光盘存储格式

多媒体技术基础(第3版)第15章光盘存储格式2002020年1月7日第15章光盘存储格式2/66第15章光盘存储格式目录15.1CD标准系列15.2激光唱盘标准—红皮书15.2.1CD盘上的音乐节目是如何组织的15.2.2CD-DA的通道：P-W15.2.3CD-G是什么15.3CD-ROM标准—黄皮书15.3.1CD-ROMMode115.3.2CD-ROMMode215.3.3混合方式15.4CD-ROM/XA15.4.1CD-ROM/XAMode2Form115.4.2CD-ROM/XAMode2Form215.4.3CD-ROM/XA中的声音15.5CD-I标准—绿皮书15.5.1CD-I格式15.5.2CD-IReady格式15.5.3CD-Bridge盘15.6可录CD标准—橙皮书15.6.1橙皮书概要15.6.2橙皮书第1部分15.6.3橙皮书第2部分15.7CD-ROM文件系统15.7.1ISO9660概要15.7.2CD-ROM的逻辑结构15.7.3目录结构15.7.4路径表15.7.5卷结构15.8VCD标准—白皮书15.8.1VCD盘的组织15.8.2VCD的文件目录结构15.8.3MPEG-Audio/Video扇区的结构15.9通用磁盘格式(UDF)2002020年1月7日第15章光盘存储格式3/66第15章光盘存储格式光盘类型只读光盘写一次光盘重写光盘存储格式逻辑格式：文件格式的同义词，规定如何把文件组织到光盘上以及指定文件在光盘上的物理位置，包括文件的目录结构、文件大小以及所需盘片数目等事项物理格式则：规定数据如何放在光盘上，包括物理扇区地址、数据类型、数据块大小、错误检测和校正码等主要介绍CD系列存储格式中的基本概念在DVD系列、HDDVD和Blu-rayDisc系列中有相同的含义2002020年1月7日第15章光盘存储格式4/6615.1CD标准系列CD产品系列CD-DA、CD-G、CD-Video、CD-ROM、CD-ROM/XA、CD-I、VCDCD系列标准红皮书、黄皮书、ISO9660、绿皮书、橙皮书和白皮书等标准文件中，见图15-1标准文件用彩色封面包装，故称为彩书标准理解CD格式对设计和使用CD产品都有很大帮助2002020年1月7日第15章光盘存储格式5/6615.1CD标准系列(续)图15-1CD标准系列2002020年1月7日第15章光盘存储格式6/6615.2激光唱盘标准—红皮书RedBook是Philips和Sony公司为CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)定义的标准，也就是激光唱盘标准。该标准是整个CD工业的基本标准，所有其他CD标准都是在这个标准的基础上制定的15.2.1CD盘上的音乐节目是如何组织的数据结构见图15-2一片激光唱盘上有许多首歌曲一首歌曲安排在一条光道上一条光道由许多节(section)组成一节由98帧(frame)组成帧是激光唱盘上存放声音数据的基本单元2002020年1月7日第15章光盘存储格式7/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续1)图15-2激光唱盘声音数据的基本结构2002020年1月7日第15章光盘存储格式8/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续2)扇区结构同步(SYNC)：每帧开头24位，码字为100000000001000000000010任何数据经EFM调制后都不出现与同步码字相同的码控制/显示字节在CD-DA中，称为子码/控制和显示(subcode/controlanddisplay)字节在CD-ROM中，称为控制字节(ControlByte)。这个字节的内容主要提供盘地址信息扇区结构如下所示3234字节用户数据2352＝98(212)第二层EDC/ECC392第一层EDC/ECC392控制字节982002020年1月7日第15章光盘存储格式9/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续3)重要数据一个扇区有2352个字节声音数据(AudioData)立体声有两个通道，每次采样有2个16位样本，组成2个字节，6次采样共24字节组成一帧，98帧组成一个扇区:2×2×6×98=2352一个扇区有3234字节，即2352个声音数据＋2392个EDC/ECC字节＋98个控制字节＝3234字节声音数据率为176400字节/秒声音数据的采样频率为44.1kHz，每次对左右声道各取一个16位的样本，因此1秒钟的声音数据为44.1×1000×2×(16÷8)=176400字节/秒2002020年1月7日第15章光盘存储格式10/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续4)P,Q错误校验码由于CD-DA盘的原始误码率较高(约10-4)，需要采用纠错能力很强的交叉交插里德-索洛蒙码(CIRC)每帧有2×4字节的错误校正码放在中间和末端，称为Q校验码和P校验码P校验是由(32，28)RS码生成的校验码Q校验是由(28，24)RS码生成的校验码2002020年1月7日第15章光盘存储格式11/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续5)一帧数据的通道位数见表15-1。激光唱盘的光道物理光道是螺旋形，因此一片CD-DA盘只有一条物理光道一条CD-DA逻辑光道由多个扇区组成，扇区的数目可多可少，因而光道的长度可长可短，通常一首歌就组织成一条光道。编号字段名称通道位数合计(1)同步位(SYNC)24+327(2)子码(Subcode)1×(14+3)17(3)数据(Data)12×(14+3)204(4)Q校验码4×(14+3)68(5)数据(Data)12×(14+3)204(6)P校验码4×(14+3)68合计588表15-1一帧数据的通道位数2002020年1月7日第15章光盘存储格式12/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续6)15.2.2CD-DA的通道：P-WP~W的结构一帧有一个8位的控制字节，98帧组成8个子通道，分别命名为P、Q、R、S、T、U、V和W子通道一条光道上所有扇区的子通道组成P、Q、…、W通道。98个控制字节(988位)组成8个子通道的结构如下8位P子通道(b8)Q子通道(b7)R子通道(b6)S子通道(b5)T子通道(b4)U子通道(b3)V子通道(b2)W子通道(b1)98字节的b8组成P子通道，98字节的b7组成Q子通道，依此类推2002020年1月7日第15章光盘存储格式13/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续7)通道P含有一个标志，用来告诉CD播放机，光道上的声音数据从什么地方开始通道Q包含有运行时间信息，CD播放机使用这个通道中的时间信息来显示播放音乐节目的时间Q通道的98位的数据排列成如下所示的形式98位2位4位4位72位16位空2位：控制字节的部分同步位4位：控制标志，定义这条光道上的数据类型4位：说明后面72位数据的标志72位：Q通道的数据。在盘的导入区(leadin)，含有盘的内容表TOC(TableOfContents)；在其余盘区，含有当前的播放时间16位：CRC(CyclicRedundancyCode)用于错误检测2002020年1月7日第15章光盘存储格式14/6615.2激光唱盘标准—红皮书(续8)15.2.3CD-G是什么RedBook定义了如何把声音数据和静态图像数据放到CD盘上的方法把图像数据放到通道R～W的盘称为CD＋G(CD＋Graphics)盘，简称为CD-G盘在国内市场上，使用R～W通道的CD节目不多，能播放这种盘的CD播放机也不多CD-G节目在普通的CD播放机上播放时，音乐节目可以照常欣赏，只是没有图像使用能播放CD-G节目的VCD播放机，在播放CD-G盘时要和电视机连接才能同时有音乐和图像2002020年1月7日第15章光盘存储格式15/6615.3CD-ROM标准—黄皮书黄皮书(YellowBook)概要Philips和Sony公司为CD-ROM定义的标准RedBook的基础上增加了两种类型的光道，加上RedBook的CD-DA光道，CD-ROM共有三种类型的光道(1)CD-DA光道：用于存储声音数据(2)CD-ROMMode1：用于存储计算机数据(3)CD-ROMMode2：用于存储声音数据、静态图像或视像YellowBook和RedBook的主要差别重新定义RedBook中的2352个字节的用途，解决了把CD用作计算机存储器(CD-ROM)的两个问题(1)计算机的寻址(2)误码率的达标：CD-ROM标准使用了一部分用户数据当作错误校正码，使CD盘的误码率下降到10-12以下2002020年1月7日第15章光盘存储格式16/6615.3CD-ROM标准—黄皮书(续1)15.3.1CD-ROMMode1将RedBook中2352字节的用户数据定义为2352字节同步字节12字节扇区地址4字节用户数据2048字节EDC4字节未用8字节ECC276字节同步字节：12字节，用于同步扇区地址(Header)：4字节，定义该扇区的地址用户数据：2048字节，用于存放用户数据EDC：4字节，用于错误检测。如果检测结果无差错，就不执行这一层的错误校正未用：8字节ECC：276字节，错误检测和校正码2002020年1月7日第15章光盘存储格式17/6615.3CD-ROM标准—黄皮书(续2)扇区地址表示法磁盘扇区地址用C-H-S(柱面号-磁头号-扇区号)表示CD-ROM用计时系统中的分、秒和为CD-ROM规定的分秒(1/75秒)表示CD-ROM用户数据区的地址结构如下4字节的扇区地址称为HEADER分(MIN)(1字节)0～74秒(SEC)(1字节)0～59分秒(FRAC)(1字节)0～74方式(Mode)(1字节)012002020年1月7日第15章光盘存储格式18/6615.3CD-ROM标准—黄皮书(续3)15.3.2CD-ROMMode2CD-ROMMode2把RedBook中的2352字节的用户数据重新定义为2352字节同步字节12字节扇区地址4字节用户数据2336字节CD-ROMMode2与CD-ROMMode1相比存储的用户数据多14%，但用户数据的误码率高于Mode1方式(Mode)字节域中的值设置成022002020年1月7日第15章光盘存储格式19/6615.3CD-ROM标准—黄皮书(续4)15.3.3混合方式(MixedMode)含有CD-ROM光道和CD-DA光道的存储方式混合方式盘(MixedModeDisc)的第一条光道是CD-ROMMode1光道，其余的光道是CD-DA光道CD-DA光道可以在普通CD播放机上播放2002020年1月7日第15章光盘存储格式20/6615.4CD-ROM/XACD-ROM/XA的概要CD-ROMExtendedArchitecture的简写，Philips、Microsoft和Sony公司共同开发的标准YellowBook标准的扩充，定义了一种新型光道：CD-ROM/XA光道。连同RedBook和YellowBook标准定义的光道，共有4种光道CD-DA：用于存储声音数据CD-ROMMode1：用于存储计算机数据CD-ROMMode2：用于存储压缩的声音数据、静态图像或电视数据CD-ROMMode2，XA格式，用于存放计算机数据、压缩的声音数据、静态图像或视像数据。对CD-ROMMode2作了扩充，定义了两种新的扇区方式CD-ROMMode2，XAFormat，Form1：用于存储计算机数据CD-ROMMode2，XAFormat，Form2：用于存储压缩的声音、静态图像或电视图像数据。允许把计算机数据、声音、静态图像或电视图像数据放在同一条光道上，计算机数据按Form1的格式存放，而声音、静态图像或电视图像数据按Form2的格式存放2002020年1月7日第15章光盘存储格式21/6615.4CD-ROM/XA(续