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    为什么DVD+R(W)优越于DVD-R(W)?

    点击:   发布日期:2013-03-31

    本文来自 www.020fix.com

    为了刻录方便,空白盘片通常给驱动器提供3 种资讯:轨道(这样刻录点可以准确的沿着轨道刻录),地址(这样驱动器可以写到正确的位置),速度(这样盘片可以以正确的速度旋转)。在CD-R(W)方式中轨道和速度资讯是记录在wobble*(螺旋型抖动轨道)中的,地址资讯是包含在ATIP 资料中的(凹槽下降沿绝对时间,wobble 的一种频率调制)

    DVD-R(W)格式使用一种较慢的wobble(140.6kHz)来记录轨道和速度,地址(和其他)资讯是记录在凸起的预刻坑(预先在凹槽之间的小坑)。在凹槽信号之上,预刻坑形成了振幅的尖刺。
    DVD+R(W)格式使用了更高频率的wobble(817.4kHz),并且地址(和其他)资讯是包含在wobble的相位调制中的,叫做ADIP(凹槽下降沿地址)从信号的理论可以知道,相位调制的抗干扰能力比预刻坑方式更强。抛开刻录机中通常的干扰不谈,这种干扰的情况也会出现。比如说当DVD-R(W)正在写资料的同时要读取预刻坑的资讯的时候,由于雷射头发出的光将影响读取光束,正确的检测预刻坑将会困难得多,这样能够危害到连接的准确性。

    但是抗干扰并不是预刻坑技术的唯一弱点,同时这种技术限制了盘片速度的提昇。因为在高速情况下,检测预刻坑比检测相位反转更困难。实际上,在预刻坑的资讯仅仅只存在预刻坑所在的那一点上,然而相位反转却存在于反转的整个阶段(准确的说是一直持续到下一次反转)。根据详细说明知道,DVD-R(W)预刻坑的最小长度为1T(1/26.16e6 s),但是DVD+R(W)的频率周期为32T,这样就更加容易检测了。

    另外一个DVD-R(W)比DVD+R(W)更加难实现的是母盘刻录。因为这需要在凹槽和预刻坑之间更加精确的切割。为此通常是双光头的设计。
    预刻坑的方式不仅比相位调制更容易出错,而且保护的措施更少。一个ECC 块资讯位有192 位。在这192位中,48 位没有任何纠错机制保护,24 位有24 位奇偶效验(A 奇偶),最后56 位也是有24 位奇偶效验(B 奇偶)(译者注:48+24+24+56+24 不等于192,没搞明白)。总之,这种奇怪的非统一机制的结构最终将导致一个相当脆弱的资料保护机制。
    另一方面对应的DVD+R(W)结构只有其1/4 大小:一个ADIP 字是52 位,包括1 位同步,31 位资料和20 位奇偶效验。一个ECC 块包括4 个ADIP 字,这样总共204 位资讯。同时ADIP 字包括完全ECC 块地址,同时要解压出这个地址要有4 倍大小的空间。这样将显着加快速度。

    错误管理和刻录质量

    另外一个DVD+RW 格式主要优势是硬体错误管理(但是现在还没有刻录机支持),由DVD+MRW 标准定义(Mt. Rainier)。在一张DVD+MRW 盘片上,当在读取和写入ECC 块出错,这个块将被标识位坏块并且将不再使用。要写入这些坏块的资料将被重新写到其他地方;相反的,当这些资料被读取的时候,将从新地址读出。这些操作对软体来说都是透明的,最初对连续的扇区的访问最终将会从不同的地方读取。这个抽象的层叫做逻辑到物理地址转换。
    另外,通常认为错误管理只是在刻录新盘的时候有作用(在刻录的同时读取资料,检查并按照需要把资料移动到另外位置),而对于已经损坏的的刻录盘没用。这是错误的,因为当一个ECC 块部分损坏的时候就需要对其多次的读取,这些资料可以在媒体完全不能读取之前移动到另外一个干净的区域。当然,当ECC 块损坏的程度超过了错误修复的能力,资料肯定就会丢失了;然而只有当非常严重的的损伤才会造成这样的情况,因为PI/PO 纠错可以处理大于6mm 的突发错误。
    在格式化的时候,DVD+RW 标准可以进行后台效验。例如,当驱动器空闲的时候就在检测盘片的错误。当然,使用者可以在任何时候读、写光盘,或者跳出盘片;在上述过程结束后后台效验将继续进行。这些特性就组成了一个非常强大的系统,可以不断的提高盘片的寿命;当使用者执行正常操作的同时,驱动器可以检测盘片,把资料从损坏区域移动到空白区域。这种高级错误管理已经在DVD+MRW进行了说明,例如监视分析程序和报告技术。最后,即使播放器没有MRW 技术也可以完全兼容DVD+MRW。

    尽管DVD-R(W)也支持一些错误管理(Persisten-DM and DRT-DM),但是这些主要的是基于软体的并且都需要特定的程序进行初始化。此外,因为DVD-RW 缺少必须的资料结构,地址转换也必须通过软体来完成,同时根据较高水平的要求,翻译资料必须存储在盘片的使用区域内。这样会使DVD-RW 盘片不能更好地进行简单的文件存储和图形完整。因为电脑完整的系统文件有利于保护管理。尽管DVD-RW 盘片不能使用+MRW 技术,但是DVD+RW 能更好地使用UDF2.0 技术。

    同时DVD+R(W)盘片可以使刻录机达到更好的刻录质量,因为DVD+R(W)盘片相对DVD-R(W)盘片而言给驱动器提供更多的资讯。实际上,就像是CD-R(W)一样,最佳的刻录设置是记录在OPC(最佳能量控制)算法中。在这个算法中使用包含在预刻块中的资讯。DVD+R(W)的最佳能量控制不仅提供更多的资讯(例如依靠于波长的能量)而且更加精确的资讯(例如初始雷射强度)。此外,这些资讯对4 种不同的速度区间(主要、高速、正常、4x 模式)都有效,然而-格式只提供其中的一种资料。这是非常重要的,因为最佳的刻录设置对于刻录速度来说非常敏感。同时DVD+格式的OPC 的测试区域有32768 个扇区,然而DVD-格式只有7088 个扇区。

    连接

    对于在任何情况下要从停止刻录的地方再继续刻录的时候,新资料必须要和老资料进行连接。连接是一个非常重要而且谨慎的工作,因为其可能产生各种各样的物理或者逻辑问题。首先,简单介绍一下两种格式所使用的连接方法。

    在DVD-R(W)方面,能够使用三种连接方法:2K 连接、32K 连接和无损连接。在所有的情况下刻录停止在一个ECC 块的第一个扇区的第一个同步信号之后的16 个位元组,新的资料就必须在同一段的第15 个和第17个位元组之间开始。所以连接的精确度就是2 个位元组,同时空间浪费就是2KB、32KB 或着没有中的一种(注意:无损连接不能用于DVD-R 的母盘)。在DVD+R(W)方面,连接是在一个ECC 块的最后8 个通道位(4 个资料位)的位置进行的。这样连接的准确性是原来的4 倍,并且标准中只规定了无损连接,这样保证了没有空间浪费。

    即使使用无损连接技术,刻录的点并不能完美的与老资料相邻,同时因为一些PI/PO 错误会经常发生。为了把这些影响减小到最低,连接的区域就非常的重要了。-RW 中连接区域在使用者资料区,所以存储在这里的有用资料将被破坏。并且因为连接区域在第一个同步之后,所以第二个同步将会丢失(第三个也有可能丢失)。+RW 的连接区域在PI 修正的最后一个位元组,这样就可以不破坏使用者资料。连接的位置也保证了在接下来的ECC 块的同步资讯能够准确的分割开。


    连接会在物理层导致各种各样的问题,由PUH 读取连接区域的HF 信号如下:限幅水准是区分0 和1 的数字极限,因此为达到高质量它必须始终在HF 信号的中间。当限幅水准背离标准位置太远的时候,会错误的识别周期长度(run-lengths),导致解码错误。但是如前所述连接不可能完全精确,所以在两段刻录段中间始终会有一个间隙存在。间隙越长,限幅水准偏离可能越大。更进一步,两段连接的区域的限幅水准也可能是不一样的。这是由于在这两段刻录的时候的各种物理参数(雷射功率、媒体性质、刻录速度等等)可能是不同的;如果这种差别太大的话,同样会出现错误。因此越小的间隙和限幅跳跃,刻录质量和兼容性就会越好:-RW 允许32T 的连接间隙并且对限幅跳跃没有限制,+RW 允许8T 的连接间隙并且对这种跳跃有一个最大限制。所有这些使得+RW 无损连接在物理层上功能更加强大。
    如果使用者希望部分刻录一张DVD-R(W)的盘片并且立刻使用它,同时希望以后再刻录资料,这样就需要使用到边缘区域。使用边缘区域的目的是为了使盘片与标准的DVD-ROM 驱动器兼容。所以每一个-R(W)的刻录段都由一个border-in 区域(除了第一个开始于一个lead-in)并且结束于一个border-out 区域。

    但是,边缘区域的大小相当的大:第一个区域大小在32 到96MB 之间,接下来在6 到18MB 之间。这就意味着如果一张盘中包括3 个刻录段就需要最大132MB(大于全部容量的2%)的空间仅仅用来作为这些区域的分割。同时,border-out 和上一个border-in 区域必须连接在一起。请注意,有时候因为一些不能确定的原因border-out 先于border-in,例如第一个border-in 区域被lead-in 所取代。
    在另一方面,如果在一张DVD+R(W)盘上多次刻录,将会使用到Intro 和Closure 区域(与border-in 和border-out 对应),它们的大小始终是2MB。所以在+标准的盘上,同样是3 个刻录段只需要4MB 的空间来分割这些区域。还有一个非常好的特性就是可以用一个刻录段来保留空间,也就是把扇区空出来不刻录。这样可以先刻录后面的资料,前面的可以稍后再写入。这种方法可以用来刻录文件系统表,因为这些表记录了文件在盘上的准确位置,只能在所有的文件写入盘片之后才能确定。
    兼容性也是比较两种标准的一个比较直接的项目。这里不考虑材料、驱动器和播放器的质量,只考虑那些引起不兼容的逻辑问题。实际上,两种刻录标准都使用了lead-in 结构。这个结构在最早的DVD-ROM 的说明中是被禁止使用或着是保留的。所以这样做后果是与一些老型号的和一些特别苛刻的播放器不兼容。
    一个着名的兼容性问题的例子是“Book Type”字段,这个字段是用来指示盘片类型的。在最早的DVD-ROM说明中这个字段只能是0,但是所有的刻录标准都定义了自己的值;不幸的是有些播放器不能读取非零的盘片。为了解决这个问题,在最新的DVD+R 标准中允许在Book Type 字段写入0。现在许多驱动器制造商都使这个字段可改变。但是DVD-R(W)不能做这些,Book Type(连同在lead-in 中的其他资讯)是被预先写入空盘中的。虽然这样降低了兼容性,但是加强了版权保护,播放器可以容易识别出DVD-R(W)盘片。
    另外一个DVD-R(W)的兼容性问题在资料区域,前面介绍过的2K/32K 连接模式。在这种模式下要使用一些与普通资料不同的特殊资料结构,在最初的DVD-ROM 说明中不能使用这些资料。现在还没有关于这个对兼容性影响的研究,但是通常扇区的开始部分对解码来说是非常关键的,因此严格的讲对完整兼容性肯定有影响。

    结论
    以我的研究可以非常清楚的看到DVD-R(W)标准从设计上来讲不如DVD+R(W)(甚至不如DVD-RAM)。尽管已经为修正原来的问题做出了一系列的努力,但是技术上还是次于+标准。这并不奇怪,因为Sony 和Philips 在制定标准上比Pioneer 更加有经验,同时在标准推广上也比竞争对手更有优势。
    但是,历史不只一次的证明了不是光有好的想法就能保证在技术市场上获得胜利,
    只有时间才能告诉我们哪一种格式能够变成新的标准。

    名词解释:
    *wobble:
    我们知道只读的CD 和DVD 的资料是记录在一个螺旋型的轨道中的。但是可刻录的CD 和DVD 的轨

    道不是严格意义上的螺旋型的,而是以正弦方式偏离的。Wobble 就是指这种轨道。<br />
    **ADIP
    这就是把地址资讯以相位调制的方式调制到wobble 中。真实的ADIP 的每一位由4 个连续的
    wobble
    组成。两个正常后面两个反转表示0;两个反转后面两个正常表示1。
    每两个ADIP 位之间间隔89 个wobble。每个ADIP 字包含52 位,其中32 位资料和附加资讯,20 位
    的纠错位