第五章 光盘

光盘是采用光学方法进行信息存取的盘形介质。光盘存储是多媒体技术中最重要的一种技术，自其问世以来，受到各界极大的重视，成为当今最重要的一种信息存储方法。

光盘具有存储密度高、容量大、稳定性好、保存时间长等许多优点。激光的相干性很好，用聚光系统可以聚焦成极少的光点，因而光盘上每位信息占的空间仅有 1 微米左右，光盘的记录密度为 5×105 位/毫米 2 是目前录像

磁带存储器的 40 倍，计算机磁盘的 100 倍。光盘的容量大，普通的 CD—ROM 可存储 680GB 的数据，只需要 100 张直径 30 厘米的双面光盘就可以记录藏书量 2000 万册的美国国会图书馆的全部藏书。而且光盘为非接触式读写，不会发生机械损伤，载体保存时间长达几十年甚至上百年。光盘存取数据时间短， 数据传输率高，现代的光盘驱动器的速度仅次于硬盘。

光盘的应用范围相当广泛，从商业广告、文件存储到音乐影视节目的播放、图书资料的发行等等。自 70 年代以来，光盘产业在与信息记录和处理的各个领域得到了世界范围的迅速发展，应用前景令人振奋。

一、光盘的种类

光盘可分为：只读光盘、一次写入/多次读取光盘、可擦写光盘三大类。

只读光盘

全称是只读光学存储器（Optical Read Only Memory），其代表性产品又分为以下几个小类：

  1. LD（Laser Video Disk）直径 30 厘米的大光盘，记录信息一般为影视信息，又称大影碟；

  2. CDA（Compact Disk—Digital Audio）音乐光盘，记录信息为数字声频信息；

  3. CD—ROM 一般记录与计算机软件相关的信息；

  4. VCD（Video—CD）记录用 MPEG1 标准压缩的动态音像信息，又称为小影碟；

  5. DVD（Digital Video Disk）记录用 MPEG2 标准压缩的动态音像信息，容量比 VCD 大许多。

  6. CD—I（Compact Disc Interactive）交互式光盘，一般记录静态图像及同步音频信息；

  7. CD—G 记录音频信息及静态图像。

一次写入/多次读取光盘

英文名称是 WORM，Write Once Read Multiple。其代表性产品是 CD—R

（CD Recordable）。

可擦写光盘

英文名称是 R/W，Rewritable 代表性产品有： 磁光盘（MO：Magneto—Optical）

相变盘（PC：Phase Change）

二、只读光盘 CD—ROM

只读光盘在多媒体技术中占有举足轻重的地位，因为它容量大、稳定性

高、非接触式读写、占空间小易保存、载体保存时间长。但只读光盘的最大特点是厂商制造出产品后，用户不能对其内容进行修改，只可以读取。只读光盘的驱动器叫 CD—ROM 驱动器，已成为多媒体计算机 MPC 必须配置的外设。下面我们先介绍 CD—ROM 的原理、结构及制作过程，再介绍各种格式的光盘， 然后探讨 CD—ROM 驱动器。

只读光盘结构、原理及制作

  1. 只读光盘的结构。

光盘是由基片、记录介质、保护层等几部分组成。

基片材料一般为金属（如铝片）、玻璃（如硼硅酸玻璃）或塑料（如聚碳酸酯）。基片介质要厚度均匀、有较高的透光性和足够的光学均匀性，并且还要有足够的强度和抗热变形性，以及不会受腐蚀。

记录介质材料有 Te、TE—c、Te 合金、Te—Se、卤化银膜，非晶半导体膜，非晶硫硒碲化合物，热塑材料，光磁材料，光色材料等。记录介质要有一定的记录敏度、高分辨率、高信噪比，能够实时记录和瞬时读出，并且容易制成长期稳定且均匀完好的记录膜。

记录介质是光盘组成分中最重要的部分，它直接关系到光盘片的质量， 一般地说，记录介质的结构有四种：

①单层结构：就是把记录介质直接涂在基片上，这种结构的光盘较难获得充分的对比度；

②二层结构：使用电介质膜和金属膜二层结构，提高光盘记录灵敏度， 并可用于可擦写光盘；

③三层结构：用铝反射膜、透明的电介质层和记录层三层形成记录介质层，三层结构比二层结构记录灵敏度更加提高。

④液晶结构：液晶结构可用在可擦写型光盘中，由于液晶在比室温稍高的温度下可以改变其状态，故利用此特点，可进行对光盘信息的改写。

保护层一般使用树脂材料，它直接涂在介质表面上以保护记录介质。保护层需要坚硬牢固，既可防擦伤又可防潮，以达到保护记录介质的作用。

  1. 光盘数据的制作。

①准备数据：包括对数据的处理和数据的调制编码，也就是说，将信息按照它们要在光盘上存储的形式划分成以 2048 个字节为一个单元的许多数据块，在每一块数据块上再附加 288 个字节作为系统数据供系统使用，如 ECC 错误检测等。

用户数据追加同步模式、标头、EDC 码、ECC 码后，就可进行数据的调制过程。调制的目的是为了使数据均衡，使得在保持分辨率的同时提高字节密度，保证一块数据中出现的错误不会影响其它数据块，同时还要降低 EDC 信号量的频率以符合伺服装置的要求。为了达到以上要求，8 位二进制数据被转换为 14 位调制数据，同时在每 14 位字节之间再追加 3 个字节称为归并位，

使得在 0 和 1 代码中，符合下列规定：在“1”之间至少有两个“0”，在“1”

之间至多有 11 个“0”。当然这是由处理过程自动计算出的。

②母盘制作：先在抛光盘玻璃主盘上涂上光敏抗蚀材料，然后在记录台上用激光对抗蚀涂层进行刻制，沿着螺线状导向槽由盘心逐渐向外，直至完全占据整个记录区。采用所需要的调制码来调节激光束的通、断。对已曝光的有抗蚀涂层的主盘进行蚀刻，并放在蒸发箱内，然后在主盘表面上涂一薄层导电层。把盘放进电镀槽内，在玻璃主盘上生成一层镀镍层。将镍层从玻

璃上分离开，用它制成模版，母盘便作好了。

③盘片的制作：把由主盘制成的模版放进成型机，注入熔化的丙烯树脂材料，冷却凝固后就可以复制出与原主盘刻制特征完全一致的盘片。在盘片信息记录面一侧，用蒸发法或溅射法把记录层和光吸收层连续地涂敷、镀制， 使其厚度为 30 微米。蒸发镀制记录层之后，再涂上保护层，使之与盘基相粘合，便完成对盘片的制作。

  1. 光盘的读取。

光盘信息记录方式有许多种，因此信息读出的方法也各不相同。比较常见的是凹坑记录信息的读出。这是对于采用凹坑记录信息方式的光盘，照射到光盘信息径迹上的激光波长约 0.8 微米，接近激光波长。当激光落在无信息坑的平面上，光能量会大致全部反射回（80％）；当光点落在小坑上时， 只有少量的光被反射（10％），这样使得光敏二极管输出强度变化的比例达到 10∶1 以上，就可读出信号。

对于可擦写光盘，激光头输出的光分两种，一种是强光，一种是弱光。强光用于记录信息，弱光用于读取信息。

  1. 光盘格式的标准。

①CD—DA 标准：红皮书标准——数字音频（适用于记录或播放音频 CD）。1981 年为 CD—DA 制定的规格，称为红皮书。这是最先建立的规格。它采

用脉冲编码调制 PCM，用 44.1kHz 的采样频率对音频信号进行采样和编码， 记录在 CD—DA 盘片上。CD—DA 可以得到超级 Hi Fi 的音响效果。

②CD—ROM 标准：黄皮书标准——CD—ROM（适用于 CD—ROM 的读写）。1985 年为 CD—ROM 制定的规格，称为黄皮书。它对光盘的物理格式和盘

地址作了规定。

1986 年又制定了它的逻辑格式，在 1987 年正式作为国际标准 ISO9660。

③CD—I 标准：绿皮书标准。

1988 年 Philips 公司和 Sony 公司联合推出 CD—I 系统，并对其软、硬件部分作了详细的规定，称为绿皮书。它是所有规格中最复杂的一种，采用了多种压缩编码技术，完成对各种数据的编码。对于音频信号采用 PCM 和 ADPCM 技术进行压缩编码，可获得四种不同音质的信号。绿皮书中的 ADPCM 技术使CD—I 光盘的容量较红皮书规格扩大 16 倍。

④CD—ROMXA 标准。

这是 1989 年 Philips 和 Microsoft 合作推出的、并在 1991 年国际多媒体和 CD—ROM 大会上宣布为扩展结构体系标准。它减少了数字化音频信号的光盘存储空间，是对原 CD—ROM 规格的扩充。具体是用 ADPCM 作为压缩编码， 使用三种不同的采样频率。CD—ROMXA 规格是黄皮书和绿皮书规格的结合。

⑤Photo—CD 标准。

1992 年 Kodak 公司推出，等待计算机厂商的确认。Photo—CD 光盘用于记录数字化照片信息。

③CDTV 标准。

1991 年由 Commodore 公司专门设计并规定了它的格式，由于 CDTV 没有采用 CD—I 标准，只能在指定的系统中使用。

⑦DVI 标准。

1990 年由 IBM 和 Intel 公司联合推出，DVI 光盘只能在 DVI 系统环境下使用，但 DVI 技术具有很强的功能，将全屏幕全动态视频图像、高清晰度静

态图像、双声道高保真间频信号及传统的图形和文本集成到一个交互的环境，可实现动态视频/音频数据的实时采集、实时压缩存储/反压缩播放，成为全数字化多媒体技术的代表。

⑧VCD 标准：白皮书标准。

视频光盘 Video CD（适用于播放 MPEG 解码视频）

⑨橙皮书标准。

多对话式 Multi—Session（适用于在可记录 CD 上增加文件）

几种常见的只读光盘

  1. CDA（Compact Disk—Digital Audio）又称“激光唱盘”。

1981 年，Philips 公司和 Sony 公司制定了关于 CD—DA（Compact Disc

—Disc—Digital Audio）的红皮书标准，至此激光唱盘有了统一的标准。标准规定：CDA 的直径为 12 厘米，厚为 1.2 毫米。一张 CDA 盘可记录 74 分钟的以 44.1kHz 采样、16 位的数字立体声信息。

CDA 盘是早期的 CD 标准，它虽然可以在计算机的 CD—ROM 中进行播放， 但由于不符合 ISO9660 标准，所以不可以象普通的 CD—ROM 光盘一样用 DIR 命令来显示其内容。CDA 自 1982 年大量进入市场后，以其高清晰度的音质， 成为录音盒带的主要替代品，CD 机成为家庭音响的主要组成部分。

  1. LD（Laser Video Disk）通称“大影碟”。

LD 是由 Philips 公司于 70 年代初推出。直径 30 厘米的大光盘，记录信息一般为影视信息。它的分辨率为 425 线，采用 MPEG1 标准进行图像压缩。LD 有“主动放演”和“慢放演”两种规格。“主动放演”为每秒 25 转恒角速度，每面可放演 30 分钟带宽 5MHz 的 PAL 制电视节目；“慢放演”为每秒11 米左右的恒线速度，每面可放演 60 分钟全带宽 PAL 制式的电视节目。

从旋转速度上分，LD 有常线速（CLV）型和常角速（CAV）型。

CLV 型以恒定的线速旋转。从内圈至外圈，轨道的长度有所不同，因而LD 在读不同的圈时，盘的旋转速度不一样。在读中心轨道时，每分钟为 1800 转，读最外圈轨道时每分钟为 600 转。采用 CLV 格式，每个轨道可以存储多一帧的图像。它使得每个盘面的播放时间比 CAV 格式多一倍。12 英寸盘每面可播放 60 分钟，8 英寸盘每面可播放 20 分钟。

CAV 型 LD 以恒定的角速旋转。对于 NTSC 制式，CAV 盘的旋转角速度为每分钟 1800 转。对于 PAL 制式 CAV 盘的旋转角速度为每分钟 1500 转。每帧图像存储于一个轨道上，轨道的长度从内圈至外圈逐渐增加。12 英寸的 CAVLD 每面可播放 30 分钟，8 英寸盘面 14 分钟。

LD 视盘一般都具有交互功能，概括地说，对视盘的交互控制有四个不同的级别：

第一级的交互性最低。第一级程序只能控制在某章停下来，或在预先编号的帧停住。视盘的每章都有一个相连的代码编号。这一级别的交互不接受来自微机系统的控制，原则上由给定的逻辑顺序而定。

第二级交互控制的程度较高。当视盘播放时，交互命令被转储到视盘播放机内嵌式微处理器中。当用户进行选择时，程序转移到选定的帧位置，并根据存储的命令播放一个帧序列。由于控制程序是事先存储在视盘内，因此， 二级程序的视盘只适用于不需经常改变、使用期限较长的节目。

第三级交互是目前多媒体平台使用的一种典型方式。视盘上不存储程序代码，只存放音频和视频数据。微机通过与视盘播放机之间的通信控制视盘

的操作，可以达到更高程度的交互性。在这一级交互中，用户不必受给定的帧序列的限制，可以通过触摸屏输入进行选择，还可将计算机内存储的数据与视盘中的数据合并后再显示在屏幕上。目前它是多媒体应用中采用的主要方式。

第四级交互将程序或命令与 LD 数据结合起来存储在单一的光存储介质上。这种新的光盘称为 LD—ROM，它能同时存储高保真的模拟视频、音频信号和数字数据。

  1. CD—ROM 又称为“电脑光盘”。

CD—ROM 一般记录与计算机软件相关的信息，一般用于计算机的外部存储器，可以记录数字数据及音频、图像等信息。现代的 CD—ROM 有两种格式， 格式 1（Moudel1）格式可提供 680MB 的存储容量，格式 2（Moudel2）格式可存储 780MB 的信息。

电脑光盘的内容极其丰富，大致可分为以下几大类

①计算机软件类：包括计算机操作系统，大公司为了发行操作系统软件而制作的光盘，如 Microsoft 公司的 NT Serv-er 4.0，SUN 公司的 Soloris 2.5等等，都以电脑光盘形式发售。其它的计算机软件也可以通过电脑光盘载体发售，如 Mi- crosoft 公司的语言开发工具 VC＋＋4.2、VB5.0 等，再就是电脑厂家发放的随机光盘，一般其中软件的内容是 OEM 厂家提供的随机软件及配套的硬件的驱动程序以及一些随机赠送的游戏软件等。

②多媒体教学系统：包括计算机软件的教学系统如：NT4.0 互动式教程； Learn By Yourself 系列，Access，VisualBasic，PowerPoint 等软件的学习指导；

③图像专辑：如 3DS 图像库、背景图库、矢量图形库、曲线字型库等， 是计算机辅助设计的最佳工具盘；

④百科全书类光盘：如：中国少儿百科全书光盘版，京华揽胜，天文学百科等；

⑤语言教学系统：如：空中英语教室，大家学英语等；

⑥家庭娱乐性光盘：如微软的 HOME 系列光盘，从西餐烹调到飞机百科， 从图书书架到百科全书，从高尔夫球到旅游地图，极富娱乐性；

⑦图书类：如《计算机世界·微电脑世界光盘版》、《中国计算机用户光盘版》；

⑧纯游戏类光盘：如天龙八部、命令与征服、红色警报等。

  1. VCD（Video—CD）小影碟。

VCD 最早源于 Philips 和 JVC 公司 1992 年 10 月推出的“卡拉 OK CD”规格，在这个规格的基础上，1993 年 3 月，又联合了 Sony 公司和 National 公司制定了 VCD1.0，同年 10 月，经改进制定了 VCD1.1，1994 年 7 月又完成了VCD2.0 规格的制定，为 VCD 产品的标准化奠定了基础。

①VCD 的主要特点

制造工艺简单 VCD 盘的制造工艺流程与普通的 CD 唱盘相同，现在的 CD 生产厂商无需增加设备投资，即可生产 VCD 盘；VCD 播放机的生产也很简单， 只需在普通的 CD 唱机上加 VCD 视频/音频解码电路即可。

适应面广 VCD 盘既可以在 VCD 播放机上播放，也可以在带有 MPEG1 解压卡的多媒体计算机（MPC）、CD 唱机、LD 视盘机上播放。由于目前 MPC、CD 唱机、LD 视盘机的普及面越来越广，商品化的 MPEG1 解压卡也很多，价格也

很便宜，许多已购买上述设备的用户只需少量投资，即可欣赏 VCD 盘上的节目。

性能价格比高 从性能方面来看，VCD 的图像质量低于 LD，与 VHS 相当， 但在实际播放时要优于 VHS；VCD 的音质与 LD 相当，优于 VHS。VCD 盘片略低于录像带的价格，大大低于 LD 盘的价格。VCD 盘体积小，易于保存，反复、多次播放也不会造成损伤。

②VCD 播放系统的原理与构成

VCD 播放系统的构成主要有 3 部分：CD 驱动器、MPE- G1 解码器、微处理机。CD 驱动器用于读取 VCD 盘上经压缩的图像和音频数据；MPEG1 解码器用于将压缩的图像和音频数据还原；微处理机用于控制整个播放过程。

VCD 播放系统的基本工作原理为：CD 驱动器首先从 VCD 光盘上读取被压缩的串行数据流信号（由图像数据和音频数据组成）和控制信息，然后经 MPEG 数据流分析器将串行数据流信号分解为图像数据信号和音频数据信号，这些被压缩的图像和音频数据信号再分别经 MPEG 视频译码器和 MPEG 音频译码器进行还原，最后再经过各自的数模转换器（DAC）变成模拟的图像信号和音频信号；这些模拟的图像信号和音频信号经过相应的放大即可在有关的图像设备和语音设备上播放。由于 VCD 采用的是 MPEG1 的有损图像质量的非对称压缩算法，在对图像数据进行压缩时即有数据丢失，因此用 VCD 播放系统播放的图像将达不到原始图像的水平。

  1. DVD（Digital Video Disk）。

①DVD 的标准

由于 CD 的容量仅有 650MB，难以满足高质量影视和大数据量多媒体应用的要求。这些年来，由于众多厂商的努力，CD、激光光学、反射材料和盘片制造等技术都取得了巨大进步，数字编码和压缩算法已达到相当高的水平， 集成电路和伺服机构也有了相当大的发展，使制造更高容量、更高速度的激光存储介质成为可能。

1995 年 9 月 18 日 Toshiba/Time Warner 和 Sony/Philips 为主的两大阵营制定出一个单一标准 DVD 标准。DVD 包括用于存储音乐的唱片 DVD—Audio、用于存储电影和视盘的 DVD—Video，以及用于存储计算机数据的 DVD—ROM 等分支。其标准主要分为以下三种：DVD 容量标准、DVD 视频标准、DVD 音频标准。

②DVD 系统的构成和相关技术

DVD 系统的构成主要有 DVD 驱动器、MPEG2 解码器和 DVD 盘三部分。 DVD 盘是用来存储高清晰度活动图像及其伴音数据的。由于 DVD 对图像质

量要求很高，必须达到广播级水平。相对 VCD 来讲，DVD 的数据量将是 VCD 的 4 倍，要想在一张光盘上装下 135 分钟活动图像的数据，要求 DVD 盘的存储量必须是 VCD 盘容量的 7 倍～8 倍。为了增大光盘容量，在 DVD 盘的生产工艺上采用了一种新的技术：即采用波长为 635 毫米～650 毫米的红激光刻盘，由于红激光波长短，轨道的道间距减少，可以大大增加光盘的存储容量。

DVD 驱动器是用来读取 DVD 盘上数据的设备。为了达到读取广播级图像数据的目的，DVD 驱动器的速度必须提高到原来 CD 驱动器速度的 4 倍以上。另外，要读取 DVD 盘上比 VCD 更小的数据孔径，必须采用波长更短的激光器， 目前 DVD 驱动器采用的是波长为 635 毫米～650 毫米的红激光。

MPEG2 解码器的作用是将经 MPEG2 标准压缩的数据进行还原。目前世界上

生产 MPEG2 解码器的厂家很多，产品也不少，如 IBM、NEC 和汤姆逊公司等。DVD 的技术规格：⊙外形采用双面结构，直径为 12 厘米，厚 1.2 毫米，

由厚 0.6 毫米的两张盘片粘合而成；⊙ DVD 的存储采用 SD 技术，存储量为每面 4.7GB，可存储 135 分钟的经 MPEG2 格式标准压缩的广播级电视图像及其伴音，数据读取则采用 MMCD 的单面方法；⊙信号调制方式采用 MMCD 的 EFM Plus 方式；⊙误差修正方式采用 SD 的 RS—PC 方式。

DVD 图像参数：DVD 的技术核心是 MPEG2 标准，MPEG2 标准的图像格式共有 11 种组合，DVD 采用的便是其中″主要等级″的图像格式，使其图像质量达到广播级水平。具体的图像参数为：PAL 制——720×576，25 帧/秒；NTSC 制——720×480，30 帧/秒。

三、一次写/多次读光盘1.一次写/多次读光盘

一次写/多次读光盘是用户自己将所需的信息记录在光盘上，这种光盘提供了可写一次的机制，即一次性写入或一次次续写。当把信息写入光盘后， 光盘介质发生物理变化，信息永久记录于此光盘上，不可修改、删除或重写， 这种光盘被称为 WORM。

早期的 WORM 为 5.25 英寸大小，价格较高，基本上没有投入大批量使用。现在一种新型的 WORM 型产品 CD—R 投入市场后，盘片价格较低，且不断下降

（进口的 CD—R 盘片 20～30 元，国产的 CD—R 盘片 10 元），CD—R 光驱从4000 元到 10000 元之间，使一次写/多次读光盘真正有了实用的价值。

CD—R 盘片

CD—R 盘片的结构与 CD—ROM 基本相同，盘的直径为 120 毫米，孔径 15 毫米，厚 1.2 毫米。两者均为三明治式结构，底层为聚碳酸酯，上层是保护胶膜。两者的区别仅在于 CD—R 比 CD—RCM 多一记录介质层，并且有正旋波形的预刻槽，用于 CD—R 盘片在驱动器中的转速控制。记录介质层为有机染料，如酞花菁（phthalocyanine）、花菁（cyanine）或金属，反射层通常采用反射率、熔点较高的金属，最常用的是金。CD—R 采用金膜是由于金具有良好的抗腐性和很高的光反射率。此外，CD—R 夹层中的多膜与底层之间还有一层染料层，在写入器大功率光束的激励下，染料层变形，在底层形成与CD—ROM 那样的“地”与“坑”，以表示二进制数据。

常用的 CD—R 盘片按容量区分有三种：CD—R18、CD—R63 和 CD—R74， 分别是对应于 18、63 和 74 分钟或者 175、553 和 650MB 的存储容量。与激光唱片一样，信息只记录在单面。

CD—R 盘片的使用寿命约为一般 CD—ROM 盘片的 3 倍，可达 100 年。

据报道，IBM 的研究人员已在实验室研制成 2 个和 4 个记录面的 CD—R， 并宣称，制作 10 层或 20 层盘片在技术上已不存在问题。

CD—R 一次写入的原理

CD—R 一次写入的原理是，在对应 CD 导入区（存放文件目录表）的前面增加了 PMA（Program Memory Area）和 PCA（Program Calibration Area） 两个区。其中 PCA 区用于调整写入激光波长的功率，因为不同的 CD—R 的染料型记录层的激光响应波长不同；PMA 区用于存放追加数据信息的目录，当整盘数据录入完成后，再将 PMA 区中的目录写入导入区，这时 CD—R 就成为记录有信息的只读型光盘。

通常 CD—R 有两种记录方式，一种是用激光在记录层烧蚀凹坑，另一种是用激光加热使染料型记录层变色，变色部分的反射率比附近区域低得多； CD—R 的记录格式和 CD 相同，即 CLV 和 MER；记录的数据格式，则是根据需要，按照相应标准，把空白 CD—R 写成 CD—DA、CD—ROM 或 CD—I 格式。读出都是利用反射激光光强的变化来实现，与 CD 读出原理相同，所以 CD—R 上记录的信息可以在通用 CD 驱动器上读出，即与 CD 读兼容，这也是 CD—R 受市场重视的原因。

CD—R 的应用

CD—R 是一种正在兴起的新技术，即使在国外，它的应用也起步不久，许多应用领域还有待于进一步开拓。一般地说，它适应于那些只需要制作少量CD—ROM，或者由于安全等原因不便将信息外传的 CD—ROM 软件制作部门。具体地说，目前可用于以下几个方面：

  1. 大容量多媒体存储。CD—R 用来存放固定不变或不经常改变的信息是最理想的介质，可广泛应用于各种平台的多媒体文档管理系统。尤其是对于那些拥有敏感数据的单位，诸如国防、安全、银行等部门，CD—R 具有它所特有的优越性。

  2. 信息发布。有些企业、商业宣传部门经常需要制作一些多媒体宣传材料，例如产品发布展览会上演示或信息交换用的资料等，且 CD—R 具有携带、邮寄方便等优点。

  3. CD—ROM 样品。CD—ROM 软件制作人员可先在办公室里制作少量的CD—ROM 样品，待测试、修正后再送工厂批量生产。这样可以大大提高 CD— ROM 制作的成品率，缩短制作周期。

  4. 硬盘后备。目前，多数硬盘仍然采用磁带作为数据后备。磁带上的数据不但日久容易丢失，而且工作方式是顺序读出，速度很慢。采用 CD—R 就可以避免这些缺陷。新型的 CD—R 系统均可对盘片进行逐次写入。因此， 一张 CD—R 盘片在没有写满以前可多次使用。

  5. 照相 CD。将照相底片或幻灯片连同声音记录在 CD—R 上，可通过多媒体计算机欣赏图像，聆听声音。这种将 CD—R 用作电子相册的业务，在国外有些照相馆已经向用户开放。照相 CD 技术还可用作建立医疗图像库。

  6. 图文存储。在有些文档存储系统中，需要将某些原始文件原封不动地记录下来，例如法律文件、信用卡、医疗记录与工程图等。以往，这些领域多采用缩微胶卷来保留原始文件。采用 CD—R 不但可大大提高检索速度， 而且可降低成本。

CD—R 系统构成

CD—R 写入系统主要包括：计算机、CD—R 写入器、1GB 以上的硬盘、SCSI 接口以及预制作和制作软件。

计算机系统可以是 IBM 兼容机、Macintosh、Sun SPARC 工作站等机种； 操作系统可以是 DOS、Windows 或 UNIX 等。为了获得较好的写入效果，最好用 RAM 4MB 以上、CPU 性能相当或超过 486 的机种。

CD—R 写入系统要求配置一个 1GB 以上的高速硬盘。因为在写入器向 CD

—R 写入的过程中数据流不能中断，对于倍速的写入器，硬盘的数据传送率最好在 600kB/s 以上。在向 CD—R 写入以前，需要先在硬盘上建立一个 CD—

R 映象，因此硬盘容量最好大于被写入数据容量的 2 倍。

写入系统的核心是 CD—R 写入器。这种写入器最早是由 YAMAHA 和 Sony

推出的，最初的售价为 2.5～5 万美元。最近价格已跌到 1200 美元以下，从而打开了 CD—R 广泛应用的大门。

CD—R 写入器的主要技术指标是数据传送率、缓冲容量以及是否支持逐次写入。CD—R 的工作速度用数据传送率来衡量，这是指写入头向盘片送入数据的速度。与 CD—ROM 驱动器一样，有单速、双速、三速和四速四种，传送率分别为 150kB/s、300kB/s、450kB/s、以及 600kB/s，目前最流行的是双速写入器。

缓冲器用来存放来自硬盘的数据，并由此将数据写入 CD—R。它必须有足够大的容量，以保证写入数据的连续性，在写入过程中不能变空。一般写入器的缓冲器容量为 256kB～2MB，最大可扩充到 32MB。

CD—R 写入器的另一个指标是一张盘片上的数据是否可以分若干次写入，即所谓逐次写入。目前，多数写入器已具备这种功能。大部分写入器可兼用作 CD—ROM 读出器，读出速度不一定与写入相同，例如双速写入的机器在读出时可能只是单速。平均无故障时间为 2～5 万小时，国内售价为 3.5～ 4 万元之间。

CD—R 写入器与计算机之间采用小型机的标准接口 SCSI，目前用得较多的卡是 Adaptec1540/1542，它们能提供较高的数据传送率。1GB 以上的硬盘也可用此卡与写入器连接。但有经验的 CD—R 制作人员建议，为了工作可靠， 最好两者分别使用二块独立的 SCSI 卡。

预制作与制作软件主要完成四项工作：在硬盘上生成 CD—R 映象并将所需文件转换成 ISO 9660 格式；对 CD—R 映象进行仿真；将映象写入 CD—R， 建立目录表（TOC）；将写入数据与写入前数据进行比较。

目前，常用的预制作与制作软件有 CD—GEN、WinOn- CD、EasyCDpro、CDWRITE、Personal Scribe 等。有些软件是与写入器一起提供的，也有单独出售的。

四、可重写光盘与可重写光盘机1.可重写光盘类型

  1. 相变型可擦写光盘。

自 1983 年日本 National 公司展出第一台可重写相变型视频光盘以来， 真正拉开了可重写光盘的序幕。此后又于 1989 年开发成功可直接重写的 3.5 英寸相变光盘，其单面容量达 280MB，采用分离式光头，平均存取时间小于

54.5 毫秒。

利用晶态和非晶态两种状态表示数据的 1 和 0，而利用两者之间的相转变，来达到可擦重写的目的。读、写、擦过程如下：将高功率和窄脉宽的激光束聚焦到薄膜上，Insb 基化合物或碲基化合物介质吸热后迅速升温至熔点并在聚冷条件下形成非晶态，由于晶态和非晶态材料的折射率与周围区域有明显反差，用小功率激光束可检出此反射率的差异，这就是读出过程。擦除过程则是用较长脉宽和较低功率的激光束作用于记录点，使该点温度上升到低于材料的熔点而高于非晶态的转变温度，使介质产生重结晶而恢复成多晶状态。这种擦、写、读过程所需的时间与激光束的功率、材料温升速率等有关。近年来大量研究工作都是围绕着降低擦除时间（加快晶化速度），提高晶态和非晶态的反衬度以及材料稳定性等方面进行的。

目前单束光可重写的相变型光盘已实用化。如采用波长为 680 纳米光头，

实现 1.2 微米的窄道宽，密度比原来提高 2 倍。3.5 英寸相变光盘容量为

600MB，与目前 5.25 英寸磁光盘相当。日立公司不久前也报道了其容量达

16OMB 的 2.5 英寸相变型光盘驱动器，其装置厚度仅 15 毫米。

相变光盘的传输速率受晶相转变速度的影响，但它可在双面介质上采用单光束直接重写。由于这一特点，相变光盘不仅整体容量大（双面可重写）， 而且具有向下兼容的特点，这就是所谓的多功能光盘驱动器，这种多功能光盘驱动器，能兼容相变可重写和一次写入光盘盘片的 CD—ROM 信息，所以仍受到用户的青睐。

  1. 磁光型可擦写光盘。

可擦重写磁光盘系统于 1988 年正式推出，一问世即呈供不应求之势，发展极为迅速。磁光型光盘的读写方式分磁场调制和激光调制两种。所用介质为稀土—过渡金属（Re—Tm）非晶态合金。磁场调制方式是在恒定功率激光照射下，介质的温度升至居里温度（Tc）或补偿温度（Tcom），光头中磁场线圈的调制信号使磁场反向磁化，在写入激光束很快离开聚焦点后产生某一方向的磁化区域。光调制则是在恒定磁场作用下，通过调制激光脉冲信号来改写数据的。信息的读出是利用磁光克尔效应。信息的擦除过程与写入方法相同，把磁化方向又反转过来。相对于相变型光盘而言，磁光型的光头部分增加了磁场线圈，即增加了光头复杂程度。但是由于磁光记录材料的寿命相对较高，状态也较稳定，制备过程容易控制，因此目前情况下，厂家更多地选择了磁光型可重写光盘。

同相变光盘一样，为了保持向下兼容，也开发了多功能的磁光盘驱动器， HP、Sony 和 Maxtor 三家公司均安装这种能处理可重写和一次写入两种介质的多功能驱动器。最近又有消息报道，松下电器产业公司试制成了可对磁光盘记录/再生的 3.5 英寸相变光盘装置。这种光盘装置实际上是磁光盘驱动器，但附加了可对相变光盘记录再生的电路。利用盘盒上的写保护孔，判别介质是磁光盘还是相变光盘，若是相变光盘，则首先将转速从 3000rpm 降至1800rpm，以便使用同一激光源（35 毫伏）对相变介质进行写/读。据称，若能加大或改变激光器功率则转速可以不变。这种情况，一方面反映了多功能光盘的发展趋势，另一方面说明即使是最早生产相变光盘的松下公司，也已介入磁光这个领域。

相变光盘最显著的特点是：①可实现直接重写；②信号电平比磁光盘的高，因而信噪比高；③不需磁场元件，因而光头结构简单，重量轻，易实现集成化，可提高伺服跟踪精度和数据传输率。但是相变光盘介质的稳定性及重写循环次数还不够理想。磁光型技术成熟，主要也是体现在磁光介质方面， 擦写循环次数超过 106 次，工作寿命在 15 年以上。为了实现与相变光盘的竞争，磁光盘的直接重写技术、分离光头技术等，也在进一步研究之中。总之， 可重写光盘正朝着大容量小型化方向高速度发展。

2.可重写光盘机

与可重写光盘相对应，可重写光盘机目前主要有相变型（P—C）和磁光型（M—O）两种形式，相变型光盘具有直接盖写能力，而早期的磁光盘则一般要先擦、后写、再校，即先转一圈抹去原来的数据，再转第二圈写入新数据，第三圈进行校验。但目前很多公司已开发出可直接重写的磁光盘驱动器， 采用双光头三光束技术，在转一圈内完成擦除、写入、读出校验三项工作。可重写光盘机因其可直接重写的特殊性，故可作为计算机硬盘的后备存储器

或二次存储装置，甚至还可作为个人机或网络服务器、工作站上具有可换性的一级存储器。随着技术进步，生产批量的增大，其价格会不断下降。另外， 值得一提的是多功能光盘驱动器，这种驱动器可以读写 WORM 介质和可重写介质。目前多功能光盘机的类型较多，有的可以同时使用一种 WORM 介质和 MO 介质，也有的可使用相变 WORM 盘和相变可改写盘，National 公司还推出了

  1. 英寸磁光、相变两用盘等等。多功能驱动器把两种驱动器的功能组合在一起，从而降低了制造成本和销售价格，同时用户可通过一台光盘驱动器进行多种应用，而不需要把单独的 WORM 驱动器和可重写驱动器一起挂在系统上。多功能光盘机除可作为二次存储装置使用外，还可在 CAD/ CAM/CAI、数据采集、医疗卫生、金融事务处理等方面得到广泛应用。