你有沒(méi)有想過(guò)光盤是如何工作的? 威廉·懷特赫斯特/蓋蒂圖片社

　　光盤和 影碟 這些天無(wú)處不在。無(wú)論是用于保存音樂(lè)、數(shù)據(jù)還是計(jì)算機(jī)軟件，它們都已成為在可靠包裝中分發(fā)大量信息的標(biāo)準(zhǔn)媒介。光盤的生產(chǎn)非常容易和便宜，以至于美國(guó)在線每年發(fā)送數(shù)百萬(wàn)張光盤以吸引新用戶。如果您有計(jì)算機(jī)和 CD-R 驅(qū)動(dòng)器，則可以創(chuàng)建自己的 CD，包括所需的任何信息。

　　在本文中，我們將了解 CD 和 CD 驅(qū)動(dòng)器的工作原理。我們還將研究CD采用的不同形式，以及這項(xiàng)技術(shù)的未來(lái)。

　　了解光盤：材料

　　光盤的橫截面如中所述 模擬和數(shù)字錄音的工作原理，CD 最多可以存儲(chǔ) 74 分鐘的音樂(lè)，因此必須存儲(chǔ)在 CD 上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總量為：

　　44，100 個(gè)樣本/通道/秒 x 2 字節(jié)/樣本 x 2 個(gè)通道 x 74 分鐘 x 60 秒/分鐘 = 783，216，000 字節(jié)

　　要將超過(guò) 783 兆字節(jié) (MB) 的容量安裝到直徑僅為 4.8 英寸(12 厘米)的光盤上，需要單個(gè)字節(jié)非常小。通過(guò)檢查 CD 的物理結(jié)構(gòu)，您可以開始了解這些字節(jié)有多小。

　　CD是一塊相當(dāng)簡(jiǎn)單的塑料，大約百分之四(4/100)英寸(1.2毫米)厚。CD的大部分內(nèi)容包括 透明聚碳酸酯塑料注塑成型件.在制造過(guò)程中，這種塑料被微觀凸起壓印，這些凸起排列成單個(gè)、連續(xù)、極長(zhǎng)的螺旋數(shù)據(jù)軌跡。我們一會(huì)兒會(huì)回到顛簸。一旦形成透明的聚碳酸酯片，一層薄的反射鋁層就會(huì)濺射到圓盤上，覆蓋凸起。然后在鋁上噴涂一層薄薄的丙烯酸層以保護(hù)它。然后將標(biāo)簽印在丙烯酸上。完整 CD 的橫截面(不按比例縮放)如下所示：

　　了解 CD：螺旋

　　CD 具有單個(gè)螺旋數(shù)據(jù)軌道，從光盤內(nèi)部到外部盤旋。螺旋軌道從中心開始的事實(shí)意味著如果需要，CD可以小于4.8英寸(12厘米)，事實(shí)上，現(xiàn)在有塑料棒球卡和名片可以放在CD播放器中。CD 名片可容納大約 2 MB 的數(shù)據(jù)，然后卡片的大小和形狀切斷螺旋形。

　　右邊的圖片甚至沒(méi)有給你留下深刻的印象 數(shù)據(jù)軌道是多么小 - 它大約0.5微米寬，1.6微米將一個(gè)軌道與下一個(gè)軌道分開。(微米是米的百萬(wàn)分之一。而且顛簸更是微不足道...

　　了解 CD：顛簸

　　構(gòu)成軌道的細(xì)長(zhǎng)凸塊每個(gè)寬0.5微米，至少長(zhǎng)0.83微米，高125納米。(納米是十億分之一米。透過(guò)聚碳酸酯層的凸起，它們看起來(lái)像這樣：

　　您經(jīng)常會(huì)在 CD 上讀到“坑”而不是顛簸。它們?cè)阡X側(cè)顯示為凹坑，但在激光讀取的一側(cè)，它們是凸起。

　　顛簸的尺寸非常小，使CD上的螺旋軌道非常長(zhǎng)。如果您能將數(shù)據(jù)軌道從CD上抬起并將其拉伸成一條直線，它將是0.5微米寬，近3.5英里(5公里)長(zhǎng)!

　　要讀取這么小的東西，你需要一個(gè)非常精確的光盤讀取機(jī)制。讓我們來(lái)看看。

　　光盤播放機(jī)組件

　　在 CD 播放器內(nèi)部CD 播放器的任務(wù)是查找和讀取作為凸起存儲(chǔ)在 CD 上的數(shù)據(jù)?？紤]到顛簸有多小，CD播放器是一種非常精確的設(shè)備。驅(qū)動(dòng)器由三個(gè)基本組件組成：

　　一個(gè) 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)光盤。該驅(qū)動(dòng)電機(jī)被精確控制為在 200 到 500 rpm 之間旋轉(zhuǎn)，具體取決于正在讀取的軌道。

　　一個(gè) 激光 和 鏡頭系統(tǒng) 專注于并閱讀顛簸。

　　一個(gè) 跟蹤機(jī)制 移動(dòng)激光組件，使激光束可以沿著螺旋軌跡移動(dòng)。跟蹤系統(tǒng)必須能夠以微米分辨率移動(dòng)激光。

　　CD播放器的作用：激光對(duì)焦

　　在CD播放器內(nèi)部，有很多計(jì)算機(jī)技術(shù)涉及將數(shù)據(jù)形成可理解的數(shù)據(jù)塊并將它們發(fā)送到DAC(在音頻CD的情況下)或計(jì)算機(jī)(在音頻CD的情況下)。 光驅(qū)).

　　CD播放器的基本工作是將激光聚焦在顛簸的軌道上。激光束穿過(guò)聚碳酸酯層，從鋁層反射并擊中檢測(cè)光變化的光電器件。凸塊反射的光與“著陸”(鋁層的其余部分)不同，光電傳感器檢測(cè)到反射率的變化。驅(qū)動(dòng)器中的電子元件解釋反射率的變化，以便讀取 位 構(gòu)成 字節(jié).

　　CD 播放器的作用：跟蹤

　　最困難的部分是將激光束保持在數(shù)據(jù)軌道的中心。這種居中是 跟蹤系統(tǒng).跟蹤系統(tǒng)在播放CD時(shí)，必須不斷向外移動(dòng)激光。當(dāng)激光從圓盤中心向外移動(dòng)時(shí)，凸塊更快地移過(guò)激光 - 這是因?yàn)橥箟K的線性或切向速度等于半徑乘以圓盤旋轉(zhuǎn)的速度(rpm)。因此，當(dāng)激光向外移動(dòng)時(shí)， 主軸電機(jī) 必須減慢 CD 的速度。這樣，凸塊以恒定的速度經(jīng)過(guò)激光，數(shù)據(jù)以恒定的速率從光盤上流出。

　　光盤編碼問(wèn)題

　　可刻錄光盤

　　照片由歐內(nèi)斯特·馮·羅森提供， AMG媒體如果您有CD-R驅(qū)動(dòng)器，并且想要制作自己的音頻CD或CD-ROM，那么您最有利的事情之一就是軟件可以為您處理所有細(xì)節(jié)。您可以對(duì)軟件說(shuō)，“請(qǐng)將這些歌曲存儲(chǔ)在此CD上”或“請(qǐng)將這些數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在此CD-ROM上”，軟件將完成其余的工作。因此，您無(wú)需了解有關(guān)CD數(shù)據(jù)格式化的任何知識(shí)即可創(chuàng)建自己的CD。但是，CD數(shù)據(jù)格式化既復(fù)雜又有趣，所以無(wú)論如何讓我們進(jìn)入它。

　　要了解數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)在 CD 上，您需要了解數(shù)據(jù)編碼方法的設(shè)計(jì)者試圖處理的所有不同條件。這是一個(gè)相當(dāng)完整的列表：

　　由于激光使用凸起跟蹤數(shù)據(jù)的螺旋，因此在數(shù)據(jù)軌跡中沒(méi)有凸起的地方不能有擴(kuò)展的間隙。為了解決這個(gè)問(wèn)題，數(shù)據(jù)使用EFM(八十四調(diào)制)進(jìn)行編碼。在 EFM 中，8 位字節(jié)轉(zhuǎn)換為 14 位，EFM 保證其中一些位為 1s。

　　由于激光希望能夠在歌曲之間移動(dòng)，因此需要將數(shù)據(jù)編碼到音樂(lè)中，告訴驅(qū)動(dòng)器光盤上的“它在哪里”。這個(gè)問(wèn)題是使用所謂的 子代碼數(shù)據(jù).子碼數(shù)據(jù)可以編碼激光在軌道中的絕對(duì)和相對(duì)位置，也可以編碼歌曲標(biāo)題等內(nèi)容。

　　因?yàn)榧す饪赡軙?huì)誤讀凸塊，所以需要 糾錯(cuò)碼 處理單位錯(cuò)誤。為了解決這個(gè)問(wèn)題，添加了額外的數(shù)據(jù)位，允許驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)單位錯(cuò)誤并糾正它們。

　　由于 CD 上的劃痕或斑點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致誤讀整個(gè)字節(jié)包(稱為突發(fā)錯(cuò)誤)，因此驅(qū)動(dòng)器需要能夠從此類事件中恢復(fù)。這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上通過(guò) 交織 光盤上的數(shù)據(jù)，以便它以非順序方式存儲(chǔ)在光盤的一個(gè)電路周圍。驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上一次一圈地讀取數(shù)據(jù)，并取消交錯(cuò)數(shù)據(jù)以便播放數(shù)據(jù)。

　　如果在音樂(lè)中誤讀了幾個(gè)字節(jié)，可能發(fā)生的最糟糕的事情是在播放過(guò)程中有點(diǎn)模糊。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在CD上時(shí)，任何數(shù)據(jù)錯(cuò)誤都是災(zāi)難性的。因此，在 CD-ROM 上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)使用額外的糾錯(cuò)碼。

　　光盤數(shù)據(jù)格式

　　有幾種不同的格式用于在CD上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，有些被廣泛使用，有些早已被遺忘。最常見的兩種是 光盤 (音頻)和 光盤 (計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù))。

　　光盤常見問(wèn)題解答

　　光盤有什么用?

　　光盤或 CD 是由塑料制成的光盤，用于存儲(chǔ)視頻、音頻和文本文件等數(shù)據(jù)。光盤取代了軟盤，因?yàn)樗鼈兪褂眯矢撸梢源鎯?chǔ)更多數(shù)據(jù)。

　　CD什么時(shí)候取代盒式磁帶?

　　CD從1991年開始取代盒式磁帶。到 2010 年代后期，CD 即將淘汰，取而代之的是流媒體音樂(lè)和數(shù)字下載。

　　DVD代表什么?

　　DVD 代表數(shù)字多功能光盤或數(shù)字視頻光盤。

　　DVD 是否停產(chǎn)?

　　流媒體服務(wù)已經(jīng)幾乎取代了光盤，包括DVD。流媒體行業(yè)的發(fā)展將使DVD在未來(lái)更加過(guò)時(shí)。

　　如何在沒(méi)有 CD 播放器的情況下播放 CD?

　　您可以將 CD 復(fù)制到 MP3 文件并將其移動(dòng)到 USB 驅(qū)動(dòng)器?；蛘邔?USB 電纜連接到外部 USB 設(shè)備，另一端連接到汽車中的 USB 端口。您還可以使用具有CD播放器的個(gè)人計(jì)算機(jī)或音樂(lè)系統(tǒng)。