PIANO
2002-07-05, 01:31 PM
***介紹之前,容小弟先聲明粉重要的一點,那就是以下內容皆為小弟個人的心得,所以有些部份含有小弟自己的理解推敲,並無法保證所言絕對正確!同時亦因為如此,所以希望能有幸接受各位大大與先進的指誤,糾正或點解小弟的錯誤!****
(在此先介紹一般唯讀式的光碟)
光碟片儲存資料的方式,乃是在塑膠基板上刻錄一條帶有大大小小坑洞的溝軌,以螺旋方式繞著碟片中心由內向外延續而出,如以讀取面來看的話,其旋轉方向為逆時針方向。而雷射頭便是把雷射光投射到此溝軌上,因為溝軌本身具有凹凸的坑洞起伏,所以會造成反射光有強弱的差異變化,然後再利用偵測元件(Photo Detector)接收這些反射光,送入訊號解析元件後解成有用的資料。
而溝軌要刻成螺旋線的目的,就是要利用碟片一邊旋轉的同時,讓雷射頭可以依軌道緩緩由內圈讀取到外圈,這也同時暗示了一個特性,那就是雖然同樣是一張12公分的碟片,但如果溝軌的密度比較大,表示可以塞入較長的螺旋線,所以可以創造出容量較大的碟片,像是74分鐘的螺旋線至少6216公尺,但80分鐘就至少需6720公尺以上。當然太大的溝軌密度也會有問題發生,那代表溝軌間的距離必須更小(Track Pitch),也就是雷射頭必須具備更精準的鎖尋軌能力,但這不是每台光碟機都可以達到的!
此外密佈在溝軌上的坑洞,它們的外型好壞也會影響到雷射光的反射效果,除了會影響到鎖尋軌表現之外,還會進一步影響資料訊號的判讀。理論上要讓雷射反光產生明顯的強弱差異,其原理便是利用坑洞深度的大小達成,透過坑與平面具有1/4雷射波長的深度差,可以造成坑反射訊號與平面反射訊號具有180度的相位差,然後去和投入光進行增消干涉,便可呈現極強與極弱的差距,讓photo detector容易偵測出來,也就是抓得到溝軌的位置,以及明顯起伏的資料訊號。
(請注意這是理論上,實際上坑洞的深度不見得以1/4波長為最佳,因為還得考慮其他的因素。)
坑洞深度的造成,其原先便已經刻好在複製模片上(stamper),然後再利用射出成型得到碟片塑膠基板,所以基板上的坑洞是從模片上拷貝出來的。可惜以目前的碟片射出機在講求快速製造的情況下,一般都會造成碟片外圍的坑洞成型較差,進而影響碟片外圈的讀取效果,這一部份是許多光碟製造業一直再持續改進的課題。而以上述的介紹看來,除了射出製程的好壞會影響溝軌之外,假如模片在刻製的過程中控制不佳,其結果也會嚴重影響到溝軌的複製。
坑洞除了深度會影響碟片讀取之外,其坑的長度也是一個重要因子,然而在雷射光讀取的方式裡,其訊號的解讀單位卻不是使用[長度],而是使用[時間],基本單位是231ns,稱為一個T時間,不過當你考慮碟片是用旋轉方式來讀取時,其實坑的長度就等於是訊號的時間長度(因為標準的讀取是採用定速度旋轉CLV,另一種採用定角速度的方式CAV,是為了達到高倍讀取的目的,當然需要再把訊號做同步處理),也就是說一個3T的坑,其坑長度在1.4m/s的速度下,可以反射出一道持續3*231=693ns的訊號,相當於0.0003234mm(如果沒算錯的話)。然而坑的長度也不只一種,當初菲利浦在訂定紅皮書的時候,便已訂定了9種長度規格,稱為3t、4t、5t....11t,並且同時適用平面的長度應用,換句話說不但坑的長有9種,平面的長也有9種,這一點不難理解,因為坑和平面的訊號都有被photo detector接收,所以平面一樣可以用來負載資料訊號。
(這9種長度或說18種也可,其實也並非訂定得很嚴謹,也就是11t不會剛好是3t的11/3倍,而且每個長度也都有一個可容許的誤差範圍)
長度為什麼是從3t開始?小弟也一直找不到正確可信的說明文件,而以小弟個人的推測看來,應該也是考慮到雷射波長的關係,也就是如果再小一點,則無法有效形成增消干涉的結果,這一點以DVD-ROM來說因為波長短一些,所以t單位較小,相對資料也可以儲存較多(dvd-rom可以儲存較多資料當然也不是只靠這樣的單一技術而已),而之所以會大到11t,則是因為在考慮到最小只能達到3t的限制下,無法使用單純的連續8個bit去代表訊號,也就是像00110000這樣當中有連續二個1的情況無法成立,
(喔!忘了先說明:3t長並不是代表000或是111,在雷射訊號的解讀方式上,是每當從坑轉平面,或是平面轉坑時,才代表1,其他時候都是0,也就是3t=100或001),因為那代表訊號在1t時間內由坑轉平面或是由平面轉坑。礙於此限制只好退而求其次,利用盡可能是最少的位元去找出可以完全取代8bit組合的另一組合,(被取代的目標之所以是8bit,乃考慮到電腦內部資料的單位都是byte組合),最後找到的新組合便是14bit,因為在14bit的16384種組合當中,1和1之間至少有二個0存在的剛好有超過256種,符合3t的要求,同時在挑出來的14bit組合裡,其中1和1距離最長的,就是有10個0,所以最大的t當然是11t囉!
而這一份用14bit去取代8bit的轉換表,就是俗稱的EFM轉換表。(以小弟的個人看法,efm表應該是一份業界標準的轉換表,是不能擅自修改的,否則要是各光碟機廠有各自的轉換法的話,那豈不是同一片光碟讀出來都不同了!)
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(在此先介紹一般唯讀式的光碟)
光碟片儲存資料的方式,乃是在塑膠基板上刻錄一條帶有大大小小坑洞的溝軌,以螺旋方式繞著碟片中心由內向外延續而出,如以讀取面來看的話,其旋轉方向為逆時針方向。而雷射頭便是把雷射光投射到此溝軌上,因為溝軌本身具有凹凸的坑洞起伏,所以會造成反射光有強弱的差異變化,然後再利用偵測元件(Photo Detector)接收這些反射光,送入訊號解析元件後解成有用的資料。
而溝軌要刻成螺旋線的目的,就是要利用碟片一邊旋轉的同時,讓雷射頭可以依軌道緩緩由內圈讀取到外圈,這也同時暗示了一個特性,那就是雖然同樣是一張12公分的碟片,但如果溝軌的密度比較大,表示可以塞入較長的螺旋線,所以可以創造出容量較大的碟片,像是74分鐘的螺旋線至少6216公尺,但80分鐘就至少需6720公尺以上。當然太大的溝軌密度也會有問題發生,那代表溝軌間的距離必須更小(Track Pitch),也就是雷射頭必須具備更精準的鎖尋軌能力,但這不是每台光碟機都可以達到的!
此外密佈在溝軌上的坑洞,它們的外型好壞也會影響到雷射光的反射效果,除了會影響到鎖尋軌表現之外,還會進一步影響資料訊號的判讀。理論上要讓雷射反光產生明顯的強弱差異,其原理便是利用坑洞深度的大小達成,透過坑與平面具有1/4雷射波長的深度差,可以造成坑反射訊號與平面反射訊號具有180度的相位差,然後去和投入光進行增消干涉,便可呈現極強與極弱的差距,讓photo detector容易偵測出來,也就是抓得到溝軌的位置,以及明顯起伏的資料訊號。
(請注意這是理論上,實際上坑洞的深度不見得以1/4波長為最佳,因為還得考慮其他的因素。)
坑洞深度的造成,其原先便已經刻好在複製模片上(stamper),然後再利用射出成型得到碟片塑膠基板,所以基板上的坑洞是從模片上拷貝出來的。可惜以目前的碟片射出機在講求快速製造的情況下,一般都會造成碟片外圍的坑洞成型較差,進而影響碟片外圈的讀取效果,這一部份是許多光碟製造業一直再持續改進的課題。而以上述的介紹看來,除了射出製程的好壞會影響溝軌之外,假如模片在刻製的過程中控制不佳,其結果也會嚴重影響到溝軌的複製。
坑洞除了深度會影響碟片讀取之外,其坑的長度也是一個重要因子,然而在雷射光讀取的方式裡,其訊號的解讀單位卻不是使用[長度],而是使用[時間],基本單位是231ns,稱為一個T時間,不過當你考慮碟片是用旋轉方式來讀取時,其實坑的長度就等於是訊號的時間長度(因為標準的讀取是採用定速度旋轉CLV,另一種採用定角速度的方式CAV,是為了達到高倍讀取的目的,當然需要再把訊號做同步處理),也就是說一個3T的坑,其坑長度在1.4m/s的速度下,可以反射出一道持續3*231=693ns的訊號,相當於0.0003234mm(如果沒算錯的話)。然而坑的長度也不只一種,當初菲利浦在訂定紅皮書的時候,便已訂定了9種長度規格,稱為3t、4t、5t....11t,並且同時適用平面的長度應用,換句話說不但坑的長有9種,平面的長也有9種,這一點不難理解,因為坑和平面的訊號都有被photo detector接收,所以平面一樣可以用來負載資料訊號。
(這9種長度或說18種也可,其實也並非訂定得很嚴謹,也就是11t不會剛好是3t的11/3倍,而且每個長度也都有一個可容許的誤差範圍)
長度為什麼是從3t開始?小弟也一直找不到正確可信的說明文件,而以小弟個人的推測看來,應該也是考慮到雷射波長的關係,也就是如果再小一點,則無法有效形成增消干涉的結果,這一點以DVD-ROM來說因為波長短一些,所以t單位較小,相對資料也可以儲存較多(dvd-rom可以儲存較多資料當然也不是只靠這樣的單一技術而已),而之所以會大到11t,則是因為在考慮到最小只能達到3t的限制下,無法使用單純的連續8個bit去代表訊號,也就是像00110000這樣當中有連續二個1的情況無法成立,
(喔!忘了先說明:3t長並不是代表000或是111,在雷射訊號的解讀方式上,是每當從坑轉平面,或是平面轉坑時,才代表1,其他時候都是0,也就是3t=100或001),因為那代表訊號在1t時間內由坑轉平面或是由平面轉坑。礙於此限制只好退而求其次,利用盡可能是最少的位元去找出可以完全取代8bit組合的另一組合,(被取代的目標之所以是8bit,乃考慮到電腦內部資料的單位都是byte組合),最後找到的新組合便是14bit,因為在14bit的16384種組合當中,1和1之間至少有二個0存在的剛好有超過256種,符合3t的要求,同時在挑出來的14bit組合裡,其中1和1距離最長的,就是有10個0,所以最大的t當然是11t囉!
而這一份用14bit去取代8bit的轉換表,就是俗稱的EFM轉換表。(以小弟的個人看法,efm表應該是一份業界標準的轉換表,是不能擅自修改的,否則要是各光碟機廠有各自的轉換法的話,那豈不是同一片光碟讀出來都不同了!)
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