Hardware 版 (精华区)

发信人: WyzIdeal (一叶小舟·波澜不惊), 信区: Hardware
标  题: 刻录的基本原理
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年12月11日20:34:28 星期一), 站内信件

要了解刻录的基本原理，先得认识一下“激光”这个东东，如果没有激光这东东的发明
，也就没有光盘的存在了。一般我们常提到的光盘“刻录”，事实上指的是将来源资料
通过机器置入到目标光盘之内，而这样的过程，我们也通称它为??刻录...
所以刻录光盘的机器，我们就称它为刻录机，可被刻录的片，我们也称它为空白刻录片
(就是俗称的空片)，而如果严格来讲的话，刻录的过程，事实上是一项极为复杂的光学
过程，
我们从软件的操作与硬件的应用将之简化，所以我们只要学会刻录软件的应用与硬件的
搭配即可进行刻录工作，而基本上，那些复杂的过程就交给电脑去处理了!
听起来刻录似乎很简单吧!学学软件就可以上路了?但事实上在软件的应用上却有着许许
多多的学问，这也是计算机书店里刻录书籍充斥的原因之一。
先了解激光
简单说来，激光是一种经由放射性物质增幅的光，意即把能量源输入活发性的物质时，
便会产生激光，而这些活泼性的物质可以是混合的气体或离子等，而激光的强度就取决
于输入的能量大小与所使用的物质，像一般光盘机中所使用的激光，其功率是相当低的
，如果将激光的功率给提升到一定的程度的话，穿透金属等其它物质对激光来讲根本不
是问题，所以各位曾耳闻的“死光枪”等科学武器，在激光的应用领域上，并不是一项
困难的工作，所以激光的应用可以从生活到国防，是一项应用极为广泛的“产品”。
在电脑的应用上，激光强烈而集中的光束，能够极为准确的侦测到光盘中的细密资料，
而这样的过程是以激光的反射光来接受读取，所以基本上读取装置与光盘片并无接触与
摩擦，也由于激光光束准确的读取特性，使得光盘上的资料密度可以很高，因为激光是
以光速来反应读的资料，所以激光不但可以读取资料也可以用来刻录资料，从市场上普
遍的各式CDROM、影音光盘机、DVD、刻录机等，您就就可知道这个理论的实用性了。
在光盘机上，激光射向旋转中的光盘片然后反射向旋转中反射光通过一片透镜并射向接
收资料的光电装置，而这个光电装置可连接的电路能够辩识出激光所反射回来的资料，
在光盘上，资料是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码，而光电装置的电路即能
辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(Phase Shift)，而这
个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。
经由光电读取装置，反射回到的凹槽与平面将会转换成1与0的数位讯号，而这1与0及0与
1的转换就可表示出许多复杂的类比资料了，这样说你能了解吗!?
再了解光盘片
接下来要谈的是我们生活中常接触的CD(Compact Disk)??光盘，光盘与传统的储存媒体
最大的差别是，光盘片可储存的资料密度相当大，片中的资料也可压缩的相当小，而且
还能够正确无误的读取，当然，它的携带容易及用不磨损的特点也是很吸引人的。
一般来说，一片光盘约可储存680MB的资料(指声音资料)，若是包含影音资料的话，也可
达到650MB (约450片1.44MB的磁碟片)，而如此的高容量约可置入74分钟的高音质音乐或
至少5000000页的文字，所以它的高容量特性，深受到各界的喜爱。
光盘片的材质是一种称为“聚碳酸脂”的石化制品，在光盘的制造过程里，“聚碳酸脂
”先被融成膏状，再倒入模具中，而模具中已有资料的凹痕(就是先前说的0与1啦!)，完
成之后的光盘片此时称为“塑胶基片”(或称基板)。
基板上的凹槽是以圆型的螺旋状由基片中央往外部延伸，其表面喷有一层铝质的反光涂
料(或称反射层)，以清楚的显示出凹槽与平面的分布情形。而上述的铝质涂料相当的薄
，厚度约500埃(1埃为千万分之一公里)，而基板上除了这铝质涂料外，还有一层透明的
保护涂料(保护铝层)，激光光可穿透保护涂料来读取资料，而最后一个步骤就是在光盘
片上印上标签，如此一来方告完成。
刻录的原理
CD-R和一般大量压制的CD片有许多地方不同，虽然一般的CD-R空片看起来是空白的，但
事实上它的表面已有螺旋状的沟槽了，而这沟槽主要的功能是在刻录资料时，激光所要
走的轨迹，CD-R的涂料层为“金”(一般CD为铝)，而“金”的好处除了具有较佳的抗腐
蚀性之外，更有极佳的反射效果，最重要的是，在基板与这“金”属层中，还有一层有
机染料，而正一层就是用来刻录用的(终于谈到重点了!)。
当开始进行刻录的时候，光盘机的激光光束通过塑胶基片，而对有机染料进行加热，当
有机染料受热后便会变形上升而凸出至金属层，而读取的时候这凸出去的地方就变成读
取时的凹槽了，所以CD-ROM就可以和读取一般的CD样样来读取CD-R片了。
CD-R的制程
CD-R刻录机是以775nm及795nm之间的激光在CD-R有机染料面直接加热而烧出凹槽(pit)，
或是使有机染料发生化学性变化(Degrade)，总而言之就是改变有机染料层对光的反射率
，当CD-ROM以低功率的激光读到凹槽和原来的表面不同的反射率时，被烧出的凹槽的地
方它会吸收部分的激光，原来的表面不吸收而反射激光，而CD-ROM正是藉着不同的反射
结果转换成判读的数据资料的。在刻录时，CD-R刻录机是采用等速(CLV；Constant Lin
ear Velocity)的方式进行刻录，而这也代表刻录机中的碟片转速是变动的，例如CD-R 
4倍速的刻录机每秒传输为600K资料，为了达成这个资料传输量，刻录机会当读写装置靠
近片子内圈时转的比较快，当读写装置靠近片子外圈时则会把转速给降下来，所以我们
常常可以清楚的感觉到光盘机的转速时快时慢，主要是因为内外圈的来回所致。
CD-R母盘灌制(Mastering)
CD-R与CD-ROM的母盘灌制过程大致上是相同的。均是采用激光刻片机(LBR；Laser Beam
 Rocorder)对玻璃基板做蚀刻。不同的是，CD-R对玻璃基板不是凹槽(Pit)的蚀刻，而是
以程式控制的方式刻出由片子中央由内而外的螺旋状的沟。
在一般的CD-ROM中，每一个节区都有标准的时间资料供CD-ROM作为参考，并完美的控制
其转数，而事实上在CD-R刻录机中一条螺旋状的凹槽称为“预刻凹槽绝对时间”(Absol
ute TimeIn Pregroove)，主要是导引激光与时间码的提供。
CD-R有机染料的涂布(Dye Coating)
这个部分CD-R与CD有截然不同做法，Dye是以旋转涂布的方式来进行(Spin Coating)，这
方式是Dye不断的从上往下打在碟片上，而碟片因旋转故需以更多的原料量方式涂布完成
，所以真的粘在CD-R上的大概只有滤掉的1/10，听起来似乎是一项颇为浪费的Dye Coat
ing工程(本来就是!)。光盘的保养方法
1.防止表面刮伤而造成反射层讯号破坏。
2.CD片平常应收纳于CD夹或CD盒内，避免阳光直射及高温、高湿阳光直射及高温、高湿
度的环境。
3.放置CD于桌面时，印刷面应朝上，你可以做一个实验，马上知道这样子对不对，拿一
片准备要丢弃的CD(有资料或音乐的)，拿小刀在读取面划一道刮痕，再放进去，而这片
CD，还是可以使用，即使你刮的很用力，顶多造成读取不顺或是跳针的状况。但是，如
果你在CD的背面轻轻的刮一下，你会发现CD背面的涂料被你刮下来了，而刮到的地方变
成透明的!但这张CD已确定完蛋了，因为刮破的地方已经无法反射激光光了。实验证明，
CD的背面比正面更怕磨损。所以当你下次要把CD装在同一个盒子中的时候，记得不要再
背对背了，不管是自己刻的CD-R还是外面买的CD都一样，知道了吗!
4.若表面有灰尘，可以空气吹净，清水冲洗或使用柔软绒布由内环往外环擦拭，若碰到
油性物质或油渍，可以中性洗洁剂清洗或以柔软绒布沾乙醚擦拭。
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