你有没有想过光盘是如何工作的? 威廉·怀特赫斯特/盖蒂图片社

　　光盘和 影碟 这些天无处不在。无论是用于保存音乐、数据还是计算机软件，它们都已成为在可靠包装中分发大量信息的标准媒介。光盘的生产非常容易和便宜，以至于美国在线每年发送数百万张光盘以吸引新用户。如果您有计算机和 CD-R 驱动器，则可以创建自己的 CD，包括所需的任何信息。

　　在本文中，我们将了解 CD 和 CD 驱动器的工作原理。我们还将研究CD采用的不同形式，以及这项技术的未来。

　　了解光盘：材料

　　光盘的横截面如中所述 模拟和数字录音的工作原理，CD 最多可以存储 74 分钟的音乐，因此必须存储在 CD 上的数字数据总量为：

　　44，100 个样本/通道/秒 x 2 字节/样本 x 2 个通道 x 74 分钟 x 60 秒/分钟 = 783，216，000 字节

　　要将超过 783 兆字节 (MB) 的容量安装到直径仅为 4.8 英寸(12 厘米)的光盘上，需要单个字节非常小。通过检查 CD 的物理结构，您可以开始了解这些字节有多小。

　　CD是一块相当简单的塑料，大约百分之四(4/100)英寸(1.2毫米)厚。CD的大部分内容包括 透明聚碳酸酯塑料注塑成型件.在制造过程中，这种塑料被微观凸起压印，这些凸起排列成单个、连续、极长的螺旋数据轨迹。我们一会儿会回到颠簸。一旦形成透明的聚碳酸酯片，一层薄的反射铝层就会溅射到圆盘上，覆盖凸起。然后在铝上喷涂一层薄薄的丙烯酸层以保护它。然后将标签印在丙烯酸上。完整 CD 的横截面(不按比例缩放)如下所示：

　　了解 CD：螺旋

　　CD 具有单个螺旋数据轨道，从光盘内部到外部盘旋。螺旋轨道从中心开始的事实意味着如果需要，CD可以小于4.8英寸(12厘米)，事实上，现在有塑料棒球卡和名片可以放在CD播放器中。CD 名片可容纳大约 2 MB 的数据，然后卡片的大小和形状切断螺旋形。

　　右边的图片甚至没有给你留下深刻的印象 数据轨道是多么小 - 它大约0.5微米宽，1.6微米将一个轨道与下一个轨道分开。(微米是米的百万分之一。而且颠簸更是微不足道...

　　了解 CD：颠簸

　　构成轨道的细长凸块每个宽0.5微米，至少长0.83微米，高125纳米。(纳米是十亿分之一米。透过聚碳酸酯层的凸起，它们看起来像这样：

　　您经常会在 CD 上读到“坑”而不是颠簸。它们在铝侧显示为凹坑，但在激光读取的一侧，它们是凸起。

　　颠簸的尺寸非常小，使CD上的螺旋轨道非常长。如果您能将数据轨道从CD上抬起并将其拉伸成一条直线，它将是0.5微米宽，近3.5英里(5公里)长!

　　要读取这么小的东西，你需要一个非常精确的光盘读取机制。让我们来看看。

　　光盘播放机组件

　　在 CD 播放器内部CD 播放器的任务是查找和读取作为凸起存储在 CD 上的数据。考虑到颠簸有多小，CD播放器是一种非常精确的设备。驱动器由三个基本组件组成：

　　一个 驱动电机 旋转光盘。该驱动电机被精确控制为在 200 到 500 rpm 之间旋转，具体取决于正在读取的轨道。

　　一个 激光 和 镜头系统 专注于并阅读颠簸。

　　一个 跟踪机制 移动激光组件，使激光束可以沿着螺旋轨迹移动。跟踪系统必须能够以微米分辨率移动激光。

　　CD播放器的作用：激光对焦

　　在CD播放器内部，有很多计算机技术涉及将数据形成可理解的数据块并将它们发送到DAC(在音频CD的情况下)或计算机(在音频CD的情况下)。 光驱).

　　CD播放器的基本工作是将激光聚焦在颠簸的轨道上。激光束穿过聚碳酸酯层，从铝层反射并击中检测光变化的光电器件。凸块反射的光与“着陆”(铝层的其余部分)不同，光电传感器检测到反射率的变化。驱动器中的电子元件解释反射率的变化，以便读取 位 构成 字节.

　　CD 播放器的作用：跟踪

　　最困难的部分是将激光束保持在数据轨道的中心。这种居中是 跟踪系统.跟踪系统在播放CD时，必须不断向外移动激光。当激光从圆盘中心向外移动时，凸块更快地移过激光 - 这是因为凸块的线性或切向速度等于半径乘以圆盘旋转的速度(rpm)。因此，当激光向外移动时， 主轴电机 必须减慢 CD 的速度。这样，凸块以恒定的速度经过激光，数据以恒定的速率从光盘上流出。

　　光盘编码问题

　　可刻录光盘

　　照片由欧内斯特·冯·罗森提供， AMG媒体如果您有CD-R驱动器，并且想要制作自己的音频CD或CD-ROM，那么您最有利的事情之一就是软件可以为您处理所有细节。您可以对软件说，“请将这些歌曲存储在此CD上”或“请将这些数据文件存储在此CD-ROM上”，软件将完成其余的工作。因此，您无需了解有关CD数据格式化的任何知识即可创建自己的CD。但是，CD数据格式化既复杂又有趣，所以无论如何让我们进入它。

　　要了解数据如何存储在 CD 上，您需要了解数据编码方法的设计者试图处理的所有不同条件。这是一个相当完整的列表：

　　由于激光使用凸起跟踪数据的螺旋，因此在数据轨迹中没有凸起的地方不能有扩展的间隙。为了解决这个问题，数据使用EFM(八十四调制)进行编码。在 EFM 中，8 位字节转换为 14 位，EFM 保证其中一些位为 1s。

　　由于激光希望能够在歌曲之间移动，因此需要将数据编码到音乐中，告诉驱动器光盘上的“它在哪里”。这个问题是使用所谓的 子代码数据.子码数据可以编码激光在轨道中的绝对和相对位置，也可以编码歌曲标题等内容。

　　因为激光可能会误读凸块，所以需要 纠错码 处理单位错误。为了解决这个问题，添加了额外的数据位，允许驱动器检测单位错误并纠正它们。

　　由于 CD 上的划痕或斑点可能会导致误读整个字节包(称为突发错误)，因此驱动器需要能够从此类事件中恢复。这个问题实际上通过 交织 光盘上的数据，以便它以非顺序方式存储在光盘的一个电路周围。驱动器实际上一次一圈地读取数据，并取消交错数据以便播放数据。

　　如果在音乐中误读了几个字节，可能发生的最糟糕的事情是在播放过程中有点模糊。但是，当数据存储在CD上时，任何数据错误都是灾难性的。因此，在 CD-ROM 上存储数据时会使用额外的纠错码。

　　光盘数据格式

　　有几种不同的格式用于在CD上存储数据，有些被广泛使用，有些早已被遗忘。最常见的两种是 光盘 (音频)和 光盘 (计算机数据)。

　　光盘常见问题解答

　　光盘有什么用?

　　光盘或 CD 是由塑料制成的光盘，用于存储视频、音频和文本文件等数据。光盘取代了软盘，因为它们使用效率更高，可以存储更多数据。

　　CD什么时候取代盒式磁带?

　　CD从1991年开始取代盒式磁带。到 2010 年代后期，CD 即将淘汰，取而代之的是流媒体音乐和数字下载。

　　DVD代表什么?

　　DVD 代表数字多功能光盘或数字视频光盘。

　　DVD 是否停产?

　　流媒体服务已经几乎取代了光盘，包括DVD。流媒体行业的发展将使DVD在未来更加过时。

　　如何在没有 CD 播放器的情况下播放 CD?

　　您可以将 CD 复制到 MP3 文件并将其移动到 USB 驱动器。或者将 USB 电缆连接到外部 USB 设备，另一端连接到汽车中的 USB 端口。您还可以使用具有CD播放器的个人计算机或音乐系统。