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光盘(光盘刻录)概述,北京飞碟dvd光盘制作中心

创建日期:[2009-07-29 22:50:18]   共阅[165]次

   光盘(光盘刻录)概述
   定义:即高密度光盘(光盘刻录)(Compact Disc)是近代发展起来不同于磁性载体的光学存储介质,用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存储和再生信息,又称激光光盘(光盘刻录).
   由于软盘的容量太小,光盘(光盘刻录)凭借大容量得以广泛使用。我们听的CD是一种光盘(光盘刻录),看的VCD、DVD也是一种光盘(光盘刻录)。
   现在一般的硬盘容量在3GB到3TB之间,软盘已经基本被淘汰,CD光盘(光盘刻录)的最大容量大约是700MB,DVD盘片单面4.7GB,最多能刻录约4.38G的数据(因为DVD的1GB=1000MB,而硬盘的1GB=1024MB)(双面8.5GB,最多约能刻8.2GB的数据),蓝光(BD)的则比较大,其中HD DVD单面单层15GB、双层30GB;BD单面单层25GB、双面50GB。
   光盘(光盘刻录)的存储原理比较特殊,里面存储的信息不能被轻易地改变。也就是说我们常见的光盘(光盘刻录)生产出来的时候是什么样,就一直是那样了。那我们有没有办法把自己写的文章存在光盘(光盘刻录)上呢 ?
   当然有!只要你有一个CD刻录机和空的CD-R光盘(光盘刻录),就能将自己的“文章”写在光盘(光盘刻录)上。其它像DVD等介质的刻录也是一样的,要注意的是,绝大部分DVD刻录机都能刻录CD,即所谓的“向下兼容”。
   说到这里,我们来想一下,光盘(光盘刻录)是属于内存储器还是外存储器呢?要记住,我们所说的内部存储器就是内存,而外部存储器都是可以电脑中拆卸下来的。常见的外部存储器有硬盘、光盘(光盘刻录)、U盘、SD(Security Data,数据安全)卡、TF(T-Flash)卡等。
[编辑本段]光盘(光盘刻录)原理
   光盘(光盘刻录)是如何造出来的?面对这个问题,可能很多人都没有办法回答出来。我们的台式电脑,可以通过组装的形式来制造,例如把处理器、内存、硬盘、主板等配件,安装在机箱里,就形成了一台电脑。而一块主板则是通过电路板布线、贴片、焊接、插件、再焊接等步骤完成的。然而,一张薄薄的光盘(光盘刻录),它又如何才能制造出来呢?
   要了解光盘(光盘刻录)的制造原理,首先就要了解光盘(光盘刻录)的结构,其结构同制造过程密切相关。大家都知道,光盘(光盘刻录)只是一个统称,它分成两类,一类是只读型光盘(光盘刻录),其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等;另一类是可记录型光盘(光盘刻录),它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、Double layer DVD+R等各种类型。
   根据光盘(光盘刻录)结构,光盘(光盘刻录)主要分为CD、DVD、蓝光光盘(光盘刻录)等几种类型,这几种类型的光盘(光盘刻录),在结构上有所区别,但主要结构原理是一致的。而只读的CD光盘(光盘刻录)和可记录的CD光盘(光盘刻录)在结构上没有区别,它们主要区别在材料的应用和某些制造工序的不同,DVD方面也是同样的道理。现在,我们就以CD光盘(光盘刻录)为例进行讲解。
   我们常见的CD光盘(光盘刻录)非常薄,它只有1.2mm厚,但却包括了很多内容。从图1中可以看出,CD光盘(光盘刻录)主要分为五层,其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。现在,我们分别进行说明。
   1.基板
   它是各功能性结构(如沟槽等)的载体,其使用的材料是聚碳酸酯(PC),冲击韧性极好、使用温度范围大、尺寸稳定性好、耐候性、无毒性。一般来说,基板是无色透明的聚碳酸酯板,在整个光盘(光盘刻录)中,它不仅是沟槽等的载体,更是整体个光盘(光盘刻录)的物理外壳。CD光盘(光盘刻录)的基板厚度为1.2mm、直径为120mm,中间有孔,呈圆形,它是光盘(光盘刻录)的外形体现。光盘(光盘刻录)之所以能够随意取放,主要取决于基板的硬度。
   在读者的眼里,基板可能就是放在最底部的部分。不过,对于光盘(光盘刻录)而言,却并不相同。如果你把光盘(光盘刻录)比较光滑的一面(激光头面向的一面)面向你自己,那最表面的一面就是基板。需要说明的是,在基板方面,CD、CD-R、CD-RW之间是没有区别的。
   2.记录层(染料层)
   这是烧录时刻录信号的地方,其主要的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,经由激光读取不同长度的信号时,通过反射率的变化形成0与1信号,借以读取信息。目前市场上存在三大类有机染料:花菁(Cyanine)、酞菁 (Phthalocyanine) 及偶氮 (AZO) 。
   目前,一次性记录的CD-R光盘(光盘刻录)主要采用(酞菁)有机染料,当此光盘(光盘刻录)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,直接烧录成一个接一个的"坑",这样有"坑"和没有"坑"的状态就形成了‘0'和‘1'的信号,这一个接一个的"坑"是不能回复的,也就是当烧成"坑"之后,将永久性地保持现状,这也就意味着此光盘(光盘刻录)不能重复擦写。这一连串的"0"、"1"信息,就组成了二进制代码,从而表示特定的数据。
   在这里,需要特别说明的是,对于可重复擦写的CD-RW而言,所涂抹的就不是有机染料,而是某种碳性物质,当激光在烧录时,就不是烧成一个接一个的"坑",而是改变碳性物质的极性,通过改变碳性物质的极性,来形成特定的"0"、"1"代码序列。这种碳性物质的极性是可以重复改变的,这也就表示此光盘(光盘刻录)可以重复擦写。
   3.反射层
   这是光盘(光盘刻录)的第三层,它是反射光驱激光光束的区域,借反射的激光光束读取光盘(光盘刻录)片中的资料。其材料为纯度为99.99%的纯银金属。
   这个比较容易理解,它就如同我们经常用到的镜子一样,此层就代表镜子的银反射层,光线到达此层,就会反射回去。一般来说,我们的光盘(光盘刻录)可以当作镜子用,就是因为有这一层的缘故。
   4.保护层
   它是用来保护光盘(光盘刻录)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。另外现在市场使用的DVD+/-R系列还需在以上的工艺上加入胶合部分。
   5.印刷层
   印刷盘片的客户标识、容量等相关资讯的地方,这就是光盘(光盘刻录)的背面。其实,它不仅可以标明信息,还可以起到一定的保护光盘(光盘刻录)的作用。
[编辑本段]光盘(光盘刻录)为何如此薄?
   从主要结构来讲,CD、DVD光盘(光盘刻录)的结构是一致的,只不过,它们的厚度和用料有所不同。在上面的介绍中,我们提到CD光盘(光盘刻录)的厚度为1.2mm,这个厚度是否可以改变?回答是否定的。
   在实际应用中,读取和烧录CD、DVD、蓝光光盘(光盘刻录)的激光是不同的。大家都知道,CD的容量只有700MB左右,而DVD则可以达到4.7GB,而蓝光光盘(光盘刻录)更是可以达到25GB。它们之间的容量差别,同其相关的激光光束的波长密切相关。
   一般而言,光盘(光盘刻录)片的记录密度受限于读出的光点大小,即光学的绕射极限(Diffraction Limit) ,其中包括激光波长λ,物镜的数值孔径NA。所以传统光盘(光盘刻录)技术要提高记录密度,一般可使用短波长激光或提高物镜的数值孔径使光点缩小,例如CD(780nm,NA:0.45)提升至DVD(650nm,NA:0.6),再到Blu-ray Disc盘片(405nm,NA:0.85),如图2所示。
   对于CD光盘(光盘刻录),其激光波长为780nm,物镜的数值孔径NA为0.45,激光束会集到一点的距离需要1.2mm,这就决定了CD光盘(光盘刻录)基板的厚度为1.2mm。不管是CD光盘(光盘刻录)的基板过厚,还是过薄,激光束都不能会集到一点,从而严重影响数据的烧录和读取。
   从图2中我们可以看到,DVD光盘(光盘刻录)的激光波长为650nm,物镜的数值孔径NA为0.6,而激光束会集到一点的距离只需要0.6mm,这决定DVD光盘(光盘刻录)基板的厚度为0.6mm。不过,0.6mm的厚度太薄,其制造出来的光盘(光盘刻录)也会因为太薄而容易折断。因此,在DVD的实际制造过程中,会把两片0.6mm厚的基板迭合在一起,共同组成1.2mm的厚度。当然,在这种情况下,只有一片基板在记录数据,而另一片基板则完全起保护的作用。
   光盘(光盘刻录)的发展趋势是向高容量存储(如去年开始面世的DVD+R DL产品),业界的技术研发也以此为导向。
   现在,已经出现了单面双层的DVD盘片。单面双层盘片(DVD+R Double Layer)是利用激光(Laser beam)聚焦的位置不同,在同一面上制作两层记录层,单面双层盘片在第一层及第二层的激光功率(Writing Power)相同(激光功率为<30mW),反射率(Reflectivity)也相同(反射率为18%~30%),刻录时,可从第一层连续刻录到第二层,实现资料刻录不间断。
[编辑本段]光盘(光盘刻录)尺寸
   普通标准 120 型光盘(光盘刻录
   尺寸:外径 120mm、内径 15mm
   厚度:1.2mm
   容量:DVD 4.7GB;CD 650MB/700MB/800MB/890MB
  
   小团圆盘 80 型光盘(光盘刻录
   尺寸:外径 80mm,内径 21mm
   厚度:1.2 mm
   容量:39--54MB 不等
   名片光盘(光盘刻录
   尺寸:外径 56mmX86mm,60mmX86mm 内径 22mm
   厚度:1.2 mm
   容量:39--54MB 不等
   双弧形光盘(光盘刻录
   尺寸:外径 56mmX86mm,60mmX86mm 内径 22mm
   厚度:1.2 mm
   容量:30MB/50MB
   异型光盘(光盘刻录
   尺寸: 可定制
   厚度: 1.2mm
   容量: 50MB/87MB/140MB/200MB
[编辑本段]光盘(光盘刻录)读取技术
   1)CLV技术:(Constant-Linear-Velocity)恒定线速度读取方式。在低于12倍速的光驱中使用的技术。它是为了保持数据传输率不变,而随时改变旋转光盘(光盘刻录)的速度。读取内沿数据的旋转速度比外部要快许多。
   2) CAV技术:(Constant-Angular-Velocity)恒定角速度读取方式。它是用同样的速度来读取光盘(光盘刻录)上的数据。但光盘(光盘刻录)上的内沿数据比外沿数据传输速度要低,越往外越能体现光驱的速度,倍速指的是最高数据传输率。
   3) PCAV技术:(Partial-CAV)区域恒定角速度读取方式。是融合了CLV和CAV的一种新技术,它是在读取外沿数据采用CLV技术,在读取内沿数据采用CAV技术,提高整体数据传输的速度。
[编辑本段]光盘(光盘刻录)分类
   CD:(Compact-Disc)光盘(光盘刻录)。CD是由liad-in(资料开始记录的位置);而后是Table-of-Contents区域,由内及外记录资料;在记录之后加上一个lead-out的资料轨结束记录的标记。在CD光盘(光盘刻录),模拟数据通过大型刻录机在CD上面刻出许多连肉眼都看不见的小坑。
   CD-DA:(CD-Audio)用来储存数位音效的光碟片。1982年SONY、Philips所共同制定红皮书标准,以音轨方式储存声音资料。CD-ROM都兼容此规格音乐片的能力。
   CD-G:(Compact-Disc-Graphics)CD-DA基础上加入图形成为另一格式,但未能推广。是对多媒体电脑的一次尝试。
   CD-ROM:(Compact-Disc-Read-Only-Memory)只读光盘(光盘刻录)机。1986年, SONY、Philips一起制定的黄皮书标准,定义档案资料格式。定义了用于电脑数据存储的MODE1和用于压缩视频图象存储的MODE2两类型,使CD成为通用的储存介质。并加上侦错码及更正码等位元,以确保电脑资料能够完整读取无误。
   CD-PLUS:1994年,Microsoft公布了新的增强的CD的标准,又称为CD-Elure。它是将CD-Audio音效放在CD的第一轨,而后放资料档案,如此一来CD只会读到前面的音轨,不会读到资料轨,达到电脑与音响两用的好处。
   CD-ROM XA:(CD-ROM-eXtended-Architecture)1989年,SONY、Philips、Micuosoft对CD-ROM标准扩充形成的白皮书标准。又分为FORM1、FORM2两种和一种增强型CD标准CD+。
   VCD:(Video-CD)激光视盘。SONY、Philips、JVC、Matsu**a等共同制定,属白皮书标准。是指全动态、全屏播放的激光影视光盘(光盘刻录)。
   CD-I:(Compact-Disc-Interactive),是Philips、SONY共同制定的绿皮书标准。是互动式光盘(光盘刻录)系统。1992年实现全动态视频图像播放
   Photo-CD: 1989年,KODAK公司推出相片光盘(光盘刻录)的橘皮书标准,可存100张具有五种格式的高分辨率照片。可加上相应的解说词和背景音乐或插曲,成为有声电子图片集。
   CD-R:(Compact-Disc-Recordable)1990年,Philips发表多段式一次性写入光盘(光盘刻录)数据格式。属于橘皮书标准。在光盘(光盘刻录)上加一层可一次性记录的染色层,可通进行刻录。
   CD-RW:在光盘(光盘刻录)上加一层可改写的染色层,通过激光可在光盘(光盘刻录)上反复多次写入数据。
   SDCD:(Super-Density-CD)是东芝(TOSHIBA)、日立(Hitachi)、先锋、松下(Panasonic)、JVC、汤姆森(Thomson)、三菱、Timewamer等制订一种超密度光盘(光盘刻录)规范。双面提供5GB的储存量,数据压缩比不高
   MMCD:(Multi-Mdeia-CD)是由SONY、Philips等制定的多媒体光盘(光盘刻录),单面提供3.7GB储存量,数据压缩比较高。
   HD-CD:(High-Density-CD)高密度光盘(光盘刻录)。容量大。单面容量4.7GB,双面容量高达9.4GB,有的达到7GB。HD-CD光盘(光盘刻录)采用MPEG-2标准。
   MPEG-2: 1994年,ISO/IEC组织制定的运动图像及其声音编码标准。针对广播级的图像和立体声信号的压缩和解压缩。
   DVD:(Digital-Versatile-Disk)数字多用光盘(光盘刻录),以MPEG-2为标准,拥有4.7G的大容量,可储存133分钟的高分辨率全动态影视节目,包括个杜比数字环绕声音轨道,图像和声音质量是VCD所不及的。
   DVD+RW:可反复写入的DVD光盘(光盘刻录),又叫DVD-E。由HP、SONY、Phioips共同发布的一个标准。容量为3.0GB,采用CAV技术来获得较高的数据传输率
   PD光驱:(PowerDisk2)是Panasonic公司将可写光驱和CD-ROM合二为一,有LF-1000(外置式)和LF-1004(内置式)两种类型。容量为65OMB,数据传输率达5.0MB/s,采用微型激光头和精密机电伺服系统。
   DVD-RAM:DVD论坛协会确立和公布的一项商务可读写DVD标准。它容量大而价格低、速度不慢且兼容性高。
[编辑本段]光盘(光盘刻录)的发展
   光盘(光盘刻录)(港台称之为光碟)的发展历程 纸的发明极大地促进了人类文明的进步,它记载了人类文明的发展史,造就了一批新兴的工业。 从信息存储的角度看,CD-ROM完全可以看成一种新型的纸。一张小小的塑料圆盘,其直径不过12厘米(5英寸),重量不过20克,而存储容量却高达600多兆字节。如果单纯存放文字,一张CD-ROM相当于15万张16开的纸,足以容纳数百部大部头的著作。但是,CD-ROM在记录信息原理上却与纸大相径庭,CD-ROM盘上信息的写入和读出都是通过激光来实现的。激光通过聚焦后,可获得直径约为1微米(μm)的光束。据此,荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人员开始使用激光光束来进行记录和重放信息的研究。1972年,他们的研究获得了成功,1978年投放市场。最初的产品就是大家所熟知的激光视盘(LD,Laser Vision Disc)系统。从LD的诞生至今,光盘(光盘刻录)有了很大的发展,它经历了三个阶段:①LD-激光视盘;②CD-DA激光唱盘;③CD-ROM。下面简单介绍这三个阶段性的产品特点。LD-激光视盘 它就是通常所说的LCD,直径较大,为12英寸,两面都可以记录信息,但是它记录的信号是模拟信号。模拟信号的处理机制是指模拟的电视图像信号和模拟的声音信号都要经过FM(Frequency Modulation)频率调制、线性叠加,然后进行限幅放大。限幅后的信号以0.5微米宽的凹坑长短来表示。 CD-DA激光唱盘 LD虽然赢得了成功,但由于事先没有制定统一的标准,使它的开发和制作一开始就陷入昂贵的资金投入中。1982年,由飞利浦公司和索尼(Sony)公司制定了CD-DA激光唱盘的红皮书(Red Book)标准。由此,一种新型的激光唱盘诞生了。CD-DA激光唱盘记录音响的方法与LD系统不同,CD-DA激光唱盘系统首先把模拟的音响信号进行PCM(脉冲编码调制)数字化处理,再经过EFM(8~14位调制)编码之后记录到盘上。数字记录代替模拟记录的好处是:对干扰和噪声不敏感;由于盘本身的缺陷、划伤或沾污而引起的错误可以校正。CD-ROM CD-DA系统取得成功以后,这就使飞利浦公司和索尼公司很自然地想到,利用CD-DA作为计算机大容量只读存储器。但要把CD-DA作为计算机的存储器,还必须解决两个重要问题:①建立适合于计算机读写的盘的数据结构;②CD-DA误码率必须从现有的10-9 降低到10-12 以下。由此就产生了CD-ROM的黄皮书(Yellow Book)标准。这个标准的核心思想是:盘上的数据以数据块的形式来组织,每块都要有地址。这样做后,盘上的数据就能从几百兆字节的存储空间上迅速找到。为了降低误码率,采用增加一种错误检测和错误校正的方案。错误检测采用了循环冗余检测码,即所谓CRC;错误校正采用里德-索洛蒙(Reed Solomon)码。 黄皮书确立了CD-ROM的物理结构,而为了使其能在计算机上完全兼容,后来又制定了CD-ROM的文件系统标准,即ISO9660。有了这两个标准,CD-ROM在全世界范围内得到了迅速推广和愈来愈广泛的应用。在80年代中期,光盘(光盘刻录)的发展非常快,先后推出了WORM光盘(光盘刻录)、CD-ROM光盘(光盘刻录)、磁光盘(光盘刻录)(MOD)、相变光盘(光盘刻录)(PCD,Phase Change Disk)等新的品种。这些光盘(光盘刻录)的出现,给信息革命带来了很大的推动。CD-ROM的复制 CD-ROM的复制并不神秘,可以简单地分为五个环节:(1)预制主片;(2)制主片;(3)电铸;(4)复制;(5)印刷; (6)包装预制主片由于CD-R系统的出现,这一过程实际上可以简化为将CD-ROM节目的程序和数据刻录成CD-R盘的过程。 这个过程包括如下几个步骤: (1)预制:将CD-ROM节目的程序和数据,利用预制作软件,在硬盘上按CD-ROM ISO9660格式模拟生成映像文件。该映像文件模拟真实的CD-R盘的文件和目录结构。(2)优化、测试:通过CD-R制作系统软件,存取CD-ROM映像文件,就像存取已经放在CD-ROM盘片上一样。这时对CD-ROM节目的程序和数据进行测试和优化,尽量使最频繁存取的文件放在CD-ROM"盘片"的最前端。 (3)刻录:将已经生成好的CD-ROM映像文件,利用刻录软件刻录到CD-R盘片上去。 值得注意的是,CD-R的刻录过程中不允许中断,一量发生中断,盘片就有可能报废。 一般CD-R软件支持多种CD格式。在刻录时,可以选择你所需要的格式,这也包括CD-I和CD-XA,及允许多个文件系统共处于一个CD-ROM的混合格式(例如ISO和HFS)。 在预制主片的过程中,通常要进行逐字节的核查,以确保数据毫无差错地转换到新的格式。 制主片 这一过程实际上是我们将经过处理后的写在CD-R盘上的数据,记录在玻璃盘上的过程。因为任何CD-ROM盘的质量最高只能达到生产该盘所用的主片的质量,所以制主片这一过程被认为是在整个生产过程中最关键的一步。在制主片过程中所制出的CD凹点,是所有制造形成物中最小的――每一个只有烟雾的颗粒大小,这就意味着最微小的杂质也会损坏大量数据。所以制造主片及CD-ROM的生产过程中,一个关键条件就是空气中微粒数量要得到严格控制,以保证洁净的工作环境。尽管现在有多种制作CD主片的方法,但最常用的是感光性树脂系统。这种方法是将感光性树脂(一种光敏化学物质,与冲洗黑白照片用的感光乳剂相似)用于一个经特殊处理的玻璃基片上,以制出一个玻璃主片。感光性树脂通常都是由一个旋转涂膜系统以大约1/8微米――比人的头发细640倍的厚度涂上去的。计算机将格式化后的输入媒体上的信息,转化为激光束记录仪上一系列"开"和"关"的脉冲,通过这一激光编码过程将数据记录到感光树脂涂层上。在一个螺旋形轨道上,激光束记录仪使部位感光性树脂在蓝光下曝光,这样就生成了光盘(光盘刻录)的具体内容。玻璃母盘也要用化学显像药水来进行显影。感光性树脂上曝光的部分被腐蚀掉以后,就在抗蚀性的表面上形成了上亿个微小的凹点。经过显影之后,要在感光性树脂表面蒸敷上一层金属膜(通常是银),以便其后玻璃主片电铸时有一个导电的表面。 电铸 电铸的最终目的是产生用于复制CD的金属模子。在制作玻璃主片的这一过程中,由于有一层银膜而导电的主片,浸浴在含有镍离子的电解质溶液里。通过一个电路使其通电后,带有光盘(光盘刻录)映像的玻璃主片上的曝光区域不断吸引镍离子。镍层不断加厚,并与曝光后的感光树脂表面上腐蚀出的凹点和台面(凹点之间的部分)的轮廓一致。最终结果是形成一个厚且坚固的镍片,其金属表面上留下了与光盘(光盘刻录)完全相反的印膜。这一片原始的金属片被称为金属主片或是"父片"(Father)。之所以称其为"父片",是因为它将被用于生成另外两个金属片,分别称为"母片"(Mother)和"模片"(Stamper)。通过其后的电铸过程,母片和模片的数量不断增加。母片是由父片而来的,而模片又是由母片而来的,每一片是另外一片的相反呈像。模片是金属主片的完全复制品,也是这一生产阶段的最终产品。通过金属模片将进行塑料CD复制品的大规模生产。 复制 生产CD-ROM成品的第一步,是将数据从模片上转移到塑料基片上。一个高精度的注塑模具将光学等级的塑料所制成的融化树脂注入模具空腔。模具的一面是模片。 这一过程只需要几秒钟,其产品是一个其中一面印有点的轮廓清晰的塑料盘。其后塑料盘载有数据的一面要镀上一层极薄纯铝,这是为了形成一个读出盘上数据所必须的反光表面。典型的给盘镀金属的方法是溅镀(Sputtering)。在溅镀过程中,每一张盘都被喷射上铝原子,以产生均匀的镀层。生产的最后一步是在铝表面再加上一层坚固的漆膜。这一层漆保护铝膜不会被划伤,不会氧化,并可作为标签印刷的工作表面。 印刷和包装 通过高速丝网印制或是胶版印刷,可以将图片印在盘的漆层上。图片的翻印可以达到八种颜色,不过这还要看复制商的标签印刷的能力。丝网印刷是最常使用的方法。它是将图片转换为一张有孔的网,墨通过网附着在盘上。这一过程与蜡纸印刷相似。胶版印刷使用墨滚及印刷台转换图片。这一方法在传统商业印刷中使用广泛,现在也用于光盘(光盘刻录)商标的印刷。胶版印刷进行图片翻版时可以取得更高质量的分辨率,它优于丝网印刷的地方是可以印刷增强的四色图片及其他的复杂图形。印刷之后,光盘(光盘刻录)或是自动或手工进行包装。尽管现在有许多其他可行的并进入应用的包装方法,但塑料盒子仍然是CD-ROM使用最多、最普遍的包装方法。这是由于塑料盒坚固耐用,并且全自动化的生产线很普及。其他被普遍使用的包装方法(其中一些方法可能需要手工操作)包括:(1)轻型包装,如Tyvek和纸板套;(2)透明塑料套,如Viewpaks;(3)有益环保的纸板质地的盒子,如Digipaks的Ecopaks。经过这五个环节,CD-ROM复制就完成了。但在生产过程中,生产的每一环节对质量都应有严格的控制,以确保符合工业生产规格。这样才能保证所有光盘(光盘刻录)的误差在可以接受的差异范围之内,即被控制在所有CD-ROM驱动器允许的范围之内。CD-ROM的结构 对CD唱盘(CD-DA)结构了解的人,从物理上也不难理解CD-ROM。CD-ROM使用了与CD-DA相同规格的盘和光学技术,以及相同的原版盘制作和压制方法。这两种盘的主要差别是盘上的数据结构,以及数据寻址和纠错能力。下面介绍CD-ROM盘及其物理数据结构。 CD-ROM盘片 标准的CD-ROM盘片直径为120毫米(4.72英寸),中心装卡孔为15毫米,厚度为1.2毫米,重量约为14~18克。CD-ROM盘片的径向截面共有三层:(1)聚碳酸酯(Polycarbonate)做的透明衬底;(2)铝反射层;(3)漆保护层;CD-ROM盘是单面盘,不做成双面盘的原因,不是技术上做不到,而是做一片双面盘的成本比做两片单面盘的成本之和还要高。因此,CD-ROM盘有一面专门用来印制商标,而另一面用来存储数据。激光束必须穿过透明衬底才能到达凹坑,读出数据,因此,盘片中存放数据的那一面,表面上的任何污损都会影响数据的读出性能。 编码 为了在物理介质上存储数据,必须把数据转换成适于在介质上存储的物理表达形式。习惯上,把数据转换后得到的各种代码称为通道码。之所以叫通道码,是因为这些代码要经过通信通道。通道码并不是什么新概念,磁带、磁盘、网络都使用通道码。可以说,所有高密度数字存储器都使用0和1表示的通道码。如软磁盘,它就使用了改进的调频制(MFM , Modified Frequency Modulation)编码,通过MFM编码把数据变成通道码。CD-ROM和CD-DA一样,把一个8位数据转换成14位的通道码,称为8-14调制编码,记为EFM(Eight-to-Fourteen Modulation)。根据通道码可以确定光盘(光盘刻录)凹坑和非凹坑的长度。 数据结构由于CD-ROM产生的技术背景是CD-DA,加上其螺旋形线型光道结构、以恒定线速度(CLV)转动、容量大等诸多因素,导致CD-ROM的数据结构比硬磁盘和软磁盘的数据结构复杂得多。CD-ROM盘区划分为三个区,即导入区(Lead-in Area)、用户数据区(User Data Area和导出区(Lead-out Area)。这三个区都含有物理光道。所谓物理光道是指360°一圈的连续螺旋形光道。这三个区中的所有物理光道组成的区称为信息区(Information Area)。在信息区,有些光道含有信息,有些光道不含信息。含有信息的光道称为信息光道(Information Track)。每条信息光道可以是物理光道的一部分,或是一条完整的物理光道,也可以是由许多物理光道组成。信息光道可以存放数字数据、音响信息、图像信息等。含有用户数字数据的信息光道称为数字光道,记为DDT(Digital Date Track);含有音响信息的光道称为音响光道,记为ADT(Audio Track)。一片CD-ROM盘,既可以只有数字数据光道,也可以既有数字数据光道,又有音响光道。 在导入区、用户数据区和导出区这三个区中,都有信息光道。不过导入区只有一条信息光道,称为导入光道(Lead-in Track);导出区也只有一条信息光道,称为导出光道(Lead-out Track)。 用户数据记录在用户数据区中的信息光道上。所有含有数字数据的信息光道都要用扇区来构造,而一些物理光道则可以用来把信息区中的信息光道连接起来。 错误检测与纠正 激光盘(光盘刻录)同磁盘、磁带一类的数据记录媒体一样,受到盘的制作材料的性能、生产技术水平、驱动器以及使用人员水平等的限制,从盘上读出的数据很难完全正确。据有关研究机构测试和统计,一片未使用过的只读光盘(光盘刻录),其原始误码率约为3×10-4;有伤痕的盘约为5×10-3。针对这种情况,激光盘(光盘刻录)存储采用了功能强大的错误码检测和纠正措施,采用的具体对策归纳起来有三种: (1) 错误检测码EDC(Error Detection Code)。采用CRC码(cyclic Redundancy Code)检测读出数据是否有错。CRC码有很强的检错功能,但没有开发它的纠错功能,因此只用它来检错。(2) 错误校正码或称为纠错码ECC(Error Correction Code)。采用里德-索洛蒙码,简称为RS码,进行纠错。RS码被认为是性能很好的纠错码。(3) 交差里德-索洛蒙码CIRC(Cross Interleaved Reed-Solomon Code)。这个码可以理解为在用RS编译码前后,对数据进行插值和交叉处理。
   光盘(光盘刻录)是如何存储信息的?
   一,CD-R/CD-RW的来源
   1、CD的诞生
   CD代表小型镭射盘,是一个用于所有CD媒体格式的一般术语。现在市场上有的CD格式包括声频CD,CD-ROM,CD-ROM XA,照片CD,CD-I和视频CD等等。在这多样的CD格式中,最为人们熟悉的一个或许是声频CD,它是一个用于存储声音信号轨道如音乐和歌的标准CD格式。CD数字声频信号(CDDA)是由Sony和Philip在1980年期间作为音乐传播的一个形式来介绍的。因为声频CD的巨大成功,今天这种媒体的用途已经扩大到进行数据储存,目的是数据存档和传递。和各种传统数据储存的媒体如软盘和录音带相比,CD是最适于储存大数量的数据,它可能是任何形式或组合的计算机文件、声频信号数据、照片映像文件,软件应用程序和视频数据。CD的优点包括耐用性、便利、和有效的花费。
   2 、扩展CD的标准
   1989年,日本Taiyo Yuden 公司开发出一种表面包上一薄层金的有机纯基CD媒体。这种新媒体不仅提供和银质压缩CD同样的物理特性和容量,而且也具有比商用复制CD较好的反射特性。这种媒体能通过一个可在光盘(光盘刻录)上写信息的专门设备进行记录,并且反过来所写的光盘(光盘刻录)能被任何CD-ROM驱动器读取。记录信息到媒体上的设备称为光盘(光盘刻录)记录器(CD-记录器)而媒体称为一个可记录光盘(光盘刻录)CD-R(CD Recordable)。CD-R技术的发明带来许多好处如:(1)你可用低花费在一个桌面PC上制造你自己的CD-ROM光盘(光盘刻录);(2)你可以选择任何合适的CD格式记录你的信息;(3)避免与商务培训相关的昂贵培训花费和复制设施。因为典型的CD-R媒体有70-100年的寿命,它对数据长期保存是很理想的。对于寿命短得多的磁性媒体,这是一个显著的提高。CD-R技术是一个突破,它将引进下一个数据贮存技术的革命,因为在这个信息爆炸时代对大容量的需要是与日俱增的。
   3、CD的标准
   ISO9660是个国际上认可的CD媒体逻辑级标准,它定义了CD-ROM上文件和目录的格式.此标准允许有不同操作系统的不同计算机访问同样的数据格式.CD-ROM当前的成功不仅应归于媒体自身明显的优势,而且归于通过ISO9660之类的标准完成了媒体的全世界认同和彼此协作性.所有计算机平台将数据作为一个文件系统放在光盘(光盘刻录).文件系统被设计成为UNIX,VAX\VMS,MS-DOS和Mac及它们的各种派生系统所公认,ISO9660意味着与不同操作系统兼容.这种兼容性是通过使用所有目标系统共有功能来实现.因此,ISO9660要求以下几条限制:
   1)目录树不可超过8级
   2)没有长文件名:一文件名包括它的扩展名必须是少于30个字符.但是,对于在MS-DOS下使用,它有更多限制:文件名最多8个字符,而扩展名最多3个字符
   3)在目录名里没有扩展名
   4)只可是大写字母
   5)不允许一些特殊字符,如%或@.
   光盘(光盘刻录)刻录软件将帮助你在正式传送数据到CD记录器进行记录之前创建一ISO9660映像文件.使用很方便,并且有助于去除运行时记录错误.如缓存区欠载运行.
   4、扩展ISO9660----Joliet和Romeo文件系统
   在ISO9660中有一些限制,如字符设置限制,文件名长度限制和目录树深度限制.这些规定阻碍了用户复制数据到可被不同计算机平台读取的CD-ROM.因此,一些操作系统出售商已经以几种方式扩展ISO9660.
   Joliet文件系统是扩展文件系统之一,由Microsoft提出和实现.它以ISO9660(1988)标准为基础.如果一CD是用Joliet文件系统创建,它只能在window 9x和window NT4.0 或更新版下读取,但是不能在任何其它平台上读取.在Joliet文件系统下,长文件名允许字符数最多为64,长目录允许数目最多为64.但是,文件名加它的完全路径总字符数不能超过120.
   Romeo只定义为window9x长文件名,最多128字符。
   4、光盘(光盘刻录)的规格
   在光盘(光盘刻录)上存储信息前,必须使用某种特定的方法来压缩数据,为了统一压缩方式,各厂商制订了许多标准,让刻录出来的光盘(光盘刻录)可以在不同机器上使用。这些标准是在不同的年代制订出来的,以各种颜色的封装来表示,常见规格如下:
   1) 红皮书(Red Book)
   它是由Philips和Sony于1980年制定的,是用于存储音频声音轨道的CD-DA光盘(光盘刻录)标准,此规格仅包含音频扇区的轨道。由于CD-ROM来源于音频CD,光盘(光盘刻录)上储存的大量信息可根据分钟、秒、桢测定,其中:
   1分=60秒
   1秒=75桢
   1桢=2048字节(2千字节)模式1用户数据
   注意由于扇区边界的额外消耗,光盘(光盘刻录)上文件占用的实际空间通常大于其原大小。光盘(光盘刻录)的容量是用单倍速(150KB/秒)计算的,一张光盘(光盘刻录)可以存储74分钟音乐或650 MB数据,换算方法为74(分)* 60(秒)* 150(KB)=666000KB=650MB,双速刻录音乐CD的时间为74/2=37分钟,即37分钟可以刻650MB数据。
   2)黄皮书(Yellow Book)
   它是由Philips和Sony于1983年制定的CD-ROM数据光盘(光盘刻录)标准,此规格仅包含数据扇区,其中分为两种模式。
   Mode 1
   在CD-ROM中加入了ECC(Error Checking and Correction,错误检查修正)校验,每个磁区可存储2048 Byte数据,适合存储常规资料。
   Mode 2
   撤除ECC校验,增加了文件存储空间,每个磁区可存储2336 Byte,适合存储图形和音乐资料。
   在黄皮书中定义一个2352字节的单位称为块(Block)
   3)绿皮书(Green Book)
   于1986年制定,是CD-I互动光盘(光盘刻录)的标准。
   4)黄皮书+(Yellow Book Advanced)
   于1989年制定,补充了CD-ROM/XA(CD-ROM eXtended Architecture)光盘(光盘刻录)的标准。增加了Mode 2的规格:
   form1:加入ECC(Error Checking and Correction,错误检查修正)校验,每个磁区可存储2048 Byte,并能作为Mode 1格式。
   form 2,撤除ECC校验,增加了文件存储空间,每个磁区可存储2328 Byte,和Mode 2一样适合存储图形和音乐资料。
   黄皮书增强版的最大用处是可以交错地存放数据或音像,避免音像同传时产生的断续现象。
   5)橙皮书(Orange Book)
   它包含了CD-R可刻录光盘光盘刻录)的标准,CD的物理结构定义为:扇区包含在轨道中,轨道包含在数据区中,且数据区包含在光盘(光盘刻录)中。
   6)白皮书(Write Book)
   它定义了VCD(Video CD,视频CD)的标准
   7)蓝皮书(Blue Book)
   此标准定义了额外模式光盘(光盘刻录)(CD-Extra),规定第一个轨道为CD-DA音乐段,第二个轨道为CD-ROM数据段。
   4、金质光盘(光盘刻录)和银质光盘(光盘刻录)间的差异
   金质光盘(光盘刻录),也称为CD-R光盘(光盘刻录),是在一空白光盘(光盘刻录)上包上一薄反射性的金质层。银质光盘(光盘刻录),也称为商用复制CD,具有一铝制薄层。因为不同的镀层方式,物理外观,特别是颜色,在这二类CD之间是不同的。一个空白金质光盘(光盘刻录)可用作可记录媒体,你可以使用一个CD记录器写数据和音乐信号到金质光盘(光盘刻录),而一个银质光盘(光盘刻录)不能作为一个可记录的媒体使用,因为数据已经被压缩进聚碳酸酯。银质光盘(光盘刻录)的寿命大约是25年而金质光盘(光盘刻录)的寿命是70--100年。这个事实指出它们的不同用途:银质光盘(光盘刻录)是适用于数据传递和大量商用复制,而金质光盘(光盘刻录)对于数据存档来说是理想的。
   CD-R、CD-RW光盘(光盘刻录)按表面涂层的不同,可以分为以下几种:
   1) 绿盘
   由Taiyo Yuden公司研发,原材料为Cyanine(青色素),保存年限为75年,这是最早开发的标准,兼容性最为出色,制造商有Taiyo Yuden、TDK、Ricoh(理光)、Mitsubishi(三菱)。
   2) 蓝盘
   由Verbatim公司研发,原材料为Azo(偶氮),在银质反射层的反光下,你会看见水蓝色的盘面,存储时间为100年,制造商有Verbatim和Mitsubishi。
   3)金盘
   由Mitsui Toatsu公司研发,原材料为Phthalocyanine(酞菁),抗光性强,存储时间长达100年,制造商有Mitsui Toatsu、Kodak(柯达)。
   4)紫盘(CD-RW)
   它采用特殊材料制成,只有类似紫玻璃的一种颜色。CD-RW以相变式技术来生产结晶和非结晶状态,分别表示0和1,并可以多次写入,也称为可复写光盘(光盘刻录)。
   5、CD-ROM、CD-R、CD-RW的不同之处
   虽然CD-ROM、CD-R、CD-RW都是光盘(光盘刻录),但它们的实质大不相同。CD-ROM是最常见的,表面是白色的,也叫银盘。它由光盘(光盘刻录)加工线大批量生产出来,一生产出来就已经有内容了,刻录机是无法做出CD-ROM的。
   CD-R的表面涂有反射层(绿、蓝或金色),刚生产出来时是无内容的,你可以发现在刻录之后,盘片的颜色会改变,此时资料已经存储进去了。现在的CD-R/CD-RW无需格式化就可使用,就像软盘买回来就可以用一样,非常方便哦!
   CD-RW(Compact Disc-Rewritable,可重复刻录光盘光盘刻录))也有反射层(紫色),并可以多次使用,极限为1千次左右,虽然不能当硬盘,但用于备份也是不错的。

 

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