CD光盘简介 CD光盘发展 CD光盘原理→MAIGOO百科

光盘是以光信息做为存储的载体并用来存储数据的一种物品。分不可擦写光盘，如CD-ROM、DVD-ROM等；和可擦写光盘，如CD-RW、DVD-RAM等。

光盘是利用激光原理进行读、写的设备，是迅速发展的一种辅助存储器，可以存放各种文字、声音、图形、图像和动画等多媒体数字信息。

光盘定义：即高密度光盘（Compact Disc）是近代发展起来不同于完全磁性载体的光学存储介质（例如：磁光盘也是光盘），用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存储和再生信息，又称激光光盘。

原理

光盘是如何造出来的？对于这个问题，可能很多人都没有办法回答出来。我们的台式电脑，可以通过组装的形式来制造，例如把处理器、内存、硬盘、主板等配件，安装在机箱里，就形成了一台电脑。而一块主板则是通过电路板布线、贴片、焊接、插件、再焊接等步骤完成的。然而，一张薄薄的光盘，它又如何才能制造出来呢？

要了解光盘的制造原理，首先就要了解光盘的结构，其结构同制造过程密切相关。大家都知道，光盘只是一个统称，它分成两类，一类是只读型光盘，其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等；另一类是可记录型光盘，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD R、DVD RW、DVD-RAM、Double layer DVD R等各种类型。

根据光盘结构，光盘主要分为CD、DVD、蓝光光盘等几种类型，这几种类型的光盘，在结构上有所区别，但主要结构原理是一致的。而只读的CD光盘和可记录的CD光盘在结构上没有区别，它们主要区别在材料的应用和某些制造工序的不同，DVD方面也是同样的道理。我们就以CD光盘为例进行讲解。

我们常见的CD光盘非常薄，它只有1.2mm厚，但却包括了很多内容。从图1中可以看出，CD光盘主要分为五层，其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。我们分别进行说明。

结构

基板

它是各功能性结构（如沟槽等）的载体，其使用的材料是聚碳酸酯（PC)，冲击韧性极好、使用温度范围大、尺寸稳定性好、耐候性、无毒性。一般来说，基板是无色透明的聚碳酸酯板，在整个光盘中，它不仅是沟槽等的载体，更是整体个光盘的物理外壳。CD光盘的基板厚度为1.2mm、直径为120mm，中间有孔，呈圆形，它是光盘的外形体现。光盘之所以能够随意取放，主要取决于基板的硬度。

在读者的眼里，基板可能就是放在最底部的部分。不过，对于光盘而言，却并不相同。如果你把光盘比较光滑的一面（激光头面向的一面）面向你自己，那最表面的一面就是基板。需要说明的是，在基板方面，CD、CD-R、CD-RW之间是没有区别的。

记录层

这是烧录时刻录信号的地方，其主要的工作原理是在基板上涂抹上专用的有机染料，以供激光记录信息。由于烧录前后的反射率不同，经由激光读取不同长度的信号时，通过反射率的变化形成0与1信号，借以读取信息。到2013年市场上存在三大类有机染料：花菁（Cyanine）、酞菁(Phthalocyanine)及偶氮(AZO）。

一次性记录的CD-R光盘主要采用（酞菁）有机染料，当此光盘在进行烧录时，激光就会对在基板上涂的有机染料，进行烧录，直接烧录成一个接一个的"坑"，这样有"坑"和没有"坑"的状态就形成了‘0'和‘1'的信号，这一个接一个的"坑"是不能恢复的，也就是当烧成"坑"之后，将永久性地保持现状，这也就意味着此光盘不能重复擦写。这一连串的"0"、"1"信息，就组成了二进制代码，从而表示特定的数据。

在这里，需要特别说明的是，对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的就不是有机染料，而是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个的"坑"，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极性，来形成特定的"0"、"1"代码序列。这种碳性物质的极性是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。

反射层

这是光盘的第三层，它是反射光驱激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。其材料为纯度为99.99%的纯银金属。

这个比较容易理解，它就如同我们经常用到的镜子一样，此层就代表镜子的银反射层，光线到达此层，就会反射回去。一般来说，我们的光盘可以当作镜子用，就是因为有这一层的缘故。

保护层

它是用来保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。市场使用的DVD /-R系列还需在以上的工艺上加入胶合部分。

印刷层

印刷盘片的客户标识、容量等相关资讯的地方，这就是光盘的背面。其实，它不仅可以标明信息，还可以起到一定的保护光盘的作用。

光盘的诞生结束了录像带音像时代。

物理特性

从主要结构来讲，CD、DVD光盘的结构是一致的，只不过，它们的厚度和用料有所不同。在上面的介绍中，我们提到CD光盘的厚度为1.2mm，这个厚度是否可以改变？回答是否定的。

在实际应用中，读取和烧录CD、DVD、蓝光光盘的激光是不同的。大家都知道，CD的容量只有700MB左右，而DVD则可以达到4.7GB，而蓝光光盘更是可以达到25GB。它们之间的容量差别，同其相关的激光光束的波长密切相关。

一般而言，光盘片的记录密度受限于读出的光点大小，即光学的绕射极限（Diffraction Limit)，其中包括激光波长λ，物镜的数值孔径NA。所以传统光盘技术要提高记录密度，一般可使用短波长激光或提高物镜的数值孔径使光点缩小，例如CD(780nm，NA：0.45）提升至DVD(650nm，NA：0.6），再到Blu-ray Disc盘片（405nm，NA：0.85）。

对于CD光盘，其激光波长为780nm，物镜的数值孔径NA为0.45，激光束会集到一点的距离需要1.2mm，这就决定了CD光盘基板的厚度为1.2mm。不管是CD光盘的基板过厚，还是过薄，激光束都不能会集到一点，从而严重影响数据的烧录和读取。

从图2中我们可以看到，DVD光盘的激光波长为650nm，物镜的数值孔径NA为0.6，而激光束会集到一点的距离只需要0.6mm，这决定DVD光盘基板的厚度为0.6mm。不过，0.6mm的厚度太薄，其制造出来的光盘也会因为太薄而容易折断。因此，在DVD的实际制造过程中，会把两片0.6mm厚的基板迭合在一起，共同组成1.2mm的厚度。当然，在这种情况下，只有一片基板在记录数据，而另一片基板则完全起保护的作用。

光盘的发展趋势是向高容量存储（如2010开始面世的DVD R DL产品），业界的技术研发也以此为导向。

已经出现了单面双层的DVD盘片。单面双层盘片（DVD R Double Layer）是利用激光（Laser beam）聚焦的位置不同，在同一面上制作两层记录层，单面双层盘片在第一层及第二层的激光功率（Writing Power）相同（激光功率为<30mW），反射率（Reflectivity）也相同（反射率为18%～30%），刻录时，可从第一层连续刻录到第二层，实现资料刻录不间断。

保护方法

随着VCD、DVD机的广泛使用，几乎每家都有些光盘，光盘高清逼真的音质及清晰的影像已被众多的人士所喜爱，而正确地保养光盘会令你长久享受到纯正的原声原味。

光盘因受天气、温度的影响，表面有时会出现水气凝结，使用前应取干净柔软的棉布将光盘表面轻轻擦拭。

光盘放置应尽量避免落上灰尘并远离磁场。取用时以手捏光盘的边缘和中心为宜。

光盘表面如发现污渍，可用干净棉布蘸上专用清洁剂由光盘的中心向外边缘轻揉，切勿使用汽油、酒精等含化成份的溶剂，以免腐蚀光盘内部的精度。

光盘在闲置时严禁用利器接触光盘，以免划伤。若光盘被划伤会造成激光束与光盘信息输出不协调及信息失落现象，如果有轻微划痕，可用专用工具打磨恢复原样。

光盘在存放时因厚度较薄、强度较低，在叠放时以10张之内为宜，超之则容易使光盘变形影响播放质量。

光盘若出现变形，可将其放在纸袋内，上下各夹玻璃板，在玻璃板上方压5公斤的重物，36小时后可恢复光盘的平整度。

对于需长期保存的重要光盘，选择适宜的温度尤为重要。温度过高过低都会直接影响光盘的寿命，保存光盘的最佳温度以摄氏20度左右为宜。

光盘尺寸

120 型光盘

尺寸：外径 120mm、内径 15mm

厚度：1.2mm

容量：DVD 4.7GB/8.6GB；CD 650MB/700MB/800MB/890MB

小型光盘

尺寸：外径 80mm，内径 21mm

厚度：1.2 mm

容量：200MB

名片光盘

尺寸：外径 56mmX86mm，60mmX86mm 内径 22mm

厚度：1.2 mm

容量：39--54MB 不等

双弧形光盘

尺寸：外径 56mmX86mm，60mmX86mm 内径 22mm

厚度：1.2 mm

容量：30MB/50MB

异型光盘

尺寸：可定制

厚度：1.2mm

容量：50MB/87MB/140MB/200MB

读取技术

1）CLV技术：（Constant-Linear-Velocity）恒定线速度读取方式。在低于12倍速的光驱中使用的技术。它是为了保持数据传输率不变，而随时改变旋转光盘的速度。读取内沿数据的旋转速度比外部要快许多。

2)CAV技术：（Constant-Angular-Velocity）恒定角速度读取方式。它是用同样的速度来读取光盘上的数据。但光盘上的内沿数据比外沿数据传输速度要低，越往外越能体现光驱的速度，倍速指的是最高数据传输率。

3)PCAV技术：（Partial-CAV）区域恒定角速度读取方式。是融合了CLV和CAV的一种新技术，它是在读取外沿数据采用CLV技术，在读取内沿数据采用CAV技术，提高整体数据传输的速度。

光盘类型

CD：（Compact-Disc）光盘。CD是由liad-in（资料开始记录的位置）；而后是Table-of-Contents区域，由内及外记录资料；在记录之后加上一个lead-out的资料轨结束记录的标记。在CD光盘，模拟数据通过大型刻录机在CD上面刻出许多连肉眼都看不见的小坑。

CD-DA：（CD-Audio）用来储存数位音效的光碟片。1982年SONY、Philips所共同制定红皮书标准，以音轨方式储存声音资料。CD-ROM都兼容此规格音乐片的能力。

CD-G：（Compact-Disc-Graphics）CD-DA基础上加入图形成为另一格式，但未能推广。是对多媒体电脑的一次尝试。

CD-ROM：（Compact-Disc-Read-Only-Memory）只读光盘机。1986年，SONY、Philips一起制定的黄皮书标准，定义档案资料格式。定义了用于电脑数据存储的MODE1和用于压缩视频图象存储的MODE2两类型，使CD成为通用的储存介质。并加上侦错码及更正码等位元，以确保电脑资料能够完整读取无误。

GD-ROM：（Gigabyte Disc）千兆光盘是由雅马哈制作，日本世嘉公司于1998年投入适用于媒体记录和游戏机的一种多媒体光盘，最大储存量为1GB，用于取代当时市场上普遍存在的650MB-700MB容量的CD-ROM光盘。GD-ROM由雅马哈生产，它的工作原理是在原有CD-ROM的基础上，对数据进行再次打包，压缩处理来增加储存量。GD-ROM的数据由于其构造和生产因素，无法用传统的CD刻录机进行复制。

CD-PLUS：1994年，Microsoft公布了新的增强的CD的标准，又称为CD-Elure。它是将CD-Audio音效放在CD的第一轨，而后放资料档案，如此一来CD只会读到前面的音轨，不会读到资料轨，达到电脑与音响两用的好处。

CD-ROM XA：（CD-ROM-eXtended-Architecture）1989年，SONY、Philips、Microsoft对CD-ROM标准扩充形成的白皮书标准。又分为FORM1、FORM2两种和一种增强型CD标准CD 。

VCD：（Video-CD）激光视盘。SONY、Philips、JVC、Matsu**a等共同制定，属白皮书标准。是指全动态、全屏播放的激光影视光盘。

CD-I：（Compact-Disc-Interactive），是Philips、SONY共同制定的绿皮书标准。是互动式光盘系统。1992年实现全动态视频图像播放。

Photo-CD：1989年，KODAK公司推出相片光盘的橘皮书标准，可存100张具有五种格式的高分辨率照片。可加上相应的解说词和背景音乐或插曲，成为有声电子图片集。

CD-R：（Compact-Disc-Recordable）1990年，Philips发表多段式一次性写入光盘数据格式。属于橘皮书标准。在光盘上加一层可一次性记录的染色层，可通进行刻录。

CD-RW：在光盘上加一层可改写的染色层，通过激光可在光盘上反复多次写入数据。

SDCD：（Super-Density-CD）是东芝(TOSHIBA）、日立(Hitachi）、先锋、松下（Panasonic）、JVC、汤姆森(Thomson）、三菱、Timewamer等制订一种超密度光盘规范。双面提供5GB的储存量，数据压缩比不高。

MMCD：（Multi-Mdeia-CD）是由SONY、Philips等制定的多媒体光盘，单面提供3.7GB储存量，数据压缩比较高。

HD-CD：（High-Density-CD）高密度光盘。容量大。单面容量4.7GB，双面容量高达9.4GB，有的达到7GB。HD-CD光盘采用MPEG-2标准。

MPEG-2：1994年，ISO/IEC组织制定的运动图像及其声音编码标准。针对广播级的图像和立体声信号的压缩和解压缩。

DVD：（Digital-Versatile-Disk）数字多用光盘，以MPEG-2为标准，拥有4.7G的大容量，可储存133分钟的高分辨率全动态影视节目，包括个杜比数字环绕声音轨道，图像和声音质量是VCD所不及的。

DVD RW：可反复写入的DVD光盘，又叫DVD-E。由HP、SONY、Philips共同发布的一个标准。容量为3.0GB，采用CAV技术来获得较高的数据传输率。

PD光驱：（PowerDisk2）是Panasonic公司将可写光驱和CD-ROM合二为一，有LF-1000（外置式）和LF-1004（内置式）两种类型。容量为650MB，数据传输率达5.0MB/s，采用微型激光头和精密机电伺服系统。

DVD-RAM：DVD论坛协会确立和公布的一项商务可读写DVD标准。它容量大而价格低、速度不慢且兼容性高。

UMD：（Universal Media Disc）索尼电脑娱乐（简称SCEI，通常称为SCE）自主研发的UMD光碟全称为“Universal Media Disc（通用媒体光碟）”UMD光盘于2005年6月21日被国际标准组织Ecma International正式认可为标准规格。尺寸（约）：65mm×64mm×4.2mm，具有塑料保护外壳。UMD碟采用660纳米红光镭射双层记录方式，最高容量为1.83GB。UMD碟是作为PSP的游戏光碟使用，不过在索尼的计划中，这种新一代小型光碟将会广泛应用到各种影音产品中。索尼集团旗下的索尼音乐、索尼电影等都展出了采用UMD存放的MTV和电影片断。2013年UMD规格有“UMDAudio”和“UMDVideo”两种，采用了新一代的H.264/AVC影像压缩标准以及索尼自主制定的ATRAC3Plus音频压缩标准。

UMD是SCE特地为PSP开发的多媒体储存媒介，采用了UMD光碟与碟套一并插入PSP进行游戏的设计（参照MD的做法），大大降低了UMD光碟的磨损可能性。

为防止盗版和保证该项技术的独占权，UMD光盘只有只读格式，使用128BIT AES加密技术，而且所有UMD光盘只由SONY独家生产技术不外流，市场上没有任何UMD空白盘或者UMD刻录机出售。但尽管如此UMD其中的内容还是被人破解了（引导出来），也因此会有UMD游戏的光盘镜像文件在网络上供下载。

BD-ROM：（Blu-ray Disc）BD-ROM为Blu-ray Disc的只读光盘，能够存储大量数据的外部存储媒体，可称为“蓝光光盘”。

BD是DVD之后的下一代光盘格式之一，用以储存高品质的影音以及高容量的数据储存。须注意的是“蓝光光盘”此一称谓并非本产品的官方正式中文名称，此乃中文世界里人们为了易记而自行取的非官方的中文名称，SONY公司本身并未帮本产品的中文名称正名。蓝光光盘是由SONY及松下电器等企业组成的“蓝光光盘联盟”（Blu-ray Disc Association:BDA）策划的次世代光盘规格，并以SONY为首于2006年开始全面推动相关产品。蓝光光盘的命名是由于其采用波长405纳米（nm）的蓝色激光光束来进行读写操作（DVD采用650纳米波长的红光读写器，CD则是采用780纳米波长）。蓝光光盘的英文名称不使用“Blue-ray”的原因，是“Blue-ray Disc”这个词在欧美地区流于通俗、口语化，并具有说明性意义，于是不能构成注册商标申请的许可，因此蓝光光盘联盟去掉英文字e来完成商标注册。2008年2月19日，随着HD DVD领导者东芝宣布将在3月底退出所有HD DVD相关业务，持续多年的下一代光盘格式之争正式划上句号，最终由SONY主导的蓝光光盘胜出。

发展历史

最初，光盘只能读，不过新技术允许用户使用光盘进行记录。光盘在音乐录制和回放领域将越来越流行。一种新技术——数字化通用光盘（DVD），可以在同样的空间上存储更多用于播放的视频。

CD的变种包括：

CD-ROM

CD-i

CD-RW

CD-ROM XA

D-W

Photo CD

Video CD

光盘（港台称之为光碟）的发展历程纸的发明极大地促进了人类文明的进步，它记载了人类文明的发展史，造就了一批新兴的工业。从信息存储的角度看，CD-ROM完全可以看成一种新型的纸。一张小小的塑料圆盘，其直径不过12厘米（5英寸），重量不过20克，而存储容量却高达600多兆字节。如果单纯存放文字，一张CD-ROM相当于15万张16开的纸，足以容纳数百部大部头的著作。但是，CD-ROM在记录信息原理上却与纸大相径庭，CD-ROM盘上信息的写入和读出都是通过激光来实现的。激光通过聚焦后，可获得直径约为1微米（μm）的光束。据此，荷兰飞利浦（Philips）公司的研究人员开始使用激光光束来进行记录和重放信息的研究。1972年，他们的研究获得了成功，1978年投放市场。最初的产品就是大家所熟知的激光视盘（LD,Laser Vision Disc）系统。从LD的诞生至今，光盘有了很大的发展，它经历了三个阶段：

①LD-激光视盘；

②CD-DA激光唱盘；

③CD-ROM。

下面简单介绍这三个阶段性的产品特点。LD-激光视盘它就是通常所说的LCD，直径较大，为12英寸，两面都可以记录信息，但是它记录的信号是模拟信号。模拟信号的处理机制是指模拟的电视图像信号和模拟的声音信号都要经过FM（Frequency Modulation）频率调制、线性叠加，然后进行限幅放大。限幅后的信号以0.5微米宽的凹坑长短来表示。CD-DA激光唱盘LD虽然赢得了成功，但由于事先没有制定统一的标准，使它的开发和制作一开始就陷入昂贵的资金投入中。1982年，由飞利浦公司和索尼(Sony）公司制定了CD-DA激光唱盘的红皮书（Red Book）标准。由此，一种新型的激光唱盘诞生了。CD-DA激光唱盘记录音响的方法与LD系统不同，CD-DA激光唱盘系统首先把模拟的音响信号进行PCM（脉冲编码调制）数字化处理，再经过EFM（8~14位调制）编码之后记录到盘上。数字记录代替模拟记录的好处是：对干扰和噪声不敏感；由于盘本身的缺陷、划伤或沾污而引起的错误可以校正。CD-ROM CD-DA系统取得成功以后，这就使飞利浦公司和索尼公司很自然地想到，利用CD-DA作为计算机大容量只读存储器。但要把CD-DA作为计算机的存储器，还必须解决两个重要问题：

①建立适合于计算机读写的盘的数据结构；

②CD-DA误码率必须从现有的10-9降低到10-12以下。

由此就产生了CD-ROM的黄皮书（Yellow Book）标准。这个标准的核心思想是：盘上的数据以数据块的形式来组织，每块都要有地址。这样做后，盘上的数据就能从几百兆字节的存储空间上迅速找到。为了降低误码率，采用增加一种错误检测和错误校正的方案。错误检测采用了循环冗余检测码，即所谓CRC；错误校正采用里德-索洛蒙（Reed Solomon）码。黄皮书确立了CD-ROM的物理结构，而为了使其能在计算机上完全兼容，后来又制定了CD-ROM的文件系统标准，即ISO9660。有了这两个标准，CD-ROM在全世界范围内得到了迅速推广和愈来愈广泛的应用。在80年代中期，光盘的发展非常快，先后推出了WORM光盘、CD-ROM光盘、磁光盘（MOD）、相变光盘（PCD，Phase Change Disk）等新的品种。这些光盘的出现，给信息革命带来了很大的推动。

生产方式

CD-ROM的复制并不神秘，可以简单地分为五个环节：

（1）预制主片；（2）制主片；（3）电铸；（4）复制；（5）印刷；（6）包装

预制主片

由于CD-R系统的出现，这一过程实际上可以简化为将CD-ROM节目的程序和数据刻录成CD-R盘的过程。这个过程包括如下几个步骤：

（1）预制：将CD-ROM节目的程序和数据，利用预制作软件，在硬盘上按CD-ROM ISO9660格式模拟生成映像文件。该映像文件模拟真实的CD-R盘的文件和目录结构。

（2）优化、测试：通过CD-R制作系统软件，存取CD-ROM映像文件，就像存取已经放在CD-ROM盘片上一样。这时对CD-ROM节目的程序和数据进行测试和优化，尽量使最频繁存取的文件放在CD-ROM"盘片"的最前端。

（3）刻录：将已经生成好的CD-ROM映像文件，利用刻录软件刻录到CD-R盘片上去。

值得注意的是，CD-R的刻录过程中不允许中断，一量发生中断，盘片就有可能报废。一般CD-R软件支持多种CD格式。在刻录时，可以选择你所需要的格式，这也包括CD-I和CD-XA，及允许多个文件系统共处于一个CD-ROM的混合格式（例如ISO和HFS）。

在预制主片的过程中，通常要进行逐字节的核查，以确保数据毫无差错地转换到新的格式。

制主片

这一过程实际上是我们将经过处理后的写在CD-R盘上的数据，记录在玻璃盘上的过程。

因为任何CD-ROM盘的质量最高只能达到生产该盘所用的主片（母盘）的质量，所以制主片这一过程被认为是在整个生产过程中最关键的一步。在制主片过程中所制出的CD凹点，是所有制造形成物中最小的――每一个只有烟雾的颗粒大小，这就意味着最微小的杂质也会损坏大量数据。所以制造主片及CD-ROM的生产过程中，一个关键条件就是空气中微粒数量要得到严格控制，以保证洁净的工作环境。

有多种制作CD主片的方法，但最常用的是感光性树脂系统。这种方法是将感光性树脂（一种光敏化学物质，与冲洗黑白照片用的感光乳剂相似）用于一个经特殊处理的玻璃基片上，以制出一个玻璃主片。感光性树脂通常都是由一个旋转涂膜系统以大约1/8微米――比人的头发细640倍的厚度涂上去的。计算机将格式化后的输入媒体上的信息，转化为激光束记录仪上一系列"开"和"关"的脉冲，通过这一激光编码过程将数据记录到感光树脂涂层上。在一个螺旋形轨道上，激光束记录仪使部位感光性树脂在蓝光下曝光，这样就生成了光盘的具体内容。玻璃母盘也要用化学显像药水来进行显影。感光性树脂上曝光的部分被腐蚀掉以后，就在抗蚀性的表面上形成了上亿个微小的凹点。经过显影之后，要在感光性树脂表面蒸敷上一层金属膜（通常是镍），以便其后玻璃主片电铸时有一个导电的表面。

电铸

电铸的最终目的是产生用于复制CD的金属模子。在制作玻璃主片的这一过程中，由于有一层镍膜而导电的主片，浸浴在含有镍离子的电解质溶液里。通过一个电路使其通电后，带有光盘映像的玻璃主片上的曝光区域不断吸引镍离子。镍层不断加厚，并与曝光后的感光树脂表面上腐蚀出的凹点和台面（凹点之间的部分）的轮廓一致。最终结果是形成一个厚且坚固的镍片，其金属表面上留下了与光盘完全相反的印膜。这一片原始的金属片被称为金属主片或是"父片"（Father）。之所以称其为"父片"，是因为它将被用于生成另外两个金属片（如不需要大量模片，父片可直接用做模片），分别称为"母片"（Mother）和"模片"（Stamper）。通过其后的电铸过程，母片和模片的数量不断增加。母片是由父片而来的，而模片又是由母片而来的，每一片是另外一片的相反呈像。模片是金属主片的完全复制品，也是这一生产阶段的最终产品。通过金属模片将进行塑料CD复制品的大规模生产。

复制

生产CD-ROM成品的第一步，是将数据从模片上转移到塑料基片上。一个高精度的注塑模具将光学等级的塑料所制成的融化树脂注入模具空腔。模具的一面是模片。这一过程只需要几秒钟，其产品是一个其中一面印有点的轮廓清晰的塑料盘。其后塑料盘载有数据的一面要镀上一层极薄纯铝（或铜，金色），这是为了形成一个读出盘上数据所必须的反光表面。典型的给盘镀金属的方法是溅镀（Sputtering）。在溅镀过程中，每一张盘都被喷射上铝原子，以产生均匀的镀层。生产的最后一步是在铝表面再加上一层坚固的UV保护胶。这一层胶保护铝膜不会被划伤，不会氧化，并可作为标签印刷的工作表面。

印刷和包装

通过高速丝网印制或是胶版印刷，可以将图片印在盘的漆层上。图片的翻印可以达到八种颜色，不过这还要看复制商的标签印刷的能力。丝网印刷是最常使用的方法。它是将图片转换为一张有孔的网，墨通过网附着在盘上。这一过程与蜡纸印刷相似。胶版印刷使用墨滚及印刷台转换图片。这一方法在传统商业印刷中使用广泛，也用于光盘商标的印刷。胶版印刷进行图片翻版时可以取得更高质量的分辨率，它优于丝网印刷的地方是可以印刷增强的四色图片及其他的复杂图形。印刷之后，光盘或是自动或手工进行包装。有许多其他可行的并进入应用的包装方法，但塑料盒子仍然是CD-ROM使用最多、最普遍的包装方法。这是由于塑料盒坚固耐用，并且全自动化的生产线很普及。其他被普遍使用的包装方法（其中一些方法可能需要手工操作）包括：（1）轻型包装，如Tyvek和纸板套；（2）透明塑料套，如Viewpaks；（3）有益环保的纸板质地的盒子，如Digipaks的Ecopaks。

经过这五个环节，CD-ROM复制就完成了。但在生产过程中，生产的每一环节对质量都应有严格的控制，以确保符合工业生产规格。这样才能保证所有光盘的误差在可以接受的差异范围之内，即被控制在所有CD-ROM驱动器允许的范围之内。CD-ROM的结构对CD唱盘（CD-DA）结构了解的人，从物理上也不难理解CD-ROM。CD-ROM使用了与CD-DA相同规格的盘和光学技术，以及相同的原版盘制作和压制方法。这两种盘的主要差别是盘上的数据结构，以及数据寻址和纠错能力。下面介绍CD-ROM盘及其物理数据结构。CD-ROM盘片标准的CD-ROM盘片直径为120毫米（4.72英寸），中心装卡孔为15毫米，厚度为1.2毫米，重量约为14~18克。CD-ROM盘片的径向截面共有三层：

（1）聚碳酸酯（Polycarbonate）做的透明衬底；

（2）铝反射层；

（3）保护胶层。

存储信息

CD-ROM盘是单面盘，不做成双面盘的原因，不是技术上做不到，而是做一片双面盘的成本比做两片单面盘的成本之和还要高。因此，CD-ROM盘有一面专门用来印制商标，而另一面用来存储数据。激光束必须穿过透明衬底才能到达凹坑，读出数据，因此，盘片中存放数据的那一面，表面上的任何污损都会影响数据的读出性能。编码为了在物理介质上存储数据，必须把数据转换成适于在介质上存储的物理表达形式。习惯上，把数据转换后得到的各种代码称为通道码。之所以叫通道码，是因为这些代码要经过通信通道。通道码并不是什么新概念，磁带、磁盘、网络都使用通道码。可以说，所有高密度数字存储器都使用0和1表示的通道码。如软磁盘，它就使用了改进的调频制（MFM,Modified Frequency Modulation）编码，通过MFM编码把数据变成通道码。CD-ROM和CD-DA一样，把一个8位数据转换成14位的通道码，称为8－14调制编码，记为EFM(Eight-to-Fourteen Modulation）。根据通道码可以确定光盘凹坑和非凹坑的长度。数据结构由于CD-ROM产生的技术背景是CD-DA，加上其螺旋形线型光道结构、以恒定线速度（CLV）转动、容量大等诸多因素，导致CD-ROM的数据结构比硬磁盘和软磁盘的数据结构复杂得多。CD-ROM盘区划分为三个区，即导入区（Lead-in Area）、用户数据区（User Data Area和导出区（Lead-out Area）。这三个区都含有物理光道。所谓物理光道是指360°一圈的连续螺旋形光道。这三个区中的所有物理光道组成的区称为信息区（Information Area）。在信息区，有些光道含有信息，有些光道不含信息。含有信息的光道称为信息光道（Information Track）。每条信息光道可以是物理光道的一部分，或是一条完整的物理光道，也可以是由许多物理光道组成。信息光道可以存放数字数据、音响信息、图像信息等。含有用户数字数据的信息光道称为数字光道，记为DDT(Digital Date Track）；含有音响信息的光道称为音响光道，记为ADT(Audio Track）。一片CD-ROM盘，既可以只有数字数据光道，也可以既有数字数据光道，又有音响光道。在导入区、用户数据区和导出区这三个区中，都有信息光道。不过导入区只有一条信息光道，称为导入光道（Lead-in Track）；导出区也只有一条信息光道，称为导出光道（Lead-out Track）。用户数据记录在用户数据区中的信息光道上。所有含有数字数据的信息光道都要用扇区来构造，而一些物理光道则可以用来把信息区中的信息光道连接起来。

错误检测与纠正激光盘同磁盘、磁带一类的数据记录媒体一样，受到盘的制作材料的性能、生产技术水平、驱动器以及使用人员水平等的限制，从盘上读出的数据很难完全正确。据有关研究机构测试和统计，一片未使用过的只读光盘，其原始误码率约为3×10－4；有伤痕的盘约为5×10－3。针对这种情况，激光盘存储采用了功能强大的错误码检测和纠正措施，采用的具体对策归纳起来有三种：（1)错误检测码EDC(Error Detection Code）。采用CRC码（cyclic Redundancy Code）检测读出数据是否有错。CRC码有很强的检错功能，但没有开发它的纠错功能，因此只用它来检错。（2)错误校正码或称为纠错码ECC(Error Correction Code）。采用里德-索洛蒙码，简称为RS码，进行纠错。RS码被认为是性能很好的纠错码。（3)交差里德-索洛蒙码CIRC(Cross Interleaved Reed-Solomon Code）。这个码可以理解为在用RS编译码前后，对数据进行插值和交叉处理。

光盘来源

1、CD的诞生

CD代表小型镭射盘，是一个用于所有CD媒体格式的一般术语。市场上有的CD格式包括声频CD，CD-ROM，CD-ROM XA，照片CD，CD-I和视频CD等等。在这多样的CD格式中，最为人们熟悉的一个或许是声频CD，它是一个用于存储声音信号轨道如音乐和歌的标准CD格式。CD数字声频信号（CDDA）是由Sony和Philip在1980年期间作为音乐传播的一个形式来介绍的。因为声频CD的巨大成功，今天这种媒体的用途已经扩大到进行数据储存，目的是数据存档和传递。和各种传统数据储存的媒体如软盘和录音带相比，CD是最适于储存大数量的数据，它可能是任何形式或组合的计算机文件、声频信号数据、照片映像文件，软件应用程序和视频数据。CD的优点包括耐用性、便利、和有效的花费。

2、扩展CD的标准

1989年，日本Taiyo Yuden公司开发出一种表面包上一薄层金的有机纯基CD媒体。这种新媒体不仅提供和银质压缩CD同样的物理特性和容量，而且也具有比商用复制CD较好的反射特性。这种媒体能通过一个可在光盘上写信息的专门设备进行记录，并且反过来所写的光盘能被任何CD-ROM驱动器读取。记录信息到媒体上的设备称为光盘记录器（CD-记录器）而媒体称为一个可记录光盘CD-R(CD Recordable）。CD-R技术的发明带来许多好处如：（1）你可用低花费在一个桌面PC上制造你自己的CD-ROM光盘;(2）你可以选择任何合适的CD格式记录你的信息；（3）避免与商务培训相关的昂贵培训花费和复制设施。因为典型的CD-R媒体有70-100年的寿命，它对数据长期保存是很理想的。对于寿命短得多的磁性媒体，这是一个显著的提高。CD-R技术是一个突破，它将引进下一个数据贮存技术的革命，因为在这个信息爆炸时代对大容量的需要是与日俱增的。

3、CD的标准

ISO9660是个国际上认可的CD媒体逻辑级标准，它定义了CD-ROM上文件和目录的格式.此标准允许有不同操作系统的不同计算机访问同样的数据格式.CD-ROM当前的成功不仅应归于媒体自身明显的优势，而且归于通过ISO9660之类的标准完成了媒体的全世界认同和彼此协作性.所有计算机平台将数据作为一个文件系统放在光盘.文件系统被设计成为UNIX,VAXVMS,MS-DOS和Mac及它们的各种派生系统所公认，ISO9660意味着与不同操作系统兼容.这种兼容性是通过使用所有目标系统共有功能来实现.因此，ISO9660要求以下几条限制：

1）目录树不可超过8级

2）没有长文件名：一文件名包括它的扩展名必须是少于30个字符.但是，对于在MS-DOS下使用，它有更多限制：文件名最多8个字符，而扩展名最多3个字符

3）在目录名里没有扩展名

4）只可是大写字母

5）不允许一些特殊字符，如%或@.

光盘刻录软件将帮助你在正式传送数据到CD记录器进行记录之前创建一ISO9660映像文件.使用很方便，并且有助于去除运行时记录错误.如缓存区欠载运行.

4、扩展ISO9660----Joliet和Romeo文件系统

在ISO9660中有一些限制，如字符设置限制，文件名长度限制和目录树深度限制.这些规定阻碍了用户复制数据到可被不同计算机平台读取的CD-ROM.因此，一些操作系统出售商已经以几种方式扩展ISO9660.

Joliet文件系统是扩展文件系统之一，由Microsoft提出和实现.它以ISO9660(1988）标准为基础.如果一CD是用Joliet文件系统创建，它只能在window 9x和window NT4.0或更新版下读取，但是不能在任何其它平台上读取.在Joliet文件系统下，长文件名允许字符数最多为64，长目录允许数目最多为64.但是，文件名加它的完全路径总字符数不能超过120.

Romeo只定义为window9x长文件名，最多128字符。

4、光盘的规格

在光盘上存储信息前，必须使用某种特定的方法来压缩数据，为了统一压缩方式，各厂商制订了许多标准，让刻录出来的光盘可以在不同机器上使用。这些标准是在不同的年代制订出来的，以各种颜色的封装来表示，常见规格如下：

1)红皮书（Red Book)

它是由Philips和Sony于1980年制定的，是用于存储音频声音轨道的CD-DA光盘标准，此规格仅包含音频扇区的轨道。由于CD-ROM来源于音频CD，光盘上储存的大量信息可根据分钟、秒、桢测定，其中：

1分=60秒

1秒=75桢

1桢=2048字节（2千字节）模式1用户数据

注意由于扇区边界的额外消耗，光盘上文件占用的实际空间通常大于其原大小。光盘的容量是用单倍速（150KB/秒）计算的，一张光盘可以存储74分钟音乐或650MB数据，换算方法为74（分）*60（秒）*150（KB）=666000KB=650MB，双速刻录音乐CD的时间为74/2=37分钟，即37分钟可以刻650MB数据。

2）黄皮书（Yellow Book)

它是由Philips和Sony于1983年制定的CD-ROM数据光盘标准，此规格仅包含数据扇区，其中分为两种模式。

Mode 1

在CD-ROM中加入了ECC(Error Checking and Correction，错误检查修正）校验，每个磁区可存储2048 Byte数据，适合存储常规资料。

Mode 2

撤除ECC校验，增加了文件存储空间，每个磁区可存储2336 Byte，适合存储图形和音乐资料。

在黄皮书中定义一个2352字节的单位称为块（Block)

3）绿皮书（Green Book)

于1986年制定，是CD-I互动光盘的标准。

4）黄皮书 (Yellow Book Advanced)

于1989年制定，补充了CD-ROM/XA(CD－ROM eXtended Architecture）光盘的标准。增加了Mode 2的规格：

form1：加入ECC(Error Checking and Correction，错误检查修正）校验，每个磁区可存储2048 Byte，并能作为Mode 1格式。

form 2，撤除ECC校验，增加了文件存储空间，每个磁区可存储2328 Byte，和Mode 2一样适合存储图形和音乐资料。

黄皮书增强版的最大用处是可以交错地存放数据或音像，避免音像同传时产生的断续现象。

5）橙皮书（Orange Book)

它包含了CD-R可刻录光盘的标准，CD的物理结构定义为：扇区包含在轨道中，轨道包含在数据区中，且数据区包含在光盘中。

6）白皮书（White Book)

它定义了VCD(Video CD，视频CD）的标准

7）蓝皮书（Blue Book)

此标准定义了额外模式光盘（CD-Extra），规定第一个轨道为CD-DA音乐段，第二个轨道为CD-ROM数据段。

4、金质光盘和银质光盘间的差异

金质光盘，也称为CD-R光盘，是在一空白光盘上包上一薄反射性的金质层。银质光盘，也称为商用复制CD，具有一铝制薄层。因为不同的镀层方式，物理外观，特别是颜色，在这二类CD之间是不同的。一个空白金质光盘可用作可记录媒体，你可以使用一个CD记录器写数据和音乐信号到金质光盘，而一个银质光盘不能作为一个可记录的媒体使用，因为数据已经被压缩进聚碳酸酯。银质光盘的寿命大约是25年而金质光盘的寿命是70--100年。这个事实指出它们的不同用途：银质光盘是适用于数据传递和大量商用复制，而金质光盘对于数据存档来说是理想的。

CD-R、CD-RW光盘按表面涂层的不同，可以分为以下几种：

1)绿盘

由Taiyo Yuden公司研发，原材料为Cyanine（青色素），保存年限为75年，这是最早开发的标准，兼容性最为出色，制造商有Taiyo Yuden、TDK、Ricoh（理光）、Mitsubishi（三菱）。

2)蓝盘

由Verbatim公司研发，原材料为Azo（偶氮），在银质反射层的反光下，你会看见水蓝色的盘面，存储时间为100年，制造商有Verbatim和Mitsubishi。

3）金盘

由Mitsui Toatsu公司研发，原材料为Phthalocyanine（酞菁），抗光性强，存储时间长达100年，制造商有Mitsui Toatsu、Kodak（柯达）。

4）紫盘（CD-RW)

它采用特殊材料制成，只有类似紫玻璃的一种颜色。CD-RW以相变式技术来生产结晶和非结晶状态，分别表示0和1，并可以多次写入，也称为可复写光盘。

5、CD-ROM、CD-R、CD-RW的不同之处

虽然CD-ROM、CD-R、CD-RW都是光盘，但它们的实质大不相同。CD-ROM是最常见的，表面是白色的，也叫银盘。它由光盘加工线大批量生产出来，一生产出来就已经有内容了，刻录机是无法做出CD-ROM的。

CD-R的表面涂有反射层（绿、蓝或金色），刚生产出来时是无内容的，刻录之后，盘片的颜色会改变，此时资料已经存储进去，的CD-R/CD-RW无需格式化就可使用，就像软盘买回来就可以用一样，非常方便哦！

CD-RW(Compact Disc-Rewritable，可重复刻录光盘）也有反射层（紫色），并可以多次使用，极限为1千次左右，虽然不能当硬盘，但用于备份也是不错的

新型技术材料

日本东京大学的研究团队已经发现一种材料，可以用来制造更便宜、容量更大得多的超级光盘，可以储存的容量是一般DVD的5千倍。

这个研究团队的主持人、东京大学化学教授大越慎一（Shin-ichi Ohkoshi)24日表示，这种材料平常是能导电的黑色金属状态，在受到光的点击后会转变成棕色的半导体。这是一种透明的新型氧化钛，在室温下受到光的照射，能够任意在金属和半导体之间转变，因而产生储存数据的功能。

大越慎一表示，这种材料是新一代光学储存装置的明日之星，它所制成的新光碟，容量是蓝光光盘的1千倍，而蓝光光盘的容量则是一般DVD的5倍。一般来说，一张DVD容量为4.7G，一张蓝光光盘容量为25G。最新的蓝光协会表示，新蓝光光盘容量可以达到128G。但是东京大学的最新光盘容量将达25000G，也就是所谓的25TB。

2012年11月，富士新技术单张盘片容量可达15TB。

富士胶片开发出了利用双光子吸收热量的新型光盘记录方式，现已确认可实现每层25GB的记录密度，与蓝光光盘相同，并且该技术有可能实现多达20层的多层化。利用该技术可实现双面、总容量为1TB的光盘。此次开发的新型记录技术有两大特点，分别是（1）未来有可能通过一张光盘实现15TB的容量（2）有望实现与磁带同等的低成本，成本仅为HDD硬盘的1/3。

富士胶片此次的记录方式利用了适于实现多层化的双光子吸收现象。由于伴随双光子吸收产生的反应可以限定在激光焦点的较小范围内，因此可以增加记录层的数量。通过改变照射激光的照射时间，还可以控制凸形记录标志的高度，从而可实现多值化。根据果推测，富士胶片“将来有可能实现容量为25GB/层×3倍（8值）×100层×2倍（双面）=15TB的光盘”。

其他“妙用”

精致的光盘台灯

光盘数据侧的强反光性是我们用它当灯罩材料的原因

看这是什么？一棵“光盘树”！有时候我们只要多动动脑筋，不需要劳神费力，就能做出令人称奇的艺术品

用了几年电脑的人，都会有大把的报废光盘。通常我们会把这些废盘扔掉，无意中让这些废塑料污染了环境。

用不能用，扔又没地方扔，难道报废的光盘真的这么难处理？有没有什么办法把它们充分利用起来，为我们的生活增添一点光彩？

用CD制作耳环架

如果你开着一个饰品店，或者是一个时尚爱好者，那么耳环如何摆放一定经常困扰着你。如果把耳环放在盒子里，戴的时候可有点麻烦——首先是难找，再者，如果缠到一块，就更麻烦了。我可以教您一个办法，用废旧CD做个耳环架，既漂亮，又实用，要是在女朋友生日送她，那就太浪漫了。

首先，准备一个纸筒，尺寸比CD中心圆孔稍大，或者正好与CD中心孔大小一样。测量CD中心孔的尺寸，如果比纸筒尺寸大，用木锉小心地把中心孔扩大一些（这个过程一定要小心，用劲稍大，CD就可能碎掉，那可就前功尽弃了）。然后把CD数据面向上套在准备好的纸筒上（尽量接近纸筒底端），再在纸筒上不同方向插3个大头针，用于支撑CD，这样，耳环架的底座就做好了。

同样，再取3到4张CD，扩大中心孔，然后用钻或木挫在CD边缘打出几个小孔，如果耳环多，不妨多打几个。重复以上步骤，把CD套在纸筒上，用大头针支撑，就可以了。

如果把耳环架放在展览橱窗里，灯光照射下，CD的光亮与耳环的宝石交相辉映，效果太棒了。

用CD做光反射器

说光反射器，可能大家有点糊涂，其实我们要做的就是把CD安装到灯罩里，这样，光的反射效果增强，看起来灯光就更亮了。

首先，测量灯罩的尺寸，看需要几张CD，以CD能均匀地安装在灯罩里面侧边即可（一般4～5张就够了）。

然后在CD边缘对称打4个孔（3点、6点、9点、12点）。同样要注意的是，打孔的时候要小心，不要把CD弄碎了。

再次看一下灯罩尺寸，确定CD的安装位置，把CD放在灯罩里面，在灯罩相应位置上打孔，用彩带穿过CD与灯罩对应位置的孔，把CD固定在灯罩上（3点连6点、9点连12点、或者3点连6点、6点连12点、看您更喜欢什么样的形状了），要注意彩带的接头放在灯罩里面，如果接头在外面，那也没关系，不妨打个蝴蝶结，同样漂亮。

把所有CD在灯罩上固定好，光反射器就做好了，接上电源试一试，亮度明显提高！

原来也有人在摩托车后面装CD当反光镜，也是利用了这个原理，不过用CD做灯罩显然更时髦一些是吧。

用CD做台灯

做CD台灯的想法源于一次偶然的发现。我原来工作的公司有很多CD，这些CD堆在窗台上，几乎把窗户都全挡上了，当阳光透过CD照进来的时候，呈淡淡的蓝色，让人心旷神怡。从那时起，我就一直在想，如果能用CD做个台灯就太好了。

但这个想法实现起来还是挺困难，首先要有大量的CD盘，其次，还要有合适的灯具，灯管尺寸不能太粗，瓦数又不能太大（否则，CD就要被烤焦了）。经过几年的积攒，我终于备齐了所有的材料，制作了一盏独一无二的梦幻水晶灯。

首先，准备一个应急灯，灯管尺寸要比CD中心孔略小。把应急灯拆开，保留荧光灯管、灯管接头、电池盒、开关、电路元件备用。

然后制作台灯的底座。取一块三合板，锯出3～4个比CD盘略大的圆形，用白乳胶粘起来并打磨光滑。在底座下方挖一个洞，尺寸以正好容纳电池盒为好，并在电池盒位置钻一个小孔用于走线。在底座上方错开电池盒的位置也挖一个洞，把电路板固定在这里。在底座中心挖一个圆孔用于固定下方的灯管接头，然后再把电源开关固定在底座侧方，这样底座就做好了。

接着制作台灯的灯架。首先看CD中心孔尺寸是否比灯管稍大，如果CD中心孔尺寸偏小，用锉刀把中心孔扩大一些，然后在距离中心5CM的位置打一个小孔（用于走线）。所有CD都加工好以后，把底座线路以及灯管下部接头接好，固定好灯管，把第一片CD光面向上套在灯管上，连接上部灯管接头的电线从预先打好的小孔中穿过，在第一片CD面上涂少量白乳胶，再套另一片CD，用手掌轻轻压紧。重复这一步骤，直到CD盘厚度达到理想的高度。

最后，连接好灯管上方接头，装上电池，开启开关，梦幻水晶灯就做好了。最后，要再次提醒您，灯管功率不要太高，否则把CD烤焦可就煞风景了。

用光盘做风铃

从废旧光盘制作耳环架，我们可以得到一些启发——是不是可以用废光盘制作风铃？

还是先给光盘边缘打几个孔，把几张光盘用线串在一起，底下系一个小铃铛，吊在窗台上就变成了一个很好看的风铃，既简单又便宜。

用光盘做表盘

把家里的石英小闹钟拆开，留下机芯和时针分针，把这三者装到光盘上，并在光盘上按照自己的喜好做上刻度，放上电池，一个既简洁又个性的小时钟就做好了。

用光盘做花盆

办公室里面缺少绿色，有的朋友可能想养盆花，但是花盆不但占地较大，而且很容易弄脏桌子。办公室里面有什么东西可以拿来做花盆？那就是废光盘、纸杯和胶带纸！

首先找四张废光盘，一张挨一张摆成一排，每张光盘之间预留2毫米空隙，然后用胶带纸粘一下，把四张盘固定好，然后将它们数据面向内，卷成一个圈。

接着用第5张光盘，配合胶带纸，给这个花盆做一个底——这样我们就有了一个只有上方开口的光盘“盒子”。

我们知道光盘的数据面是光亮的，而另一面却不好看。为了避免这个问题，我们再拿出4张废光盘，数据面向外，贴在花盆的四个侧面。

拿一个装满水的纸杯放在花盆里，再拿出一张废光盘，把一棵吊兰从它的中间穿过，轻轻放在花盆上，确保吊兰的根已经泡在了纸杯的水中。

CD

原理

结构

基板

记录层

反射层

保护层

印刷层

物理特性

保护方法

光盘尺寸

120 型光盘

小型光盘

名片光盘

双弧形光盘

异型光盘

读取技术

光盘类型

发展历史

生产方式

预制主片

制主片

电铸

复制

印刷和包装

存储信息

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其他“妙用”

精致的光盘台灯

用CD制作耳环架

用CD做光反射器

用CD做台灯

用光盘做风铃

用光盘做表盘

用光盘做花盆