可以说，CD光盘是人类信息化历史上的一个重要的突破。CD最早于1982年10月份诞生，虽然距今已经有20多年的历史，但它的相关设计在今天看来，仍是非常先进的，而且生命力仍然旺盛，即使是在DVD日益盛行的今天，也是重要的数据载体（媒介）。

要想了解CD光盘的纠错原理，就不能不先了解CD光盘的数据结构，确切的说就是CD光盘上数据的编码原理，它几乎囊括了当时最先进的编码技术，DVD与之相比，也并没有本质的变化。

CD光盘最早的产品是CD-Audio，其技术规范被称为红皮书（Red Book)，应用于唱片领域，所以即使有了日后的其他扩展规范，也都是以它为基础制定的。

在CD光盘中，数据的最小的可访问存储单位是Block（块），在CD-ROM规范中则称之为Sector(扇区）。在Red Book规范中规定，它们由若干个子块组成，这个子块就是比较难于理解的帧（Frame)。什么叫帧呢？我们可以理解为CD光盘编码的单位。从下面这张CD光盘的数据流程图中，我们可以了解帧与块的关系和概念。

CD光盘的数据流程，以CD-Audio为例（点击放大）

我们现在可以反向的来理解CD-Audio的数据结构的设计原理。由于CD-Audio分为左右立体声道，每个声道的取样精度为16bit，取样频率为44.1KHz，也就是说每秒取样44100次。CD-Audio规定，每一秒钟所读取的块数为75个，每个块又包含98个帧，那么采样数分摊下来是多少呢？44100÷75÷98=6，也就是说每一帧的取样次数为6次，每次两个声道，每声道的取样精度为16bit，因此一帧的容量就是6×2×16=192bit=24字节。这就是一帧数据为什么是24字节的来历（请注意图中红圈的部分，那就是决定CD光盘纠错的重要部分，也将是下文中着重介绍的内容）。

我们现在知道了CD光盘一个块的容量就是2352字节，这也是所有CD规范的通用块容量。但是，后来出现的CD-ROM规范中则将扇区的内部设计进行了更改，

CD-ROM的几种扇区格式（点击放大）：Mode 1就是我们常用的CD-ROM电脑数据光盘的格式，Mode 2则是CD-I、VCD、CD-ROM XA等光盘的格式（其中Form 1也是电脑数据光盘格式）。其中ECC代表额外的错误纠正码，EDC为错误检测码（CRC校验）

注意，上图只是扇区（块）的格式图，不要将它与上面的CD数据流程图弄混了，尤其是ECC部分，与图1中的“校验”是两码事，这一点我们将在下文会进一步讲到。

CD光盘的编码与流程

CD光盘使用了两种编码来分别保证光盘的刻录质量，一个是从信息的逻辑正确性上保证，一个是从物理刻录的通道脉冲的识别可靠性上保证。它们分别是CIRC编码与EFM调制编码。

CIRC的全称是交叉交错理德-所罗门编码（Cross Interleaved Read-Solomon Code），它的主旨是除了增加二维纠错编码外，还将源数据打散，根据一定的规则进行扰频和交错编码，使数据相互交叉交错，从而进一步提高纠错的能力，因为这样一来用户数据的错误将很难连续起来，有利于提高整体的纠错能力。

我们现在再来看看上面这张CD数据流程图（点击放大），图中的编号就是CD刻录时的数据生成的过程。

第一步首先生成一个帧的原始数据，24字节，我们可以称之为初始帧（在相关标准中则叫Frame-1，简称F1）

第二步就是加入CIRC编码，一共8个字节，我们可以称之为校验帧（在相关标准中则叫Frame-2，简称F2），总字节数为32个。我们常说的，所谓的C1与C2纠错码就是在这一阶段加进去的，C1与C2的C就是CIRC编码的缩写。

第三步就是加入控制码，一个字节，我们可以称之为数据帧（在相关标准中则叫Frame-3，简称F3），此时帧的容量为33字节。

之后每个F3帧再加入3个字节的同步信息码就成为了最终用于刻录的帧，总容量为36字节。最后经过EFM调制，基本上是以每字节8bit转换成每字节17 bit的方式生成最终的信道脉冲（Channel bit）以控制刻录激光的开与关。

什么是EFM编码呢？就是Eight to Fourteen Modulation的缩写，即8至14调制。为什么会使用这样的编码对源数据进行“修改”呢？这还要从光盘的读取原理说起。

光盘上的凹坑与平面并不直接代表0和1

光盘的读取是根据反射激光的强弱来进行逻辑1与0的分辨，但激光反射功率的强与弱并不直接代表1或0。反射功率强弱的突变点，也就是反射电平的翻转点，将被判断为逻辑值1，长时间的凹坑与平面则都是逻辑值0。

这样一来，如果是连续的1，那么就意味着凹坑与平面要突变多次，会占用更多的刻录空间，从而将影响有效的数据容积（或者说是信息量），而若以电平的高低来代表1和0，如果连续的0或1很长，又很难判断有多少个1和0，0与1的转变也较难分辨，所以必须要加以一定的规则限制。这个规则可以借助某种编码方式来禁止连续的1，并且又能把连续的0的长度限制在某种范围之内以利于识别，这就是所谓的“游程限制（RLL，Run Length Limited）编码规则”。

EFM就是这样的一种专用于信息记录的信道调制编码，它将原始数据重新进行编排，以保证不会有连续的1出现，而连续的0则被控制在2至10个之间，可以表示为RLL（2,10)。也就是说，光盘上的信息中，两个逻辑1之间，最多有连续10个0，最少要有连续两个0。这样，有了相应的规则后，再配合时钟计时信息（每个信道脉冲的时间长度），就可以准确的分辨出数据了。需要指出的是，当8bit数据重新编成14bit数据后，两个14bit代码之间则还要符合RLL（2，10）的要求，因此还要根据相邻14bit代码的情况加入3bit的合并码（Merging bit），从而使最终的编码长度变为17bit。

EFM调制编码示意图，为了保证两个14位编码之间仍符合RLL（2，10）的要求又加入了3位合并码，因此EFM其实是8至17编码

了解了CIRC与EFM在CD数据刻录中的作用，就不难理解与之相关的CD刻录质量标准的含义，下面我们就将深入介绍有关CD光盘的C1与C2编码与纠错标准。而与EFM相关的就是我们常常能听到“高手”们讨论的Jitter?/FONT>