光盘的标准与格式

 

2008年3月21日 星期五

22:03

 

参考：<<刻光盘完全DIY手册>>

 

  我们常用的有数据光盘、VCD 视频光盘以及CD音乐光盘等不同类型。如果是从市面上买来的压制光盘，各种盘片从外表上看不出任何区别，如果是刻录所用空白光盘，同样的盘片可以刻录出不同类型的光盘。尽管不同数据类型光盘的结构与信息记录的基本原理是一样的，但不同类型的光盘需要遵循相应格式标准来制造，不然光盘就不能正常使用。不同的光盘标准决定了光盘的不同类型，刻录不同类型的光盘需要在刻录软件中选择不同的刻录格式，例如，刻录视频文件如果选择了数据光盘格式，则刻录出来的盘片就不能在VCD 播放机中播放。

 

1.光盘的标准

 

光盘标准定义了光盘的尺寸及其物理特性、编码标准、信息存储、错误校正等方面的技术内容，主要标准有红皮书、黄皮书、绿皮书、白皮书、蓝皮书、橙皮书。每个标准定义了不同格式的光盘，例如，通常所说的Audio CD(Digital Audio) 音乐光盘是遵照红皮书标准所规定的CD-DA 格式制造或刻录的，而计算机数据光盘是遵照黄皮书标准所规定的CD-ROM 格式制造或刻录的。

 

红皮书规定的 CIRC(Cross-Interleaved Reed-Solomon Code) 基本错误校正方案可以满足CD-DA 格式的音乐CD光盘的要求，但数据光盘相对于CD音乐光盘而言，前者对于数据正确率有着较高的要求，CIRC 不能满足其纠错需要。因此，黄皮书在红皮书标准的基础上增加了错误检测和错误校正。

 

黄皮书有“Mode 1”和“Mode 2”两种模式，其中，“Mode 1”指定了“错误检测码”（EDC）和“错误校正码”（ECC），而“Mode 2”仍然沿用了红皮书的CIRC 错误校正方案。黄皮书这一标准的诞生为计算机CD-ROM 的应用打开了方便之门，可存储任何计算机数据文件。但在实际刻录工作中我们需要注意，为了保证数据的正确性，刻录普通数据光盘时要选择“Mode 1”。黄皮书CD-ROM Mode 2 的规格延伸是另一种格式，CD-ROM/XA ，这是介于黄皮书和CD-I 之间的格式，增加了声音与资料交错编排(Interleaving) 的存贮信息方式，允许同一张光盘混合存放数据文件、音频和图像（视频）等数据，可用来制作游戏光盘、多媒体光盘等。

 

随后出现的是绿皮书标准，该标准定义了CD-I 格式的光盘，这是一种集成文字、图形、影音、动画、照片等数据的交互式多媒体光盘，该标准涉及到硬件播放设备，可在特定音视频消费电子产品上播放。绿皮书还定义了CD-ROM Mode 2 下的“Form 1”和“Form 2”两种方式，“Form 1”每扇区有2048 字节用户数据，有EDC 和ECC ，可用于存储数据;每扇区有2324字节的用户数据，“Form 2”无EDC 和ECC ，可用于存储音像资料。

 

白皮书定义了VCD 光盘的格式标准，在日常刻录中应用较为广泛，例如录像带转VCD 格式光盘，动态或静态电子相册制作VCD 格式光盘等。VCD 格式光盘是一种在CD-ROM/XA 格式光盘上记录CD-I 信息的方式，且只能以“Mode 2”或以CD-DA 格式来作记录。

 

橙皮书是定义CD-MO 、CD-WO 、CD-R 、CD-RW 光盘存储设备的系统格式标准，盘片和设备都要遵循这个标准。

 

蓝皮书标准定义了CD Extra 格式光盘，该格式的第一区段为音频轨道，第二个区段为数据轨道，在音响设备中可以播放音频，在计算机中可以播放音频或读取其后的数据文件。

 

对于一般刻录用户来说，不必深入掌握光盘标准技术细则，简单了解上述概念就可以了，这是因为在实际刻录工作中，我们面临的选择是光盘格式，而不是光盘标准。

 

2.常见的光盘格式与类型

 

较为常见的光盘格式有以下几种，有些是由单一标准所定义，有些属于多标准混合模式或扩展模式。

 

CD-ROM：这是普遍所见的计算机数据光盘，其上存放的是各种格式的电脑数据文件。这种格式光盘主要在第四、五、九、十章加以介绍。

 

CD-DA：音乐CD格式，就是人们通常所说的CD唱片，其上存放的是音频格式的数据。这种格式光盘主要在第八、十二章加以介绍。

 

CD-ROM/XA：这是CD-ROM 的扩展，允许数据文件和音频、视频数据在一张光盘上共存，也称为混合模式光盘。这种格式光盘以及其他特殊格式将在第十二章加以介绍。

 

以上是两种基本格式与一种扩展模式，由此可派生多种模式光盘。

 

Video CD：就是人们通常所说的VCD 格式影碟，是一种多轨道光盘，第一轨是数据轨道，主要是存放视频光盘的系统文件，第二轨以后是视频轨道。第一轨也可添加用户数据文件，制作多媒体光盘。这种格式光盘主要在第五、六、七、十二章加以介绍。

 

Mixed Mode CD：这是单区段多轨道混合模式光盘，在同一区段中，数据轨道在前，音频轨道在后，常用于带CD音轨的游戏光盘或多媒体光盘。这种格式光盘将在第十二章加以介绍。

 

CD Extra：这是具有多区段的扩展模式CD光盘，包含第一区段音频轨道和第二区段计算机数据文件，可用于CD播放机或电脑一般应用于音乐多媒体光盘，市面上比较少见。这种格式光盘也将在第十二章加以介绍。

 

其他还有一些并不常见的格式类型就不一一介绍了。

 

 

3.用于刻录光盘的文件格式

 

CD-ROM 格式光盘存储的是各类计算机文件，浏览、使用其中的文件与浏览、使用硬盘上的文件是完全相同的，但其他格式光盘可能有所不同。例如，虽然CD-DA 格式的音乐光盘存储了数百兆字节、几十分钟长度的音频数据，但浏览光盘却只是Track01.cda 、Track02.cda 等1kB 大小的快捷方式文件名。我们在刻录CD音乐光盘时也会发现，若干个几十兆字节的WAV 文件在刻录后将变成1kB 大小的Trackxx.cda，这是因为CD-DA 格式音乐光盘中的Trackxx.cda 不是实实在在的存储音频数据的文件，原来的WAV 文件中的音频数据将转换为音频轨道（简称音轨）存储在光盘中，当我们播放时，音频数据就从这些音轨中读取。一般情况下，音轨是不可见的，这一点与数据光盘截然不同。如果我们把WAV 文件按照CD-ROM 格式刻录时，情况将大不相同，虽然光盘中仍然是同样大小的WAV 文件，但CD 播放机却不能识别这种光盘，即使在CD播放软件中也不能以播放CD光盘的方式来播放。

 

这样的例子还有许多，例如Video CD 格式光盘，尽管光盘上也有许多文件，文件夹MPEGAV 下面的DAT 类型的文件也能够在Windows 中打开并播放，但这只不过是以视频文件的形式来使用它，而不是以视频光盘格式使用。因此，尽管VCD 光盘中也有实实在在的电脑文件，但其本质即光盘格式却是Video CD，否则就不能被VCD 机所识别和播放，在电脑上也不能以“播放影碟”或“Open VideoCD”的方式来播放。另外，如果视频文件MPG 或AVI 没有按照Video CD 格式刻录或者是把源文件添加在Video CD 格式的ISO 9660 数据轨道中，VCD 机同样也不能识别，播放软件也不能按照播放影碟的方式来播放。

 

目前，刻录软件的功能大为增强，虽然可选择的刻录格式有许多，但基本格式就是上面介绍的几种。如Boot CD( 引导光盘)，实际是CD-ROM 格式增加了引导信息（文件）。还有MP3 光盘，如果按照CD-ROM 格式刻录，则只能在电脑或兼容MP3 的播放机中播放，如果按照CD-DA 格式刻录（有些刻录软件需要安装相应插件），就可以当作CD音乐光盘在播放机中播放了。关于光盘格式与源文件格式的关系还有许多例子不再一一列举。

 

刻录光盘的源文件格式大致有以下四大类。

 

数据格式文件：电脑中所有的文件格式如果按照CD-ROM 格式刻录，仍将保持原有格式，包括音频和视频格式文件等。使用光盘文件的方法与使用电脑文件是一样的，即光盘上的数据是以计算机文件的形式存在的。

 

音频格式文件：如WAV 、MP3 、WMA 、APE 等。如果用于刻录CD-DA 格式，文件将转换为CD 音轨，一个音频文件是一个音轨，每张CD光盘最多有99轨（其他格式光盘也是如此），每个音轨对应一个曲目。如果用于刻录视频格式光盘，将转换为视频轨道中的音频流。

 

视频格式文件：如标准MPG 、AVI 等，如果用于刻录Video CD 等视频格式光盘，文件将转换为视频轨道（简称视轨），并且仍然以相应格式的文件存在。如果一张光盘上只有一部电影，便只有一个视轨，如果是卡拉OK、 MTV 等光盘，那么有多少视频节目，就会有同样数量的视轨。如果视频光盘上的视轨数量比节目数量多出一、二个，多出的视轨一般都是出版商制作的片头或版权信息。其他视频文件或流媒体文件如RM、AVI 等，不经转换则不能直接刻录为视频格式光盘。

 

图像格式文件：从光盘标准看，这种格式一般应用在未能普及的PHOTO CD 或混合模式光盘中。但大多数应用是制作VCD 2.0 高清晰度静态图像，刻录光盘后将以VCD 2.0 格式的视频轨道形式存在。另外还可作为源素材应用在电子相册制作中，有些制作方式可能转换为视轨，有些制作方式可能仍然保持图像格式，但只能在电脑中播放。

 

综上所述，光盘标准定义了不同格式的光盘，刻录不同格式光盘所用的源文件格式也不尽相同，同样的源文件刻录为不同格式的光盘，其结果可能大相径庭。大多数光盘格式所用的源文件是同一类格式，还有些光盘格式所用源文件的格式不止一类。一般来说，刻录CD-ROM 格式的数据光盘比较简单，无须考虑文件格式，只要在刻录软件中选择“数据光盘”，无论哪种格式文件，统统添加进来就可以了。但刻录音频格式或视频格式光盘则不然，需要事先根据刻录光盘的格式准备好相应格式的源文件，同时还要注意，即使格式正确但参数不符合要求也不能进行刻录，这一点在相关章节将具体说明。

 

 

三、光盘的文件系统和光盘的刻录方式

 

光盘文件系统决定了所用操作系统的读取兼容性，正确的光盘刻录方式可以达到正常使用光盘的目的。

 

1.光盘的文件系统

 

我们都知道，硬盘有FAT16 、FAT32 、NTFS 等文件系统，不同文件系统之间有的可以互相访问，有的不能，光盘同样如此。光盘的文件系统与文件名的命名密切相关，刻录光盘时，只有选择适当的文件系统，才能达到正常使用光盘文件的预期结果。

 

ISO 9660：这是通用光盘文件系统，不受操作系统兼容性的限制，可以在DOS 、Windows 、

 Macintosh 、OS/2 以及UNIX 等不同操作系统上读取。其中有Level 1 和Level 2 两个标准。Level 1 采用“8.3”的文件命名格式和限制，名字不得包含“!”、“@”、“#”、“$”、“%”、“^”、“+”、“&”、“(”、“)”、“-”、 “+”、“=”等非法符号，只允许使用“A”～“Z”、“0”～“9”和下划线“_”，目录深度限制为8层。Level 2 允许最长31个字符的文件名，但是不支持DOS 和Windows 3.x 。

 

Joliet: 这是微软定义的光盘文件系统，是ISO 9660 的扩展。支持DOS 、Windows，且可使用中

文长文件名和空格。文件名、分隔符以及扩展名的总长度限制在64个字符内，同时也可以记录“8.3”

 格式的文件名以便于在DOS 或Windows 3.x 下使用。

 

Romeo：这是Adaptec 公司定义的文件系统。支持Windows ，可使用中文文件名，文件名总长为

 

128个字符。

 

UDF：是CD-RW 增量包写方式采用的文件系统。增量包写方式（Packet Writing ）也称之为包

 

写方式、封包刻录等。

 

其他如苹果HFS 、索尼CD-RFS 等文件系统很少使用，不再介绍。

 

2.光盘的轨道和区段

 

光盘数据的逻辑存储单位的概念有扇区、轨道和区段，扇区无需我们用户关心，但轨道与区段是刻录设置中的重要选项，如果选择不当，有些时候会影响光盘的正常使用。无论刻录哪种格式光盘或是哪种格式的数据，都是以轨道（Track ）方式写入。例如，这一次我们刻录了一首歌曲、一段视频或100MB 的数据文件，同样都是一个轨道（有些刻录软件称之为音轨、光轨），轨道在光盘上是物理存在的。但是，无论这一次我们刻录了多少数据文件或多少首歌曲，其形成的一个或几个轨道统统划分在一个逻辑区域中，即区段（Session），区段是逻辑存在的，一个区段最多包含1～99个轨道。一个轨道刻录数据后，不能再把新的数据添加到该轨道中，但一个区段刻录后可以选择是否关闭区段，如果关闭，则以后不能再把新的轨道刻录在该区段中。否则，刻录结束后可以进行第二次刻录并追加新的轨道至该区段（一般用于音乐CD的刻录）。在英文版刻录软件中关闭区段称之为“Close Session”。另外，在刻录设

 

置中还有一个重要的选项是“关闭光盘（Close Disc）”。如果关闭光盘，无论光盘是否还有剩余空间，

 

无论是追加轨道还是区段，以后不能再次刻录。如果不关闭光盘，则以后可以再次追加新的数据到新的

 

区段。例如，有5首歌曲共30分钟，刻录音乐CD不到半张光盘，剩余空间浪费太可惜，在刻录时可以

 

选择不关闭区段、不关闭光盘，下次再刻录时可将新的歌曲刻录到同一区段，并从第6个轨道开始排列。

 

如果是刻录数据光盘，每次刻录必须关闭区段，但可以选择不关闭光盘，以后可以将新的数据刻录到第

 

二区段中。关于区段的概念将在第四章详细介绍。

 

3.光盘的刻录方式

 

光盘的刻录方式有5种，可缩写为：TAO 、SAO、DAO 、MS、PW。

 

TAO：即轨道一次刻录(Track-at-once) 。是在一个刻录过程中逐个刻录所有轨道，多于一个轨道

 

时，前一轨道结束时激光头关闭，刻录下一轨道时再打开。因此，以Track-at-once 方式刻录的轨道之

 

间有间隔缝隙，如果数据轨道之后是音轨，则间隔为2～3s，如果是音轨之间则间隔2s，这一点对于刻录数据光盘则没有影响。以TAO 方式刻录音乐CD时，可以选择不关闭区段，以后还可以在同一区段添加新的音轨，但数据光盘无效。区段没有关闭的音乐CD不能在CD或VCD 播放机上播放，没有关闭的区段可以在刻录软件中进行关闭或者在二次追加时选择关闭区段，这样就可以在CD或VCD 机上播放了。以TAO 方式刻录时，除选择关闭区段与否外还可以选择是否关闭光盘，如果不关闭光盘，以后还可以继续追加刻录下一区段，如果选择关闭光盘则无论光盘是否还有剩余空间，以后都不能再进行追加刻录，相当于给光盘进行了写保护。

 

SAO: 即区段一次刻录(Session-at-once) 。是在一个刻录过程中只刻录一个区段，且关闭区段并保持光盘不关闭，以后还可以继续追加刻录下一区段。

 

DAO: 即光盘一次刻录(Disc-at-once) 。是在一次刻录过程中刻入全部数据的方式，无论有多少轨道一气呵成。光盘全部容量可以刻满数据，也可以不必刻满，但在刻录结束时均会自动关闭光盘，即使还有剩余空间也不能再进行追加刻录。DAO 方式刻录多轨道时，在转换轨道之间不打开、关闭激光头，可以消除轨道间隔，这是与TAO 方式的不同之处。

 

MS: 即多区段刻录(Multi-Session) 。每次刻录过程只刻录且关闭一个区段，但不关闭光盘，剩余空间下次可以继续追加刻录下一区段。因此，光盘上存在多个区段，称之为多区段光盘。如果光盘中只有一个区段，但光盘没有关闭，也可称为多区段光盘。这种方式多用于数据光盘的刻录，方便之处在于不必一次刻满整盘。需要注意的是，除非出于某种意愿而需要刻录多卷光盘，若非导入前一区段进行追加刻录，将导致并非如人意的多卷光盘的产生，从而出现丢失以前刻录数据的尴尬局面，这一点也将在第四章详细介绍。

 

以上是CD-R 光盘的4种刻录方式，第5种是CD-RW 光盘的刻录方式Packet Writing 。

 

PW：这是增量包写方式(Packet Writing) 。即以64kB 的数据包为写入单位进行写操作，以前是CD-RW 刻录类型所采取的惟一刻录方式，近年来有些刻录软件还可以采用ISO 9660 格式写入。增量包写方式可用于CD-RW 盘，也可用于CD-R 盘。与上述4种使用Nero 等刻录软件不同的是，采用包写方式需要特定软件DirectCD 等，所写光盘的文件系统采用的是UDF 。

 

还有一个刻录选项“OTF（On The Fly）”方式，即汉化版中的“飞机式”，不应该与上述5种刻录方式混淆。OTF 选项是决定在正式刻录前是否制作临时映像文件的选项，也是提高刻录成功率的选项，与5种刻录方式无关，选择此项与否，所刻出的盘片都是一样的。而上面介绍的5种刻录方式的选择与否将会得到不同的盘片，比如，选择DAO 不但可以消除轨间间隙且将光盘关闭，不选DAO 的结果恰恰相反。因此，还是称“OTF”为一种操作方式为好，就好像刻盘前选与不选测试一样。

 

四、CD-R 与CD-RW

 

CD-R 和CD-RW 所表述的含义不仅是两种不同的刻录盘片，同时也是两种不同的刻录技术。

 

1.CD-R 和CD-RW 的本质区别

 

在具体刻录操作中的主要区别是，CD-R 刻录技术必须要启动一个刻录软件并在刻录软件界面中进行CD-R 或CD-RW 盘的“刻”就像我们编辑处理一幅图像必须要启动一个图像处理软

 

（刻录）操作，件一样。而CD-RW 刻录技术不必启动刻录软件，只需安装诸如DirectCD 等包写方式软件的后台程序就可以随时随地向刻录机中的CD-R 或CD-RW 盘片“写”如同向软硬盘写入一样的方

 

（写入）文件，便。例如，可以在“我的电脑”中把文件“拖”到刻录机中的盘片里，可以在应用软件中“保存”或“另存”到刻录机中的盘片中，还可以被右键菜单的 “发送”命令所执行而发送到刻录机里的盘片内，另外也可以对盘片中的文件进行任意复制、删除或更名等一切Windows 的常规文件操作。因此，无论使用的是CD-R 盘还是CD-RW 盘，同样都可以进行上述“刻”或“写”的操作，即CD-R 盘可以采用CD-RW“写”方式，CD-RW 盘也可以采用CD-R“刻”方式。“刻”与“写”的本质区别不完全在于使用CD-R 盘片还是CD-RW 盘片，而关键还在于“刻”与

 

“写”的技术本身。对于刻录盘的适用场合来说，也不完全在于使用的是CD-R 盘还是CD-RW 盘，而往往与采用“刻”还是“写”的方式有关。一些初涉刻录领域的用户由于没有理解“刻”与“写”的本质区别以及适用场合的使用限制，往往会出现刻录的光盘不能正常使用的情况。为了避免在叙述上的混淆，通常可以把使用Nero 等各种刻录软件的“刻录”操作称为“刻”，就是说将数据刻到光盘上，而把使用DirectCD 之类软件的“刻录”操作称为“写”，这样可在技术上表述得更加准确。以下两个例子可以说明强调“刻”与“写”的原因所在。一个例子是有的用户问：“为什么光驱不认我刻的CD-R 盘？”究其真正原因，该盘是采用CD-RW“写”方式把文件直接拖到光盘里，由于“写”方式采用的是包写方式的UDF 文件系统，尽管光驱可以识别CD-R 盘，但某些操作系统却不能识别。第二个例子是“为什么我刻的VCD 盘不能被VCD 机所识别？”其实该盘的刻录操作一点毛病也没有，原因是所用的CDRW盘不能被大多VCD 机所识别。因此，在这“刻”与“写”的不同之中，阴差阳错地会出现许多问题。

 

2.CD-RW 盘的使用限制

 

大家都知道，CD-R 盘与CD-ROM 一样可直接用于普通光驱或音视频播放机，但CD-RW 盘的使用却有些限制。CD-RW 盘只能被支持“Multiread”（多重读写）技术的光驱所识别，虽然目前光驱产品均已支持“Multiread”技术，但24x以下的光驱并不支持，这样的用户如果不准备更新光驱，可在CD-RW 刻录机中读取数据。另外，CD-RW 盘也不能被大多数家用CD机、VCD 机所识别和播放。例如上面第二个例子，这是由于CD-RW 盘和CD-R 盘的激光反射率不同所至。不过，目前部分新型播放机或CD随身听也开始支持CD-RW 盘。

 

CD-RW 盘在理论上可重复写入或刻录一千次左右，名牌厂家的CD-RW 盘只要使用保养得当，其刻写次数可以超过理论值。因此，在刻录软件中使用CD-RW 盘来做刻录实验，不失为一个掌握刻录技术，提高刻录水平的好手段。采用“刻”方式的本身并不会影响CD-RW 盘片的使用寿命，但是在多次“刻”或“写”的重复使用过程当中需要注意避免物理损伤，否则，损伤部位以后的区域不能继续刻录，但仍然可以“刻”或“写”入相当于损伤部位内圈容量的数据。

 

3.包写方式的使用限制

 

虽然支持“Multiread”的光驱可以识别CD-RW 盘，但能否正常读取CD-RW 盘的数据还与“刻”或“写”的方式有关。使用刻录软件“刻”的CD-RW 盘可以在Windows 中正常读取数据，这是因为“ 刻”的文件系统ISO 9660 或者是Joliet 能够被Windows 读取。如果是采用包写方式写入（包括CDR盘），其文件系统UDF 不能被Windows 98/NT/Me 所识别，需要安装数据读取程序UDF Reader 。Windows 2000 同样不能识别UDF 文件系统，但升级至Service Pack 4 即可解决。如果是Windows XP，可直接读取，无需安装UDF Reader 。

 

采用包写方式的CD-R 盘，如果在写操作结束并退出时选择“ISO 9660 格式关闭”，其文件系统将被转换为ISO 9660（与刻录的盘一样），在不兼容UDF 文件系统的操作系统中不再需要安装UDF Reader ，但CD-RW 盘无此项转换操作。

 

 

五、DIYer 经验总结

 

CD-R 和CD-RW 是两种刻录盘片，也是两种刻录技术，两种盘片都可以在刻录软件中刻录，也都可以在包写方式软件中写入。CD-R 盘片可以被普通光驱或家用播放机识别，而CD-RW 盘片只能被支持Multiread 技术的光驱识别，同时CD-RW 盘片还不能被大多数家用播放机所识别，这是由光盘的物理特性所决定的。由于在刻录软件中刻录的光盘所采用的是ISO 9660 或Joliet 文件系统，所以其对操作系统有着良好的兼容性，而采用包写方式的CD-R 或CD-RW 盘的文件系统是UDF ，在某些操作系统中，需要安装读取程序，这是由光盘的逻辑特性所决定的。如果选用NTI FileCD，将不存在兼容性问题。