Оптические диски — популярный носитель информации. Большинству пользователей знакомы только CD и DVD диски, на самом деле видов дисков намного больше. Страна Советов расскажет вам, какие бывают виды дисков , и поможет вам разобраться в их многообразии.
CD диски, или компакт-диски , изначально были предназначены для записи и воспроизведения музыки, но теперь используются для хранения практически любой компьютерной информации. Запись и чтение информации дисков осуществляются при помощи лазера. Толщина компакт-диска — 1,2 мм, диаметр — 120 мм, емкость — 650 или 700 MB (соответствует 74 или 80 минутам звучания). Существуют мини CD диаметром 80 мм, но их емкость меньше — 190-200 MB (21 минута звучания). Мини CD можно прочитать на любом носителе, кроме автомагнитолы. Бывают фигурные компакт-диски разнообразной формы, их выпускают в основном в коммерческих целях. Такие диски не рекомендуют применять в компьютерных приводах, потому что на высокой скорости вращения они могут лопнуть.
CD диски можно разделить на CD-ROM, CD-R и CD-RW. Это деление обусловлено возможностью записать на диск информацию и предназначением диска. Информация на диске CD-ROM записана производителем, изменить или удалить ее нельзя, можно только прочитать данные. На диски CD-R (их иногда еще называют «болванками») можно записать свою информацию, но стереть или изменить ее будет невозможно. Если на диске осталось свободное место, и при записи вы разрешили опцию добавления информации, можно будет дописать на диск файлы. Диски CD-RW поддерживают удаление и перезапись информации, но такие диски будут читаться не всеми приводами.
DVD диски позволяют хранить больший объем информации, чем компакт-диски, благодаря использованию лазера с меньшей длиной волны. Емкость DVD диска стандартного размера (120 мм) может колебаться от 4,7 GB до 17 GB, а емкость мини DVD (80 мм) — 1,6 GB.
В зависимости от емкости DVD выделяют такие виды дисков:
Двухслойные диски содержат два информационных слоя на одной стороне, они помечаются аббревиатурой DL. Двухсторонний диск — это фактически два диска, склеенные нерабочими поверхностями. Естественно, толщина такого диска контролируется, чтобы соответствовать толщине обычного однослойного DVD.
По возможности записи, перезаписи и удаления информации DVD диски, как и CD, делятся на ROM, R и RW. Но дополнительно различают такие виды дисков:
Понятно, что ни один привод или проигрыватель не поддерживает полностью все DVD-форматы. Большинство современных приводов поддерживают как формат DVD-R(W), так и формат DVD+R(W). Но старые приводы и бытовые плееры, выпущенные до появления формата DVD+R(W), будут читать только диски DVD-R(W). Существуют «супермульти» приводы, которые поддерживают все виды дисков, включая DVD-RAM.
Особняком стоят так называемые Dual Discs . В этих дисках совмещены форматы CD и DVD. На одной поверхности такого диска записана музыка в CD формате, а на другой — пятиканальный звук, видео, меню, субтитры, изображения и пр. в формате DVD.
Диски HD DVD (DVD высокой плотности) могут иметь емкость до 15 GB, а двухслойные — до 30 GB. Основной их конкурент — BD, Blu-ray Disc вмещает от 23 до 66 GB в зависимости от количества слоев. Анонсирован прототип четырехслойного диска объемом 100 GB, планируется также выпуск десятислойных дисков объемом до 320 GB.
Противостояние BD и HD DVD получило название «борьбы форматов». Но ведущие киностудии отказались от использования HD DVD в пользу BD дисков, поэтому выпуск и поддержка формата HD DVD официально прекращены.
Итак, существует множество видов оптических дисков. Выбирать диск для записи информации стоит исходя из его емкости, возможности перезаписи информации и модели вашего привода или бытового плеера. Зная основные виды дисков, вы никогда не запутаетесь в их богатом ассортименте.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ: Что нужно знать о записи CD-R и CD-RW дисков.
1. Что необходимо иметь для записи компакт дисков?
Вам необходим компьютер с установленным в нем устройством, которое называется CD-writer. Данное устройство подключается к компьютеру несколькими возможными путями. Большинство дисководов для записи дисков имеет интерфейс IDE и подсоединяются так же, как и обычные CD-ROM-ы или жесткие диски и имеют внутреннее исполнение. Однако существуют и другие исполнения, как внешние, так и внутренние - с интерфейсом SCSI, подключающиеся к параллельному порту или к шине USB.
Второй необходимой частью для записи дисков является программное обеспечение . Его выбор очень велик - от популярнейших коммерческих пакетов фирмы Adaptec (Easy CD Creator, Easy CD Deluxe, Easy CD Pro) до условно-бесплатных программ типа Nero или CDRWin.
И, наконец, Вам необходим пустой диск CD-R или CD-RW
2. Что можно записывать на диски CD-R или CD-RW?
Традиционно на диски можно записывать, как звук, так и данные. Данные сохраняются на компакт-дисках в том привычном виде, в каком они хранятся на жестком диске. Также нельзя не отметить, что имеется возможность создавать смешанные диски, совмещая звук с данными.
3. В чем отличие дисков CD-R и CD-RW?
CD-R означает CD-recordable, то есть "записываемый". Это значит, что записанная на такой диск информация не может быть оттуда удалена. Основным отличием дисков CD-RW (CD-rewritable) является то, что информация с них может быть удалена и записана вновь. Как следствие, более гибкие в применении диски CD-RW стоят несколько дороже обычных дисков с однократной записью.
4. Сколько информации можно записать на CD-R диск?
5. Почему стандартная длительность составляет 74 минуты?
По общему мнению, такая длительность была выбрана, потому что разработчики CD хотели иметь формат, в котором помещалась бы девятая симфония Бетховена, Они определяли, какой использовать диаметр, и длительность некоторых исполнений решила этот вопрос.
Записанные диски можно использовать на следующих устройствах:
Все современные дисководы CD-ROM превосходно читают, как диски с однократной записью, так и диски CD-RW. Нюансы существуют лишь со старыми дисководами, которые в ряде случаев не читают диски CD-R, или читают эти диски, но не читают диски CD-RW. Если Ваш старый дисковод помечен, как обладающий функцией Multiread, то это означает, что с его помощью вы сможете справиться с этой задачей. Хорошим признаком того, что дисковод в состоянии работать с записываемыми дисками является скорость считывания данных этим дисководом. Если скорость составляет 24-х и выше, то как правило такой дисковод вполне годится для работы с CD-R и CD-RW дисками.
7. Почему отражающая сторона дисков имеет разные цвета?
Разные компании, производящие компакт-диски имеют патенты на различные химические схемы, использующиеся ими при производстве дисков. Некоторые компании сами производят диски, некоторые просто лицензируют им свои технологии. Как результат, отражающая сторона компакт-дисков получается разного цвета. Существуют CD-R следующих комбинаций состава: золотой/золотой, зеленый/золотой, серебряный/синий, и серебряный/серебряный, и их многочисленные оттенки. Видимый цвет определяется цветом отражающего слоя (золотой или серебристый) и цветом красителя (синий, темно-синий или бесцветный). Например, диски зеленый/золотой состоят из золотого отражающего слоя и синего красителя, поэтому со стороны этикетки диск золотого цвета, а со стороны записи - зеленого. Многие пришли к заключению, что "серебряные" диски изготовлены из серебра, и, на основании этого допущения, пытались размышлять о коэффициенте отражения и долговечности носителей. До тех пор, пока представитель производителя не выступит с заявлением о реальном составе диска, неразумно предполагать что-то конкретное. У некоторых CD есть дополнительное покрытие (например, у "Infoguard" от Kodak), которое делает CD более устойчивым к царапинам, но не влияет на способ хранения информации. О верхней (этикеточной) стороне диска стоит беспокоиться больше всего, поскольку именно тут "живут" данные, а ее легче всего повредить на CD-R. Обезопасить диск от царапин позволяет наклеивание на всю его площадь круглой наклейки для CD. Диски CD-RW имеют совершенно другую структуру. Сторона данных (в отличие от стороны этикетки) серебристо темно-серого цвета, который трудно описать. Также можно привести краткий список того, какие компании производят те или иные диски:
Фирма Taiyo Yuden изготовила первые "зеленые" CD. Сейчас они также изготавливаются TDK, Ricoh, Kodak, и, вероятно, некоторыми другими фирмами.
Фирма Mitsui Toatsu Chemicals (MTC) изготовила первые "золотые" CD. Сейчас они также изготавливаются Kodak и, возможно, другими.
Фирма Verbatim изготовила первые "серебряные/синие" CD.
Многие марки CD-R (например, Yamaha и Sony) являются OEM-версиями одного из основных производителей. По большому счету, трудно определить, кто что производит, поскольку построены новые предприятия, а продавцы могут менять поставщиков.
8. Что означают цифры скоростей (например, 6x4x32) в параметрах устройств для записи компакт-дисков?
Обычные аудио-проигрыватели проигрывают музыкальные компакт-диски за 74 минуты. Данная скорость принята за базу при измерении скоростей проигрывания и записи компакт-дисков и названа однократной скоростью (1-х). Однократная скорость соответствует передачи 150 Килобайт в секунду. Дисковод CD-ROM имеющий двух кратную скорость (2-х) передает данные со скоростью 300 Килобайт в секунду.
Три числа в параметрах CD-writer-ов означает скорости, с которой данное устройство может писать диски CD-R, диски CD-RW и соответственно читать эти диски.
Например, 6х4х32 означает то, что данное устройство записывает диски CD-R со скоростью 6-х (900 КБ/сек), записывает диски CD-RW со скоростью 4-х (600КБ/сек) и читает любые типы компакт-дисков со скоростью 32-х (4800 КБ/сек)
9. Какие существуют форматы при записи дисков CD-R?
Это наиболее сложный для ответа вопрос, учитывая, что за последние несколько лет появилось немало самых разнообразных форматов компакт-дисков, и это притом, что по-прежнему существуют исторически сложившиеся форматы, которые существуют давно и находят применение в специализированных приложениях. Ниже приводится обзор основных форматов:
Музыкальные диски (Audi o CD) или CD-DA или "Красная книга"
Для записи обычных музыкальных компакт-дисков Вам нужно, чтобы записанный диск соответствовал стандарту CD-DA. При записи используются, в качестве источника файлы стандартного типа WAV (или AIFF - Apple Audio Interchange File Format)
ISO9660 Data CD
Данный стандарт определяет вид, в котором обычные данные записываются на CD-R диски. Этот стандарт имеет много ограничений, а именно - максимальное число вложенных директорий не может превышать 8, имена файлов не могут иметь длину большую, нежели чем 8 символов и 3 символа отводится на расширение имени файла. Однако, данный стандарт совместим с большим количеством компьютеров и операционных систем.
Формат, предложенный фирмой Microsoft одновременно с появлением операционной системы Windows"95. Длина имени файла ограничена в этом стандарте 64 символами, и данный формат поддерживается теперь, как в среде Windows, так и в MacOS и Linux. Joliet основывается на стандарте ISO9660 и диски, записанные в этом формате могут быть прочитаны практически на любом компьютере. Однако имена файлов будут обрезаться до схемы 8+3.
Данный формат строго относится к компьютерам Macintosh. HFS CD могут быть прочитаны только на компьютерах этого типа.
UDF или Pocket Writing
UDF (Universal Disk Format) радикальное расширение стандарта ISO9660, в чем-то напоминающее Joliet. Программа Adaptec DirectCD (поставляющаяся в составе пакета Easy CD Creator Deluxe, или продающаяся отдельно для платформы Mac) и, например, программа CeQuadrat PacketCD позволяют записывать диски в этом формате. UDF отличается от других форматов тем, что вы можете работать с компакт-диском, как с большой дискетой, копируя файлы на него с помощью стандартных средств Windows или MacOS. Однако этот формат плохо подходит для передачи дисков другим людям, ибо чтобы прочитать диски этого формата им понадобится установить специальное программное обеспечения для чтения таких дисков.
ISO 9660 Rock Ridge
Расширение стандарта ISO9660, используемое исключительно в операционных средах Linux и UNIX.
ISO Level 2
Несколько модернизированный формат ISO9660, упрощенный в плане ограничений. Например, длина имени файла в нем ограничена 31 символом. Однако низкий уровень совместимости данного стандарта не позволяет применять его так широко, как, например, применяется формат Joliet.
VideoCD или VCD или "Белая Книга"
Формат VideoCD был разработан в середине 90-х годов и был ориентирован на использование в таком устройстве, как проигрыватель Philips CD-I. Диски VideoCD содержит видеоизображение и звук, сжатый по стандарту MPEG1. Несмотря на то, что Philips CD-I плэйер давно не производится, данные диски могут быть использованы на подавляющем большинстве DVD плэйеров, если они поддерживают чтение дисков CD-R или CD-RW.
8. Какой формат мне необходимо использовать, если я хочу ….
…. обмениваться данными с друзьями, которые используют сходную с моей операционную систему?
Тут все просто. Пользователи операционной системы Windows должны использовать формат Joliet, пользователи Mac - формат HFS.
…. обмениваться данными с людьми, которые используют различные операционные среды и платформы?
Для максимальной совместимости рекомендуется использовать формат ISO9660. Однако, если вам необходимо сохранить длинные имена файлов на диске, то вы должны попробовать использовать формат Juliet. Современные Mac-и и большинство операционных систем сейчас имеют возможность считывать диски, записанные в таком формате.
…. слушать музыку на обычном аудио проигрывателе?
Тогда вы должны записать диск в формате CD-DA, что обеспечит наибольший уровень совместимости с аудио-проигрывателем.
10. Как записывать диски со смешанным содержимым?
Существует две возможности записывать такие диски:
Mode I
- при использовании данного формата данные записываются в начале диска (в любом известном формате), затем следуют записанные звуковые трэки. Если вам надо совмещать звук и данные, то использование этого режима обеспечит необходимый уровень совместимости с различными устройствами и операционными средами.
СD-XA (Mode II)
- данный режим отличается от предыдущего тем, что данные и звук могут быть записаны в произвольном порядке. Однако эта гибкость отрицательно сказывается на совместимости, записанных дисков.
11. Что такое мультисессионный CD?
Данная технология позволяет вам добавлять данные или звук на диск, на котором уже что-то записано до тех пор пока не будет произведена процедура "закрытия" диска. Это было очень актуально в начале 90-х годов, когда стоимость пустого диска CD-R доходила до $12, дисков CD-RW не существовало, а жесткие диски имели маленький объем.
Диски, записанные по такой технологии, имеют некоторые проблемы с совместимостью, и оттого не рекомендуется использовать ее без веских причин. Формат UDF делает эту технологию ненужной; c помощью Direct CD и подобного программного обеспечения вы можете записывать данные, не беспокоясь о совместимости. Если же вам нужно передать диск другим людям, то просто запищите его за раз в формате Joliet
12. Что такое "закрытие" диска?
"Закрытие" диска означает, что после выполнения этой процедуры что-либо на данный диск CD-R будет невозможно. Если вы никогда не пользуетесь возможностью "multisession", то вам не имеет смысл задумываться об этом, ибо диск будет закрываться автоматически после окончания записи информации на диск. Многие старые дисководы CD-ROM и аудио-плэйеры имеют проблемы с чтением незакрытых дисков, так что для большей совместимости имеет смысл "закрывать" диск.
Если вы хотите записать что-либо на "закрытый" диск CD-RW просто выполните функцию "очистить" и вы сможете записывать данные на этот диск снова. Если же вы используете формат UDF, то в нем нет понятия "закрытия" диска в традиционном смысле этого слова - просто копируйте и удаляйте файлы с такого диска, как с простой дискеты.
Строение CD.
Строение DVD.
Правила эксплуатации компакт-дисков.
Привод CD/DVD.
В конце 1970-х годов компании Sony и Philips начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации. Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска был равен 12 см, так как данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 году в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска.
Примечание.
Существует легенда, что документ Red Book (Красная книга) назвали так из-за обложки, в которой его хранили. Все дальнейшие стандарты компакт-дисков получили названия книг разных цветов: Yellow Book (Желтая книга), Orange Book (Оранжевая книга), White Book (Белая книга), Blue Book (Синяя книга), Green Book (Зеленая книга).
В стандарте Red Book (Красная книга) были определены следующие параметры.
Физический размер диска.
Структура диска и организация данных.
Примечание.
Все данные на диске разделены на фреймы (frames). Каждый фрейм состоит из 192 бит для музыки, 388 бит для данных модуляции и коррекции ошибок и одного контрольного бита. 98 фреймов составляют один сектор (sector). Секторы объединяются в дорожку (track). На диске может быть записано максимум 99 дорожек.
Запись данных единым потоком от центра к периферии.
Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).
Примечание.
Во время записи и считывания информации при перемещении луча лазера от центра к периферии скорость вращения диска уменьшается. Это необходимо для обеспечения возможности считывать и записывать один и тот же объем информации за одно и то же время. Поэтому без применения технологии CLV при воспроизведении, например музыкальных произведений, происходило бы изменение скорости исполнения.
Из-за относительно небольшого размера лазерных дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками, или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для записи и воспроизведения музыки (собственно говоря, они для этого и создавались) и позволяли хранить до 74 минут высококачественного стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA (Compact Disk Digital Audio – компакт-диск цифрового аудио).
С развитием компьютерной индустрии появилась потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все больше и больше.
В 1984 году был опубликован стандарт, названный Yellow Book (Желтая книга). Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок – EDC (Error Detection and Correction) и ECC (Error Correction Code). Основной единицей размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации, 4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для коррекции ошибок.
Для считывания компьютерных данных была разработана технология CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее, чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе технологии.
Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM – Compact Disk ReadOnly Memory (дословно – «память только для чтения на компакт-дисках»). В конце 1990-х годов привод компакт-дисков стал стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.
Потребительский рынок стремительно расширялся, объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире CD-R (Compact Disk Recordable – записываемый компакт-диск). Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих приводов компакт-дисков, – это поиск материалов, имеющих высокую отражающую способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов, обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а также технология разделения диска на дорожки.
Компакт-диск (Compact Disk, CD) – это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина – 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха – 0,9–3,3 мкм, расстояние между дорожками – 1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев.
Для размещения пяти– и трехдюймовых дисков в лотке привода компакт-диска имеются специальные углубления – соответственно 5 и 3 дюйма.
Примечание.
В устной речи, а также в печати чаще всего употребляются округленные значения диаметра диска: вместо 4,75 дюйма – 5, вместо 3,1 дюйма – 3.
Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650–700 Мбайт информации, 74–80 минут высококачественного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное количество звука в формате MP3.
На трехдюймовые диски помещается около 180 Мбайт информации.
Иногда встречаются диски, называемые «визитной карточкой» (business card) (рис. 1.1). По внешнему виду и размеру они напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками, обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80 Мбайт, в зависимости от степени обрезания краев диска.
Рис. 1.1. Компакт-диск «визитная карточка».
Основой диска, предназначенного для записи информации промышленным способом, служит прозрачный поликарбонат, на который наносят тонкий слой из сплава алюминия, затем покрывают его защитным слоем лака и наносят полиграфическое изображение (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Структура CD.
Диски DVD, DVD-R, DVD-RW, CD, CD-R, и CD-RW производятся различными фирмами: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim.
При покупке компакт-дисков следует обращать внимание на следующие тонкости.
Наличие потеков лака на гранях диска может вызвать дополнительную вибрацию и, как следствие, ошибки при считывании и записи данных.
При отсутствии добавочных слоев краски диск просвечивается, не стоит надеяться на продолжительный срок службы такого изделия.
Если диск просвечивается, обратите внимание, как нанесен отражающий слой. При просмотре на свет на компакт-диске не должно быть разводов, отражающий слой должен быть одинаковым на всей поверхности.
Поликарбонатная основа должна быть однородной, без пузырьков воздуха.
Большинство продающихся в магазинах компакт-дисков с играми, фильмами или программами изготовлены методом штамповки.
Запись DVD и CD промышленным способом происходит в восемь этапов.
1. Подготавливают данные, которые необходимо записать на компакт-диск.
2. На поверхность обработанного с высокой точностью специального полированного стекла в виде диска наносят светочувствительный фоторезистивный слой определенной толщины. С помощью лазерного луча, управляемого компьютером, засвечивают определенные участки фоточувствительного слоя.
3. После проявки в специальных растворах на стекле остаются небольшие впадины, называемые pits (питы), и выпуклые места – lands. Полученная таким способом матрица, или стампер, называется Glass Master (стеклянная основа).
4. С помощью специальных реактивов или вакуумного напыления на Glass Master наносят тонкий слой никеля или серебра. Таким образом мы получаем Metal Master (мастер-диск).
5. Создают негатив мастер-диска. На месте выступов образуются впадины, и наоборот, на месте впадин образуются выступы.
6. Из высокопрочного материала создают штамп, в центре которого просверливают отверстие.
7. Штамп помещают в пресс-машину и изготавливают копии.
8. На копии наносят алюминиевую пленку, предназначенную для отражения лазерного луча. Толщина пленки составляет сотые доли микрометров. Диск покрывают лаком и наносят на него полиграфическое изображение.
CD-R (CD Recordable – записываемый компакт-диск) – имеет более сложную структуру. На его поверхность добавляется еще один слой, на который и производится запись. Активный, или регистрирующий, слой расположен между основой и отражающим слоем (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Структура CD-R.
Чистый CD-R, или «болванка», имеет спиральную дорожку (Pre-groove), которая содержит специальные метки и сигналы синхронизации. Во время записи предварительная разметка помогает движению лазера по нужной траектории. Кроме того, программы для записи компакт-дисков сами «читают» некоторые параметры используемого CD-R, что упрощает настройку пользователем этих программ. Сигналы синхронизации записываются с пониженной амплитудой и впоследствии перекрываются записываемым сигналом.
Во время записи луч лазера движется по спиральной дорожке и в момент своей активности расплавляет дополнительный слой. Под воздействием лазера этот слой меняет свою структуру. Таким образом получаются ячейки (питы), соответствующие данным, записывающимся на компакт-диск. После этого этапа изменение структуры активного слоя диска невозможно, и данные, записанные на диск, удалению не подлежат.
Примечание.
Питы – это сквозные отверстия в дополнительном слое.
Активный слой изготавливают из органических соединений: цианина (Cyanine) и его производной – фталоцианина (Phtalocyanine). Считается, что фталоцианин более надежен и долговечен, так как менее чувствителен к солнечному свету. Но еще менее чувствительны к солнечному свету диски с активным слоем MetalAZO, разработанные компанией Mitsubishi Chemical.
Требования к светоотражающему слою CD-R, по сравнению со штампованными дисками, достаточно высоки из-за наличия регистрирующего слоя. Поэтому для изготовления отражающего слоя используются более дорогие материалы – промышленное золото и серебро, – а также сложные сплавы.
Рабочая поверхность CD-R в зависимости от комбинации веществ, используемых в регистрирующем и отражающем слоях, может быть различного цвета. Раньше многие диски имели золотистую рабочую поверхность из-за применения золота.
В настоящее время для изготовления светоотражающего слоя используют серебро, так как этот материал дешевле и обладает более высоким коэффициентом отражения. Чаще всего рабочая поверхность бывает прозрачной, темно-синего или светло-зеленого цвета. Срок службы таких дисков, в зависимости от материала изготовления, составляет от 10 до 100 лет.
CD-RW (Compact Disk Re-Writable – перезаписываемый компакт-диск) (рис. 1.4) – имеет, кроме описанных выше, еще два термозащитных слоя. Наличие дополнительных слоев позволяет записывать на такой диск более 1000 раз.
Рис. 1.4. Структура CD-RW.
Во время «прожига» (записи диска) луч лазера нагревает участки промежуточного слоя. При последующем охлаждении эти участки переходят из кристаллической формы в аморфную. Если информацию с CD-RW необходимо стереть, луч лазера нагревает промежуточный слой менее интенсивно, и аморфные участки кристаллизуются.
В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта – DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc (Цифровой видеодиск), но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc (Цифровой двухсторонний диск). Диск был полностью совместим со стандартами Red Book (Красная книга) и Yellow Book (Желтая книга).
DVD внешне идентичен CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до 17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до 0,74 мкм, а геометрические размеры пит – до 0,4 мкм для однослойного диска и 0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления ошибок – RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная битовая модуляция.
Технология DVD предоставляет огромное количество форматов и четыре типа конструктивного исполнения двух размеров. Диск такого стандарта может быть как односторонним, так и двухсторонним. На каждой стороне может быть один или два рабочих слоя. Рассмотрим основные характеристики DVD различных типов.
Размер диска – 80 мм (3,1 дюйма).
– DVD-1 (Single-sided, single-layer) – односторонний и однослойный диск. Может содержать до 1,36 Гбайт информации (рис. 1.5).
– DVD-2 (Single-sided, double-layer) – односторонний двухслойный диск. Содержит до 2,48 Гбайт информации (рис. 1.6).
– DVD-3 (Double-sided, double-layer) – двухслойный диск с одним информационным слоем на каждой стороне. Емкость – до 2,74 Гбайт информации (рис. 1.7).
– DVD-4 (Double-sided, double-layer) – диск с двумя информационными слоями на каждой стороне. Емкость такого диска – до 4,95 Гбайт (рис. 1.8).
Размер диска – 120 мм (4,75 дюйма).
– DVD-5 (Single-sided, single-layer) – односторонний однослойный диск. Содержит до 4,7 Гбайт информации.
Рис. 1.5. Структура DVD-1 и DVD-5.
– DVD-9 (Single-sided, double-layer) – односторонний и двухслойный диск. Емкость – до 8,5 Гбайт.
– DVD-10 (Double-sided, double-layer) – двухслойный диск с одним информационным слоем на каждой стороне. Содержит до 9,4 Гбайт информации.
– DVD-18 (Double-sided, double-layer) – двухслойный диск с двумя информационными слоями на каждой стороне. Способен вместить до 17 Гбайт информации.
Рис. 1.6. Структура DVD-2 и DVD-9.
Рис. 1.7. Структура DVD-3 и DVD-10.
Рис. 1.8. Структура DVD-4 и DVD-18.
Примечание.
Число в наименовании диска– DVD-1, DVD-4, DVD-10 и т. д. – это округленное значение емкости.
Запись однослойных DVD аналогична записи CD, а вот запись двухслойных дисков существенно отличается от описанного ранее процесса.
Двухслойные диски типов DVD-2 и DVD-9 имеют два рабочих слоя для записи информации. Эти слои разделяются с помощью специального полупрозрачного материала. Для выполнения своей функции такой материал должен обладать взаимоисключающими свойствами: хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. По заказу корпораций Philips и Sony компания 3M создала материал, удовлетворяющий таким требованиям: обладающий коэффициентом отражения 40 % и необходимой прозрачностью.
Во время считывания информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь полупрозрачный слой, фокусируясь на треках внутреннего слоя. Считав всю информацию внутреннего слоя, лазерный луч автоматически меняет свою фокусировку и считывает информацию с полупрозрачного слоя. Наличие в приводе DVD буфера и возможность быстрой смены фокусировки позволяет непрерывно подавать данные на материнскую плату.
При изготовлении двухслойного диска сначала штампуется первый слой, основанный на поликарбонатах. Затем наносится полупрозрачный материал, который в свою очередь покрывается пленкой фотополимерного материала. С помощью ультрафиолетового излучения фотополимеру придается жесткость, и DVD заливается поликарбонатом, который служит диску защитным слоем.
DVD имеют толщину 0,6 мм. Для физической совместимости с CD на DVD дополнительно приклеивалась поликарбонатная подложка толщиной 0,6 мм. С целью не только увеличить толщину DVD до 1,2 мм, но и одновременно улучшить его функциональность, увеличив емкость носителя в два раза, компанией Toshiba был создан двухсторонний диск (типы DVD-3 и DVD-10). Чтобы получить диск типа DVD-3, достаточно склеить между собой со стороны этикеток два DVD-1; для получения же DVD-10 соединяются два DVD-5. Таким образом, склеивая между собой два диска толщиной 0,6 мм, мы получаем один диск, по толщине равный CD и обладающий возможностью записать вдвое больше информации.
Для получения дисков типа DVD-4 следует склеить два DVD-2, для DVD-18 – соответственно два DVD-9.
Принцип записи информации на DVD-R (Digital Versatile Disk Read-only – однократно записываемый DVD) и считывания с него аналогичен записи и считыванию CD-R. Во время записи DVD в специальных рекордерах лазерный луч повышенной мощности «прожигает» в активном слое отверстия (питы). При считывании информации лазерный луч обычной мощности, свободно проходя сквозь образовавшееся отверстие, отражается от металлизированного слоя и попадает на фотодатчик, а потом на микропроцессор.
Для записи и считывания информации с DVD-RW (Digital Versatile Disk ReWritable – перезаписываемый DVD) применяется технология Phase Change Technology (метод изменения фазы). Лазерный луч во время записи движется по спиральной дорожке. В период повышенной активности луча регистрирующий слой меняет свою структуру, переходя из кристаллического состояния в аморфное. При считывании информации детектор распознает, от какой поверхности отразился лазерный луч – кристаллической или аморфной, – и преобразует данные в цифровой поток. Под воздействием лазерного луча определенной мощности активный (регистрирующий) слой возвращается в исходное состояние, и диск может быть перезаписан множество раз.
Материал, способный неоднократно менять свою структуру, был разработан компанией TDK и получил название AVIST (Advanced Versatile Information Storage Technology – современная универсальная технология запоминания информации).
Примечание.
Материал AVIST в кристаллическом состоянии обладает 25–35 %-ной отражающей способностью, а при переходе в аморфное состояние темнеет и не отражает лазерный луч.
Для DVD-ROM, VideoDVD, AudioDVD и т. д. применяется файловая система UDF (Universal Disk Format – универсальный дисковый формат), разработанная ассоциацией OSTA (Optical Storage Technology Association – ассоциация по поддержке технологии хранения данных на оптических носителях). Данная файловая система является развитием файловой системы CD-ROM (CDFS или ISO 9660).
Изначально технология DVD разрабатывалась для записи и воспроизведения фильмов. VideoDVD должны обеспечивать следующие возможности:
Воспроизведение фильмов длительностью не менее 133 минут;
Различные варианты отображения широкоэкранного видео;
До 32 вариантов субтитров на различных языках;
Объемный звук;
Защиту от копирования и региональное кодирование;
Интерактивность просмотра.
Навигационные данные;
Объекты воспроизведения.
Объекты воспроизведения делятся на видео, аудио и графику.
Для воспроизведения цифрового видео требуется цифровой поток скоростью 167 Мбит/с. Следовательно, на диске объемом 4,7 Гбайт могут вместиться четыре минуты оцифрованного видео. Чтобы сохранить не менее 133 минут качественного изображения, применяется сжатие данных. Видео кодируется в специальном формате MPEG-2, разработанном группой MPEG (Moving Picture Experts Group – экспертная группа по движущимся изображениям).
Во время просмотра фильмов вы, наверное, обращали внимание на то, что задний план, на фоне которого двигаются герои, как правило, остается неизменным. Дело в том, что примерно 95 % повторяющихся изображений заднего плана могут быть исключены при оцифровке без заметной потери в качестве, при этом значительно снижается объем цифрового потока.
Звук кодируют и сжимают с помощью различных технологий: Dolby Digital, MPEG-1 и MPEG-2. В AudioDVD используется технология LPCM (Linear Pulse Code Modulation – линейная импульсно-кодовая модуляция), в которой не применяется компрессия. Формат LPCM позволяет наиболее качественно и точно передать звуковые волны (частота дискретизации – 48 или 96 кГц, глубина оцифровки – 16, 20 или 24 бит), используя от одного до восьми звуковых каналов, и получить динамический диапазон записи до 120 дБ. При этом цифровой поток данных может составлять 6,144 Мбит/с.
Компрессия звукового сигнала с применением технологии Dolby Digital – AC-3 (Audio Cannels) – обеспечивает звук по схеме 5.1 (5 основных звуковых каналов и один низкочастотный) с диапазоном 20–20 000 Гц. Для компрессии звука используется разработанный компанией Dolby специальный алгоритм, получивший название Multichannel Perceptual Coding (многоканальное перцепционное кодирование). Человеческий слух, в зависимости от пола и возраста, с разной чувствительностью воспринимает звуки в различных частотных диапазонах. Кроме того, существуют определенные частоты и тембры, плохо различаемые всеми людьми. При применении технологии Dolby Digital некоторые частотные диапазоны, с трудом воспринимаемые человеческим ухом, подавляются, что приводит к определенным потерям данных. Однако в результате значительно уменьшается цифровой поток, например для шести каналов достаточно всего 348 Кбит/с.
Компрессия звукового сигнала с применением технологий MPEG-1 и MPEG-2 также связана с потерей данных. Формат MPEG-1 предназначен только для моно– или стереозвучания. Формат MPEG-2 может быть многоканальным и способен обеспечивать объемный звук по схеме 5.1 или 7.1.
Компрессия звукового сигнала с применением технологии DTS (Digital Theatre System – цифровой театр с окружающим звуком), разработанной в США, является альтернативой Dolby Digital. Качество звука при этом несколько выше, восприятие звуковых эффектов пространственно более реалистично, но поток данных в этом случае может достигать 1536 Кбит/с.
Для контроля за распространением дисков и защиты авторских прав производители DVD разделили мир на шесть географических зон и разработали специальные пиктограммы и коды для каждой зоны. Использование такого регионального кодирования как самих дисков, так и проигрывателей для них сделало невозможным воспроизведение дисков одной зоны на DVD-приводах другой зоны.
Зона 1 – США и Канада.
Зона 2 – Западная Европа, Япония, ЮАР, Ближний Восток.
Зона 3 – Юго-Восточная и Восточная Азия, включая Тайвань и Гонконг.
Зона 4 – Латинская Америка, Южная Америка, Карибские острова, Австралия и Новая Зеландия.
Зона 5 – страны бывшего Советского Союза, Африка (кроме ЮАР), Индия, Пакистан, Монголия и Северная Корея.
Зона 6 – Китай.
В настоящее время производители проигрывателей DVD выпускают так называемые «мультизонные» устройства, поддерживающие большинство форматов.
Компакт-диск – это достаточно сложное устройство, требующее правильного обращения и ухода.
Не допускайте загрязнения рабочей поверхности. Держите диск за края, не трогайте рабочую поверхность руками. Для удаления случайно попавшей на диск пыли и ваших отпечатков пальцев применяйте мягкую, чистую и сухую тряпочку, изготовленную из натуральных тканей и не обладающую абразивными свойствами. Движения не должны быть сильными, протирать диск следует от его центра к краю. Не применяйте для чистки рабочей поверхности растворители: ацетон, бензин, керосин и т. д.
Не допускайте повреждения рабочей поверхности. Не роняйте, не царапайте и не изгибайте диск.
Храните компакт-диски в специальной пластмассовой упаковке при комнатной температуре и не допускайте попадания прямого солнечного света на их рабочую поверхность.
Не пишите на этикетке компакт-диска шариковыми и перьевыми ручками, а также твердыми карандашами, так как вы можете поцарапать тонкое защитное покрытие. Используйте для этой цели мягкие карандаши или фломастеры или делайте пометки на упаковке, в которой хранится диск.
Во избежание смещения центра тяжести и повышения вибрации при вращении компакт-диска в приводе не наклеивайте на диск дополнительных этикеток.
Приводы компакт-дисков могут быть внутренними или внешними. Они могут подключаться с помощью SCSI-устройства, и такой способ подключения является самым эффективным, надежным и качественным по следующим причинам:
Позволяет работать в фоновом режиме во время записи;
Привод не конфликтует с другими устройствами;
Используется меньше ресурсов компьютера;
Не требует оптимизации операционной системы.
Недостатки такого подключения следующие:
Стоимость;
Необходимость покупки дополнительного контроллера, к которому можно подключить от семи до пятнадцати различных устройств;
Более сложная установка.
Внешние приводы, подключаемые через шины FireWire или USB, работают намного медленнее внутренних приводов с интерфейсом IDE, но их можно подключать и отключать во время работы компьютера, не выключая сам компьютер и не перезагружая операционную систему.
Примечание.
Пропускная способность USB 2.0 – 480 Мбит/с. При установке привода компакт-дисков в операционных системах Windows XP и Windows 2000 не требуется наличия дополнительного программного обеспечения. USB 2.0 позволяет подключать до 127 устройств. Подключаемое устройство определяется автоматически. Программный драйвер, необходимый для каждого периферийного устройства, включается без вмешательства пользователя.
Кроме разъема SCSI, внутренние модели могут подключаться к разъемам IDE (ATAPI), расположенным на материнской плате, с помощью 80-штырькового шлейфа. Подавляющее большинство устройств записи компакт-дисков используют IDE-интерфейс, так как он присутствует во всех современных компьютерах. Большинство современных материнских плат позволяют подключать четыре IDE-устройства с помощью двух шлейфов. Приводы DVD или CD подключаются как один из жестких дисков, при этом BIOS самостоятельно распознает тип подключенного оборудования. Но если по каким-то причинам BIOS не определит один из приводов, то эту неисправность можно устранить, воспользовавшись утилитой BIOS Setup.
Для доступа к утилите BIOS CMOS Setup Utility во время загрузки компьютера необходимо нажать клавишу Delete. Сделать это следует после загрузки BIOS видео, перед загрузкой Windows. Если возникают проблемы с определением момента нажатия клавиши Delete, можно начать нажимать и отпускать ее сразу после включения компьютера. Если все сделано правильно, появится синий экран с надписями на английском языке. Выберите пункт Standard CMOS Features (Стандартные настройки) и нажмите клавишу Enter.
Примечание.
Чтобы выбрать нужный пункт меню, достаточно переместить красный прямоугольник на требуемое название и нажать клавишу Enter. Двигаться по пунктам меню влево, вверх, вниз и вправо можно с помощью клавиш управления курсором: , ^ и v. Для возврата или отмены действия применяется клавиша Esc. Если несколько раз нажать клавишу Esc (количество нажатий зависит от того, насколько глубоко вы успели зайти в BIOS), на экране появится диалоговое окно Quit Without Saving (Y/N) – эту короткую фразу можно перевести как «выйти из программы, не сохраняя произведенных в ней изменений». Данное окно предоставляет незаменимую для начинающего пользователя возможность покинуть программу, оставив в ней параметры, которые были установлены до входа в BIOS Setup.
В раскрывшемся меню нас интересуют четыре параметра:
IDE Primary Master ;
IDE Primary Slave ;
IDE Secondary Master ;
IDE Secondary Slave .
Примечание.
Названия, данные в квадратных скобках, будут соответствовать устройствам вашего компьютера.
К материнской плате можно подсоединить два шлейфа, к каждому из которых подключаются два устройства. Например, к первому разъему первого шлейфа (Primary Master) вы можете подключить один жесткий диск (в нашем случае это ), ко второму разъему первого шлейфа (Primary Slave) можно подключить еще один жесткий диск или не подключать ничего (в рассматриваемом случае к этому разъему как раз ничего не подключено, поэтому в квадратных скобках вы видите ).
К первому разъему второго шлейфа, который называется Secondary Master, можно подключить привод компакт-дисков (в рассматриваемом случае это ). Ко второму разъему второго шлейфа, который называется Secondary Slave, подключается еще один привод CD или DVD или не подключается ничего (в нашем случае данный разъем занят ).
Иногда в целях экономии средств к материнской плате подсоединяют один шлейф и к нему подключают жесткий диск и привод компакт-дисков, но в любом случае, если вы подключаете к одному шлейфу два устройства, одно устройство будет главным (Master), а второе зависимым (Slave).
Как правило, BIOS правильно определяет подключение устройств, и в настройках ничего самостоятельно менять не нужно. Если же система по каким-либо причинам не может определить новое устройство, необходимо самостоятельно указать, к какому разъему оно подключено. Это делается с помощью параметров Primary Master, Primary Slave, Secondary Master, Secondary Slave.
Наиболее распространенной ошибкой начинающих пользователей является неправильная установка перемычки на самом устройстве. Перемычка – это небольшая металлическая скоба, вставленная в разъемы, которые расположены на задней панели привода CD или DVD. Если к одному шлейфу подключены два устройства, положение перемычки должно строго разграничивать их уровни: одно устройство – Master (Главное), а другое – Slave (Зависимое).
Выберите параметр Advanced BIOS Features (Дополнительные настройки) и нажмите клавишу Enter. В раскрывшемся меню обратите внимание на четыре параметра, характеризующие последовательность проверки устройств. Такую последовательность BIOS не всегда устанавливает правильно.
First Boot Device (устройство, с которого будет загружаться операционная система в первую очередь) – . Доступен выбор:
FloppyHDD-1USB-ZIP;
LS120 HDD-2USB-CDROM;
HDD-0HDD-3USB-HDD;
SCSIZIP100LAN;
CDROMUSB-FDDDisabled.
Second Boot Device (устройство, с которого будет происходить загрузка операционной системы во вторую очередь) – . Для выбора доступны те же устройства, что и в параметре First Boot Device.
Third Boot Device (устройство, с которого будет загружаться операционная система в третью очередь) – . Для выбора доступны те же устройства, что и в параметре First Boot Device.
Во время проверки компьютера перед загрузкой операционной системы BIOS поочередно опрашивает привод компакт-дисков, жесткий диск, дисковод именно в той последовательности, в которой вы определите. Если на компьютере установлена операционная система Windows XP, то для параметра First Boot Device следует задать значение CDROM. Если компьютер по умолчанию начнет загружаться с жесткого диска, он «зависнет». В этом случае «вылечить» операционную систему с помощью компакт-диска будет достаточно тяжело. Инсталляция операционных систем Windows автоматизирована, и от пользователя требуется только установить параметры BIOS таким образом, чтобы привод компакт-дисков определялся раньше жесткого диска. Дальнейшие действия BIOS выполнит совершенно самостоятельно, пользователю необходимо лишь соглашаться со всеми предложениями. В квадратных скобках приведенного выше примера указаны устройства для Windows XP.
Если на вашем компьютере установлена система Windows 95 или 98, то параметру First Boot Device следует задать значение Floppy (дисковод), так как аварийную загрузку в данных операционных системах чаще всего производят с дискеты. Параметру Second Boot Device следует присвоить значение CDROM, иначе инсталляцию операционной системы придется проводить, используя командную строку, что не всегда приводит к желаемым результатам. В параметре Third Boot Device следует выбрать жесткий диск.
Настроив необходимые параметры, нажмите клавишу F10. В результате появится окно Save & Exit Setup (Y/N) – эту фразу можно перевести как «выйти из программы, сохранив произведенные настройки». Нажимаем клавишу Y (Да), а затем Enter. Компьютер продолжит загрузку.
На качество работы записывающего привода компакт-дисков существенно влияет тактовая частота процессора и объем оперативной памяти. Работать в системах Windows 2000 или ХР при оперативной памяти менее 128 Мбайт не рекомендуется, в таком случае во время записи будут возникать ошибки, что приведет к порче заготовок. Во избежание нежелательных последствий записывать диски на малопроизводительных компьютерах следует, предварительно отключив неиспользуемые приложения.
Схема работы устройства чтения – записи компакт-дисков достаточна проста.
1. Лазерный диод излучает маломощный пучок света длиной 730–780 нм, который, проходя через направляющую призму и разделитель луча, попадает на отражающее зеркало.
Примечание.
Во время записи мощность лазерного луча значительно возрастает, а при стирании данных уменьшается.
2. Подчиняясь командам микропроцессора, каретка с отражающим зеркалом перемещается к нужной дорожке.
3. Лазерный луч отражается от диска, попадает на зеркало, затем на разделитель луча и далее на направляющую призму.
4. Из призмы луч попадает в фотодатчик, фотодатчик посылает сигналы во встроенный в привод компакт-дисков микропроцессор, где данные обрабатываются и передаются по шлейфу на материнскую плату.
Приводы компакт-дисков выпускаются различными фирмами: Yamaha, Plextor, Hitachi, HP, Sony, Ricoh, Philips, Panasonic, ТЕАС, AOpen, Mitsumi и др. Стоимость CD– и DVD-приводов зависит от качества модели, уровня фирмы-производителя, функций и технических характеристик. Для примера рассмотрим технические характеристики некоторых приводов CD, DVD, а также комбоприводов и их значения.
CD-ROM Samsung SC/H152 (OEM).
– Скоростная формула – 52х.
– Размер буфера – 128 Кбайт.
– Время доступа к данным – 80 миллисекунд.
– Поддерживает форматы: CD-ROM, Audio CD, Video CD, CD-i/FMW, CD-R, CD-RW, CD-Extra, Photo CD, Karaoke CD.
– Интерфейс – IDE (ATAPI).
CD-ROM SONY CDU 415.
– Интерфейс – SCSI.
– Механизм загрузки компакт-дисков – tray (лоток).
– Поддерживает форматы: CD-DA, CD Extra, CD-ROM (Mode1), CD-ROM XA (Mode 2 Form 1 & 2), CD-I (Mode 2 Form 1 & 2), CD-I Ready, CD Bridge, Photo CD (single и multisession), Video CD.
– Размер буфера – 0,25 Мбайт.
– Время наработки на отказ – 100 тыс. часов.
– Размеры – 14,6 х 4,1 х 20,3 см.
Benq CB523B комбопривод.
– Интерфейс – E-IDE (ATAPI).
– Механизм загрузки компакт-дисков – tray (лоток).
– Скорость чтения CD/CD-R – до 7800 Кбайт/с (52x max CAV).
– Скорость чтения DVD – до 2100 Кбайт/с (16x max CAV).
– Поддерживает форматы: CD-I, CD-ROM, Audio CD, Video CD, CD-R, CD-RW, Photo CD, Karaoke CD, Text CD, Enhanced CD, Bootable CD, Data CD, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R DVD+RW.
– Форматы записи – TAO (Track at Once), DAO (Dick at Once), SAO (Session at Once), Multi-Session, Packet Writing, UDF.
– Время доступа к данным CD -120 миллисекунд, DVD – 140 миллисекунд.
– Размер буфера данных – 2048 Кбайт, используется технология предотвращения ошибки опустошения буфера Seamless Link.
– Поддерживаемые размеры дисков – 8 и 12 см в диаметре.
– Время наработки на отказ – 125 тыс. часов.
– Размеры – 146 х 42 х 198 см.
Writemaster TS-H552.
– Интерфейс – IDE (ATAPI).
– Механизм загрузки компакт-дисков – tray (лоток).
– Скорость чтения CD-RW – 32x max.
– Скорость чтения DVD -16x max.
– Скорость чтения DVD-R, DVD+R DVD-RW, CD-RW, DVD+R DL – 16x max.
– Скорость записи CD-R – 40x max.
– Скорость записи CD-RW – 32x max.
– Скорость записи DVD+RW – 4x max.
– Скорость записи DVD-RW – 4x max
– Скорость записи DVD+R – 16x max.
– Скорость записи DVD-R – 12x max.
– Скорость записи DVD+R DL – 2,4x max.
– Поддерживает форматы для CD – CD-ROM, CD-ROM XA, CD-DA, Video CD, Photo CD, Text CD, CD-R, CD-RW.
– Поддерживает форматы для DVD – DVD-ROM (Single/dual layer), Video DVD, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+R DL, DVD+RW.
– Время доступа к данным: CD – 110 миллисекунд, DVD – 130 миллисекунд.
– Поддерживаемые размеры дисков – 8 и 12 см в диаметре.
– Размеры – 148,2 х 42 х 184 мм.
– Интерфейс – IDE (ATAPI, UDMA/33).
– Механизм загрузки компакт-дисков – tray (лоток).
– Скорость чтения CD/CD-R – 48x max.
– Скорость чтения DVD – 16x max.
– Скорость записи CD-R – 24x max.
– Скорость записи CD-RW – 6x max.
– Скорость записи DVD+RW – 8x max.
– Скорость записи DVD+R/DVD-R – 16x max.
– Скорость записи DVD+R/-R DL – 4x max.
– Поддерживает форматы для CD – CD-DA, CD-ROM, CD-ROM/XA, Photo CD, Video CD, CD Extra, Text CD, Bridge CD.
– Поддерживает форматы для DVD – DVD single/dual layer, DVD-R/+R, DVD-RW/+RW, DVD+R9/-R9.
– Форматы записи – TAO with Zero gap, DAO (Dick at Once), SAO (Session at Once), Multi-Session, Fixed and Variable Packet.
– Время доступа к данным: CD – 120 миллисекунд, DVD – 140 миллисекунд.
– Размер буфера данных – 2 Мбайт.
– Поддерживаемые размеры дисков – 8 и 12 см в диаметре.
– Размеры – 148 х 42 х 190 мм.
ASUS CRW-5232AS-U. Внешний привод компакт-дисков.
– Интерфейс – USB 2.0 (USB 1.1).
– Механизм загрузки компакт-дисков – tray (лоток).
– Скорость чтения CD-ROM – до 7800 Кбайт/с (52x max CAV).
– Скорость записи CD-R – до 7800 Кбайт/с (52x max P-CAV).
– Скорость записи CD-RW – до 4800 Кбайт/с (32x max P-CAV).
– Скорость оцифровки звуковых дорожек – 52x max.
– Поддерживает форматы: Audio CD, CD-ROM, CD-ROM/XA, Photo CD, CD Extra, Video CD, Text CD, Karaoke CD, I-Trax.
– Размер буфера данных – 2 Мбайт.
– Поддерживаемые размеры дисков – 8 и 12 см в диаметре.
– Способ установки – вертикальный и горизонтальный.
– Размеры – 156 х 50 х 226 мм.
Рассмотрим параметры, влияющие на качество работы привода компакт-дисков.
Скоростная формула для CD. Изначально компакт-диски разрабатывались для записи и хранения музыки, и скорость считывания данных составляла 153 600 байт/с. С появлением приводов компакт-дисков, предназначенных для компьютерных данных, скорость увеличилась, но по-прежнему осталась кратной 153 600 байт/с. В дальнейшем скорость считывания информации с дисков увеличивалась, но при этом так и оставалась кратной этой начальной величине. Исходя из этого можно вычислить скорости, присущие современным приводам: если ваш привод имеет скорость считывания 52х, то, умножив 52 на 153 600 байт/с, мы получим 7987200 байт/с. Если скорость записи вашего привода 24х, то это соответственно 24 х 52 = 3 686 400 байт/с.
Примечание.
Часто для простоты расчетов за скорость первого привода компакт-диска принимают 150 Кбайт/с, а не 153 600 байт/с.
Аналогичным способом попробуем вычислить скорость считывания данных для приводов DVD. За первую скорость в этом случае следует взять девять скоростей CD. Следовательно, 153 600 х 9 = 1 382 400 байт/с, или, округленно, 1385 Кбайт/с. Соответственно скорость считывания данных для DVD 16x равна 16x1382 400 = 22 118 400 байт/с. С помощью этих несложных математических вычислений можно высчитать поток данных при любой скорости.
Механизм загрузки компакт-дисков может быть нескольких видов.
– Tray – лоток. Выдвижной механизм загрузки компакт-дисков.
– Caddy – помощник. Сначала вставляется диск в специальную коробку, а затем эта коробка вставляется в приемное устройство привода. Такой механизм загрузки компакт-дисков более надежен, но менее удобен.
– Slot-in – можно приблизительно перевести как «входная щель». Диск непосредственно вставляется в щель привода. Загрузка компакт-диска таким способом напоминает загрузку обычной дискеты.
Размер буфера.
Во время записи данные всех видов должны непрерывно поступать на записывающее устройство, в случае прерывания этого процесса заготовка будет испорчена. Для обеспечения безошибочной работы все современные приводы имеют специальный набор микросхем, куда заранее помещается информация, предназначенная для записи. Это и есть буфер. Существует три типа буферов.
– Статический буфер – сохраняет в памяти всю информацию, поступающую в привод компакт-диска.
– Динамический буфер – увеличивает скорость передачи фрагментированных данных и небольших по размеру файлов.
– Буфер с опережающим чтением – данные заранее заносятся в буфер и передаются на записывающее устройство по мере необходимости. Компьютер как бы предугадывает, какой файл будет необходим для записи.
Чем больше размер буфера, тем качественнее и надежнее привод компакт-дисков.
Время доступа к данным. Это задержка между получением команды на считывание данных и непосредственным считыванием данных. Этот параметр существенно влияет на запись сильно фрагментированных файлов, а также большого числа данных малого размера, находящихся на разных участках жесткого диска.
В паспорте привода указывается среднее время доступа к данным. На внутренних дорожках задержка будет больше, а на внешних – меньше указанной в характеристиках. Чем меньше время доступа к данным, тем быстрее работает привод компакт-дисков.
Приводы компакт-дисков могут поддерживать следующие форматы CD.
– Audio CD, или CD-DA. Red Book (Красная книга) – формат, разработанный для записи музыкальных компакт-дисков. После записи такой диск можно прослушивать на бытовом CD-проигрывателе.
– CD-ROM. Yellow Book (Желтая книга) – формат, разработанный для записи и хранения компьютерных данных. Такие компакт-диски производятся на специальном оборудовании методом штамповки.
– Video CD – формат для записи и хранения видеоданных.
– CD-R – привод компакт-дисков может воспроизводить и записывать одноразовые диски.
– CD-RW – привод воспроизводит и записывает диски для многоразового использования.
– CD Extra – привод компакт-дисков позволяет создавать диски, способные содержать как аудиоданные, так и компьютерные.
– Photo CD – формат, разработанный фирмой Kodak. Используется для записи коллекций фотографий.
Форматы DVD, с которыми могут работать приводы компакт-дисков, следующие.
– DVD-ROM – диск, записанный промышленным способом методом штамповки.
– DVD-R – DVD-Recordable – однократно записываемый диск, от фабричного DVD-ROM отличается наличием специального пигментного слоя между прозрачной подложкой и отражающей поверхностью. Отверстия (питы) в таком слое не штампуются, а выжигаются лазерным лучом повышенной мощности.
– DVD+R – аналогичен формату DVD-R. Форматы DVD+R и DVD-R схожи между собой, их технические характеристики одинаковы. Отличие этих форматов только в том, что в качестве красителей для них используются разные органические вещества. Наличие таких схожих форматов вызвано конкуренцией среди фирм-производителей.
– DVD-RW – перезаписываемые диски. Формат разработан фирмой Pioneer.
– DVD+RW – аналог формата DVD-RW. Разработан компаниями Sony и Philips.
Время наработки на отказ. Это промежуток, в течение которого ваш привод компакт-дисков должен бесперебойно работать согласно стандарту MTBF. По истечении данного времени детали привода выработают свой ресурс, и фирма-производитель не может дать гарантии, что изделие будет и дальше работать правильно и качественно. Чем больше времени сможет проработать привод компакт-дисков, тем лучше, он не может работать бесконечно.
Главными врагами качественной работы приводов являются вибрация и нагрев. После штамповки профиль диска обычно представляет собой кривую линию с двумя характерными изгибами, и только центральная часть соответствует норме. Этого недостатка не лишены даже очень дорогие диски. Чтобы продлить срок службы привода компакт-дисков, необходимо правильно его эксплуатировать.
– Старайтесь не создавать большое количество копий компакт-дисков подряд. Бытовые записывающие приводы сильно нагреваются во время записи, что может привести к преждевременному износу механизма. Рекомендуется делать максимум две-три копии подряд, затем приводу необходимо дать отдохнуть полчаса, после чего можно сделать еще две-три копии, и т. д. Во время перерыва лучше отключать компьютер от сети.
– Не используйте сильно деформированные или поцарапанные компакт-диски. Помните: стоимость привода компакт-дисков значительно больше стоимости диска.
– При сильном загрязнении привода компакт-дисков сам привод может царапать диски. Царапины в таком случае расположены по окружности.
Чтобы предотвратить сильное загрязнение приводов, необходимо использовать программу PMC Clean.
Купите в магазине компакт-диск для чистки привода. На рабочей стороне такого диска расположена небольшая щеточка. Нанесите на щеточку одну каплю специальной жидкости, входящей в комплект, вставьте компакт-диск в привод. Выполните команду Пуск > Мой компьютер. Двойным щелчком мышью на значке привода откройте содержимое чистящего диска. Найдите значок запуска программы PMC Clean и запустите ее двойным щелчком. Выберите язык, на котором будут отображаться команды. В появившемся окне нажмите кнопку START, после чего заиграет музыка и начнется чистка привода (рис. 1.9). По завершении чистки нажатием кнопки TEST следует запустить программу тестирования. Ознакомившись с результатами, можно выйти из программы чистки привода, нажав кнопку END.
Второй способ работы с PMC Clean состоит в инсталляции программы на жесткий диск и запуске ее с помощью ярлыка, который можно поместить на Рабочий стол. Как вы понимаете, чистящий диск все равно придется вставить в привод. После установки программы можно настроить ее автоматический запуск. При этом, например, через неделю после чистки привода на экране вашего компьютера после загрузки операционной системы появится окно с напоминанием о необходимости произвести профилактические работы.
Рис. 1.9. Чистка привода компакт-дисков.
Внимание!
Запускать программу для чистки привода компакт-дисков следует только по мере необходимости. Излишнее усердие в этом случае может только повредить.
Еще один способ продлить срок службы привода компакт-дисков заключается в установке программ, позволяющих создавать виртуальные приводы компакт-дисков и виртуальные компакт-диски.
Все форматы компакт-дисков восходят к аудио-дискам CD-DA (Compact Disc – Digital Audio), появившимся в середине 1970-х в качестве замены виниловых пластинок. Начало промышленного производства компакт дисков относят к 1983. В настоящее время оптические диски являются одним из наиболее надежных и экономичных средств для долговременного (десятки лет) хранения данных в цифровом виде.
Устройство компакт-диска
Диаметр компакт-диска обычно составляет 4, 5 дюйма (120 мм), но существуют диски меньшего диаметра - 3, 25 дюйма. Толщина диска 1, 2 мм, диаметр центрального отверстия - 15 мм.
Оптический компакт-диск состоит из прочной, прозрачной основы (поликарбонатной или полихлорвиниловой), отражающего и защитных слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется слой напыленного алюминия (реже золота). Цифровая информация представляется на отражающей поверхности чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет участков.
Компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от центра к краю. На 1 см помещается 6000 витков дорожки. В соответствии с принятыми стандартами поверхность диска разделена на три основных области: входную директорию (Lead in), где содержится оглавление (Table Of Contents, TOC), адреса записей, число заголовков, объем (время) записи, название диска; область данных; выходную директорию (Lead out), которая содержит метку конца диска. Все форматы компакт-дисков используют физические секторы размером 3234 байта, из которых 882 байта предназначены для вспомогательных данных, служащих для контроля и коррекции ошибок. Секторы группируются в логические дорожки , сведения о которых помещаются в TOC.
Запись цифровых данных на компакт диск производится либо штамповкой с матрицы (фабричные CD-ROM), либо в специальных дисководах CD-RW лучом лазера. Считывание данных производится также лучом лазера с последующим их преобразованием из цифровой в аналоговую форму и воспроизведением. Емкость дисков стандартов CD-ROM/R/RW обычных размеров составляет 650-700 Мб (74-80 мин для аудиозаписей CD-DA). Время доступа к данным для различных моделей колеблется от 80 до 400 мс.
Файловые системы компакт-дисков
Основным стандартом, определяющим логический и файловый формат записи компакт-дисков, является международная спецификация ISO 9660 (ранее называлась High Sierra). В целях совместимости с различными считывающими устройствами и операционными системами этот стандарт содержит значительные ограничения (например, на длину имен файлов до 8 символов). Позднее стандарт был расширен за счет включения трех уровней обмена (Level 1, 2, 3), что позволило в ISO 9660 Level 2 и Level 3 снять многие ограничения по именованию файлов и структуре каталогов. В операционных системах, начиная с Microsoft Windows 95 и NT, поддерживается также формат Joliet, допускает использование длинных имен файлов. Существует также файловая система UDF (Universal Disk Format; ISO 13346), позволяющая работать с записываемыми компакт-дисками как с обычными дисковыми накопителями.
Стандарты CD
Стандарты CD, отражающие историю развития этой технологии, описаны в спецификациях, которые по традиции называются «цветными книгами».
Red Book («Красная книга») - изначальный стандарт, разработан Philips и Sony для музыкальных компакт дисков CD-DA (Compact Disc-Digital Audio). Стандарт позволяет записывать до 99 музыкальных дорожек общей длительностью 74 минуты. Существует расширение этого стандарта CD-Text, позволяющее дописывать дополнительную текстовую информацию о произведениях и исполнителях. «Красная книга» определяла физическую структуру сектора компакт-диска. Каждый сектор CD-DA содержит 2352 байта звуковых данных, а также корректирующие (коды обнаружения и исправления ошибок - Error Detection Codes (EDC) & Error Correction Codes (ECC)) и управляющие данные, содержащие сведения о номере дорожки, ее длительности, и позволяют переходить на начало любой дорожки. Кроме того, «Красная книга» определяет устройство компакт-диска и лазерной головки, стандарты модуляции и исправления ошибок, формат записи данных и др.
Yellow Book («Желтая книга») содержит расширения «Красной книги», описывающие стандарт CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory), разработанный Philips и Sony для записи на компакт-диски различных данных в цифровом виде (для использования в ПК). Стандартный формат CD-ROM получил название Mode 1. Внутри каждого сектора диска помимо пользовательских данных хранится информация для обнаружения и исправления ошибок - EDC/ECC, данные для синхронизации. Расширением стандарта CD-ROM стал набор стандартов CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture), разработанный фирмами Philips, Sony и Microsoft для хранения и воспроизведения данных мультимедиа на CD-ROM. В соответствии с расширенной архитектурой блоки записи аудиоданных располагаются между блоками текстовых, графических или видеозаписей. Этим предоставляется возможность при воспроизведении записей видеть их и слышать одновременно. Форматы CD-ROM XA используются для компакт-дисков Kodak PhotoCD и VideoCD (формата CD-I Bridge), Karaoke CD и Sony PlayStation CD.
Green Book («Зеленая книга») - формат CD-I (CD-Interactive), разработанный Philips для интерактивных мультимедийных приложений. Производство дисков CD-I открыто в Великобритании в мае 1992 фирмами Philips, Sony, Matsushita. Стандарт допускает запись смешенных данных (звука, видео, рисунков, др. типов данных) и предусматривает возможность интерактивного взаимодействия с пользователем. Применяется для записи VideoCD в формате MPEG. Гибридный формат CD Bridge определяет метод записи данных CD-I на диски CD-ROM XA, что позволяет его читать в любом накопителе, совместимом с CD-ROM XA.
Orange Book («Оранжевая книга») определяет стандарты записываемых компакт-дисков. Часть I книги определяет магнитооптический компакт-диск (Compact Disc – Magneto-Optical, CD-MO). Часть II - компакт диск для однократной записи (Compact Disc – Write Once, CD-WO; Compact Disc Write Once, Read Many times, CD-WORM), который чаще называют CD-R (Recordable). В процессе записи на такие диски лазерный луч необратимо модифицирует поверхность диска, позволяя в последующем лишь считывать имеющиеся на нем данные. В диске этого формата между отражающим и защитным слоем расположен слой из органического красителя, который и прожигает лазер в процессе записи. Часть III определяет стираемый (перезаписываемый) диск (Compact Disc – Erasable, CD-E), который называют CD-RW (ReWritable). В первом полугодии 1997 фирмы Ricoh, Philips Electronics, Sony Electronics и Hewlett-Packard объявили о планах выпуска CD-RW и первых дисководов для них. Первые версии накопителей CD-RW фирмы Ricoh имеют интерфейс SCSI-2 и обеспечивают условные скорости: при записи - 2х, при считывании - 6х. Один из способов реализации перезаписываемых дисков основан на использовании изменения структуры пластиковых материалов покрытия дисков в миниатюрной области нагрева, а вместе с этим и характеристик отражения луча в соответствующей точке. Запись и считывание данных производится лучом лазера разной интенсивности. Восстановление исходной структуры поверхности диска для стирания сделанной записи производится также путем нагрева, но уже до другой температуры, которая соответствует точке плавления материала покрытия диска. Другой способ основан на использовании свойств соединения кобальта с гадолинием изменять поляризацию отраженного сигнала при условиях аналогичных выше описанным. При считывании отраженного лазерного излучения через поляризационные фильтры эти изменения преобразуются в электрические сигналы. Современные CD-RW выдерживают десятки тысяч циклов стирания и записи, тем не менее, надежность хранения данных на CD-RW (в особенности, при неоднократной перезаписи диска) несколько меньше, чем на дисках стандарта CD-R. Кроме того, максимальная скорость записи дисков CD-R, как правило, выше скорости записи CD-RW. «Оранжевая книга» различает односеансовую запись (Disc-at-Once, DAO) и последовательную многосеансовую запись (Track-at-Once, TAO) диска. В первом случае данные записываются на диск целиком за один раз, во втором случае данные могут дописываться в несколько сеансов, в каждом из которых создается обновленная таблица содержания диска (Table of Content, TOC). Некоторые устаревшие дисководы CD-ROM и проигрыватели не умеют читать многосеансовые диски. Для записи данных на компакт-диски требуется располагать соответствующим приводом, чистыми «болванками» соответствующего формата и программным обеспечением для записи.
White Book («Белая книга») определяет формат видеодисков Video CD, который также называют Digital Video (DV). Формат разработан Matsushita, JVC, Sony и Philips. Видеодиски являются разновидностью дисков CD-ROM XA. На них можно записать около 70 минут видео в стандарте MPEG-1 со звуковой дорожкой CD-качества. В настоящее время вместо стандарта Video CD все чаще используется DVD.
Blue Book («Голубая книга») определяет формат усовершенствованного музыкального компакт-диска (Enhanced Music CD, CD-Extra, CD-Plus), который может содержать звуковые дорожки и компьютерные файлы, записанные последовательно в 2 сеанса. Такие диски можно прослушать на любом проигрывателе аудиодисков.
В настоящее время большое распространение получают компакт-диски типа DVD , которые превосходят обычные CD по емкости, скорости чтения/записи и другим показателям. Для чтения DVD требуются особые приводы (Дисководы DVD в ПК), которые, как правило, способны считывать и данные с CD-ROM и CD-R/RW. Существуют форматы записываемых (DVD-R, DVD+R) и перезаписываемых (DVD-RW, DVD+RW) DVD. Первоначально предназначавшиеся для распространения видеофильмов, DVD сегодня широко используются для хранения и обмена различными данными. Емкость DVD составляет от 4, 7 (односторонний однослойный диск) до 17 (двухсторонний двухслойный диск) Гбайт.
2011-05-03T00:55
2011-05-03T00:55
Все права в отношении данного текста принадлежат автору. При воспроизведении текста или его части сохранение Copyright обязательно. Коммерческое использование допускается только с письменного разрешения автора.
Как устроен компакт-диск?
Конструкция диска CD-DA (Compact Disk - Digital Audio, компакт-диск - цифровой звук) и способ записи звука на нем описывается стандартом предложивших его фирм Sony и Philips, изданным в 1980 году под названием Red Book (Красная Книга).
Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы). Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой. Общая толщина диска - 1.2 мм.
Информационный рельеф диска представляет собой непрерывную спиральную дорожку, начинающуюся от центра и состоящую из последовательности углублений - питов (pits). Промежутки между питами носят название lands. Чередованием питов и промежутков различной длины на диске записывается закодированный цифровой сигнал: переход от промежутка к питу и наоборот обозначает единицу, а длина пита или промежутка - длину серии нулей. Расстояние между витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1.6 мкм.
Каким образом на диске представляется звуковой сигнал?
Исходный стереофонический звуковой сигнал подвергается оцифровке в 16-разрядные отсчеты (линейное квантование) с частотой дискретизации 44.1 кГц. Полученный цифровой сигнал носит название PCM (Pulse Code Modulation - импульсно-кодовая модуляция, ИКМ), так как каждый импульс исходного сигнала представляется отдельным кодовым словом. Каждые шесть отсчетов левого и правого каналов оформляются в первичные кадры, или микрокадры, размером 24 байта (192 бита), поступающие со скоростью 7350 штук в секунду, которые подвергаются кодированию при помощи двухуровневого кода CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code - избыточный код Рида-Соломона с перекрестным перемежением) по схеме: перемежение с задержкой на 1 байт, кодирование уровнем C2, перекрестное перемежение с переменной задержкой, кодирование уровнем C1, перемежение с задержкой на 2 байта. Уровень C1 предназначен для обнаружения и коррекции одиночных ошибок, C2 - групповых. В результате получается блок длиной 256 бит, данные в котором снабжены разрядами обнаружения и коррекции ошибок, и к тому же "размазаны" до блоку, что приводит к записи смежных звуковых данных в физически несмежных областях диска и снижает влияние ошибок на отдельные отсчеты.
Код Рида-Соломона имеет избыточность 25% и позволяет обнаруживать до четырех ошибочных байтов и корректировать до четырех потерянных или двух ошибочных байтов. Максимальная длина полностью исправляемого пакета ошибок - около 4000 бит (~2.5 мм длины дорожки), однако не любой пакет такой длины может быть полностью исправлен.
После второго перемежения к каждому полученному блоку добавляются разряды субкодов - P, Q, R, S, T, U, V, W; каждый блок получает восемь субкодных битов. Затем каждые 98 блоков с субкодами оформляются в один сверхкадр длительностью 1/75 сек (объем чистых звуковых данных - 2352 байта), называемый также сектором, в котором субкоды первых двух блоков служат признаком синхронизации, а оставшиеся 96 разрядов каждого субкода образуют P-слово, Q-слово и т.д. На протяжении всей дорожки последовательность субкодных слов называют также субкодными каналами.
Слова или каналы субкодов используются для управления форматом записи, индикации фрагментов фонограммы и т.п. - например, канал P служит для пометки звуковых дорожек и пауз между ними (0 - пауза, 1 - звук), а канал Q - для пометки формата дорожек и секторов, записи оглавления TOC (Table Of Contents - таблица содержимого) и временнЫх меток, по которым отслеживается время воспроизведения. Канал Q может использоваться также для записи информации в ISRC (International Standard Recording Code - международный стандартный код записи), предназначенном для представления сведений о производителе, времени выпуска и т.п., а также - для разделения дорожки на отдельные фрагменты (всего на звуковом диске может быть до 99 звуковых дорожек, каждая из которых может включать до 99 фрагментов).
В конце концов оформленные таким образом кадры подвергаются канальному кодированию в терминах "пит - промежуток" с использованием избыточного кода 8/14 (Eight to Fourteen Modulation - EFM), в котором исходные байты кодируются 14-битными словами, повышающими разборчивость сигнала. Между словами вставляется по три связующих бита для соблюдения ограничений на количество смежных нулей и единиц, что облегчает демодуляцию и уменьшает постоянную составляющую сигнала. В результате из каждого первичного микрокадра получается 588 канальных битов, и полученный битовый поток записываются на диск со скоростью 4.3218 (588 x 7350) Мбит/с. Поскольку EFM-кодирование дает цифровой поток, в котором нулей больше, чем единиц, и была выбрана система представления единиц границами пита и промежутка, а количества нулей между единицами - длиной пита или промежутка соответственно.
В начале диска располагается так называемая вводная (lead-in) зона, содержащая информацию о формате диска, структуре звуковых программ, адресах фрагментов, названиях произведений и т.п. В конце записывается выводная (lead-out) зона (дорожка с номером AA), выполняющая роль границы записанной области диска; бит P-кода в этой зоне изменяется с частотой 2 Гц. Ряд бытовых проигрывателей не может опознать диск без этой зоны, однако многие могут обходиться без нее. Между вводной и выводной зонами записывается программная область (Program Memory Area - PMA), содержащая собственно звуковые данные. Программная область отделена от вводной зоны участком из 150 пустых блоков (2 секунды), играющим роль зазора (pre-gap).
Общая длительность записи на компакт-диске - 74 минуты, однако при уменьшении стандартного шага дорожки и расстояния между питами можно достичь увеличения времени записи - за счет снижения надежности считывания в стандартном дисковом приводе.
Как записываются и изготавливаются компакт-диски?
Основной способ изготовления дисков - прессование с матрицы. Оригинал формируется с исходной цифровой мастер-ленты, содержащей уже подготовленный и закодированный цифровой сигнал, специальным высокоточным станком на стеклянном диске, покрытом слоем фоторезиста - материала, изменяющего свою растворимость под воздействием лазерного луча. При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальванопластики переносится на никелевый оригинал (негатив), который может служить матрицей при мелкосерийном производстве, либо основой для снятия позитивных копий, с которых, в свою очередь, снимаются негативы для массового тиражирования.
Штамповка выполняется методом литья под давлением: с негативной матрицы прессуется поликарбонатная подложка с рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносятся информационные надписи и изображения.
Диски с возможностью записи (CD-R, "болванки") изготавливаются таким же методом, но между основой и отражающим слоем располагается слой органического вещества, темнеющего при нагревании. В исходном состоянии слой прозрачен, при воздействии лазерного луча образуются непрозрачные участки, эквивалентные питам. Для облегчения слежения за дорожкой при записи на диске в процессе изготовления формируется предварительный рельеф (разметка), дорожка которого содержит метки кадров и сигналы синхронизации, записанные со сниженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.
Записываемые диски за счет наличия органического фиксирующего слоя имеют более низкий коэффициент отражения, чем штампованные, отчего некоторые проигрыватели (Compact Disk Player - CDP), рассчитанные на стандартные алюминиевые диски и не имеющие запаса по надежности чтения, могут воспроизводить диски CD-R менее надежно, чем обычные.
Как воспроизводятся компакт-диски?
При воспроизведении звуковой компакт-диск вращается с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocuty - CLV), при которой скорость дорожки относительно воспроизводящей головки приблизительно равна 1.25 м/с. Система стабилизации скорости вращения поддерживает ее на таком уровне, чтобы обеспечить скорость считанного цифрового потока равной 4.3218 Мбит/с, поэтому в зависимости от длины питов и промежутков действительная скорость может изменяться. Угловая скорость диска при этом изменяется от 500 об/мин при чтении самых внутренних участков дорожки до 200 об/м на самых внешних.
Для считывания информации с диска используется полупроводниковый лазер с длиной волны около 780 нм (инфракрасный диапазон). Луч лазера, проходя через фокусирующую линзу, падает на отражающий слой, отраженный луч попадает в фотоприемник, где происходит определение питов и промежутков, а также проверка качества фокусировки пятна на дорожке и его ориентации по центру дорожки. При нарушении фокусировки происходит перемещение линзы, работающей по принципу диффузора громкоговорителя (voice coil - звуковая катушка), при отклонении от центра дорожки - перемещение всей головки по радиусу диска. В сущности, системы управления линзой, головкой и шпиндельным двигателем в приводе являются системами автоматической регулировки (САР) и находятся в режиме постоянного слежения за выбранной дорожкой.
Полученный от фотоприемника сигнал в коде 8/14 демодулируется, в результате чего восстанавливается результат кодирования по CIRC с добавленными субкодами. Затем производится отделение субкодных каналов, деперемежение и декодирование CIRC на двухступенчатом корректоре (C1 - для одиночных ошибок и C2 - для групповых), в результате чего обнаруживается и исправляется большая часть ошибок, внесенных нарушениями при штамповке, дефектами и неоднородностью материалов диска, царапинами на его поверхности, нечетким определением пита/промежутка в фотоприемнике и т.п. В итоге поток "чистых" звуковых отсчетов направляется на ЦАП для преобразования в аналоговую форму.
В звуковых проигрывателях после корректора имеется также интерполятор различной сложности, приближенно восстанавливающий ошибочные отсчеты, которые не удалось исправить в декодере. Интерполяция может быть линейной - в простейшем случае, полиномиальной или с использованием сложных гладких кривых.
Для выполнения деперемежения любое CD-читающее устройство имеет буферную память (стандартный объем - 2 кб), которая заодно используется для стабилизации скорости цифрового потока. Для декодирования может использоваться несколько различных стратегий, в которых вероятность обнаружения групповых ошибок обратно пропорциональна надежности их коррекции; выбор стратегии отдается на усмотрение разработчика декодера. Например, для CD-проигрывателя с мощным интерполятором может выбираться стратегия с упором на максимальное обнаружение, а для CDP с простым интерполятором или привода CD-ROM - на максимальную коррекцию.
Каковы параметры звукового сигнала на CD?
Стандартные параметры оцифровки - частота дискретизации 44.1 кГц и разрядность отсчета 16 - определяют следующие теоретически вычисленные характеристики сигнала:
- Диапазон частот: 0..22050 Гц
- Динамический диапазон: 98 дБ
- Уровень шума: -98 дБ
- Коэффициент нелинейных искажений: 0.0015% (на максимальном уровне сигнала)
В реальных устройствах записи и воспроизведения CD верхние частоты нередко обрезаются на уровне 20 кГц для создания запаса по крутизне АЧХ фильтра. Уровень шума может быть как меньше 98 дБ в случае линейного ЦАП и шумного выходного усилителя, так и больше - в случае передискретизации на более высокой частоте с использованием ЦАП типа Delta-Sigma, Bitstream или MASH и малошумящих усилителей. Коэффициент нелинейных искажений сильно зависит от применяемого ЦАП выходных цепей и качества источника питания.
Динамический диапазон в 98 дБ определяется для CD, исходя из разницы между минимальным и максимальным уровнем звукового сигнала, однако на малом сигнале значительно возрастает уровень нелинейных искажений, отчего реальный динамический диапазон, внутри которого сохраняется приемлемый уровень искажений, обычно не превышает 50-60 дБ.
Что такое jitter?
Джиттер - быстрое по отношению к длительности периода дрожание фазы цифрового сигнала, когда нарушается строгая равномерность следования фронтов импульсов. Такое дрожание возникает из-за нестабильности тактовых генераторов, а также в местах выделения синхросигнала из комплексного сигнала методом PLL (Phase Locked Loop - петля с захватом фазы, или фазовая автоподстройка частоты - ФАПЧ). Такое выделение имеет место, например, в демодуляторе сигнала, считанного с диска, в результате чего образуется опорный синхросигнал, который путем коррекции скорости вращения диска "подгоняется" к эталонной частоте 4.3218 МГц. Частота синхросигнала, а следовательно - его фаза и фаза информационного сигнала - при этом непрерывно колеблются с различной частотой. Дополнительный вклад может вносить неравномерность расположения питов на диске, порожденная, например, некачественным прессованием или нестабильной записью.
Однако неравномерности сигнала с диска полностью компенсируются входным буфером декодера, так что любое дрожание и детонация, возникшие до помещения сигнала в буфер, на этом этапе уничтожаются. Выборка из буфера управляется стабильным генератором с фиксированной частотой, однако таким генераторам тоже присуща определенная, хотя и гораздо меньшая, нестабильность. В частности, она может быть вызвана помехами по цепям питания, которые, в свою очередь, могут возникать в моменты срабатывания САР и коррекции скорости диска или положения головки/линзы. На дисках низкого качества эти коррекции происходят чаще, давая ряду экспертов повод напрямую связывать стабильность выходного сигнала с качеством диска, хотя на самом деле причиной является недостаточно хорошая развязка систем CDP.
Что означают аббревиатуры AAD, DDD, ADD?
Буквы этой аббревиатуры отражают формы звукового сигнала, использованные при создании диска: первая - при исходной записи, вторая - при обработке и сведении, третья - конечный мастер-сигнал, с которого формируется диск. "A" обозначает аналоговую (analog) форму, "D" - цифровую (digital). Мастер-сигнал для CD всегда существует только в цифровой форме, поэтому третья буква аббревиатуры всегда "D".
И аналоговая, и цифровая формы сигнала имеют свои достоинства и недостатки. При записи и обработке сигнала в аналоговой форме наиболее полно сохраняются его "тонкие элементы", в частности - высшие гармоники, однако возрастает уровень шума и искажаются амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики (АЧХ/ФЧХ). При обработке в цифровой форме высшие гармоники принудительно обрезаются на половине частоты дискретизации, а часто и еще ниже, однако все дальнейшие операции выполняются с предельно возможной для выбранного разрешения точностью. Сигнал, прошедший аналоговую обработку, ряд экспертов оценивает, как более "теплый" и "живой", однако многие современные методы обработки сигнала приемлемо реализуются только в цифровом варианте.
Могут ли два одинаковых диска звучать по-разному?
Прежде всего, необходимо убедиться, что диски действительно содержат идентичный цифровой звуковой сигнал. Полное двоичное совпадение двух дисков на уровне конфигурации питов и промежутков практически невозможно за счет мелких дефектов материала и искажений при обработке матриц и прессовании, однако благодаря избыточному кодированию подавляющее большинство этих ошибок исправляется при декодировании, обеспечивая один и тот же цифровой поток "высокого уровня".
Сравнить цифровое содержимое дисков можно путем чтения их в приводе CD-ROM, поддерживающем режим Read Long или Raw Read - считывания "длинных секторов", которые на самом деле являются сверхкадрами CD-DA объемом 2352 байта каждый. Подробнее об этом можно прочитать в FAQ по CD-ROM или в руководстве к программам считывания звука (CD-DA Grabbers/Rippers). Сравнить диски можно также на студийной аппаратуре, умеющей читать диски в цифровом виде на DAT-магнитофон.
Причин для возникновения цифровых различий между похожими на слух дисками может быть несколько. Некоторые приводы CD-ROM и другие аппараты цифрового чтения CD-DA могут в целях недопущения прямого копирования вносить в сигнал малозаметные на слух искажения (например, применяя сглаживающие полиномы), а большинство приводов, поддерживающих команды чтения полных кадров, делают это неаккуратно и неточно. При изготовлении копий (перепечаток) звуковых дисков, особенно пиратским способом, они нередко копируются с передискретизацией на другую частоту (например, 48 кГц в DAT) с последующей передискретизацией на исходную, либо вовсе через аналоговый тракт с двойным преобразованием цифра/аналог. Ряд версий записывающих программ для CD-R также намеренно или случайно искажает исходные данные, так что копия не совпадает с оригиналом.
Надо отметить, что даже если цифровое содержимое двух дисков совпало при их сравнении в некоторой системе (CD-ROM, специальные устройства для сравнения оригинала/копии и т.п.), это вовсе не означает, что на том или ином CDP с них также будут декодироваться идентичные цифровые сигналы. Поэтому наиболее надежным способом выяснения причины различий в звуке будет использование CDP с цифровым выходом, с которого во время прослушивания обоих дисков ведется запись на какое-либо устройство хранения. Последующее цифровое сравнение полученных сигналограмм покажет, в каком месте проигрывателя в сигнал вносятся слышимые ухом изменения.
Разумеется, перед сравнением оригинала и копии таким способом необходимо убедиться в повторяемости результатов многократного считывания одних и тех же дисков. Различные цифровые сигналограммы в этом случае могут свидетельствовать о ненадежном считывании диска или плохой работе цифровых интерфейсов (приемник, передатчик, кабель, разъемы). Идентичность цифровых данных при повторных воспроизведениях нескольких дисков можно считать достаточным признаком надежности как самих дисков, так и систем считывания, декодирования и межмодульной передачи.
Слуховое сравнение звучания дисков должно быть корректным - наиболее признанным является двойной слепой тест (double-blind test). Суть метода состоит в том, что эксперт (слушатель) не должен видеть манипуляций с аппаратурой и производящего их человека, а сам этот человек, произвольным образом меняющий диски, не должен знать особенностей их содержимого. Таким образом максимально исключаются любые влияния, в том числе "тонкие" и неизученные, людей на аппаратуру и друг на друга, а мнение эксперта считается предельно непредвзятым.
Что такое HDCD?
High Definition Compatible Digital - "сверх-система" кодирования звука на CD, использующая стандартный формат CD-DA. Звуковой сигнал с более высокой разрядностью и частотой дискретизации подвергается цифровой обработке, в результате которой из него выделяется основная часть, кодируемая, как обычно, методом PCM, а дополнительная информация, уточняющая мелкие детали, кодируется в младших битах отсчетов (LSB) и маскируемых спектральных областях. При проигрывании диска HDCD на обычном CDP используется только основная часть сигнала, а при использовании специального CDP со встроенным декодером и процессором HDCD из цифрового кода извлекается вся информация о сигнале.
Как обращаться с компакт-дисками?
Избегая механического повреждения любой из поверхностей, попадания на диск органических растворителей и прямого яркого света, ударов и перегибов диска. Надписи на записываемых дисках допускается делать только карандашами или специальными фломастерами, исключая нажим и использование шариковых или перьевых ручек.
При извлечении диска из коробки следует остерегаться его перегиба. Один из удобных и безопасных методов требует участия двух рук - большой палец левой руки слегка нажимает на фиксатор, ослабляя его, в то время как другая рука снимает диск с фиксатора. Метод с использованием одной руки, когда указательный палец ослабляет фиксатор, а большой и средний снимают диск, требует более точного согласования усилий, без которого легко перегнуть диск или сломать лепестки фиксатора.
Загрязненный диск можно мыть теплой водой с мылом или неагрессивным поверхностно-активным веществом (шампунь, стиральный порошок), либо специально выпускаемыми жидкостями. Неглубокие царапины на прозрачном слое можно заполировать - полирующими пастами, не содержащими органических растворителей и масел, или обычной зубной пастой.
Что такое "зеленый фломастер" и зачем он нужен?
Многие пользователи и эксперты утверждают, что обработанный таким образом диск дает более чистое звучание в аппаратах высокого класса, приписывая это более точному считыванию цифровой информации с диска, который в своем исходном виде якобы не может быть достоверно считан в большинстве приводов. Однако тщательно выполненная система (привод и декодер) в состоянии правильно считывать не только необработанные диски, но и диски среднего качества, и даже слегка загрязненные и поцарапанные, поэтому возможные причины улучшения звучания следует искать не в диске. Наиболее вероятными объяснениями этого феномена представляются те же факторы, которые создают различное звучание совпадающих по цифровому содержимому экземпляров дисков.
Где найти более подробную информацию по компакт-дискам?
