CD数据格式标准

Author: 圆圆 Date: 1997-01-01

  CD光盘有各种类型,各种类型光盘的数据格式是不相同的,每种光盘的数据格式都必须符合相应的标准。正确地认识CD数据格式的标准对于使用CD产品有很大的帮助。
  CD原标准文件很多,而且还在不断地推出新的标准。由于CD标准文件的封面采用了彩色包装,所以习惯上以封面的颜色来称呼各种CD标准,如“红皮书”、“黄皮书”、“白皮书”等。目前能在计算机上使用的CD标准有6种。不过,我们还是从这些标准的基础——“红皮书”说起。
#2  红皮书(RED BOOK激光唱盘标准)
  红皮书是Philips和Sony公司制定的激光唱盘标准(CD-DA),这是最早的CD标准,也是整个CD产品最基本的标准,所有其它的标准都是在此基础上制定的。所以在介绍其它标准之前,对红皮书标准应该有一定的了解。符合此类标准的光盘只能在激光唱机上播放其声音信号。
  在CD-DA中以“帧”(frame)作为存储声音数据的基本单位。每帧数据由32个字节组成,表一描述了CD-DA帧的数据结构:
  校验码用来检测和校正读光盘时发生的错误。由于每帧数据都采用了双重的错误检测码(EDC-Error Detection Code)和错误校正码(ECC-Error Correction Code),所以声音数据的误码率可以降到10-9以下。
  在CD-DA光盘上,每98帧组成一个扇区。因此每个扇区共有:
  12×2×98(声音数据)+4×98(第一层EDC/ECC)+4×98(第二层EDC/ECC)+4×98(同步控制字节)=3528字节
  由扇区组成了光盘的光道。但是要注意光盘的光道和磁盘的磁道是不同的。前文中已经说过,磁道是若干同心园,所以各个物理磁道之间是不连续的;而光盘的光道呈螺旋状,所以物理光道是连续的,因此只有一条物理光道,其展开后的长度约为5公里。通常说的光盘光道是指逻辑光道。还应该说明的是,在磁盘中,每条磁道的扇区数是相同的,而在光盘中一条逻辑光道所含的扇区数可多可少,所以光道的长度也不是固定的。一般说来,一首乐曲或歌曲就是一条光道。
  激光唱机每秒读75个扇区,由此可以算出它的数据传输率为:
  2352(数据字节/扇区)×75(扇区/秒)=176400字节/秒=172.26KB/秒
#2  黄皮书(YELLOW BOOK CD-ROM标准)
  黄皮书是Philips和Sony公司在红皮书基础上制定的CD-ROM(光盘只读存储器)标准。黄皮书标准除了保留了CD-DA光道的数据格式外,又增加了两种光道格式,可以用来存储计算机数据和压缩的声音图像数据。因此,CD-ROM标准共有三种不同数据格式的光道:
  ·CD-DA光道:用于存储声音数据
  ·CD-ROM Mode1:用于存储计算机数据
  ·CD-ROM Mode2:用于存储经压缩的声音、静态图像或电视图像数据
  在红皮书标准中,由于没有地址信息,而且误码率对于计算机而言仍然太高,所以不能用作计算机存储器。在黄皮书中,对红皮书标准每帧中的2352个用户数据字节重新作了定义,解决了计算机寻址和进一步降低误码率的问题,从而使CD可以作为计算机的存储器来使用。
#3  1.CD-ROM Mode1的数据格式
  在CD-ROM Mode1的数据格式中把一个扇区中2352个用户数据字节重新定义为(见表二):
  其中用4个字节标识扇区地址。应该注意的是,CD-ROM的扇区地址表示方法与磁盘扇区地址是不同的。磁盘扇区地址用C-H-S(柱面号-磁头号-扇区号)表示,而CD-ROM则用计时单位中的“分”、“秒”以及“分秒”来表示。“分秒”是为CD-ROM寻址专门规定的,1分秒=1/75秒。4个字节扇区地址结构如下:
  ·分(MIN):占一个字节,取值范围是0-74
  ·秒(SEC):占一个字节,取值范围是0-59
  ·分秒(FRAC):占一个字节,取值范围是0-74
  ·方式(MODE):占一个字节,取值为01
  4个字节的EDC码用于错误检测,ECC错误校正码占用276个字节,这是第三级的错误检测和错误校正,通过这个处理可以使误码率降低到10-12以下。如果没有错误,则不执行该级的错误校正。用户数据为2048字节,还有12个字节用于同步信号。
#3  2.CD-ROM Mode2的数据格式
  CD-ROM Mode2的数据格式相对要简单一些。它把红皮书一个扇区中2352个用户数据字节重新定义(见表三):
  在CD-ROM Mode2中没有第三级EDC和ECC,因此其误码率比Mode1更高,但是其用户数据的存储量提高了14%。在Mode2扇区地址中的方式(Mode)字节取值为02。
  在CD光盘中,既可以采用某一种格式的光道,也可以混合两种格式的光道。混合两种格式光道的光盘称为混合方式光盘。一般混合方式光盘的第一条光道是CD-ROM Mode1光道,其余是CD-DA光道。因此这种光盘可以在普通的CD播放机上播放CD-DA光道的声音信号。
#2  CD-ROM/XA标准
  CD-ROM/XA标准是黄皮书(CD-ROM)标准的扩展。它又新定义了一种光道数据格式,称为CD-ROM/XA光道。实际上,就是对CD-ROM Mode2的改进,也称为“CD-ROM/XA Mode2”格式。它既可以存储计算机数据,也可以存储压缩的声音、静态图像和电视图像数据。这种光道之所以能够把各种格式的数据存放到一条光道上,是它定义了两种扇区格式:
  ·CD-ROM/XA Mode2 From1:用于存储计算机数据(见表四)
  ·CD-ROM/XA Mode2 From2:用于存储压缩的声音、静态图像和电视图像数据(见表五)
  计算机数据用Form 1格式存储,其余数据则用Form 2格式存储。这样,就可以按照多媒体信息的需要,把计算机数据、声音及各种图像交错存储在同一条光道上。
#2  CD-BRIDGE格式
  CD-Bridge格式的扇区结构实际上与CD-ROM/XA标准相同,只是在CD-ROM/XA光道上增加了一些附加信息。这样作的目的是为了使这种光盘也能够在CD-I播放机上播放。
  CD-Bridge格式的光盘只采用Mode2的扇区结构,不采用Mode1的扇区结构。声音光道位于数据光道的后面。
#2  ISO 9660(CD-ROM文件标准)
  ISO 9660是国际标准化组织(ISO)制定的用于计算机的CD-ROM文件标准。这个文件标准与MS-DOS或HFS的文件结构都不相同,计算机的操作系统必须用专门的转换软件把CD-ROM文件结构转换为可以识别的文件结构后,才能读取。Microsoft公司为读取CD-ROM光盘上的ISO文件而开发的程序是MSCDEX(Microsoft CD-ROM Extension),它和CD-ROM的设备驱动程序配合使用,DOS系统才能读取ISO9660文件。MSCDEX.EXE程序的功能主要有以下几个:
  ·识别CD-ROM驱动程序并与之配合;
  ·把文件格式转换为MS-DOS系统可以识别的文件格式;
  ·把CD-ROM定义为网络服务器的共享资源;
  ·支持CD-ROM/XA标准。
  MSCDEX.EXE文件要安装在AUTOEXEC.BAT文件中,而CD-ROM设备驱动程序要安装在CONFIG.SYS文件中才能正常使用。
#2  PHOTO CD格式
  Photo CD是把照片上的图像信息存储在光盘上。Photo CD光盘可以在Photo CD播放机、CD-I播放机、具有播放CD-ROM/XA的计算机系统上播放,它采用了Mode2 Form 1的数据格式。
#2  白皮书(WHITE BOOK VIDEO-CD标准)
  白皮书所描述的是当今国内最流行的Video-CD标准。它符合CD-Bridge格式和ISO9660文件结构,可以在Video-CD播放机、CD-I播放机和计算机(CD-ROM/XA)上播放。
  白皮书定义的光道结构由MPEG-Video扇区(存储图像信号)和MPEG-Audio扇区(存储声音信号)组成。图像和声音信号按照MPEG标准ISO11172的规定进行编码,两种扇区交错地排列在光道上。在白皮书中,把一个扇区的信息称为一个信息包。它们的数据结构见表六、表七。
  Video-CD一般简写为V-CD。要注意V-CD和CD-V(CD-Video)以及v-CD(video-CD)几者的区别。CD-V是指激光视盘,盘上的声音信号是数字信号,但其图像信号仍然是模拟信号;而V-CD盘上的声音和图像信号都是数字信号,因此两者是不同的。v-CD和V-CD不仅在写法上分别采用了小写和大写,实际上采用的标准也不同,v-CD采用的是基于红皮书的格式;而V-CD则用了白皮书格式。此外,v-CD使用的是倍密度的光盘,一片光盘可以存储2个小时的影视节目;而V-CD目前使用单密度光盘,所以播放时间不超过70分钟。我们通常在多媒体计算机系统中使用的是V-CD。