习的是第1页，共49页9.1多媒体计算机基本结构多媒体计算机基本结构1.多媒体计算机多媒体计算机多媒体计算机需要计算机交互式地综合处理声、文、图信息，多媒体计算机需要计算机交互式地综合处理声、文、图信息，图像和声音信息数据量大，处理速度要求高。有三种方案：图像和声音信息数据量大，处理速度要求高。有三种方案：1选用专用芯片、设计专用接口卡。选用专用芯片、设计专用接口卡。例如视频卡、声卡、网卡等该方法就是多媒体个人计算机例如视频卡、声卡、网卡等该方法就是多媒体个人计算机（MPC）的标准和结构。）的标准和结构。2设计专用芯片和软件设计专用芯片

2、和软件3把多媒体技术做到把多媒体技术做到CPU芯片中芯片中多媒体系统：多媒体系统：CD-I系统：家用交互式多媒体系统系统：家用交互式多媒体系统 DVI系统：由美国普林斯顿系统：由美国普林斯顿DavidSanaoff研究中心研究开发的交互式数字研究中心研究开发的交互式数字视频系统视频系统多媒体工作站多媒体工作站 现在学习的是第2页，共49页2.多媒体计算机硬件多媒体计算机硬件现在学习的是第3页，共49页9.2多媒体存储多媒体存储多媒体信息：多媒体信息：存在和表现有多种形式存在和表现有多种形式常见的有：正文、向量图形、位图、数字化声音和高保真音响、数常见的有：正文、向量图形、位图、数字化声音和高保

3、真音响、数字化视频。字化视频。信息量大信息量大多媒体信息即使经过压缩多媒体信息即使经过压缩,所需的存储空间仍然十分可观所需的存储空间仍然十分可观,传统使用传统使用的计算机存储设备如软磁盘、磁带等的计算机存储设备如软磁盘、磁带等,无法满足大信息量的要求。无法满足大信息量的要求。现在学习的是第4页，共49页存储器：存储器：计算机的重要组成部分计算机的重要组成部分,一般分为内存储器和外存储器。一般分为内存储器和外存储器。内存储器由只读存储器、随机存储器和高速缓冲存储器内存储器由只读存储器、随机存储器和高速缓冲存储器(cache)组成。组成。外存储器分为数字式磁记录设备外存储器分为数字式磁记录设备(如

4、磁盘、磁带如磁盘、磁带)和模拟式磁记录和模拟式磁记录设备设备(如录音带、录像带如录音带、录像带)。20世纪世纪70年代研制出的光盘是满足上述要求较为理想的存储设备年代研制出的光盘是满足上述要求较为理想的存储设备,其中只读式紧凑光盘其中只读式紧凑光盘(compactdiscreadonlymemory,CD-ROM)及其改进的及其改进的DVD光盘是广泛使用的多媒体信息载体。光盘是广泛使用的多媒体信息载体。CD,DVD属于光存储技术，硬盘属于磁储存技术。属于光存储技术，硬盘属于磁储存技术。现在学习的是第5页，共49页9.2.1.硬盘存储：硬盘存储：硬盘用磁性记录技术记录数据。磁性介质很容易被擦去和

5、重写。硬盘用磁性记录技术记录数据。磁性介质很容易被擦去和重写。上图为硬盘内部情况，可以看见转盘、读写臂、读写头、高速上图为硬盘内部情况，可以看见转盘、读写臂、读写头、高速线性马达。线性马达。现在学习的是第6页，共49页多数硬盘有多个盘面，且双面读写。多数硬盘有多个盘面，且双面读写。3盘片例盘片例6读写头读写头 现在学习的是第7页，共49页数据以磁道（数据以磁道（tracks）和扇区（）和扇区（sectors）的方式存储在盘面的）的方式存储在盘面的表面。磁道是一些同心圆，而扇区是磁道上的楔型区域。表面。磁道是一些同心圆，而扇区是磁道上的楔型区域。磁道和扇区磁道和扇区 低级格式化：在磁盘盘面上建立

6、磁道和扇区。低级格式化：在磁盘盘面上建立磁道和扇区。高级格式化：建立文件存储结构到扇区上。高级格式化：建立文件存储结构到扇区上。现在学习的是第8页，共49页硬盘性能指标硬盘性能指标 1转速转速 以每分钟多少转（以每分钟多少转（RPM）为单位。）为单位。2容量容量 硬盘的容量与盘片数、面密度关系密切，这两项数值越大则容量越大。硬盘的容量与盘片数、面密度关系密切，这两项数值越大则容量越大。3平均寻道时间平均寻道时间 平均寻道时间指的是磁头到达目标数据所在磁道的平均时间，目前硬盘平平均寻道时间指的是磁头到达目标数据所在磁道的平均时间，目前硬盘平均寻道时间大约为均寻道时间大约为79毫秒。毫秒。4缓存缓

7、存 5传输速率（传输速率（transferrate）传输速率分为传输速率分为内传输速率内传输速率与与外传输速率外传输速率，以每秒，以每秒MB为单位。为单位。内传输速率是从硬盘到缓存的传输速度。内传输速率是从硬盘到缓存的传输速度。外传输速率是从缓存到通信接口的传输速度。外传输速率是从缓存到通信接口的传输速度。现在学习的是第9页，共49页9.2.2.光存储：光存储：工作原理：工作原理：改变一个存储单元的性质改变一个存储单元的性质,使其性质的变化反映出被存储的数据使其性质的变化反映出被存储的数据,识别这种性质的变化识别这种性质的变化,就可以读出存储数据。就可以读出存储数据。光存储单元的性质光存储单元

8、的性质,例如反射率、反射光极化方向等均可以改变例如反射率、反射光极化方向等均可以改变,它们对应于存储二进制数据它们对应于存储二进制数据0(不变不变)、1(改变改变),光电检测器能够通过检测出光电检测器能够通过检测出光强和光极性的变化来识别信息。光强和光极性的变化来识别信息。高能量激光束可以聚焦成约高能量激光束可以聚焦成约1m的光斑的光斑,因此光存储技术比其他存因此光存储技术比其他存储技术具有更高的容量。储技术具有更高的容量。光存储技术的产品化形式是由光盘驱动器和光盘片组成的光盘驱动光存储技术的产品化形式是由光盘驱动器和光盘片组成的光盘驱动系统。系统。驱动器读写头是用半导体激光器和光路系统组成的

9、光头驱动器读写头是用半导体激光器和光路系统组成的光头,记录介质记录介质采用磁光材料。采用磁光材料。现在学习的是第10页，共49页光盘系统（光盘系统（光盘驱动器和光盘盘片光盘驱动器和光盘盘片）特点：）特点：与硬盘相比：与硬盘相比：具有可拆卸性具有可拆卸性容量相当容量相当驱动器较贵驱动器较贵盘片便宜盘片便宜读写速度慢读写速度慢与磁带相比：与磁带相比：容量大容量大随机存取性强随机存取性强激光头与介质元接触激光头与介质元接触,不受环境影响而退磁不受环境影响而退磁,信息保存时间长信息保存时间长,可达可达30年以上年以上。技术指标技术指标:容量、平均存取时间、数据率、接口标准及格式规范等。容量、平均存取时

10、间、数据率、接口标准及格式规范等。现在学习的是第11页，共49页存储容量存储容量所能读写的光盘盘片的容量。又分为格式化容量和用户容量所能读写的光盘盘片的容量。又分为格式化容量和用户容量,采用不同的采用不同的格式和不同驱动器格式和不同驱动器,光盘格式化后容量不同。一般用户容量比格式化容量光盘格式化后容量不同。一般用户容量比格式化容量要少要少,因为光盘还需要存放有关控制、校验等信息。因为光盘还需要存放有关控制、校验等信息。平均存取时间平均存取时间在光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间在光盘上找到需要读写的信息的位置所需要的时间,即从计算机向光即从计算机向光盘驱动器发出命令盘驱动器发出命令,到

11、光盘驱动器可以接受读写命令为止的时间。一般到光盘驱动器可以接受读写命令为止的时间。一般取光头沿半径移动全程取光头沿半径移动全程1/3长度所需要的时间为平均寻道时间长度所需要的时间为平均寻道时间,盘片旋转盘片旋转一周的一半时间为平均等待时间一周的一半时间为平均等待时间,两者加上读写光头的稳定时间就是两者加上读写光头的稳定时间就是平均存取时间。平均存取时间。数据率数据率指从光盘驱动器读取数据的速率指从光盘驱动器读取数据的速率,可以定义为单位时间内从光盘的光可以定义为单位时间内从光盘的光道上读取数据的比特数道上读取数据的比特数,与光盘转速、存储密度有关。与光盘转速、存储密度有关。现在学习的是第12页

12、，共49页光盘类型：光盘类型：ROM只读盘：只读盘：采用激光调制方式记录信息，将信息以凹坑和凸区的形式记录在采用激光调制方式记录信息，将信息以凹坑和凸区的形式记录在螺旋形光道上。光盘是由母盘压模制成的，一旦复制成形永久不变，螺旋形光道上。光盘是由母盘压模制成的，一旦复制成形永久不变，用户只能读出信息。用户只能读出信息。WORM一次性写多次读光盘一次性写多次读光盘WORM(writeoncereadmany)只能写一次但可以多次渎只能写一次但可以多次渎,一旦写入就不能更改。一旦写入就不能更改。Rewritable可重写光盘可重写光盘 可重写光盘或称可擦写光盘是最理想的光盘类型可重写光盘或称可擦写

13、光盘是最理想的光盘类型,也是最有应用也是最有应用前途的光盘类型。前途的光盘类型。目前可重写光盘价格较贵。目前可重写光盘价格较贵。现在学习的是第13页，共49页防止沾污某些溶剂，造成铝膜腐蚀。防止沾污某些溶剂，造成铝膜腐蚀。防止光盘划伤。防止光盘划伤。保护光盘不受强光照射，不存放在过热、过冷或潮湿的地方。保护光盘不受强光照射，不存放在过热、过冷或潮湿的地方。光盘必须放在专用的容器内保存而不能堆放在一起。光盘必须放在专用的容器内保存而不能堆放在一起。取盘时：取盘时：光盘可用水或中性清洁剂清洁。光盘可用水或中性清洁剂清洁。从中心向边缘擦拭，不能沿圆形轨边擦拭。从中心向边缘擦拭，不能沿圆形轨边擦拭。光

14、盘的寿命与用户的维护有直接关系。光盘的寿命与用户的维护有直接关系。光盘的保养光盘的保养现在学习的是第14页，共49页9.3CD9.3.1CD原理原理CD（CompactDisc、高密盘）、高密盘）Philips公司，公司，20世纪世纪80年代初，开发成功数字光盘音响系统年代初，开发成功数字光盘音响系统化学材料：化学材料：CD光盘采用聚碳酸脂（光盘采用聚碳酸脂（Polycarbonate）制成，这种材料寿命很长而且）制成，这种材料寿命很长而且不易损坏，摩托车头盔和防弹玻璃也是这种材料。不易损坏，摩托车头盔和防弹玻璃也是这种材料。物理构造：物理构造：CD光盘上记录的信息最小单元是比特（光盘上记录的

15、信息最小单元是比特（bit）。在聚碳酸脂材料上用）。在聚碳酸脂材料上用凹痕和凸痕的形式记录二进制凹痕和凸痕的形式记录二进制“0”和和“1”。再覆上一层薄反射层（铝），最后再覆上一层透明胶膜保护层，再覆上一层薄反射层（铝），最后再覆上一层透明胶膜保护层，并在保护层的一面印上标记。并在保护层的一面印上标记。现在学习的是第15页，共49页我们通常称光盘的两面分别为我们通常称光盘的两面分别为数据面数据面和和标记面标记面。目前通常用的光盘直径为目前通常用的光盘直径为12cm，厚度约为，厚度约为1mm，中心孔直径为，中心孔直径为15mm，重约，重约14-18g。现在学习的是第16页，共49页CD数据记录和

16、读取方式数据记录和读取方式 二进制数据以微观的凹痕形式记录在二进制数据以微观的凹痕形式记录在螺旋轨道螺旋轨道（track，光道）上，光道）上，光道从盘的中心开始直到盘的边缘结束，与磁盘的同心环型磁道不一光道从盘的中心开始直到盘的边缘结束，与磁盘的同心环型磁道不一样。样。CD光盘光盘磁盘磁盘现在学习的是第17页，共49页光道上凹凸交界的跳变沿均代表数字光道上凹凸交界的跳变沿均代表数字“1”，两个边缘之间代表数字，两个边缘之间代表数字“0”。“0”的个数是由边缘之间的长度决定。信息读取时，的个数是由边缘之间的长度决定。信息读取时，CD机的激光头发机的激光头发出一束激光照到出一束激光照到CD盘的数据

17、面并拾取反射回来的光信号判别记录的是盘的数据面并拾取反射回来的光信号判别记录的是“1”或或“0”。激光照在光盘上时，如果是照在凸区上，将会有激光照在光盘上时，如果是照在凸区上，将会有7080被反射，这被反射，这样光头就可以读到反射信号。如果照在凹区上，则造成激光散射，样光头就可以读到反射信号。如果照在凹区上，则造成激光散射，CD读取头读取头无法接受到反射信号。无法接受到反射信号。现在学习的是第18页，共49页可读写光盘的擦写原理可读写光盘的擦写原理要实现光盘信息的重写要实现光盘信息的重写,必须恢复光盘介质原来的性质必须恢复光盘介质原来的性质,擦去原来信擦去原来信息息,然后重新记录新的信息。可分

18、为两类然后重新记录新的信息。可分为两类,即即磁光式磁光式和和相变式相变式。磁光式（磁光式（MO，Magnet-Optical）：）：以稀土以稀土-过渡金属非晶体垂直磁化膜作为记录介质。过渡金属非晶体垂直磁化膜作为记录介质。磁光记录技术的原理就是在高温下磁介质磁性会发生变换，并且在冷却磁光记录技术的原理就是在高温下磁介质磁性会发生变换，并且在冷却之后一直保持这种变化之后一直保持这种变化(记录过程记录过程)，再次加热可以将其恢复到原先的样子，再次加热可以将其恢复到原先的样子(擦除过程擦除过程)。现在学习的是第19页，共49页相变式：相变式：利用记录介质的两个稳态之间的互逆相结构的变化来实现信息的利

19、用记录介质的两个稳态之间的互逆相结构的变化来实现信息的记录和擦除。两种稳态是反射率高的晶态和反射率低的非晶态记录和擦除。两种稳态是反射率高的晶态和反射率低的非晶态(玻璃态玻璃态)。写过程是把记录介质的信息点从晶态转变为非晶态。写过程是把记录介质的信息点从晶态转变为非晶态。擦过程是写过程的逆过程擦过程是写过程的逆过程,即把激光束照射的信息点从非晶态恢复到晶态。即把激光束照射的信息点从非晶态恢复到晶态。PD是是“相变式可重复擦写光盘驱动器相变式可重复擦写光盘驱动器”的缩写：的缩写：（PhaseChangeRewritableOpticalDiskDrive）”现在学习的是第20页，共49页CD-D

20、A(digitalaudio)：红皮书：红皮书(RedBook)激光数字音频光盘的规范。这个标准是激光数字音频光盘的规范。这个标准是CD的最基本的标准。的最基本的标准。CD-ROM：黄皮书：黄皮书(YellowBook),1988年正式作为国际标准年正式作为国际标准IS09660,1991年又推出了年又推出了IS0966OII。CD-V(video)从红皮书发展而来从红皮书发展而来,存储模拟的视频信息和数字化声音存储模拟的视频信息和数字化声音,在影碟机上使用在影碟机上使用,视频信息可以输出到电视机。视频信息可以输出到电视机。可录可录CD(recordablecompactdisc)：橙皮书：橙

21、皮书(OrangeBook)分为分为CD-MO和和CD-WO。CD-MO指磁光盘指磁光盘,可重写可重写;CD-WO又称又称CD-R,只只能一次写入数据，不能抹掉。能一次写入数据，不能抹掉。9.3.2.CD标准标准现在学习的是第21页，共49页CD-I：绿皮书：绿皮书(GreenBook)用于交互式多媒体用于交互式多媒体CD-I系统。系统。1992年推出第二代年推出第二代CD-I,可播放交互式视频可播放交互式视频图像。图像。CD-ROMXA(ExtendedArchitecture，CD-ROM扩展结构扩展结构)Philips,SONY及及Microsoft制定。一般的制定。一般的CD-ROM将

22、不同类的信息（声音、将不同类的信息（声音、图像和文字）放在不同的轨上，图像和文字）放在不同的轨上，CD-ROMXA克服了这一问题，可在统一轨克服了这一问题，可在统一轨中同时存放性质不同的资料。中同时存放性质不同的资料。Photo-CD像片光盘像片光盘 1991年年Philips和和kdak,1992年制定规范。用于存放数字静态照片。年制定规范。用于存放数字静态照片。VideoCD：白皮书：白皮书(WhiteBook)采用采用MPEG-1压缩算法压缩动态图像，可在普通压缩算法压缩动态图像，可在普通CD-ROM盘片上存储盘片上存储74分分钟的全动态视频图像和钟的全动态视频图像和CD音质的同步声音。

23、音质的同步声音。VideoCD节目能够在节目能够在 CD-I,CD-ROMXA和和VideoCD播放机上播放。播放机上播放。现在学习的是第22页，共49页9.3.3.CD的批量制造的批量制造父盘父盘母盘母盘子盘子盘(压模压模)CD盘盘现在学习的是第23页，共49页9.3.4.CD使用的基本技术使用的基本技术 1EFM编码编码EFM（EighttoFourteenModulation，8到到14比特调制）编码的比特调制）编码的含义就是把一个含义就是把一个8比特比特(即即1个字节个字节)的数据用的数据用14比特来表示。比特来表示。根据根据20世纪世纪70年代的技术水平，把年代的技术水平，把“0”的

24、游程长度最短限制在的游程长度最短限制在2个，个，而最长限制在而最长限制在10，光盘上的信号就能够可靠读出。也就是说，光盘上的信号就能够可靠读出。也就是说，2个个“1”之之间至少要有间至少要有2个个“0”最多不超过最多不超过10个个“0”。8位数据有位数据有256种代码，种代码，14位通道位有位通道位有16384种代码。在这种代码。在这16384种种代码中有代码中有267种代码能够满足种代码能够满足“0”游程长度的要求。再去掉游程长度的要求。再去掉11个代码，个代码，这样就定义了与这样就定义了与8位数据相对应的位数据相对应的256种种通道码通道码。当通道码合并时，在通道码之间再增加当通道码合并时

25、，在通道码之间再增加3位以确保读出信号的可靠性，于位以确保读出信号的可靠性，于是在是在CD中中8位的数据就转换成了位的数据就转换成了17位的通道代码。位的通道代码。在在DVD光盘技术中，把光盘技术中，把3位合并位改成位合并位改成2位。位。现在学习的是第24页，共49页2.CRC2.CRC（CyclicRedundancyCodeCyclicRedundancyCode，循环冗余码），循环冗余码）属于纠错编码属于纠错编码3.RS3.RS（Reed-SolomonReed-Solomon，里德，里德-索洛蒙）索洛蒙）属于纠错编码属于纠错编码4.CIRC4.CIRC（CrossInterleaved

26、Reed-SolomonCodeCrossInterleavedReed-SolomonCode，交叉，交叉RSRS码）码）在用在用RSRS编译码前后，对数据进行交插处理和交叉处理。其基本思想是编译码前后，对数据进行交插处理和交叉处理。其基本思想是把本该连续存放的数据错开放，当出现一片错误时，这些错误就分散到把本该连续存放的数据错开放，当出现一片错误时，这些错误就分散到各处，错误就容易得到纠正，这种技术就称为交插各处，错误就容易得到纠正，这种技术就称为交插(interleaving)(interleaving)技术。技术。5.RSPC5.RSPC（Reed-SolomonProduct-lik

27、eCodeReed-SolomonProduct-likeCode，Reed-SolomonProductCodeReed-SolomonProductCode，里，里德索洛蒙乘积码）德索洛蒙乘积码）被被DVDDVD采用的纠错编码技术采用的纠错编码技术现在学习的是第25页，共49页6 6CLV(ConstantLinearVelocityCLV(ConstantLinearVelocity，恒定线速度，恒定线速度)使用使用CLVCLV技术的光驱特点是读取光盘内圈时转速加快，保证在读取盘片技术的光驱特点是读取光盘内圈时转速加快，保证在读取盘片内外圈时有大致相同的传输速度。该技术是早期内外圈时有大

28、致相同的传输速度。该技术是早期CD-ROMCD-ROM的标准技术，已经无的标准技术，已经无法适应现代高倍速法适应现代高倍速CD-ROMCD-ROM驱动器。驱动器。7 7CAV(ConstantAngularVelocityCAV(ConstantAngularVelocity，恒定角速度，恒定角速度)无论激光头读取光盘片外圈还是内圈时，马达都以相同的速度旋转。特点无论激光头读取光盘片外圈还是内圈时，马达都以相同的速度旋转。特点是为了保持盘片的旋转速度稳定，是为了保持盘片的旋转速度稳定，CD-ROMCD-ROM的数据传输速率是可变的，光驱在读的数据传输速率是可变的，光驱在读外道的速度比读内道的时

29、候大得多。因此，高速外道的速度比读内道的时候大得多。因此，高速CD-ROMCD-ROM的倍速都是指光驱的倍速都是指光驱“可可以以”达到的最高数据传输率。达到的最高数据传输率。躁声比较小。躁声比较小。8 8PCAV(PartialConstantAngularVelocityPCAV(PartialConstantAngularVelocity，局部恒定角速度，局部恒定角速度)把把CAVCAV和和CLVCLV合二为一，特点是当激光头读盘片的外圈数据时，旋转速度合二为一，特点是当激光头读盘片的外圈数据时，旋转速度保持不变，而大幅增加数据传输率；当激光头读取内圈数据时，逐渐增加旋保持不变，而大幅增加

30、数据传输率；当激光头读取内圈数据时，逐渐增加旋转速度，使性能提高。转速度，使性能提高。使用使用PCAVPCAV技术的光驱，是目前技术的光驱，是目前CD-ROMCD-ROM的主流技术，能够基本实现其标称倍的主流技术，能够基本实现其标称倍速值。速值。现在学习的是第26页，共49页9.4、DVDDVD原名原名:DigitalVideoDisc，“数字电视光盘数字电视光盘”。后更改为。后更改为DigitalVersatileDisc，“数字万用光盘数字万用光盘”。1995年，由年，由Sony和和Philips公司领导的国际财团与另一个由公司领导的国际财团与另一个由Toshiba和和TimeWarner

31、公司领导的国际财团分别提出了两个不兼容的高密度公司领导的国际财团分别提出了两个不兼容的高密度CD(HDCDHighDensityCompactDisc)规格。规格。同年同年10月，两大财团同意盘片的设计按月，两大财团同意盘片的设计按Toshiba/TimeWarner公司的公司的方案，而盘上的存储数据编码按方案，而盘上的存储数据编码按Sony/Philips公司的方案。公司的方案。DVD储存的视频节目分辨率与现在的电视相同，并配备储存的视频节目分辨率与现在的电视相同，并配备DolbyAC-3/MPEG-2Audio质量的声音和不同语言的字幕。质量的声音和不同语言的字幕。现在学习的是第27页，共

32、49页9.4.1.DVD的容量的容量DVD盘的类型盘的类型 存储容量存储容量 MPEG-2Video的播放的播放时间时间 单面单层单面单层(只读只读)4.7GB133分钟分钟 单面双层单面双层(只读只读)8.5GB240分钟分钟 单层双面单层双面(只读只读)9.4GB266分钟分钟 双层双层,双面双面(只读只读)17GB单层双面单层双面(DVD-R)6.6GB215分钟分钟 单层双面单层双面(DVD-RAM)5.2GB147分钟分钟 现在学习的是第28页，共49页9.4.2.DVD技术技术 DVD和和CD技术比较技术比较DVDCD盘片直径盘片直径 120mm120mm盘片厚度盘片厚度 1.2m

33、m1.2mm减小激光波长减小激光波长 635/650nm780nm加大加大N.A.(数值孔径数值孔径)0.60.45减小光道间距减小光道间距 0.74m1.6m减小最小凹凸坑长度减小最小凹凸坑长度 0.4m0.83m减小纠错码的长度减小纠错码的长度 RS-PCCIRC修改信号调制方式修改信号调制方式 8-14加加28-14加加3加大盘片表面利用率加大盘片表面利用率 86.6平方厘米平方厘米 86平方厘米平方厘米 减小每个扇区字节数减小每个扇区字节数 2048/2060字节字节/扇区扇区 2048/2352字节字节/扇区扇区 现在学习的是第29页，共49页DVD盘光道之间的间距由盘光道之间的间距

34、由CD的的1.6mm缩小到缩小到0.74mm，而，而记录信息的最小凹凸坑长度由记录信息的最小凹凸坑长度由CD的的0.83mm缩小到缩小到0.4mm。现在学习的是第30页，共49页DVD盘的记录区域从盘的记录区域从CD盘的盘的86cm2提高到提高到86.6cm2，记录容量，记录容量也就提高了也就提高了1.9%。现在学习的是第31页，共49页激光波长和数值孔径激光波长和数值孔径一般而言，光盘片的记录密度受限于读出的光点大小，与激光波长一般而言，光盘片的记录密度受限于读出的光点大小，与激光波长，物镜的数值孔径物镜的数值孔径NA相关。要提高光盘的记录密度和分辨率，一般可使用相关。要提高光盘的记录密度和

35、分辨率，一般可使用短短波长激光波长激光或或提高物镜的数值孔径提高物镜的数值孔径使光点缩小。使光点缩小。数值孔径数值孔径(NA)数值孔径简写数值孔径简写NA。与物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（。与物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（）和孔径角（和孔径角（u）有关。用公式表示如下：）有关。用公式表示如下：NA=sin(u/2)孔径角又称孔径角又称“镜口角镜口角”，是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直，是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大。径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大。分辨率分辨率分辨率是指能被显微镜清晰区分的两

36、个物点的最小间距。其计算公式是分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距。其计算公式是=/NA，式中，式中为光线的波长。为光线的波长。现在学习的是第32页，共49页9.4.3.DVD盘的规格（面和层的概念）。盘的规格（面和层的概念）。最简单的单面单层光盘结构最简单的单面单层光盘结构 现在学习的是第33页，共49页单面双层光盘：单面双层光盘：单面双层盘的表层称为第单面双层盘的表层称为第0层，最里层称为第层，最里层称为第1层。第层。第0层采用了一种新层采用了一种新的半透明的半透明(semi-transparent)薄膜涂层，可让激光束透过表层到达第薄膜涂层，可让激光束透过表层到达第1层。层。

37、单面双层单面双层DVD盘的容量可达到盘的容量可达到8.5GB。单面双层光盘的结构单面双层光盘的结构现在学习的是第34页，共49页双面双层光盘的结构双面双层光盘的结构双面双层双面双层DVD盘的容量可达到盘的容量可达到17GB现在学习的是第35页，共49页9.4.4.DVD标准标准 DVD(digital versatile disc)Book A:DVD-ROMBook B:DVD-VideoBook C:DVD-AudioBook D:DVD-RecordableBook E:DVD-RAM数据传输率数据传输率 可变，平均速率可变，平均速率4.69Mbps，最大速率，最大速率10.7Mbps图

38、像标准图像标准MPEG2标准标准声音标准声音标准DolbyAC-3/MPEG2Audio/LPCM/AAC通道数通道数最多最多8个声音通道和个声音通道和32个字幕通道个字幕通道现在学习的是第36页，共49页9.5、蓝光光盘和、蓝光光盘和HDDVD的竞争的竞争(补充补充)蓝光光盘（蓝光光盘（Blu-rayDisc）和）和HDDVD（HighDefinitionDVD）都是采用波长较短都是采用波长较短(405nm)的蓝色激光读取和写入数据。而普通的蓝色激光读取和写入数据。而普通DVD采用采用的是的是650nm的红光。蓝光拥有较短的光波长度，能储存较密集的数据到的红光。蓝光拥有较短的光波长度，能储存

39、较密集的数据到盘片上。盘片上。现在学习的是第37页，共49页蓝光光盘是目前最先进的大容量光碟格式，能在一张单碟上存储蓝光光盘是目前最先进的大容量光碟格式，能在一张单碟上存储25GB的文档文件，是现有的文档文件，是现有(单碟单碟)DVD4.7GB的的5倍。倍。HD-DVD单层容量为单层容量为15GB。但是。但是HD-DVD与标准与标准DVD共享部分共享部分构造设计，构造设计，DVD制造商不需为规格升级。制造商不需为规格升级。蓝光光盘蓝光光盘HD-DVD单面层数单面层数（激光头个数）（激光头个数）1或或2个，理论值最多个，理论值最多8个个 HDDVD-ROM2个；个；HDDVD-R1个；个；HDD

40、VD-RW1个个每层容量每层容量 25GBHDDVD-ROM15G；HDDVD-R15G；HDDVD-RW20G影像带宽影像带宽 48Mbps36.55Mbps技术支持厂商技术支持厂商 戴尔戴尔/惠普惠普/LG/三菱三菱/松下松下/飞利浦飞利浦/先锋先锋/索尼索尼 因特尔因特尔/微软微软/NEC/东芝东芝 电影制作厂商电影制作厂商 狄斯尼狄斯尼/福柯斯福柯斯/狮门狮门/美高美高梅梅/派拉蒙派拉蒙/索尼索尼/华纳华纳派拉蒙派拉蒙/环球环球/华纳华纳现在学习的是第38页，共49页20022002年年2 2月月1919日，由索尼领导的全球九大电子企业宣布了蓝光光盘开发计划。日，由索尼领导的全球九大电

41、子企业宣布了蓝光光盘开发计划。20022002年年8 8月月2929日，东芝和日，东芝和NECNEC提议将提议将HDHDDVDDVD作为下一代光盘格式的标准作为下一代光盘格式的标准。20032003年年4 4月月1010日，全球首台蓝光录像机日，全球首台蓝光录像机“索尼索尼BDZ-S77BDZ-S77”在日本上市。在日本上市。20042004年年1 1月月7 7日，东芝在日，东芝在CESCES20042004上公开了第一款上公开了第一款HDHDDVDDVD播放机原型，向下兼容播放机原型，向下兼容DVDDVD。20042004年年1 1月月1212日，惠普和戴尔决定支持蓝光。日，惠普和戴尔决定支

42、持蓝光。20042004年年1111月月2929日，派拉蒙、环球、华纳兄弟等好莱坞片商宣布支持日，派拉蒙、环球、华纳兄弟等好莱坞片商宣布支持HDHDDVDDVD。20042004年年1212月月9 9日，迪斯尼宣布支持蓝光。日，迪斯尼宣布支持蓝光。20052005年年4 4月月2121日，索尼和东芝对单一格式进行谈判无果而终。日，索尼和东芝对单一格式进行谈判无果而终。20052005年年8 8月月1818日，狮门和环球音乐集团宣布支持蓝光。日，狮门和环球音乐集团宣布支持蓝光。20052005年年9 9月月2727日，微软和日，微软和IntelIntel宣布支持宣布支持HDHDDVDDVD。20

43、052005年年1010月月3 3日，派拉蒙宣布将同时提供蓝光和日，派拉蒙宣布将同时提供蓝光和HDHDDVDDVD格式的电影。格式的电影。20052005年年1212月月1616日，惠普宣布同时支持两种格式。日，惠普宣布同时支持两种格式。20062006年年1 1月月4 4日，比尔日，比尔盖茨宣布盖茨宣布XboxXbox360360主机将提供主机将提供HDHDDVDDVD外置光驱。外置光驱。20062006年年3 3月月3131日，东芝推出全球首款日，东芝推出全球首款HDHDDVDDVD播放机播放机HD-A1HD-A1。20072007年年3 3月月5 5日，中国版日，中国版HDHDDVDDV

44、D规范规范C-HDC-HDDVD-ROMDVD-ROMv10.0v10.0获批。获批。20072007年年8 8月月2020日，派拉蒙和梦工厂宣布单独支持日，派拉蒙和梦工厂宣布单独支持HDHDDVDDVD。20072007年年1111月，东芝月，东芝HDHDDVDDVD播放机出现播放机出现9999美元超低促销价。美元超低促销价。20082008年年1 1月月4 4日，华纳兄弟宣布不再支持日，华纳兄弟宣布不再支持HDHDDVDDVD，转而独立支持蓝光。，转而独立支持蓝光。20082008年年1 1月月1414日，东芝第三代日，东芝第三代HDHDDVDDVD播放机播放机HD-A3HD-A3零售价降

45、至零售价降至150150美元。美元。20082008年年2 2月月1111日，日，NetFlixNetFlix和和BestBestBuyBuy宣布将逐渐淡出宣布将逐渐淡出HDHDDVDDVD格式产品。格式产品。20082008年年2 2月月1515日，沃尔玛宣布将在六月起专营蓝光格式产品。日，沃尔玛宣布将在六月起专营蓝光格式产品。20082008年年2 2月月1616日，日本日，日本NHKNHK电视台报道称，东芝已经停产电视台报道称，东芝已经停产HDHDDVDDVD播放机。播放机。20082008年年2 2月月1919日，东芝宣布不再继续开发日，东芝宣布不再继续开发HDHDDVDDVD。200

46、82008年年2 2月月2222日，日，为防止索尼蓝光为防止索尼蓝光DVDDVD垄断，中国版垄断，中国版HD DVDHD DVD坚持如期推出。坚持如期推出。现在学习的是第39页，共49页蓝光光盘蓝光光驱现在学习的是第40页，共49页9.6、多媒体信息获取、多媒体信息获取9.5.1.扫描仪扫描仪基本部件：基本部件：移动架：扫描的过程中从一端移动到另一端。移动架：扫描的过程中从一端移动到另一端。光源：荧光灯管，移动的过程中形成扫描线。光源：荧光灯管，移动的过程中形成扫描线。镜子：将每条照亮的扫描线反射到镜子：将每条照亮的扫描线反射到CCD阵列上。阵列上。CCD（change-coupleddevi

47、ce，电荷耦合器件）阵列：扫描仪的光传感，电荷耦合器件）阵列：扫描仪的光传感器它可以将照射在其上的光信号转换为相应的电信号器它可以将照射在其上的光信号转换为相应的电信号 既包括计算机从自然界获取多媒体信息也包括人从计算机获取多媒体信既包括计算机从自然界获取多媒体信息也包括人从计算机获取多媒体信息。息。简单介绍扫描仪、数码相机、触摸屏、显示器和打印机。简单介绍扫描仪、数码相机、触摸屏、显示器和打印机。现在学习的是第41页，共49页工作原理：工作原理：将反映图像特征的光信号转换成计算机可接受的电信号。将反映图像特征的光信号转换成计算机可接受的电信号。扫描仪在工作时，首先由光源将光线照在图稿上，产生

48、表示图像特扫描仪在工作时，首先由光源将光线照在图稿上，产生表示图像特征的投射光和反射光。征的投射光和反射光。光学系统采集这些光线将其聚焦在光学系统采集这些光线将其聚焦在CCD上，由上，由CCD将光信号转换成相将光信号转换成相应电信号应电信号然后对这些信号进行然后对这些信号进行A/D转换及处理，产生相应的数字信号送往计算机。转换及处理，产生相应的数字信号送往计算机。机械转动机构在控制电路的控制下带动装有光学系统和机械转动机构在控制电路的控制下带动装有光学系统和CCD的扫描头与图的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的

49、图像就输入到计算机中了。机中了。现在学习的是第42页，共49页9.5.2.数码相机数码相机数字相机使用数字相机使用CCD阵列，把来自阵列，把来自CCD阵列的电压信号送到模数转阵列的电压信号送到模数转换器后，变换成图像的像素值换器后，变换成图像的像素值。现在学习的是第43页，共49页存储介质：存储介质：典型的存储介质由普通的动态随机存取存储器、闪速存储器或典型的存储介质由普通的动态随机存取存储器、闪速存储器或小型硬盘组成。小型硬盘组成。成像：成像：拍照时，进入照相机镜头的光线聚焦在拍照时，进入照相机镜头的光线聚焦在CCD上，一个包含上万个细小上，一个包含上万个细小彩色点的过滤器把射入的光线分离成

50、红、绿、蓝三种成分，使得每个彩色点的过滤器把射入的光线分离成红、绿、蓝三种成分，使得每个CCD单元只能看到一种颜色，从而在单元只能看到一种颜色，从而在CCD芯片的表面形成一个图像。芯片的表面形成一个图像。模数转换：模数转换：当照相机判定已经聚集了足够的电荷，就送给一个模数转换器当照相机判定已经聚集了足够的电荷，就送给一个模数转换器把每一个模拟电平转换成把每一个模拟电平转换成0255之间的数值，该值对应于图像上一点的之间的数值，该值对应于图像上一点的红、绿、蓝的强度。红、绿、蓝的强度。现在学习的是第44页，共49页9.5.3.触摸屏触摸屏当用户用手指或其它设备触摸按照在计算机显示器前面的触摸屏时