① 我想请教一下各位高手光盘是靠什么原理存储图像和声音的
CD光盘原理
在使用CD(Compact Disc Digital Audio)的时候,盘片是一个很重要的问题,其质量的问题直接影响到CD音质的好坏,再好的音乐源如果用了很差的盘片,那么播放出来的效果可能是“惨不忍睹”的。要知道盘片的质量如何,首先要知道CD盘片的原理。
光盘物理结构
一般的盘片有两种,即大批量生产出来的压制盘和个人用计算机制作出来的刻录盘。这两种标准盘片一般直径为120mm、厚度为1.2mm。在光盘的印刷面(也就是正面)。从里到外分别是直径为15mm的中心孔、宽度为2mm的透明圆形内环、宽度为7mm的透明圆形高压区、宽度为1mm的透明圆形止胶沟槽、宽度为40.5mm的圆形印刷面,最外围是宽度为1.5mm的圆形内环。其不同之处在于径向截面,大规模生产出来的盘片其径向截面共有三层:第一层是聚碳酸脂做的透明衬底;第二层是反射层;第三层是漆保护层。而刻录盘其径向截面共有4~5层:第一层是聚碳酸脂注塑成型的衬盘;第二层是在衬盘上镀的一层很薄的有机材料记录层;第三层是用抗腐蚀的金膜做反射层;第四层是涂漆保护层,有些CD-R光盘在涂漆保护层之上还用吸墨材料做第五层印刷层,用户可用喷墨打印机直接在CD-R光盘背面打印,也可用软笔进行标注。
CD的盘片上的信息是通过光盘上的细小坑点来进行存储的,并由这些不同时间长度的坑点和坑点之间的平面组成了一个由里向外的螺旋轨迹。一般来说,两个相邻螺旋轨迹之间的间距约为1.6μm。坑点和坑点之间的平面由通道码(把数据转换之后得到的代码)来确定。CD盘片等高密度数字存储器都使用0和1表示的通道码。当激光光束扫描这些坑点和坑点之间的平面组成的轨迹时,由于反射的程度不同,产生了计算机里面的0和1,通过将通道码还原之后,就得到了所要的数据。一张刻满信息的CD光盘其播放时间约为74min,展开的螺旋轨迹长度可接近6km。由于CD盘片是单面的盘片,因此,光盘有一面专门用来印刷标签,而另一面用来存储数据。在读取过程中,激光束必须穿过透明衬底才能到达凹坑,读取数据,因此,盘片上存储数据的那一面表面上的任何污痕都会影响数据的读出性能。
光盘数据结构
CD盘片同磁盘、磁带一类的数据记录媒体一样,受到盘的制作材料的性能,生产技术水平、驱动器以及使用人员水平等的限制,从盘上读出的数据很难完全准确。据有关研究机构测试和统计:一张未使用过的只读光盘,其原始误码率约为3E-4,有伤痕的盘约为5E-3。针对这种情况,一般的CD盘片存储采用了功能强大的错误码检测与纠正措施。采用的具体对策归纳起来有三种:1.错误检测码EDC。采用CRC码检测读出数据是否有错,但没有开发它的纠正功能,因此只能用它来检测错误。2.错误校正码或称为纠错码ECC。采用里德-索洛蒙码CIRC。这个码可以理解为在用RS编译码前后,对数据进行插值和交叉处理。
光盘材质分析
下面来说说CD盘片中至关重要的反射层。一张盘片上的坑点与坑点之间的平面都是被制作在反射层上的。因此,反射层的好坏就关系到了整张盘片质量的好坏。通常,普通盘片的反射层都是由铝和铝加金(这里的含金量很少,没有什么回收价值)组成,反映出来的也就是大家平时所说的银盘和金盘;而CD-R用来写入数据的记录层和反射层的组成通常有四种:有机材料酞菁的记录层与银的反射层所做成的金盘,有机材料花菁的记录层与黄金的反射层所做成的绿盘以及金属化AZO有机材料和银的反射层所做成的蓝盘。
在选购的时候,往往会遇到这样的问题,究竟是刻录盘好还是批量生产的盘好?批量制作的盘中金盘好还是银盘好?
一般来说金盘好与银盘,而银盘又好与刻录盘:由于金盘在反射层中使用了黄金,因此其反射性能比银盘好,而且在强光的照射下,金盘上数据的误码率小到可以忽略不计。而刻录盘在第一层和第三层之间多了一层有机材料记录层,它的存在阻碍了光的传播,激光头的反射功率就要减小。这就是为什么一些CD播放器读取不了CD-R光盘的缘故。银盘则处于上述两种盘之间,但基本上日常的应用已经足够了。
在挑选批量制作的盘的时候有什么要注意的呢?如果有条件,把盘片拿出来对着光源看看,如果能透出后面的光则说明反射层太薄,这对于数据读取和激光头的保养都不利;再者,把盘片放在水平桌面上,看看是否平整,有无凹下和突起,如果有有上述情况则容易使驱动部件受损;最后,用手掂掂分量,质量好的盘片其分量都比较大,这是由于聚碳酸脂做的透明衬底比较厚,而有些盘片的透明衬底比较薄,因此质量比较小,这种盘片对于长期保存是极为不利的。
最后,给出一点盘片使用的建议:1.有条件最好使用正版的盘片,无论是长期保存还是对机器都是有好处的;2.最好买批量制作的金盘,刻录盘能不用则尽量不用;3.盘片不用时最好放在单独的光盘盒内,最好不要放在光盘册里面,以免刮坏。
祝大家都能选购到称心如意的CD盘片。
② 数据存储的原理是什么
数据存储是数据流在加工过程中产生的临时文件或加工过程中需要查找的信息。数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。数据存储要命名,这种命名要反映信息特征的组成含义。数据流反映了系统中流动的数据,表现出动态数据的特征;数据存储反映系统中静止的数据,表现出静态数据的特征。
以硬盘储存为例介绍原理:
硬盘是一种采用磁介质的数据存储设备,数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁盘片上。这些盘片一般是在以的片基表面涂上磁性介质所形成,在磁盘片的每一面上,以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆就被划分成磁道(track),每个磁道又被划分为若干个扇区(sector),数据就按扇区存放在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读写磁头(head),所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的柱面(cylinder)。传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的(CHS寻址)。硬盘在上电后保持高速旋转,位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面,可以通过步进电机在不同柱面之间移动,对不同的柱面进行读写。所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡,磁盘表面就容易被划伤,磁头也容易损坏,这都将给盘上存储的数据带来灾难性的后果。
③ 硬盘是怎么来存储数据的
硬盘储存数据的原理和盒式磁带类似,只不过盒式磁带上存储是模拟格式的音乐,而硬盘上存储的是数字格式的数据。写入时,磁头线圈上加电,在周围产生磁场,磁化其下的磁性材料;电流的方向不同,所以磁场的方向也不同,可以表示 0 和 1 的区别。
读取时,磁头线圈切割磁场线产生感应电流,磁性材料的磁场方向不同,所以产生的感应电流方向也不同。
光盘和硬盘储存原理不一样,直接比较其储存密度和介质的体积之间的关系没有意义,例如硬盘和光盘都可以在更高的工艺水平和技术下大幅提高自己的储存密度。
简单说来,光储是靠光线传播的差异来储存信息,包括反射光的强度,相位变化等,磁储是靠磁体中磁畴(小磁针)的指向来记录信息的。
④ 电脑中视不是所有的信息(声音和图像)都要转换成数字信号储存到存储器或者是硬盘里
1,直接来说,不是,硬盘里没有存储数字,但间接来说,又确实存储了数字。
2,因为硬盘里是盘片,其上面存储的都是正磁性与负磁盘,当往磁盘写入数据时,用磁头给硬盘中的盘片写入磁性,一组这样的磁性为一个单元,一般有8,16,32字节等等磁性为一单元,读取时,一个正磁性转换成正电压,负磁性转换成负电压,然后送到内存与CPU中进行运算。
3,也可以间接称磁盘上存储的是数字。因为在磁盘上的一个单元,就代表一个数据,以8字节为例,如果把1存到磁盘,表示为0000000 1,前面七个0,每个都为负磁性,后面1为正磁性。即在磁盘上,七个负磁性与一个正磁性(排列顺序不能乱排),表示数字1,所以,存储在磁盘上的声音和图像,也可以说成是数字。
⑤ 音频,视频如何在计算机硬盘中存储原理是啥
声音是通过声音的编码储存的。主要介绍波形编码中的脉冲编码调制。PCM通过采样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。
采样:一次振动中,必须有2个点的采样,关于为什么有2个点采样,我在视频课程中已经介绍了,这里不再赘述。人耳能够感觉到的最高频率为20kHz,因此要满足人耳的听觉要求,则需要至少每秒进行40k次采样,用40kHz表达,这个40kHz就是采样率。
量化:每个声音样本若用8位存储,样本只能存储0-255个信息,每个声音样本若用16位存储,则可以存储0-65535个信息,说明量化精度越高,声音质量越好。
编码:量化后的抽样信号十进制数字信号,应将十进制数字代码变换成二进制编码。
常用的采样率:
8kHz为电话采样。
11.025kHz能达到AM调幅广播的声音品质。
22.05kHzFM调频广播所用采样率。
44.1kHz音频CD,也常用于MPEG-1音频(VCD,SVCD,MP3)所用采样率。
48kHzminiDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率。
(5)图像音乐数据存储原理扩展阅读
声音数字化过程:
比如用麦克风录下10秒的声音。声音的波形,是一条平滑的曲线,而电脑正试图在电脑上尽可能地模拟这条平滑的曲线。第一步是对曲线进行采样,假设计算机每秒对曲线进行一次采样,然后计算机在计算机上模拟10秒的声音。
但这一次我们发现模拟波形和离开原来的实际波形差异很大,可以提高计算机的采样频率,从1每秒每秒采样2次,采样频率越高,计算机模拟曲线更接近于原始声音,将恢复原来的声音。
然后第二步是量化模拟声音,和定量手段如考试成绩是51岁,60岁,65年,23岁,95年,78个这样的点,但在公布成绩,学校发现太多,成绩发布太麻烦的话,那么学校的规定,低于60点,作为一个合格的60-70分之间,71-100。
把这些不同的分数分为三个不同的年级,然后当学校公布成绩的时候,就会说,我校今年不合格的人数3人,合格的人数100人,优秀的人数500人,这是量化的。
一旦量化完成,最后一步就是编码。假设量化级别1(如不合格级别)等于0001,级别2(如合格级别)等于0011,以此类推,然后将这些级别记录为相应的0和1序列。在这里,计算机完成了将声音数字化的过程。
⑥ 分析大文本与图像数据在数据库内部的存储原理。
图像数据在数据库内部的存储原理:
XML 是文本型的数据交换结构,对于字符类型的文本交换非常的方便,实际工作中我们往往需要通过 XML 将二进制格式的图形图像信息数据进行数据交换。本文从介绍 BASE64 编码的原理入手,通过采用 C 语言编写 DB2 的嵌入存储过程,实现了在数据库内存中将文本格式的图片文件到二进制 BLOB 字段之间的转换,并且就性能优化等提出若干建议,该设计思路和程序可以广泛的应用到图像图形数据在 XML 的存储和转换。
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XML 存储图形图像的基本原理
XML 作为一种非常广泛的数据交换的载体被广泛的应用到了各行各业的数据交换中。对于图形图像数据的转换,需要采用 Base64 编码将二进制格式的图形图像信息转换成文本格式再进行传输。
Base64 编码转换的思想是通过 64 个 ASCII 字符码对二进制数据进行重新编码组合,即将需要转换的数据每三个字节(24 位)为一组,再将这 24 位数据按每组 6 位进行重新划分,在每组的最高 2 位填充 0 最终成一个完整的 8 位字节。如果所要编码的数据的字节数不是 3 的整数倍,需要在最后一组数据填充 1 到 2 个字节的 0 字节。例如:我们对 ABC 进行 BASE64 的编码,ABC 的编码值:A(65), B(66), C(67)。再取二进制 A(01000001)B(01000010)C(01000011)连接起来构成 010000010100001001000011,然后按 6 位为单位分成 4 个数据块并在最高位填充两个 0 后形成 4 个字节的编码后的值(00010000)(00010100)(00001001)(00000011)。再将 4 个字节的数据转换成十进制数为(16)(20)(19)(3)。最后根据 BASE64 给出的 64 个基本字符表,查出对应的 ASCII 码字符(Q)(U)(J)(D)。这里的值实际就是数据在字符表中的索引。
BASE64 字符表:
。
某项目的数据交换采用 XML 的为介质,XML 的结构包括个人基本信息:姓名、性别、相片等信息,其中相片信息是采用经过 BASE64 函数转换后的文本型数据,图像图形信息通过 BASE64 进行数据转换后,形成文本格式的数据类型,再将相应的数据存放到 XML 中,最终形成可供交换的文本型的 XML 数据结构。
XML 的数据结构如下所示:
<?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8” ?>
<HeadInfo>
<TotalNum>10<TotalNum>
<TransDate>2007-10-18</TransDate>
</HeadInfo>
<Data>
<Name> 张三 </Name>
<Sex> 男 </Sex>
<Photo>/9j/4AAQSkZJRgABAQAAAQABAAD......</Photo>
<Data>
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相片数据在 DB2 嵌入式 C 程序的实现方法
该项目要求能够在 DB2 数据库中将相片数据存储为二进制 BLOB 格式。我们采用 DATASTAGE 进行 XML 数据加载,将 XML 中的姓名、性别等基本数据项加载到相应的字段,其中文本型的相片数据则加载到 CLOB 字段中,再按照 BASE64 的编码规则进行逆向转码,整个数据流程如下图所示:
图 1. 相片存储流程图
用户的相片每天的更新数据为 30 万条,而且每个相片的平均大于 32KB,为了获得最佳的数据库性能,选择采用 C 存储过程的方式开发了 BASE64 的转换函数。每次函数读取存储在 CLOB 字段的文本格式数据全部存储到内存中,并且通过 decode 函数在内存中进行转码,转码后再存入数据库中。
程序的清单 1 是逐行读取 CLOB 字段,并且调用 decode 函数进行转码;程序的清单 2 是 decode 函数的关键性代码。完整的程序见源代码下载部分。
清单 1. 读入 CLOB,写入 BLOB 字段
EXEC sql BEGIN DECLARE SECTION;
SQL TYPE IS CLOB(100 K) clobResume; //CLOB 结构体变量
SQL TYPE IS BLOB(100 K) blobResume; //BLOB 结构体变量
sqlint16 bobind;
sqlint16 lobind;
sqlint16 cobind;
sqlint32 idValue;
EXEC SQL END DECLARE SECTION;
int clob2bin(void)
{
// 声明 SQLCA 结构
struct sqlca sqlca;
int charNb;
int lineNb;
long n;
n=0;
// 定义数据库游标
EXEC SQL DECLARE c1 CURSOR WITH HOLD FOR
SELECT czrkxp_a
FROM CZRK_blob for update;
EXEC SQL OPEN c1;
// 活动 CLOB 字段的信息,已经 CLOB 字段的大小
EXEC SQL FETCH c1 INTO :clobResume:cobind;
// 循环读取 CLOB 字段,并且调用 DECODE 转码函数
while (sqlca.sqlcode != 100)
{
if (cobind < 0)
{
printf(“ NULL LOB indicated.\n”);
}
else
{
n++;
decode(); // 文本格式到二进制流的转码函数
printf(“\nCurrent Row =%ld”,n);
// 数据写入 BLOB 字段
EXEC SQL update czrk_blob set czrkxp_blob = :blobResume
where current of c1; ;
// 提交事务
EXEC SQL COMMIT;
}
EXEC SQL FETCH c1 INTO :clobResume:cobind ;
}
// 关闭游标
EXEC SQL CLOSE c1;
EXEC SQL COMMIT;
return 0;
}
清单 2. 文本文件到二进制文件的转换
void decode( void )
{
unsigned char in[4], out[3], v;
int I, len;
long j,k;
j = -1;
k=0;
// 将读入 CLOB 结构体变量的数据进行转换
while( j < clobResume.length){
for( len = 0, I = 0; I < 4 && ( j < clobResume.length ); i++ ) {
v = 0;
while((j < clobResume.length) && v == 0 ) {
j++;
v = (unsigned char) clobResume.data[j];
v = (unsigned char) ((v < 43 || v > 122) ? 0 : cd64[ v – 43 ]);
if( v ) {
v = (unsigned char) ((v == ‘$’) ? 0 : v – 61);
}
}
if( j < clobResume.length ) {
len++;
if( v ) {
in[ I ] = (unsigned char) (v – 1);
}
}
else {
in[i] = 0;
}
}
if( len ) {
decodeblock( in, out );
// 写入到 BLOB 结构体变量中
for( I = 0; I < len – 1; i++ ) {
blobResume.data[k] = out[i];
k++;
}
}
}
blobResume.length= k;
}
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数据的转换效率和优化建议
在 IBM P570 数据库服务器上运行,该程序的运行效率非常高,先后进行了几个数量级的测试,最终平均测试的转换效率为:每 1 万笔数据记录,转换的效率 55 秒,即 182 条 / 秒。值得注意的是,整个转换过程占用 CPU 的量并不特别大,主要的性能瓶颈在磁盘阵列中。
以后可以进一步在以下方面进行调优,确保程序转换的效率更高:
1)采用多进程调用的方式,以获得更高的并发数量;
2)采用每 10 次或者 100 次提交事务的方式,减少访问磁盘的次数;
3)将 CLOB 和 BLOB 分别放置在不同的表空间上,并且将表空间分布在在多个磁盘上,获得最佳的磁盘访问速度。
⑦ 数据库能不能存放图像或声音
数据库能存放图像或声音。
数据库是存放数据的仓库。它的存储空间很大,可以存放百万条、千万条、上亿条数据。但是数据库并不是随意地将数据进行存放,是有一定的规则的,否则查询的效率会很低。当今世界是一个充满着数据的互联网世界,充斥着大量的数据。即这个互联网世界就是数据世界。数据的来源有很多,比如出行记录、消费记录、浏览的网页、发送的消息等等。除了文本类型的数据,图像、音乐、声音都是数据。
(7)图像音乐数据存储原理扩展阅读:
数据库管理系统是数据库系统的核心组成部分,主要完成对数据库的操纵与管理功能,实现数据库对象的创建、数据库存储数据的查询、添加、修改与删除操作和数据库的用户管理、权限管理等。它的安全直接关系到整个数据库系统的安全,其防护手段主要有:
(1)使用正版数据库管理系统并及时安装相关补丁。
(2)做好用户账户管理,禁用默认超级管理员账户或者为超级管理员账户设置复杂密码;为应用程序分别分配专用账户进行访问;设置用户登录时间及登录失败次数限制, 防止暴力破解用户密码。
(3)分配用户访问权限时,坚持最小权限分配原则,并限制用户只能访问特定数据库,不能同时访问其他数据库。
(4)修改数据库默认访问端口,使用防火墙屏蔽掉对 外开放的其他端口,禁止一切外部的端口探测行为。
(5)对数据库内存储的重要数据、敏感数据进行加密存储,防止数据库备份或数据文件被盗而造成数据泄露。
(6)设置好数据库的备份策略,保证数据库被破坏后能迅速恢复。
(7)对数据库内的系统存储过程进行合理管理,禁用掉不必要的存储过程,防止利用存储过程进行数据库探测与攻击。
(8)启用数据库审核功能,对数据库进行全面的事件跟踪和日志记录。