[分享] 黄黄的光盘里究竟有什么?

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 楼主| 发表于 2021-4-1 22:19:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
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黄黄的光盘里究竟有什么?-1.jpg

光盘由无色透明的基板记录层,纯银反射层、保护层、印刷层组成。

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记录层的成分是不同颜色的有机染料可以使光盘表现出不同的颜色。而光盘的信息都记录在这层有机染料上。刻录机通过将激光数聚焦,可以永久性的在记录层以螺旋状轨迹由内而外刻上不同长度的坑。这些凹坑和原始的平地就是数据。

在读取时,激光透过半反射棱镜汇聚在物镜上,物镜将激光聚焦成为极其细小的光斑,照在光盘上,沿着螺旋轨迹前进。光线被反射后,再次穿过物镜,通过半反射结构的棱镜反射罩在记录光线号的光电二极管上,凹坑的深度为对应激光波长的四分之一。

黄黄的光盘里究竟有什么?-3.jpg

我们可以将照射在涂料上的激光看成两部分,在经过凹坑与平地的边缘时,其中一束光发生反射的位置变化,导致两束光重新汇合后产生了半个波长的相位差。相位差使得反射后汇聚的两束光振幅相互抵消,亮度变暗。当两束光回到同一水平面上反射相位差为零,重新变亮。这种在凹坑边缘发生的短暂变暗,会以信号强度跳变的形式被记录,这些跳变就是光盘中二进制数据里的1。而凹坑和平地代表若干个连续的0,所以只要用二进制码表达信息。再一一对应的刻在光盘上就能记录数据吗?答案是不,计算机常用的字符编码一个字节包含8位二进制码,共有256种排列。

黄黄的光盘里究竟有什么?-4.jpg

但是现有的技术不允许记录两个连续的一,这是因为一只能出现在凹坑边缘,这就导致了两个一之间必然有零。同时持续读取零,也会因为长距离的凹坑或平地而失去方向,导致光头出轨。受制于这些条件,可用的字符编码远远不足256个,于是数据在写入光盘之前需要对编码进行调制。

常见的调制规则是EFM (八比十四调制)将八位编码空间扩展到十四位,可以表示16384个编码。接下来规定1,不能连续出现。连续的0只能有2到10个,这样就能剔除掉一万多个不能使用的码,剩下的256个可用的十四位码可以和原有的256个八位码一一对应,使数据能顺利读取。为了防止相邻编码的一首尾相接,每个编码结尾还要再加入三位耦合码,并在读取时忽略掉最终八位字符编码变成了17位,刻在了光盘上。

另外,为了防止在读取过程中盘面的划痕、指纹印,导致读取错误,每2048字节的数据都需要附加一段288字节的校验码,可以用于校验并纠正数据产生的错误。

只读光盘经过一次写入之后,数据就不能更改,而可擦写光盘则采用如银银t d 合金和锗t d 合金等相变材料作为记录层,相变材料具有两种稳定状态:晶态和非晶态。在写入时射出高功率的射线,使相变材料的温度超过相变温度,被照射区域的相变材料由晶态变为非晶态,而用中等功率的激光产生的温度,则可以将非结晶的组织还原成晶态,具有较高透光率的晶态,相当于平地,较低透光率的非晶态则相当于凹坑。通过不同功率激光的切换就能实现光盘数据的多次写入和擦除。

黄黄的光盘里究竟有什么?-5.jpg

当代生活中已经很难见到光盘,主要原因是光盘的容量太小了。为了在这张直径十二厘米的塑料片上增大容量,首先要使用更小的坑道来记录信息。为了读取更小的坑道,需要更短波长的光,才能聚焦更小的光斑。单盘容量25GB的蓝光光盘通过使用波长405nm的蓝紫色光,将物镜聚焦的光斑缩小到了580nm。这已经接近了光学极限。其次,为了节约数据长度,蓝光采用了17pp 调制码,相比8:14调制编码率从47.06%提升到了66.67%。另外,还可以在记录层上叠加记录层,只要改变激光的焦距,就能读取各层数据。目前常见的4层蓝光光盘将容量扩大到了100GB。

更大容量的只读光盘只能在数据中心见到。以工业级蓝光光盘库为例,以12个300GB 只读蓝光光盘组成的盘匣为储存单位,可以在一个机柜中实现1.92p b 的数据存储。

黄黄的光盘里究竟有什么?-6.jpg


光盘能让数据可靠存储超过50年,广泛应用于博物馆、科研单位等,需要长期存储大量备份历史数据的机构,只读光盘无法被篡改的特性决定了,数据被刻在这些塑料片上,即使过去半个世纪,只要它还能反光,就可以读取那些留在你记忆中的音乐、电影、游戏会永远停在某个角落等你。
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发表于 2021-4-1 22:20:16 | 显示全部楼层
光盘可以存50年,厉害呀[赞]
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发表于 2021-4-1 22:52:33 | 显示全部楼层
哈哈,我只看看不说话
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发表于 2021-4-2 09:04:31 | 显示全部楼层
众里寻他千百度,蓦然回首在这里!
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发表于 2021-4-3 01:26:44 | 显示全部楼层
支持一下等升级
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发表于 2021-4-4 19:45:39 | 显示全部楼层
确实不错,顶先
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发表于 2021-4-5 18:17:03 | 显示全部楼层
前排顶,很好!
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