《多媒體技術(shù)》 第三講 多媒體設(shè)備(第1節(jié))課堂筆記及練習(xí)題

多媒體技術(shù) 第三講 多媒體設(shè)備（第1節(jié)）課堂筆記及練習(xí)題

主 題： 第三講 多媒體設(shè)備（第1節(jié)）

學(xué)習(xí)時間： 2016年4月18日--4月24日

內(nèi) 容：

第三講 多媒體設(shè)備

第一節(jié) 多媒體存儲設(shè)備

一、常見的多媒體存儲設(shè)備

分類：模擬式磁記錄設(shè)備（如磁帶錄音機、磁帶錄像機）、數(shù)字式磁記錄設(shè)

備（如硬磁盤、數(shù)據(jù)磁帶機）、光存儲設(shè)備（如CD-ROM、CD-RW、DVD等）

特點：①單片光盤容量比硬盤略小，但光盤片可拆卸，盤片便宜；讀寫速度

慢。②與磁帶相比，具有容量大、隨機存取性強的優(yōu)點。③與磁記錄設(shè)備相比，

激光頭與介質(zhì)無接觸，不受環(huán)境影響而退磁，記錄信息保存時間長，可達30年

以上。

二、光盤存儲技術(shù)

光盤驅(qū)動器讀寫頭是用半導(dǎo)體激光器和光路系統(tǒng)組成的光頭，記錄介質(zhì)（光

盤片）采用磁光材料。

1）光盤系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

① 存儲容量：所能讀寫的光盤盤片的容量。光盤容量又分為格式化容量和

用戶容量，采用不同的格式和不同驅(qū)動器。一般用戶容量比格式化容量要少，因

為光盤還需要存放有關(guān)控制、校驗等信息。

② 平均存取時間：在光盤上找到需要讀寫的信息的位置所需要的時間。

③ 數(shù)據(jù)傳輸率：一種是指從光盤驅(qū)動器送出的數(shù)據(jù)率，定義為單位時間內(nèi)

光盤的光道上傳送的數(shù)據(jù)比特數(shù)，這與光盤轉(zhuǎn)速、存儲密度有關(guān)。另一種定義是

指控制器與主機間的傳輸率，它與接口規(guī)范、控制器內(nèi)的緩沖器大小有關(guān)。

2）光盤片的分類

常見的光盤片按讀寫功能分為3種：

① CD-ROM只讀光盤：CD-ROM只讀光盤是最常用的光盤片，其工作特點是采

用激光調(diào)制方式記錄信息，將信息以凹坑(pits)和凸區(qū)(lands)的形式記錄在螺

旋形光道上。光盤是由母盤壓模制成的，一旦復(fù)制成形，永久不變，用戶只能讀

出信息。② WORM一次寫多次讀光盤CD-R：WORM（write once read many）光盤

在使用前首先要進行格式化，形成格式化信息區(qū)和邏輯目錄區(qū)，利用激光照射介

質(zhì)，使介質(zhì)變異，利用激光不同的變化，使其產(chǎn)生一連串排列的“點”，從而完

成寫的過程。WORM光盤的特點是只有一次寫可多次讀，所以記錄信息時要慎重，

一旦寫入就不能再更改了。③ Rewritable可重寫光盤CD-RW：可重寫光盤或稱

可擦寫光盤，利用浮動磁光頭在磁光盤上進行磁場調(diào)制，可進行高速重寫磁光記

錄。

后兩種光盤要有相應(yīng)的可讀寫光驅(qū)配合使用。

3）光驅(qū)

① CD-ROM：只讀CD-ROM、CD、CD-R盤片。

② DVD-ROM：只讀DVD-ROM、 CD-ROM、CD、CD-R盤片。

③ CD-RW：讀CD-ROM、CD、CD-R、CD-RW盤片；寫CD-R、CD-RW盤片。

④ DVD-RW

第1頁 共4頁

4）光盤工作原理

① 只讀光盤讀的原理

只讀光盤上的信息是沿著盤面螺旋形狀的信息軌道以凹坑和凸區(qū)的形式記

錄的，它既可記錄模擬信息（如Lar Vision系統(tǒng)），也可以記錄數(shù)字信號（如

CD-DA）。數(shù)字信號記錄的優(yōu)點是抗干擾能力強，由于盤片損壞或變臟而造成的讀

出錯誤也容易得到糾正。存儲數(shù)據(jù)采用EFM（eight to fourteen modulation）

編碼。

② 可重寫光盤的擦寫原理

按照改變性質(zhì)來實現(xiàn)信息存儲的原理分，光盤記錄方式可分為兩大類，即磁

光式和相變式。

三、光盤標(biāo)準(zhǔn)

1）CD-ROM的主要性能指標(biāo)

① 容量為650MB（700M）；② 數(shù)據(jù)傳送速率，單速（150KB/s），倍速

（300KB/s），四倍速（600KB/s），五十速（50Χ150KB/s），有的已達70倍速；

③ 存儲緩沖器64KB，目前常用的為256KB；④ 存取時間 200 ～ 400ms；⑤ 誤

碼率 10-12 ～ 10-14，采用復(fù)雜的糾錯編碼技術(shù)降低了誤碼率；⑥ 接口采用

SCSI接口、IDE接口和AT總線接口。接口可集成在音頻板、視頻板或主機板上，

也可以是一塊單獨的板。

2）光盤的規(guī)范及格式

① CD-DA 規(guī)范及格式

CD-DA即激光唱盤，光盤的物理規(guī)格為直徑12cm，內(nèi)徑1.5cm，厚度0.12cm，

重量14g。這種光盤常采用常線速(const linear velocity，CLV)伺服方式，逆

時針旋轉(zhuǎn)。

光道總長度為74分。1分=60秒，1秒=75扇區(qū)。整個激光唱盤的螺旋線光

道被等長地分為74*60*75個扇區(qū)。每個扇區(qū)都存放一定量的數(shù)據(jù)塊，并以一個

特定的地址標(biāo)記，其單位為“分”、“秒”、“扇區(qū)”。

② CD-ROM規(guī)范及格式

從物理結(jié)構(gòu)來說，CD-ROM把光軌道分為等長的扇區(qū)，使用分、秒、扇區(qū)的

數(shù)據(jù)編址方法，采用常線速伺服方式。CD-ROM光盤有兩種格式：Mode l 和Mode

2。Mode l和Mode 2的相同之處：扇區(qū)首部是12字節(jié)的同步碼（SYNC），其前

后為“00H”而中間10個字節(jié)存放“FFH”數(shù)據(jù)；緊接著的4個字節(jié)為地址字段，

或稱扇區(qū)頭（HEADER），它采用分、秒、扇區(qū)號的制式確定地址標(biāo)號，地址字段

中設(shè)置了MODE字節(jié)，指明該扇區(qū)是哪種格式。Mode l和Mode 2的不同之處：

①用戶數(shù)據(jù)量不同。Mode l 為2048個字節(jié)，Mode 2為2336個字節(jié)。②存儲數(shù)

據(jù)的類型不同。Mode l用于存放對錯誤極為敏感的數(shù)據(jù)，如計算機程序等；而

Mode 2用于存放對錯誤不太敏感的數(shù)據(jù)，如聲音、圖像、視頻等。③Mode 2的

數(shù)據(jù)經(jīng)過CIRC檢驗后的誤碼率為10-9，對聲音、圖像一類的數(shù)據(jù)可以不必作進

一步校驗；而要滿足計算機數(shù)據(jù)誤碼率小于10-12的要求，則應(yīng)對Mode 1的數(shù)

據(jù)作進一步校驗。

③ CD-I光盤的數(shù)據(jù)格式

CD-I光盤有3個區(qū)：導(dǎo)入?yún)^(qū)（lead-in area）、節(jié)目區(qū)（program area）和

導(dǎo)出區(qū)（lead-out area）。CD盤上的信息采用EFM調(diào)制方式進行記錄。由于光

盤原始誤碼率較高，所以都采用能糾突發(fā)錯誤的CIRC碼。

CD-I光盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)是由若干個空扇區(qū)組成的，這樣做的目的是使識別節(jié)目

第2頁 共4頁

區(qū)變得容易。

CD-I光盤的節(jié)目區(qū)和CD-DA光盤一樣，最多可以有99條光道，編號為1～

99。而一條光道的長度可以是300個扇區(qū)（相當(dāng)于4秒）和325000個扇區(qū)（相

當(dāng)于最長的超級HiFi播放時間72分鐘）之間的數(shù)。節(jié)目區(qū)的開頭，也即光道1

的開始部分有166個信息扇區(qū)（message ctor），它僅含有CD-DA信息。

CD-I光盤的導(dǎo)出區(qū)當(dāng)最后一條光道是CD-I光道時是空扇區(qū)；當(dāng)最后一條光

道是CD-DA光道時是無聲的幀。

當(dāng)CD-I光盤放到CD-I系統(tǒng)播放時，系統(tǒng)首先讀的扇區(qū)是光盤標(biāo)號（Disc

Label）扇區(qū)。這個扇區(qū)包含CD-I盤上所有文件的描述符、內(nèi)容、大小、創(chuàng)作者

等，必須加載到系統(tǒng)中軟件模塊的位置以及存取這些文件的路徑表。

光盤標(biāo)號由3個記錄構(gòu)成：文件結(jié)構(gòu)卷描述符(file structure volume

descriptor )、引導(dǎo)記錄（boot record）和終結(jié)記錄(terminator record)。

每張光盤必須有一張路徑表，以提供盤上所存的目標(biāo)結(jié)構(gòu)索引，它跟著光盤

標(biāo)號，其位置在光盤標(biāo)號中給出。每一個表目都包含如下3個信息組：目錄文件

的位置；父目錄名；目錄名。每條目錄都是一個文件，它包含文件描述符記錄。

CD-I盤上的所有數(shù)據(jù)都以文件形式存放，任何一個文件都可以通過盤上的

路徑表取出。每個文件都有文件描述符記錄，存放于文件目錄中。文件描述符記

錄包含有文件名、文件號、文件大小、地址、擁有者、屬性、交叉存取因子、讀

取許可權(quán)。

文件分為目錄文件、實時文件和標(biāo)準(zhǔn)文件。

CD-I的數(shù)據(jù)以兩種專門的數(shù)據(jù)格式FORM1和FORM2記錄。

④ 激光視盤

激光視盤也是一種只讀光盤，家用激光視盤又稱為影碟機，是獨立的視頻播

放設(shè)備，與音響設(shè)備和電視機（監(jiān)視器）相連就可以播放視盤。計算機可以通過

外設(shè)接口與視盤播放機相連，視盤在多媒體的應(yīng)用形式主要是“交互式視盤”，

由計算機來控制視盤的播放、視頻幀的尋址和顯示。

視盤原理結(jié)構(gòu)：通過光盤光道上的凹坑和凸區(qū)的形式存放以模擬量方式記錄

的視頻信號，即視盤存儲圖像是以電視幀為基礎(chǔ)，每幀由兩個交叉掃描場信號組

成，每場的開頭有一段垂直消隱時間，可以用來存儲命令代碼，便于計算機控制。

視盤有兩種信息記錄格式：常線速（constant linear velocity ,CLV）和

常角速（constant angular velocity ,CAV）。CLV型視盤扇區(qū)長度為常數(shù)，以

緊湊形式存放信息，每盤可以存放60分鐘的視頻信號。當(dāng)驅(qū)動器從內(nèi)圈到外圈

讀盤時，由于內(nèi)圈和外圈存放的信息量不同，所以轉(zhuǎn)速也不同。在內(nèi)圈可達到每

分鐘1800轉(zhuǎn)，在外圈軌道每分鐘約600轉(zhuǎn)；CAV型視盤以類似于磁盤的方式劃

分扇區(qū)，扇區(qū)長度從內(nèi)圈到外圈逐漸增加，每盤僅可存放30分鐘的視頻信號。

其優(yōu)點是驅(qū)動器讀盤時，從內(nèi)圈到外圈，轉(zhuǎn)速一致，對NTSC制式，CAV視盤轉(zhuǎn)

速為每分鐘1800轉(zhuǎn)，對PAL制式，CAV視盤轉(zhuǎn)速為每分鐘1500轉(zhuǎn)。這種信息存

放格式有利于單幀訪問、搜索、幀序列的隨機訪問等，適合于多媒體平臺。

在視盤上剩余空隙插入一些命令代碼，這樣，計算機就便于控制視盤的播放。

這種存有控制命令代碼的視盤稱為交互式視盤。視盤的交互式控制方式有如下4

種：①程序或分枝命令存儲在視盤的幀垂直消隱區(qū)；②程序或分枝命令存儲在視

盤的音頻信道2上；③視盤上不存儲程序代碼，只存放音頻和視頻數(shù)據(jù)，程序放

在PC機中；④程序或命令、模擬視頻信號、音頻信號或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都存在單一的

盤上，這種光盤稱為LD-ROM，它結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)視盤和CD-ROM格式。

第3頁 共4頁

Video CD標(biāo)準(zhǔn)，它描述一個使用CD格式和MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視播放系

統(tǒng)。Video CD定義了MPEG光道的結(jié)構(gòu)，它由MPEG-Video扇區(qū)和MPEG-Audio扇

區(qū)組成。光道上的Video（電視圖像）和Audio（聲音）是按MPEG標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC

11172的規(guī)定進行編碼。MPEG-Video扇區(qū)和MPEG-Audio扇區(qū)交錯地存放在光道

上。

3）CD-ROM光盤制作過程

CD-ROM光盤制作一般分為3個階段:

① 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

整理所有的信息數(shù)據(jù)，包括程序、數(shù)字、數(shù)據(jù)、文本、圖形、圖像等，并進

行必要的模擬信號到數(shù)字信息的轉(zhuǎn)換，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過多媒體創(chuàng)作工具進行編輯和

處理，然后存入存儲器中。

② 主盤制作

把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)按預(yù)先規(guī)定好的光盤格式轉(zhuǎn)換成光盤存儲用的數(shù)據(jù)，對程序

類數(shù)據(jù)必須再計算和插入錯誤檢驗碼。最后通過編碼器進行EFM調(diào)制，產(chǎn)生串行

數(shù)據(jù)流送到激光刻錄機，這就完成了預(yù)制作過程。

③ 復(fù)制光盤

光盤的盤基是用聚碳酸脂塑料做的，批量復(fù)制設(shè)備使用塑料注射成型機。聚

碳酸脂加熱之后注入盤模里，壓模就把它上面的數(shù)據(jù)壓制到正在冷卻的塑料盤

上，然后在盤上濺射一層鋁，用于讀出數(shù)據(jù)時反射激光束，最后涂一層保護漆并

印制標(biāo)牌。

練習(xí)：

1、 多媒體存儲設(shè)備可以分成哪幾類？

答：多媒體存儲設(shè)備分為模擬式磁記錄設(shè)備（如磁帶錄音機、磁帶錄像機）、

數(shù)字式磁記錄設(shè)備（如硬磁盤、數(shù)據(jù)磁帶機）以及光存儲設(shè)備（如CD-ROM、

CD-RW、DVD等）三類。

2、 光盤片一般分為哪幾類？

答：常見的光盤片按讀寫功能分為3種：① CD-ROM只讀光盤；② WORM一次

寫多次讀光盤CD-R；③ Rewritable可重寫光盤CD-RW。

3、 CD-ROM光盤制作分為哪幾個階段？

答：CD-ROM光盤制作一般分為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、主盤制作、復(fù)制光盤3個階段。

第4頁 共4頁