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光盘的类型

作者：佚名    厚朴教育来源：百度知道    点击数：1314    更新时间：2009-12-23
    DVD光盘可分为预录式光盘和可录式光盘两大类。
一、预录式光盘
    预录式光盘又叫只读光盘，有DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio等三种格式。

1. DVD-ROM
    DVD-ROM格式是DVD家族中最基本的格式。它是DVD-Video和DVD-Audio的基础。
    DVD-ROM是数据型光盘，它的容量是CD-ROM容量的7倍，数据传输率则是CD-ROM的9倍。它被广泛应用于计算机领域。DVD-ROM的文件系统采用UDF和ISO9660标准，与电脑的操作系统兼容，它在数据存取、多媒体、电脑游戏方面有广泛应用。

2. DVD-Video
    DVD-Video俗称DVD影碟，是DVD的视频格式。

3. DVD-Audio    
    DVD-Audio的规格是DVD音频格式。
    (1) 可选择16, 20, 24 bit量化；
    (2) 可选择48/96/192 kHz 和 44.1/88.2/176.4 kHz采样频率；
    (3) 可选择2通道或多通道，最多可有6个通道。
    如果我们选择最高量化24bit，最高采样频率192kHz，录制2通道立体声节目，那么，一张DVD-5光盘可以储存64分钟这样高品质的音频节目。CD-DA 是16bit量化，44.1kHz采样，它的数据量仅为DVD-Audio的15%。
    DVD-Audio采用的LPCM，是未经压缩的原音重现。它也可以采用杜比数字、DTS规格。
    DVD-Audio可以达到144db，而CD的动态范围为120db。
    DVD Audio需在DVD-Audio的专用播放机，或能兼容DVD-Audio的DVD播放机上播放。PC上不能播放DVD-Audio。如要在PC上重放，则需要安装DVD-Audio解码器。
二、可录式光盘
    可录光盘分为一次写入和可擦写两种类型。
    一次写入型有DVD-R、DVD+R。
    可擦写性有DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW。
    DVD-R，DVD-RW和DVD-RAM是DVD论坛制订的格式。
    DVD+R和DVD+RW是DVD联盟制订的格式。关于DVD论坛和DVD联盟的组成见本文末介绍。
1. 可录光盘的层结构
    以单面单层DVD光盘为例，与预录光盘相似，它是由两片0.6mm的片基黏合而成。一片是空白片基，而另一片是有预刻槽的片基。预刻槽的片基上涂上记录层，然后再溅镀反射层。这记录层存在是与预录式光盘的最大差别。记录层用来写入数据，并具有记忆功能，能将写入的信息长期保存下来。

·记录原理
    记录层使用不同性质的材料，便会产生不同的记忆性能。

    一次写入型光盘的记录层使用的是染料（dye）。染料有花菁（Cyanine）、酞花青
（Phthalocyanine）、酞菁和金属化偶氮（AZO）等有机化合物。AZO染料是日本三菱化学出品的染料，价格较贵，只有高质量的DVD-R盘片才采用这种染料。

    刻录机在写入状态，先要将数据经8-16调制，转为通道码。通道码是两个“1”之间若干个“0”的一连续数字。“0”的个数最少是2个，最多是10个。这组数字便可以形成开关方波，“0”的个数决定开关时间的长短，“1”则是开关转换信号。开关方波控制激光头的激光照射开和关。在“开”的状态，激光头射出高功率的射线，射线的能量使被照射的染料气化，形成光斑。光斑的光学特性相当于预录式光盘的“坑”，其透光率低，经反射层反射回来的光较弱，而凹槽内，两个光斑之间便是“岸”，具有较好的透光性，反射回来的光较强。这种光学特性与预录式光盘一样，因此，可录光盘上的数据能被光驱读取。我们知道，坑和岸的反射光的强弱明显不同，但激光器输出却都是“0”。只有在坑和岸的转换处，才输出“1”。坑和岸长度，决定了“0”的个数。激光器输出的这些数字，实际上就是光盘的通道码，将通道码反调制，便是真正的数据。记录层的染料一旦形成光斑，就无法恢复原状也就是只能写入一次。
    可擦写型光盘的记录层使用的是相变（Phase Change）材料。DVD-RW和DVD+RW使用银铟锑碲合金(AgInSbTe)、DVD-RAM使用锗锑碲合金(GeSbTe)。研发中的双层可擦写光盘使用锗锡锑碲合金(GeSnSbTe)作为0层(L0，6nm)，锗锑碲合金作为1层(L1，12nm)。

    相变材料具有两种稳定状态：晶态和非晶态。出厂的RW光盘经过初始化将记录层的相变记录层处于结晶状态。在写入数据时，刻录机先将数据转换为通道码，形成开关方波，控制激光头的激光照射开和关。照射处于“开”时，激光头射出高功率的射线，射线的能量使相变材料的温度超过“熔化温度”，达到“熔化”状态，但由于时间短于“结晶时间”，因此被照射的区域相变材料由晶态变为非晶态（见下左图）。照射处于“关”时，激光头通过的区域没有强光照射，相变材料仍处于晶态。在凹槽中，晶态区域与非晶态区域的反射率不一样：晶态相当于预录式光盘中的“岸”，有较高的透光率，可让射线通过到达反射层，非晶态则很难让光线通过，相当于“坑”。可擦写光盘正是利用这个特性保存数据。

    相变材料另一个特性是具有还原特性，它被应用在数据擦除。在中等功率的激光照射下，相变材料的温度超过“晶格化温度”，但不到“熔化温度”，只要照射时间超过“结晶时间”，可以使非结晶变回晶态（见右下图）。可擦写光盘正是利用这个特性实现重写的。
    可擦写DVD的层结构如下图所示。在相变材料的记录层上下各有一层热保护层。热保护层的主要作用是防止高能量改变相变记录层的状态，因此，热保护层又叫热隔离层、热绝缘层。
·预刻槽（Pre-groove）
    可录光盘的记录面上都有预先刻好的沟槽，叫预刻槽（见下图）。预刻槽为刻录机在刻录时提供必要的信息。其信息有三种：
    1. 跟踪。保证激光头沿着轨道将数据写入沟槽内。
    2. 寻址。保证刻录机在准确的地点写入数据。
    3. 速度。控制驱动器以一定的方式、一定的速度旋转。
    摆动(wobble)：可录光盘的沟槽的径向是以正弦方式弯曲，呈蛇形。这种结构称摆动。可录光盘的摆动频率有两种，DVD-R(W)采用140.6kHz，而DVD+R(W)则采用817.4kHz。摆动加载了可录光盘的信息，它可以提供跟踪信息和速度信息。地址信息因格式不同而各不相同。
    ATIP(Absolute Time in Pre-groove)：预刻槽绝对时间。ATIP是把时间码调制到摆动中。
    ADIP(Address in Pre-groove）：预刻槽地址。ADIP是把地址信息以相位调制的方式调制到摆动中。
    DVD-R、DVD-RW和DVD+R、DVD-RW沟槽呈螺旋状。DVD-R、DVD-RW在岸上预刻凹坑（LPP-land pre pit），加载了寻址信息。DVD+R(W)格式的摆动频率比DVD-R(W)高，其寻址信息加载在沟槽的相位调制上，称为预刻槽内地址ADIP（Address in Pre-groove）。
    DVD-R和DVD-RW的预刻槽的凹槽用ATIP调制，地址信息则是由岸上预刻凹坑(LPP-land Pre pit)提供。在沟槽摆动信号上，预录凹坑给出振幅尖峰。
    DVD+R和DVD+RW的预刻槽采用ADIP方式，将地址信息加载在沟槽的相位调制上。
    DVD-RAM的预刻槽形状较为特殊，呈同心园形状。其沟槽被扇区标头所中断，内圈有模压信息区（如下左图）。地址信息模压在扇区标头。其最大特点就是，在沟槽内和岸上都能记录数据（见下右图）。
·旋转模式
    旋转模式有三种：恒线速度（CLV）、恒角速度（CAV）和分区恒线速度（ZCLV）。
    DVD-R、DVD-RW采用CLV模式。DVD+R、DVD+RW采用CLV/CAV模式。DVD-RAM采用ZCLV模式。
2. 单层可录光盘的容量
    120光盘容量为4.7GB。80mm光盘容量为1.46GB。
3. 可擦写光盘的重写次数
    一般指标都是1,000次。寿命一般为30年。
4. 兼容性
    DVD-R和DVD-RW可以在多数DVD-ROM驱动器上读出。
    DVD+R和DVD+RW不能在普通DVD-ROM驱动器上读出，在DVD联盟的6C生产的DVD-ROM驱动器上可以读出。
     DVD-RAM不能在普通DVD-ROM驱动器上读出，只能在DVD-RAM驱动器读出。
5. 高倍速可录光盘
    目前，高倍速的DVD-R有4倍速和8倍速。DVD-RW有2倍速和4倍速。DVD-RAM有2倍速、3倍速和5倍速。
    DVD+R目前最高为16倍速，DVD+RW最高为8倍速。下表列出高倍速状态下的部分数据，仅供参考。
刻录4.7GB盘片的刻录时间
1X-Speed
 4.7GB ÷ 11.08Mbps ÷ 60Sec ≈ 57min
2X-Speed
 57min ÷ 2 ≈ 28min
4X-Speed
 57min ÷ 4 ≈ 14min
8X-Speed
 57min ÷ 8 ≈ 7min
16X-Speed
 57min ÷ 16 ≈ 3.6min

高倍速DVD-R和DVD-RW的比特率
一般参数
基准扫描速度 (m/s)
基准速度的通道比特率 (MBPS)
基准速度的用户比特率 (MBPS)
2X DVD-RW
6.98
52.32
22.16
4X DVD-R/RW
13.96
104.64
44.32
8X DVD-R
27.92
20928
88.64

高倍速刻录功率
盘片刻录功率上限
2X DVD-RW
4X DVD-RW
4X DVD-R
8X DVD-R
刻录
17mW
28mW
20mW
32mW
擦除
10mW
12mW
－
－

6. 一次写入光盘与只读光盘比较
    下表是DVD-R、DVD+R和DVD-ROM的比较。
规格参数
DVD-R
DVD+R
DVD-ROM
光盘类型
一次写入
一次写入
只读
120mm单层盘片容量(GB)
4.7
4.7
4.7
记录层
染料
染料
－
信息层形状
螺旋形摆动槽，岸上预刻凹坑
螺旋形相位调制摆动槽
岸和凹坑
轨道间距(μm)
0.74
0.74
0.74
反射率
45-85%
45-85%
45-85%
刻录旋转模式
CLV
CLV/CAV
－
预写
要
不要
－

7. 可擦写光盘的比较
    DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM，三种格式各有优点。-RW兼容性较好，盘片能被DVD光驱读出。+RW在技术上说，它的摆动槽相位调制、无缝刻录和缺陷管理等都具有先进性，在母盘制作工艺上说也比-RW简单，它只需要单光束就能刻录母盘。但它的盘片目前还不能被大多数光驱读出。-RAM可以随机存取，而且速度快，与电脑系统兼容性很好。但它只能在RAM的光驱上使用。从用户的角度上说，我们希望三种格式能统一。但由于涉及到格式持有人的利益，所以格式统一并不容易。
    下表是DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM等三种可擦写光盘的比较。
规格参数
DVD-RW
DVD+RW
DVD-RAM
120mm单层盘片容量(GB)
4.7
4.7
4.7
激光波长(nm)
650
655
650
数值孔径 NA
0.60
0.65
0.60
预刻槽形状
螺旋形摆动槽，
岸上预刻凹坑
螺旋形相位调制
摆动槽
同心园形摆动槽，凹槽
被扇区标头中断
凹槽摆动频率(KHz)
140.6
817.0
140.6
记录区轨道间距(μm)
0.74
0.74
0.74
旋转模式
CLV
CLV/CAV
ZCLV
地址信息
模压在岸上凹坑
凹槽内周波翻转ADIP
模压在扇区标头
记录方式
凹槽内记录
凹槽内记录
凹槽内和岸上记录
写/读方式
顺序
顺序或随机
随机
反射率
18-30%
18-30%
15-25%
读功率(mW)
≤1.0
0.7
≤1.0
写功率(mW)
8.0-15.0
8.0-15.0
8.0-14.0
擦功率(mW)
3.0-8.0
3.0-8.0
3.0-8.0
通道码调制
816
8-16
8-16
纠错码
RS-PC（Reed-Solomon Product Code 理德-所罗门乘积码）
缺陷管理
需用特定软件
提供3个保留区用于缺陷
管理(共4224扇区)
有4个缺陷管理区
(共128扇区)
模压导入区
无
无
有
卡盒
无
无
有裸片和卡盒两种

关于DVD论坛和DVD联盟
1. DVD论坛（DVD Forum）
    DVD论坛是DVD格式持有者共同创办的一个组织，目的是建立“单一、最佳”的DVD格式，促进DVD产品的普及。论坛成员除了主要成员外还有“协作成员”。
    论坛总会下设秘书处和指导委员会，指导委员会领导促进及交流委员会（PCC）、技术协调组（TCG）和验证策略委员会（VPC），PCC下设若干地区级的小组委员会，TCG下设10个工作组（Working Group），VPC下设验证工作促成部门和实验室。
    DVD主要成员：
  6C Group（简称6C）
   ·日立 Hitachi
   ·日本胜利公司 JVC
   ·松下 Matsushita
   ·三菱 Mitsubishi
   ·东芝 Toshiba
   ·时代华纳 Time Warner
  3C Group（简称3C）
   ·飞利浦 Royal Philips
   ·索尼 Sony
   ·先锋 Pioneer
  1C
   ·汤姆逊多媒体 Thomson Multimedia
2. DVD联盟DCA（DVD+RW Compatibility Alliance）
     参加DVD联盟的有戴尔、惠普、三菱化学、索尼、飞利浦、理光、汤姆逊、雅马哈等公司。DVD+R、DVD+RW第二版本规格（4.7GB）是6C在2002年12月制订的。
  6C:
   ·飞利浦
   ·索尼
   ·惠普
   ·三菱化学
   ·理光
   ·雅马哈