光盘与点数据安全.pptVIP

* 一. 光盘的诞生 早在70年代初期,荷兰飞利浦公司的研究人员，根据激光经过聚焦后，可以得到直径仅为２微米的光束，开始使用激光束来记录和重放信息的研究．１９７２年 ９月５日飞利浦公司向国际新闻界展示了长时间播放电视节目的激光视盘系统（ＬＤ）．并于１９７８投放市场．ＬＤ激光视盘的直径为１２英寸（约３０厘米）， 当时记录在盘上的电视节目还是模拟信号，不是数字信号． 随着ＬＤ激光视盘的开发成功，飞利浦公司和索尼公司联合开发了用来记录和重放音乐节目的数字激光唱盘技术，于１９８２年推向市场．数字激光唱盘的直 径为１２厘米．与ＬＤ激光视盘不同，数字激光唱盘采用了数字信号，可以纠正由于盘片表面的划伤，沾污等缺陷引起的错误．在成功引入数字激光唱盘后，飞利 浦公司和索尼公司自然想到用光盘来存放数据，作为计算机的存储器，从而产生了ＣＤ－ＲＯＭ光盘． 为了增加光盘的容量，研究人员选用了更短波长的激光，来缩小激光光束的直径，以增加光盘中的数据密度，开发出了ＤＶＤ光盘以及更高容量的ＢＤ蓝光光盘． 图1 只读光盘ＣＤ，ＤＶＤ和ＢＤ的信息层密度，波长和光盘容量比较 二. 光盘的分类 光盘按其功能可分为两大类: 只读光盘和刻录光盘, 其中刻录光盘有一次刻录光盘和多次擦写光盘. 只读光盘 一次刻录光盘 多次擦写光盘 CD唱盘 CD-R CD-RW VCD影碟 DVD-R DVD-RAM DVD影碟 DVD+R DVD-RW BD影碟 BD-R DVD+RW CD-ROM BD-RE DVD-ROM BD-ROM CD-ROM, DVD-ROM和BD-ROM主要用来储存电脑数据, 如操作软件等. 在所有的光储存媒体中，只有一次刻录光盘具有独特的不可重写性。 所以，在同步录音录像和档案光盘等要求保存原始记录资料的场合, ＤＶＤ＋Ｒ和ＤＶＤ－Ｒ被广泛使用． 三. 从只读光盘说起 只读光盘的结构如图2所示, 信息是用一个个长短不同的凹坑按螺旋型轨道模压在盘片上的. 图像和声音信号 图像和声音信号先通过模数转换器和编码器转换成数字信号. 然后, 把数字信号转换成由高低 模数转换和编码器 电平组成的调制信号, 再按调制信号的变化在盘片上模压出一个个相应长度的凹坑, 形成与调制信 号相同变化的凹坑（Pit）和平地(Land)，如图3所示. 所有凹坑和平地的长度都是位时钟的整数倍, 在专业书籍中位时钟用T表示, CD, DVD和BD的位时钟T的长度是不同的. 按光储存规格书标准，在CD盘片上总共有9种从3T 到11T不同长度的凹坑和平地。在DVD盘 片上总共有10种从3T 到14T不同长度的凹坑和平地, 没有12T和13T。 在BD盘片上总共有7种从2T 到8T不同长度的凹坑和平地,. 只读盘片上凹坑的深度是1/4波长, 利用激光的相干性, 从凹坑中反射的光与入射光的光程差为 1/2波长被互相抵消, 光强减弱, 从而产生强弱随凹坑和平地变化的光信号. 该光信号通过光电器件转 换成高低电平的调制信号, 再由解码器和数模转换器等还原成原始的图像和声音. 图3 只读光盘的信号转换 四. 刻录光盘的结构 图4 刻录光盘的结构图 与只读光盘不同, 刻录光盘是用激光经过聚集后产生高温从而改变刻录层中刻录材料的反射率来记录信息的. 在刻录光盘的刻录层中涂有刻录材料 和预先模压的预刻槽, 如图4所示. 预刻槽呈螺旋型由里向外延伸，数据必须刻录在预刻槽的中央。在预刻槽中还有沿两侧台阶经向小幅变化的蠕动信号 （wobble signal），该蠕动信号携带光盘的物理地址，使数据能刻录在光盘的指定位置。所以，一张空白的刻录光盘，除了涂有刻录材料外，还有预 先模压的预刻槽和预刻槽两侧沿台阶经向小幅变化的蠕动信号。打一比方，预刻槽好比是条公路，预刻槽两侧的蠕动信号好比是站名，激光束好比是汽 车，汽车在公路上行驶，把乘客送到指定的车站。在一张单层的DVD刻录光盘中，有多达25万个站名，一个也不能有错误，否则汽车就会找不到车站， 出现“飞盘”，导致整张光盘刻录失败。 按刻录层中刻录材料的特性不同, 刻录光盘有一次刻录(write-once)光盘和多次擦写(rewritable)光盘. 刻录材料通常有用酞菁(phthalo-cyanine dye) 染料, 偶氮(azo dye)染料和相变(phase-change)结晶材料等. 五. 光盘的刻录 图5 相变结晶材料的刻录原理 图6 记录层刻录的非结晶态斑条（凹坑） 光盘的刻录是利用大功率激光经过聚焦后在刻录层产生高温来改变刻录材料的光反射率, 把信息记录在盘片上的. 通常刻录的温度都要在数百度以上. 图5是相变 结晶材料的刻录原理, 当温度>600度时, 相变结晶材料会从结晶态变成非结晶态. 图6是刻录层的局部放大照片. 从照片上可以看到刻在预刻