多媒体信息的光存储优秀PPT.ppt
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1、多媒体信息的光存储第1页,本讲稿共36页6.1 6.1 光存储技术概述光存储技术概述6.1.1 6.1.1 光存光存储储技技术术的基本原理的基本原理 光存储系统由光存储系统由光盘驱动器光盘驱动器和和光盘盘片光盘盘片两大部分组成。它是一种数字存储两大部分组成。它是一种数字存储技术。技术。光盘读取的一般原理是:当光束照射在存储单元上时,其反射率随着所光盘读取的一般原理是:当光束照射在存储单元上时,其反射率随着所存储的数据存储的数据(0(0或或1)1)不同而不同。不同而不同。读取数据时最常用的方法就是使反射光的极化方向随着数据的不同而改变,读取数据时最常用的方法就是使反射光的极化方向随着数据的不同而
2、改变,然后通过光学方法,使之照射到光电检测器上,这样随着光量强度不同而发生相然后通过光学方法,使之照射到光电检测器上,这样随着光量强度不同而发生相应的变化,从而读出存储单元存储的数据值,并以电信号形式表示出来。应的变化,从而读出存储单元存储的数据值,并以电信号形式表示出来。由于激光光束可以聚焦到很小的直径上,精确度高,写入数据密由于激光光束可以聚焦到很小的直径上,精确度高,写入数据密度也高,这样能存放容量更大的信息,这是多媒体存储信息所必需度也高,这样能存放容量更大的信息,这是多媒体存储信息所必需的。的。第2页,本讲稿共36页6.1 6.1 光存储技术概述光存储技术概述6.1.2 6.1.2
3、光存储的特点光存储的特点1 1数据存储容量大数据存储容量大 目前规模生产的光盘比特字长约为目前规模生产的光盘比特字长约为0.4(DVD光盘光盘)。正在研究。正在研究开发的蓝光光盘信息符的长度将降至开发的蓝光光盘信息符的长度将降至0.2。2 2保存时间长保存时间长 盘基及记录介质均由性能稳定的材料制成,常温下保存时盘基及记录介质均由性能稳定的材料制成,常温下保存时间在间在100100年以上。年以上。3 3生产成本低生产成本低 只读盘上的信息在注塑过程中模压在盘基上。复制过程中只读盘上的信息在注塑过程中模压在盘基上。复制过程中盘片所需的加工周期仅盘片所需的加工周期仅2s2s左右。按现有设备工艺材料
4、水平计左右。按现有设备工艺材料水平计算,只读光盘每兆字节的生产成本低于算,只读光盘每兆字节的生产成本低于0.10.1分钱。一次写入光盘分钱。一次写入光盘每兆字节的成本也仅每兆字节的成本也仅0.20.2分钱左右,是最廉价的信息记录载体。分钱左右,是最廉价的信息记录载体。上一页上一页 下一页下一页第3页,本讲稿共36页6.1 6.1 光存储技术概述光存储技术概述6.1.3 6.1.3 光存储的类型光存储的类型1 1只读型光存储系统只读型光存储系统 只读型光存储系统是厂商以高成本制出母盘后,大批压制只读型光存储系统是厂商以高成本制出母盘后,大批压制出来的。常用于存储固定的软件、数据或多媒体信息。出来
5、的。常用于存储固定的软件、数据或多媒体信息。2 2一次写型光存储系统一次写型光存储系统 与只读型光存储系统相比,具有记录内容取决于用户的优点。与只读型光存储系统相比,具有记录内容取决于用户的优点。3 3可重写型光存储系统可重写型光存储系统 可重写型光存储系统是新一代的光盘存储技术,介质材料可重写型光存储系统是新一代的光盘存储技术,介质材料发生物理特性改变都是可逆的变化,既可以多次录入,也可多发生物理特性改变都是可逆的变化,既可以多次录入,也可多次擦除重写,适合作计算机外存储设备。次擦除重写,适合作计算机外存储设备。上一页上一页 下一页下一页第4页,本讲稿共36页6.1 6.1 光存储技术概述光
6、存储技术概述6.1.4 6.1.4 光存储技术指标光存储技术指标1 1存储容量存储容量 存储容量是指能存储在光盘中的信息容量,是最常用、最存储容量是指能存储在光盘中的信息容量,是最常用、最重要的性能指标之一。光存储技术包括存储介质和编码方法两重要的性能指标之一。光存储技术包括存储介质和编码方法两个核心问题,改变存储介质可以提高光盘容量。个核心问题,改变存储介质可以提高光盘容量。2 2平均读取时间平均读取时间读取时间包括光头移到指定的数据轨道的时间、旋转时间及单读取时间包括光头移到指定的数据轨道的时间、旋转时间及单位数据到位后把数据从位数据到位后把数据从CDCD盘片上载入驱动器的缓冲区的时间。盘
7、片上载入驱动器的缓冲区的时间。3 3数据传输速率数据传输速率数据传输速率是指单位时间内光盘驱动器输出的数据比特数。数据传输速率是指单位时间内光盘驱动器输出的数据比特数。上一页上一页 返回返回第5页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统6.2.1 CD-ROM6.2.1 CD-ROM光盘的结构光盘的结构 标准的标准的CD-ROMCD-ROM盘片是双面盘,一面专门用来印制商标,另一面用来盘片是双面盘,一面专门用来印制商标,另一面用来存储数据。存储数据。盘片的直径为盘片的直径为120mm(4.72120mm(4.72英寸英寸),中心装卡孔为,中心装卡孔为15mm15
8、mm,厚度,厚度1.2mm1.2mm,重,重量约为量约为141418g18g。下一页下一页第6页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统 在盘片的上层在盘片的上层(印有商标和产品名称的一面印有商标和产品名称的一面)是一层涂漆的是一层涂漆的保护层保护层(注意在注意在盘片放入盘片放入CD-ROMCD-ROM驱动器时,该面要朝上驱动器时,该面要朝上)。它是用来保护光盘中的反射层它是用来保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。另外现在市及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。另外现在市场使用的场使用的DVD+/-R系列还需在以上的工
9、艺上加入胶合部分。系列还需在以上的工艺上加入胶合部分。第二层是第二层是铝反射层铝反射层,当驱动器读光盘时,用来反射激光光束,当驱动器读光盘时,用来反射激光光束,读取光盘读取光盘片中的资料片中的资料。其材料为纯度为其材料为纯度为99.99%的纯银金属。的纯银金属。下一页下一页第7页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统 第三层是用聚碳酸酯压制成型的第三层是用聚碳酸酯压制成型的透明衬底透明衬底,同时压制出的预刻槽用于光道,同时压制出的预刻槽用于光道径向定位,它还是整体个光盘的物理外壳。径向定位,它还是整体个光盘的物理外壳。CDCD光盘的基板厚度为光盘的基板厚度为1
10、.2mm1.2mm、直径为直径为120mm120mm,中间有孔,呈圆形,它是光盘的外形体现。光盘之所以能够随意取放,中间有孔,呈圆形,它是光盘的外形体现。光盘之所以能够随意取放,主要取决于基板的硬度。主要取决于基板的硬度。信息通常存储在光道(信息通常存储在光道(记录层记录层)上。工作原理是在基板上涂抹上专用的有)上。工作原理是在基板上涂抹上专用的有机染料,以供激光记录信息。由于烧录前后的反射率不同机染料,以供激光记录信息。由于烧录前后的反射率不同,经由激光读取不同经由激光读取不同长度的信号时长度的信号时,通过反射率的变化形成通过反射率的变化形成0 0与与1 1信号,借以读取信息。信号,借以读取
11、信息。目前,一次性记录的目前,一次性记录的CD-RCD-R光盘主要采用光盘主要采用(酞菁酞菁)有机染料,当此光盘在进有机染料,当此光盘在进行烧录时,激光就会对在基板上涂的有机染料,进行烧录,直接烧录成行烧录时,激光就会对在基板上涂的有机染料,进行烧录,直接烧录成一个接一个的一个接一个的 坑坑,这样有,这样有 坑坑 和没有和没有 坑坑 的状态就形成了的状态就形成了00和和11的信的信号。号。下一页下一页第8页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统6.2.2 CD-ROM6.2.2 CD-ROM驱动器驱动器1 1CD-ROMCD-ROM驱动器的种类驱动器的种类(1)(1)内置式内置式
12、CD-ROMCD-ROM驱动器驱动器 内置式内置式CD-ROMCD-ROM驱动器直接安装在主机箱支架上,通过使用驱动器直接安装在主机箱支架上,通过使用标准四线电缆及插头接上电源后使用。标准四线电缆及插头接上电源后使用。(2)(2)外置式外置式CD-ROMCD-ROM驱动器驱动器 外置式外置式CD-ROMCD-ROM驱动器独立安装在主机箱外驱动器独立安装在主机箱外部,不能直接安装在计算机机箱内,它需要外部,不能直接安装在计算机机箱内,它需要外接电源并通过专用的接电源并通过专用的SCSISCSI接口卡接口卡(插在计算机插在计算机内部扩展槽中内部扩展槽中),用数据电缆和接口卡相连。,用数据电缆和接口
13、卡相连。第9页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统 2 2CD-ROMCD-ROM驱动器的结构驱动器的结构 CD-ROMCD-ROM驱动器系统主要由激光头、控制系统、驱动器系统主要由激光头、控制系统、EFMEFM解调、错误检测和校正处理等几部分组成。解调、错误检测和校正处理等几部分组成。其中激光头其中激光头(Optical Pickup)(Optical Pickup)是是CD-ROMCD-ROM驱动器驱动器的关键部件,它的功能是把存储在的关键部件,它的功能是把存储在CD-ROMCD-ROM上的信息上的信息转换成电信号。转换成电信号。第10页,本讲稿共36页
14、第11页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统3 3CD-ROMCD-ROM驱动器的性能指标驱动器的性能指标(1)(1)存储容量存储容量 CD-ROMCD-ROM的存储容量随光盘的不同而有所差别,一般约的存储容量随光盘的不同而有所差别,一般约为为650MB650MB左右。左右。(2)(2)数据传输率数据传输率 CD-ROMCD-ROM驱动器的基本传输速率为驱动器的基本传输速率为150KB/s150KB/s,该速度为,该速度为光盘驱动器读盘的基速,光盘驱动器读盘的基速,(3)(3)误码率误码率 误码率误码率(Bit Error Ratio(Bit Error R
15、atio,BER)BER)是指读盘错误概率。是指读盘错误概率。第12页,本讲稿共36页6.2 CD-ROM6.2 CD-ROM光盘系统光盘系统4 4CD-ROMCD-ROM驱动器的安装驱动器的安装(1)(1)关掉主机及外部设备的电源。关掉主机及外部设备的电源。(2)(2)拔下供电电源插头。拔下供电电源插头。(3)(3)打开机箱,卸下一个空闲的用于安装打开机箱,卸下一个空闲的用于安装5.255.25英寸英寸驱动器的挡板,将光驱固定在适当的位置。驱动器的挡板,将光驱固定在适当的位置。(4)(4)连接光驱的电源线、数据线。连接光驱的电源线、数据线。(5)(5)检查无误,盖好机箱。检查无误,盖好机箱。
16、(6)(6)插上供电电源插头,打开电源,重新开机。插上供电电源插头,打开电源,重新开机。上一页上一页 返回返回第13页,本讲稿共36页 CD-ROM即只读光盘存储器。这种光盘只能写入数据一次,使用通过时光盘驱动器读出信息。VCD(全称:Video CD),是一种在小型光盘(Compact Disk)上存储视频信息的标准。VCD可以在个人电脑或VCD播放器以及大部分DVD播放器中播放。VCD标准由索尼、飞利浦、JVC、松下等电器生产厂商联合于1993年制定,属于数字光盘的白皮书标准。DVD是一种光盘存储器,DVD与CD的外观相似,直径都是120毫米。和CD不同,DVD于一开始已被设计为多用途的光
17、盘。原始的DVD规格里共有五种子规格:DVD-Video:用作储存影像 DVD-Audio:用作储存音乐 DVD-ROM:用作储存电脑资料 DVD-R:只可写入一次的盘片 DVD-RAM:可重覆写入的盘片 第14页,本讲稿共36页6.3 VCD6.3 VCD和和DVDDVD6.3.1 VCD6.3.1 VCD VCD VCD盘上的声音和电视图像都是以数字的形式存储的。盘上的声音和电视图像都是以数字的形式存储的。1 1VCDVCD的标准的标准 按照按照Video CD 2.0Video CD 2.0,VCDVCD应该具有下列特性:应该具有下列特性:单片单片VCDVCD盘片可以存储盘片可以存储74
18、74分钟的影视节目,图像具有分钟的影视节目,图像具有MPEG-1MPEG-1的的质量,即质量,即VHS(Video Home System)VHS(Video Home System)的质量。的质量。NTSCNTSC制式为制式为3522883035228830,PALPAL制式为制式为3522882535228825,声音,声音的质量符合的质量符合MPEG Audio Layer 2(MP2)MPEG Audio Layer 2(MP2)的标准。的标准。下一页下一页第15页,本讲稿共36页6.3 VCD6.3 VCD和和DVDDVD VCDVCD播放机除了能播放播放机除了能播放VCDVCD盘外
19、,还可以播放盘外,还可以播放CD-DACD-DA盘、盘、Karaoke CDKaraoke CD盘、盘、CD-ROM XACD-ROM XA盘以及部分盘以及部分CD-ICD-I盘,盘,具有正常播放的功能。具有正常播放的功能。交互性。在交互性。在VCDVCD中并没有对交互性给出一个具体中并没有对交互性给出一个具体的规定,因此的规定,因此VCDVCD交互性能强弱完全取决于播放系统交互性能强弱完全取决于播放系统的功能和的功能和VCDVCD节目自身。节目自身。上一页上一页 下一页下一页第16页,本讲稿共36页6.3 VCD6.3 VCD和和DVDDVD 2 2VCDVCD播放系统播放系统(1)(1)计
20、算机光驱与相应播放软件以计算机光驱作为硬件基础,再辅以相应的软件计算机光驱与相应播放软件以计算机光驱作为硬件基础,再辅以相应的软件(如豪杰超级解霸如豪杰超级解霸Hero 3000)Hero 3000)即可播放即可播放VCDVCD碟片。碟片。(2)VCD(2)VCD播放机播放机 VCDVCD播放机实际上是激光唱机和播放机实际上是激光唱机和VCDVCD适配器综合起来的播放适配器综合起来的播放设备,如加上电视机就构成一个设备,如加上电视机就构成一个VCDVCD播放系统。播放系统。以上各种播放系统中,其核心部分均是由以上各种播放系统中,其核心部分均是由CDCD驱动器驱动器(可以是可以是CD-DACD-
21、DA,CD-ROMCD-ROM或或CD-ROM XACD-ROM XA等等)、MPEGMPEG解压卡和微处理器三个部解压卡和微处理器三个部件组成,其工作流程简单描述如下:从件组成,其工作流程简单描述如下:从CDCD盘读出串行盘读出串行MPEGMPEG数据数据上一页上一页 下一页下一页第17页,本讲稿共36页6.3 VCD6.3 VCD和和DVDDVD流和其他控制信号。按照流和其他控制信号。按照MPEGMPEG标准,标准,MPEGMPEG数据流包含有系统层数据流包含有系统层和压缩层数据,系统层包含定时信号、图像和声音的同步信号和压缩层数据,系统层包含定时信号、图像和声音的同步信号等信息;压缩层包
22、含压缩后实际的电视图像和声音数据。这个等信息;压缩层包含压缩后实际的电视图像和声音数据。这个复合的数据流通过复合的数据流通过MPEGMPEG数据流分析器分析后,将声音和图像分数据流分析器分析后,将声音和图像分别送到别送到MPEG-VideoMPEG-Video译码器和译码器和MPEG-AudioMPEG-Audio译码器,经解压处理后译码器,经解压处理后送到各自的数送到各自的数/模转换器模转换器(DAC)(DAC)。其中电视图像还要经。其中电视图像还要经NTSC/PALNTSC/PAL编码器后才能在电视机上显示,而声音可以通过卡拉编码器后才能在电视机上显示,而声音可以通过卡拉OKOK处理处理器
23、,通过功率放大器放大后去推动喇叭。器,通过功率放大器放大后去推动喇叭。上一页上一页 下一页下一页第18页,本讲稿共36页6.3 VCD6.3 VCD和和DVDDVD6.3.2 DVD6.3.2 DVD1 1DVDDVD光盘的物理结构光盘的物理结构 DVDDVD的全称是的全称是Digital Video DiscDigital Video Disc,从它的名字我们,从它的名字我们就可以看出来它的用途就在于数字影像。就可以看出来它的用途就在于数字影像。DVDDVD光盘是一种能存储高质量视频、音频信号和超大光盘是一种能存储高质量视频、音频信号和超大容量数据的光盘媒体产品。容量数据的光盘媒体产品。CD
24、CD最小凹坑长度为最小凹坑长度为0.83m0.83m,道间距为,道间距为1.6m1.6m,采用波长,采用波长780nm780nm790nm790nm的红外激光器读取数据;而的红外激光器读取数据;而DVDDVD的最小凹坑长的最小凹坑长度仅为度仅为0.4m0.4m,道间距为,道间距为0.74m0.74m,采用波长,采用波长635nm635nm650nm650nm的红外激光器读取数据。的红外激光器读取数据。DVDDVD光盘按结构及容量分为单面单层光盘按结构及容量分为单面单层DVD-5DVD-5、单面双层、单面双层DVD-9DVD-9、双面单层、双面单层DVD-10DVD-10和双面双层和双面双层DV
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