多媒體信息的光存儲.ppt

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1、第6章 多媒體信息的光存儲技術(shù),6.1 光存儲技術(shù)概述 6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng) 6.3 VCD和DVD 6.4 光盤刻錄技術(shù) 6.5 實訓(xùn)：制作音樂照片幻燈片VCD光盤,6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.1 光存儲技術(shù)的基本原理 光存儲系統(tǒng)由光盤驅(qū)動器和光盤盤片兩大部分組成。它是一種數(shù)字存儲技術(shù)。 光盤讀取的一般原理是：當(dāng)光束照射在存儲單元上時，其反射率隨著所存儲的數(shù)據(jù)(0或1)不同而不同。 讀取數(shù)據(jù)時最常用的方法就是使反射光的極化方向隨著數(shù)據(jù)的不同而改變，然后通過光學(xué)方法，使之照射到光電檢測器上，這樣隨著光量強度不同而發(fā)生相應(yīng)的變化，從而讀出存儲單元存儲的數(shù)據(jù)值，并以電信號形式表示

2、出來。 由于激光光束可以聚焦到很小的直徑上，精確度高，寫入數(shù)據(jù)密度也高，這樣能存放容量更大的信息，這是多媒體存儲信息所必需的。,6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.2 光存儲的特點 1數(shù)據(jù)存儲容量大 目前規(guī)模生產(chǎn)的光盤比特字長約為0.4(DVD光盤)。正在研究開發(fā)的藍光光盤信息符的長度將降至0.2。 2保存時間長 盤基及記錄介質(zhì)均由性能穩(wěn)定的材料制成，常溫下保存時 間在100年以上。 3生產(chǎn)成本低 只讀盤上的信息在注塑過程中模壓在盤基上。復(fù)制過程中 盤片所需的加工周期僅2s左右。按現(xiàn)有設(shè)備工藝材料水平計 算，只讀光盤每兆字節(jié)的生產(chǎn)成本低于0.1分錢。一次寫入光盤 每兆字節(jié)的成本也僅0.2分

3、錢左右，是最廉價的信息記錄載體。,上一頁 下一頁,6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.3 光存儲的類型 1只讀型光存儲系統(tǒng) 只讀型光存儲系統(tǒng)是廠商以高成本制出母盤后，大批壓制 出來的。常用于存儲固定的軟件、數(shù)據(jù)或多媒體信息。 2一次寫型光存儲系統(tǒng) 與只讀型光存儲系統(tǒng)相比，具有記錄內(nèi)容取決于用戶的優(yōu)點。 3可重寫型光存儲系統(tǒng) 可重寫型光存儲系統(tǒng)是新一代的光盤存儲技術(shù)，介質(zhì)材料 發(fā)生物理特性改變都是可逆的變化，既可以多次錄入，也可多 次擦除重寫，適合作計算機外存儲設(shè)備。,上一頁 下一頁,6.1 光存儲技術(shù)概述,6.1.4 光存儲技術(shù)指標(biāo) 1存儲容量 存儲容量是指能存儲在光盤中的信息容量，是最常用

4、、最 重要的性能指標(biāo)之一。光存儲技術(shù)包括存儲介質(zhì)和編碼方法兩 個核心問題，改變存儲介質(zhì)可以提高光盤容量。 2平均讀取時間 讀取時間包括光頭移到指定的數(shù)據(jù)軌道的時間、旋轉(zhuǎn)時間及單 位數(shù)據(jù)到位后把數(shù)據(jù)從CD盤片上載入驅(qū)動器的緩沖區(qū)的時間。 3數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時間內(nèi)光盤驅(qū)動器輸出的數(shù)據(jù)比特數(shù)。,上一頁 返回,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),6.2.1 CD-ROM光盤的結(jié)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)的CD-ROM盤片是雙面盤，一面專門用來印制商標(biāo)，另一面用來存儲數(shù)據(jù)。 盤片的直徑為120mm(4.72英寸)，中心裝卡孔為15mm，厚度1.2mm，重量約為1418g。,下一頁,6.2 CD-ROM光

5、盤系統(tǒng),在盤片的上層(印有商標(biāo)和產(chǎn)品名稱的一面)是一層涂漆的保護層(注意在盤片放入CD-ROM驅(qū)動器時，該面要朝上)。它是用來保護光盤中的反射層及染料層防止信號被破壞。材料為光固化丙烯酸類物質(zhì)。另外現(xiàn)在市場使用的DVD+/-R系列還需在以上的工藝上加入膠合部分。 第二層是鋁反射層，當(dāng)驅(qū)動器讀光盤時，用來反射激光光束, 讀取光盤片中的資料。其材料為純度為99.99%的純銀金屬。,下一頁,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),第三層是用聚碳酸酯壓制成型的透明襯底，同時壓制出的預(yù)刻槽用于光道徑向定位，它還是整體個光盤的物理外殼。CD光盤的基板厚度為1.2mm、直徑為120mm，中間有孔，呈圓形，它是光盤

6、的外形體現(xiàn)。光盤之所以能夠隨意取放，主要取決于基板的硬度。 信息通常存儲在光道（記錄層）上。工作原理是在基板上涂抹上專用的有機染料，以供激光記錄信息。由于燒錄前后的反射率不同,經(jīng)由激光讀取不同長度的信號時,通過反射率的變化形成0與1信號，借以讀取信息。 目前，一次性記錄的CD-R光盤主要采用(酞菁)有機染料，當(dāng)此光盤在進行燒錄時，激光就會對在基板上涂的有機染料，進行燒錄，直接燒錄成一個接一個的坑，這樣有坑和沒有坑的狀態(tài)就形成了0和1的信號。,下一頁,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),6.2.2 CD-ROM驅(qū)動器 1CD-ROM驅(qū)動器的種類 (1)內(nèi)置式CD-ROM驅(qū)動器 內(nèi)置式CD-ROM

7、驅(qū)動器直接安裝在主機箱支架上，通過使用 標(biāo)準(zhǔn)四線電纜及插頭接上電源后使用。 (2)外置式CD-ROM驅(qū)動器 外置式CD-ROM驅(qū)動器獨立安裝在主機箱外 部，不能直接安裝在計算機機箱內(nèi)，它需要外 接電源并通過專用的SCSI接口卡(插在計算機 內(nèi)部擴展槽中)，用數(shù)據(jù)電纜和接口卡相連。,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),2CD-ROM驅(qū)動器的結(jié)構(gòu) CD-ROM驅(qū)動器系統(tǒng)主要由激光頭、控制系統(tǒng)、EFM解調(diào)、錯誤檢測和校正處理等幾部分組成。 其中激光頭(Optical Pickup)是CD-ROM驅(qū)動器的關(guān)鍵部件，它的功能是把存儲在CD-ROM上的信息轉(zhuǎn)換成電信號。,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),3C

8、D-ROM驅(qū)動器的性能指標(biāo) (1)存儲容量 CD-ROM的存儲容量隨光盤的不同而有所差別，一般約為650MB左右。 (2)數(shù)據(jù)傳輸率 CD-ROM驅(qū)動器的基本傳輸速率為150KB/s，該速度為光盤驅(qū)動器讀盤的基速， (3)誤碼率 誤碼率(Bit Error Ratio，BER)是指讀盤錯誤概率。,6.2 CD-ROM光盤系統(tǒng),4CD-ROM驅(qū)動器的安裝 (1)關(guān)掉主機及外部設(shè)備的電源。 (2)拔下供電電源插頭。 (3)打開機箱，卸下一個空閑的用于安裝5.25英寸驅(qū)動器的擋板，將光驅(qū)固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?(4)連接光驅(qū)的電源線、數(shù)據(jù)線。 (5)檢查無誤，蓋好機箱。 (6)插上供電電源插頭，打

9、開電源，重新開機。,上一頁 返回,CD-ROM即只讀光盤存儲器。這種光盤只能寫入數(shù)據(jù)一次,使用通過時光盤驅(qū)動器讀出信息。 VCD (全稱：Video CD)，是一種在小型光盤（Compact Disk）上存儲視頻信息的標(biāo)準(zhǔn)。VCD可以在個人電腦或VCD播放器以及大部分DVD播放器中播放。 VCD標(biāo)準(zhǔn)由索尼、飛利浦、JVC、松下等電器生產(chǎn)廠商聯(lián)合于1993年制定，屬于數(shù)字光盤的白皮書標(biāo)準(zhǔn)。 DVD是一種光盤存儲器，DVD與CD的外觀相似，直徑都是120毫米。和CD不同，DVD于一開始已被設(shè)計為多用途的光盤。原始的DVD規(guī)格里共有五種子規(guī)格： DVD-Video：用作儲存影像 DVD-A

10、udio：用作儲存音樂 DVD-ROM：用作儲存電腦資料 DVD-R：只可寫入一次的盤片 DVD-RAM：可重覆寫入的盤片,6.3 VCD和DVD,6.3.1 VCD VCD盤上的聲音和電視圖像都是以數(shù)字的形式存儲的。 1VCD的標(biāo)準(zhǔn) 按照Video CD 2.0，VCD應(yīng)該具有下列特性： 單片VCD盤片可以存儲74分鐘的影視節(jié)目，圖像具有MPEG-1的質(zhì)量，即VHS(Video Home System)的質(zhì)量。 NTSC制式為35228830，PAL制式為35228825，聲音的質(zhì)量符合MPEG Audio Layer 2(MP2)的標(biāo)準(zhǔn)。,下一頁,6.3 VCD和DVD, VC

11、D播放機除了能播放VCD盤外，還可以播放CD-DA盤、Karaoke CD盤、CD-ROM XA盤以及部分CD-I盤，具有正常播放的功能。 交互性。在VCD中并沒有對交互性給出一個具體的規(guī)定，因此VCD交互性能強弱完全取決于播放系統(tǒng)的功能和VCD節(jié)目自身。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,2VCD播放系統(tǒng) (1)計算機光驅(qū)與相應(yīng)播放軟件以計算機光驅(qū)作為硬件基礎(chǔ)，再輔以相應(yīng)的軟件(如豪杰超級解霸Hero 3000)即可播放VCD碟片。 (2)VCD播放機 VCD播放機實際上是激光唱機和VCD適配器綜合起來的播放 設(shè)備，如加上電視機就構(gòu)成一個VCD播放系統(tǒng)。 以上各種播放系統(tǒng)中，其核心

12、部分均是由CD驅(qū)動器(可以是 CD-DA，CD-ROM或CD-ROM XA等)、MPEG解壓卡和微處理器三個部 件組成，其工作流程簡單描述如下：從CD盤讀出串行MPEG數(shù)據(jù),上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,流和其他控制信號。按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)，MPEG數(shù)據(jù)流包含有系統(tǒng)層 和壓縮層數(shù)據(jù)，系統(tǒng)層包含定時信號、圖像和聲音的同步信號 等信息；壓縮層包含壓縮后實際的電視圖像和聲音數(shù)據(jù)。這個 復(fù)合的數(shù)據(jù)流通過MPEG數(shù)據(jù)流分析器分析后，將聲音和圖像分 別送到MPEG-Video譯碼器和MPEG-Audio譯碼器，經(jīng)解壓處理后 送到各自的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)。其中電視圖像還要經(jīng)NTSC/PAL 編碼

13、器后才能在電視機上顯示，而聲音可以通過卡拉OK處理 器，通過功率放大器放大后去推動喇叭。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,6.3.2 DVD 1DVD光盤的物理結(jié)構(gòu) DVD的全稱是Digital Video Disc，從它的名字我們就可以看出來它的用途就在于數(shù)字影像。 DVD光盤是一種能存儲高質(zhì)量視頻、音頻信號和超大容量數(shù)據(jù)的光盤媒體產(chǎn)品。 CD最小凹坑長度為0.83m，道間距為1.6m，采用波長780nm790nm的紅外激光器讀取數(shù)據(jù)；而DVD的最小凹坑長度僅為0.4m，道間距為0.74m，采用波長635nm650nm的紅外激光器讀取數(shù)據(jù)。 DVD光盤按結(jié)構(gòu)及容量分為單面單層

14、DVD-5、單面雙層DVD-9、雙面單層DVD-10和雙面雙層DVD-l8，其存儲容量分別為4.7GB，8.5GB，9.4GB及17GB。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD,2DVD的格式 DVD-Video：在大部分家用DVD機DVD-ROM及裝有MPEG-2解碼 卡的計算機上都可以讀取，播放時間為2小時15分，影片格式為 MPEG-2。 DVD-R：可讀取多種CD格式。用DVD-R刻錄出來的碟片可以由 DVD-ROM及家用DVD機讀取，但與DVDRW不相容。這種格式的容 量為3.95GB(只可以寫一次)。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD, DVD-RAM：DVD-RAM機是唯

15、一可以讀取DVD-RAM格式的機種， 但與CD的兼容性相當(dāng)高，而每片DVD-RAM可以儲存超過2.6GB資 料。另外，DVD-RAM格式得到多家廠商支持，也是市場上最常見 的一種DVD刻錄機。 DVD-ROM：可讀取CD-ROM，在計算機上使用，是第二代DVD- ROM的標(biāo)準(zhǔn)格式，較新的機種更具備讀取DVD-RAM功能，每面容 量為4.7GB。 DVD-RW：用DVD-RW寫出來的碟片可供DVD-ROM及家用DVD讀 取，但與DVDRW及DVD-RAM不相容。這種格式的容量為3.95GB，由Pioneer開發(fā)。,上一頁 下一頁,6.3 VCD和DVD, DVDRW：普通的DVD-ROM也可讀取

16、這種格式的碟片，但DVD RW不能讀取DVD-RAM碟，而且與CD的格式及相容性仍有待研 究。這種格式的容量為3GB，由SONY及Philips共同提出。 MMVF：MMVF格式是由NEC提出，與其他DVD機的相容性仍有待 研究，它的容量為5.6GB。 3DVD與VCD的比較 DVD采用了新的視頻壓縮技術(shù)，并對數(shù)據(jù)引入加密算法，與 VCD相比，它具有更大的存儲容量。DVD和VCD的主要技術(shù)參數(shù)比 較如表6-1所示。,上一頁 返回,6.4 光盤刻錄技術(shù),6.4.1 光盤文件的主要規(guī)范 1紅皮書(Red Book)規(guī)范 紅皮書是CD標(biāo)準(zhǔn)的第一個文件，用于CD音樂的規(guī)范。發(fā)表 于1981年，紅皮

17、書詳細規(guī)定了CD-DA光盤的尺寸、物理特性、數(shù) 據(jù)編碼和錯誤校正方法等。 2黃皮書(Yellow Book)規(guī)范 1989年正式被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定為ISO 9660標(biāo)準(zhǔn)，即黃 皮書規(guī)范。ISO 9660規(guī)范以紅皮書為基礎(chǔ)，詳細規(guī)定了CD-ROM 基本數(shù)據(jù)格式，其核心思想是將光盤數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊方式組織， 專用于存儲計算機數(shù)據(jù)或軟件。,下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),3綠皮書(Green Book)規(guī)范 綠皮書是1981年為交互式光盤CD-I(CD-Interactive)制定 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。交互式光盤CD-I將高質(zhì)量的靜止圖像、圖形、動 畫、聲音及文本以數(shù)字格式存放在CD-ROM光盤上，主要用于

18、家 庭娛樂交互式多媒體播放系統(tǒng)。 4橙皮書(Orange Book)規(guī)范 橙皮書規(guī)范允許在CD-R(Compact Disk Recordable)光盤的 空白部分多次寫入數(shù)據(jù)，直到剩余空間用完為止，但不能擦除 以前寫入的數(shù)據(jù)。,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),5藍皮書(Blue Book)規(guī)范 藍皮書規(guī)范目前已被橙皮書規(guī)范完全取代，橙皮書規(guī)范已 成為CD-WORM光盤的正式標(biāo)準(zhǔn)。 6白皮書(White Book)規(guī)范 1992年從綠皮書演化而來，光盤類型為CD-V光盤，針對 VCD(Video Compact Disk)光盤制定的標(biāo)準(zhǔn)，采用MPEG壓縮算法 壓縮音頻與動態(tài)圖像。目

19、前VCD 1.0和VCD 2.0光盤節(jié)目均采用 白皮書規(guī)范。,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),6.4.2 數(shù)據(jù)光盤的制作 1整理要刻錄的文件、文件夾 將需要刻錄的文件進行整理，統(tǒng)一放入一個文件夾。 2打開刻錄軟件 文件整理完畢后，將刻錄盤放到光盤刻錄機中。選擇“開 始”|“程序”| Nero 7 Demo | Nero StartSmart命令，啟動 刻錄軟件Nero Express程序。 3選擇制作數(shù)據(jù)光盤 將鼠標(biāo)移向收藏夾，進入智能啟動窗口“收藏夾子類”，,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),單擊“制作數(shù)據(jù)光盤”按鈕。 4增加、刪除刻錄數(shù)據(jù) 打開“把數(shù)據(jù)加入光盤”的對話框，單

20、擊“添加”按鈕， 彈出 “添加文件和文件夾”對話框，選擇要刻錄的文件，選擇 好后單擊“添加”按鈕，添加一個后可繼續(xù)選擇添加直至全部 選擇好，單擊“關(guān)閉”按鈕。,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),5刻錄 確認無誤后，單擊“下一步”按鈕，彈出“最終刻錄設(shè) 置”對話框。根據(jù)內(nèi)容給光盤取個名字。在該對話框中，下方 還有兩個復(fù)選框：“刻錄后檢驗光盤數(shù)據(jù)”和“允許以后添加 文件(多區(qū)段光盤)”，這兩項在刻錄之前一定要注意一下， “刻錄后檢查光盤數(shù)據(jù)”，對于光盤是否刻錄成功的檢查比較 重要，通常情況下建議保持默認選擇。設(shè)置好后，單擊“刻 錄”按鈕，開始刻錄光盤。,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),

21、6.4.3 音頻和視頻光盤的制作 1音頻光盤的制作 注意在刻錄過程中以低速刻錄，否則容易出現(xiàn)音爆(CD光盤 在播放過程中讀取錯誤信息而產(chǎn)生爆音)。以Nero Express為例 制作音頻光盤。操作步驟如下： (1)選擇“開始”|“程序”| Nero 7 Demo | Nero StartSmar 命令來啟動刻錄軟件Nero Express程序。將鼠標(biāo)指針移向收藏 夾，進入智能啟動窗口“收藏夾子類”，單擊“制作音頻光,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),盤”按鈕。 (2)彈出“我的音樂CD”對話框，在該對話框中單擊“添加”按 鈕，彈出“添加文件和文件夾”對話框，選擇要刻錄的文件， 選擇好后單

22、擊“添加”按鈕。 (3)單擊“下一步”按鈕，彈出“最終刻錄設(shè)置”對話框。選擇 刻錄機，輸入光盤的標(biāo)題。 (4)將空白刻錄盤放入刻錄機內(nèi)，單擊“刻錄”按鈕開始刻錄， 刻錄完畢后取出光盤。 2視頻光盤的制作,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),Nero Express Essentials具體操作步驟如下。 (1)選擇“開始”|“程序”| Nero 7 Demo | Nero StartSmart 命令來啟動刻錄軟件Nero Express程序。將鼠標(biāo)移向收藏夾， 進入智能啟動窗口“收藏夾子類”，單擊“制作VCD”按鈕。 (2)彈出“未命名項目”對話框，在“你想要做什么?”列表框 中單擊“添加視

23、頻文件”命令。 (3)彈出“打開”對話框，選擇刻錄軟件支持的視頻文件。注 意，視頻文件大小不能超出刻錄光盤的容量。 (4)選中后，單擊“打開”按鈕，將會打開一個分析媒體文件進,上一頁 下一頁,6.4 光盤刻錄技術(shù),度條窗口。 (5)視頻文件添加好之后，單擊“下一個”按鈕，將彈出 “選 擇菜單”對話框，在該對話框中選擇使用菜單的類型，也可單 擊“編輯菜單”來編輯菜單。 (6)設(shè)置好后單擊“下一個”按鈕，彈出“預(yù)覽”對話框。在刻 錄前可以預(yù)覽視頻文件的效果。 (7)單擊“下一個”按鈕，彈出“刻錄選項”對話框。可以重新 設(shè)置相關(guān)選項。 (8)設(shè)置好后，單擊“刻錄”按鈕，彈出刻錄進度對話框。,上一頁

24、返回,6.5 實訓(xùn)：制作音樂照片幻燈片VCD光盤,1實訓(xùn)目的 掌握制作音樂照片幻燈片VCD光盤的方法。 2實訓(xùn)準(zhǔn)備 硬件：配置耳麥(或者話筒和立體聲音箱)的多媒體計算 機、刻錄機及CD-R空白光盤。 軟件：Windows XP，Nero Express 7刻錄軟件及照片，配 樂所需音頻文件等素材。 3實訓(xùn)內(nèi)容 (1)制作音樂照片幻燈片VCD文件 打開Premiere 程序，建立工程項目，建立情節(jié)串連板，導(dǎo)入,下一頁,6.5 實訓(xùn)：制作音樂照片幻燈片VCD光盤,自己的照片數(shù)張，采用默認的轉(zhuǎn)場效果，自動配置到時間線 上；向情節(jié)串連板導(dǎo)入配樂所需音頻文件，并拖到時間線窗口 中的音頻1軌道，并適

25、當(dāng)添加淡入淡出效果。 從時間線輸出，選擇Adobe MPEG編碼器，選擇存儲路徑，確 定文件名，輸出VCD格式的音樂照片幻燈片文件。 注意：如果照片較多，也可以分成幾個部分，分別選擇配 樂音頻文件，制作出多個VCD格式的音樂照片幻燈片文件。 (2)刻錄音樂照片幻燈片VCD光盤,上一頁 下一頁,6.5 實訓(xùn)：制作音樂照片幻燈片VCD光盤,打開Nero Cover Desinger程序，選擇“開始”|“程序”| Nero 7 Demo | Nero StartSmart命令來啟動刻錄軟件Nero Express程序。將鼠標(biāo)指針移到“照片和視頻”，單擊“制作 VCD”圖標(biāo)。 在下面出現(xiàn)的窗口中單擊“添加視頻文件”，添加剛剛制作 的VCD格式的音樂照片幻燈片文件。 單擊“下一個”按鈕編輯菜單，單擊“刻錄”，直至刻錄成 功。 4實訓(xùn)思考 如何制作一個自己的DVD視頻？,上一頁 返回,表6-1 DVD與CD的主要技術(shù)參數(shù)比較,返回,