DVD影碟机的基本原理PPT课件.ppt
《DVD影碟机的基本原理PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《DVD影碟机的基本原理PPT课件.ppt(65页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第4章DVD影碟机的基本原理本章要点*DVD影碟机的产生与发展*DVD影碟机激光头的结构及信号读取原理*DVD影碟机的技术规格及光盘结构*DVD影碟机的组成及工作原理1采用MPEG2图像数据压缩技术的DVDn(DigitalVideoDisc)机被称为数字影碟机,它是为适应人们对高画质的要求而开发的。由于采用MPEG2压缩标准,其图像清晰度达500线以上。DVD光盘存储信息量大,可刻录多角度、多情节图像,特别适合体育比赛中不同角度(最多达9个)的观赏。其音频输出采用杜比AC-3(5.1声道)数码环绕声或MPEG2音频。本章将介绍DVD影碟机的基本原理。24.1DVD影碟机的产生与发展nDVD影
2、碟机是20世纪90年代中期开发出来的新型激光视盘播放设备,它采用了650nm短波长激光技术、高密度刻录技术、MPEG2可变码率高效编码技术,以卓越的视频性能、巨大的存储容量和出色的音质(AC-3音频系统)受到世人青睐。34.1.1DVD的产生nMPEG2数据编码部分标准颁布后,一些生产厂商开始研制和开发基于MPEG2的高清晰度数字视盘机(DVD)。1994年底,索尼公司和飞利浦公司公布了其多媒体MMCD(下一代高密度)数字视盘规格,并生产出样品于1995年1月的CES展览会上展出。同时东芝、时代华纳、汤姆逊、松下、日立、先锋和MCA等7家厂商联合推出SD超密度盘的多媒体数字视盘规格。这两种技术
3、规格图像质量出色,但互不兼容,差异较大。经过一年的激烈争论,在众多软件公司的协调下,在1995年9月达成协议并将其命名为DVD。该统一标准包含的专利技术主要有松下、先锋公司发明的光盘粘合技术,松下公司发明的纠错技术,飞利浦公司发明的信号调制技术。统一后的DVD标准融合了MMCD和SD中的先进技术。44.1.2DVD的发展n随着DVD标准的统一、关键技术的成熟以及生产厂商与软件制作版权保护的进展,松下、东芝、先锋、飞利浦、三星、三洋等厂商纷纷推出各自的DVD样机与产品。东芝公司于1996年5月在美国纽约举行的立体音响视听展览会上展示了SD-3006、SD-1006DVD影碟机,并于同年11月在日
4、本上市。松下公司于1997年推出PD2(将DVD、DVD-ROM、DVD-RAM三合一)放像机和内置DVD影碟机的电视机。与此同时,先锋公司推出平价的和高级的LD/DVD两用播放机,索尼公司推出DVD/CD播放机。松下公司还推出了DVD-A100和DVD-A300播放机,它们均兼容CD、VCD光盘,且DVD-A300内置AC-3解码器。5n我国是VCD机生产大国,厂家多达几百个。随着DVD影碟机的问世,一些知名厂家与科研院校、跨国公司合作,开发、生产出DVD影碟机,如国家计委与江苏江奎集团联合开发DVD机芯,深圳先科、江苏新科电子集团公司、福建实达集团、厦门共和电子公司、TCL集团公司纷纷推出
5、各自品牌的DVD影碟机。1998年初,原电子工业部三所与美国依雅时公司(ESS)联合开发的DVD机研制成功。此外,厦新、蚬华、海信、长虹、步步高、万利达、宏图、旭光也相继生产出自己品牌的DVD机。6n由于DVD光盘从单面单层发展到单面双层、双面单层和双面双层,信息存储量由4.7GB扩展到17GB,使其不仅应用于家用视听娱乐设备,还越来越多应用于计算机领域,是可拆卸磁盘的理想替代物,得到了越来越多的软件制作商的支持,并取得了迅猛的发展。4.2DVD影碟机的技术规格及特点MPEG2是活动图像专家组于1994年制定的视频和音频数据压缩的技术规范和标准,其图像参数如表4.1所示。7表4.1MPEG2技
6、术规格图像参数(隔行扫描)84.2.1DVD光盘nDVD光盘的规格与VCD、CD光盘一样,直径都是12cm,厚度为1.2mm(由两片粘合而成)。由于采用高密度记录方式,改进了数据压缩和解压缩技术,其存储容量很大。一张与CD光盘一样大小的DVD光盘,有4.7GB存储空间,相当于CD光盘的7倍,可以存储133min的高清晰度图像;若为双面双层,最多有17GB存储空间,可提供长达8h的节目。94.2.2DVD激光头nDVD机是在CD机、VCD机的基础上,通过改进光盘物理结构和读取机构来提高记录密度、存储容量和传输速度的。由于DVD光盘与VCD,CD光盘外观和尺寸一致,为了实现高密度记录,必然要缩短坑
7、槽长度和轨迹间距。与VCD,CD光盘相比,DVD光盘的轨道间距为0.74(m(VCD为1.6(m),坑槽长度为0.4(m2(m(VCD最短为0.83(m)。为了准确读取DVD光盘信息,DVD机激光头采用635nm650nm(CD为680nm)的较短波长,物镜数值孔径加大到0.6(CD为0.45),使其对激光束会聚后的焦点尺寸更小,更易准确找到信号轨迹。104.2.3MPEG2图像信号压缩技术nDVD光盘采用高密度记录方式,其最低存储量为CD光盘的7倍。如果仅靠改变光盘轨迹间距和坑槽的长度,将图像信号经A/D转换后直接记录在DVD光盘上,一张光盘最多只能记录几分钟的活动图像信号。MPEG2是在M
8、PEG1的基础上,通过改进实现的。它对图像信号的处理主要分为两个过程:首先确定图像的复杂程度。对于复杂的频繁的活动图像,采用高比特流传输来提高图像质量;对于简单图像,在不影响图像质量的前提下,降低比特流量,减少数据冗余量,从而在单位时间内传送更多的图像信号。其次,MPEG2压缩技术采用了可变比特率(VBR)传输方案。对于简单图像,用1.5Mb/s传输;对复杂图像采用11Mb/s传输。比特率越高,图像质量越高,但比特率太高,占据光盘的存储空间越大。理论证明,MPEG2的平均视频传输率以3.5Mb/s为宜,这样既可确保得到高画质,又可获得高数据压缩率。为了获得高质量的图像效果,DVD在采用MPEG
9、2压缩图像信号时,其数据压缩率为1/70,比目前VCD机采用的MPEG1压缩率(1/140)低1倍。114.2.4MPEG2和杜比AC-3数字音频压缩标准nMPEG音频有MPEG1音频和MPEG2两个标准。MPEG1是1993年推出的音频国际化标准,它将输入信号分割成32个子带,根据人类听觉特性适当分配比特流,将立体声音频信号编码并压缩到原信号的1/6。MPEG2音频是为高清晰度电视(HDTV)和高质量数字音频广播推出的一种音频压缩编码方式,它增加了5.1声道功能和8通道多语音功能,可以重放5通道全频域的音频,即L(左),R(右),C(中置),LS(左环绕),LR(右环绕)。此外,它还增加了8
10、通道语音功能和DOLBY向后兼容性。MPEG2音频还增加了24kHz、22.05kHz、16kHz的低采样频率,可提高低比特率时的压缩率。AC-3是杜比数字环绕声的简称,它支持5.1通道(L、R、C、LS、LR及SW),量化精度为20bit,每通道的采样频率分别为32kHz、44.1kHz、48kHz,其声音数据规格与MPEG1、MPEG2音频规格的参数比较如表4.2所示。杜比数字环绕声(AC-3)也是利用人的听觉特性压缩声音的。12表4.2三种音频规格参数标准对照表134.3DVD激光头及其工作原理nDVD与VCD一样,都是以光盘作为存储图像和声音的载体,采用激光扫描光盘的信息表面来实现重放
11、,如图4.1所示。nDVD光盘采用MPEG2压缩编码标准,其信息轨迹间距0.74(m,信息面的深度0.6(m,信息坑的最小长度仅0.4(m,刻录密度远大于VCD光盘,这就决定了只能用波长更短(实际用650nm)的激光头来读取。考虑到DVD机向下兼容CD,VCD,SVCD光盘,因而出现了多种DVD激光头14图4.1DVD激光头读取光盘信息示意图15n为了使DVD机兼容CD,VCD,SVCD光盘,开发了双镜头式激光头、双焦点式激光头和液晶快门式激光头。1.双镜头式激光头双镜头式激光头的结构示意图如图4.2所示。n双镜头式激光头组件中的物镜有两个:一个焦距较短,用来读取DVD光盘;一个焦距较长,用来
12、播放VCD,CD光盘。两个物镜安装在一个可旋转的圆盘上。当播放VCD或DVD光盘时,通过控制电路带动固定物镜的圆盘旋转,分别切换到相应的镜头来读取信号,其读盘示意图如图4.3所示。4.3.1DVD激光头的分类16图4.2双镜头式激光头结构示意图17图4.3双镜头式激光头读盘原理图182.双焦点式激光头n双焦点式激光头是采用全息照相方式的物镜,使激光束有两个焦点,如图4.4所示。全息镜头从镜头中心向外制成一圈圈同心圆沟槽,其间距为数十微米到数百微米。全息镜头的表面为一平面镜。播放VCD或CD光盘时,利用平面镜的1次回折光读取信息;播放DVD光盘时,激光管发射的激光直接通过物镜的0次光读取信息。这
13、种光头读取VCD光盘时,光利用率较低,可采用宽范围集光的方法来抑制光通量的下降。193.液晶快门(光圈)式激光头n液晶快门式激光头如图4.5所示。这种激光头在物镜的前面安装了一个液晶光圈,光圈大小随光圈外加电压的大小而变化,使激光经可变光圈物镜聚焦后的焦点发生变化。播放DVD光盘时,环形液晶板透光,物镜有效数值孔径增大到0.6(NA=0.6),激光束聚焦后的焦点落在DVD光盘信息面上;播放VCD光盘时,控制电压使液晶阀门关闭,物镜的有效数值孔径减小到0.45(NA=0.45),激光束会聚后的焦点落在VCD光盘信息面上。20图4.4双焦点激光头原理图21图4.5液晶快门式激光头原理图224.3.
14、2DVD激光头的组成nDVD激光头与VCD激光头在构成上相似,都由激光发射系统、激光传播系统(光路)、激光接收系统组成,如图4.6所示。n激光发射系统由激光二极管和衍射光栅组成。和VCD激光管一样,DVD激光管的内部也有一个激光发射二极管LD和一个光敏检测管PD,有M型、P型和N型三种封装形式,如图4.7所示。激光头加电后,LD发射出单一波长、相位一致的激光,波长为650nm(780nm),激光功率为5mW左右。PD用来检测LD发射激光的强弱,实现激光自动功率(APC)控制。衍射光栅将LD发出的单束激光分成三束激光(一条主光束和两条辅助光束)。23图4.6DVD激光头组成示意图24图4.7DV
15、D激光管封装形式25n激光光路传播系统主要由分光棱镜、准直透镜、1/4波长片、物镜和柱面透镜组成,其中分光棱镜、准直透镜、1/4波长片和物镜组成入射光传播系统;物镜、1/4波长片、准直透镜、分光棱镜和柱面(圆柱)透镜组成反射光传播系统。激光接收系统主要由光敏接收二极管组件组成,它能将光盘的反射光信号转变为电信号,并送到RF射频电路进行处理。264.3.3DVD激光头信息读取原理n由光盘的微观结构知,DVD光盘是以椭圆形的坑槽和镜平面来记录信号的,信号的轨迹按螺旋形状由内圈向外圈排列。DVD的坑长0.6(m1.6(m,轨迹间距0.74(m,坑槽的表面镀有高反射的铝膜,用来反射激光束。当激光束照射
16、到光盘上时,在没有坑槽的地方,反射面为一平面,垂直照射到光盘的激光束产生100%的反射,反射光经物镜、1/4波长片到分光棱镜与入射光分开,经柱面透镜后照射到光敏检测器,此时检测到的激光束很强(对应于数字信号“1”);当激光照射到坑槽上时,激光束照射其背面小凸起的地方,反射光与入射光光程相差(/2,根据光的干涉原理,入射光与反射光将相互抵消,反射光只有30%按原路返回到光敏检测器,此时光敏检测器检测到的激光很弱(对应于数字信号“0”)。光敏接收器根据光信号的强弱判断光盘上记录的信号是“1”还是“0”。274.3.4常见DVD激光头参数n我国生产的DVD影碟机采用的机芯和激光头主要有索尼机芯、松下
17、机芯(第一代、第二代、第三代)、日立机芯、三星机芯、蛇口三洋机芯等,激光头型号及其参数如表4.3所示。表4.3常见DVD机芯、激光头及其参数28表4.3常见DVD机芯、激光头及其参数294.4DVD光盘的结构、数据格式及刻录原理nDVD光盘是90年代中期,索尼与飞利浦公司发表的MMCD(下一代高密度多媒体CD)与东芝、华纳、时代等几家公司发表的SD(超密度盘)两种数字视盘规格相争后达成统一标准的产物,并于1995年12月发表了DVD的全部统一规格。CD,DVD,MMCD,SD光盘的参数及规格如表4.4所示。n4.4.1DVD光盘结构1.宏观结构DVD光盘的宏观结构如图4.8所示。与CD,VCD
18、光盘一样,其直径为120mm,内孔直径为15mm。数据起始记录区从46mm开始,最大结束于116mm处。DVD光盘的厚度为1.2mm,由两片(每片0.6mm厚)粘合而成。DVD盘片有4种结构,如图4.9所示。30如图4.931表4.4CD、DVD、MMCD、SD光盘的参数及规格32图4.8DVD光盘的宏观结构33图4.94种DVD光盘结构示意图342.微观结构nDVD光盘以二进制数字信号的方式来记录信息。这些信息在记录时,从内圈到外圈连接成螺旋状的轨迹。数据信号在光盘上以坑槽和镜平面来表示。二进制信号的“1”对应于光盘上的镜平面位置,二进制的“0”对应于光盘表面的坑槽位置。由于DVD光盘坑槽微
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- DVD 影碟机 基本原理 PPT 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。