多媒体技术应用教程6

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6.1.1 光存储原理
1.形变 1.形变 CD-ROM盘制作过程 盘制作过程： CD-ROM盘制作过程： 在制作原版盘 原版盘时 在制作原版盘时，是用编码后的二进制数据 去调制聚焦激光束， 去调制聚焦激光束，如果写入的数据为 就不让激光束通过，写入“ “0”，就不让激光束通过，写入“1”时 就让激光束通过，或者相反。参看图6 ，就让激光束通过，或者相反。参看图6-1 。
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6.1.1 光存储原理
2.相变 2.相变
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数据清除原理
热力学上， 热力学上，将相变材料被激光照到的非晶体状态视 为不稳定状态。因此， 为不稳定状态。因此，从外部提供充分的能量即 可恢复到晶体状态。这就是相变可擦除光盘的数 可恢复到晶体状态。 据消除原理。此时， 据消除原理。此时，恢复到晶体状态的温度被称 之为晶化温度。得力于该原理， 之为晶化温度。得力于该原理，只要调整激光强 度就可自由自在地写入或清除数据。 度就可自由自在地写入或清除数据。
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6.1.1 光存储原理
3.磁光（Magneto-Optical） 3.磁光（Magneto-Optical）存储 磁光 • 写原理 磁场强度对磁感应强度的磁滞回线如图6 所示， 磁场强度对磁感应强度的磁滞回线如图6-5所示，在小的固 将激光照射在记录介质上， 定的磁场强度HO下，将激光照射在记录介质上，使其局 部温度升高，在外磁场的作用下改变磁畴的取向，用磁畴 部温度升高，在外磁场的作用下改变磁畴的取向， 的正反方向来区别记录的0 信息。 的正反方向来区别记录的0和1信息。 要使磁畴从一个方向变成另一个方向所需要的磁场强度和温 度有很大的关系，在常温下不易改变。 度有很大的关系，在常温下不易改变。只有用激光将磁畴 加热到一定温度，使其矫顽力变成几乎为零， 加热到一定温度，使其矫顽力变成几乎为零，才可以在偏 置磁场的作用下完成。等激光撤离后，该区域迅速冷却， 置磁场的作用下完成。等激光撤离后，该区域迅速冷却， 磁畴的方向也就固定了。 磁畴的方向也就固定了。
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CD盘的读出原理 图6-3 CD盘的读出原理
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6.1.1 光存储原理
2.相变 2.相变
相变可擦除光盘存储器可反复多次写入数据， 相变可擦除光盘存储器可反复多次写入数据，采用 的是一种特殊的相变材料，由锗、锑等组成。 的是一种特殊的相变材料，由锗、锑等组成。这 些材料最初是晶体结构， 些材料最初是晶体结构，在这些结构中原子排列 整齐，光反射率高。 整齐，光反射率高。当表面温度升到比熔点高时 如果突然冷却， ，如果突然冷却，材料将从晶体结构变为非晶结 非晶结构的原子没有很好的排列， 构。非晶结构的原子没有很好的排列，光反射率 相变可擦除光盘工作原理如图6 低。相变可擦除光盘工作原理如图6-4。
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6.1.2 CD 1.CD发展史 2.CD分类 3.CD盘片结构 4.CD光道结构 5.CD格式和标准
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6.1.2 CD 1.CD发展史
1980年飞利浦与索尼公司为CD制定了标准，这就是世界闻名的“ 1980年飞利浦与索尼公司为CD制定了标准，这就是世界闻名的“红皮书 年飞利浦与索尼公司为CD制定了标准 标准”。 标准” 1982年索尼公司研制成功世界上第一张实用的CD，这种盘称为CD-DA盘。 1982年索尼公司研制成功世界上第一张实用的CD，这种盘称为CD-DA盘 年索尼公司研制成功世界上第一张实用的CD CD 1985年Philips公司和SONY公司推出CD-ROM，并了相应的物理格式标准， 1985年Philips公司和SONY公司推出CD-ROM，并了相应的物理格式标准， 公司和SONY公司推出CD 称为黄皮书。 称为黄皮书。 1988年飞利浦发表CD- 可记录光盘。 1988年飞利浦发表CD-R可记录光盘。 年飞利浦发表CD 索尼在1990年11月发布了橘皮书，制定了一次写入式光盘的规格，并相 索尼在1990年11月发布了橘皮书，制定了一次写入式光盘的规格， 1990 月发布了橘皮书 继推出MO磁光盘、CD-RW格式可刻录光盘的国际统一标准 MO磁光盘 格式可刻录光盘的国际统一标准。 继推出MO磁光盘、CD-RW格式可刻录光盘的国际统一标准。
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6.1.1 光存储原理
虽然光盘都是采用激光进行读/写，光盘由于采用的 虽然光盘都是采用激光进行读/ 存储材料不同， 存储材料不同，其写入读出信息的机理也存在差 一般来说可分为： 异。一般来说可分为： 1.形变 1.形变 2.相变 2.相变 3.磁光 Magneto-Optical） 磁光（ 3.磁光（Magneto-Optical）存储
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6.1.1 光存储原理
1.形变 1.形变 无论CD ROM还是CDCD还是CD 光盘的读出原理是相同的，见图6 无论CD-ROM还是CD-R，光盘的读出原理是相同的，见图63。 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， 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弱， 要比从非凹坑部分反射的光的强度弱，光盘就是利用这个 极其简单的原理来区分“ 极其简单的原理来区分“1”和“0”的。 凹坑的边缘代表“ 凹坑的边缘代表“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”， 凹坑和非凹坑的平坦部分代表“ 凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个“ 凹坑的长度和非凹坑的长度都代表有多少个“0”。
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图6-2 原版盘制作的整个过程

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6.1.1 光存储原理
1.形变 1.形变
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只写一次读多次光盘存储器
这类光盘存储器的媒体可为用户提供一次写入的存 储空间，写后不能修改，但可以多次读取。 CD-R 储空间，写后不能修改，但可以多次读取。 CD光盘结构和CD ROM盘基本相同 CD盘基本相同， 光盘结构和CD-ROM盘基本相同，主要差别在于 CD- 中增加了一层有机染料作为记录层。 CD-R中增加了一层有机染料作为记录层。无论是 CD-ROM还是CD还是CD CD-ROM还是CD-R，使用光驱读取光盘时原理是 相同的。 相同的。
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6.1.1 光存储原理
2.相变 2.相变 • 读原理 读取时利用晶体与非晶体的不同反射率还原出二进 制数据。 制数据。
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6.1.1 光存储原理
3.磁光（Magneto-Optical） 3.磁光（Magneto-Optical）存储 磁光 磁光盘是使用光技术和磁技术相结合来记录信息的 一种可擦除重写型光盘。 一种可擦除重写型光盘。目前所用的材料主要为 钴等构成的非晶态合金膜。 铽、铁、钴等构成的非晶态合金膜。
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图6-4 相变可擦除光盘工作原理
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6.1.1 光存储原理
2.相变 2.相变
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写原理
利用激光束的大功率照射对盘片进行局部瞬间加温， 利用激光束的大功率照射对盘片进行局部瞬间加温， 激光将相变材料加热到熔点以上， 激光将相变材料加热到熔点以上，再进行快速冷 就会固定在原子排序不整齐的非晶体状态。 却，就会固定在原子排序不整齐的非晶体状态。 从而， 从而，产生被激光照到的非晶体状态部分和没有 被激光照到而留有原来晶体状态的部分。 被激光照到而留有原来晶体状态的部分。用结晶 状态和非结晶状态来区分信息0和1，利用这两个 状态和非结晶状态来区分信息0 状态具有不同的反射率这一特性来检测0 信号。 状态具有不同的反射率这一特性来检测0和1信号。
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6.1.1 光存储原理
光盘存储技术是将具有很高的相干和单色性的激光 汇聚到光衍射极限的斑点上， 束，汇聚到光衍射极限的斑点上，使被照射的光 斑区域内某种存储介质产生物理或化学变化， 斑区域内某种存储介质产生物理或化学变化，从 而改变媒体的光学（或光磁）性质以记录信息。 而改变媒体的光学（或光磁）性质以记录信息。 读出信息时，用另一束激光束检测光信号， 读出信息时，用另一束激光束检测光信号，存储介 质表面的状态转变为反射光强或偏振光的偏转角 旋转，还原出记录的信息。 旋转，还原出记录的信息。
多媒体技术应用教程
陈永强，张聪主编 陈永强， 胡兵，崔树芹， 胡兵，崔树芹，苏勇参编
电子工业出版社 2011.8
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第6章多媒体数据存储技术 章多媒体数据存储技术
6.1 光存储基础 6.1.1 光存储原理 6.1.2 CD 6.1.3 VCD 6.1.4 DVD 6.2 网络存储技术 6.2.1 直接连接存储 6.2.2 存储区域网 6.2.3 网络附加存储 6.3 光盘刻录软件Nero 6.3.1 功能概述 6.3.2 编辑环境 6.3.3 基本操作 6.4 光盘刻录实验
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6.1.1 光存储原理 3.磁光（Magneto-Optical） 3.磁光（Magneto-Optical）存储 磁光
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读原理 法拉第效应和克尔效应指的是在磁场的作用下， 法拉第效应和克尔效应指的是在磁场的作用下，偏振光的偏 振面发生旋转， 振面发生旋转，偏振角的大小和方向与磁场的大小和方向 一致。法拉弟效应指的是在磁化表面中， 一致。法拉弟效应指的是在磁化表面中，偏振光透射产生 偏振面旋转的现象。克尔效应指的是在不同的磁化表面， 偏振面旋转的现象。克尔效应指的是在不同的磁化表面， 偏振光反射产生偏振面旋转的现象。 偏振光反射产生偏振面旋转的现象。磁光盘利用克尔效应 或法拉第效应来检测0 或法拉第效应来检测0和1。读出时激光不能使记录介质过 其加热功率要比记录时的功率低。 热，其加热功率要比记录时的功率低。
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图6-1 光刻系统示意图
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6.1.1 光存储原理
1.形变 1.形变 CD-ROM盘制作过程 盘制作过程： CD-ROM盘制作过程： 在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶， 在制作原版盘的玻璃盘上涂有感光胶，曝了光的地 方经化学处理后就形成凹坑， 方经化学处理后就形成凹坑，没有曝光的地方保 持原样， 持原样，二进制信息就以这样的形式刻录在原版 盘上。 盘上。在经过化学处理后的玻璃盘表面上镀一层 金属，用这种盘去制作母盘(mother disc)，然后 金属，用这种盘去制作母盘(mother disc)， 用母盘制作压模，再用压模去大批量复制。 用母盘制作压模，再用压模去大批量复制。原版 盘制作的整个过程如图6 所示。 盘制作的整个过程如图6-2所示。