Как называется компакт диск. …. слушать музыку на обычном аудио проигрывателе? История развития оптических носителей CD

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.

Виды CD дисков

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.

Виды DVD дисков

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:

DVD-5 — однослойный односторонний диск, емкость — 4,7 GB
DVD-9 — двухслойный односторонний диск, емкость — 8,5 GB
DVD-10 — однослойный двухсторонний диск, емкость — 9,4 GB
DVD-14 — двухсторонний диск, двухслойный с одной стороны и однослойный — с другой, емкость — 13,24 GB
DVD-18 — двухслойный двухсторонний диск, емкость — 17,1 GB

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:

DVD-R for general, DVD-R(G) — единожды записываемый диск, предназначенный для домашнего использования.
DVD-R for authoring, DVD-R(A) — единожды записываемый диск для профессиональных целей.
DVD-RW — перезаписываемый диск. Перезаписывать или стирать информацию можно до 1000 раз. Но нельзя стирать часть информации, можно только стереть диск полностью и полностью перезаписать.
DVD-RAM используют технологию смены фазы. Их можно перезаписывать до 100000 раз, теоретический срок службы — до 30 лет. Но они дороги, выпускаются в основном в специальных картриджах и не поддерживаются большинством приводов и проигрывателей.
DVD+RW основаны на технологии CD-RW и поддерживают перезапись информации до 1000 раз. Этот формат появился позже, чем DVD-RW.
DVD+R — единожды записываемый диск, подобный DVD-R.

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.

Другие виды дисков

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.

Сейчас сложно представить, что у компьютера нет привода, но, конечно, так было не всегда. Предтечи современных компьютеров, эдакие «динозавры» электронного века, действительно размеры имели соответствующие. Они могли занимать целое здание в несколько этажей, но при этом в них не было еще никакой возможности для хранения данных. Все процессы по настройке выполнялись путем переключения множества ручек, кнопок, рычагов, положение которых необходимо было строгим образом регулировать. Чуть позже появились первые прототипы жестких дисков и дискет, которые могли хранить объемы информации для решения проблемных задач.

ПРИМЕЧАНИЕ
Есть и альтернативный вариант истории. Он гласит, что лавры изобретателя принадлежат американскому физику и поклоннику классической музыки Дж. Расселу. Но нет никаких доказательств этого предположения.

Как только новое технологическое достижение было представлено мировому сообществу, стало ясно, насколько широкие перспективы открываются с его помощью. Самые первые диски изначально создавались для проигрывания музыкальных произведений, а не как хранилища информации. Интересный факт: известно, что на обычный диск входит 74 минуты 33 секунды музыкального файла, что занимает 650 Мб. Эти цифры не были взяты «с потолка». Именно столько длится Девятая симфония Баха, которая в те годы была особенно популярна среди японцев.

К 1980 году разработали один из первых стандартных типов записи аудио, который получил имя RedBook. В его основе лежала модификация CD-Da (Compact Disc Digital Audio - компакт-диск для цифровых копий аудиофайлов).

Диски с функцией самостоятельной записи, появились после 1985 года. Корпорация Sony сделала важный шаг, презентовав первый проигрыватель - DiscMan. Это вызвало целую волну популярности CD, что натолкнуло конструкторов на мысль разработать такой диск, чтобы владельцы могли сами записывать на него информацию любого типа.

1987 год ознаменовался появлением нового типа формата - Video CD, а спустя год специалисты из Tajyo Yuden усовершенствовали сочетание металлов, наносимое на поверхность, применив напыление из золота и цианина, которые существенно улучшили качество записей. Формат RedBook пополнился несколькими стандартами, имевшими несколько «окрасок». «Желтый» - YellowBook – стала обладателем стандартного типа записи. «Оранжевый» - OrangeBook, выпущенная в 1990, вывела на свет популярный и ныне CD-R - Compact Disc-Recordable, где появилась опция самостоятельной записи файлов с бытового компьютера. До сей поры все изготавливались лишь в фабричных условиях способом штамповки. Технологии записи становились более востребованными, а приводы и чистые «диски-болванки» - стремительно подешевели.

1996-1997 годы отметились нехваткой CD, поскольку старые типы не могли справляться с возросшими объемами. Мир нуждался в принципиально новых решениях.

Еще в 1996 производители представили новое поколение дисков - DVD (Digital Video Disk - диск для хранения видеофайлов. Сперва они использовались в записывании видеофайлов, но спустя время на DVD стали хранить любой тип файлов – от аудио до картинок. Аббревиатуру DVD расшифровывали теперь как Digital Versatile Disk - диск с двусторонней возможность записи.
В 1997 изобрели CD-RW - Compact Disc ReWritable - диск для многократной перезаписи. Первоначально он носил имя CD-Erasable - дисковый носитель с опцией "стирание". Его можно было перезаписывать множество раз. Почти в тоже время выпустили DVD-R - Digital Versatile Disk Read-only - с однократной записью. Это послужило толчком для стремительного роста популярности проигрывателей "дивиди" и видеофильмов, конвертированных в этот сандарт. В 1999 он стал лидером среди прочих стандартов записи данных.

1998 год дал старт в жизнь технологии - DVD-RAM - Random Access Memory - с функцией перезаписи. Он обладал значительно более повышенным количеством циклов перезаписывания. Появилось множество систем для записи разноформатных DVD. Логичным шагом стало распространение цифровых инструментов для охраны авторских прав на контент.

В наше время мир постепенно покоряют новые разработки - Blu-ray и HD DVD - с высокой четкостью изображения, которые имеют существенно большую емкость, чем традиционные форматы. Они пока относительно дорого стоят, но спустя пару-тройку лет ценовая политика может измениться, и они станут непременными атрибутами компьютеров среднего и верхнего уровня стоимости. Это будет возможным благодаря повсеместному их распространению, постепенному вытеснению старых форматов, что приведет к значительному снижению их стоимости, как в свое время случилось с другими типами дисков.

Министерство образования Республики Беларусь

ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ

Реферат на тему:

Структура

компакт диска

по предмету “Системное программное обеспечение”

подготовил студент математического

факультета 5группы 2курса

КрижакАлександр Станиславович

Преподаватель Ливак Елена Николаевна

Гродно 2003

Введение

Компакт-диски (CD-ROM), изначально разработанные для любителей высококачественного звучания, прочно обосновались теперь на рынке компьютерных устройств. Благодаря своим малым размерам, большой емкости, надежности и долговечности они с успехом применяются в качестве устройств внешней памяти.

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым ("грампластинкам") в 1982 году примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM. Двумя гигантами электронной промышленности - японской фирмой Sony и голландской Philips был разработан специальный стандарт, известный как "Красная Книга" (Red Book), согласно которому компакт-диск должен быть рассчитан всего на 74 минуты звучания, а точнее на 74 минуты и 33 секунды. Когда 74 минуты пересчитали в байты, то получилось как раз 640 Мбайт.

Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков - так называемой "Желтой Книги" (Yellow Book). Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но также текстовые и графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA). Вторым стандартом для цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (High Sierra Group), или просто High Sierra. Этот документ был предложен основными производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков.

Принятый несколько позже международный стандарт ISO 9660 для цифровых компакт-дисков в принципе совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO 9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности, этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержание Volume Table Of Contents (VTOC ).

Физическая структура компакт-диска

В структуре компакт диска можно выделить четыре основных слоя (пятый - изображение, нанесенное на поверхность диска), наносимых поэтапно.

Пойдем по пути изготовления диска. Изначально изготавливается пластмассовая основа диска - поликарбонат (Е), которая составляет основную часть CD-R и придает ему необходимую прочность и форму. Далее, на готовую пластмассовую форму наносится активный слой (D) (dye). Именно этот слой позволяет осуществлять запись на диск и определяет его надежность и качество считывания информации в дальнейшем (в простых CD - ROM дисках данный слой отсутствует, а запись необходимой информации происходит непосредственно на предприятии-изготовителе). На сегодняшний день широко используется два типа активного слоя: цианин и фталоцианин.

После того, как на поликарбонатовую заготовку был нанесен dye, диск покрывается специальным слоем светоотражающего материала (C). В обычных CD-ROM для этой цели применяется алюминий, в CD-R дисках же применяется чистое серебро, позволяющее добиться 65-80%-го коэффициента отражения.

Завершающим этапом изготовления диска является нанесение защитного слоя (В), на который в дальнейшем возможно нанесение изображений (А). Наиболее распространенным и простым в изготовлении защитным слоем является специальный лак. Лакировка диска не дает 100%-ной гарантии сохранности данных при воздействии внешних механических или химических воздействиях. Тем не менее, многие китайские "производители" часто экономят на лаке, либо наносят его так, что на диске образуются концентрические разводы в виде волн, что свидетельствует либо о неправильно рассчитанной скорости нанесения, либо о неправильном режиме сушки, что делает диски практически беззащитными от влияния внешних воздействий.

Формат компакт-диска

Все CD - ROM имеют один и тот же физический формат изготовления и емкость 650 Мбайт. Диск диаметром 120 мм, толщиной 1,2 мм и центральным отверстием диаметром 15 мм. Центральная область вокруг отверстия шириной 6 мм называется зоной крепления (Clamping ). После нее расположена калибровочная (Program Calibration ) зона. Она используется в CD - R дисках для настройки мощности лазера записывающим устройством. Область регистрации (Program Memory ) также имеется только в записываемых дисках. Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. За ней непосредственно следует заголовочная область (Lead - in ), содержащая оглавление диска (TOC - Table Of Content ), -- кольцо шириной 4 мм (диаметр 46-50 мм) ближе к центру диска (до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-in Track). Содержит TOC (абсолютные временные адреса дорожек и начала выводной области, точность - 1 секунда). Далее расположена область шириной 33 мм, предназначенная для хранения данных и физически представляющая собой единый трек. Завершающей является терминальная область (Lead - out )шириной 1 мм. Кроме того, имеется также внешний (защитный) обод диска шириной 3 мм.

Область хранения данных логически может содержать от 1 до 99 треков, однако разнородная информация не может быть смешанна на одном треке. Цифровая информация хранится на CD - ROM в виде чередующихся по ходу спирали ямок, нанесенных на поверхность полиуглеродного пластика. Ямка воспринимается лучом лазера как логический ноль, а гладкая поверхность как логическая единица.

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

· синхронизация (24 бита носителя)

· символ субкода (биты субканалов P, Q, R, S, T, U, V, W)

· 12 символов данных

· 4 символа контрольного кода

· 12 символов данных

· 4 символа контрольного кода

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time - mm:ss:ff (минуты:секунды:доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита - синхронизация). Используются субканалы:

· P - маркировка окончания дорожки (min 150 секторов) и начала следующей (min 150 секторов).

· Q - дополнительная информация о содержимом дорожки:

o число каналов

o данные или звук

o можно ли копировать

o признак частотных предыскажений (pre-emphasis): искусственный подъем высоких частот на 20 дБ

o режим использования подканала

§ q-Mode 1: во вводной области здесь хранится TOC, в программной области - номера дорожки, адреса, индексы и паузы

§ q-Mode 2: каталоговый номер диска (тот же, что на штрих-коде) - 13 цифр в формате BCD (MCN, ENA/UPC EAN)

§ q-Mode 3: ISRC (International Standard Recording Code) - код страны, владельца, год и серийный номер записи

§ CRC-16

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

· пауза - только информация субканалов, нет пользовательских данных

· pre-gap - начало трека, не содержит пользовательских данных и состоит из двух интервалов: первый длиной не менее 1 секунды (75 секторов) позволяет "отстроиться" от предыдущего трека, второй длиной не менее 2 секунд задает формат секторов трека

· post-gap - конец трека, не содержит пользовательских данных, длиной не менее 2 секунд

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора.

Существует множество стандартов и форматов компакт-дисков – в зависимости от назначения и производителей. Приведу для примера далеко не все существующие : Audio CD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, mode 1 & mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 & form 2), Video CD, CD-I (CD-Interactive), С D-I-Ready, CD-Bridge, Photo CD (single & multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra, I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once).

Файловая структура CD -ROM

Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.Международный стандарт ISO 9660 описывает файловую систему на CD-ROM. ISO 9660 первого уровня напоминает файловую систему MS-DOS: имена файлов могут содержать до восьми символов, расширение имени файла (состоящее из трех символов) отделяется от имени файла точкой. Имена файлов не могут содержать специальных символов ("-", "~", "=", "+"). При именовании файлов используются символы только верхнего регистра, цифры и символ "_". Имена каталогов не могут иметь расширений. Каждый файл имеет версию - номер версии отделяется от расширения символом ";". Каталоги могут иметь глубину вложенности 8. Стандарт ISO 9660 второго уровня позволяет использовать в именах файлов до 32 символов, накладывая описанные выше ограничения. Диски, созданные с использованием такого стандарта, не могут использоваться в ряде операционных систем, включая и MS-DOS.

Отметим, что для большинства компакт-дисков вся хранимая впоследствии на них информация заносится за один технологический цикл, или сеанс (single session). Как уже говорилось оглавление диска, то есть указатель того, где и как на нем хранится информация, содержится в VTOC. Однако после того как появилась технология позволяющая дописывать информацию на специальные (дописываемые) CD-ROM, речь пошла уже о многосеансовых компакт-дисках и соответствующих приводах (multi session).

Основными элементами файловой структуры CD-ROM являются:

· первичный дескриптор тома (PVD - Primary Volume Descriptor); он всегда находится в шестнадцатом секторе сеанса и содержит ссылки на таблицу путей (PT - Path Table) и корневой каталог (RD - Root Directory);

· таблица путей (PT) содержит адреса каталогов (DF - Directory Files).

Если файловая структура охватывает более одного сеанса, то ссылки из корневого каталога последующих сеансов включают в себя ссылки на каталоги предыдущих сеансов и таким образом каталоги предшествующих сеансов становятся доступными в последующих сеансах. На этом базируется возможность обновления файлов. Несмотря на невозможность стирания, эффект "перезаписи" сохраняется для пользователя: это достигается путем перезаписи в последующем сеансе каталогов, содержащих ссылки на замещаемый файл. Файл, разумеется, также записывается в последующем сеансе, и в новую редакцию каталога включается ссылка на него. При стандартном доступе к файлам будут использоваться ссылки из корневого каталога последнего сеанса, и файл будет выглядеть обновленным, хотя возможность доступа к предшествующей версии при помощи специальной ссылки сохранится.

Возможен также вариант, когда записываемый позже сеанс является независимым, в этом случае ссылки на сеансы будут аналогичны ссылкам на различные разделы физического диска. Для нормальной работы файловой системы с CD-R весьма желателен накопитель, "понимающий" многосеансовые диски. Проверить, обладает ли накопитель такими способностями, легко - достаточно посмотреть каталог многосеансового диска: примитивный проигрыватель "увидит" только каталоги и файлы первого сеанса.

Как видим, форматы записи оказываются довольно тесно связанными с устройством накопителя CD-ROM.

CD - RW диски

Термином CD - RW обозначают сравнительно новый тип записываемых дисков, поступивших в широкую продажу в 1997 году. В отличие от CD - R дисков (т.е. дисков на которые информацию можно только дозаписывать), CD - RW диски позволяют не менее 1000 раз частично или полностью стирать/перезаписывать информацию. Основной принцип перезаписи основан на том, что вещество, используемое в качестве рабочего слоя может находится в одном из двух устойчивых состояний - кристаллическом или аморфном, соответственно пропускающем луч лазера до отражающего слоя и обратно или же рассеивающем свет.

Если вещество находится в первом (кристаллическом состоянии), то считывающий луч лазера беспрепятственно проходит сквозь рабочий слой, отражается от отражающего слоя и в итоге попадает на фотоприемник, что соответствует логической "1". Если же вещество находится в аморфном состоянии, луч рассеивается, не попадая в итоге на фотоприемник, что соответствует логическому "0".

Для перевода вещества из одного состояния в другое используютсяспециальные режимы нагрева и охлаждения лазерным лучом. Вначале вещество нагревается до высшей температуры T 1,при этом оно теряет свою структуру, локально в точке фокусировки луча лазера становясь аморфным; если затем полностью выключить лазера, т.е. произвести резкое охлаждение T 1 >> T комн. , то вещество остывая так и останется в аморфном состоянии. Если же лазер не выключить, а только уменьшить его мощность и полностью выключить только через какое-то время, то за счет 2-ух ступенчатого охлаждения T 1 >> T 2 >> T комн., вещество рабочего слоя успевает кристаллизоваться.

Заключение

Существующие сегодня CD-ROM "родились" от аудиодисков, технологическая готовность выпуска которых существует уже более 15 лет. За это время возникли и новые технологические возможности, и достаточный рынок для создания устройства, ориентированного на эффективное хранение данных, и удобные средства доступа к ним. Возможности формата, основанного на Красной книге, почти исчерпаны (одно только хранение оглавления в Q-фрейме подканала при пустующих секторах рубит под корень возможности использования небольших сеансов). Естественно, что мир стремится к созданию более современных CD. Такие CD давно ждут на рынке, для них не только придумали название (High Density Compact Disk - HD CD), но и успели поменять его на MMCD (Multi Media CD). Ожидается, что за счет уменьшения длины волны считывающего лазера удастся уменьшить размеры пита и расстояние между дорожками. В совокупности с улучшением структуры хранении информации и более современными средствами коррекции ошибок, возможно, удастся достичь емкости 3,7 ГБ на диск. Еще большую емкость обещает мультиповерхностная технология, при которой запись осуществляется на нескольких (для начала на двух) слоях, расположенных один над другим. Выбор считываемого слоя обеспечивается фокусировкой луча именно на нем, а чрезвычайно короткофокусная оптика позволяет уменьшить помеху от другого слоя до приемлемой величины.

Таким образом,компакт-диски прочно укоренились в нашей жизни,т.к. являются пока самыми универсальными носителями информации в современном информационном мире, и подробный осмотр структуры этих устройств является неотъемлимой частью при изучении этой загадочной компьютерной Вселенной.

Литература

1. http:// referat 2000. bizforum . ru / komp /25. htm

2. http :// www . ixbt . com / storage / cdr . shtml

3. http :// blhard . narod . ru / books / cd . html

4. http :// referat . ru / document /12944

5. http :// www . comizdat . com /3/4/90/363/378/

6. http :// www . transelectro . ru / glossary / cdrw . html

Компакт-диск представляет собой пластиковый диск, имеющий в центре круглое отверстие. На него с помощью лазера записывается и считывается оптическая информация цифрового формата.

Сначала такие диски применялись для хранения цифровых музыкальных записей, нам они знакомы под названием «Аudio CD». Но спустя непродолжительное время диски приспособили для хранения файлов, содержащих цифровую информацию различного формата (видео, текст, программы, музыку, картинки и фото). Такие диски стали называть CD-ROM или «компакт-диск только для чтения», ведь записать на него информацию можно было только один раз, зато считать множество. Еще через несколько лет появляются диски, на которые пользователь мог сам записать информацию (CD-R), а также диски с возможностью перезаписи (CD-RW), информация с которых может быть стерта и записана заново.

Форматы файлов записываемых на Аudio CD и на CD-ROM различны. В связи с этим, проигрыватели, предназначенные для чтения только Аudio CD, не имеют возможности воспроизводить информацию с диска формата CD-ROM, для чего требуется специальное устройство чтения.

История компакт-диска начинается в 70-х годах прошлого века. Впервые он появился в 1979 году. Это была совместная разработка компаний Sony и Philips. Фирма Sony разработала способ кодирования сигналов (аналогичный тому, что использовался в профессиональных цифровых магнитофонах), а за Philips был производственный процесс, в котором применялась их фирменная технология выпуска лазерных дисков.

В промышленных масштабах компакт-диски стали выпускаться в 1982 году в Германии предприятием, расположенном в городе Лангенхагене. Первый музыкальный CD, вышедший в открытую продажу, был представлен в июне 1982 года. На этом диске вышел в продажу альбом группы «АВВА» – «The Visitors». Большое влияние на распространение компакт-дисков оказали такие гиганты, как Apple и Microsoft.

Правда, есть еще одна версия происхождения компакт-дисков, согласно которой их изобретателем был американец Джеймс Рассел из компании «Optical Recording». Уже в 1971 году он показывал свое изобретение, позволяющее хранить информацию. Толчком к разработке Расселом оптических дисков послужило желание не допустить повреждения иглами звукоснимателей виниловых пластинок с его любимыми музыкальными композициями. А уже через восемь лет фирмы Philips и Sony повторили его изобретение.

Компакт-диски имеют толщину 0,12 см и диаметр 12 см. Выполнены они из поликарбоната с нанесенным на него тончайшим металлическим покрытием (как правило, используют серебро, золото, алюминий и т.п.) и слоем лака. На одну сторону диска печатным способом наносится информация и изображения, связанные с содержимым (имена исполнителей, названия альбомов, треков, логотипы и т.д.).

С внешней стороны диска имеется выступ, который опоясывает диск, и не позволяет рабочей поверхности с записанной информацией царапаться. В центре имеется круглое, диаметром в 1,5 см отверстие. Весит компакт-диск чуть менее 16 грамм.

Поначалу на диски записывалась музыка в формате «Red Book». Она была двухканальной и имела частоту дискретизации 44,1 кГц, а также импульсно-кодовую модуляцию, равную 16-ти битам. Небольшие царапины, идущие к краю диска от центра или наоборот, не оказывают влияние на чтение информации с диска. Это возможно благодаря коду Рида-Соломона, который дает возможность коррекции ошибок считывания.

Информация на диск записывается дорожками (питами), закручивающимися в форме спирали. Питы имеют стандартные ширину и глубину равные 500 нм и 100 нм соответственно. А вот по длине питы различаются друг от друга и имеют диапазон вариации от 850 нм до 3,5 мкм.

Существуют следующие типы дисков: CD-RОМ – только для чтения, CD-R – для одноразовой записи, CD-RW – перезаписывающиеся. Для записи информации на компакт-диски применяются специальные пишущие устройства (приводы). Есть еще фигурные диски «Shape CD», представляющие собой оптические носители типа CD-ROM, которые выполнены в форме звезд, сердечек, самолетов, машин и т.д. Как правило, такие диски используют в качестве носителей видео или аудио информации люди, связанные с шоу-бизнесом. «Shape CD» был запатентован немецким продюсером Марио Коссом в 1995 году. Стоит заметить, что диски указанного типа не следует использовать в компьютерных приводах, так как они более скоростные, чем музыкальные, отчего диск может разрушиться и повредить привод.

Лабораторная работа №5

Компакт-диски (CD). Способ изготовления и принцип хранения информации. Принцип чтения информации. Технология CD-R. Принцип оптической записи. Технология CD-RW. Принципы записи и перезаписи. Отличия CD-RW от CD-R и CD. DVD диски. Основные отличия от компакт-дисков. Виды DVD дисков.

Компакт-диски – это носители информации, предназначенные для хранения информации в цифровой форме (в виде набора чисел). Семейство компакт-дисков включает в себя носители различных типов, оптимизированных для хранения и использования специфичных видов информации. Несмотря на разнообразие типов КД, всем им присущи общие черты, или характеристики.

Физические характеристики компакт-диска: Геометрические размеры. Все члены семейства КД представляют собой диск диаметром 120 мм, имеющий в центре отверстие диаметром 15 мм. Толщина диска – 1.2 мм.

Конструкция компакт-диска: Конструктивно диск представляет собой трехслойный «пирог»:

Подложка из оптически прозрачного материала (поликарбонат), которая изготавливается методом литья под давлением. При изготовлении подложки на одной из ее поверхностей формируется информационный рисунок, состоящий из ямок (питов) и промежутков между ямками (лэндов). На информационный рисунок напыляется тонкий отражающий слой. Поверх отражающего слоя наносится слой лака, защищающий диск от повреждений. Как правило, на защитный лак наносится лейбл.

Способы изготовления:

Существует два принципиально разных метода нанесения информации на кусок пластика, который впоследствии становится полноценным компакт-диском. Это штамповка (репликация) и запись на болванки .

1.1. Метод заводского штампа (для CD и DVD). Другие названия этого метода - штамповка, литьё, репликация. Самый распространенный метод производства компакт-дисков. Информационная спираль, которая содержит Вашу информацию, физически выжигается лазерным лучом на куске металла. Этот кусок металла называется "матрица" или "стампер" и используется как пресс-форма для выпрессовывания информационной спирали в куске горячего поликарбоната. Далее, поликарбонат охлаждается, покрывается слоем металлизации и слоем защитного лака. После этого на нерабочую поверхность диска наносится изображение (накатка), и компакт-диск готов.

Достоинства: Информационная спираль физически "выбита" в пластике и её дальнейшая сохранность определяется лишь аккуратностью хранения и правильностью обращения с компакт-диском. Все диски в пределах одного тиража будут абсолютно одинаковы. Низкая себестоимость больших тиражей.

Недостатки: Высокая стоимость матрицы делает экономически нецелесообразным изготовление штампованных тиражей компакт-дисков количеством менее 500 штук. Нет никакой возможности изменить информацию на середине тиража или дописать что-то на диск впоследствии.

1.2. Запись на болванки (для CD и DVD). Другие названия этого метода - нарезка, прожиг. Метод записи на болванки дешев, доступен в домашних условиях и позволяет добавлять информацию. Однако, по всем техническим параметрам (как по качеству, так и по скорости) он существенно уступает методу заводской штамповки. Болванка - это компакт-диск содержащий внутри, помимо поликарбоната и металлизации, специальный слой, чувствительный к лучу лазера определенной мощности и длины волны. На слой поликарбоната уже нанесена информационная спираль, но она не содержит конкретной информации, а является лишь направляющей для лазерного луча.

Существует два, основных, вида болванок - это записываемые и перезаписываемые.

Записываемые - предназначены для одноразовой записи, хотя существует возможность производить дозапись (при условии, наличия свободного места, и открытой мультисессии). Перезаписываемые - предназначены для многократной перезаписи. При записи, огромное значение имеет качество используемых болванок. Нанесение изображения (накатка) на нерабочую поверхность болванки, тоже может производиться в домашних условиях, при условии использования специальных "Printable" болванок, или при помощи специальных наклеек.

Достоинства: Доступность и возможность делать очень маленькие, и даже единичные тиражи. Возможность самостоятельного нанесения изображения на диск.

Недостатки: Метод записи на болванки не даёт того уровня качества и физической стабильности носителя, как метод заводского штампа.

Принцип хранения информации на компакт-диске (CD и DVD). Информация кодируется с помощью последовательности нулей и единиц. Физически это углубления различного вида на спиралевидной дорожке диска. Лазерный луч, проходящий по дорожке, отклоняется на разные углы, и читающий привод принимает решение о том, был ли это ноль или единица. Нули и единицы (биты) объединяются в байты, байты в сектора, к секторам добавляются служебные коды и контрольные суммы для проверки правильности и корректировки ошибок чтения. На более высоком уровне эта информация объединяется в набор файлов и папок, в музыкальные треки и т.п.

Принцип считывания информации: Для чтения информации с КД используется луч лазера инфракрасного диапазона (ИК). Луч подается на вращающийся диск со стороны подложки, отражается от отражающего слоя и возвращается на специальный фотоприемник. При попадании луча на питы и лэнды интенсивность отраженного луча меняется. В итоге, на выходе фотоприемника формируется электрический сигнал, повторяющий по форме информационный рисунок на поверхности компакт-диска.

Особенности оптического способа считывания информации - Успешное считывание информации зависит от состояния поверхности КД. Царапины, пыль и загрязнения затрудняют, а иногда и делают невозможным считывание информации с КД.

- Применение лазера ИК-диапазона позволяет использовать для изготовления КД не только прозрачный поликарбонат, но и цветной тоже, вплоть до очень темных. При этом темные материалы являются светонепроницаемыми только в видимом диапазоне светового спектра. В ИК-диапазоне такой материал остается прозрачным.

Технология CD - R :

CD-R (Compact Disc-Recordable, Записываемый Компакт-Диск) - разновидность компакт-диска (CD), разработанная компаниями PhilipsиSonyдля однократной записи информации. CD-R поддерживает все возможности стандарта «Red Book» и плюс к этому позволяет записать данные.

Технические детали: Обычный CD-R представляет собой тонкий диск из прозрачного пластика - поликарбоната - толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм (стандартный)вес 16-18гр. или 80 мм (мини) . Ёмкость стандартного CD-R составляет 74 минуты аудио или 650 МБ данных.

Поликарбонатный диск имеет спиральную дорожку для направления луча лазера при записи и считывании информации. С той стороны, где находится эта спиральная дорожка, диск покрыт записывающим слоем, который состоит из очень тонкого слоя органического красителя и затем отражающим слоем из серебра , его сплава или золота . Этот отражающий слой покрывается защитным фотополимеризуемым лаком и отверждается ультрафиолетовым излучением . И уже на этот защитный слой наносятся различные надписи краской.

Чистый CD-R не является полностью пустым, на нём имеется служебная дорожка с сервометками ATIP - Absolute Time In Pregroove - абсолютное время в служебной дорожке. Эта служебная дорожка нужна для системы слежения, которая удерживает луч лазера при записи на дорожке и следит за скоростью записи (то есть следит, чтобы длина пита была постоянной). Помимо функций синхронизации, служебная дорожка также содержит информацию об изготовителе этого диска, сведения о материале записывающего слоя, длине дорожки для записи и т. п. Служебная дорожка не разрушается при записи данных на диск и многие системы защиты от копирования используют её для того, чтобы отличить оригинал от копии.

Методы записи

Чистые «болванки» CD-R имеют служебную дорожку с записанными данными. Эта дорожка содержит временны́е метки и используется при записи, чтобы луч лазера записывал по спиральной дорожке как и на обычных компакт дисках. Вместо печати питов как физических углублений в материале «болванки» как в случае CD, при записи CD-R данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, чтобы физически «прожечь» органический краситель записывающего слоя. Когда краситель нагревается выше определённой температуры, он разрушается и темнеет, изменяя отражательную способность «прожжённой» зоны. Таким образом при записи, управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование тёмных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как питы.

При чтении лазер имеет значительно меньшую мощность, чем при записи, и не разрушает краситель записывающего слоя. Отражённый от отражающего слоя луч попадает на фотодиод , а если луч попадает на тёмный - «прожжённый» - участок, то луч почти не проходит через него до отражающего слоя и фотодиод регистрирует ослабление светового потока. Во время чтения «болванка» в приводе крутится на шпинделе, а читающий луч остаётся неподвижным и направляется следящей системой на дорожку с данными. Чередующиеся светлые и тёмные участки дорожки порождают изменение светового потока отражённого луча и переводятся в изменение электрического сигнала, который далее и преобразуется в биты информации электрической системой привода - «декодируется».

Прожигание записывающего слоя является необратимым химическим процессом, то есть однократным. Поэтому записанную на CD-R информацию нельзя стереть, в отличие от CD-RW. CD-R, однако, можно записывать по частям, которые называют сессиями.

Существует несколько методов записи данных на CD-R:

Disc-At-Once, DAO (Диск за раз) - весь диск записывается одной сессией, от начала до конца без перерывов. Сначала на диск записывается специальная информация, обозначающая начало записи (англ. lead-in), после этого «прожигаются» данные, а затем диск «закрывается», то есть записывается специальная последовательнось битов, которая сообщает о невозможности добавления информации на эту «болванку» (англ. lead-out). Такой способ хорошо подходит для записи концертных выступлений «вживую», без пауз между песнями, а также в качестве мастер-дисков для последующего тиражирования на заводе.

Track-At-Once, TAO (Дорожка за раз) - данные пишутся по одной дорожке (сессии) за раз и оставляется «открытым» (то есть запись о «закрытии» диска не делается), что говорит о возможности дальнейшей записи информации на этот диск. Кроме того, это позволяет записывать аудио-диски с дополнительной «компьютерной» дорожкой. Аудио-диск сможет читаться на CD-плеере только после того, как будет записана таблица содержания (TOC - Table Of Content). После записи TOC добавление дорожек становится невозможным.

Packet Writing(Пакетная запись) - не очень распространённый вид записи, при котором диск «форматируется» и в дальнейшем на него можно записывать данные или делать ранее записанные данные «невидимыми», то есть такой CD-R становится похожим на диски с произвольным чтением и записью. Однако при любом изменении данных (удаление, запись, изменение) на диске необходимо записывать дополнительные пакеты, и после того как все пакеты будут записаны, диск станет недоступным для дальнейших изменений - только для чтения. Поддерживается не всеми приводами, что приводит к проблемам совместимости.

Session-At-Once, SAO (Сессия за раз) - режим SAO применяется при записи форматаCD-Extra . При использовании данного формата, на диске возможна запись как аудио-информации (CD-DA), так и программной части. При записи сначала «прожигаются» аудио-треки, а затем данные.

Multisession(Мультисессия) - режим записи, позволяющий в дальнейшем добавлять информацию на диск. Каждая сессия содержит информацию начала сессии (lead-in), затем данные и информацию о конце сессии (lead-out). При записи в режиме мультисессии, информация о структуре предыдущих записей копируется в новую сессию и может быть отредактирована. Таким образом, пользователь может уничтожить информацию о структуре уже ненужных или устаревших записей, не включив её в новую таблицу содержания (TOC - Table Of Content). Есть возможность «стирать» ненужную ему информацию с компакт-диска, хотя на самом деле физически она продолжает оставаться на CD диске. Информация может быть восстановлена с помощью специального программного обеспечения.

Технология CD-RW (Compact Disc-Rewritable , Перезаписываемый компакт-диск) - разновидность компакт-диска (CD), разработанный в 1997 году для многократной записи информации.

Технические детали: CD-RW является дальнейшим логическим развитием записываемого лазерного компакт-диска CD-R, однако, в отличие от него, позволяет многократно перезаписывать данные. Этот формат был представлен в 1997 году и в процессе разработки назывался CD-Erasable (CD-E, Стираемый Компакт-Диск). CD-RW во многом похож на своего предшественника CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального сплава халькогенидов, который при нагреве выше температуры плавления переходит из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. Фазовые переходы между различными состояниями вещества всегда сопровождаются изменением физических параметров среды. Нормальным состоянием твердых тел и основным в окружающей нас природе является кристаллическое. В этом отношении аморфные тела - редкость, так как стеклообразное (аморфное) состояние реализуется только при затвердевании переохлажденного расплава. От других аморфных состояний стекла отличаются тем, что процессы перехода расплав - стекло и стекло - расплав обратимы. Эта их особенность чрезвычайно важна для создания реверсивных носителей оптической записи, то есть обеспечивающих многократную перезапись. Основным условием образования стекловидных состояний, в том числе металлов, является охлаждение, настолько быстрое, что атомы не успевают занять отведенные им места в кристаллических ячейках и «замирают» как попало, когда тепловая релаксация атомов сопоставима или становится меньше межатомных расстояний. При толщине активного слоя оптического диска в 0,1 мкм создать условия для сверхбыстрого охлаждения не трудно. Полный цикл: запись - многократное воспроизведение - стирание - новая запись выглядит следующим образом. Подогревая лазером, рабочий слой оптического диска, находящийся в кристаллическом состоянии, переводят в расплав. За счет быстрой диффузии тепла в подложку расплав быстро охлаждается и переходит в фазу стекла. Считывание производится при пониженной интенсивности излучения лазера, не влияющей на фазовые переходы. Для новой записи необходимо вернуть рабочий слой в исходное кристаллическое состояние. Для этого используется двухступенчатая модуляция (короткий мощный импульс для расплава активного слоя и длинный импульс для постепенного охлаждения вещества) мощности лазера. Перегрев замедлит процесс диффузии тепла и создаст условия для возврата в кристаллическую фазу. Активный слой обычно изготовляют из халькогенидного стекла- сплава серебра (Ag), индия (In), сурьмы (Sb) и теллура (Te).

Современные CD-RW диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз.

DVD (ди-ви-ди́, англ. Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск) - носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков.

Отличия DVD от обычных CD-ROM: Самое основное отличие - это, естественно, объем записываемой информации. Если на обычный CD-диск можно записать 640 Мб (хотя в последнее время встречаются болванки и на 800 Мб, но далеко не все приводы смогут прочитать то, что записано на таком носителе), то на один DVD-диск влезет от 4,7 до 17 Гб.

В DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволило существенно увеличить плотность записи, а кроме того, DVD подразумевает возможность двухслойной записи информации, то есть на поверхности компакта находится один слой, поверх которого наносится еще один, полупрозрачный, и первый считывается сквозь второй параллельно. В самих носителях тоже отличий больше, чем кажется на первый взгляд.

Из-за того, что плотность записи существенно возросла, а длина волны стала меньше, изменились и требования к защитному слою - для DVD он составляет 0,6 мм против 1,2 мм у обычных CD. Естественно, что диск такой толщины будет значительно более хрупким, по сравнению с классической болванкой.

Поэтому еще 0,6 мм обычно заливаются пластиком с двух сторон, чтобы получились те же 1,2 мм. Но самый главный бонус такого защитного слоя в том, что благодаря его малому размеру на одном компакте стало возможным записывать информацию с двух сторон, то есть удваивать его емкость, при этом оставляя размеры практически прежними.

Виды DVD дисков.

Однослойные DVD (DVD-5). Это самый простой и самый распространенный вид DVD. По своей внутренней структуре диски напоминают обычные CD. Они содержат один информационный слой, на который помещается 4.7Gb информации (отсюда и название - DVD-5). Это почти в 7 раз больше объема стандартного CD.

Двуслойные DVD (DVD-9). Эти диски устроены значительно сложнее, чем DVD-5. Они содержат два информационных слоя. Лазерный луч считывающего устройства, фокусируясь на разной глубине диска, в состоянии получить доступ к обоим слоям. Суммарный объем помещающейся на двух слоях информации составляет 8.5Gb (отсюда и название - DVD-9). Это более, чем в 12 раз больше объема стандартного CD. Технология штамповки этих дисков, хотя по своей сути такая же, тем не менее значительно сложнее технологии штамповки CD или DVD-5. В двух разных кусках пластика при помощи двух разных матриц (стамперов) выпрессовываются два информационных слоя, которые покрываются определенными промежуточными слоями, а после этого склеиваются. Помимо необходимости изготовления второй матрицы, само используемое оборудование также значительно сложнее и дороже, чем оборудование для штамповки однослойных дисков. Поэтому диски DVD-9 существенно дороже дисков DVD-5. Что касается записи на болванках, то этот вид оптических носителей, стремительно набирает популярность.

Двусторонние DVD (DVD-10). Двусторонние диски - это не что иное, как два диска DVD-5, склеенные между собой нерабочими поверхностями (естественно, с соответствующей корректировкой толщины пластика, чтобы диск DVD-10 получился аналогичной толщины, что и DVD-5). Суммарный объем, помещающейся на обе стороны диска DVD-10, информации в точности равен удвоенному объему DVD-5, т.е. 9.4Gb (отсюда и название - DVD-10). Это почти в 14 раз больше объема стандартного CD. Как и при штамповке DVD-9, для диска DVD-10 необходимо изготовить две матрицы (стампера) и совершить два цикла штамповки с этих матриц, поэтому стоимость DVD-10 и DVD-9, как правило, одинаковая. Несмотря на все минусы (необходимость переворачивать компакт-диск в ручную, невозможность нанесения полноценного изображения), этот вид оптических носителей отлично подходит для записи методом нарезки (благодаря большой емкости, при относительно недорогой цене болванки).

Двусторонние двуслойные DVD (DVD-18). Двусторонние двуслойные диски - два диска DVD-9, склеенные между собой нерабочими поверхностями (по аналогии с DVD-10). Суммарный объем информации, помещающейся на обе стороны диска DVD-18, равен 17Gb!

Новые форматы:

Blu - ray Disc , BD (англ.blue ray - голубой луч и disc - диск) - формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включаявидео высокой чёткостис повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумомBDA.

Blu-ray (букв. «голубой-луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового(405нм) «синего» (технически сине-фиолетового)лазера. На международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе2006 года, было объявлено о том, что коммерческий запуск формата Blu-ray пройдёт весной 2006 года.

Защита Blu-ray была взломана 20 января 2007 года. В ответ на это Ассоциация BDA ускорила время выпуска BD-Plus (Blu-Disc +), который был взломан в сентябре 2008 года

HD DVD (англ.High-Density DVD - DVD высокой ёмкости) - технология записи оптических дисков, разработанная компанией Toshiba,NECиSanyo. HD DVD (как иBlu-ray Disc) использует диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и голубой лазер сдлиной волны405нм.

19 февраля2008 годакомпания Toshiba объявила о прекращении поддержки технологии HD DVD в связи с решением положить конец войне форматов

Однослойный диск HD DVD имеет ёмкость 15 GB , двухслойный - 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который может хранить до 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray , который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя. Оба формата используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2 , Video Codec 1 (VC1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264 . Важным фактором привлекательности HD DVD по сравнению с Blu-ray является также тот факт, что большая часть оборудования для производства DVD может быть переоснащена для производства HD DVD, так как использует ту же технологию производства.

Кинокомпания Warner Bros, принадлежащая американской медиакомпании Time Warner Inc., объявила о том, что откажется от формата HD DVD в пользу конкурирующей технологии Blu-ray

Война форматов

Противостояние двух форматов HD DVD и Blu-ray , неофициально названное «Война форматов» разрешилась в пользу последнего. Компания Toshiba (основной сторонник HD DVD) официально отказалась от данного формата и прекращает его производство. Важным аргументом в этом споре выступило то, что ряд голливудских киностудий и, в частности, Warner Bros отказались от формата HD DVD в пользу Blu-ray.