多媒体技术基础第3版第15章光盘存储格式

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1、多媒体技术基础多媒体技术基础( (第第3 3版版) )第第15章章 光盘存储格式光盘存储格式 张奇张奇复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 2012年年5月月2002024年7月24日第15章 光盘存储格式2/66第第15章章 光盘存储格式目录光盘存储格式目录 15.1 CD标准系列标准系列15.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书15.2.1CD盘上的音乐节目是如何组织的15.2.2CD-DA的通道：P-W15.2.3CD-G是什么15.3 CD-ROM标准标准黄皮书黄皮书15.3.1CD-ROMMode115.3.2CD-ROMMode215.3.3混合方式15.4 C

2、D-ROM/XA15.4.1CD-ROM/XAMode2Form115.4.2CD-ROM/XAMode2Form215.4.3CD-ROM/XA中的声音15.5 CD-I标准标准绿皮书绿皮书15.5.1CD-I格式15.5.2CD-IReady格式15.5.3CD-Bridge盘15.6 可录可录CD标准标准橙皮书橙皮书15.6.1橙皮书概要15.6.2橙皮书第1部分15.6.3橙皮书第2部分15.7 CD-ROM文件系统文件系统15.7.1ISO9660概要15.7.2CD-ROM的逻辑结构15.7.3目录结构15.7.4路径表15.7.5卷结构15.8 VCD标准标准白皮书白皮书15.8

3、.1VCD盘的组织15.8.2VCD的文件目录结构15.8.3MPEG-Audio/Video扇区的结构15.9 通用磁盘格式通用磁盘格式(UDF)2002024年7月24日第15章 光盘存储格式3/66第第15章章 光盘存储格式光盘存储格式 n光盘类型光盘类型只读光盘写一次光盘重写光盘n存储格式存储格式逻辑格式：文件格式的同义词，规定如何把文件组织到光盘上以及指定文件在光盘上的物理位置，包括文件的目录结构、文件大小以及所需盘片数目等事项物理格式则：规定数据如何放在光盘上，包括物理扇区地址、数据类型、数据块大小、错误检测和校正码等n主要介绍主要介绍CD系列存储格式中的基本概念在DVD系列、HD

4、DVD和Blu-rayDisc系列中有相同的含义2002024年7月24日第15章 光盘存储格式4/6615.1 CD标准系列标准系列nCD产品系列产品系列CD-DA、CD-G、CD-Video、CD-ROM、CD-ROM/XA、CD-I、VCDnCD系列标准系列标准红皮书、黄皮书、ISO9660、绿皮书、橙皮书和白皮书等标准文件中，见图15-1n标准文件用彩色封面包装，故称为彩书标准n理解CD格式对设计和使用CD产品都有很大帮助2002024年7月24日第15章 光盘存储格式5/6615.1 CD标准系列标准系列(续续)图15-1CD标准系列2002024年7月24日第15章 光盘存储格式6

5、/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书 RedBook是Philips和Sony公司为CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)定义的标准，也就是激光唱盘标准。该标准是整个CD工业的基本标准，所有其他CD标准都是在这个标准的基础上制定的n15.2.1 CD盘上的音乐节目是如何组织的盘上的音乐节目是如何组织的数据结构见图15-2n一片激光唱盘上有许多首歌曲n一首歌曲安排在一条光道上n一条光道由许多节(section)组成n一节由98帧(frame)组成n帧是激光唱盘上存放声音数据的基本单元2002024年7月24日第15章 光盘存储格式7/6615.2 激光唱盘标

6、准激光唱盘标准红皮书红皮书(续续1)图15-2激光唱盘声音数据的基本结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式8/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书(续续2)扇区结构n同步(SYNC)：每帧开头24位，码字为u100000000001000000000010u任何数据经EFM调制后都不出现与同步码字相同的码n控制/显示字节u在CD-DA中，称为子码/控制和显示(subcode/controlanddisplay)字节u在CD-ROM中，称为控制字节(ControlByte)。这个字节的内容主要提供盘地址信息n扇区结构如下所示3234字节用户数据235298(212)第

7、二层EDC/ECC392第一层EDC/ECC392控制字节982002024年7月24日第15章 光盘存储格式9/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书(续续3)重要数据n一个扇区有2352个字节个字节声音数据(AudioData)u立体声有两个通道，每次采样有2个16位样本，组成2个字节，6次采样共24字节组成一帧，98帧组成一个扇区: 22698=2352n一个扇区有3234字节字节，即2352个声音数据个声音数据 2 392个个EDC/ECC字节字节 98个个控制字节控制字节3234字节字节n声音数据率为176 400字节字节/秒秒u声音数据的采样频率为44.1kHz，每次对

8、左右声道各取一个16位的样本，因此1秒钟的声音数据为44.11 0002(168) = 176 400字节字节/秒秒2002024年7月24日第15章 光盘存储格式10/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书(续续4)P,Q错误校验码n由于CD-DA盘的原始误码率较高(约10-4)，需要采用纠错能力很强的交叉交插里德-索洛蒙码(CIRC)n每帧有24字节的错误校正码放在中间和末端，称为Q校验码和P校验码uP校验是由(32，28)RS码生成的校验码uQ校验是由(28，24)RS码生成的校验码2002024年7月24日第15章 光盘存储格式11/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红

9、皮书红皮书(续续5)一帧数据的通道位数n见表15-1。激光唱盘的光道n物理光道是螺旋形，因此一片CD-DA盘只有一条物理光道n一条CD-DA逻辑光道由多个扇区组成，扇区的数目可多可少，因而光道的长度可长可短，通常一首歌就组织成一条光道。编号字段名称通道位数合计(1)同步位(SYNC)24+327(2)子码(Subcode)1(14+3)17(3)数据(Data)12(14+3)204(4)Q校验码4(14+3)68(5)数据(Data)12(14+3)204(6)P校验码4(14+3)68合计588表表15-1 一帧数据的通道位数一帧数据的通道位数 2002024年7月24日第15章 光盘存储

10、格式12/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书(续续6)n15.2.2 CD-DA的通道：的通道：P-WPW的结构n一帧有一个8位的控制字节，98帧组成8个子通道，分别命名为P、Q、R、S、T、U、V和W子通道n一条光道上所有扇区的子通道组成P、Q、W通道。98个控制字节(988位)组成8个子通道的结构如下8位P子通道(b8)Q子通道(b7)R子通道(b6)S子通道(b5)T子通道(b4)U子通道(b3)V子通道(b2)W子通道(b1)n98字节的b8组成P子通道，98字节的b7组成Q子通道，依此类推2002024年7月24日第15章 光盘存储格式13/6615.2 激光唱盘标准

11、激光唱盘标准红皮书红皮书(续续7)n通道P含有一个标志，用来告诉CD播放机，光道上的声音数据从什么地方开始n通道Q包含有运行时间信息，CD播放机使用这个通道中的时间信息来显示播放音乐节目的时间nQ通道的98位的数据排列成如下所示的形式98位2位4位4位72位16位空2位：控制字节的部分同步位4位：控制标志，定义这条光道上的数据类型4位：说明后面72位数据的标志72位： Q通道的数据。在盘的导入区(leadin)，含有盘的内容表TOC(TableOfContents)；在其余盘区，含有当前的播放时间16位： CRC(CyclicRedundancyCode)用于错误检测2002024年7月24日

12、第15章 光盘存储格式14/6615.2 激光唱盘标准激光唱盘标准红皮书红皮书(续续8)n15.2.3 CD-G是什么是什么RedBook定义了如何把声音数据和静态图像数据放到CD盘上的方法把图像数据放到通道RW的盘称为CDG(CDGraphics)盘，简称为CD-G盘在国内市场上，使用RW通道的CD节目不多，能播放这种盘的CD播放机也不多CD-G节目在普通的CD播放机上播放时，音乐节目可以照常欣赏，只是没有图像使用能播放CD-G节目的VCD播放机，在播放CD-G盘时要和电视机连接才能同时有音乐和图像2002024年7月24日第15章 光盘存储格式15/6615.3 CD-ROM标准标准黄皮书

13、黄皮书 黄皮书黄皮书(Yellow Book)概要概要nPhilips和和Sony公司为公司为CD-ROM定义的标准定义的标准nRed Book的基础上增加了两种类型的光道，加上的基础上增加了两种类型的光道，加上Red Book的的CD-DA光道，光道，CD-ROM共有三种类型的光道共有三种类型的光道(1)CD-DA光道：用于存储声音数据(2)CD-ROMMode1：用于存储计算机数据(3)CD-ROMMode2：用于存储声音数据、静态图像或视像nYellow Book和和Red Book的主要差别的主要差别重新定义RedBook中的2352个字节的用途，解决了把CD用作计算机存储器(CD-R

14、OM)的两个问题(1)计算机的寻址(2)误码率的达标：CD-ROM标准使用了一部分用户数据当作错误校正码，使CD盘的误码率下降到10-12以下2002024年7月24日第15章 光盘存储格式16/6615.3 CD-ROM标准标准黄皮书黄皮书(续续1)n15.3.1 CD-ROM Mode 1将RedBook中2352字节的用户数据定义为2352字节同步字节12字节扇区地址4字节用户数据2048字节EDC4字节未用8字节ECC276字节同步字节：12字节，用于同步扇区地址(Header)：4字节，定义该扇区的地址用用户户数据数据：2048字字节节，用于存放用，用于存放用户户数据数据EDC：4字

15、节，用于错误检测。如果检测结果无差错，就不执行这一层的错误校正未用：8字节ECC：276字节，错误检测和校正码2002024年7月24日第15章 光盘存储格式17/6615.3 CD-ROM标准标准黄皮书黄皮书(续续2)n扇区地址表示法扇区地址表示法磁盘扇区地址用C-H-S(柱面号-磁头号-扇区号)表示CD-ROM用计时系统中的分、秒和为CD-ROM规定的分秒(1/75秒)表示CD-ROM用户数据区的地址结构如下4字节的扇区地址称为HEADER分(MIN)(1字节)074秒(SEC)(1字节)059分秒(FRAC)(1字节)074方式(Mode)(1字节)012002024年7月24日第15章

16、 光盘存储格式18/6615.3 CD-ROM标准标准黄皮书黄皮书(续续3)n15.3.2 CD-ROM Mode 2CD-ROMMode2把RedBook中的2352字节的用户数据重新定义为2352字节同步字节12字节扇区地址4字节用户数据2336字节CD-ROMMode2与CD-ROMMode1相比n存储的用户数据多14%，但用户数据的误码率高于Mode1n方式(Mode)字节域中的值设置成022002024年7月24日第15章 光盘存储格式19/6615.3 CD-ROM标准标准黄皮书黄皮书(续续4)n15.3.3 混合方式混合方式(Mixed Mode)含有CD-ROM光道和CD-DA

17、光道的存储方式混合方式盘(MixedModeDisc)的第一条光道是CD-ROMMode1光道，其余的光道是CD-DA光道CD-DA光道可以在普通CD播放机上播放2002024年7月24日第15章 光盘存储格式20/6615.4 CD-ROM/XACD-ROM/XA的概要的概要nCD-ROM Extended Architecture的简写，的简写，Philips、Microsoft和和Sony公司共同开发的标准公司共同开发的标准nYellow Book标准的扩充，定义了一种新型光道：标准的扩充，定义了一种新型光道：CD-ROM/XA光光道。连同道。连同Red Book和和Yellow Boo

18、k标准定义的光道，共有标准定义的光道，共有4种光道种光道CD-DA：用于存储声音数据CD-ROMMode1：用于存储计算机数据CD-ROMMode2：用于存储压缩的声音数据、静态图像或电视数据CD-ROMMode2，XA格式，用于存放计算机数据、压缩的声音数据、静态图像或视像数据。n对对CD-ROM Mode 2作了扩充，定义了两种新的扇区方式作了扩充，定义了两种新的扇区方式CD-ROMMode2，XAFormat，Form1：用于存储计算机数据CD-ROMMode2，XAFormat，Form2：用于存储压缩的声音、静态图像或电视图像数据。允许把计算机数据、声音、静态图像或电视图像数据放在同

19、一条光道上，计算机数据按Form1的格式存放，而声音、静态图像或电视图像数据按Form2的格式存放2002024年7月24日第15章 光盘存储格式21/6615.4 CD-ROM/XA(续续1)n15.4.1 CD-ROM/XA Mode 2 Form 1 CD-ROM/XAMode2Form1把RedBook中的2352个用户数据字节重新定义为CD-ROM/XAMode2Form1：2352字节同步字节12字节扇区地址4字节Form18字节用户数据2048字节EDC4字节ECC276字节同步字节：12字节扇区地址(Header)：4字节，用于计算机寻找盘上的数据类型1(Form 1，Sub-

20、Header)：8字节，用于指示Form1用用户户数据：数据：2048字字节节EDC：4字节，用于错误检测ECC：276字节，用于错误校正2002024年7月24日第15章 光盘存储格式22/6615.4 CD-ROM/XA(续续2)n15.4.2 CD-ROM/XA Mode 2 Form 2CD-ROM/XAMode2Form2把RedBook中的2352个用户数据字节重新定义为CD-ROM/XAMode2Form2：2352字节同步字节12字节扇区地址4字节Form28字节用户数据2324字节EDC4字节同步字节：12字节扇区地址(Header)：4字节，用于计算机寻找盘上的数据数据类型

21、2(Form2, Sub-Header)： 8字节，用于指示Form2用用户户数据：数据：2324字字节节EDC字节：4字节2002024年7月24日第15章 光盘存储格式23/6615.4 CD-ROM/XA(续续3)n15.4.3 CD-ROM/XA中的声音中的声音 放在CD-ROM/XAMode2Form2中的声音数据经过压缩，质量低于CD-DA用ADPCM算法压缩，有LevelB和LevelC两个等级CD-DA和CD-ROM/XA声音的比较见表15-2声音等级播放时间(小时)样本大小(位)采样速率(kHz)CD-DA1.251644.1LevelB5(立体声)/10(单道声)437.8

22、LevelC10(立体声)/20(单道声)418.9表表15-2 CD-ROM/XA中的声音播放时间中的声音播放时间2002024年7月24日第15章 光盘存储格式24/6615.5 CD-I标准标准绿皮书绿皮书 n15.5.1 CD-I格式格式绿皮书(GreenBook)是Philips和Sony公司为CD-I(CompactDiscInteractive)定义的标准，扇区格式和CD-ROM/XA的扇区格式相同，如下所示CD-IMode2Form2：2352字节同步字节12字节扇区地址4字节Form28字节用户数据2324字节EDC4字节CD-IMode2Form1：2352字节同步字节12

23、字节扇区地址4字节Form18字节用户数据2048字节EDC4字节ECC276字节2002024年7月24日第15章 光盘存储格式25/6615.5 CD-I标准标准绿皮书绿皮书(续续1)n15.5.2 CD-I Ready格式格式使用CD-IReady格式的CD盘称为CD-IReady盘，是一种有附加特性的标准激光唱盘，可在标准的激光唱盘播放机和CD-I播放机上播放，在CD-I播放机上播放可显示附加特性RedBook标准允许把索引点(indexpoints)放在光道上，可使用户跳转到光道上的指定点。激光唱盘通常只使用两个索引点：#0和#1，前者用来标识一条光道的起点，后者用来标识声音在这条光

24、道上的起点，它们之间通常有23秒的间隔CD-IReady盘把这两个索引点之间的间隔增加到182秒，这样就可以存放诸如歌曲名、解说词、作者、演员等图文信息。普通的激光唱机播放CD-IReady盘时不管这个地方的信息，而只播放音乐节目用CD-I播放机播放CD-IReady盘时，首先把这个间隔中的CD-I信息读到CD-I播放机的RAM中，并显示在电视机屏幕上，然后播放音乐2002024年7月24日第15章 光盘存储格式26/6615.5 CD-I标准标准绿皮书绿皮书(续续2)n15.5.3 CD-Bridge盘盘把附加信息加到CD-ROM/XA光道上的方法，目的是让这种光盘能够在CD-I播放机上播放

25、可在CD-I播放机、计算机和Kodak的PhotoCD播放机上播放光道都用Mode2的扇区结构。声音光道跟在数据光道后面扇区结构与CD-ROM/XA和CD-I相同，如下所示CD-BridgeMode2Form1：2352字节同步字节12字节扇区地址4字节Form18字节用户数据2048字节EDC4字节ECC276字节CD-BridgeMode2Form2：2352字节同步字节12字节扇区地址4字节Form28字节用户数据2324字节EDC4字节2002024年7月24日第15章 光盘存储格式27/6615.6 可录可录CD标准标准橙皮书橙皮书n15.6.1 橙皮书概要橙皮书概要橙皮书(Oran

26、geBook)是为可录CDR(compactdiskrecordable)光盘制订的标准，允许用户把自己创作的影视节目或多媒体文件写到盘上可录CD分为两类nCD-MO(compactdisk-magnetooptical)盘磁光盘，采用磁记录原理记录而用激光读写数据，可重写光盘nCD-WO(compactdisk-writeonce)CD-R盘，可写但不能改写分成两个部分nOrangeBookPart1，描述CD-MOnOrangeBookPart2，描述CD-WO标准的结构见图15-32002024年7月24日第15章 光盘存储格式28/6615.6 可录可录CD标准标准橙皮书橙皮书(续续1

27、)图15-3橙皮书(OrangeBookStandard)概貌(引自JimFricks盘片制造公司)2002024年7月24日第15章 光盘存储格式29/6615.6 可录可录CD标准标准橙皮书橙皮书(续续2)n15.6.2 橙皮书第橙皮书第1部分部分橙皮书第1部分(OrangeBookPart1)描述CD-MO盘上的两个区：nOptionalPre-MasteredArea(可选预刻录区)u该区域的信息按照RedBook、YellowBook或GreenBook标准预先刻制在盘上，是一个只读区域n(2)RecordableUserArea(可重写用户数据区)u普通的CD播放机或VCD播放机不

28、能读这个区域的数据，因CD唱片和VCD盘与磁光盘采用的记录原理不同2002024年7月24日第15章 光盘存储格式30/6615.6 可录可录CD标准标准橙皮书橙皮书(续续3)n15.6.3 橙皮书第橙皮书第2部分部分OrangeBookPart2定义可写一次的CD-WO盘n在出厂时已经在盘上刻录有槽，称为预刻槽，物理光道的位置已经确定。用户把多媒体文件写到盘上之后，把内容表(TableOfContents，TOC)写到盘上。在写入TOC之前，这种盘只能在专用的播放机上读；在写入TOC之后，可在普通播放机上播放OrangeBookPart2还定义另一种CD-WO盘，叫做HybridDisc(混

29、合盘)，分成两种类型的记录区域nPre-recordedArea(预记录区)，该区域的信息按照RedBook、YellowBook或GreenBook标准预先记录在盘上，只读区域nRecordableArea(可记录区)。该区的物理光道可分成多个记录段(multi-session)。每段由3个区域组成：导入区(LeadIn)、信息区(Information)和导出区(LeadOut)，每一段要在导入区写入TOCnHybridDisc(混合盘)的结构如下表所示2002024年7月24日第15章 光盘存储格式31/6615.6 可录可录CD标准标准橙皮书橙皮书(续续4)第1段第 n 段导入区(Le

30、adIn)信息区(Information)导出区(LeadOut)导入区(LeadIn)信息区(Information)导出区(LeadOut)图15-4CD标准之间的关系2002024年7月24日第15章 光盘存储格式32/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统 n文件系统文件系统(file system)或称文件格式(fileformat)，在存储媒体上组织数据的方法，包括文件命名、文件目录、卷和文件检索通过文件系统，应用程序就无需关心存储媒体上的物理位置或数据结构由于光盘和硬盘的特性不同，因此就有不同的文件系统。用CD-ROM作计算机存储媒体的文件系统称为CD-ROM文件系统ISO9

31、660是为CD-ROM制定的文件系统2002024年7月24日第15章 光盘存储格式33/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续1)n15.7.1 ISO 9660概要概要1. ISO 9660是什么是什么nISO发布的CD-ROM文件系统标准,定义三种类型的数据结构,以支持不同的操作系统，如Unix,Windows和MacOSu卷描述符(VolumeDescriptor)u目录结构(DirectoryStructures)u路径表(PathTable)n标准开发历时5年，终于在1988年正式公布物理格式与逻辑格式nCD-ROM物理格式(YellowBook)标准化意味CD-ROM上

32、的信息可在不同的信息处理系统之间交换，但只能在这个物理层上实现交换n由于CD-ROM面对用户的是文件，如文本、图像、声音、影视等文件，就需要一个文件系统和文件管理系统。即需要有一个如何把文件和文件目录放到CD-ROM盘上的逻辑格式标准2002024年7月24日第15章 光盘存储格式34/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续2)2. ISO 9660的层次的层次n对文件名和文件目录名指定了三种后向兼容的交换层次u层1(Level1)：限制文件名格式为8.3，允许使用大小写字母、数字和下划线，目录深度不超过8级，文件标识符的总长度不超过31个字符n8.3文件名格式是微软公司的MSDOS

33、及Windows3.x中的文件名标准格式，其中的8表示文件名的长度不超过8个字符，3表示文件扩展名的字符数为3个u层2(Level2)：目录深度可到31级，文件名的长度通常不超过31个字符，在某些情况下允许不超过180个字符的长文件名u(3)层3(Level3)：允许将文件分块打包2002024年7月24日第15章 光盘存储格式35/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续3)3. ISO 9660的扩展的扩展nISO9660是针对不同操作系统开发的，并试图实现不同操作系统之间的数据交换。尽管在各种操作系统下工作得都不错，但都遇到不能使用的情况，因此对ISO9660进行了扩展uAppl

34、e公司的扩展标准叫做“AppleISO9660”u微软公司的扩展标准叫做JFS文件系统(Jolietfilesystem，JFS)，包括支持8.3文件名格式、长文件名和统一代码(Unicode)uUnix系统的扩展标准叫做RockRidge文件系统，包括使用ASCII字符的长文件名和Unix符号等2002024年7月24日第15章 光盘存储格式36/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续4)n15.7.2 CD-ROM的逻辑结构的逻辑结构1. 逻辑结构设计逻辑结构设计nCD-ROM是只读存储器，无需与“写”操作有关的功能，如对文件和文件目录进行删除、添加和重命名等n逻辑结构由两个组成

35、部分u定义一套描述整片CD-ROM盘所含信息的结构，称为“卷结构(VolumeStructure)”。单片CD-ROM称一卷u定义一套描述和配置文件的结构，称为“文件结构(FileStructure)”。文件结构的核心是文件目录结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式37/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续5)n为CD-ROM提议的目录结构有五种类型u多文件显式分层结构(multiple-fileexplicithierarchies)。把子目录当作文件来处理，打开一个有长路径的文件需要较多的寻找次数u单文件显式分层结构(single-fileexplicithier

36、archies)。把整个目录结构放在单个文件中，根目录和子目录都作为文件中的记录而不是作为文件来处理u散列路径名目录(hashedpathnamedirectories)。把整个路径名和文件名拼凑成一个地址放在目录中，是隐式目录结构u索引路径名目录(indexedpathnamedirectories)。把子目录的全路径名转换成一个整数，是隐式目录结构u组合前面4种结构中的2种或2种以上的混合结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式38/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续6)2. 逻辑扇区和逻辑块逻辑扇区和逻辑块n逻辑扇区定义为用户数据域uCD-ROM的一个物理扇区有

37、2352个字节，其中的2048字节(2KB)的数据域定义为一个逻辑扇区(logicalsector)，见图15-5n每个逻辑扇区有唯一的逻辑扇区号(logicalsectornumber，LSN)。第一个逻辑扇区(LSN0)从物理地址000200开始图15-5物理扇区与逻辑扇区、逻辑块的概念2002024年7月24日第15章 光盘存储格式39/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续7)n逻辑块u每个逻辑扇区可以分成一个或多个逻辑块，这样做的好处是可充分利用盘空间来存放大量的小文件n在一个由2048字节组成的逻辑扇区中，一个逻辑块的大小可以是512、1024或2048字节u每个逻辑块有

38、一个逻辑块编号(logicalblocknumber，LBN)n第一个逻辑块号码(LBN0)是第一个逻辑扇区(LSN0)中的第一块，依次为LBN1，2，3，N附注附注，记录(record)的概念。一个记录由一系列连续字节组成，它作为信息单元。定义一个记录的字节数取决于要表达的信息长短，少则几个多则几十甚至几百个。在记录过程中，记录的字节数是固定的记录称为“固定长度记录”，记录的字节数不固定的记录称为“可变长度记录”。2002024年7月24日第15章 光盘存储格式40/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续8)n15.7.3 目录结构目录结构1. 文件与文件标识符文件与文件标识符n文

39、件类型没有限制，可以是ASCII文本文件、索引结构文件、可执行文件(如.COM文件，.EXE文件)，压缩的或未压缩的图像文件、声音文件等n每个文件可分为若干文件节(filesection)。一个文件节可放在由许多个逻辑块组成的文件空间里。这些逻辑块是顺序编号的逻辑块，由它们组成的文件空间称为“文件范围(extent)”或“文件域”u一个大的文件可以分成多个文件节，存放在多片CD-ROM盘上的文件域中u一个中等大小的文件也可以分成若干个文件节，存放在同一盘上的多个文件域中，这些文件域也不要求是连续的u小的文件可以不分域，存放在单个文件域中2002024年7月24日第15章 光盘存储格式41/66

40、15.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续9)n文件标识符(fileidentifier)u由三部分组成：文件名、文件扩展名和文件版本号u必须包含文件名或扩展名，其他可作为选择u通常采用ASCII字符，并有某种程度的限制。例如，对ISO9660Level1，文件名可使用的字符如下：n数字09n大写英文字母AZn下划线(_)n文件名和文件扩展名之间用句点(.)n文件名或文件扩展名与文件版本号之间用分号(;)n合法文件标识符和不合法文件标识符的举例2002024年7月24日第15章 光盘存储格式42/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续10)*合法文件标识符合法文件标识符：FILE.

41、DATFILE.DAT;1DATA_FILE_FOR_INTERCHANG.DATFILENAME_WITHOUT_AN_EXTENSION.NO_FILENAME_JUST_AN_EXTENSION-不合法文件标识符不合法文件标识符：file.dat /不允许小写字母ONLY.ONE.PERIOD.ALLOWED /只允许一个句点NO-HYPHENS-OR-SIGNS/没有规定用连字符(-)THIS_FILENAME_IS_LONGER_THAN_31_CHARACTERS/多于31个字符*2002024年7月24日第15章 光盘存储格式43/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续

42、11)2. 目录结构目录结构n采用隐式分层目录结构u可组织大数量的文件；对目录层次的深度加以限制；把目录当作文件看待，并把整个目录包含在1个或少数几个文件中。包含目录的文件称为目录文件u对目录文件结构作了具体规定。n目录文件由一系列可变长度的目录记录组成，每个目录记录的格式见表15-3n一个目录记录可包含许多记录域，这些域中记录有文件标识符，以字节计算的文件长度、文件域中的第一个逻辑块编号(LBN)，以及打开和使用这个文件所需要的其他信息2002024年7月24日第15章 光盘存储格式44/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续12)字节位置记录域的名称1目录记录长度(LEN_DR)

43、2扩展属性记录(XAR)长度310文件域地址1118数据长度1925日期和时间26文件标志27文件单元大小28交叉间隔大小2932卷顺序号33文件标识符长度(LEN_FI)34(33+LEN_FI)文件标识符34+LEN_FI填充域(34+LEN_FI+1)-LEN_DR系统使用(保留)表表15-3 目录记录格式目录记录格式(Format of a Directory Record) 2002024年7月24日第15章 光盘存储格式45/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续13)n当一个文件放在多个文件域中时，需要设置多个目录记录，在其中给出相应文件域的地址，并由文件标志记录域指明

44、该文件域是否为最后一个n目录文件、目录记录、记录域间的关系见图15-6图15-6目录文件结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式46/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续14)n扩展属性记录(extendedattributerecord，XAR)u文件的附加信息可记录在XAR上。附加信息包括文件作者、文件修改日期、访问文件的许可权等信息。凡是不常使用的信息都放到XAR上u如果一个文件有多个文件域(如图15-6中的文件B)，每个文件域都有XARu由于每个目录记录的长度不确定，因此在一个逻辑扇区中的目录记录的个数也不确定，但必须要保证目录记录数的数目为整数u当一个目录在这

45、个逻辑扇区中放不下的时候，应移到后面一个逻辑扇区。这样可以保证读到计算机内存中的目录不会出现支离破碎的现象2002024年7月24日第15章 光盘存储格式47/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续15)n15.7.5 卷结构卷结构 卷空间(volumespace)：存放信息的区域，有两个区n系统区：从LSN0到LSN16，具体内容没有规定n数据区：从LSN16开始到最后一个逻辑扇区，用来记录卷描述符(volumedescriptors)、文件目录、路径表和数据卷描述符：位于每卷数据区的开头(LSN16)n一种数据结构或称描述表，其中的内容说明整个CD-ROM盘的结构和提供重要信息，

46、如逻辑组织、根目录地址、路径表的地址和大小、逻辑块的大小等卷描述符的结构见表15-5，是一个由2048字节组成的固定长度记录2002024年7月24日第15章 光盘存储格式48/6615.7 CD-ROM文件系统文件系统(续续16)字节位置记录域的名称1卷描述符的类型26标准卷标识符(用CD001表示)7卷描述符的版本号82048(取决于卷描述符的类型)表表15-5 卷描述符的格式卷描述符的格式 n卷描述符有五种类型：u卷描述符(primaryvolumedescriptor，PVD)u辅助卷描述符(supplementaryvolumedescriptor，SVD)u分割描述符(volume

47、partitiondescriptor)u引导记录(bootrecord)u描述符系列终止符(volumedescriptorsetterminator)2002024年7月24日第15章 光盘存储格式49/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书n在白皮书在白皮书(White Book)之前之前 CD-DA：20世纪80年代初的产品，音乐节目是以数字形式记录的LaserVision：20世纪70年代末的产品，视像用调频制记录(FM)，声音用调幅记录，并叠加到图像信号上CD-Video(CD-V)：1987年定义的标准，CD-DA和LV(LaserVision)相结合的产物，声音是数字的，而视

48、像仍然是模拟的附注附注：CD-V和LaserVision常被人们称为激光视盘或激光影碟nVideo CD(VCD)JVC、Philips、Matsushita和Sony联合定义的数字电视视盘技术规格，于1993年问世，声音和电视图像都是以数字的形式表示的1994年7月发布了“VideoCDSpecificationVersion2.0”，并命名为WhiteBook(白皮书)。该标准描述的是使用CD格式和MPEG-1标准的数字电视存储格式VideoCD在CD-Bridge规范和ISO9660文件结构基础上定义了完整的文件系统，使VCD节目能在CDROM、CD-I和VCD播放机上播放2002024

49、年7月24日第15章 光盘存储格式50/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续1)n15.8.1 VCD盘的组织盘的组织VCD盘由导入区、节目区和导出区三部分组成，见图15-8n数据按光道组织，光道数最多为99条n导入区和导出区按CD-ROMXA数据光道的Mode2Form2进行编码，是不含数据的空扇区。n在节目区中，第一条光道(Track1)是一条专用VCD数据光道，其余的光道是MPEGAudio/Video光道nVideoCD2.0规格只定义了MPEGAudio/Video和CD-DA两种光道2002024年7月24日第15章 光盘存储格式51/6615.8 VCD标准标准白皮书白

50、皮书(续续2)图15-8VCD盘的组织结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式52/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续3)1. 专用数据光道专用数据光道(SpecialVideoCDTrack)用来描述VCD盘上的信息，其结构见图15-9n(1)扇区号为00:02:16的扇区是主卷号描述符(PVD)扇区，用来描述VCD盘的卷号。n(2)从扇区00:03:00开始到00:03:74的区域是一个选择性的卡拉OK基本信息区(KaraokeBasicInformationArea)。该区域中的数据用来产生卡拉OK音乐节目的快速参照表，它由基本信息头(BasicInformati

51、onHeader，BIH)文件(KARINFO.BIH)和最多63个卡拉OK文本文件(KARINFO.CC)组成。n(3)从扇区00:04:00开始的区域是VCD信息区(VideoCDInformationArea)，它包含有强制性的VCD盘信息文件INFO.VCD(扇区00:04:00)和入口表(Entrytable)文件ENTRIES.VCD(扇区00:04:01)，以及可选的清单偏移量表(ListIDOffsetTable)文件LOT.VCD(扇区00:04:02)和播放顺序描述符(PlaySequenceDescriptor，PSD)文件PSD.VCD(扇区00:04:34)20020

52、24年7月24日第15章 光盘存储格式53/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续4)图15-9专用VCD数据光道的结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式54/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续5)n(4)VCD信息区(VideoCDInformationArea)u从扇区00:04:00开始的区域u包含如下的强制性文件nVCD盘信息文件INFO.VCD(扇区00:04:00)n入口表(Entrytable)文件ENTRIES.VCD(扇区00:04:01)n可选的清单偏移量表(ListIDOffsetTable)文件LOT.VCD(扇区00:04:02)n播

53、放顺序描述符(PlaySequenceDescriptor，PSD)文件PSD.VCD(扇区00:04:34)n(5)分段播放项目区(SegmentPlayItemArea)u开始地址由INFO.VCD文件给出u选择性区域，可含分段播放项目(SegmentPlayItem)u分段播放项目可以是MPEG电视、MPEG声音和用MPEG算法编码的静态图像。这些项目通过播放顺序描述符(PSD)进行解释和播放2002024年7月24日第15章 光盘存储格式55/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续6)u分段播放项目区被分成连续的段(Segment)，并从1开始连续编号直到1980。每一段由15

54、0个扇区组成u这个区域的长度可以是11980之间的任意整数。一个分段播放项目可以占据一个或者多个段n其他文件(Otherfiles)区u可包含强制性的CDI应用节目(CDIapplicationprogram)和选择性的扩展目录(EXTdirectory)信息2002024年7月24日第15章 光盘存储格式56/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续7)2. MPEG-Audio/Video光道光道n从Track2(光道2)开始，用来存放MPEG编码的视像和声音数据nMPEG编码数据保护区，见图15-10u前保护区(FrontMargin，FM)，推荐长度为30个扇区u后保护区(Rea

55、rMargin，RM)，推荐长度为45个扇区图15-10MPEG-Audio/Video光道的布局2002024年7月24日第15章 光盘存储格式57/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续8)3. CDDA光道光道nVCD盘可包含CDDA光道，但必须在MPEG-Audio/Video光道之后n如果VCD盘包含CDDA光道，VideoCD规范要求在最后一条MPEG-Audio/Video光道的RM之后设置至少150个扇区的后间隔n15.8.2 VCD的文件目录结构的文件目录结构VCD文件系统是在ISO9660文件结构基础上开发的，目录结构见图15-11VCD盘需要的目录nRootdir

56、ectory0(根目录0)，CDI，VCD和MPEGAV目录VideoCD规范对文件目录作了如下规定2002024年7月24日第15章 光盘存储格式58/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续9)n如果VCD盘包含卡拉OK基本信息区，该区域的文件必须存放在KARAOKE目录下n如果VCD盘包含分段播放项目区，这个区域中的文件必须存放在SEGMENT目录下n如果有扩展的播放顺序描述符(PSD)文件，这个文件必须存放在EXT目录下nVCD信息区(VideoCDInformationArea)中的文件必须存放在VCD目录下n所有MPEGAudio/Video数据光道的文件都必须存放在MPEG

57、AV目录下n所有表示CDDA光道的文件都必须存放在CDDA目录下2002024年7月24日第15章 光盘存储格式59/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续10)图15-11VCD盘目录结构2002024年7月24日第15章 光盘存储格式60/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续11)n15.8.3 MPEG-Audio/Video扇区的结构扇区的结构MPEG光道n由MPEG-Video扇区和MPEG-Audio扇区组成Video和Audio的编码n按照MPEG标准ISO11172存放方法nMPEG-1Video扇区和MPEG-1Audio扇区交错存放n存放格式如下 VVVV

58、AVVVV VAVVVVVAV2002024年7月24日第15章 光盘存储格式61/6615.8 VCD标准标准白皮书白皮书(续续12)MPEG-Video扇区的一般结构如下一个信息包：2324字节信息包开始码4字节SCR(系统参考时钟)5字节MUX速率3字节信息包数据2312字节MPEG-Audio扇区的一般结构如下：一个信息包：2304字节信息包开始码4字节SCR(系统参考时钟)5字节MUX速率3字节信息包数据2292字节0020字节2002024年7月24日第15章 光盘存储格式62/6615.9 通用磁盘格式通用磁盘格式(UDF)n通用磁盘格式通用磁盘格式(UDF)UniversalD

59、iskFormat的缩写。由光存储技术协会(OpticalStorageTechnologyAssociation，OSTA)于1997年发布的光盘文件系统规范nISO13346/ECMA1673rdEdition(VolumeandFileStructureforWrite-OnceandRewritableMediausingNon-SequentialRecordingforInformationInterchange)的子集n最早是为写一次光盘(如CD-R)和重写光盘(如CD-RW)开发的。为适应存储技术的迅速发展，UDF规范也做了多次改进，发布了多个版本，以适应DVD、BD(Blu-

60、rayDisc)和HDDVD等光盘存储媒体和其他存储媒体的需要2002024年7月24日第15章 光盘存储格式63/6615.9 通用磁盘格式通用磁盘格式(UDF)(续续)n2005年3月发布的UDF2.60。UDF的趋势n经过多个操作系统的验证，现已有逐步取代ISO9660(1988年)的趋势nUDF和ISO9660的最大差别是，UDF支持较大的文件、较大的存储空间和操作系统的专有特性nUDFBridge是综合UDF和ISO9660文件系统的规范，目的是试图在使用UDF的情况下提供后向兼容ISO9660文件系统的特性2002024年7月24日第15章 光盘存储格式64/66第第15章章 光盘

61、存储格式参考文献光盘存储格式参考文献n参考文献和站点参考文献和站点1.CEI/IEC908. Compact Disc Digital Audio System.19872.ISO9660.Volume and File structure of CD-ROM for Information Interchange.1988；Volume and File Structure of CDROM for Information Interchange,StandardECMA-119,2ndEdition-December19873.ISO/IEC10149.Data Interchange o

62、n Read Only 120 mm Optical Data Disks(CD-ROM).19894.PhilipsandSony.System Description CD-ROM XA Compact Disk Read Only Memory extended Architecture.May,19915.PhilipsandSonyCorporation.CD-I Full Functional Specification.19932002024年7月24日第15章 光盘存储格式65/66第第15章章 光盘存储格式参考文献光盘存储格式参考文献(续续)6.MarkFritz.How &

63、 When Will CD-ROM Get Biger?CD-ROMProfessional,Sept./Oct.1994,pp21357.JVC,Matsushita,Philips&Sony.Video CD Specification Version 2.0.July19948.林福宗,陆达.多媒体与CD-ROM.北京：清华大学出版社,1995.39.Philips.DesktopVideo Data Handbook.199510.Universal Disk Format Specification,Revision2.60,March1,2005,Copyright1994-2005,OpticalStorageTechnologyAssociation11.ISO/IEC13346或ECMA-1673rdEdition,Volume and File Structure for Write-Once and Rewritable Media using Non-Sequential Recording for Information Interchange,June1997ENDEND第第15章章 光盘存储格式光盘存储格式