| 词条 | 光盘 |
| 释义 | § 概述 光盘 一种利用激光将信息写入和读出的高密度存储媒体。能独立地在光盘上进行信息读出或读、写的装置，称为光盘存储器或光盘驱动器。 由于软盘的容量小，光盘凭借大容量得以广泛使用。我们听的CD是一种光盘，看的VCD也是一种光盘。 现在一般的硬盘容量在3GB到20多GB之间，软盘的容量为1.44MB多，光盘的最大容量大约是650MB，（DVD盘片单面4.7GB）。 光盘的存储原理比较特殊，里面存储的信息不能被轻易地改变。也就是说我们常见的光盘生产出来的时候是什么样，就一直是那样了那我们有没有办法把自己写的文章存在光盘上呢？ 有一种特殊的光盘CD-R是可以写的，但需要使用"光盘刻录机"才能把文章写到CD-R光盘上。 说到这里，我们来想一下，光盘是属于内存储器还是外存储器呢？要记住，我们所说的内部存储器就是内存，而外部存储器都是可以电脑中拆卸下来的。常见的外部存储器有硬盘、光盘、软盘。 § 发展历史 第一张视频光盘——LD光盘。图中大的是LD盘，小的是普通5寸光盘 1958年就发明光盘技术了，可是直到1972年，第一张视频光盘才问世，6年后的1978年它开始在市场上卖。那个时候的光盘是只读的，虽然不能写，但是能够保存达到VHS录像机水准的视频，使得它很有吸引力。[1] CD—全称：COMPACT DISC（激光唱片，光盘） CD代表小型镭射盘，是一个用于所有CD媒体格式的一般术语，最大容量700MB。1982年8月31日傍晚，日本各大媒体都争相报导“引发音频之梦的数字Player终于上市”、“数字音频时代开幕”等消息。 原来，当天SONY．CBS／SONY．荷兰飞利浦与POLYGRAM四家公司共同举办了CD这个数字录音格式的发布会，并决定从秋季起开始在日本发售。直径仅仅12cm，利用数字信号录音，只要一个按钮就可执行选曲，能够半永久的使用，CD实现了许多乐迷的梦想。是年10月1日，SONY推出了第一台CD机CDP-101。16万8,000日圆的价格，对一般消费者而言是很难接受的。不过只要想到里面的技术与开发时间，能做成商品的确是一个奇迹。进入1983年后，其它公司的CD机也相继上市，销售形势一片大好。但是，大家看到了，由于网络下载、mp3的出现，现在的CD也已经没落。 采用红外激光——DVD光盘 磁光盘—又叫MO光盘 MO全称Magneto-Optical Disk，即磁光盘的意思。1991年第一张MO盘就已经开始发行，它具有体积小，不用安装驱动程序，容量大等优点。但最终受到价格因素制约，没能在个人用户中普及开来。可是凭着超高的安全性和稳定性，目前仍有不少科研、政府机构或是苹果机使用比较多的广告公司仍在使用。最大容量可达9.1GB，普遍应用于电子邮件存储，医疗图像传送与保存，声音记录，金融记录存储。 DVD是使用了不同激光技术的CD，它采用了780纳米的红外激光（标准CD则采用625－650纳米的红色激光），这种激光技术使得DVD可以在同样的面积中保存更多的数据。一张双层DVD容量可达8.5GB。 现在最引人瞩目的，是蓝光DVD和HD-DVD这两种竞争的光盘技术。蓝色激光使得存储的容量进一步增长，目前看起来，好像蓝光DVD更流行一些。不过如果我们目光放更长远一些，也许一种被称为“Holographic Versatile Disc”的光盘，可以提供比蓝光DVD大160倍的容量－－高达3.9TB，相当于保存4600到11900小时的MPEG4格式的电影，最大容量大约50GB。 蓝光光盘不算什么——300G全息光盘 InPhase Technologies公司日前宣布已经开始量产并销售全息存储驱动器和300GB容量的全息光盘(HVD)，其中驱动器“Tapestry HDS-300R”要价18000美元，300GB容量的全息光盘也高达180美元。目前主要的客户是政府机构和大型企业。 InPhase在2005年4月就实现了200Gbit/平方英寸的存储密度，06年初它们则宣布了，存储密度达到了515Gbit/平方英寸，容量可达360GB全息光盘。这一存储密度已经远远超过了包含硬盘在内的现所有存储媒体（目前实验室里硬盘单碟最高为345Gbit/平方英寸）。 根据InPhase给出的设想图，全息光盘的容量将在2010年将提高到1.6TB，同时将写入速度提升至120MB/s，也就是说在容量提升的同时存储时间并不会变长；而在2008年，它们还将推出可擦写的全息光盘，当然这一切只是计划。 InPhase在2005年4月就实现了200Gbit/平方英寸的存储密度，06年初它们则宣布了，存储密度达到了515Gbit/平方英寸，容量可达360GB全息光盘。这一存储密度已经远远超过了包含硬盘在内的现所有存储媒体（目前实验室里硬盘单碟最高为345Gbit/平方英寸）。 根据InPhase给出的设想图，全息光盘的容量将在2010年将提高到1.6TB，同时将写入速度提升至120MB/s，也就是说在容量提升的同时存储时间并不会变长；而在2008年，它们还将推出可擦写的全息光盘，当然这一切只是计划。 全息光盘在存储数据时，从不同角度在包含数据的信号光上层叠参照光，使之产生干涉，然后将干涉波记录在介质上。通过稍稍改变参照光的角度来记录，就可以在同一位置层叠记录多个信号光。 目前300GB容量的全息光盘，采用激光波长为407nm的蓝紫色激光，所使用介质的记录层厚度为1.5mm，写入时的数据传输速度为20MB/秒，使用寿命为50年。[1] ● 双光子3D技术——12cm光盘存储1TB 美国Call/Recall公司日前宣布，它们已经成功开发并测试了TB级光盘，并且已经加入产品设计以及生产范围的讨论。早今年早期该公司开发的253GB光盘一样，TB级光盘仍然采用双光子吸收3D技术，利用双光子吸收现象进行记录时，由于能够抑制上下记录层之间的干涉（串扰），因此在多层记录时便于通过缩小层间隔来提高记录密度。 相对于早期的光盘技术，本次双光子3D技术使用一特别“near-field” 透镜和“three-dimensionally”萤光媒介技术。能够在1.2mm厚的光盘片上记录上百层，让 DVD光盘大小的媒体达到全息一样的存储密度。 目前，双光子吸收技术能够实现50倍于蓝光、400倍于DVD的容量，但是在未来Call/Recall的光学技术不光能够实现1TB、5TB甚至15TB。Call/Recall公司总裁Wayne Yamamoto称，“商业和企业必须存放和处理相当大的数据，并且需要定时维护和管理这些数据，Call/Recall光盘比磁带机更具有管理和维护的优势。” § 特点 ①信息存储密度很高，达10位/ 毫米，约比磁盘高50倍，与黑白双色调缩微品相当。一张 300毫米光盘单面的存储容量达10～10位。用它可以存储约50万页由文字数字编码信息组成的Ａ4资料，或5万帧静止的电视彩色图像,或0.5～1小时电视节目,或2～3万页分辨率为8线毫米的Ａ4影像资料。②媒体的成本低廉，用只读光盘存储图像，以复制1000片作成本核算，低于缩微品、幻灯片。一次写入光盘的每位存储成本为磁带的十五分之一。③光盘是一种电子存储器，具有随机存取特性。一次写入光盘的平均存储时间为62～300毫秒，可用作计算机大容量外存储器。④存档性能优良。因采用激光读写信息，读写头与盘片表面不接触，无机械磨损，抗污染能力强，数据可靠，保存期超过10年。⑤适于存储声音、活动和静止图像、高分辨率影像资料、数字编码数据等多种信息。 § 原理 光盘是如何造出来的？面对这个问题，可能很多人都没有办法回答出来。我们的台式电脑，可以通过组装的形式来制造，例如把处理器、内存、硬盘、主板等配件，安装在机箱里，就形成了一台电脑。而一块主板则是通过电路板布线、贴片、焊接、插件、再焊接等步骤完成的。然而，一张薄薄的光盘，它又如何才能制造出来呢？ 要了解光盘的制造原理，首先就要了解光盘的结构，其结构同制造过程密切相关。大家都知道，光盘只是一个统称，它分成两类，一类是只读型光盘，其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等；另一类是可记录型光盘，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD＋R、DVD＋RW、DVD-RAM、Double layer DVD＋R等各种类型。 § 光盘分类 电脑读取光盘CD：（Compact-Disc）光盘。CD是由liad-in（资料开始记录的位置）；而后是Table-of-Contents区域，由内及外记录资料；在记录之后加上一个lead-out的资料轨结束记录的标记。在CD光盘，模拟数据通过大型刻录机在CD上面刻出许多连肉眼都看不见的小坑。 CD-DA：（CD-Audio）用来储存数位音效的光碟片。1982年SONY、Philips所共同制定红皮书标准，以音轨方式储存声音资料。CD-ROM都兼容此规格音乐片的能力。 CD-G：（Compact-Disc-Graphics）CD-DA基础上加入图形成为另一格式，但未能推广。是对多媒体电脑的一次尝试。 CD-ROM：（Compact-Disc-Read-Only-Memory）只读光盘机。1986年， SONY、Philips一起制定的黄皮书标准，定义档案资料格式。定义了用于电脑数据存储的MODE1和用于压缩视频图象存储的MODE2两类型，使CD成为通用的储存介质。并加上侦错码及更正码等位元，以确保电脑资料能够完整读取无误。 CD-PLUS：1994年，Microsoft公布了新的增强的CD的标准，又称为CD-Elure。它是将CD-Audio音效放在CD的第一轨，而后放资料档案，如此一来CD只会读到前面的音轨，不会读到资料轨，达到电脑与音响两用的好处。 CD-ROM XA：（CD-ROM-eXtended-Architecture）1989年,SONY、Philips、Micuosoft对CD-ROM标准扩充形成的白皮书标准。又分为FORM1、FORM2两种和一种增强型CD标准CD+。 VCD：（Video-CD）激光视盘。SONY、Philips、JVC、Matsu**a等共同制定，属白皮书标准。是指全动态、全屏播放的激光影视光盘。 CD-I：（Compact-Disc-Interactive），是Philips、SONY共同制定的绿皮书标准。是互动式光盘系统。1992年实现全动态视频图像播放 Photo-CD: 1989年，KODAK公司推出相片光盘的橘皮书标准，可存100张具有五种格式的高分辨率照片。可加上相应的解说词和背景音乐或插曲，成为有声电子图片集。 CD-R：（Compact-Disc-Recordable）1990年，Philips发表多段式一次性写入光盘数据格式。属于橘皮书标准。在光盘上加一层可一次性记录的染色层，可通进行刻录。 CD-RW：在光盘上加一层可改写的染色层，通过激光可在光盘上反复多次写入数据。 SDCD：（Super-Density-CD）是东芝(TOSHIBA)、日立(Hitachi)、先锋、松下(Panasonic)、JVC、汤姆森(Thomson)、三菱、Timewamer等制订一种超密度光盘规范。双面提供5GB的储存量，数据压缩比不高 MMCD：（Multi-Mdeia-CD）是由SONY、Philips等制定的多媒体光盘，单面提供3.7GB储存量，数据压缩比较高。 HD-CD：（High-Density-CD）高密度光盘。容量大。单面容量4.7GB，双面容量高达9.4GB，有的达到7GB。HD-CD光盘采用MPEG-2标准。 MPEG-2： 1994年，ISO/IEC组织制定的运动图像及其声音编码标准。针对广播级的图像和立体声信号的压缩和解压缩。 DVD：（Digital-Versatile-Disk）数字多用光盘，以MPEG-2为标准，拥有4.7G的大容量，可储存133分钟的高分辨率全动态影视节目，包括个杜比数字环绕声音轨道，图像和声音质量是VCD所不及的。 DVD+RW：可反复写入的DVD光盘，又叫DVD-E。由HP、SONY、Phioips共同发布的一个标准。容量为3.0GB，采用CAV技术来获得较高的数据传输率 PD光驱：（PowerDisk2）是Panasonic公司将可写光驱和CD-ROM合二为一，有LF-1000（外置式）和LF-1004（内置式）两种类型。容量为65OMB，数据传输率达5.0MB/s，采用微型激光头和精密机电伺服系统。 DVD-RAM：DVD论坛协会确立和公布的一项商务可读写DVD标准。它容量大而价格低、速度不慢且兼容性高。 § 应用 最先进存储——蓝光DVD、HD-DVD 在国外，光盘除已较广泛地用于文娱、教学、职业训练等领域外，在情报图书领域已实现商品化的有下列几个主要方面：①情报图书资料检索。美国图书馆公司的书目文档小型光盘只读存储器,每张存储100万条机读目录 (MARC)记录。信息存取公司的Info-trac电视唱片题录系统，每张存储50万条报刊题录。伯格曼公司PATSEARCH电视唱片，每张存储约 8万幅图像，用以配合专利数据库向用户提供美国专利的插图。②百科全书、手册、指南等的存储。如美国阿塔里公司已将格劳里厄美国学术百科全书制成CD-ROM版本发行。③全文影像资料的联机提供。采用一次写入光盘存储影像资料，构成光盘文件存档系统，能实现全文资料的联机提供。大型系统可做到存储2500万页资料全文，从中取出任何一页资料平均只需14秒钟。当前美国、日本、西欧专利局已进入试用阶段。美国国会图书馆正试验利用光盘永久性保存纸质资料。一张光盘的信息可靠保存期虽不够长，但运用数字纠错技术，可保持原样地一代接一代翻录下去。采用光盘存储还使原始纸质资料的存储空间缩减200～1000倍。 § 类型及结构 光盘 根据光盘结构，光盘主要分为CD、DVD、蓝光光盘等几种类型，这几种类型的光盘，在结构上有所区别，但主要结构原理是一致的。而只读的CD光盘和可记录的CD光盘在结构上没有区别，它们主要区别在材料的应用和某些制造工序的不同，DVD方面也是同样的道理。现在，我们就以CD光盘为例进行讲解。 我们常见的CD光盘非常薄，它只有1.2mm厚，但却包括了很多内容。CD光盘主要分为五层。其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。现在，我们分别进行说明。 1.基板 它是各功能性结构(如沟槽等)的载体，其使用的材料是聚碳酸酯(PC)，冲击韧性极好、使用温度范围大、尺寸稳定性好、耐候性、无毒性。一般来说，基板是无色透明的聚碳酸酯板，在整个光盘中，它不仅是沟槽等的载体，更是整体个光盘的物理外壳。CD光盘的基板厚度为1.2mm、直径为120mm，中间有孔，呈圆形，它是光盘的外形体现。光盘之所以能够随意取放，主要取决于基板的硬度。 在读者的眼里，基板可能就是放在最底部的部分。不过，对于光盘而言，却并不相同。如果你把光盘比较光滑的一面(激光头面向的一面)面向你自己，那最表面的一面就是基板。需要说明的是，在基板方面，CD、CD－R、CD－RW之间是没有区别的。 2.记录层(染料层) 这是烧录时刻录信号的地方,其主要的工作原理是在基板上涂抹上专用的有机染料，以供激光记录信息。由于烧录前后的反射率不同,经由激光读取不同长度的信号时,通过反射率的变化形成0与1信号，借以读取信息。目前市场上存在三大类有机染料：花菁(Cyanine)、酞菁 (Phthalocyanine) 及偶氮 (AZO) 。 目前，一次性记录的CD-R光盘主要采用(酞菁)有机染料，当此光盘在进行烧录时，激光就会对在基板上涂的有机染料，进行烧录，直接烧录成一个接一个的"坑"，这样有"坑"和没有"坑"的状态就形成了‘0'和‘1'的信号，这一个接一个的"坑"是不能回复的，也就是当烧成"坑"之后，将永久性地保持现状，这也就意味着此光盘不能重复擦写。这一连串的"0"、"1"信息，就组成了二进制代码，从而表示特定的数据。 在这里，需要特别说明的是，对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的就不是有机染料，而是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个的"坑"，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极性，来形成特定的"0"、"1"代码序列。这种碳性物质的极性是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。 3.反射层 这是光盘的第三层，它是反射光驱激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。其材料为纯度为99.99%的纯银金属。 这个比较容易理解，它就如同我们经常用到的镜子一样，此层就代表镜子的银反射层，光线到达此层，就会反射回去。一般来说，我们的光盘可以当作镜子用，就是因为有这一层的缘故。 4.保护层 它是用来保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。另外现在市场使用的DVD+/-R系列还需在以上的工艺上加入胶合部分。 5.印刷层 印刷盘片的客户标识、容量等相关资讯的地方，这就是光盘的背面。其实，它不仅可以标明信息，还可以起到一定的保护光盘的作用。 § 制造材料 从主要结构来讲，CD、DVD光盘的结构是一致的，只不过，它们的厚度和用料有所不同。在上面的介绍中，我们提到CD光盘的厚度为1.2mm，这个厚度是否可以改变？回答是否定的。 在实际应用中，读取和烧录CD、DVD、蓝光光盘的激光是不同的。大家都知道，CD的容量只有700MB左右，而DVD则可以达到4.7GB，而蓝光光盘更是可以达到25GB。它们之间的容量差别，同其相关的激光光束的波长密切相关。 一般而言，光盘片的记录密度受限于读出的光点大小，即光学的绕射极限(Diffraction Limit) ，其中包括激光波长λ，物镜的数值孔径NA。所以传统光盘技术要提高记录密度，一般可使用短波长激光或提高物镜的数值孔径使光点缩小，例如CD(780nm，NA：0.45)提升至DVD(650nm，NA：0.6)，再到Blu-ray Disc盘片(405nm，NA：0.85)。 对于CD光盘，其激光波长为780nm，物镜的数值孔径NA为0.45，激光束会集到一点的距离需要1.2mm，这就决定了CD光盘基板的厚度为1.2mm。不管是CD光盘的基板过厚，还是过薄，激光束都不能会集到一点，从而严重影响数据的烧录和读取。 我们可以看到，DVD光盘的激光波长为650nm，物镜的数值孔径NA为0.6，而激光束会集到一点的距离只需要0.6mm，这决定DVD光盘基板的厚度为0.6mm。不过，0.6mm的厚度太薄，其制造出来的光盘也会因为太薄而容易折断。因此，在DVD的实际制造过程中，会把两片0.6mm厚的基板迭合在一起，共同组成1.2mm的厚度。当然，在这种情况下，只有一片基板在记录数据，而另一片基板则完全起保护的作用。 § 光盘尺寸 光盘 普通标准 120 型光盘 尺寸：外径 120mm、内径 15mm 厚度：1.2mm 容量：DVD 4.7GB；CD 650MB/700MB/800MB/890MB 小团圆盘 80 型光盘 尺寸：外径 80mm，内径 21mm 厚度：1.2 mm 容量：39--54MB 不等 名片光盘 尺寸：外径 56mmX86mm，60mmX86mm 内径 22mm 厚度：1.2 mm 容量：39--54MB 不等 双弧形光盘 尺寸：外径 56mmX86mm，60mmX86mm 内径 22mm 厚度：1.2 mm 容量：30MB/50MB 异型光盘 尺寸： 可定制 厚度： 1.2mm 容量： 50MB/87MB/140MB/200MB § 光盘读取技术 1）CLV技术：（Constant-Linear-Velocity）恒定线速度读取方式。在低于12倍速的光驱中使用的技术。它是为了保持数据传输率不变，而随时改变旋转光盘的速度。读取内沿数据的旋转速度比外部要快许多。 2) CAV技术：（Constant-Angular-Velocity）恒定角速度读取方式。它是用同样的速度来读取光盘上的数据。但光盘上的内沿数据比外沿数据传输速度要低，越往外越能体现光驱的速度，倍速指的是最高数据传输率。 3) PCAV技术：（Partial-CAV）区域恒定角速度读取方式。是融合了CLV和CAV的一种新技术，它是在读取外沿数据采用CAV技术，在读取内沿数据采用CAV技术，提高整体数据传输的速度。 § 发展趋势 光盘的发展趋势是向高容量存储(如去年开始面世的DVD+R DL产品)，业界的技术研发也以此为导向。 现在，已经出现了单面双层的DVD盘片。单面双层盘片(DVD+R Double Layer)是利用激光(Laser beam)聚焦的位置不同，在同一面上制作两层记录层，单面双层盘片在第一层及第二层的激光功率(Writing Power)相同(激光功率为<30mW)，反射率(Reflectivity)也相同(反射率为18%～30%)，刻录时，可从第一层连续刻录到第二层，实现资料刻录不间断。 § 光盘的发展 光盘制造 光盘的发展历程 纸的发明极大地促进了人类文明的进步，它记载了人类文明的发展史，造就了一批新兴的工业。 从信息存储的角度看，CD-ROM完全可以看成一种新型的纸。一张小小的塑料圆盘，其直径不过12厘米（5英寸），重量不过20克，而存储容量却高达600多兆字节。如果单纯存放文字，一张CD-ROM相当于15万张16开的纸，足以容纳数百部大部头的著作。但是，CD-ROM在记录信息原理上却与纸大相径庭，CD-ROM盘上信息的写入和读出都是通过激光来实现的。激光通过聚焦后，可获得直径约为1微米（μm）的光束。据此，荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人员开始使用激光光束来进行记录和重放信息的研究。1972年，他们的研究获得了成功，1978年投放市场。最初的产品就是大家所熟知的激光视盘（LD,Laser Vision Disc）系统。从LD的诞生至今，光盘有了很大的发展，它经历了三个阶段：①LD-激光视盘；②CD-DA激光唱盘；③CD-ROM。下面简单介绍这三个阶段性的产品特点。LD-激光视盘 它就是通常所说的LCD，直径较大，为12英寸，两面都可以记录信息，但是它记录的信号是模拟信号。模拟信号的处理机制是指模拟的电视图像信号和模拟的声音信号都要经过FM（Frequency Modulation）频率调制、线性叠加，然后进行限幅放大。限幅后的信号以0.5微米宽的凹坑长短来表示。 CD-DA激光唱盘 LD虽然赢得了成功，但由于事先没有制定统一的标准，使它的开发和制作一开始就陷入昂贵的资金投入中。1982年，由飞利浦公司和索尼(Sony)公司制定了CD-DA激光唱盘的红皮书（Red Book）标准。由此，一种新型的激光唱盘诞生了。CD-DA激光唱盘记录音响的方法与LD系统不同，CD-DA激光唱盘系统首先把模拟的音响信号进行PCM（脉冲编码调制）数字化处理，再经过EFM（8~14位调制）编码之后记录到盘上。数字记录代替模拟记录的好处是：对干扰和噪声不敏感；由于盘本身的缺陷、划伤或沾污而引起的错误可以校正。CD-ROM CD-DA系统取得成功以后，这就使飞利浦公司和索尼公司很自然地想到，利用CD-DA作为计算机大容量只读存储器。但要把CD-DA作为计算机的存储器，还必须解决两个重要问题：①建立适合于计算机读写的盘的数据结构；②CD-DA误码率必须从现有的10-9 降低到10-12 以下。由此就产生了CD-ROM的黄皮书(Yellow Book)标准。这个标准的核心思想是：盘上的数据以数据块的形式来组织，每块都要有地址。这样做后，盘上的数据就能从几百兆字节的存储空间上迅速找到。为了降低误码率，采用增加一种错误检测和错误校正的方案。错误检测采用了循环冗余检测码，即所谓CRC；错误校正采用里德-索洛蒙(Reed Solomon)码。 黄皮书确立了CD-ROM的物理结构，而为了使其能在计算机上完全兼容，后来又制定了CD-ROM的文件系统标准，即ISO9660。有了这两个标准，CD-ROM在全世界范围内得到了迅速推广和愈来愈广泛的应用。在80年代中期，光盘的发展非常快，先后推出了WORM光盘、CD-ROM光盘、磁光盘（MOD）、相变光盘（PCD，Phase Change Disk)等新的品种。这些光盘的出现，给信息革命带来了很大的推动。CD-ROM的复制 CD-ROM的复制并不神秘，可以简单地分为五个环节：（1）预制主片；（2）制主片；（3）电铸；（4）复制；（5）印刷； （6）包装预制主片由于CD-R系统的出现，这一过程实际上可以简化为将CD-ROM节目的程序和数据刻录成CD-R盘的过程。 这个过程包括如下几个步骤： （1）预制：将CD-ROM节目的程序和数据，利用预制作软件，在硬盘上按CD-ROM ISO9660格式模拟生成映像文件。该映像文件模拟真实的CD-R盘的文件和目录结构。（2）优化、测试：通过CD-R制作系统软件，存取CD-ROM映像文件，就像存取已经放在CD-ROM盘片上一样。这时对CD-ROM节目的程序和数据进行测试和优化，尽量使最频繁存取的文件放在CD-ROM"盘片"的最前端。 （3）刻录：将已经生成好的CD-ROM映像文件，利用刻录软件刻录到CD-R盘片上去。 值得注意的是，CD-R的刻录过程中不允许中断，一量发生中断，盘片就有可能报废。 一般CD-R软件支持多种CD格式。在刻录时，可以选择你所需要的格式，这也包括CD-I和CD-XA，及允许多个文件系统共处于一个CD-ROM的混合格式（例如ISO和HFS）。 在预制主片的过程中，通常要进行逐字节的核查，以确保数据毫无差错地转换到新的格式。 制主片 这一过程实际上是我们将经过处理后的写在CD-R盘上的数据，记录在玻璃盘上的过程。因为任何CD-ROM盘的质量最高只能达到生产该盘所用的主片的质量，所以制主片这一过程被认为是在整个生产过程中最关键的一步。在制主片过程中所制出的CD凹点，是所有制造形成物中最小的――每一个只有烟雾的颗粒大小，这就意味着最微小的杂质也会损坏大量数据。所以制造主片及CD-ROM的生产过程中，一个关键条件就是空气中微粒数量要得到严格控制，以保证洁净的工作环境。尽管现在有多种制作CD主片的方法，但最常用的是感光性树脂系统。这种方法是将感光性树脂（一种光敏化学物质，与冲洗黑白照片用的感光乳剂相似）用于一个经特殊处理的玻璃基片上，以制出一个玻璃主片。感光性树脂通常都是由一个旋转涂膜系统以大约1／8微米――比人的头发细640倍的厚度涂上去的。计算机将格式化后的输入媒体上的信息，转化为激光束记录仪上一系列"开"和"关"的脉冲，通过这一激光编码过程将数据记录到感光树脂涂层上。在一个螺旋形轨道上，激光束记录仪使部位感光性树脂在蓝光下曝光，这样就生成了光盘的具体内容。玻璃母盘也要用化学显像药水来进行显影。感光性树脂上曝光的部分被腐蚀掉以后，就在抗蚀性的表面上形成了上亿个微小的凹点。经过显影之后，要在感光性树脂表面蒸敷上一层金属膜（通常是银），以便其后玻璃主片电铸时有一个导电的表面。 电铸 电铸的最终目的是产生用于复制CD的金属模子。在制作玻璃主片的这一过程中，由于有一层银膜而导电的主片，浸浴在含有镍离子的电解质溶液里。通过一个电路使其通电后，带有光盘映像的玻璃主片上的曝光区域不断吸引镍离子。镍层不断加厚，并与曝光后的感光树脂表面上腐蚀出的凹点和台面（凹点之间的部分）的轮廓一致。最终结果是形成一个厚且坚固的镍片，其金属表面上留下了与光盘完全相反的印膜。这一片原始的金属片被称为金属主片或是"父片"（Father）。之所以称其为"父片"，是因为它将被用于生成另外两个金属片，分别称为"母片"（Mother）和"模片"（Stamper）。通过其后的电铸过程，母片和模片的数量不断增加。母片是由父片而来的，而模片又是由母片而来的，每一片是另外一片的相反呈像。模片是金属主片的完全复制品，也是这一生产阶段的最终产品。通过金属模片将进行塑料CD复制品的大规模生产。 复制 生产CD-ROM成品的第一步，是将数据从模片上转移到塑料基片上。一个高精度的注塑模具将光学等级的塑料所制成的融化树脂注入模具空腔。模具的一面是模片。 这一过程只需要几秒钟，其产品是一个其中一面印有点的轮廓清晰的塑料盘。其后塑料盘载有数据的一面要镀上一层极薄纯铝，这是为了形成一个读出盘上数据所必须的反光表面。典型的给盘镀金属的方法是溅镀（Sputtering）。在溅镀过程中，每一张盘都被喷射上铝原子，以产生均匀的镀层。生产的最后一步是在铝表面再加上一层坚固的漆膜。这一层漆保护铝膜不会被划伤，不会氧化，并可作为标签印刷的工作表面。 印刷和包装 通过高速丝网印制或是胶版印刷，可以将图片印在盘的漆层上。图片的翻印可以达到八种颜色，不过这还要看复制商的标签印刷的能力。丝网印刷是最常使用的方法。它是将图片转换为一张有孔的网，墨通过网附着在盘上。这一过程与蜡纸印刷相似。胶版印刷使用墨滚及印刷台转换图片。这一方法在传统商业印刷中使用广泛，现在也用于光盘商标的印刷。胶版印刷进行图片翻版时可以取得更高质量的分辨率，它优于丝网印刷的地方是可以印刷增强的四色图片及其他的复杂图形。印刷之后，光盘或是自动或手工进行包装。尽管现在有许多其他可行的并进入应用的包装方法，但塑料盒子仍然是CD-ROM使用最多、最普遍的包装方法。这是由于塑料盒坚固耐用，并且全自动化的生产线很普及。其他被普遍使用的包装方法（其中一些方法可能需要手工操作）包括：（1）轻型包装，如Tyvek和纸板套；（2）透明塑料套，如Viewpaks；（3）有益环保的纸板质地的盒子，如Digipaks的Ecopaks。经过这五个环节，CD-ROM复制就完成了。但在生产过程中，生产的每一环节对质量都应有严格的控制，以确保符合工业生产规格。这样才能保证所有光盘的误差在可以接受的差异范围之内，即被控制在所有CD-ROM驱动器允许的范围之内。CD-ROM的结构 对CD唱盘(CD-DA)结构了解的人，从物理上也不难理解CD-ROM。CD-ROM使用了与CD-DA相同规格的盘和光学技术，以及相同的原版盘制作和压制方法。这两种盘的主要差别是盘上的数据结构，以及数据寻址和纠错能力。下面介绍CD-ROM盘及其物理数据结构。 CD-ROM盘片 标准的CD-ROM盘片直径为120毫米（4.72英寸），中心装卡孔为15毫米，厚度为1.2毫米，重量约为14~18克。CD-ROM盘片的径向截面共有三层：（1）聚碳酸酯(Polycarbonate)做的透明衬底；（2）铝反射层；（3）漆保护层；CD-ROM盘是单面盘，不做成双面盘的原因，不是技术上做不到，而是做一片双面盘的成本比做两片单面盘的成本之和还要高。因此，CD-ROM盘有一面专门用来印制商标，而另一面用来存储数据。激光束必须穿过透明衬底才能到达凹坑，读出数据，因此，盘片中存放数据的那一面，表面上的任何污损都会影响数据的读出性能。 编码 为了在物理介质上存储数据，必须把数据转换成适于在介质上存储的物理表达形式。习惯上，把数据转换后得到的各种代码称为通道码。之所以叫通道码，是因为这些代码要经过通信通道。通道码并不是什么新概念，磁带、磁盘、网络都使用通道码。可以说，所有高密度数字存储器都使用0和1表示的通道码。如软磁盘，它就使用了改进的调频制（MFM , Modified Frequency Modulation）编码，通过MFM编码把数据变成通道码。CD-ROM和CD-DA一样，把一个8位数据转换成14位的通道码，称为8－14调制编码，记为EFM(Eight-to-Fourteen Modulation)。根据通道码可以确定光盘凹坑和非凹坑的长度。 数据结构由于CD-ROM产生的技术背景是CD-DA，加上其螺旋形线型光道结构、以恒定线速度（CLV）转动、容量大等诸多因素，导致CD-ROM的数据结构比硬磁盘和软磁盘的数据结构复杂得多。CD-ROM盘区划分为三个区，即导入区(Lead-in Area)、用户数据区(User Data Area和导出区(Lead-out Area)。这三个区都含有物理光道。所谓物理光道是指360°一圈的连续螺旋形光道。这三个区中的所有物理光道组成的区称为信息区（Information Area）。在信息区，有些光道含有信息，有些光道不含信息。含有信息的光道称为信息光道（Information Track）。每条信息光道可以是物理光道的一部分，或是一条完整的物理光道，也可以是由许多物理光道组成。信息光道可以存放数字数据、音响信息、图像信息等。含有用户数字数据的信息光道称为数字光道，记为DDT(Digital Date Track)；含有音响信息的光道称为音响光道，记为ADT(Audio Track)。一片CD-ROM盘，既可以只有数字数据光道，也可以既有数字数据光道，又有音响光道。 在导入区、用户数据区和导出区这三个区中，都有信息光道。不过导入区只有一条信息光道，称为导入光道（Lead-in Track）；导出区也只有一条信息光道，称为导出光道（Lead-out Track）。 用户数据记录在用户数据区中的信息光道上。所有含有数字数据的信息光道都要用扇区来构造，而一些物理光道则可以用来把信息区中的信息光道连接起来。 错误检测与纠正 激光盘同磁盘、磁带一类的数据记录媒体一样，受到盘的制作材料的性能、生产技术水平、驱动器以及使用人员水平等的限制，从盘上读出的数据很难完全正确。据有关研究机构测试和统计，一片未使用过的只读光盘，其原始误码率约为3×10－4；有伤痕的盘约为5×10－3。针对这种情况，激光盘存储采用了功能强大的错误码检测和纠正措施，采用的具体对策归纳起来有三种： (1) 错误检测码EDC(Error Detection Code)。采用CRC码(cyclic Redundancy Code)检测读出数据是否有错。CRC码有很强的检错功能，但没有开发它的纠错功能，因此只用它来检错。(2) 错误校正码或称为纠错码ECC(Error Correction Code)。采用里德-索洛蒙码，简称为RS码，进行纠错。RS码被认为是性能很好的纠错码。(3) 交差里德-索洛蒙码CIRC(Cross Interleaved Reed-Solomon Code)。这个码可以理解为在用RS编译码前后，对数据进行插值和交叉处理。 |
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