光碟片基本认识1Word文档下载推荐.docx

1、2. 光碟片各層結構介紹 基板 （ SUBSTRATE ）: 材料為聚碳酸酯（Polycarbonate）是一種無色的樹脂材料,巨有膨脹係數小, 溫度適用範圍廣, 透光性佳, 複屈折率低, 殘留應力及歪曲度低等多項優點. 基本功能是支撐記錄層使之達到一定程度的機械穩定性,以提高光碟機尋軌及存取資料的精確性, 預錄式碟片及可錄式碟片在基板構造上略有不同（詳如圖二及圖三所示）. 基板的中央有一15mm之中心孔,主要是用於將光碟片精密地定位於光碟機的旋轉機構上,外徑尺寸則有120mm. 紅皮書及黃皮書對於基板厚度並無嚴格要求,一般厚度介於1.1mm-1.3mm之間,其中以1.2mm最廣為使用.圖二.

2、 預錄式光碟片（右圖）及可錄式光碟片基板構造差異比較圖三. 各類光碟片之構造比較 記錄層 （ RECORDING LAYER ）: CD-ROM光碟片是屬於預錄式媒體,在射出成型的製程中,金屬母版（Stamper）上的資料己完全轉寫在基板（Substrate）上, CD-R 係使用有機染料（Dye）塗佈於CD-R基板上,作為碟片記錄層,一般選用 Cyanine, Azo, 及 Phthalocyanine 等三種有機染料,主要為其光學的靈敏性佳, 由於染料顏色的多樣性,業界常見的CD-R光碟片有金綠片,銀藍片,白金片,金金片等多種組合,基本上碟片顏色與其品質並無絕對關係,主要還是在於製程的品質

3、控制.有機染料是透過Spin Coating 的方式均勻地塗佈在CD-R基板上. CD-RW 是利用複合金屬之相變可逆性而具有可重覆寫讀之特性, 其記錄層及介電層均是透過多層膜濺鍍的方式濺鍍在CD-RW基板上,由於CD-RW光碟片與硬體相容性較差,因此不像CD-R般地廣為消費者所使用.以目前的製程技術而言, 可重覆寫讀的次數已超過1000次. 以上3種光碟片均是利用記錄層上不同長度的物理性凹凸點或光學性燒寫痕跡對入射光造成不同程度的反射光量來達到記錄數位資料的目的. 反射層 （REFLECTIVE LAYER）: 在記錄層上濺鍍一層鋁反射層, 使射到基板上不同長度的凹凸變化或燒寫痕跡的光束得以

4、折返光學頭並進行資料解碼, 一般厚度在 60 nm 左右.反射層的材質隨各光碟特性上的不同而異,一般業界所用材質如圖三所示, 早期CD-R係使用千足純金作為反射層,但基於市場競價壓力,多數製造廠均已改用銀或其他合金取代.濺鍍時的幾個重要控制點在於氬氣（反應氣體）流量控制,濺鍍功率,濺鍍時間,及濺鍍室內之潔淨度及真空度,其中功率與時間主要用於控制反射層之厚度,因為濺鍍厚度=靶材成膜率*時間*功率, 亦即X nm /kw/s * P （kw） * T （s）.保護層 （PROTECTIVE LAYER）: 光碟片濺鍍完成後,雖可讀寫資料,但仍須作最後一道保護膠塗佈 （Lacquer Coating

5、）, 在反射層塗上一層紫外線硬化樹脂,以防止刮傷及水氣滲入,俾延長碟片使用年限.一般而言,各類光碟片均有很長的儲存壽命,只要妥善使用的話,使用者並不需擔心,光碟資料有無法讀取之虞,然而,當發現反射層破損或水氣滲入記錄層時, 記得立即將碟片上的資料備份.印刷層 （PRINTING LAYER）: 說明光碟片格式或其資料類別, 並增加碟片之美觀及附加價值. 由於印刷面的美觀與否係決定光碟片賣相好壞之主要因素,因此預錄式CD-ROM在印刷版面上設計均較為複雜,所以印刷良率較CD-R及CD-RW低許多, 舉凡製版的參數,油墨配方的調配,刮刀的選用,及版距的控制等均直接關係到最終印刷品質, 係製程控制上

6、的重要環節. 在此特別一提,光碟片的資料事實上是存在印刷面底下, 因此保護印刷面免於受到外界刮傷之重要性,遠高於鏡面或光入射面（印刷面的另一面）的保養, 由於光碟儲存之獨特技術,光碟機對於鏡面上的瑕疵並不敏感, 許多人對此均有誤解.3. 數位資料編（解）碼原理及光學裝置簡介由於電子電路的反應時間及記錄材料的熱傳導效應, 數位資料在被存入光碟片前必須先經過各項的編碼程序（如圖四所示）. 才能將8位元的資料轉換為 PIT 的格式 （3T-11T）. 在進行所謂的 EFM （Eight to Fourteen Modulation） 編碼過程中牽涉到錯綜複雜的矩陣運算及同位檢測（本文暫不討論細節）,

7、 以確保所寫入的資料能順利被讀回. 也正因為編碼過程中加入許多資料錯誤偵測及修正碼 （EDC and ECC）, 使得CD-ROM光碟記錄區的有效使用率減為33%左右（如圖五所示）.儘管使用率僅為1/3,但儲存容量己高達74分鐘的音樂或動態影像, 或650MB的資料, 約相當於30萬頁的純文字資料. 圖四. 數位資料編碼程序圖五. 各項編碼在光碟記錄區所佔的比率光學頭在讀取 CD-ROM 上的預鑄凹點時, 會不斷的在資料軌道上左右偏擺（如圖六所示）. 當雷射光點照射在預鑄凹點時, 由於光徑差異所產生的破壞性干涉, 導致反射光強度 （Reflectivity） 明顯變低（如圖七所示）. 電子電路

8、即是透過這種明暗變化來判別數位上的 ”0” 與 “1”. 如前頁圖四所示, PIT 及 LAND 的交界處即代表 “1”.圖六. 光學頭讀取資料時的偏擺情形圖七. 預鑄凹點對雷射造成干涉後被電子電路轉換為 3T-11T 信號由於雷射光點有一定的聚焦深度（如圖八所示）, 聚焦位置一旦超過理想聚焦深度便會導致光點變大或變小, 若在加上碟片變形度的影響, 雷射光點甚至會變為不規則狀, 而造成資料判別上的錯誤或導致區塊錯誤率 （BLER） 的升高,因此碟片的變形度在製程管制中也是重要的一環, 用於判別變形度的幾個特性參數分別為 Dishing, Deflection, 及 Tilt.八. 雷射光點的理

9、想聚焦深度為確保所產出的光碟片不因各站製程可能引發的各類瑕疵, 如髒污, 黑點, 射出流痕, 及氣泡等, 對光碟片造成功能性失敗之虞, 碟片在完成保護膠塗佈之後必須經過光學掃描器的檢查, 隨著光學掃描器功能上的差異, 一般分為 Substrate, Finished Disc, 及 Lacquer 等三種檢查裝置, 其原理大同小異（如圖九所示）. 由於基板 （Substrate） 內及其表面的任何瑕疵均會對反射光的灰階反應造成影響, 因此只要透過 CCD Camera 偵測反射光的灰階強度便可大致區分瑕疵的種類. 圖九. 光學掃描器的檢查原理4. CD-R（W）光碟片及CD-R（W）燒錄器的基

10、本認識CD-R（W）光碟片的記錄溝漕是一由內而外的螺旋狀軌道所組成並無如CD一般的預鑄凹點（如圖三所示）,所以可隨著使用上的需要將其規劃為儲存資料的CD-ROM,儲存音樂的Audio CD,及儲存影片的Video CD等. 資料磁區的格式隨著所存入的資料格式不同而異（如圖十所示）.圖十. 不同光碟資料格式的磁區結構比較4.1 目前市面上的CD-R（W）光碟片主要有74分鐘（650MB）,及80分鐘（700MB）等2不同儲存容量的規格,請依需要慎選以避免因CD-R（W）的記錄長度不足而無法達到預期的使用結果.光碟儲存容量的計算方式如下: 150KB/秒*60秒/分鐘*74分鐘=650MB.4.2

11、 CD-R（W）光碟片的記錄軌道是在印刷面（即信號面）,而非光入射面（即鏡面）,使用上必須特別注意勿破壞信號面上的記錄軌道. 同樣大小的刮傷在信號面上所造成的影響遠大於鏡面上的.另外,沿著軌道方向（軸向）的缺陷所造成的影響也遠大於徑向的缺陷,其他格式的光碟片也是如此.主要原因在於光碟上的資料己經過CIRC的交錯延遲編碼,所以徑向缺陷雖影響到很多資料位元,但受影響的位元集中性較低,一般均能正常解碼.4.3 所謂單倍數係指其資料傳輸率為150 KB/second,雙倍數則為300 KB/second,餘依此類推,此外,資料傳輸率會隨著所記錄的資料類別不同而稍有不同,因為sector的資料結構及大小

12、會隨著不同的資料格式而異,但無論是那一種資料格式,其資料傳輸率均為75 sectors/second.4.4 燒錄器會有雷射光源老化的問題而導致良率降低或開始出現挑片的問題,必要時得以其他知名廠牌的CD-R（W）來驗證碟機是否異常,若使用其他知名廠牌的CD-R（W）也無法明顯提升良率時,請將燒錄器送修.4.5 高速的燒錄器也必須搭配高速的資料傳輸界面,如高性能PC及SCSI CARD才能應付既高速又大量的資料流,若是燒寫系統的整體效能不足的話,勉強選用高倍速燒錄,將會經常導致Buffer Under Run 而影響燒寫良率.在選用高倍速前,必須先確認燒寫系統是否有能力維持高速的資料傳輸率.4.

13、6 每部燒錄器均有一由記憶體組成的資料緩衝區,即俗稱的Buffer,一般的容量約在512KB至數MB之間（依廠牌,型號而異）,燒寫過程中待寫入的資料會先被傳送到Buffer內,而燒錄器再將Buffer的資料依先進先出（FIFO）的原則寫到光碟片上,整個過於中, Buffer必須保持有資料的狀態,否則便會出現Buffer Under Run,以4倍速的燒寫為例,每秒的資料傳輸率為600KB,則512KB 的Buffer僅允許0.85秒的資料讀取及retry時間,而1MB Buffer則允許1.7秒的資料讀取及retry時間,餘依此類推.由此可見,來源檔案或來源CD若因碟片壞軌而必須進行retry

14、時,是很容易造成燒寫失敗的.使用光碟片時應注意事項 （1-5 點適用於CD-ROM）:1. 請勿將光碟片存放於日光直射或高溫高濕的環境,儘管光碟片有一定的耐光,耐候性,但基於延長碟片壽命的考慮下,還是必須讓光碟片遠離以上環境.2. 請勿用手碰觸光碟片的光入射面,儘管光碟機對於碟片光入射面上的瑕疵的反應不像對信號面瑕疵那麼靈敏,但過多的手指印及刮痕也同樣會導致燒寫失敗或寫入的資料無法被讀回的問題.3. 不要使用自黏性標籤來標示光碟片的儲存內容,必須使用筆尖柔軟的筆材來標記,尖端堅硬的筆材會破壞信號面的軌道結構,而導致燒寫失敗或無法讀回所寫入的資料.4. 只使用不掉毛絲的軟質無塵布配合IPA或酒精

15、來清潔碟片表面,使用腐蝕性過強的溶劑（如丙酮）將會破壞碟片表面的結構,造成霧面而影響反射率.情況嚴重的話更會導致碟片被過度腐蝕而無法使用.5. 燒寫（讀取）光碟片前先檢查碟片表面是否有外來物附著,外來物過大的話可能導致燒寫失敗,縱使燒寫成功的話,被外來物附著的區域會因燒寫功率不足而無法確保該位置資料被順利讀回.確定燒寫系統有足夠的效能來支援所選定的燒寫速率,尤其在執行8X及12X的燒寫更應該注意.勉強選用高倍速燒錄,將徒然損壞原本品質良好的CD-R光碟片.6. 燒錄器在燒寫過程中若受到碰撞便有可能導致燒寫失敗,避免在燒寫過程中於燒錄器附近從事各項會引起燒錄器震動的行為.燒寫CD-R（W）光碟片

16、時常遭遇的現象及處置方法:* 燒錄器將CD-R（W）空白片退出1. 檢查CD-R（W）空白片是否妥善定位於托盤上.2. 檢查碟片內緣,約半徑23mm25mm之間的位置,是否有嚴重損傷.當燒錄器偵測到托盤上的空白片後,首先會讀取碟片PCA及PMA區域上的資訊並執行燒寫前的功率校正,如果這個程序無法順利進行的話,該CD-R（W）空白片便會被視為壞片而遭到Reject.請確認燒錄器本身是否早就存在挑片問題,可使用其他廠牌的CD-R（W）光碟片進行驗證,某些型態的挑片問題只要將被退出的CD-R（W） 空白片重新放入即可.3. 所欲寫入的資料長度超出碟片的記錄容量,如果是這個情況的話,燒錄軟體會回饋相關

17、的錯誤訊息,請改用記錄容量更大的CD-R（W）.4. 檢查燒錄器的托盤機構是否因內部感應器或托盤驅動機構定位不良而導致托盤被強制退出,將托盤上的空白片取出並驗證托盤是否又被強制推出,如果是的話便屬於硬體問題,請將燒錄器送修.* 無法將資料寫入CD-R（W）光碟片或無法起始燒寫動作1. 檢查您的燒錄軟體是否被設定於執行模擬燒寫的動作,如果是這個情況的話,燒錄器便只會模擬燒寫過程中資料傳輸情形而不會真正寫入資料,軟體在完成測試後,會出現一提示訊息確認是否要開始燒寫光碟片.如果想縮短燒寫時間的話,請調整軟體設定. 2. 是否已妥善指定所欲寫入的資料存放位置.3. 確認所指定的來源資料檔是否損壞而無法

18、被正常讀取.例如在進行光碟備份時,來源CD若有太嚴重的刮傷或異物附著的話,將會導致CD-ROM DRIVE於讀取該損壞區域的資料時,因需要Retry多次而造成燒錄器內的資料緩衝區的資料流中斷.4. 所欲寫入的資料長度超出碟片的記錄容量,如果是這個情況的話,燒錄軟體會回饋相關的錯誤訊息,請改用記錄容量更大的CD-R（W）.* 經常出現”Buffer Under Run”的訊息1. 燒錄系統無法穩定的提供所需要的資料傳輸率,而導致燒錄器內的資料緩衝區的資料流中斷.大部份的燒寫軟體均提供一項模擬燒寫的功能,使用者不妨利用這項功能驗證燒寫系統的性能.隨著燒錄器製造技術的提升,目前最高的燒寫速度已達到1

19、2倍速,即相當於1.8MB/S的資料傳輸率,如此的速度並非老舊的PC或者性能不佳的SCSI界面所能提供的.在此建議使用者選用知名廠牌的SCSI界面,如ADAPTEC PCI SCSI CARD.2. 作業系統的問題,有些燒寫設備在搭配WIN95使用時,就是會經常出現Buffer Under Run的問題,只要將作業系統升級為WIN98便可解決.3. 在進行碟片的燒寫過程中是否執行其他軟體,或者常駐程式未關閉,如果系統夠快的話,燒寫過程中是可以執行其他軟體,但在12倍速的燒寫過程中還是建議使用者不要做此嘗試.4. 來源資料檔是否儲存在過度分散的位置上,片片斷斷的資料會增加硬碟或光碟在讀取時需要更

20、多時間做尋軌的動作,而無法確保穩定的資料傳輸率,必要時請重整硬碟上的資料,另外若來源CD有所損傷的話,會導致燒寫不良率的提高.5. 這類訊息一般是由硬體問題所導致,請使用其他廠牌的CD-R（W）光碟片來進行驗證,如果是同樣情況的話請利用軟體中模擬燒寫的功能來確認您的硬體設備如PC,SCSI界面卡,燒錄器等各項搭配是否良好.* CD-R燒錄器良率低1. 燒錄器與CD-R光碟片搭配不良,部份燒錄器本身既已存在挑片問題,而部份CD-R光碟片則有與硬體相容較差的情形,當然這其中又牽涉到燒錄器的元件是否老化,以及光碟片在燒錄前的儲存環境及handling是否恰當的問題.燒錄器元件老化後會開始出現良率變差

21、及挑片問題,情況嚴重時必須送修,另外,CD-R（W）光碟片在燒錄前的儲存環境也必須避免日光直射,或高溫高濕.2. 請利用其他廠牌的光碟片來驗證及隔離問題的發生源是否為燒錄器或CD-R（W）光碟片.建議事項:1. 使用1對多的碟片複製系統,請注意並追蹤各燒錄器的良率趨勢,儘早將良率較差的機台送回原廠或合格的服務據點進行調校.2. 若來源光碟機（CD-ROM DRIVE）是屬於較早期的8倍速或12倍速機種,請勿用於12倍速的碟片對拷,先執行系統效能測試,由軟體建議最佳燒寫速度.3. 若使用2台燒錄器進行對拷的話,也必須先確定來源燒錄器的讀取速度是否有能力支援所須的資料傳輸率,因為早期的燒錄器其讀取

22、資料的速度均在12倍速以下,直至近來才有支援16倍速或20倍速的機種,如果一定非使用高倍速燒寫的話,請先將所欲備份的資料存至硬碟機內,再由硬碟寫入CD-R（W）.4. 如果每次燒寫的資料量不大時,請勿選擇close disc的選項,碟片一旦被finalized之後便無法再加入資料.5. 如果所備份的資料類型為很多小檔案的格式,最好先將資料整理為ISO Image File （資料格式已被轉為光碟格式）,幾乎所有燒寫軟體均提供這項功能,將硬碟內的ISO Image File 寫到光碟片上會比較容易,因為要將很多小檔案直接由硬碟寫入CD-R（W）時,系統需要更多的時間來進行檔案的開啟及格式的轉換,

23、硬碟的資料格式為512KB/sector而光碟格式則為2048KB/sector.6. 發現CD-ROM DRIVE無法讀取CD-R（W）的資料, 請檢查下列項目: CD-R（W）的資料格式是否為multi-session,在規劃multi-session時若操作或設定不當,將導致碟片上的部份資料無法被讀回,做此規劃前,先查閱軟體操作手冊或線上求助說明. 前一次燒寫的資料尚未完成close session的動作. CD-ROM DRIVE的驅動程式是否妥善安裝. 7. 如果本身燒錄器確實存在挑片問題,建議每次使用不同品牌CD-R（W）光碟片,一段時間後,自然可以找到搭配最佳的組合. 5. DV

24、D 光碟片簡介DVD （Digital Video Disc）, 即早期所稱之數位影音光碟片, 由於應用領域日廣, 後來又被重新定義為 Digital Versatile Disc （數位多功能光碟片）. 依其格式上的差異, 目前有 DVD 5, DVD 9, DVD 10, 及 DVD 18 等4種不同規格, 茲分別說明如下:DVD 5: 單面單層, 資料儲存容量為 4.7 GB.133分鐘DVD 9: 單面雙層, 資料儲存容量為 8.5 GB. 240分鐘DVD 10: 雙面單層, 資料儲存容量為 9.4 GB.266分鐘DVD 14 單面單層+單面雙層, 資料儲存容量為 13.2GB.3

25、73 分鐘 （因多層膜技術尚未成熟,目前DVD-14尚處於樣品試作階段）DVD 18: 雙面雙層, 資料儲存容量為 17 GB. 480分鐘 （因多層膜技術尚未成熟,目前DVD-18尚處於樣品試作階段）由於 DVD 光碟片的軌道間距及PIT長度均較CD-ROM小, 所以在外觀尺寸上雖與 CD-ROM 相同但資料儲存容量卻高出 CD-ROM 甚多. DVD 主要是運用於影片的發行, 在軟體發行上仍然極不普遍.由於DVD在格式上的優越性,使得運用在影片的發行量日增也漸受消費者青睞,其中的特色包括多國語言發音,多國字幕,多重視角,多重音場,及快速尋跡等. 圖十一. DVD 光碟片膜層結構比較DVD

26、光碟片機械及電氣特性一覽表Parameter DVD-5DVD-9Dimension Specification 碟片 尺寸 電氣規格Outer diameter碟片直徑120.00 0.30 mmCenter hole diameter （each layer）單片中心孔徑直徑15.00 +0.15/-0.00 mmCenter hole diameter （layers bonded）貼合後中心孔徑直徑15.00 mm min.Thickness of the disc碟片厚度1.20 +0.30/-0.06 mmInner diameter in clamping 內徑定位區直徑22.0

27、 mm maxOuter diameter in clamping外徑定位區直徑33.0 mm min.Thickness of clamping area定位區厚度範圍1.20 +0.20/-0.10 mmVariation of space layer （one disc）2單面膠厚度10 um max.Variation of space layer （one rev.）單軌膠厚度4 um max.Optical CharacteristicsRefractive Index折射率1.55 0.1Radial deviation徑向翹曲度0.80Tangential deviation軸

28、向翹曲度0.30Birefringence複曲折率100 nm max.Recording AreaAveraged track Pitch軌道平均長度0.74 0.01 umMax. deviation of track Pitch最大軌道長度0.03 umScanning velocity掃瞄速率3.49 0.03 m/s3.84 Inner diameter of Lead-Out導出區內徑Outer diameter of data areaPTP: same as DVD-5OTP: 45.2 mm max.Outer diameter of Lead-Out area導出區外徑Information area Inner diameter of data area in layer 1Thickness of space layer貼合膠厚度NIL55 15 umStarting dia. of Lead-in Area （SLA）導入區起始直徑45.2 mm max.Starting diameter of Data Area （SDA） 資料區起始直徑48.0 +0.0/-0.4 mmMaximum diameter of data area資料最大直徑116.0 mmOuter diameter of information a