MMT_07_多媒体存储与显示技术(New)

第7章多媒体存储与显示技术本章主要内容：光存储与CD/DVD闪存与固态硬盘常见显示技术新型显示技术•光存储与CD/DVD–多媒体存储及其存储系统•多媒体数据的特点：–数据量大–例如44.1KHz采样，16bit量化，双声道»每秒数据量44.1x16x2/8=176.4KB•如何存储多媒体数据–磁-〉光•光盘存储系统–光盘存储系统由光盘和光盘驱动器组成•光存储与CD/DVD–光盘的特点•记录密度高•存储容量大•采用非接触方式读/写信息•信息保存时间长•不同平台可以互换•多种媒体融合•价格低廉•光存储与CD/DVD–光盘的历史•20世纪70年代，荷兰飞利浦(Philips)公司研究出命名为LV（LaserVision）的光盘播放机。（存放模拟信号）•Philips在1982年为存放数字声音的光盘制定了标准，即世界闻名的“红皮书(RedBook)标准”。这种盘又称为数字激光唱盘(CompactDisc-DigitalAudio，CD-DA)盘。•在多个公司的努力下又制定了CD-ROM文件交换标准，1988国际标准化组织(InternationalStandardsOrganization，ISO)把它命名为ISO9660标准。•CD–光盘的系列产品•CD–光盘的标准标准名称盘的名称应用目的播放时间显示的图像RedBook(红皮书)CD-DA存储音乐节目74分钟YellowBook(黄皮书)CD-ROM存储文图声象等多媒体节目存储650MB的数据动画、静态图像、动图像GreenBook(绿皮书)CD-I存储文图声象等多媒体节目存储多达760MB的数据动画、静态图像OrangeBook(橙皮书)CD-R读/写入文图声象等多媒体节目WhiteBook(白皮书)VideoCD存储影视节目70分钟(MPEG-1)数字影视(MPEG-1)质量RedBook+(红皮书+)CD-Video存储模拟电视数字声音5～6分钟(电视)20分钟(声音)模拟电视图像数字声音CD-BridgePhotoCD存储照片静态图像BlueBook(蓝皮书)LD(LaserDisc)存储影视节目200分钟模拟电视图像•CD–CD的盘片结构•CD盘主要由保护层、反射激光的铝反射层、刻槽和聚碳酸脂衬垫组成。•CD–CD盘的结构•激光唱盘分3个区：导入区、导出区和声音数据记录区。•CD–CD盘的结构•Lead-in（导入区）–这部分区域不包含具体的实际数据信息，该部分区域记录与实际数据相关的信息，这部分信息帮助激光头在读取数据之前进行相关同步并获取相关数据信息。•Programarea（数据区）–包含74分钟的音频数据或者其他数据，这些数据可以分成99个长度至少4秒钟的音轨，相邻音轨之间可以插入一个两秒钟的暂停,也可以是连续的。•CD–CD盘的结构•Lead-out（导出区）–包含无声音数据（静默）。–不论是音乐光盘以及电脑数据光盘还是VCD光盘，其光盘数据分布图都是一模一样的。•激光唱盘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”。•CD–数据写入•CD盘上的数据是用压模（stamper）冲压而成的，而压模是用原版盘（masterdisc）制成的。•CD–母盘的制作•在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶，用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。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，二进制信息就刻录在原版盘上了。最后在玻璃盘表面上镀一层金属，用这种盘去制作母盘(motherdisc)，然后用母盘制作压模，再用压模去大批量复制。•CD–数据读出•CD盘上的数据要用CD驱动器来阅读。–CD驱动器由光学读出头、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。•激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据。•CD–数据读出•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”。•需要强调的是，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。•CD–数据读出00101000001000001000101000保护层反射层透明衬底读出光信号通道位•CD–Video-CD•VideoCD简称VCD。它用来描述光盘上存放采用MPEG-1（活动图像专家组）标准编码的全动态图像及其相应声音数据的光盘格式。•它可以在一张普通的CD光盘上录制70分钟的全屏幕、全动态的视频与音频数据及相关的处理程序。•DVD–DVD简介•DVD原名是DigitalVideoDisc的缩写，意思是“数字电视光盘（系统）”，这是为了与VideoCD相区别。实际上DVD的应用不仅仅是用来存放电视节目，它同样可以用来存储其它类型的数据，因此又把DigitalVideoDisc更改为DigitalVersatileDisc，缩写仍然是DVD。•DVD的特点是存储容量比现在的CD盘大得多，最高可达到17GB（双层双面）。•DVD–DVD简介•与以往的光盘存储介质相比，DVD采用波长更短的红色激光、更有效的调制方式和更强的纠错方法，具有更高的道密度和位密度，并支持双层双面结构。在与CD大小相同的盘片上，DVD可以提供相当于普通CD8～25倍的存储量、以及9倍以上的读取速度。DVD与新一代音频、视频处理技术相结合，可提供近乎完美的声音和影像。它与计算机结合，可提供新的海量存储介质。•DVD–CD与DVD区别•从外观和尺寸方面来看，DVD盘与现在广泛使用的CD盘没有什么差别•不同的是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–CD与DVD区别•DVD–DVD系列DVD(DigitalVersatileDisc)CD(CompactDisc)BookA:DVD-ROMCD-ROMBookB:DVD-VideoVideoCDBookC:DVD-AudioCD-AudioBookD:DVD-RecordableCD-RBookE:DVD-RAMCD-MO•DVD–DVD存储容量•DVD–DVD存储容量DVD盘的类型存储容量(GB)MPEG-2Video的播放时间(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)5.2147•蓝光光盘–蓝光光盘的存储容量•蓝光光盘–蓝光光盘•查一查，想一想–查阅资料，详细比较CD/DVD/蓝光光盘的技术差异。–想一想，光存储的发展前景怎样？•闪存与固态硬盘–什么是闪存（Flashmemory）？•闪存是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB。•闪存是一种新型的（变种）EEPROM（Electrically-ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，电可擦可编程只读存储器）。–闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS（基本输入输出程序）、PDA（个人数字助理）、数码相机中保存资料等。另一方面，闪存不像RAM（随机存取存储器）一样以字节为单位改写数据，因此不能取代RAM。•闪存与固态硬盘–Flash的分类•按功能特性分为两种：•一种是NOR型闪存，以编码应用为主，其功能多与运算相关；•另一种为NAND型闪存，主要功能是存储资料，如数码相机中所用的记忆卡。Intel于1988年首先开发出NORflash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NANDflash结结，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。•闪存与固态硬盘–NORFLASH和NANDFLASH的区别•NOR的读速度比NAND稍快一些。•NAND的写入速度比NOR快很多。•NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。•大多数写入操作需要先进行擦除操作。•NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少•闪存与固态硬盘–闪存的存储器类型•U盘•SmartMedia（SM卡）•CompactFlash（CF卡）•MultiMediaCard（MMC卡）•SecureDigital（SD卡）•MemoryStick（记忆棒）•XD-PictureCard（XD卡）•微硬盘（MICRODRIVE）•闪存与固态硬盘–SD卡的结构•闪存与固态硬盘–SD卡的分类SDHC的全称是“HighCapacitySDMemoryCard，高容量SD存储卡”。这里的HC指的是HighCapacity，高容量。2006年5月SD协会（SDCardAssociation）正式确定且对外宣布了最新的SD2.0规格，SDHC便是符合新规格的新一代存储卡。•闪存与固态硬盘–固态硬盘(SolidStateDisk或SolidStateDrive，SSD)–也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。–简单的说就是用固态电子存储芯片通过阵列的形式而够成的硬盘。–其内部存储单元利用固态电子存储芯片阵列取代了传统HDD硬盘的磁碟组。固态硬盘的接口规范定义、功能及使用方法均与普通硬盘完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸多种类型。•闪存与固态硬盘–固态硬盘–固态硬盘的存储介质分为两种：–采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质–采用DRAM作为存储介质•闪存与固态硬盘–固态硬盘SSD基于DRAM基于FLASHMLCMulti-LevelCell多层单元NAND型与非NOR型或非SLCSingleLayerCell单层单元•闪存与固态硬盘–基于DRAM的固态硬盘–采用DRAM作为存储介质，是一种高性能的存储器，使用寿命很长。但需要靠外界电力维持其记忆，所以由此制成的固态硬盘还需要配合电池才能使用。–DRAM还是做内存的材料，它利用MOS电容存储电荷来保存信息，必须每隔一段时间刷新才能使信息保持，这就是它为什么需要电源的原因了。而正是需要独立电源，也是限制其发展，提高其成本的最主要的因素。•闪存与固态硬盘–基于Flash的固态硬盘–在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分为两类：SLC（SingleLayerCell单层单元）和MLC（Multi-LevelCell多层单元）。–它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。–它的最大优点就是一经写入数据不需要外界电力来维持其记忆，因此更适于作为常规硬盘的替代品。目前市场上绝大部分固态硬盘都是基于闪存的固态硬盘。•闪存与固态硬盘–基于Flash的固态硬盘–MLC容量更高，而且更容易出错，速度慢。如今消费级的固态硬盘大多采用MLC闪存。–SLC更昂贵，但也更可靠，速度快，且写次数更高（只是容量小）。大多数企业级硬盘都是基于SLC的，就是出于这个原因。–SLC由于成本问题，所以大家接触到最多的SSD是MLC的。厂商也注意到了MLC存在的问题，很多hybird（混合体）方案正呼之欲出，比如MLC+SLC，MLC+DRAM等。•闪存与固态硬盘–固态硬盘优点