光盘及其家族

🏠 首页 《无线电》杂志 1996年 🔗 第4期 🔗 第36页 分类:答读者问 🔗 曹揆申 🔗

激光光盘是利用激光将信息记录在圆盘上的一种新型存储媒体。由于盘片上的信息容量极大,所录数据的单元均在微米数量级,所以构成致密型或袖珍型光盘(如CD—Compact Disc),通常称为光盘。播放光盘的机器则称为光盘机。

光盘有许多优点。首先光盘用激光读取,无任何机械式磨损,因而它的寿命是半永久性的,此外,CD光盘上还可以存储诸多辅助的信息,因而,适用于快速寻找、自动检索、乐曲显示、时间指示、随机编程等等。另外,对于以数学方式记录的光盘,具有极高的性能,各项指标大大地优于似已达顶峰级的机械式密纹唱片(LP),例如音频频响可复盖乃至超过人耳的整个可闻声范围,动态范围在90dB以上,信噪比达100dB,声道隔离度大于90dB,而失真度却小于0.005%、抖晃率小于0.001%。其次,由于光盘的信息量大,一张CD唱片可放一小时以上音乐,(LP唱片仅能播放15分钟)。

尤其难能可贵的是CD唱片自1982年问世以来,她已在数字立体声信号记录的基础上,层出不穷地繁衍出令世人眩目的众多新成员,形成了多姿多彩的大家族,现简要介绍如下:

一、 CD-DA(Compact Disc-Digital Audio)

即普通的CD唱片,为避免与后来开发出来的各种CD光盘混淆,特在CD后面附加DA字母,表示记录的是数字音频节目。

数字光盘与模拟的机械式唱片不同,它首先要把连续的音频信号波形分切成许多个微小间隔,然后将每段的音量大小转换成二进制的数字信息,完成模拟/数字的转换,再在数字音频信息的中间加进连接、识别、控制、显示以及纠错等用的附加数码后,对高功率的激光进行调制,从而在母版圆盘上光刻成坑点形式的信息,再利用铸模与射出成型技术压制出所需直径为12厘米(5英寸)的CD标准光盘来。

放音时,同样要利用激光照射CD光盘,根据盘片上坑点的不同而产生强弱不同的反射光,并由此转换成强弱不同的电流,再通过包括数字/模拟变换在内的信号解码处理,最后还原成模拟声的信号。

在CD大家族中,目前CD-DA光盘仍然占有绝对的多数,且可在绝大部分的CD机上重放。

二、CD+G(CD-Graphics)

在CD—DA光盘中,除音频信息外,每一小段均留有8位子码(称用户比特)待用,除其中两位已作为曲间暂停、时间码等使用外,剩下的6位用户码再用以表示图像信号,从而构成CD+G光盘。播放这类光盘,需要有带子码解码的终端及有图像解码的CD机,才能在欣赏音乐的同时,在屏幕上有背景画面呈现。缺点是这类CD+G光盘受信息量的限制,电视屏幕上仅能显示幻灯式的静止图像和文字,其图形的结构仅为288×192,文字结构为6×12点阵,因而较为粗糙。

CD+G光盘较适用于低中层次的卡拉OK和MTV使用,歌唱时屏幕上不仅有曲名和文字说明,且歌词可随主旋律而变色以默契地配合歌手的演唱。

三、CD-ROM(CD-Read only Memory)

ROM是只读存储器的缩略语,意即在这类存储器体中既存的信息固定不变,只能读出,不能写入,也不能修改。将CD与ROM结合起来的只读式光盘CD-ROM就是原先作为计算机的大容量外存储设备而开发出来的。在CD-ROM中存有大量的计算机程序、指令和数据,需要时可随时调用。但随着多媒体技术的进展,CD-ROM又在相同的轨迹上,除数据外越来越多地存入视音频信息,这样在读出计算机数据的同时又能重放出图像和声音来。

目前用于CD-ROM的有两种格式:CD-ROM MODE1,纯用于存储计算机数据;CD-ROM MODE2通常用于存储经压缩后的音频信息,若存入视频信息,则又规定了CD-ROM×A格式,后者重放时需配有专用的驱动器设备或接口卡。

利用CD-ROM存储容量极大的潜力,能为教学、科研和各行各业提供无数图、文、声并茂的信息资料。例如一张CD-ROM片可存入20册为一套的百科全书。又如作为中国教育方面的第一张光盘“中国教育信息库”已全面收录了我国各类学校的基本情况的信息,它含有750万汉字、750万英文和166幅彩色图片,成为名符其实的综合性大型教育信息库。

四、 CD-I(CD-Interactive)

这是一种多媒体系统的交互式光盘,也是CD-ROM的一种特殊型式。在CD-I光盘中,它允许在同一轨迹中交叉插入计算机的程序和经压缩后的视音频信息。使用时,将光盘与计算机、电视机、音响等设备相连,便构成了一个多媒体的交互系统,用户可通过计算机的键盘、鼠标、操纵杆或触摸屏等进行人机对话,以便能直接参与或主动控制自己所需要的节目内容。

CD-I光盘特别适宜于用作计算机辅助教学的软件,成为个人学习、游戏或情况检索的有力工具。

现在CD-I光盘又已演化出若干个新的品种。例如准备性光盘,它是在标准的CD光盘第一个曲目前留出182秒以上的暂停空间,将CD-I信息录入这一区域之内。于是利用这种光盘既可在普通的CD—DA机上重放音频,又可在CD-I机上重放暂停区中的音视频信号;当然也可以将这些数据转入计算机的内存后再行重放,或获得诸如曲目介绍等其他信息。

五、CD-V(CD-with Video)

CD-V可称为带视频的激光唱片,光盘上所记录的信息分内外两大部分:内层的7.4厘米直径圈内录有20分钟的数字音频信号,这与普通的CD-DA光盘没有什么区别;而外层在7.8厘米的直径圈之外,则录有5分钟的彩色电视信号(一般为NTSC制式)以及数字伴音。该盘内层的音频信号可以在普通的CD机上播放;而外层的图像信号则必须用CD、CD-V兼容机或CD、CD-V、LD兼容机并连接上电视机后才能播放和显示。

CD-V中的彩电信号虽是以坑点的数码形式记录在光盘上的,但整个系统仍属模拟性质,因而不仅图像质量受到限制,且占用了整个光盘的2/3空间,却只能放映5分钟的图像,所以这类光盘已趋于淘汰。

六、V-CD(Video-CD)

当前,号称小影碟的VCD开始在国内流行,它用CD-DA相同大小的光盘却记录有74分钟的数字活动图像和立体声数字伴音,关键在于记录前预先对声像信息进行大规模的压缩,播放时则使用专用的VCD机(或其它兼容机),也可在计算机中加装视频解码卡通过解压缩装置在电视或电脑的屏幕上显示出来。

VCD所用的压缩技术是根据国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)的活动图像专家级所制定的MPEG-1标准来实施的(MPEG-Moving Picture Expert Group),信息的压缩比达140∶1,但看来这种技术尚不够完善,每秒30帧图像中仅有2帧是完整画面,故清晰度只达250~280,稍高于VHS录像机水平。

七、DVD(Digital Video disc)

在VCD技术的基础上,国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(IEC)的专家组又共同制定了新的高质量压缩方案MPEG-2,它与MPEG-1不同之处在于压缩比减少了一半(为70∶1)而数据传送速率却较高,且可随着图像变化速率的提高而加快;同时音频压缩也采用了立体声电影用先进的AC-3方式。

发展中的DVD是VCD的升级换代光盘。图像质量已有明显提高,可达到乃至超过LD的水平;伴音不仅音质良好,而且能实现5.1声道的立体声(左、中、右、左环绕、右环绕,再加设200赫以下的辅助低音)。不仅如此,双面灌录的DVD可存放2小时以上的电视节目,为家庭影院开辟了美好前景。

八、LD(Laser Video Disc)

LD称为激光视盘或常称为(激光)影碟,其盘片直径有30厘米(12英寸)与20厘米(8英寸)两种。使用时,由LD机播放,现在LD机通常是能放多种光盘的一种CD兼容机。

LD中图像的录制方式为模拟视频方式;而光盘上的声音信息常录有两声道的模拟信号和两声道的数字信号可供任意选用。另外LD光盘还有两种类型:一种是CLV型(Constant Linear Velocity),称为长时间光盘,它按恒定的线速度旋转,单面播放时间达1小时;另一种是CAV型(Constan Angular Velocity),称为标准光盘,它按恒定的角速度旋转,单面播放时间为30分钟,时间虽然较短,但利用CAV可实现快慢放、停帧等特技方式的放映。

在光盘的大家族中,还有许多鲜为人知的成员,例如有直径仅8厘米的小型光盘CD-Single;有专门用于存储照相图片的Photo-CD;有适用于家庭游戏机的CD-TV;有用于卡拉OK的KaraOKCD;以及用户可一次性写入的CD-WO光盘;或既可写入又可擦除的CD-MO光盘等等,但目前这些都尚未流行或普及,故不再一一介绍。(曹揆申)