多媒体技术基础第3版第14章光盘存储器

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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14章章 光盘存储器光盘存储器 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 2011年年5月月2024年7月27日第14章 光盘存储器2/48第14章 光盘存储器目录 14.1 CD光盘光盘14.1.1 CD工业史上的大事14.1.2 CD系列产品14.1.3 CD盘的结构14.1.4 数据是怎样写入到CD盘上的14.1.5 数据是怎样从CD盘读出的14.1.6 CD激光唱盘标准摘要14.2 CD-Audio14.2.1 采样频率和样本大小14.2.2 声道数14.2.3 声音数据的通道编码14.2.4 CD盘如何批量

2、生产14.3 DVD光盘光盘14.3.1 DVD光盘是什么14.3.2 DVD的规格14.3.3 DVD的存储容量是怎样提高的14.4 VCD与与DVD播放机播放机14.4.1 VCD简介14.4.2 VCD播放机的基本结构14.4.3 DVD播放机的基本结构14.5 HD DVD与与BD光盘光盘14.5.1 HD DVD与BD光盘是什么14.5.2 HD DVD与BD技术规范2024年7月27日第14章 光盘存储器3/4814.1 CD光盘光盘n14.1.1 CD工业史上的大事工业史上的大事 模拟光盘系统的诞生模拟光盘系统的诞生n20世纪70年代初期，荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人

3、员开始研究利用激光来记录和重放信息n1972年9月向全世界展示了长时间播放电视节目的光盘系统，这就是1978年正式投放市场并命名为LV(Laser Vision)的光盘播放机n利用激光来记录信息的革命便拉开了序幕。它的诞生对人类文明进步的影响，不亚于纸张的发明对人类的贡献。2024年7月27日第14章 光盘存储器4/4814.1 CD光盘光盘(续续1)数字激光唱盘的诞生数字激光唱盘的诞生n大约从1978年开始，研究人员把声音信号变成用“1”和“0”表示的二进制数字，然后记录到以塑料为基片的金属圆盘上n1982年Philips公司和Sony公司成功地把记录数字声音的盘推向了市场n这种塑料金属圆盘

4、很小巧，故用Compact Disc命名，而且还为这种光盘制定了标准，这就是世界著名的“红皮书(Red Book)标准”。这种盘又称为数字激光唱盘(Compact Disc-Digital Audio，CD-DA)盘2024年7月27日第14章 光盘存储器5/4814.1 CD光盘光盘(续续2)CD-ROM的诞生的诞生n由于CD-DA能够记录数字信息，自然就想到把它用作计算机的存储设备。但从CD-DA过渡到CD-ROM需要解决两个重要问题u地址问题地址问题：计算机如何寻找盘上的数据，即如何划分盘上的地址。因为记录歌曲时是按一首歌作单位，一片盘也就记录20首左右的歌曲，每首歌平均占用30 MB左

5、右的空间。存储一个文件不一定都要那么大的存储空间，因此需在CD盘上写入很多的地址编号u误码率误码率：把CD盘作为计算机的存储器使用时，要求它的错误率(10-12)远远小于声音数据的错误率(10-9)。而用当时现成的CD-DA技术不能满足这一要求，因此还要采用错误校正技术n1984年Sony和Philips发布了CD-ROM物理格式标准，称为黄皮书(Yellow Book)标准2024年7月27日第14章 光盘存储器6/4814.1 CD光盘光盘(续续3)ISO 9660标准的诞生标准的诞生n黄皮书标准只解决了硬件生产厂家的制造标准问题，即存放计算机数据的物理格式，而没有涉及逻辑格式，也就是计算

6、机文件如何存放在CD-ROM上，文件如何在不同的系统之间进行交换等问题。为此，在多方努力下又制定了一个文件交换标准，后来国际标准化组织(ISO)把它命名为ISO 9660标准 2024年7月27日第14章 光盘存储器7/4814.1 CD光盘光盘(续续4)n14.1.2 CD系列产品系列产品自1981年激光唱盘上市以后，开发了一系列CD产品，见图14-1，包括nCD-DA(Compact Disc-Digital Audio)nCD-G(Graphics)nCD-V(Video)nCD-ROMnCD-I(Interactive)nCD-I FMV(Full Motion Video)nKara

7、oke CDnVideo CDCD系列盘n大小、重量、制造工艺、材料、制造设备等都相同，只是根据不同的应用目的存放不同类型的数据而已 2024年7月27日第14章 光盘存储器8/4814.1 CD光盘光盘(续续5)图14-1 CD产品系列 2024年7月27日第14章 光盘存储器9/4814.1 CD光盘光盘(续续6)n14.1.3 CD盘的结构盘的结构 盘片结构n组成部分见图14-2 u保护层；反射层；刻槽；聚碳酸酯衬垫n两种反射层u铝反射层：银白色，称为“银盘”，只读的光盘u金反射层：金色，称为“金盘”，可刻录的光盘，称为CD-R (CD-Recordable)盘n外形尺寸见图14-3u

8、CD盘的外径为120 mm，重约1418gu激光唱盘分为3个区：导入、导出和声音数据记录区2024年7月27日第14章 光盘存储器10/4814.1 CD光盘光盘(续续7)图14-2 CD盘片的结构图14-3 CD盘的结构 2024年7月27日第14章 光盘存储器11/4814.1 CD光盘光盘(续续8)n光道结构光道结构CD盘的光道结构与磁盘磁道的结构比较CD光盘磁盘记录道螺旋形同心环磁道数目很多只有一条，长约5 km盘片转动速度CLV(恒定线速度)CAV(恒定角速度)记录密度里外记录区的密度相同里外记录区的密度不同光道形状2024年7月27日第14章 光盘存储器12/4814.1 CD光盘

9、光盘(续续9)n14.1.4-5 CD盘的记录原理盘的记录原理数据记录原理n磁光盘(magneto optical disc，MOD)u利用磁的记忆特性，借助激光来写入和读出数据n相变光盘(phase change disc，PCD) u利用激光特殊材料在加热前后的反射率不同记忆1和0n只读CD光盘u在盘上压制凹坑的机械办法记录数据，见图14-5n凹坑的边缘记录的是1n凹坑和非凹坑的平坦部分记录的是0 u使用激光读出，见图14-72024年7月27日第14章 光盘存储器13/4814.1 CD光盘光盘(续续10)(引自Encarta Premium DVD 2006)图14-5 原版盘制作示意

10、图图14-7 CD盘的读出原理 2024年7月27日第14章 光盘存储器14/4814.1 CD光盘光盘(续续11)n14.1.6 CD激光唱盘标准摘要激光唱盘标准摘要名称技术指标光光盘播放时间74分钟旋转方向顺时针(从读出表面看)旋转速度1.21.4m/s (恒定线速度)光道间距1.6 m盘片直径120 mm盘片厚度1.2 mm中心孔直径15 mm记录区46 mm117 mm数据信号区50 mm116 mm材料折射率为1.55的材料最小凹坑长度0.833 m (1.2m/s)0.972 m (1.4m/s)最大凹坑长度3.05 m (1.2 m/s)3.56 m (1.4 m/s)凹坑深度0

11、.11 m凹坑宽度0.5 m2024年7月27日第14章 光盘存储器15/4814.1 CD光盘光盘(续续12)光学系光学系统激光波长780 nm (7 800 )聚焦深度 2 m信号格式信号格式通道数2个量化16位线性量化采样频率44.1 kHz通道位速率4.3218 Mb/s数据位速率1.9409 Mb/s数据：通道位8:17错误校正码CIRC调制方式EFM2024年7月27日第14章 光盘存储器16/4814.2 CD-Audion14.2.1 采用频率和样本大小采用频率和样本大小采样频率为44 100 Hzn普通人耳朵能听到的声音信号的频率范围为2020 000 Hzn对频率高于20

12、000 Hz的信号进行滤波。考虑到滤波器在20 000 Hz处约有10%的衰减，故用22 000 Hz的2倍作为采样频率n考虑与电视信号场扫描频率同步以避免相互干扰，PAL电视的场扫为50 Hz，NTSC为60 Hz，取50和60的整数倍，选用44 100 Hz样本精度为16位位n样本位数表示信号的动态范围。一位(bit)的动态范围约为20lg2 6.02 dB，16位能够表达的动态范围大于96 dB在激光唱盘上1秒钟的声音需要占据的存储空间为n1秒 44 100样本/秒 2字节/样本 2(左右两个通道)= 176.4 千字节千字节2024年7月27日第14章 光盘存储器17/4814.2 C

13、D-Audio(续续1)n14.2.2 声道数声道数立体声有两个声道n长期以来，立体声就是两个声道(轨)。早期存储声音的媒体是接触式的唱片，唱片上的V形刻槽只能记录最多两个声道的模拟信号，这就使后来的录音机、调频广播、录像机、甚至连数字激光唱盘都采用两个声道的规格环绕声有多个声道n多声道设备早已开发和采用，许多剧院一直采用4个以上的声音通道。声音转换成数字信号后，计算机很容易处理，如压缩、偏移(Pan)、环绕音响效果(surround sound)等，更多的声音通道和更逼真的音响效果已经出现n例如，MPEG-2数字影视标准和杜比数字(Dolby Digital)都采用51个声音通道，即左、中、

14、右3个主声道，左后、右后两个环场声道和一个次低音声道 2024年7月27日第14章 光盘存储器18/4814.2 CD-Audio(续续2)n14.2.3 声音数据的通道编码声音数据的通道编码将用户数据转换成适合存储或传输媒体的代码的过程1. 为什么要做通道编码为什么要做通道编码n从信号本身提取自同步信号u例如，有要记录连续多个字节的全“0”或全“1”信号，如不做通道编码就记录到盘上，读出的信号是一条直线，电子线路就很难区分有多少个“0”或“1”n使读出信号的频带变窄u例如，对于没有规律的数字信号，读出时的信号幅度和频率的变化范围都很大，电子线路就很难把“0”和“1”区分开n通道编码的本质u在

15、连续“0”(或“1”)之间插入若干个“1” (或“0”)u对“0”和“1”的连续长度数目即“行游程长度”加以限制n凡在物理设备上存储或传输的数字信号都要通道编码2024年7月27日第14章 光盘存储器19/4814.2 CD-Audio(续续3)为什么要把为什么要把8位转换成位转换成14位位/17位位n理论分析和实验证明u根据20世纪70年代的技术水平，把“0”的游程长度最短为2个而最长不超过10个，即2个“1”之间的“0”至少要有2个而最多不超过10个，光盘上的信号就能够可靠读出n从8位到14位， EFM (eight to fourteen modulation)u8位数有256种代码，1

16、4位通道位有16 384种代码，其中有267种代码能够满足“0”游程长度的要求。在267种代码中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个就得到与8位数相对应的256种通道码n从14位到17位u为满足游程长度的要求，在通道码之间增加3位以确保读出信号的可靠性，于是8位数据就转换成17位u注注：在DVD光盘技术中，把3位合并位改成2位，并把它们直接插入到重新设计的码表中，于是1字节的数据就转换成16位的通道位，提高了DVD的存储容量2024年7月27日第14章 光盘存储器20/4814.2 CD-Audio(续续4)图14-8 激光唱盘上声音数据编码的过程 2024年7月27日

17、第14章 光盘存储器21/4814.2 CD-Audio(续续4)n14.2.4 CD盘如何批量生产盘如何批量生产 激光唱盘(CD-DA)、数字激光视盘(VCD)和CD-ROM的制作过程都相同，大致分成三个阶段1. 原版盘预制作原版盘预制作(premastering)或称母盘预制作n对于激光唱盘，把音乐节目转换成标准的CD-DA格式, 在“红皮书”中有详细说明n对于VCD盘，把影视节目转换成VCD标准记录格式，在Video CD 2.0标准(白皮书)中有详细说明n这项工作由转换软件或称编码器(encoder)来完成2. 原版盘制作原版盘制作(Mastering)或称为母盘制作n通道编码通道编码

18、： 把符合CD-DA或VCD格式的数据经过EFM编码器编码，再附加3位用来改善读/写信号的质量，于是8位并行数据就转换成物理通道上的17位串行数据 2024年7月27日第14章 光盘存储器22/4814.2 CD-Audio(续续5)n光刻：光刻：把涂有光敏电阻的玻璃盘放在旋转平台上光刻。见图14-9，激光源发出的激光束通过激光调制器时受到串行数据的控制，如数据“0”就不让激光束通过，光敏电阻就不曝光；数据“1”就让激光束通过，光敏电阻就曝光，这样在玻璃盘上就形成长短不同的曝光区和非曝光区。n化学处理：化学处理：对光刻的玻璃盘进行化学处理。盘上曝了光的区域被腐蚀后形成凹坑，没有曝光的区域就被保

19、留下来，“0”和“1”信号就以凹坑和非凹坑的形式记录在螺旋形光道上 图14-9 光刻系统示意图 2024年7月27日第14章 光盘存储器23/4814.2 CD-Audio(续续6)n电镀：电镀：对经过化学处理的玻璃盘进行化学电镀生成u金属原版盘，称为父盘(father disc)u通过父盘制作母盘(mother disc)u由母盘制作子盘(son disc)，即压模(stamper)n原版盘制作的整个过程见图14-10图14-10 原版盘VCD的整个制作过程2024年7月27日第14章 光盘存储器24/4814.2 CD-Audio(续续7)3. 大批量复制大批量复制nVCD的盘基是用聚碳酸

20、酯塑料做的，因此大多数大批量复制设备是用塑料注射成型机n聚碳酸酯加热之后注入盘模里，压模就把它上面的数据压制到正在冷却的塑料盘上n在盘上溅射一层铝，用于读出数据时反射激光束n涂一层保护漆n印制标牌 2024年7月27日第14章 光盘存储器25/4814.3 DVD光盘光盘n14.3.1 DVD光盘是什么光盘是什么原为Digital Video Disc的缩写，后改为Digital Versatile Disc。当谈到DVD时，通常指前者两大国际财团的产物n在1995年，Sony和Philips Electronics DV公司领导的国际财团与Toshiba和Time Warner Entert

21、ainment公司领导的国际财团分别提出不兼容的高密度CD(HDCD)规格n同年10月，两大财团同意盘片的设计按Toshiba/Time Warner公司的方案，而存储在盘上的数据编码按Sony/Philips公司的方案n最终结果u单面单层DVD盘片的存储容量为4.7 GBu单面双层盘片的容量为8.5 GBu单面单层盘存储133分钟的MPEG-2影视，配备Dolby AC-3/MPEG-2 Audio质量的声音和不同语言的字幕 2024年7月27日第14章 光盘存储器26/4814.3 DVD光盘光盘(续续1)n14.3.2 DVD的规格的规格DVD的标准文件用Book标识，见表14-3 表表

22、14-3 DVD14-3 DVD和和CDCD系列系列DVD(Digital Versatile Disc)CD(Compact Disc)Book A: DVD-ROMCD-ROMBook B: DVD-VideoVideo CDBook C: DVD-AudioCD-AudioBook D: DVD-RecordableCD-RBook E: DVD-RAMCD-MO2024年7月27日第14章 光盘存储器27/4814.3 DVD光盘光盘(续续2)盘的类型存储容量(GB)名称MPEG-2 Video播放时间(分钟)单面单层(只读)4.7DVD-5133单面双层(只读)8.5DVD-9240

23、单层双面(只读)9.4DVD-10266双层,双面(只读)17DVD-18单层双面(DVD-RAM)5.2147表14-4 部分DVD的存储容量 2024年7月27日第14章 光盘存储器28/4814.3 DVD光盘光盘(续续3)DVD-Video的规格见表14-5nDVD盘上的影视采用MPEG-2标准nNTSC的声音采用Dolby AC-3(现改名为Dolby Digital)标准，MPEG-2 Audio作为选用；nPAL和SECAM的声音采用MPEG-2 Audio标准，Dolby AC-3作为选用技术内容技术规格数据传输率可变速率，平均为4.69 Mb/s(最大为10.7 Mb/s)图

24、像压缩标准MPEG-2标准声音标准PAL：MPEG MUSICAM* 5.1或LPCM, 可选用Dolby AC-3通道数多达8个声音通道和32个字幕通道表14-5 DVD盘上的电视规格* MUSICAM (Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing) 2024年7月27日第14章 光盘存储器29/4814.3 DVD光盘光盘(续续4)n14.3.3 DVD的存储容量是怎样提高的的存储容量是怎样提高的DVD所采用的技术归纳在表14-6 名称DVDCD容量增益盘片直径120 mm120

25、mm盘片厚度0.6 mm /面1.2 mm /面减小激光波长635/650 nm780 nm4.486 =(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大N.A.(数值孔径)0.60.45减小光道间距0.74 m1.6 m减小最小凹凸坑长度0.4 m0.83 m减小纠错码的长度RSPCCIRC修改信号调制方式8-168-14 加 3 1.0625 = 17/16加大盘片表面的利用率86.6 86 1.019 = 86.6/86减小每个扇区字节数2048/2060字节/扇区2048/2352字节/扇区1.142 = 2352/2060表14-6 DVD技术摘要 2024年7月27日第14章 光盘

26、存储器30/4814.3 DVD光盘光盘(续续5)1.使用波长较短的激光是提高容量的关键使用波长较短的激光是提高容量的关键nCD采用波长为780 nm的红外光。DVD采用波长为635/650 nm的激光源, 光道间距和凹凸坑的长度和宽度做得更小，见图14-11。总的容量可提高到4.486倍 2. 加大光盘的记录区域加大光盘的记录区域n加大光盘的数据记录区域。DVD盘的记录区域从CD盘的86 cm2提高到86.6 cm2，见图14-12。总容量提高了1.9% 图14-11 DVD盘和CD盘之间的差别 图14-12 增加记录面积 2024年7月27日第14章 光盘存储器31/4814.3 DVD光

27、盘光盘(续续6)数值孔径2024年7月27日第14章 光盘存储器32/4814.3 DVD光盘光盘(续续7)3. 使用双面和多层记录使用双面和多层记录n使用盘片的两个面记录数据，比较图14-13和图14-14n在一个面上制作多层记录层4. 改进调制和纠错方法改进调制和纠错方法n采用效率较高的8-16(EFM PLUS)调制，由17位变成16位n采用里德-索洛蒙乘积码(Reed Solomon Productlike Code，RSPC)图14-13 单面单层光盘的结构 图14-14 单面双层光盘的结构 2024年7月27日第14章 光盘存储器33/4814.4 VCD与与DVD播放机播放机 n

28、VCD播放机播放机Video CD是如下技术的产物nVideo(可通俗理解为数字影视)技术n激光记录技术，或称光盘存储器技术n计算机软硬件技术两种VCD播放系统n 使用PC机构成的播放系统，可用MPEG播放卡或软件MPEG播放器nVCD播放机电视机VCD播放机的基本结构n典型结构见图14-15，围绕C-Cube Microsystems公司的L482/484解码器构成的nVCD播放机主要由3个核心部件组成uCD盘驱动器或称CD加载器；uMPEG解码器；u微控制器。2024年7月27日第14章 光盘存储器34/4814.4 VCD与与DVD播放机播放机(续续1)图14-15 VCD播放机的典型结

29、构32024年7月27日第14章 光盘存储器35/4814.4 VCD与与DVD播放机播放机(续续2)nDVD播放机播放机DVD播放系统结构见图14-16，主要功能部件如下nDVD加载器：主要由马达、激光读出头和相关的驱动电路组成n数字信号处理器(DVD-DSP)：用于将从光盘上读出的脉冲信号转换成解码器能够使用的数据n数字声音和电视图像解码器：主要功能包括u分离数据流中的声音和视像数据，建立声音和视像的同步关系u视像数据解压缩，重构广播级质量的视像u声音数据解压缩，重构CD质量的环绕立体声u处理图形屏幕显示(On-Screen Display，OSD)。n微控制器：微型计算机芯片u控制播放机

30、的运行、管理遥控器、控制面板上的用户输入u管理DVD节目的存取权限等2024年7月27日第14章 光盘存储器36/4814.4 VCD与与DVD播放机播放机(续续3)图14-16 DVD播放系统的基本结构3 2024年7月27日第14章 光盘存储器37/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘nHD DVD与与BD光盘是什么光盘是什么HD DVD (High Definition DVD)是由Toshiba、Hitachi和NEC等公司在2003年11月联合发布的大容量光盘存储器标准BD(Blu-ray Disc)是由Sony，Philips和Panasonic等公司在2002年2月联合发布

31、的大容量光盘存储器标准。BD源于blue-violet laser Disc，因它是流行于欧美的普通术语，申请商标不易，因此去掉了blue中的“e”。比较而言nBD技术更先进，但不能使用现有的DVD设备来生产BD光盘产品，生产线的成本比较贵nHD DVD技术可在现有DVD设备基础上加以改进，因此成本比较低都用波长为405 nm的蓝激光(blue-violet laser)读写光盘，见图14-17 2024年7月27日第14章 光盘存储器38/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续1)图14-17 CD，DVD，HD DVD和BD盘的主要异同点 2024年7月27日第14章 光盘存储器

32、39/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续2)nHD DVD与与BD技术规范技术规范 物理性能见表14-7n容量差别较大n都用波长为405 mm的蓝紫色激光影视规范n支持MPEG-2、H.264/AVCn支持SMPTE VC-1 (Video Codec-1)uSMPTE于2006年提出的标准，正式名称为SMPTE 421Mu得到Blu-ray, HD DVD和Windows Vista等产品的支持u使用DCT技术和WMV9(Windows Media Video 9)编译器规范u质量比H.264好，解码速度也比H.264快n支持HDTV影视标准格式2024年7月27日第14章 光

33、盘存储器40/48名称Blu-ray DiscHD DVDDVD激光波长(nm)405(蓝紫)650(红)数值孔径(NA)0.850.650.6存储容量(单面)单层25 GB15 GB4.7 GB双层50 GB30 GB8.5 GB播放时间(小时)MPEG-2(5 Mbps)22.2/11.1 13.3/6.6 3.8/1.9AVC或VC-1(13 Mbps)8.5/4.25.1/2.6 N/AMPEG-2(20 Mbps)5.6/2.83.3/1.7 N/A视像编码SMPTE VC-1 / MPEG-4 AVC / MPEG-2MPEG-1/MPEG-214.5 HD DVD与与BD光盘光盘

34、(续续3)表表14-7 BD与与HD DVD的性能比较的性能比较 2024年7月27日第14章 光盘存储器41/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续4)声音编码有损Dolby Digital(必须)448 kbps(必须)DTS(必须)1.5 Mbps(可选)Dolby Digital PlusN/ADTS-HD High Resolution(可选)N/A无损Linear PCM(必须)(必须)Dolby TrueHDN/ADTS-HD Master Audio(可选)N/A最大位速率原始数据率53.95 Mbps36.55 Mbps11.08 Mbps声音+视像48.0 Mbp

35、s30.24 Mbps10.08 Mbps视像40.0 Mbps29.4 Mbps9.8 Mbps最大视像分辨率1920108019201080720480(NTSC)720x576 (PAL)帧速率24/25p, 50/60i24/25/30p, 50/60i50/60i区域码3个区域无6个区域表表14-7 BD与与HD DVD的性能比较的性能比较(续续) 2024年7月27日第14章 光盘存储器42/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续5)n声音规范声音规范支持多种声音编码格式，如Dolby Digital, PCM,和 DTS等。见表14-8nDolby Digital(杜比

36、数字): 杜比数字是多声道环绕声编码系统，现已作为国际标准，可提供6个声音通道，称为5.1声道，即左、中、右、后左、后右5个主声道和1个低音加强声道，声音数据的位速率通常为64448 kbps。n(2) DTS(Digital Dolby Theater Systems)：称为“数字影院声音系统”，用于影剧院和部分DVD-Audio和DVD-Video中的5.1通道环绕声格式，与Dolby Digital类似。n(3) linear PCM (linear pulse code modulation)：称为“线性脉冲编码调制”。没有经过压缩的PCM声音编码方法，声音的采样频率可为48或96 k

37、Hz，样本精度可为16，20或24位，声道数18个，最高数据位速率为6.144 Mbps2024年7月27日第14章 光盘存储器43/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续6)编码器Dolby DigitalDolby Digital PlusDolby TrueHDDTSBlu-ray播放器支持必须可选可选可选最多通道数5.17.185.1最大位速率640 kbps1.7 Mbps18 Mbps1.5 MbpsHD DVD播放器支持必须必须必须可选最多通道数5.17.185.1最大位速率504 kbps3 Mbps18 Mbps1.5 MbpsDVD播放器支持必须-可选最多通道数5

38、.1-5.1最大位速率448 kbps-1.5 Mbps表表14-8 BD和和HD DVD支持的部分声音格式支持的部分声音格式 2024年7月27日第14章 光盘存储器44/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续7)n记录系统记录系统由光盘和激光读写子系统、信号处理子系统和伺服子系统组成。HD DVD和BD的共同点和差别见表14-9。有关纠错编码技术(ECC)的介绍请看第16章。需要解释的是数据调制方法，也就是通道编码nHD DVD使用ETM (eight to twelve modulation)8-12调制，即每个8位数据转换为12位，并满足RLL(1.10)的规则u在RLL (

39、d, k)中: d表示两个“1”之间“0”的最小行程长度，k表示两个“1”之间“0”的最大行程长度nBD使用“17PP”调制，其全称为“(1, 7) RLL parity preserve (PP)-prohibit repeated minimum transition run length (RMTR)”uPP(Parity Preserve)表示调制位与原始数据位有相同的奇偶性(1的数目是奇数或偶数) 2024年7月27日第14章 光盘存储器45/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续8)特性Blu-ray DiscHD DVDDVD光光记录系系统规格格激光波长(nm)405(

40、蓝紫)405(蓝紫)650/635(红)数值孔径(NA)0.850.650.6激光点直径(m)0.480.621.1最小凹坑长度 (m)0.160(23.3/46.6GB) 0.149(25.0/50.0GB) 0.138(27.0/54.0GB)0.204(15/30GB)0.4光道间距(m)0.320.400.74保护层厚度(mm)0.10.60.6光盘直径(mm)120120120光盘厚度(mm)1.21.21.21x线速度(m/s)4.94.55.66.13.491x角速度(RPM)1957810262010891400580读功率(mW)0.350.50.7制造过程新设备改进当前设备

41、当前设备表表14-9 只读只读BD与与HD DVD光盘规范摘要光盘规范摘要 2024年7月27日第14章 光盘存储器46/4814.5 HD DVD与与BD光盘光盘(续续9)数据数据处理理调制方法17PP (RLL(1,7)ETM (RLL(1,10)EFM Plus (RLL (2,10)信道脉冲频率26.2 MHz 64.8 MHz 66 MHz扇区容量2 KB2 KB2 KBECC数据块32 扇区32 扇区16 扇区ECC*LDC=RS(248,216,33)+BIS= RS(62,30,33)RS(182，172，11)RS(208，192，17)RS(182，172，11) RSPC

42、RS(208，192，17)RS(182，172，11) ECC(error-correction code)：纠错码LDC(long distance code)：长距离码BIS(burst indicator subcode)：突发指示子码RSPC(Reed-Soloman Product Code)：里德-索洛蒙乘积码 表表14-9 只读只读BD与与HD DVD光盘规范摘要光盘规范摘要(续续) 2024年7月27日第14章 光盘存储器47/48第第14章章 光盘存储器光盘存储器 n参考文献和站点参考文献和站点1.David R. Guenette. How High Density Can CD Get? CD-ROM Professional, May 1996, pp82882.Sony DVD，3.C-Cube Microsystems， http:/www.c- (浏览日期：1998年12月)； CL480 MPEG System Decoder Users Manual. 1995; CLM4700 MPEG-2 Video Encoder Users Manual. 19954.林福宗, 陆 达. 多媒体与CD-ROM. 北京：清华大学出版社, 1995.35.17PP：6. ENDEND第第14章章 光盘存储器光盘存储器