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2.1基本硬件■什么是CD-ROM■CD-ROM工作原理■激光存储器标准■显示适配器和显示器■声音适配器与声音还原2.2多媒体基本设备第2章多媒体硬件2.1基本硬件20世纪70年代初期，荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人员开始研究利用激光来记录和重放信息，并于1972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(LaserVision)的光盘播放机。从此，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。目前市场上的CD产品2.1基本硬件2.1.1CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)——只读激光存储器(1)激光驱动器(2)激光盘片●CD-ROM的构成什么是CD-ROM教学进程●CD-ROM的性质●只读属性(不能写入，只能读出)●光学存储原理(激光烧结)●CD-RW(Rewritable)的性质●可读写属性(CD-R盘片：追加写/读CD-RW盘片：可读/擦写)●光学存储原理(激光烧结)2.1.2CD-ROM工作原理激光头聚碳酸酯片基铝反射层标签表面聚焦透镜激光源数字信号电信号光电转换译码数据凹坑激光盘教学进程CD盘片的结构•CD盘上的铝反射层，看起来是银白色的，称为“银盘”。反射层是金，称为“金盘”、CD-R(CD-Recordable)盘。•CD盘的外径为120mm，重量为14克～18克。激光唱盘分3个区：导入区、导出区和数据记录区，CD盘的结构•恒定角速度(CAV)和恒定线速度(CLV)。存放数据的磁道是同心环，转动的角速度是恒定的，通常用CAV(constantangularvelocity)表示，但在这一条磁道和另一条磁道上，磁头相对于磁道的速度(称为线速度)是不同的。采用同心环磁道的好处之一是控制简单，便于随机存取,但由于内外磁道的记录密度(比特/每英寸)不相同，外磁道的记录密度低，内磁道的记录密度高，外磁道的存储空间就没有得到充分利用，因而存储器没有达到应有的存储容量。•CD盘的光道不是同心环光道，而是螺旋型光道，CD唱盘的光道长度大约为5公里。CD盘转动的角速度在光盘的内外区不同，线速度恒定，通常用CLV(constantlinearvelocity)表示。由于采用了恒定线速度，所以内外光道的记录密度(比特数/每英寸)可以做到一样，这样盘片就得到充分利用，可以达到它应有的数据存储容量，但随机存储特性变得较差，控制也比较复杂。CD盘的光道是螺旋型光道光学读出头的基本结构•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来得弱，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”。CD盘的读出原理•CD存储器在工作时光学读出头与盘之间是不接触的，因此您不必担心头和盘之间的磨损问题。•凹坑和非凹坑本身不代表１和０，而是凹坑端部的前沿和后沿代表１，凹坑和非凹的长度代表０的个数。•利用这种方法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二进制制数据的“０”和“１”更有效。如４个凹坑和非凹坑代表了３１个通道位，这就更充分地利用了光盘表面积，存储容量提高。也容易提取同步脉冲信号。2.1.3●CD-DA标准(CompactDisc-DigitalAudio)-红皮书PHILIPS&SONY共同提出容量——74min(44.1kHz/16bit/Stereo)传输——176400Byte/s(172.3KB/s)●CD-ROM标准(CompactDisc-ReadOnlyMemory)-黄皮书PHILIPS&SONY共同制定,1988年正式公布,命名为ISO9660标准容量——650MB／74min基本传输速率——150KB/s(75扇区×2048字节=153600Byte/s)激光驱动器——CD-ROM2x……2倍于基本传输速率CD-ROM4x……4倍于基本传输速率CD-ROM52x……52倍于基本传输速率激光存储器标准教学进程●CD-R标准(CompactDiskRecordableom)-橙皮书——激光烧熔●VideoCD标准-白皮书——图像数据压缩标准，简称VCD，采用MPEG-1压缩技术●PhotoCD标准——Kodak公司制定的数字化照片存放标准，简称PCD标准●DVD标准(DigitalVersatileDisk)——采用MPEG-2压缩技术的标准，可存放488分钟影片、4.7GB～17GB的数据教学进程教学进程教学进程激光存储器标准2.1.4CD与DVD•通道编码•EFM（8-14调制）教学进程数据的通道编码•声音转换成用“1”和“0”表示的数字信号之后，并不是直接把它们记录到盘上。物理盘上记录的数据和真正的数据之间需要做变换处理，这种处理统称为通道编码。•例如，有连续多个字节的全”0”信号或者全“1”信号要记录到盘上，很难区分有多少个“0”或者多少个“1”信号。而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，很难把“0”和“1”区分开，读出的信息不可靠。EFM调制•激光唱盘使用的通道编码叫做8到14比特调制编码(eighttofourteenmodulation，EFM)。这种编码的含义就是把一个8个比特(即1个字节)的数据用14比特来表示。这里有两个问题要回答，一是为什么要做通道编码，二是为什么把8比特转换成14比特把8位数转换成14位数•理论分析和实验证明，把“0”的游程长度最短限制在2个，而最长限制在10，光盘上的信号就能够被可靠读出。即2个“1”之间至少要有2个“0”，最多不超过10个“0”。•8位数据有256种代码，14位通道位有16384种代码。通过计算机的计算，在这16384种代码中有267种代码能够满足“0”游程长度的要求。在这267种代码中，其中有10种代码在合并通道代码时限制游程长度仍有困难，再去掉一个代码，这样就得到了与8位数据相对应的256种通道码。•当通道码合并时，为了满足游程长度的要求，在通道码之间再增加了3位来确保读出信号的可靠性，8位的数据就转换成了17位的通道代码。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，这样一个字节的数据就转换成16位的通道位，提高了DVD的存储容量。激光唱盘上声音数据编码的过程•DVD（DigitalVideoDisc），意思是“数字电视光盘(系统)”，同样可以用来存储其他类型的数据。把DigitalVideoDisc更改为DigitalVersatileDisc，Versatile（多才多艺）。DVD和CD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MODVD的存储容量DVD盘的类型存储容量(GB)播放时间(分钟)单面单层(只读)4.7133单面双层(只读)8.5240单层双面(只读)9.4266双层,双面(只读)17单层双面(DVD-R)6.6215单层双面(DVD-RAM)5.2147DVD的存储容量提高方法DVDCD容量增益盘片直径120mm120mm盘片厚度0.6mm/面1.2mm/面减小激光波长635/650nm780nm4.486=加大N.A.(数值孔径)0.60.45(1.6*0.83)/减小光道间距0.74μm1.6μm(0.74*0.40)减小最小凹凸坑长度0.4μm0.83μm减小纠错码的长度RSPCCIRC修改信号调制方式8-168-14加31.0625=17/16加大盘片表面的利用率86.6平方厘米86平方厘米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•DVD盘光道之间的间距由原来的1.6μm缩小到0.74μm，而记录信息的最小凹凸坑长度由原来的0.83μm缩小到0.4μm，这是DVD盘的存储容量可提高到4.7GB的主要原因，它的容量是CD的7倍DVD盘和CD盘之间的差别•使用波长为635/650nm的激光源来代替在CD驱动器中使用的780nm红外光激光源。光学读出头的数值孔NA(NumericalAperture)也比较大，这样可以产生直径比较小的聚焦激光束。•提高光学读出头的分辨率。在DVD中把NA将由现在的0.45加大到0.6。使用短波长的激光源和数值孔径比较大的光学元件之后，最小凹凸的长度可以从0.83μm减小到0.4μm，而光道间距从1.6μm减小到0.74μm，总的容量可以提高到4.486倍。•加大盘的数据记录区域。DVD盘的记录区域从CD盘的86cm2提高到86.6cm2，如图14-12所示，这样记录容量也就提高了1.9%。•双面多层记录数据。增加盘的数据记录面积单面单层光盘的结构单面双层光盘的结构•单面双层盘的表层称为第0层，最里层称为第1层。第0层采用了一种新的半透明(semi-transmissive)薄膜涂层，可让激光束透过表层到达第1层。开始工作时，激光束首先在第1层上聚焦和光道定位。当从第0层上读出信息过渡到从第1层上读出信息时，激光读出头的激光束立即重新聚焦，电子线路中的缓冲存储器可确保从第0层到第1层的平稳过渡，而不会使信息中断。单面双层DVD盘的容量可达到8.5GB，而双面双层DVD盘的容量可达到17GB。•DVD信号的调制方式和错误校正方法采用新方法。CD存储器采用8-14(EFM)加3位合并位的调制方式，而DVD则采用效率比较高的8-16＋(EFMPLUS)的方式，这是为了能够和现在的CD盘兼容，也为了和将来的可重写的光盘兼容而采用的方式；CD存储器采用的错误校正系统是里德-索洛蒙码(Cross-InterleavedRead-SolomonCode，CIRC)，而DVD采用里德-索洛蒙乘积码(ReedSolomonProduct－likeCode，RSPC)系统，它比CIRC更可靠。•减少DVD盘上的冗余位，从而为用户提供更多的存储空间。CD用17比特来表示一个8比特的数据，DVD用16比特来表示一个8比特的数据。2.1.5显示适配器显示器主机箱主板显示电缆显示适配器●显示缓冲存储器容量与芯片64MB~128MBDDRSGRAM/DDRSDRAM●显示存储器频率620MHz●显示芯片型号Radeon9700Pro●图形加速功能三维效果增速●￥650～3600元AG-411技嘉GV-R9700PRO显示信号输出显示处理器教学进程●CRT——阴极射线管(显像管)2.1.6CRT显示器●最大分辨率1600×1200点距0.24mm0.14mm●像素点距0.22~0.25mm●行频(刷新频率、带宽)200MHz●视角接近180°●屏幕尺寸17、19、22in(可视面积＜屏幕尺寸)●￥?元球面柱面物理纯平(内平面)视觉纯平(内曲面)凸起略凸起内凹平面●结构与视觉效果t教学进程2.1.7LCD与等离子显示器●TN技术(液晶硅)TFT技术(非晶硅)●屏幕尺寸15in~20in(PHILIPS200P3)●对比度300:1~550:1●亮度(CD/M2)220~350●可视角度水平：120°~160°垂直：95°~120°●￥?元SJ-107PHILIPS150MT●LCD彩色液晶显示器●彩色互动式等离子显示器●?元教学进程ThinFilmTransistor(薄膜场效应晶体管)2.1.8显示器健康新概念●电源管理、辐射强度●EnergyStar标准●TCO’92标准●电源管理、辐射强度●功耗、防火、电源隔离、交流电场感应●TCO’95标准●电源管理、辐射强度●功耗、防火、电源隔离、交流电场感应●材料再生利用、符合人体工程学的设计●TCO’99标准●电源管理、辐射