张奇 复旦大学计算机科学技术学院 qz@fudan.edu.cn 2012年5月 多媒体技术基础(第3版) 第15章 光盘存储格式 张奇 复旦大学计算机科学技术学院 qz@fudan.edu.cn 2012年5月

第15章 光盘存储格式目录 15.1 CD标准系列 15.2 激光唱盘标准—红皮书 15.3 CD-ROM标准—黄皮书 15.2.2 CD-DA的通道：P-W 15.2.3 CD-G是什么 15.3 CD-ROM标准—黄皮书 15.3.1 CD-ROM Mode 1 15.3.2 CD-ROM Mode 2 15.3.3 混合方式 15.4 CD-ROM/XA 15.4.1 CD-ROM/XA Mode 2 Form 1 15.4.2 CD-ROM/XA Mode 2 Form 2 15.4.3 CD-ROM/XA中的声音 15.5 CD-I标准—绿皮书 15.5.1 CD-I格式 15.5.2 CD-I Ready格式 15.5.3 CD-Bridge盘 15.6 可录CD标准—橙皮书 15.6.1 橙皮书概要 15.6.2 橙皮书第1部分 15.6.3 橙皮书第2部分 15.7 CD-ROM文件系统 15.7.1 ISO 9660概要 15.7.2 CD-ROM的逻辑结构 15.7.3 目录结构 15.7.4 路径表 15.7.5 卷结构 15.8 VCD标准—白皮书 15.8.1 VCD盘的组织 15.8.2 VCD的文件目录结构 15.8.3 MPEG-Audio/Video扇区的结构 15.9 通用磁盘格式(UDF) 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

第15章 光盘存储格式 光盘类型 存储格式 主要介绍 只读光盘 写一次光盘 重写光盘 逻辑格式：文件格式的同义词，规定如何把文件组织到光盘上以及指定文件在光盘上的物理位置，包括文件的目录结构、文件大小以及所需盘片数目等事项 物理格式则：规定数据如何放在光盘上，包括物理扇区地址、数据类型、数据块大小、错误检测和校正码等 主要介绍 CD系列存储格式中的基本概念 在DVD系列、HD DVD和Blu-ray Disc系列中有相同的含义 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.1 CD标准系列 CD产品系列 CD-DA、CD-G、CD-Video、CD-ROM、CD-ROM/XA、CD-I、VCD CD系列标准 红皮书、黄皮书、ISO 9660、绿皮书、橙皮书和白皮书等标准文件中，见图15-1 标准文件用彩色封面包装，故称为彩书标准 理解CD格式对设计和使用CD产品都有很大帮助 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.1 CD标准系列(续) 图15-1 CD标准系列 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书 Red Book是Philips和Sony公司为CD-DA(Compact Disc Digital Audio)定义的标准，也就是激光唱盘标准。该标准是整个CD工业的基本标准，所有其他CD标准都是在这个标准的基础上制定的 15.2.1 CD盘上的音乐节目是如何组织的 数据结构见图15-2 一片激光唱盘上有许多首歌曲 一首歌曲安排在一条光道上 一条光道由许多节(section)组成 一节由98帧(frame)组成 帧是激光唱盘上存放声音数据的基本单元 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续1) 图15-2 激光唱盘声音数据的基本结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续2) 扇区结构 同步(SYNC)：每帧开头24位，码字为 控制/显示字节 扇区结构如下所示 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 任何数据经EFM调制后都不出现与同步码字相同的码 控制/显示字节 在CD-DA中，称为子码/控制和显示(subcode/control and display)字节 在CD-ROM中，称为控制字节(Control Byte)。这个字节的内容主要提供盘地址信息 扇区结构如下所示 3234字节 用户数据 2352＝98  (2  12) 第二层EDC/ECC 392 第一层EDC/ECC 控制字节 98 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续3) 重要数据 一个扇区有2352个字节声音数据(Audio Data) 一个扇区有3234字节，即 立体声有两个通道，每次采样有2个16位样本，组成2个字节，6次采样共24字节组成一帧，98帧组成一个扇区: 2×2×6×98= 2352 一个扇区有3234字节，即 2352个声音数据 ＋2  392个EDC/ECC字节 ＋98个控制字节＝3234字节 声音数据率为176 400字节/秒 声音数据的采样频率为44.1 kHz，每次对左右声道各取一个16位的样本，因此1秒钟的声音数据为 44.1×1 000×2×(16÷8) = 176 400字节/秒 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续4) P, Q错误校验码 由于CD-DA盘的原始误码率较高(约10-4)，需要采用纠错能力很强的交叉交插里德-索洛蒙码(CIRC) 每帧有2×4字节的错误校正码放在中间和末端，称为Q校验码和P校验码 P校验是由(32，28)RS码生成的校验码 Q校验是由(28，24)RS码生成的校验码 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续5) 一帧数据的通道位数 激光唱盘的光道 见表15-1。 物理光道是螺旋形，因此一片CD-DA盘只有一条物理光道 一条CD-DA逻辑光道由多个扇区组成，扇区的数目可多可少，因而光道的长度可长可短，通常一首歌就组织成一条光道。 表15-1 一帧数据的通道位数 编号 字段名称 通道位数 合计 (1) 同步位(SYNC) 24+3 27 (2) 子码(Subcode) 1×(14+3) 17 (3) 数据(Data) 12×(14+3) 204 (4) Q校验码 4×(14+3) 68 (5) (6) P校验码 588 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续6) 15.2.2 CD-DA的通道：P-W P~W的结构 一帧有一个8位的控制字节，98帧组成8个子通道，分别命名为P、Q、R、S、T、U、V和W子通道 一条光道上所有扇区的子通道组成P、Q、… 、 W通道。98个控制字节(98  8位)组成8个子通道的结构如下 8位 P子通道(b8) Q子通道(b7) R子通道(b6) S子通道(b5) T子通道(b4) U子通道(b3) V子通道(b2) W子通道(b1) 98字节的b8组成P子通道，98字节的b7组成Q子通道，依此类推 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续7) 通道P含有一个标志，用来告诉CD播放机，光道上的声音数据从什么地方开始 通道Q包含有运行时间信息，CD播放机使用这个通道中的时间信息来显示播放音乐节目的时间 Q通道的98位的数据排列成如下所示的形式 98位 2位 4位 72位 16位 空 2位： 控制字节的部分同步位 4位： 控制标志，定义这条光道上的数据类型 说明后面72位数据的标志 72位： Q通道的数据。在盘的导入区(lead in)，含有盘的内容表 TOC(Table Of Contents)；在其余盘区，含有当前的播放时间 16位： CRC (Cyclic Redundancy Code)用于错误检测 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.2 激光唱盘标准—红皮书(续8) 15.2.3 CD-G是什么 Red Book定义了如何把声音数据和静态图像数据放到CD盘上的方法 把图像数据放到通道R～W的盘称为CD＋G(CD＋Graphics)盘，简称为CD-G盘 在国内市场上，使用R～W通道的CD节目不多，能播放这种盘的CD播放机也不多 CD-G节目在普通的CD播放机上播放时，音乐节目可以照常欣赏，只是没有图像 使用能播放CD-G节目的VCD播放机，在播放CD-G盘时要和电视机连接才能同时有音乐和图像 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.3 CD-ROM标准—黄皮书 黄皮书(Yellow Book)概要 Philips和Sony公司为CD-ROM定义的标准 Red Book的基础上增加了两种类型的光道，加上Red Book的CD-DA光道，CD-ROM共有三种类型的光道 (1) CD-DA光道：用于存储声音数据 (2) CD-ROM Mode 1：用于存储计算机数据 (3) CD-ROM Mode 2：用于存储声音数据、静态图像或视像 Yellow Book和Red Book的主要差别 重新定义Red Book中的2352个字节的用途，解决了把CD用作计算机存储器(CD-ROM)的两个问题 (1) 计算机的寻址 (2) 误码率的达标： CD-ROM标准使用了一部分用户数据当作错误校正码，使CD盘的误码率下降到10-12以下 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.3 CD-ROM标准—黄皮书(续1) 15.3.1 CD-ROM Mode 1 将Red Book中2352字节的用户数据定义为 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 用户数据 2048字节 EDC 未用 8字节 ECC 276字节 同步字节： 12字节，用于同步 扇区地址(Header)： 4字节，定义该扇区的地址 用户数据： 2048字节，用于存放用户数据 EDC： 4字节，用于错误检测。如果检测结果无差错，就不执行这一层的错误校正 未用： 8字节 ECC： 276字节，错误检测和校正码 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.3 CD-ROM标准—黄皮书(续2) 扇区地址表示法 磁盘扇区地址用C-H-S (柱面号-磁头号-扇区号) 表示 CD-ROM用计时系统中的分、秒和为CD-ROM规定的分秒(1/75秒)表示 CD-ROM用户数据区的地址结构如下 4字节的扇区地址称为HEADER 分(MIN)(1字节) 0～74 秒(SEC)(1字节) 0～59 分秒(FRAC)(1字节) 0～74 方式(Mode)(1字节) 01 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.3 CD-ROM标准—黄皮书(续3) 15.3.2 CD-ROM Mode 2 CD-ROM Mode 2把Red Book中的2352字节的用户数据重新定义为 2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 用户数据 2336字节 CD-ROM Mode 2与CD-ROM Mode 1相比 存储的用户数据多14%，但用户数据的误码率高于Mode 1 方式(Mode)字节域中的值设置成02 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.3 CD-ROM标准—黄皮书(续4) 15.3.3 混合方式(Mixed Mode) 含有CD-ROM光道和CD-DA光道的存储方式 混合方式盘(Mixed Mode Disc) 的第一条光道是CD-ROM Mode 1光道，其余的光道是CD-DA光道 CD-DA光道可以在普通CD播放机上播放 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.4 CD-ROM/XA CD-ROM/XA的概要 CD-ROM Extended Architecture的简写，Philips、Microsoft和Sony公司共同开发的标准 Yellow Book标准的扩充，定义了一种新型光道：CD-ROM/XA光道。连同Red Book和Yellow Book标准定义的光道，共有4种光道 CD-DA：用于存储声音数据 CD-ROM Mode 1：用于存储计算机数据 CD-ROM Mode 2：用于存储压缩的声音数据、静态图像或电视数据 CD-ROM Mode 2，XA格式，用于存放计算机数据、压缩的声音数据、静态图像或视像数据。 对CD-ROM Mode 2作了扩充，定义了两种新的扇区方式 CD-ROM Mode 2，XA Format，Form 1：用于存储计算机数据 CD-ROM Mode 2，XA Format，Form 2：用于存储压缩的声音、静态图像或电视图像数据。 允许把计算机数据、声音、静态图像或电视图像数据放在同一条光道上，计算机数据按Form 1的格式存放，而声音、静态图像或电视图像数据按Form 2的格式存放 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

CD-ROM/XA Mode 2 Form 1：2352字节 CD-ROM/XA Mode 2 Form 1把Red Book中的2352个用户数据字节重新定义为 CD-ROM/XA Mode 2 Form 1：2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 Form 1 8字节 用户数据 2048字节 EDC ECC 276字节 同步字节： 12字节 扇区地址(Header)： 4字节，用于计算机寻找盘上的数据 类型1 (Form 1，Sub-Header)： 8字节，用于指示Form 1 用户数据： 2048字节 EDC： 4字节，用于错误检测 ECC： 276字节，用于错误校正 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

CD-ROM/XA Mode 2 Form 2：2352字节 CD-ROM/XA Mode 2 Form 2把Red Book中的2352个用户数据字节重新定义为 CD-ROM/XA Mode 2 Form 2：2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 Form 2 8字节 用户数据 2324字节 EDC 同步字节： 12字节 扇区地址(Header)： 4字节，用于计算机寻找盘上的数据 数据类型2(Form 2, Sub-Header)： 8字节，用于指示Form 2 用户数据： 2324字节 EDC字节： 4字节 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.4 CD-ROM/XA(续3) 15.4.3 CD-ROM/XA中的声音 放在CD-ROM/XA Mode 2 Form 2中的声音数据经过压缩，质量低于CD-DA 用ADPCM算法压缩，有Level B和Level C两个等级 CD-DA和CD-ROM/XA声音的比较见表15-2 表15-2 CD-ROM/XA中的声音播放时间 声音等级 播放时间(小时) 样本大小(位) 采样速率(kHz) CD-DA 1.25 16 44.1 Level B 5 (立体声)/ 10(单道声) 4 37.8 Level C 10(立体声)/ 20(单道声) 18.9 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.5 CD-I标准—绿皮书 15.5.1 CD-I格式 绿皮书(Green Book)是Philips和Sony公司为CD-I(Compact Disc Interactive)定义的标准，扇区格式和CD-ROM/XA的扇区格式相同，如下所示 CD-I Mode 2 Form 1：2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 Form 1 8字节 用户数据 2048字节 EDC ECC 276字节 CD-I Mode 2 Form 2：2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 Form 2 8字节 用户数据 2324字节 EDC 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.5 CD-I标准—绿皮书(续1) 15.5.2 CD-I Ready格式 使用CD-I Ready格式的CD盘称为CD-I Ready盘，是一种有附加特性的标准激光唱盘，可在标准的激光唱盘播放机和CD-I播放机上播放，在CD-I播放机上播放可显示附加特性 Red Book标准允许把索引点(index points)放在光道上，可使用户跳转到光道上的指定点。激光唱盘通常只使用两个索引点：#0和#1，前者用来标识一条光道的起点，后者用来标识声音在这条光道上的起点，它们之间通常有23秒的间隔 CD-I Ready盘把这两个索引点之间的间隔增加到182秒，这样就可以存放诸如歌曲名、解说词、作者、演员等图文信息。普通的激光唱机播放CD-I Ready盘时不管这个地方的信息，而只播放音乐节目 用CD-I播放机播放CD-I Ready盘时，首先把这个间隔中的CD-I信息读到CD-I播放机的RAM中，并显示在电视机屏幕上，然后播放音乐 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.5 CD-I标准—绿皮书(续2) 15.5.3 CD-Bridge盘 把附加信息加到CD-ROM/XA光道上的方法，目的是让这种光盘能够在CD-I播放机上播放 可在CD-I播放机、计算机和Kodak的Photo CD播放机上播放 光道都用Mode 2的扇区结构。声音光道跟在数据光道后面 扇区结构与CD-ROM/XA和CD-I相同，如下所示 CD-Bridge Mode 2 Form 1：2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 Form 1 8字节 用户数据 2048字节 EDC ECC 276字节 CD-Bridge Mode 2 Form 2：2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 Form 2 8字节 用户数据 2324字节 EDC 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.6 可录CD标准—橙皮书 15.6.1 橙皮书概要 橙皮书(Orange Book)是为可录CD‑R(compact disk recordable)光盘制订的标准，允许用户把自己创作的影视节目或多媒体文件写到盘上 可录CD分为两类 CD-MO (compact disk-magneto optical)盘——磁光盘，采用磁记录原理记录而用激光读写数据，可重写光盘 CD-WO(compact disk-write once)——CD-R盘，可写但不能改写 分成两个部分 Orange Book Part 1，描述CD-MO Orange Book Part 2，描述CD-WO 标准的结构见图15-3 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.6 可录CD标准—橙皮书(续1) 图15-3 橙皮书(Orange Book Standard)概貌(引自Jim Fricks盘片制造公司) 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.6 可录CD标准—橙皮书(续2) 15.6.2 橙皮书第1部分 橙皮书第1部分(Orange Book Part 1)描述CD-MO盘上的两个区： Optional Pre-Mastered Area(可选预刻录区) 该区域的信息按照Red Book、Yellow Book或Green Book标准预先刻制在盘上，是一个只读区域 (2) Recordable User Area(可重写用户数据区) 普通的CD播放机或VCD播放机不能读这个区域的数据，因CD唱片和VCD盘与磁光盘采用的记录原理不同 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.6 可录CD标准—橙皮书(续3) 15.6.3 橙皮书第2部分 Orange Book Part 2定义可写一次的CD-WO盘 在出厂时已经在盘上刻录有槽，称为预刻槽，物理光道的位置已经确定。用户把多媒体文件写到盘上之后，把内容表(Table Of Contents，TOC)写到盘上。在写入TOC之前，这种盘只能在专用的播放机上读；在写入TOC之后，可在普通播放机上播放 Orange Book Part 2还定义另一种CD-WO盘，叫做Hybrid Disc(混合盘)，分成两种类型的记录区域 Pre-recorded Area(预记录区)，该区域的信息按照Red Book、Yellow Book或Green Book标准预先记录在盘上，只读区域 Recordable Area(可记录区)。该区的物理光道可分成多个记录段(multi-session)。每段由3个区域组成：导入区(Lead In)、 信息区(Information)和导出区(Lead Out)，每一段要在导入区写入TOC Hybrid Disc(混合盘)的结构如下表所示 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.6 可录CD标准—橙皮书(续4) 图15-4 CD标准之间的关系 第 1段 第 n 段 导入区 (Lead In) 信息区 (Information) 导出区 (Lead Out) …… 图15-4 CD标准之间的关系 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统 文件系统(file system) 或称文件格式(file format)，在存储媒体上组织数据的方法，包括文件命名、文件目录、卷和文件检索 通过文件系统，应用程序就无需关心存储媒体上的物理位置或数据结构 由于光盘和硬盘的特性不同，因此就有不同的文件系统。用CD-ROM作计算机存储媒体的文件系统称为CD-ROM文件系统 ISO 9660是为CD-ROM制定的文件系统 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续1) 15.7.1 ISO 9660概要 1. ISO 9660是什么 物理格式与逻辑格式 ISO发布的CD-ROM文件系统标准, 定义三种类型的数据结构,以支持不同的操作系统，如Unix, Windows和Mac OS 卷描述符(Volume Descriptor) 目录结构(Directory Structures) 路径表(Path Table) 标准开发历时5年，终于在1988年正式公布 物理格式与逻辑格式 CD-ROM物理格式(Yellow Book)标准化意味CD-ROM上的信息可在不同的信息处理系统之间交换，但只能在这个物理层上实现交换 由于CD-ROM面对用户的是文件，如文本、图像、声音、影视等文件，就需要一个文件系统和文件管理系统。即需要有一个如何把文件和文件目录放到CD-ROM盘上的逻辑格式标准 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续2) 2. ISO 9660的层次 对文件名和文件目录名指定了三种后向兼容的交换层次 层1(Level 1)：限制文件名格式为8.3，允许使用大小写字母、数字和下划线，目录深度不超过8级，文件标识符的总长度不超过31个字符 8.3文件名格式是微软公司的MS DOS及Windows 3.x中的文件名标准格式，其中的8表示文件名的长度不超过8个字符，3表示文件扩展名的字符数为3个 层2(Level 2)：目录深度可到31级，文件名的长度通常不超过31个字符，在某些情况下允许不超过180个字符的长文件名 (3) 层3(Level 3)：允许将文件分块打包 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续3) 3. ISO 9660的扩展 ISO 9660是针对不同操作系统开发的，并试图实现不同操作系统之间的数据交换。尽管在各种操作系统下工作得都不错，但都遇到不能使用的情况，因此对ISO 9660进行了扩展 Apple公司的扩展标准叫做“Apple ISO 9660” 微软公司的扩展标准叫做JFS文件系统(Joliet file system，JFS)，包括支持8.3文件名格式、长文件名和统一代码(Unicode) Unix系统的扩展标准叫做Rock Ridge文件系统，包括使用ASCII字符的长文件名和Unix符号等 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续4) 15.7.2 CD-ROM的逻辑结构 1. 逻辑结构设计 逻辑结构由两个组成部分 定义一套描述整片CD-ROM盘所含信息的结构，称为“卷结构(Volume Structure)”。单片CD-ROM称一卷 定义一套描述和配置文件的结构，称为“文件结构(File Structure)”。文件结构的核心是文件目录结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续5) 为CD-ROM提议的目录结构有五种类型 多文件显式分层结构(multiple-file explicit hierarchies)。把子目录当作文件来处理，打开一个有长路径的文件需要较多的寻找次数 单文件显式分层结构(single-file explicit hierarchies)。把整个目录结构放在单个文件中，根目录和子目录都作为文件中的记录而不是作为文件来处理 散列路径名目录(hashed path name directories)。把整个路径名和文件名拼凑成一个地址放在目录中，是隐式目录结构 索引路径名目录(indexed path name directories)。把子目录的全路径名转换成一个整数，是隐式目录结构 组合前面4种结构中的2种或2种以上的混合结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续6) 2. 逻辑扇区和逻辑块 逻辑扇区定义为用户数据域 CD-ROM的一个物理扇区有2352个字节，其中的2048字节(2 KB)的数据域定义为一个逻辑扇区(logical sector)，见图15-5 每个逻辑扇区有唯一的逻辑扇区号(logical sector number，LSN)。第一个逻辑扇区(LSN0 )从物理地址00∶02∶00开始 图15-5 物理扇区与逻辑扇区、逻辑块的概念 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续7) 逻辑块 每个逻辑扇区可以分成一个或多个逻辑块，这样做的好处是可充分利用盘空间来存放大量的小文件 在一个由2048字节组成的逻辑扇区中，一个逻辑块的大小可以是512、1024或2048字节 每个逻辑块有一个逻辑块编号(logical block number，LBN) 第一个逻辑块号码(LBN 0)是第一个逻辑扇区(LSN 0)中的第一块，依次为LBN1，2，3，…，N 附注，记录(record)的概念。一个记录由一系列连续字节组成，它作为信息单元。定义一个记录的字节数取决于要表达的信息长短，少则几个多则几十甚至几百个。在记录过程中，记录的字节数是固定的记录称为“固定长度记录”，记录的字节数不固定的记录称为“可变长度记录”。 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续8) 15.7.3 目录结构 1. 文件与文件标识符 文件类型没有限制，可以是ASCII文本文件、索引结构文件、可执行文件(如.COM文件，.EXE文件)，压缩的或未压缩的图像文件、声音文件等 每个文件可分为若干文件节(file section)。一个文件节可放在由许多个逻辑块组成的文件空间里。这些逻辑块是顺序编号的逻辑块，由它们组成的文件空间称为“文件范围(extent)”或“文件域” 一个大的文件可以分成多个文件节，存放在多片CD-ROM盘上的文件域中 一个中等大小的文件也可以分成若干个文件节，存放在同一盘上的多个文件域中，这些文件域也不要求是连续的 小的文件可以不分域，存放在单个文件域中 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续9) 文件标识符(file identifier) 合法文件标识符和不合法文件标识符的举例 由三部分组成：文件名、文件扩展名和文件版本号 必须包含文件名或扩展名，其他可作为选择 通常采用ASCII字符，并有某种程度的限制。例如，对ISO9660 Level1，文件名可使用的字符如下： 数字0～9 大写英文字母A～Z 下划线(_) 文件名和文件扩展名之间用句点(.) 文件名或文件扩展名与文件版本号之间用分号(;) 合法文件标识符和不合法文件标识符的举例 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续10) ************************************************ 合法文件标识符： FILE.DAT FILE.DAT;1 DATA_FILE_FOR_INTERCHANG.DAT FILENAME_WITHOUT_AN_EXTENSION .NO_FILENAME_JUST_AN_EXTENSION -------------------------------------------------------------------------- 不合法文件标识符： file.dat //不允许小写字母 ONLY.ONE.PERIOD.ALLOWED //只允许一个句点 NO-HYPHENS-OR-SIGNS //没有规定用连字符(-) THIS_FILENAME_IS_LONGER_THAN_31_CHARACTERS //多于31个字符 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续11) 2. 目录结构 采用隐式分层目录结构 可组织大数量的文件；对目录层次的深度加以限制；把目录当作文件看待，并把整个目录包含在1个或少数几个文件中。包含目录的文件称为目录文件 对目录文件结构作了具体规定。 目录文件由一系列可变长度的目录记录组成，每个目录记录的格式见表15-3 一个目录记录可包含许多记录域，这些域中记录有文件标识符，以字节计算的文件长度、文件域中的第一个逻辑块编号(LBN)，以及打开和使用这个文件所需要的其他信息 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续12) 表15-3 目录记录格式(Format of a Directory Record) 字节位置 记录域的名称 1 目录记录长度(LEN_DR) 2 扩展属性记录(XAR)长度 3～10 文件域地址 11～18 数据长度 19～25 日期和时间 26 文件标志 27 文件单元大小 28 交叉间隔大小 29～32 卷顺序号 33 文件标识符长度(LEN_FI) 34~(33+LEN_FI) 文件标识符 34+LEN_FI 填充域 (34+LEN_FI+1)-LEN_DR 系统使用(保留) 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续13) 目录文件、目录记录、记录域间的关系见图15-6 当一个文件放在多个文件域中时，需要设置多个目录记录，在其中给出相应文件域的地址，并由文件标志记录域指明该文件域是否为最后一个 目录文件、目录记录、记录域间的关系见图15-6 图15-6 目录文件结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续14) 扩展属性记录(extended attribute record，XAR) 文件的附加信息可记录在XAR上。附加信息包括文件作者、文件修改日期、访问文件的许可权等信息。凡是不常使用的信息都放到XAR上 如果一个文件有多个文件域(如图15-6中的文件B)，每个文件域都有XAR 由于每个目录记录的长度不确定，因此在一个逻辑扇区中的目录记录的个数也不确定，但必须要保证目录记录数的数目为整数 当一个目录在这个逻辑扇区中放不下的时候，应移到后面一个逻辑扇区。这样可以保证读到计算机内存中的目录不会出现支离破碎的现象 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续15) 15.7.5 卷结构 卷空间(volume space) ：存放信息的区域，有两个区 系统区：从LSN 0到LSN 16，具体内容没有规定 数据区：从LSN 16开始到最后一个逻辑扇区，用来记录卷描述符(volume descriptors)、文件目录、路径表和数据 卷描述符：位于每卷数据区的开头(LSN 16) 一种数据结构或称描述表，其中的内容说明整个CD-ROM盘的结构和提供重要信息，如逻辑组织、根目录地址、路径表的地址和大小、逻辑块的大小等 卷描述符的结构见表15-5，是一个由2048字节组成的固定长度记录 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.7 CD-ROM文件系统(续16) 卷描述符有五种类型： 表15-5 卷描述符的格式 字节位置 记录域的名称 1 卷描述符的类型 2～6 标准卷标识符(用CD001表示) 7 卷描述符的版本号 8～2048 (取决于卷描述符的类型) 卷描述符有五种类型： 卷描述符(primary volume descriptor，PVD) 辅助卷描述符(supplementary volume descriptor，SVD) 分割描述符(volume partition descriptor) 引导记录(boot record) 描述符系列终止符(volume descriptor set terminator) 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书 在白皮书(White Book)之前 Video CD(VCD) CD-DA：20世纪80年代初的产品，音乐节目是以数字形式记录的 LaserVision： 20世纪70年代末的产品，视像用调频制记录(FM)，声音用调幅记录，并叠加到图像信号上 CD-Video(CD-V)：1987年定义的标准，CD-DA和LV(LaserVision)相结合的产物，声音是数字的，而视像仍然是模拟的 附注：CD-V和LaserVision常被人们称为激光视盘或激光影碟 Video CD(VCD) JVC、Philips、Matsushita和Sony联合定义的数字电视视盘技术规格，于1993年问世，声音和电视图像都是以数字的形式表示的 1994年7月发布了“Video CD Specification Version 2.0”，并命名为White Book(白皮书)。该标准描述的是使用CD格式和MPEG-1标准的数字电视存储格式 Video CD在CD-Bridge规范和ISO 9660文件结构基础上定义了完整的文件系统，使VCD节目能在CD‑ROM、CD-I和VCD播放机上播放 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续1) 15.8.1 VCD盘的组织 VCD盘由导入区、节目区和导出区三部分组成，见图15-8 数据按光道组织，光道数最多为99条 导入区和导出区按CD-ROM XA数据光道的Mode 2 Form 2进行编码，是不含数据的空扇区。 在节目区中，第一条光道(Track 1)是一条专用VCD数据光道，其余的光道是MPEG Audio/Video光道 Video CD 2.0规格只定义了MPEG Audio/Video和CD-DA两种光道 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续2) 图15-8 VCD盘的组织结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续3) 1. 专用数据光道(Special Video CD Track) (1) 扇区号为00:02:16的扇区是主卷号描述符(PVD)扇区，用来描述VCD盘的卷号。 (2) 从扇区00:03:00开始到00:03:74的区域是一个选择性的卡拉OK基本信息区(Karaoke Basic Information Area)。该区域中的数据用来产生卡拉OK音乐节目的快速参照表，它由基本信息头(Basic Information Header，BIH)文件(KARINFO.BIH)和最多63个卡拉OK文本文件(KARINFO.CC)组成。 (3) 从扇区00:04:00开始的区域是VCD信息区(Video CD Information Area)，它包含有强制性的VCD盘信息文件INFO.VCD(扇区00:04:00)和入口表(Entry table)文件ENTRIES.VCD(扇区00:04:01)，以及可选的清单偏移量表(List ID Offset Table)文件LOT.VCD(扇区00:04:02)和播放顺序描述符(Play Sequence Descriptor，PSD)文件PSD.VCD(扇区00:04:34) 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续4) 图15-9 专用VCD数据光道的结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续5) (4) VCD信息区(Video CD Information Area) 从扇区00:04:00开始的区域 包含如下的强制性文件 VCD盘信息文件INFO.VCD(扇区00:04:00) 入口表(Entry table)文件ENTRIES.VCD(扇区00:04:01) 可选的清单偏移量表(List ID Offset Table)文件LOT.VCD(扇区00:04:02) 播放顺序描述符(Play Sequence Descriptor，PSD)文件PSD.VCD(扇区00:04:34) (5) 分段播放项目区(Segment Play Item Area) 开始地址由INFO.VCD文件给出 选择性区域，可含分段播放项目(Segment Play Item) 分段播放项目可以是MPEG电视、MPEG声音和用MPEG算法编码的静态图像。这些项目通过播放顺序描述符(PSD)进行解释和播放 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续6) 其他文件(Other files)区 分段播放项目区被分成连续的段(Segment)，并从＃1开始连续编号直到＃1980。每一段由150个扇区组成 这个区域的长度可以是1~1980之间的任意整数。一个分段播放项目可以占据一个或者多个段 其他文件(Other files)区 可包含强制性的CD‑I应用节目(CD‑I application program)和选择性的扩展目录(EXT directory)信息 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续7) 2. MPEG-Audio/Video光道 从Track 2 (光道2)开始，用来存放MPEG编码的视像和声音数据 MPEG编码数据保护区，见图15-10 前保护区(Front Margin，FM) ，推荐长度为30个扇区 后保护区(Rear Margin，RM) ，推荐长度为45个扇区 图15-10 MPEG-Audio/Video光道的布局 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续8) 15.8.2 VCD的文件目录结构 3. CD‑DA光道 VCD盘可包含CD‑DA光道，但必须在MPEG-Audio/Video光道之后 如果VCD盘包含CD‑DA光道，Video CD规范要求在最后一条MPEG-Audio/Video光道的RM之后设置至少150个扇区的后间隔 15.8.2 VCD的文件目录结构 VCD文件系统是在ISO 9660文件结构基础上开发的，目录结构见图15-11 VCD盘需要的目录 Root directory 0 (根目录0)，CDI，VCD和MPEGAV目录 Video CD规范对文件目录作了如下规定 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续9) 如果VCD盘包含卡拉OK基本信息区，该区域的文件必须存放在KARAOKE目录下 如果VCD盘包含分段播放项目区，这个区域中的文件必须存放在SEGMENT目录下 如果有扩展的播放顺序描述符(PSD)文件，这个文件必须存放在EXT目录下 VCD信息区(Video CD Information Area)中的文件必须存放在VCD目录下 所有MPEG Audio/Video数据光道的文件都必须存放在MPEGAV目录下 所有表示CD‑DA光道的文件都必须存放在CDDA目录下 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续10) 图15-11 VCD盘目录结构 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续11) 15.8.3 MPEG-Audio/Video扇区的结构 MPEG光道 Video和Audio的编码 由MPEG-Video扇区和MPEG-Audio扇区组成 Video和Audio的编码 按照MPEG标准ISO 11172 存放方法 MPEG-1 Video扇区和MPEG-1 Audio扇区交错存放 存放格式如下 … V A 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.8 VCD标准—白皮书(续12) MPEG-Video扇区的一般结构如下 MPEG-Audio扇区的一般结构如下： 一个信息包：2324字节 信息包开始码 4字节 SCR(系统参考时钟)5字节 MUX速率 3字节 信息包数据 2312字节 MPEG-Audio扇区的一般结构如下： 一个信息包：2304字节   信息包开始码 4字节 SCR(系统参考时钟)5字节 MUX速率 3字节 信息包数据 2292字节 00 20字节 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.9 通用磁盘格式(UDF) 通用磁盘格式(UDF) Universal Disk Format的缩写。由光存储技术协会(Optical Storage Technology Association，OSTA)于1997年发布的光盘文件系统规范 ISO 13346 / ECMA 167 3rd Edition (Volume and File Structure for Write-Once and Rewritable Media using Non-Sequential Recording for Information Interchange)的子集 最早是为写一次光盘(如CD-R)和重写光盘(如CD-RW)开发的。为适应存储技术的迅速发展，UDF规范也做了多次改进，发布了多个版本，以适应DVD、BD(Blu-ray Disc)和HD DVD等光盘存储媒体和其他存储媒体的需要 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

15.9 通用磁盘格式(UDF)(续) UDF的趋势 2005年3月发布的 UDF 2.60。 经过多个操作系统的验证，现已有逐步取代ISO 9660(1988年)的趋势 UDF和ISO 9660的最大差别是，UDF支持较大的文件、较大的存储空间和操作系统的专有特性 UDF Bridge是综合UDF和ISO 9660文件系统的规范，目的是试图在使用UDF的情况下提供后向兼容ISO 9660文件系统的特性 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

第15章 光盘存储格式参考文献 参考文献和站点 CEI/IEC 908. Compact Disc Digital Audio System. 1987 ① ISO 9660. Volume and File structure of CD-ROM for Information Interchange. 1988；② Volume and File Structure of CDROM for Information Interchange, Standard ECMA-119, 2nd Edition - December 1987 ISO/IEC 10149. Data Interchange on Read Only 120 mm Optical Data Disks (CD-ROM). 1989 Philips and Sony. System Description CD-ROM XA Compact Disk Read Only Memory extended Architecture. May, 1991 Philips and Sony Corporation. CD-I Full Functional Specification. 1993 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

第15章 光盘存储格式参考文献(续) Mark Fritz. How & When Will CD-ROM Get Biger? CD-ROM Professional, Sept./Oct. 1994, pp21～35 JVC, Matsushita, Philips & Sony. Video CD Specification Version 2.0. July 1994 林福宗, 陆达. 多媒体与CD-ROM. 北京：清华大学出版社, 1995.3 Philips. Desktop Video Data Handbook. 1995 Universal Disk Format Specification, Revision 2.60, March 1, 2005, Copyright 1994-2005, Optical Storage Technology Association ISO/IEC 13346或ECMA-167 3rd Edition, Volume and File Structure for Write-Once and Rewritable Media using Non-Sequential Recording for Information Interchange, June 1997 2002018年11月19日 第15章 光盘存储格式

END 第15章 光盘存储格式