CD刻录机工作原理

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CD刻录机工作原理

CD刻录机的出现标志着一次巨大的文化变迁。这项技术让普通人可以收集歌曲并制作自己的CD。一夜之间，世界各地的音乐合集制作者都投入到了音乐制作之中。

外置式可写CD驱动器（也称为CD刻录机）：通过这种类型的驱动器，您可以从计算机中选取音乐或数据文件并制作自己的CD。

现在，可写CD驱动器（CD刻录机）已成为新PC的标准配置，并且越来越多的音乐爱好者都在各自的音响系统中添加了单独的CD刻录机。在不到五年的时间里，CD作为音乐精选合集媒介已让磁带相形见绌。

本文将介绍CD刻录机是如何将音乐和其他信息编码保存到空白光盘上的。本文还将介绍CD可重写技术、归并数据文件的方法以及如何使用CD刻录机制作自己的音乐合集。

CD基本知识：凸起

如果您已阅读过CD的工作原理，则应对CD技术的基本原理有所了解。CD以数字形式存储音乐和其他文件，也就是说，光盘上的信息由一系列1和0表示（有关更多信息，请参见模拟录音和数字录音工作原理）。在常规的CD中，这些1和0由光盘反射表面上的数百万个微小的凸起和凹槽来表示。这些凸起和凹槽排列在一个宽度约为0.5微米、长度约为5公里的连续轨道上。
读取这些信息时，CD播放机会用激光束扫过轨道。当激光束扫过轨道中的凹槽时，激光束将会直接反射到激光装置中的光学传感器上。CD播放机将此解释为1。当激光束扫过轨道中的凸起时，光则会反射到光学传感器之外。CD播放机将此解释为0。

CD有一条长长的螺旋形数据轨道。如果将这条轨道展开，其长度可达5公里。

CD播放机引导一小束激光扫描CD的数据轨道。在常规CD中，凹槽将光反射回激光装置。凸起使光发生散射而不会反射回激光装置。

CD基本知识：轨迹

凸起从光盘的中心开始沿一个螺旋形轨迹排列。在CD播放机旋转光盘的同时，激光装置从CD的中心向外移动。在恒定的转速下，凸起移过CD外缘的任何点的速度要快于它们移过靠近CD中心的任何点的速度。为了使激光装置以恒定速率移过凸起，播放器必须在激光装置向外移动时减慢光盘的旋转速度。

CD播放机在将激光装置从中间向外移动的同时旋转光盘。为使激光以恒定速度扫描数据轨道，播放机必须在激光装置向外移动时减慢速度。

这就是CD播放机的核心原理。由于必须对螺旋模式进行编码并且需要以极高的精度读取，因此这个想法实现起来仍相当复杂，不过基本过程还是非常简单的。

在下一节中，您将了解如何通过专业设备和家用CD刻录机将数据记录到CD上。

读取CD

在上一节中，我们已经了解到，常规CD是通过沿一条长长的螺旋轨道排列的凸起和凹槽的模式来存储数字数据。CD制造机器使用高能量激光在玻璃板上涂覆的感光性树脂材料中蚀刻出凸起模式。接着，经过一个精细的刻印过程，将此模式压印到丙烯酸树脂光盘上。然后，在光盘上涂覆一层铝（或其他金属）以制作成可读的反射表面。最后，再在光盘上涂覆一层透明塑料，用于保护反射金属以避免出现裂纹、划痕和碎片。

CD的各层

正如您看到的，这是一个相当复杂精细的操作，需要涉及许多步骤和若干不同材料。与大多数复杂的制造过程（从报纸印刷到电视组装）一样，常规CD的制造对于家庭用途并不可行。此过程仅适用于生产数百、数千或数百万张CD的制造商。

因此，像LP或常规DVD一样，常规CD仍继续仍以“只读”存储介质的形式提供给普通消费者。对于习惯于可录制磁带的音乐爱好者以及可使用软盘的有限存储器容量的计算机用户而言，这一限制似乎是CD技术的一大缺点。在20世纪90年代初期，越来越多的消费者和专业人士开始寻求某种方式来制作自己的具有CD品质的数字录制内容。

写入CD

为了满足这一需求，电子制造商引入了一种替代类型的CD，这种CD可以通过几个简单的步骤进行编码。可刻录光盘或CD-R根本就没有任何凸起或凹槽。这种光盘在感光性染料层之上还有一个光滑的反射金属层。

当光盘是空白时，染料是透明的：光可以透射到金属层并进行反射。但是，如果用特定频率和强度的聚集光加热染料层，染料就会变成不透明的：染料变暗，使光线无法穿透。

通过有选择性地沿CD轨道使特定点变暗而使其他染料区域保持为透明，可以创建标准CD播放机可以读取的数字模式。来自播放机的激光束的光将只有在染料透明时才能反射回传感器，这与光只能从常规CD的凹槽区域反射回传感器的原理相同。因此，即便CD-R光盘完全没有压印的任何凸起，但其表现与标准光盘完全一样。

当然，CD刻录机的工作就是将数字图案刻录到空白CD上。在下一节中，将介绍刻录机的内部构造，让您了解刻录机是如何完成刻录任务的。

刻录CD：激光装置

在上一节中，我们已了解到，CD刻录机通过使CD-R光盘特定的细微区域变暗，从而记录可由标准CD播放机读取的反射区域和非反射区域的数字模式。由于必须在如此小的范围内对数据进行准确编码，因此刻录系统必须极为精确。不过，基本的工作过程还是相当简单的。

与普通CD播放机一样，CD刻录机有一个移动的激光装置。但是，除了标准的“读取激光”之外，CD刻录机还有“写入激光”功能。写入激光的功率比读取激光更大，因此它与光盘的交互方式有所不同：写入激光可改变表面而不仅仅是从表面反射光。由于读取激光的强度不足以使染料材料变暗，因此在CD驱动器中播放CD-R并不会毁坏其中的任何编码信息。

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