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  工作原理:

光碟機都是利用雷射光作為讀寫的工具,利用光碟片反射雷射光的強弱作為讀取訊號的依據,反射雷射光的方式則視光碟片的種類而異;至於寫的方式則視光碟機的不同而不同,而且要配合適用的光碟片種類。

如果你拿電子顯微鏡來看CD的表面,你會發現CD的表面並不如我們想像的那麼一般平滑,它是由很多凹槽(Dent)和凸點(Pit)所構成的。其實所有電腦世界中的工作原理都一樣,只是靠著0與1、通電不通電和透光不透光來決定。CD光碟片當然也不例外,靠著這個凹槽和凸點就可以記錄所有的資料了!

  當我們要讀取一份檔案時,雷射讀取頭便會發出雷射光照射光碟片,當雷射光射到光碟片上平坦的凹面時(如圖一),雷射光會反射回雷射讀取頭,並透過錂鏡將光線折射到光偵測器,記下「ON」也就是1的訊號。反之,當雷射光射到光碟片上凸起的地方時,雷射光會散開來,就不會反射回雷射讀取頭,這時雷射讀取頭的光偵測器便會記下「OFF」也就是0的訊號。就這樣,雷射讀取頭的光偵測器不斷地將ON、OFF的訊號送到解碼電路,由解碼電路將它轉譯成電腦可使用的0、1訊號,而這就是CD-ROM的讀取資料的方式。

 

以CD-ROM為例,利用反光鋁片的平、凹作為反射強弱的依據。一張光碟上28億個資料訊號洞,每個資料訊號洞只有0.5微米,分佈在光碟片的螺旋軌道(Groove)上。所謂CD-ROM中的[ROM]代表的意義ReadOnlyMemory,即所請的唯讀形式光碟,而可重複抹寫的光碟,們稱之為CD-RW(Read & Write)
另外[RAM]也代表可讀寫型的儲存媒體。

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    無論是 CD、DVD 或是 MO 的光碟機都有相同的基本結構,主要的差別在於讀寫頭有不同的原理及複雜度。光碟機的構造如《圖二》所示,讀寫頭將雷射光聚焦在碟片表面,形成和資料區大小相當的光點。碟片由旋轉馬達帶動旋轉,光點則在碟片表面沿著資料軌(track)行進,以讀取或寫入資料。讀寫頭本身雖有一些位移能力,但仍須放在一移動平台,才能從碟片內圈移到外圈,以讀取整個碟面上的資料。詳細的光碟讀寫系統如《圖三》所示,由雷射二極體發出的光由碟片下方(透明面)射入碟片,在資料面(碟片上方印刷面)上形成光點。光點從資料面反射回來後,經分光器照射在光檢測器上。依資料面上代表 0 與 1 不同之區域,反射光會有明暗不同的強度,便可經由光檢測器轉換成高低不同之電訊號。

       

     

    碟片在高速旋轉下,會有各種不同的震動及位移。為了能夠正確的讀寫資料,讀寫頭必須隨時修正因此造成的誤差,以使光點能正確的聚焦在碟片表面,並循著同一資料軌道行進。透過適當的設計,光檢測器同時能偵測到聚焦及循軌的誤差,並透過回饋系統,利用音圈線圈的位移來保持光點在碟片上的正確位置。

    從信號與系統的角度來看,光碟系統的控制及編碼如《圖四》所示。為了增加整個系統對錯誤的容忍力,使用者的原始資料(音樂、影像、檔案等)必須先加入一些做為錯誤偵測及更正的訊息(錯誤更正碼),並做適當的排列重組及編碼,才透過讀寫頭寫入碟片中。讀取資料時,讀寫頭所讀到的訊號先經放大後,再經過相反的排列重組及解碼程序,並依據事先加入的錯誤更正碼,對可能產生的錯誤進行更正,而還原成正確的使用者資料。當然,錯誤更正碼的能力有其極限,超過錯誤範圍,超過這個極限時,即無法得到正確的資料。

    如前所述,讀寫頭除了資料外,亦需讀取循軌及聚焦誤差的信號,以透過回饋系統控制光點的正確聚焦位置。除此之外,讀取到的資料未經解碼前,可從其中得到一些關於旋轉馬達轉速的訊息,在許多系統中,這些訊息可做為馬達轉速的控制。

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