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详细的DVD刻录碟知

作者:   发布时间:2012-03-22 18:50:03   浏览次数:1395

人们对于数据存储的要求也越来越高。目前的CD-R/RW由于容量的限制已经不能满足多数用户的需要了。虽然基于DVD的刻录技术早在上个世纪就已研发出来,但当时市场对于大容量的光存储设备的需求并不非常迫切。目前,索尼、先锋、理光、松下等多家厂商都推出了普及形DVD刻录机,很多朋友都希望了解DVD刻录机相关的技术。市面上各种各样的DVD刻录机/DVD刻录盘都有哪些特点,DVD±RW中的加号和减号是什么意思?在这篇文章中我们就来探讨一下基于DVD的刻录技术。
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DVD刻录机的一些名词解释" L* Y' P2 g( m# y1 e8 R

. T0 m- w; E; s7 }+ N& b    DVD+R DL:双层光盘的名称为“DVD+R DL”(DVD+RW double layer),容量为8.5GB,将在本月向联盟成员和授权公司发布详细说明书。由于采用双层记录后,光头的功率将要提高,所以刻录速度将达不到现在DVD+R的8X,而现在只能以2.4X刻录,年内将达到4X。DVD+R DL现在还不能支持多次刻录,只能一次把8.5GB全部刻完,不足的时候就刻录伪数据补满8.5GB。DVD+R DL还有8cm规格,除了容量只有2.66GB外,其他和标准DVD+R DL盘片一样。 $ Y1 s# O5 k. D/ b. R( d0 M, j* y
    DVD-R:是一种类似CD-R的一次写入性介质,对于记录存档数据是相当理想的介制;DVD-R盘可以在标准的DVD-ROM驱动器上播放。 DVD-R的单面容量为3.95GB,约为CD-R容量的6倍,双面盘的容量还要加倍,这种盘使用一层有机燃料刻录,因此降低了材料成本。9 d/ G$ m/ ]2 h/ P$ d$ s$ j
    DVD-R/+R:是只能写入一次的DVD,DVD-RW/+RW:是能多次写入的DVD。DVD-R/-RW光碟及DVD+R/+RW光碟的(+)及(-)区别是介质的不同。3 t6 j4 f# Q# @' w
    DVD-RAM:光盘可以擦写10万次以上(DVD±RW标准只可以擦写1000次左右),它同时有较快的写入速度和随机存取速度。从这些优势来看,DVD刻录机如果采用DVD-RAM标准,无疑是最为方便的,况且DVD-RAM光盘可擦写的耐用性较好,而且价格便宜。
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! g2 i) h: ^( s8 G    DVD的格式目前的可录式DVD包括以下五种版本:DVD-R通用形DVD-R创作形DVD-RAMDVD-RWDVD+RW
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    所有的可以用来刻录的DVD格式都有一套特定的规范说明,它定义了材料的物理结构和特性。这一层可以说是媒介的“物理层”,无论在碟片上存储了何种类型的信息数据,只要用户所使用的播放机或驱动器能够支持该种盘片的物理层,就可以读写该碟片上的信息。至于碟片中内容的定义规范,绝大部分都属于“应用层”的范畴,这些都由DVD论坛来定义。例如,电影复制的拷贝则属于DVD-ROM范畴(物理层);影视创作人员所使用的DVD则是DVD-Video格式(应用层)。
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    DVD-Video从本质上讲是一种出版物的格式,它特意使用了一次性的加工过程。尽管如此,DVD录像机也可以使用其他的应用层数据,如DVD-VR(VideoRecording)格式。这种格式的碟片是专门用于DVD录像机的。为了替代老式的磁带式录像机,DVD论坛提出了这一标准。用户可以像使用录像带一样,在一张盘中的任何时间段内插入影音片断。试图在一张刻录碟片的应用层中使用DVD-Video似乎有些困难和费时,因为在盘片上追踪和修复一些意想不到的错误是相当困难的。而DVD-VR就比较灵活一些,它可以自动选择碟片上的空白区域,使用虚拟目录来记录文件的地址信息等。; ?2 @8 c" y% R# I

7 V7 s& n* i: p    几乎所有的DVD刻录机都能读取DVD-ROM碟片,但每种DVD刻录机能够使用的DVD刻录碟片却大不相同。第一张DVD-R碟片诞生于1997年,它仅可以一次性写入数据。此后人们将DVD-RAM,DVD-RW,DVD+RW那样可以反复擦写的DVD碟片称作复写式DVD碟片。* X# d" Z, ^7 M. ; Y, f7 t5 L

+ D, K8 v: V# X    在1998年的夏天,DVD刻录市场中首先出现了DVD-RAM。在计算机领域中,它是最适合反复擦写的一种DVD刻录格式。它具有先进的错误管理机能与CLV的激光头读取模式。它在一些需要海量备份的领域中得到了广泛的应用。由于错误管理、反射效率、抖动频率等不同,所以它并不兼容大多数DVD播放器和驱动器。
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. {% g$ K1 e* f0 m: w( q    DVD-RW和DVD+RW这两种格式非常类似,他们都是在原有的CD-R/RW技术上发展演变而来的,因此他们会非常好地兼容现有的CD/DVD家用产品。1999年第一款DVD-RW产品在日本出现,但直到2001年才在欧美上市。DVD+RW却没有这么顺利,在设计的过程中几经波折,最终面世是在2001年底。
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: I$ K" ' |5 d# X4 a$ M- J    尽管DVD-RAM有3年的时间抢占市场,而且它的技术应用已经相当成熟。但是这并不意味着它就是这场DVD刻录格式之争的胜利者,它并没有抓住这非常有利的先机。性能卓越的DVD+RW驱动器在DVD-R与CD-R/RW的写入方面都要优于DVD-RW的驱动器,而DVD-RAM在写入速度方面相对于以上2款驱动器要逊色不少。事实上DVD-RW与DVD+RW极为类似,这很难让人理解为什么市场上会有2个成功的DVD刻录格式。确切地说,这是由于DVD格式制定过程中各大公司争风吃醋的结果。DVD-RW是DVD论坛制定的标准,其中索尼、菲利普等几大公司都是论坛的成员,但DVD论坛制定的DVD-RW标准对于索尼菲利普等几家大公司来说并没有讨到多少便宜。为此索尼率领多家公司在DVD-RW的基础上,推陈出新研发了DVD+RW标准。DVD论坛可以说是业界正统的老大,众多厂家都要俯首称臣;而索尼、菲利普联盟在业界也有相当大的影响力,因此谁人都要给几分面子,因此在目前的DVD市场中出现了多种DVD刻录格式。7 f6 G. s" s; H! j" O/ X
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    DVD-R类似于CD-R的概念,DVD-R(DVD-Recordable)是一种能存储图形图像、音频视频、多媒体程序等任意类型的二进制信息,也可根据记录的信息的类型划分盘片。DVD-R盘片事实上可以兼容任何DVD播放器和驱动器,如DVD-ROM驱动器和DVD录像机。早期的DVD-R对于DVD-ROM内容开发商来说有着重大的意义,软件开发人员需要一种简单而且廉价的方式在正是版本大批量生产以前测试他们的产品。
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    历史上第一张DVD-R诞生于1997年秋,这种早期的DVD-R的容量为3.95GB。在这以后,单层单面的DVD-R的容量提升到了4.7GB。此后的DVD格式开始支持双层单面,容量也提升到了9.4GB。数据能够以“1×”的速率写入DVD-R碟片内,这大约相当于11.08Mbit/s,大约是9×的CD-ROM的读取速率。而DVD-R的读取时的速率基本上和普通的DVD碟片没有什么分别,最终还是要看DVD-ROM驱动器自身的读取能力。
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    DVD-R像CD-R一样也使用了CLV(ConstantLinearVelocity,恒定线速)模式,最大存储密度是在光盘的最外围。这样使得光盘在进行读写操作时,马达每分钟的转数都不尽相同。在刻录时,激光头是由里向外进行刻录的,当以“1×”的速度进行刻录时,3.95GB的DVD-R内圈到外圈光盘的旋转周数为1623周~632周,4.7GB的DVD-R为1475周~575周。DVD-R的轨道(track)是以螺旋行由中心向外盘绕而成的。容量为3.95GB的盘片,它的轨道间距或说临近的两条螺旋的间距为0.8微米。4.7GB容量的盘片轨道间距为0.74微米。(如图1)( K6 B# `  u  `5 x/ n

# [5 E* c; f0 z1 r+ H2 s    要想达到普通CD-R的6~7倍的存储容量,仅仅减小相邻轨道的间距是远远不够的。在刻录机本身也要作一些相应的硬件改动,其中最关键的就是烧录激光的波长和镜头聚焦所烧录的孔洞的密度。在CD-R中使用的红外激光的波长是780nm,而在DVD-R中使用的红外激光只有635nm。普通的CD-R驱动器物镜的焦距为0.5倍,DVD-R刻录机所使用的物镜焦距有0.6倍。DVD-R碟片中每个烧录孔洞的间距为0.40微米,相比之下CD-R孔洞的间距为0.834微米。( g( E" * }  u9 V- W1 a( o

% n7 x( `3 Q2 B& W. [) I    以下这张表格说明DVD-R与CD-R在烧录的硬件规格上的不同。(表1)
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' Q. y  c% r- Q9 u. i8 _6 Q4 c    当对DVD-R进行刻录时,红色激光聚焦在碟片上的染料层,使上面的化学物质发生改变,留下永久的“烧录”痕迹。底层的盘基是一种洁净的聚碳酸脂,通过旋转盘片的方式将染料均匀的涂抹在聚碳酸脂的表面。盘基也是铸造而成的,并且上面有很多精细的螺旋形凹槽轨道。在刻录过程中,这些凹槽会起到引导激光束定位的作用,在刻录之后这些凹槽也用来存储刻录的信息,这些突起和凹槽也可以用来辅助寻址。一层薄薄的金属层粘在数据记录层上,这样在使用激光进行读取操作时,记录层就能够反射出激光信号了。最后在金属层的上面还粘连有一个保护层,用来保护盘片的数据。层的分布(图2)4 G0 o6 @5 j/ q, e; T* @9 C
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    下一步是将所有的层粘合在一起,形成一个完整DVD-R盘片。如果记录数据的一面有特殊的要求那么另一面可以加上一些可见的标签;如果两边都需要记录数据,那么就将两张DVD-R盘片背靠背的粘合在一起,这样就形成一张双面单层的D9刻录盘。(如图3)这种情况下你只能一次读取一边的数据,若你要读取或刻录另一面只好把DVD刻录盘番个面。目前几乎没有出现双面的读取设备。& ]; W* y7 z! Q; x/ K8 Y) c

  V2 ]3 }5 Z5 ^; ~$ S    在对盘片进行刻录的位置上,裸露的记录层表面会瞬间遭受一股强大的激光束的照射,激光功率大约有8~10毫瓦。此时染料层受热,光滑平整的表面将留下永久性的灼热后的刻录凹槽(pre-groove)。激光头的控制芯片控制着激光的功率,从而也就能够按照刻录的要求将数据表示为断断续续的凹槽。数据层所示用材料的光敏性要尽量的迟钝,这样光盘中的数据就不会在日光或者回放读取激光的照射下发生改变。
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4 I8 v+ }, B9 i" _/ {$ Y) f. Y" _- w4 p    在回放读取DVD-R时所采用的都是低功率的激光,一般照射在盘片表面的激光波长都在635~650纳米。照射在盘片上一条条的突起(land),它上面有许多烧录过的凹坑。这些凹坑在激光照射时就会把光线反射到光头中。这些微弱的反射光被转化成电信号,经过驱动器中逻辑芯片的处理就可以还原成最初的刻录时的数字信号了。
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    无论是DVD刻录机还是一般的DVD-ROM,他们都必须能够识别刻录盘片上的3个最重要的区域:导入区、用户数据区、导出区。导入区与导出区都是用来划分用户数据区域的界限,这些信息不会对用户所存储的数据造成影响,但这些信息对于驱动器的读取过程是至关重要的。这些基本的刻录与读取过程与CD-R技术非常类似。
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0 |8 G# M& w3 p' C/ Y$ ) Q    对于一张DVD-R碟片来说有两种刻录模式:一次性写入(disc-at-once)和追加写入(incrementalwriting)
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    顾名思义,一次性写入就是用户将所要备份的数据一次性的写入4.7GB的DVD-R碟片内。本机电脑在刻录的过程中必须能够提供至少11.08Mbit/s的数据吞吐量,这不仅指的是DVD驱动器的刻录速度,还有硬盘等电脑其他子系统的数据吞吐量,否则就会发生缓冲区溢出的错误,使刻录过程失败,这很有可能使DVD-R盘片报废。为此,一般的DVD刻录机都配备了较大容量的缓存。当一次性写入完成后,导入区、用户数据区、导出区的数据都一次性的烧录完成。但是这同典型CD-R碟片的烧录方式却有所不同。DVD-R烧录时是先写入用户数据区,随后才烧录导入区与导出区的内容。一般来说,一次性烧录通常归属于那些视频创作人员,因为他们往往需要备份很多大型的视频文件。它也可能用于多媒体或其他软件出版商,这些专业人员可以在正式大规模拷贝成品光盘前预览整个程序。$ v: r9 {+ o- j& }" h3 J
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    DVD-R格式中也支持追加写入技术。这是一种类似于CD-R中的封装写入(packetwriting)的技术。追加写入允许用户向已经刻录好的DVD-R碟片中追加文件,同时会更换上一次刻录的目录文件。追加的最小文件尺寸是32kB,如果不足32kB这个文件也会占用DVD-R上32kB的空间。这是因为DVD中最小的纠错代码(ECC)的尺寸为32kB。追加写入后的DVD-R碟片是无法显示容量的,除非你将碟片向CD-R那样封口。直到最终碟片封口不然导入与导出区域是没有分解线的,并且一般的DVD-ROM也无法读取此盘片的内容。一旦盘片封口,即使有足够的剩余空间也无法往盘内追加写入数据了。

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