《多媒体计算机技术》课件第7章 多媒体数据的存储.ppt

1、第7章 多媒体数据的存储直接连接存储技术 服务器的直接连接存储技术一直和小型计算机系统接口（Small Computer System Interface，SCSI）技术的发展紧密关联，一些厂商也推出了专有技术，如IBM的SSA（Serial Storage Architecture）技术等，由于兼容性和升级能力的不尽如人意，在市场上的影响远不及SCSI技术广泛。Ultra 3 SCSI 技术和RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）技术是当前直接连接存储的主流技术。SCSI技术 从SCSI技术的发展历史来看，SCSI协议的V1版本仅规定了5Mb/s

2、传输速度的SCSI-1 的总线型、接口定义、电缆规格等技术标准。随着技术的发展，SCSI协议的V2 版本进行了较大的修改，遵循SCSI-2 协议的16位数据带宽、高主频的SCSI存储设备陆续出现并成为市场的主流产品，也使得SCSI技术牢牢地占据了存储市场。SCSI-3协议则增加了能满足特殊设备协议所需要的命令集，使得SCSI协议既适应传统的并行传输设备，又能适应最新出现的一些串行设备的通信需要，如光纤通信协议（FCP）、串行存储协议（SSP）、串行总线协议等。SCSI类型主频/MHz信号带宽/位最大设备数电缆长度限制/米最大传输速度/Mb/sSCSI-158765Wide SCSI516156

3、10Fast SCSI1087310Fast Wide SCSI101615320Ultra SCSI20871.520Ultra Wide SCSI2016151.540Ultra LVD SCSI2016152540Ultra2 LVD SCS4016151280Ultra3 LVD SCS80161512160常见SCSI工作模式的特点和技术参数 RAID技术 RAID技术是一项工业标准，各厂商对RAID级别的定义也不尽相同，目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛的认同的只有4种RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和RAID 5。RAID 0 RAID 0是无数据冗余的存储空间

4、条带化，具有低成本、极高读写性能、高存储空间利用率等特性，适应于Video/Audio信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用，但由于没有数据冗余、其安全性大大降低，因此、在RAID 0中配置4块以上的硬盘，对于一般应用来说是很不明智的。RAID 1 RAID 1是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。但无法扩展（单块硬盘容量），数据空间浪费较大，严格意义上讲，它不应称之为“阵列”。RAID 0+1 RAID 0+1综合了RAID 0和RAID 1的特点，独立磁盘配置成RAID 0，两套完整的RAID 0互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列

5、的成本投入大，存储空间利用率低，不能称之为经济高效的方案。RAID 5 RAID 5可以说是目前应用最为广泛的RAID技术，各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带区进行奇偶校验（异或运算），校验数据平均分布在每块硬盘上。RAID 5具有数据安全性高、读写速度快、空间利用率高等优点，应用非常广泛，但不足之处是一块硬盘出现故障以后，整个系统的性能大大降低。网络存储系统 网络存储系统的体系结构 分层名称作用文件组织第七层应用层商业和桌面的应用，产生高层I/O请求第六层表示层（文件组织层）用户数据和应用、数据/文件组织、目录、文件夹的逻辑视图第五层数据结构（数据分配层）设备和子系统中内部存储和保留的数

6、据结构和逻辑、版本控制、空闲空间管理等存储第四层块（存储层）存储指令、数据传输、设备虚拟化、块I/O映射、软件RAID等网络连接技术第三层总线/网络层（连接层）寻址和命令服务、路由、桥、虚拟网络、数据传输命令、设备状态、控制命令第二层介质访问层（MAC）总线的仲裁、会话协议、流量控制、连接管理、地址选择等第一层物理层存储设备/子系统、总线、网络缆线、连接器存储区域网 存储区域网SAN（Storage Area Network）系统。是存储技术进入网络时代的产物。它一方面能为网络上的应用系统提供丰富、快速、简便的存储资源；另一方面又能对网上的存储资源实施集中统一的管理，成为当今理想的存储管理和应

7、用模式。未来SAN的发展趋势将是开放、智能与集成的。SAN示意图 联网存储 联网存储NAS（Network-Attached Storage）是发展速度最快的数据存储设备。在典型的网络架构中，数据成为网络的中心，NAS设备是直接连接在网络上的，表面上看，NAS设备是单独作为一个文件服务器存在的，网络中所有设备的数据全部存储在NAS设备中，简化了网络架构.NAS设备 联网存储NAS 的特点（1）将NAS设备连接到网络上非常方便。（2）由于NAS设备的安装、调试、使用和管理非常简单，因此对于选用NAS作为网络数据存储设备的企业用户来说，昂贵的设备管理与维护费用不复存在。（3）NAS设备可以完全实现

8、文件在不同操作系统平台下的共享 （4）NAS设备采用集中式存储结构，摒弃了DAS的分散存储方式，网络管理员可以方便地管理数据和维护设备，同时NAS设备允许用户在网络上存取数据，有效改善了网络的性能。（5）NAS设备内置优化的独立存储操作系统，可以有效、紧密地释放系统总线资源，全力支持I/O存储。NAS与SAN融合统一 存储区域网（SAN）和联网存储一度被认为是两种相互竞争的技术，但实际上二者可以很好地相互补充，以完成用户不同层次的存储需求。基于存储系统的可扩展性、可管理性和可维护和应用等诸多方面考虑，NAS和SAN的融合是一个必然的趋势，以便更好地满足用户的存储需求。从整体上看，这些方案大致可

9、以分为两类：“NAS头系统”与“统一存储系统”。NAS头系统 NAS头系统主要的工作在NAS一端，增加了可与SAN相连的接口。NAS头系统由专为提供文件服务而优化的部件构成，这种部件叫文件管理器（Filer）。这些NAS头系统连接到后端上的SAN存储系统上，采用类似利用SAN存储系统为其他应用提供存储容量方式，为NAS头系统提供存储容量，这就使得NAS头系统后面的存储设备可以根据环境的需求扩展到非常大的容量。近来包括IBM、HP、Auspex在内的一些公司先后推出了与其SAN存储系统相结合的NAS头系统。NAS头系统的瓶颈 NAS头系统虽然在一定的程度上解决了NAS与SAN系统的存储设备级的共

10、享问题，但在文件级的共享问题上却与传统的NAS系统遇到了同样的可扩展性问题。当一个文件系统负载很大的时候，NAS头系统很可能成为系统的瓶颈。统一存储系统 整个系统只有一个用户接口，可以较好地解决存储设备的可扩展性问题。如EMC公司推出HighRoad MultiPlex File System中包含一个或多个名为Celerra 的系统服务器，多个UNIX和Windows 的客户端，以及多个名为Symmetrix的网络存储设备。NetApp的FAS（统一网络存储）系统，这种实现方式和在SAN前加NAS头系统正好相反，不是SAN得到NAS的支持，而是NAS得到SAN的支持，即在原有的NAS基础上，

11、增加对FCP协议的支持。存储网络技术 随着存储技术的发展，存储网络也作为一种全新和独立的技术来看待，作为网络存储系统的关键部分之一。目前，光纤通道技术、居于分组交换的网络技术，以及InfiniBand技术可以提供存储网络的支持。基于光纤通道技术的存储网络技术 光纤通道是第一个在存储区域网中广泛实现的存储网络技术，是美国国家标准委员会（American National Standards Institute，ANSI）的开发标准，为网络和通道I/O接口的建立提供了一个标准集成。层次名称FC-4高层协议映射FC-3通用或组控制FC-2网络防卫和数据链路控制FC-1线缆发送协议（编码、时间和差错控

12、制）FC-0物理层（传输介质、连接器和接收器）光纤通道协议结构 基于分组交换技术的存储网络技术 基于分组交换技术的存储网络结合了联网存储系统和存储区域网二者的优点，创建了一个共享存储环境，很好地实现了数据共享和远程访问，具有传输速率高且稳定的优点，便于在线远程备份和灾难恢复，提高了系统的可靠性。目前，基于分组交换技术的存储网络正在朝着三个方向发展：互联网小型计算机系统接口（internet Small Computer Systems Interface，iSCSI）、互联网光纤通道协议（internet Fiber Channel Protocol，iFCP）和基于IP的光纤通道FCIP。互

13、联网小型计算机系统接口iSCSI iSCSI技术是一种基于IP存储理论的新型存储技术，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议上层进行的SCSI指令集，它将存储行业广泛应用的SCSI接口技术与IP网络技术相结合，在IP网络上构建存储网络和进行数据块传输，可以实现在IP网络上运行SCSI协议，能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。iSCSI从功能上可以分为起始端、连接件和目标端三个类别。iFCP和FCIP iFCP是基于TCP/IP 的协议，使用IP网络互联光纤通道存储设备或者光纤通道存储区域网。iFCP协议包含通过iFCP网关连接到共享的或者专用的IP网络的光纤通道端终点（存储区域网或者设备），

14、使得存储区域之间的连接网络化。iFCP协议特别适用于在存储区域网主机之间通过IP网络（局域网、城域网或广域网）提供可靠的存储数据的传输。FCIP是个TCP/IP隧道协议，使用FCIP网关连接到IP网络中，可以将地理上分散的光纤通道存储区域网之间透明地进行点到点连接，适用于连接到远程存储区域网，用于备份、恢复以及远程数据复制。给予InfiniBand技术的存储网络技术 InfiniBand（Infinite Bandwidth）无限带宽技术是为下一代I/O系统和数据中心而设计，给予交换技术的用于连接服务器和共享I/O系统的光纤体系结构，并最终代替基于总线的I/O体系结构。通过将服务器的I/O单独

15、移到交换网络中来，InfiniBand技术重建了服务器的体系结构，这种结构是未来数据中心的基础设计。InfiniBand体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和管理层。磁带技术 DAT技术 DAT（Digital Audio Tape，数码音频磁带技术）技术最初是由HP与Sony共同开发的。这种技术以螺旋扫描记录（Helical Scan Recording）为基础，将数据转化为数字后再存储下来。DAT技术主要应用于用户系统或局域网，它以非常合理的价位提供高质量的数据保护。DAT的优势（1）在性能方面，这种技术生产出的磁带机平均无故障工作时间长达20万小时（新开发产品已经达到30万小时

16、）；在可靠性方面，它所具有的即写即读功能，能在数据被写入之后马上进行检测，不仅确保了数据的可靠性，而且还节省了大量的时间。（2）磁带机种类繁多，能够满足绝大部分网络系统的备份的需要。（3）硬件数据压缩功能大大加快了备份的速度，而且压缩后的数据安全性更高。（4）由于该技术在全世界被广泛应用，因此在全世界都可以得到该技术产品的储蓄供货与良好的售后服务。（5）它具有很高的性能价格比。DLT技术 DLT（Digital Linear Tape，数码线性磁带技术）最早于1985年由DEC公司开发，主要应用于VAX系统。尽管这种技术性能出众，但是由于其价格昂贵，因而在1993年销售量曾降到最低点。后来随着

17、高档服务器的容量超过了其他磁带机技术所提供的容量，DLT又重新成为信息存储领域里的热门技术。DLT产品定位于中、高端的服务器市场和磁带库应用系统。目前DLT驱动器的容量为1035GB，数据传输速度为1.255Mb/s，如果硬件采用数据压缩，则可以使容量与速度增加一倍。DLT被认为是未来型的产品，发展很快，但目前只会被少数需要高性能备份的系统用户所使用。LTO技术 LTO（Linear Tape Open，线性磁带开放协议），是由HP、IBM、Seagate三家厂商在1997年11月联合制定的。它结合了线性多通道、双向磁带格式的优点，给予服务系统、硬件数据压缩、优化的磁道面和高效率的纠错技术，来

18、提高磁带的性能。LTO技术是一种“开放格式”的技术，使不同厂商的产品能更好地兼容。带来更多的发明和创新，使产品的研发价格下降，使用户受益。LTO具有两种存储格式：高速开放磁带格式ultrium和快速访问开放磁带格式accelis，定制两种格式是因为并不是所有的用户都要求相同的特性和功能。存储虚拟化技术 存储虚拟化是将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开来，应用服务器只与分配给它们的逻辑卷（或称虚卷）打交道，而不关心其数据是在哪个物理存储实体上。逻辑卷与物理实体之间的映射关系，是由安装在应用服务器上的卷管理软件（称为主机级的虚拟化），或存储子系统的控制器（称为存储子系统级的虚拟化），或加入存

19、储网络SAN的专用装置（称为网络级的虚拟化）来照管。研究显示，如果没有存储虚拟化技术，一个人最多只能管理300GB的数据，但如果采用这种技术，单人管理的数据量就能猛增到2TB。存储虚拟化技术为企业提供的服务（1）数据镜像（2）数据复制（3）磁带备份增强设备（4）实时备份（5）实时数据恢复（6）应用整合 光存储技术1972年9月荷兰Philips向全世界展示了长时间播放电视节目的光盘系统，在光盘上记录的是模拟信号。大约从1978年开始，人们开始把声音信号变成用“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。Philips公司和Sony公司终于在1982年成功地把这种记录有数字

20、声音的盘推向了市场。为了便于光盘的生产、使用和推广，几个主要光盘制造公司和国际标准化组织还为这种盘制定了标准，这就是世界闻名的“红皮书(Red Book)标准”。符合这种标准的盘又称为数字激光唱盘(Compact Disc-Digital Audio，CD-DA)盘。从CD-DA过渡到CD-ROM有两个重要问题需要解决：计算机如何寻找盘上的数据，也就是如何划分盘上的地址问题 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)在此基础上推出了“黄皮书(Yellow)标准”光存储技术主要历史事件 1980年，Sony和Philips定义了CD-DA标准

21、；1982年，Sony推出了世界上第一台CD播放机CDP-101，并生产了第一张CD;1984年，Sony推出了世界上第一台汽车CD和便携式CD播放机；1985年，Sony和Philips定义了CD-ROM标准；1989年，Sony和Philips定义了交互式CD-I标准；1990年，Sony和Philips将CD-ROM标准扩展为CD-ROM XA和CD-R标准；1994年，随着多媒体热潮的掀起，CD-ROM成为家用计算机的标准配置；1995年，提出了新的可擦除CD和CD+(增强的音乐CD)标准。1995年9月，Sony和其它8家公司建立了DVD格式的统一标准。光盘的特点光盘具有数据存储密度

22、高，单片信息容量大，数据存储寿命 长（常温下可以保存几十年），使用及存储环境要求低（不需特殊的温度、湿度、净化处理），批量复制工艺简单，单位信息存储成本极低，便于携带，易于交换等突出优点CD盘片结构 CD盘片横断面放大 CD盘的物理参数 光盘播放时间74min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1.6m盘片直径120mm盘片厚度1.2mm中心孔直径15mm记录区46117mm数据信号区50116mm材料折射率为1.55的任何材料最小凹坑长度0.833m（1.2m/s）0.972m（1.4m/s）凹坑深度0.11m凹坑宽度0.5m光学系统激光波长780m

23、m聚焦深度2m信号格式通道数2个量化16位线性量化采样频率44.1KHz通道位速率4.3218Mb/s数据位速率2.0338 Mb/s数据：通道位8：17错误校正码CIRC（Cross Interleaved Reed-Solomon Code）调制方式EFM（Eight-to-fourteen Modulation）CD盘的主要参数磁盘与CD盘的光道 磁盘存放数据的磁道是同心环，如图(a)所示，磁盘片转动的角速度是恒定的，用CAV(constant angular velocity)表示 CD盘采用螺旋型光道,如图(b)所示，CD盘转动的线速度是恒定的，光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度

24、是恒定的，通常用CLV(constant linear velocity)表示CD-ROM盘制作过程CD盘是利用在盘上压制凹坑的机械办法，利用凹坑的边缘来记录“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分记录“0”，使用激光来读出。在制作原版盘时，是用编码后的二进制数据去调制聚焦激光束，如果写入的数据为“0”，就不让激光束通过，写入“1”时，就让激光束通过，或者相反。在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶，曝了光的地方经化学处理后就形成凹坑，没有曝光的地方保持原样，二进制信息就以这样的形式刻录在原版盘上。在经过化学处理后的玻璃盘表面上镀一层金属，用这种盘去制作母盘(mother disc)，然后用母盘制作压模，再

25、用压模去大批量复制。CD-ROM光盘制作过程 光盘的组成 一台光驱的正面常见的部件有光盘托盘、托盘开关、耳机孔和音量控制按钮等。而光驱的背面通常有3个接孔：（1）一个是4孔的电源线，光驱由此和计算机的电源连接，由计算机提供电源。（2）一条数据传输线可将光盘中的数据传输到PC中。（3）一条从光驱连接声卡的线，称为CD音频线。光驱的接口 光驱的接口包括3种：AT bus是一种比较早期的接口；IDE或Enhanced IDE 接口，是一种主流的接口方式；SCSI接口，适用于具备SCSI接口卡的SCSI光驱的情形，其优点是可以减少系统的负载。光盘上的数据要用光盘驱动器来阅读。CD驱动器的构成 CD驱动

26、器由光学读出头、光学读出头驱动机构、CD盘驱动机构、控制线路以及处理光学读出头读出信号的电子线路等组成。激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分，它主要负责数据的读取工作。激光头主要包括：激光发生器（又称激光二极管），半反光棱镜，物镜，透镜以及光电二极管几部分(如图所示)。光盘的读出原理 光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部分反射的光的强度弱，光盘就是利用这个极其简单的原理来区分“1”和“0”的。凹坑的边缘代表“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个“0”。光盘的规范及格式 红皮书 1981年，Philips公司和Sony公司

27、为CD-DA（Compact Disc Digital Audio）定义的标准称为红皮书（Red Book）也就是人们常说的音响光盘标准。这个标准是整个光盘工业最基本的标准，所有其他的光盘标准都是在这个标准的基础上制定的。光盘的规范 音响光盘采用CLV伺服方式，逆时针旋转，将其螺旋线光道上等长分段，每段称为一个扇区。每个扇区都存放一定数量的数据块，并以一个特定的地址标记，其单位有“分”、“秒”和“扇区（Section）”。这些单位之间的关系为1分等于60秒，1秒等于75个扇区，光道总长度为74分钟，即可存放74分钟的高音质的非压缩音频数据，每个扇区的音频数据又分为许多称为帧（Frame）的单元

28、（通常每个扇区包含98个帧），帧是音响光盘上存放声音数据的基本单元。CD-DA帧与扇区格式 在CD-DA中，立体声有两个通道，每次采样有2个16位的样本，左右通道的每个16位数据分别组成2个8位字节，6次采样共24字节组成一帧。一帧中有8个校验字节和一个“控制与显示（C&D）”字节（这个字节的内容主要提供盘地址信息）。标准名称盘的名称应用目的播放时间显示图像红皮书（Red Book）CD-DA存储音乐节目74min黄皮书（Yellow Book）CD-ROM存储文图声像等多媒体节目存储650MB的数据动画、静态图像、动态图像等绿皮书（Green Book）CD-I存储文图声像等多媒体节目存储多

29、达760MB的数据动画、静态图像橙皮书（Orange Book）CD-R读/写入文图声像等多媒体节目白皮书（White Book）Video CD存储影视节目70min（MPEG-1）数字影视（MPEG-1）质量红皮书+（Red Book）+CD-Video存储模拟电视数字声音56min（电视）20min（声音）模拟电视图像数字声音CD-BridgePhoto CD存储照片静态图像蓝皮书（Blue Book）LD（Laser Disc）存储影视节目200min模拟电视图像存放不同类型数据的标准 DVD概述 DVD的英文全名为Digital Video Disk，即数字视频光盘或数字影盘，它利用

30、MPEG-2 的压缩技术来存储影像。也有人称DVD是数字多用途光盘（Digital Versatile Disk），它集计算机技术、光学记录技术和影视技术等为一体，其目的是满足人们对大存储容量、高性能存储媒体的需求。DVD光盘不仅已在音频视频领域内得到了广泛的应用，而且将会带动出版、广播、通信、WWW等行业的发展。DVD的规格 （1）DVD-ROM：计算机软件只读光盘，用途类似CD-ROM。（2）DVD-Video：家用的影视光盘，用途类似LD或Video CD。（3）DVD-Audio：音乐盘片，用途类似音乐CD。（4）DVD-R（或称DVD-Write Once）：限写一次的DVD，用途类

31、似CD-R。（5）DVD-RAM（或称DVD-Rewritable）：可多次读写的光盘，用途类似MO。DVD的物理特性 直径约12cm（也有8cm的），由两个厚度各为0.6mm的基质层粘贴而成，可采用多面多层的技术（如图所示），即每一面光盘可存储双层信息，一张光盘最多可有四面的存储空间。一张光盘的存储容量最高可达到17GB。（a）单层单面DVD盘片物理结构 （b）单层双面盘片物理结构 DVD的物理特性DVD采用8到16位(EFM+)的调制方式和RS-PC纠错系统。DVD有较高的数据密度，较小的凹坑，更紧密的空间轨道（如图所示）和较短波长的红光激光器，这些特征使得标准的DVD可以存储4.7GB的

32、数据（7倍于传统CD的存储容量），因而，通过DVD系统人们可以欣赏到更高清晰的图像、更高品质的音响和更丰富的图像。（a）DVD的物理尺寸 （b）CD的物理尺寸 不同类型DVD盘片的容量 DVD盘的类型存储容量/GBDVD类型存储容量/GB单层（只读）4.7DVD-RW3.0双层（只读）8.5单面双层DVD-R8.6单层双面（只读）9.4单层单面DVD-ROM2.58双层双面（只读）17单层双面DVD-ROM5.2DVD的特点（1）大容量和快速读写（2）高分辨率的视频（3）高保真的音质 DVD区码 为了保护电影、软件等具有知识版权的产品，在1996年2月由美国电子产品制造商和美国电影协会向日本D

33、VD硬件制造商提出了强硬的要求，要求在DVD的硬件和软件中加入“DVD防复制管理系统”和“DVD区域代码”。“防复制管理系统”即所有的DVD光驱和影碟机均必须加装防复制电路，以免侵犯知识产权；而“DVD区域代码”则是在DVD光驱、影碟机和其碟片上编入6个不同的区域代码，使他们之间不能相互读取。区域码的地区范围区域码的地区范围第一区：加拿大、美国。第二区：日本、欧洲、中东、埃及、南非。第三区：东南亚、东亚（香港、台湾、韩国、泰国、印尼）。第四区：澳大利亚、新西兰、南太平洋群岛、中美洲、墨西哥、南美洲。第五区：非洲、印度、中亚、蒙古、俄罗斯、朝鲜。第六区：中国大陆。区域码的地区范围区域码的地区范围

34、 区位码控制系统区位码控制系统 中国大陆所有的DVD播放器都有区域码控制系统，它分为下面两种类型：（1）RPC Phase（RPC）。RPC类型的DVD驱动器没有支持区域码设定的内置硬件设备。所以需要由播放器的解码器来设定。通常我们见到采用这种类型的系统的DVD-ROM都是全区域码的DVD-ROM。（2）RPC Phase（RPC）。RPC的DVD驱动器具有支持区域码设定的内置硬件设备。一般来说，用户可以通过DVD播放器的解码器来更改5次（包含第1次）的设定。DVD播放机每一台机器的面板都是大同小异的，通常都包括进碟仓、播放键、暂停键、停止键、液晶显示屏、快速换曲与搜寻键、电源开关等，有些机器

35、还带有麦克风音量与混响的音量旋钮等等。DVD机内部主要有五大部分：托盘、电源电路板、影音译码板、功能控制电路板、影像音频转换输出板。DVD/CD信号拾取系统方案有四种 DVD信号拾取系统方案单激光头双聚焦镜方案，这套方案俗称东芝方案。单激光头单聚焦镜双聚焦点方案，这套方案松下用得最多。双激光头双聚焦镜方案，这是索尼用得最多的方案。单激光头双波长激光束方案。这是先锋在目前使用较多的方案。橙皮书标准 CD-R盘标准又称为橙皮书标准，是另一种CD光盘的标准，这种CD盘叫做可录CD（Recordable Compact Disk）盘，它允许用户把自己创作的影视节目或更多的多媒体文件写到盘上。可录CD分

36、为以下两类产品：（1）CD-MO（Compact Disk-Magneto Optical）盘，这是一种采用磁记录原理利用激光读写数据的盘，称为磁光盘。用户可以把数据写到MO盘上，盘上的数据可以抹掉，抹掉后可以重写。（2）CD-WO（Compact Disk-Write Once）盘，这种盘又写成CD-R（Compact Disk-Recordable）盘，用户可以把数据写到盘上，但是数据一旦写入，就不能把写入的数据抹掉。因此，橙皮书（Orange Book）标准分成两个部分：Orange Book Part 1和Orange Book Part 2。Part 1描述CD-MO，Part 2描

37、述CD-WO。CD-R盘标准目前市面上的CD-R空白光盘主要有绿盘绿盘、金盘金盘和蓝盘蓝盘三种类型。这三种光盘的主要区别在于，它们分别使用了花青花青（Cyanine）、酞花青酞花青（Phthalocyanine）和金属化偶氮金属化偶氮（AZO）化合物三种不同颜色的有机染料，从而使CD-R光盘呈现出绿、金、蓝绿、金、蓝三种不同的颜色。从数据记录和读取的原理来看，不同颜色的CD-R光盘都具有相同的功能，即利用大功率激光束的热效应使激光焦点照射的染料微区产生不可逆的物理化学变化，形成具有与CD-ROM光盘凹坑相同光学反射特性的信息凹坑。绿盘绿盘 绿盘是最早开发生产出的CD-R光盘，绿盘采用了日本太阳

38、邮电公司发明的花菁染料Cyanine。由于花菁染料的颜色为青蓝色，因此与24K金反射层的金色混合之后，就会使CD-R光盘的记录面呈现绿色。由于CD-R标准（橙皮书）是基于花菁染料的记录灵敏度、记录阈值和反射率等记录特性制定出的，而且所有的CD-R或CD-RW刻录机均按照橙皮书规格进行设计生产，因此绿盘对各种品牌和型号的CD-R或CD-RW刻录机的兼容性较强。绿盘使用的花菁染料记录灵敏度很高，各种CD-R和CD-RW刻录机都能在绿盘记录层快速形成可靠的信息凹坑。但是随之而来的问题就是绿盘对强光过于敏感，例如在夏日中午阳光的暴晒下，绿盘中的花菁染料会发生物理化学变化而使光盘报废。为了降低绿盘对强光

39、的敏感性，一些CD-R绿盘生产厂家在花菁染料中加入了不易感光的材料，结果使花菁染料的颜色变淡，从而使这种绿盘的颜色与金盘接近，因此这种CD-R光盘也被称为金绿盘。金盘金盘/白金盘白金盘 针对花菁染料对强光敏感的缺点，三井公司又开发出了基于Phthalocyanine的酞菁染料。酞菁染料本身呈淡黄色，与反射层的金色混合后，使CD-R光盘的记录面呈黄金色，因此使用金反射层的酞菁染料CD-R光盘被称为金盘。为了降低金盘的生产成本，目前许多CD-R盘生产厂使用银反射层，使酞菁染料的淡黄色与反射层的银色混合后，使记录面呈白金色，因此这种CD-R盘被称为白金盘。金盘对CD-R或CD-RW刻录机的写入激光功

40、率要求较高，酞菁染料通常推荐的写入激光功率为6.5（0.5）mW，而绿盘对写入激光功率的要求较低，花菁染料的写入激光功率为5.5（1.0）mW。因此绿盘较低的写入功率和较宽的功率范围可降低对CD-R或CD-RW刻录机写入激光功率的要求，大大提高了绿盘与CD-R或CD-RW刻录机的兼容性。蓝盘蓝盘 为了降低CD-R绿盘和金盘的成本，三菱化学公司开发生产出了一种金属化的AZO有机染料，并使用成本较低的银作反射层材料。AZO本身为深蓝色，因此与反射层的银白色混合后，使CD-R光盘的记录面呈蓝色，因此使用AZO染料的CD-R光盘就被称为蓝盘。CD-R蓝盘除了价格便宜之外，也具有可长期保存数据的优点。V

41、erbatim公司的实验结果表明，蓝盘也具有100年以上的使用寿命。CD-RWCDRW光盘结构 刻录方式和存储格式 速度和质量 接口和规格CDRW光盘结构CDRW的结构原理与CDROM基本相同，只是在盘片中增加了可改写的染色层。读写资料是采用相变(Phase Change)技术 在光盘内部镀上一层厚度为400埃的薄膜，数字0和1的信息，是通过激光照射使这层材料在“晶态”与“非晶态”两种状态间转换而得到的。刻录方式和存储格式在CDRW刻录机上可以使用CDR和CDRW两种盘片，其写入的方式是不同的。刻录是刻录机的主要功能，主要有整盘刻写、轨道刻写和多段刻写三种刻录方式。速度和质量CDRW刻录机有三

42、个速度指标：刻录速度、写入速度和读取速度。为保证刻录质量，高速刻录除了要求优质盘片外，刻录缓存的速度和容量也十分重要。一些新型刻录技术为刻录质量提供了保障。接口和规格CDRW刻录机与计算机的接口分为三种：EIDE接口、SCSI接口、并行接口和USB接口 CDRW刻录机有内置式和外置式两种类型。内置的刻录机包括EIDE接口和SCSI接口的，比外置式便宜，且节省空间。外置式的刻录机插装方便，适宜共享使用，密封性和散热性较好，缺点是占地较大、不易携带。外置式刻录机包括SCSI接口、并行接口以及USB接口。COMBO驱动器 COMBO驱动器是一种多功能光盘驱动器，功能强大，几乎可以实现主流光存储设备的

43、所有功能，如可以对CD-R、CD-RW的刻录及读CD-ROM和DVD-ROM盘片等，速度可达到16倍速，技术指标为16倍速写、16倍速复写，12倍速DVD读取，40倍速CD读取。而且体积较小，散热性能较好，但是就是价格比较昂贵。它最重要的技术就是它的环纹聚焦镜的激光头，虽然只有一个光头，但可以对不同的波长的激光聚焦，因此它具有DVD和CD-RW的双重功能。蓝光技术简介 随着对存储容量要求的增加，4.7GB的DVD显然无法满足要求，因此，相关厂商一直在积极开发更高容量的各种存储技术，如蓝紫色激光（Blue-Violet Laser）、作为近场光碟技术的超解析度存储技术（Super RENS）、3

44、D立体存储技术（Multi Layers；Multi Level）以及FDM技术相继问世。蓝光技术简介 在前面介绍高容量的技术中，又以短波长的蓝紫色激光技术发展最为迅速，包括：东芝（TOSHIBA）、三星（Samsung）、先锋（Pioneer）、LG电子、理光（Ricoh）、索尼（Sony）、飞利浦（Philips）和松下等公司，都自2000年起陆续发布了蓝紫色激光光盘的技术成果。这些公司所研制的蓝紫色激光技术都是基于12cm的光盘，激光光波波长介于400430nm之间，盘面种类有RAM、ROM、RAM/ROM等。而在2001年初，这几家公司就已经陆续发表了单面存储容量从15GB到22GB不

45、等的新一代DVD技术。蓝光技术简介 2000年，索尼公司推出一款采用蓝紫色激光作为光源的DVR产品。它采用405nm的蓝紫色激光光源，存储容量提升到22GB，比采用650nm激光光源DVR的9.2GB容量提升了一倍多。这些开发试验产品证明了蓝紫色激光在大容量存储媒体上具有非常大的发展潜力。在DVD的应用上，蓝紫色激光也能满足未来的HD-DVD的大容量存储需求。根据对DVD与HD-DVD所需存储容量的计算，一部133min 的影片，在以DVD格式存储时，需要4.68GB的容量；但是以HD-DVD格式存储时，则需要15.154GB的容量。也就是说，HD-DVD需要单面存储容量至少为15GB，鉴于这

46、一点，蓝紫色激光技术是目前最为可行的方法之一。指标参数参数值记录容量23.3GB/25GB/27GB激光波长405nm（蓝紫色激光）开口率（NA）0.85资料迁移速率36Mb/s盘面直径12cm盘面厚度1.2mm（化学保护层0.1mm）记录格式Phase change recording资料追踪格式凹槽记录Tracking pitch0.32mShortest pit length0.160/0.149/0.138m记录速度16.8/18.0/1935吉比特/平方英寸视频记录格式MPEG-2视频音频记录格式AC-3、MPEG-1、Layer-2视频与音频格式MPEG-2信息流Cartridge

47、 Dimension约129mm131mm7mm蓝光钢盘主要指标 蓝光技术的优势及应用 应用蓝紫色激光技术，能在直径12cm的光盘上，存储两个小时的高清晰度数字影像信息。在资料转换率方面，蓝光光盘采用全球标准MPEG-2的压缩技术，因此它同时适用于数字广播系统，可执行各种视频记录与播放。另外，在资料安全性方面，蓝光光盘也采用了独特的写入模式，可确保资料的安全，并为盗版问题提供了一套保护版权的解决方案。蓝光技术的优势及应用 使用蓝紫色激光光源，能够在双层架构上实现45GB，以及在四层架构上实现90GB的容量。不过目前已完成的技术中，能达到量产的是采用凹槽记录方式的“蓝色光盘”，它能在双层架构上达

48、到27GB，四层架构上达到54GB容量。多种规格的“蓝光光盘”尽管蓝光光盘技术有着许多的优势，也有9家企业联合开发制定相关的标准，而且极有可能形成新一代的DVD标准，但是主导这项技术的9家公司仍然在继续发展各自的技术，而且就在蓝光光盘被DVD-Forum初步讨论通过后，日本东芝公司就发表了一种比“蓝光光盘”效率更高的存储技术。“蓝光光盘”对现有DVD产业的影响 无论新一代DVD规格如何制定，或是新标准将相容于现有的DVD标准，可以确定的是，DVD的盘片、播放机的制造商，都必须为新一代规格重新与这些技术开发商签订授权协议，并支付更多的专利费用。新的DVD规格要普及可能要比原有的DVD需要更长的时间。众多人认为，至少在23年的时间内，现有DVD产品不会被淘汰。