Компакт-диск - термин -энциклопедический фонд. CD - информационная емкость

Пусть в XXI веке человечество и перешло на использование flash-памяти, однако формат CD до сих пор остается очень популярным и востребованным среди пользователей. Компакт-диски, именно так расшифровывается аббревиатура CD (Compact Disk), в отличие от энергозависимых носителей имеют более высокую надежность информации, низкую стоимость и 100% совместимость со всеми устройствами чтения Единственное различие, которое имеют между собой CD, - информационная емкость. Остается разобраться, продукт какого производителя нужно покупать, и какие подводные камни можно встретить в гонке за большими емкостями.

Мировой стандарт

Мало кто знает, что созданием диска CD, информационная емкость которого по стандарту составляет 650 мегабайт, мировое сообщество обязано корпорации Sony. В далеком 1982 году японцами был создан портативный аудионоситель, который пришел на смену виниловым дискам. Любимая большинству японцев 9-я симфония Бетховена продолжительностью 73 минуты определила размер диска. При пересчете аудиоданных в мегабайты информационная емкость CD-диска должна быть не менее 640 Мб.

Учитывая запись паузы и дополнительной информации для устройств воспроизведения, было добавлено примерно 10 мегабайт. Физический размер диска - 5,25 дюймов - актуальный формат ATX для всех персональных компьютеров.

Базовый показатель

Пусть емкость CD-диска по стандарту и составляет 650 мегабайт, но в магазине в последнее время трудно будет найти такое изделие. Зато без особого труда можно купить с информационной емкостью 700 и 800 мегабайт. Такие диски на рынках страны - не что иное, как маркетинговый ход производителей, пытающихся привлечь к себе потенциальных покупателей. Понятное дело: чем больше вместимость, тем больше можно записать на Только завод-изготовитель умалчивает, что при неизменном физическом размере такая вместимость достигается за счет высокой плотности записи, которую могут произвести не все пишущие устройства. Также не каждое устройство воспроизведения способно корректно считать данные с носителей высокой емкости.

«Лотерея» с дисками высокой плотности записи

Пусть производитель и говорит о стопроцентной совместимости своих дисков со всевозможными мультимедиаустройствами, покупатель должен знать, что существует вероятность, при которой плеер или компьютер не сможет воспроизвести корректно музыку или открыть файлы с данными. И чем больше емкость CD-диска, тем выше такой риск. На отечественном рынке большой популярностью пользуются диски с плотностью записи в 700 мегабайт. Привлекает пользователей их низкая стоимость. Такие диски без проблем записываются и читаются практически всеми устройствами.

А вот с CD-дисками, имеющими плотность записи в 800 мегабайт, могут возникнуть проблемы. Не каждое пишущее устройство способно корректно записать информацию на носитель. Судя по многочисленным отзывам, часто пользователь считает, что проблема в пишущем приводе и, ругая его, даже не подозревает, что в данном случае виноват производитель, который выпустил некачественный CD-диск.

О заводах-изготовителях

Забавно, что основная масса покупателей отдает предпочтение дорогим и известным брендам, имена и логотипы которых нанесены на поверхность носителя, совершенно игнорируя дешевые малоизвестные CD, информационная емкость которых подходит потребителю. Зачастую между дорогим и дешевым диском нет никакой разницы, ведь завод-изготовитель у них один, да и номер партии тот же. Всё дело в рекламе. Один продавец рекламирует свой товар и завышает цену, а другой продает диски по низкой стоимости. Примером могут служить диски от компаний BASF и Intenso. Разница в цене колоссальная, а CD -из одной партии. Прежде чем покупать носители, стоит обратить внимание не на наклейку, а на отзывы о заводе-изготовителе. В последнее время, благодаря высокой конкуренции, проводится много маркетинговых исследований, результаты которых подхватываются компьютерными журналами и интернет-ресурсами, поэтому с поиском информации у покупателя не должно возникнуть проблем.

Речь пойдет о CD, максимальная информационная емкость которых составляет не более 700 мегабайт. Изучив популярные можно сделать вывод, что на рынке оптических носителей за несколько десятилетий особых изменений не произошло.

Серьезные бренды лишь укрепили свои позиции, а заводы-изготовители низкокачественной продукции держатся на плаву лишь благодаря рекламе. на виды дисков по емкости, смело отдать свое предпочтение можно брендам Mitsui, HP, Sony&Philips, 3M, Verbatim и FujiFilm. Профессионалы рекомендуют воздержаться от покупок CD дисков таких марок, как Princo, Memorex, Arita, BASF, Dysan, MMore и JTEC. Мало того, что носители плохого качества имеют много ошибок во время воспроизведения, так ещё и размер CD-диска в реальности на 5-20 мегабайт меньше, чем заявил продавец на упаковке.

Цвет активного слоя

Часто при покупке от продавца можно услышать, что качество записи на CD-носителе напрямую зависит от цвета активного слоя - чем он темнее, тем лучше сохранность информации, вне зависимости от вида диска по емкости. Уверяя покупателя, что музыкальные CD-диски черного цвета с защитным виниловым слоем пусть и стоят на порядок дороже, зато прослужат не одно столетие, успешно завершают сделку. На самом деле внешний вид диска, включая цвет активного слоя, создается по требованиям, которые предъявляет заказчик заводу-изготовителю. Наряду с такими показателем, как емкость, есть графа «дизайн», в которой и указывается цвет активного слоя. А вот за срок хранения отвечает графа «материал активного слоя». Например, недорогой цианин может разрушиться под действием прямых солнечных лучей за десять лет, а дорогой фталоцианин позволит без проблем считать информацию с диска через столетие.

Скорость записи

Размер CD-диска всегда сопровождается указанием которую можно задавать пишущему устройству во время записи информации на оптический носитель. Не вдаваясь в технологии, любому пользователю важно знать, что чем больше эта цифра, тем меньше времени будет затрачено на Все виды дисков по емкости имеют разные временные показатели, которые незначительно отличаются друг от друга. В среднем на скорости «1х» на запись уйдет порядка 40 минут, а диск с параметром «52х» будет записан за одну минуту.

Помимо возможностей диска обратить внимание нужно не только на характеристики скорости записи пишущего устройства, которые указываются на передней панели. Ознакомиться необходимо и с инструкцией устройства, на котором предполагается воспроизведение CD-диска. Например, многие автомобильные магнитолы не могут воспроизвести музыку с носителей, записанных на скорости, превышающей «24х».

Возможности защитного слоя

Спонтанную покупку на рынке или в магазине заставляет произвести красиво оформленный CD-диск. Фото любимого героя или название фильма мгновенно привлекает внимание, и диск пополняет домашнюю коллекцию. В любом случае каждый человек когда-нибудь приходил к мысли, что помимо записи информации на носитель было бы неплохо оформить внешний вид CD, нанеся на его поверхность собственный рисунок или фотографию. С этим нет никаких проблем. Достаточно приобрести диск с маркировкой «Printable». Поверхность защитного слоя оснащена специальным покрытием, которое способно впитывать краску струйного принтера наподобие матовой фотобумаги. Естественно, для нанесения рисунка понадобится принтер, функционал которого поддерживает печать на дисках CD.

Диск-визитка

В большом бизнесе по правилам хорошего тона между партнерами или контрагентами предложение должно быть в виде наглядной презентации, с которой зачастую многие бизнесмены предпочитают ознакамливаться в свободное для себя время. В почтовом ящике презентация может затеряться среди большого объема электронной почты, а flash-накопители раздавать потенциальным партнерам безвозмездно не по карману. В таких случаях спасет диск-визитка. Многие полиграфические компании предоставляют такую услугу. На обрезанный до размеров обычной визитной карточки CD диск по желанию заказчика производитель может нанести логотип или контактные данные. Для такого CD информационная емкость не является критичной. Доступных к записи 120-180 мегабайт вполне хватит для записи нескольких презентаций. Такая визитка, имея нестандартные размеры, без проблем может быть воспроизведена на любом устройстве чтения оптических дисков.

О мини-дисках

Мини-формат CD-дисков до сих пор является довольно востребованным среди владельцев видеокамер и аудиоплееров формат-фактора 8 см. Среди всех существующих стандартных видов дисков по емкости такой CD способен вместить на носитель не более 210 мегабайт. А вот цена его бьет рекорды, превышая в несколько раз стоимость самых дорогих CD дисков формата 5,25 дюйма. Все дело в заводе-изготовителе. Как показывает практика и многочисленные тесты, производитель, выполняя требования, заявленные корпорациями по производству аудио- и видеотехники, изготавливает диск наивысшего качества. В этом может убедиться любой пользователь, достаточно сравнить характеристики разных дисков, произведя тестирование специализированным программным обеспечением.

Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM - англ. Compact Disc Read Only Memory , компакт-диск с возможностью только чтения , или КД-ПЗУ - «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство »). В дальнейшем появились компакт-диски с возможностью не только чтения однократно занесённой на них информации, но и записи (CD-R - англ. Compact Disc-Recordable , записываемый компакт-диск) и перезаписи (CD-RW - англ. Compact Disc-ReWritable , перезаписываемый компакт-диск).

Первым компакт-диском, попавшим на прилавки музыкальных магазинов, был альбом Билли Джоэла 1978 года «52nd Street ». Продажи CD с этой записью начались в Японии 1 октября 1982 года.

По данным Philips, за 25 лет в мире было продано более 200 млрд CD. Несмотря на то, что всё больше людей предпочитают приобретать музыкальные файлы через Интернет , по данным IFPI продажи компакт-дисков до сих пор [когда? ] составляют около 70 % всех продаж музыки .

Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли Microsoft и Apple Computer . Джон Скалли , тогдашний CEO Apple Computer, в 1987 году сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире персональных компьютеров . Одним из первых массовых мультимедийных компьютеров/развлекательных центров, использующих CD-диски, была Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), позже CD-диски стали использовать в игровых приставках Panasonic 3DO и Amiga CD32 .

Версия Джеймса Рассела

Существует версия о том, что компакт-диск изобрели вовсе не Philips и Sony, а американский физик Джеймс Рассел , работавший в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для «личных» целей, желая предотвратить царапание своих грампластинок иглами звукоснимателей . А спустя восемь лет подобное устройство было «независимо» изобретено компаниями Philips и Sony.

Девятая симфония Бетховена

Очевидцы и участники переговоров о формате CD свидетельствуют, что в Philips и Sony до мая 1980 года не было единого мнения о внешнем диаметре диска. С точки зрения инженеров Sony был достаточен диаметр в 100 мм, поскольку он позволяет миниатюризировать портативный проигрыватель. От высшего руководства Philips исходила идея сделать диск не более диагонального размера стандартной аудиокассеты (115 мм), имевшей на рынке большой успех. Кроме того, в этом случае диск соответствует нормальным рядам линейных размеров системы DIN .

Вице-президент корпорации Sony Норио Ога , музыкант , в свою очередь полагал, что диск должен быть в состоянии вместить Симфонию № 9 Бетховена. В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95 % классических произведений. Дальнейшие исследования показали, что, например, девятая симфония в исполнении берлинского филармонического оркестра под руководством Герберта фон Караяна имела продолжительность 66 минут. Наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Вильгельма Фуртвенглера , исполненная на байрейтском фестивале - 74 минуты. Это и послужило решающим аргументом при принятии решения о ёмкости диска.

«Как и в большинстве случаев, красивая история не имеет ничего общего с реальной жизнью. Эта история вышла из-под пера пиарщиков Philips», - считает бывший инженер Philips Кеес Имминк . Реальность же, по его мнению, была иной. Под Ганновером Philips уже подготовил производственную линию по выпуску компакт-дисков на заводе PolyGram . В минимальные сроки можно было запустить производство дисков размером 115 мм. Выпуск дисков размеров 120 мм требовал значительных затрат денег и времени, поскольку был связан с заменой оснастки. По мнению Имминка, Sony не захотела смириться ситуацией, что Philips получит преимущество по выходу на рынок.

Как бы то ни было, в мае 1980 года росчерком пера высшего руководства фирм был установлен окончательный размер диска в 120 мм с ёмкостью в 74 минуты аудиозаписи и частотой дискретизации в 44,1 кГц. Все прочие технические параметры пересчитывались, исходя из согласованных данных.

Объём хранимых данных

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации (или 74 минуты звукозаписи). Однако, начиная приблизительно с 2000 года , всё большее распространение получали диски объёмом 700 Мбайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также синглы диаметром 8,9 см [ ] (не путать с минидисками диаметром 8 см), на которые вмещается около 140 или 210 Мбайт данных или 21 минута аудио, и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки).

Увеличение ёмкости хранимой информации стало возможным благодаря полному использованию допусков на изготовление дисков. Так, например, расстояние между дорожками по стандарту ECMA-130 составляет 1,6 ± 0,1 микрометра , линейная скорость вращения диска 1,2 или 1,4 м/с ± 0,01 м/с с пропускной способностью 4,3218 Мбит/с. Ёмкость в 650 Мбайт соответствует скорости 1,41 м/с и расстоянию между дорожками, равному 1,7 мкм, а ёмкость в 800 Мбайт - скорости в 1,39 м/с [ ] и расстоянию между дорожками в 1,5 мкм.

Технические детали

Формат CD-Audio (до появления программ cd-грабберов) являлся своеобразной защитой авторских прав и не позволял осуществить извлечение аудиофайлов с диска, например, с помощью приложения «Проводник Windows».

Этапы производства компакт-дисков

1. Мастеринг - процесс подготовки данных, для запуска в серию.
2. Фотолитография - процесс изготовления штампа диска. На стеклянный диск наносится слой фоторезиста , на который производится запись информации. Фоторезист - полимерный светочувствительный материал , который под действием света изменяет свои физико-химические свойства.
3. Запись информации. Запись производится лазерным лучом, мощность которого модулируется записываемой информацией. Для создания пита мощность лазера повышается, что приводит к разрушению химических связей молекул фоторезиста, в результате чего он «задубевает».
4. Проявка фоторезиста. Поверхность фоторезиста подвергается травлению (кислотному, щелочному, плазменному), при котором удаляются те области фоторезиста, которые не были экспонированы лазерным лучом.
5. Гальванопластика . Проявленный стеклянный мастер-диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность производится электролитическое осаждение тонкого слоя никеля .
6. Штамповка дисков методом литья под давлением с использованием полученного штампа .
7. Напыление зеркального металлического (алюминий , золото , серебро и др.) слоя на информационный слой.
8. Нанесение защитного лака.
9. Нанесение графического изображения - лейбла (от англ. Label ).

Запись на компакт-диски

Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной записи. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают диски с органическим (в основном, диски CD-R-типа) и неорганическим (в основном, CD-RW-диски) активным материалом.

При использовании органического активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его потемнению (изменению коэффициента отражения материала). При использовании неорганического активного материала запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфного агрегатного состояния в кристаллическое , и наоборот. И в том, и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера.

В просторечии такие записываемые диски называются «болванками». Процесс записи называется «прожигом» (от англ. to burn ) диска.

Технология HD-BURN

Суть технологии записи высокой плотности заключается в применении двух новых принципов, которые позволяют записывать вдвое больше информации на обычном носителе - диске CD-R.

1. Длина пита на диске уменьшается до 0,62 мкм. [ ] Длина пита обычного CD составляет 0,83 мкм. [ ] Это означает, что HD-BURN увеличивает ёмкость диска в 1,35 раза. Длина пита 0,62 мкм была выбрана для того, чтобы все существующие DVD Video-плееры и приводы DVD-ROM смогли считывать HD-BURN-диски после незначительной модернизации.
2. Применяется иная система коррекции ошибок: вместо CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code - перемежающийся код Рида - Соломона) используется RS-PC (RS-PRODUCT Code) с модуляцией 8-16. Это позволило увеличить ёмкость ещё в 1,49 раза. По сообщению Sanyo, система коррекции ошибок RS-PC не только более компактна, но и эффективней, чем CIRC. [

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.

Краткая история создания компакт-дисков. Параметры и свойства разных оптических носителей. Отличие форматов BD от CD и HD DVD.

На сегодня имеется большое разнообразие компакт-дисков, но зная основные виды, можно довольно легко разобраться, для каких конкретно целей нужен тот или иной оптический диск. Различаются они не только по объему хранящейся информации, но и возможностям перезаписи файлов.

Первыми были разработаны CD - эти компакт-диски, в конце семидесятых годов прошлого века, создавались для хранения и прослушивания музыки. Самые первые могли вместить до 650 Мб, чуть позже объем памяти стал больше - 700 Мб.

В 1996 году на рынке компакт-дисков появились DVD. По размерам они сопоставимы с CD, но уже с большим объемом хранения информации до 4,7 гигабайт. Появилась и возможность сохранения видеоизображения, а поэтому и технология DVD стоила намного дороже.

В XXI веке стандартным DVD приводом снабжены почти все компьютеры. Диски формата DVD на сегодня пользуются большим спросом, чем CD, но производители компакт-дисков на этом не остановились.

Технологии записи и хранения разнообразных файлов постоянно совершенствуются. Так были созданы двухсторонние и многослойные диски, на которые записывать количество информации можно на порядок больше.

Следующий этап развития - создание формата BD, диск Blu-ray или «синий луч» был представлен общественности на стыке тысячелетий. Такое необычное название компакт-диск получил по цвету записывающего лазера.

В течение нескольких лет разработчики доводили технологию до совершенства, и в 2006 году был создан существующий до сих пор вариант BD. Этот формат был на первом месте по объему хранимой информации - до 23 гигабайт. Сегодня в обиходе можно воспользоваться уже четырехслойным диском с емкостью 100 гигабайт. Разработаны и диски с десятью слоями записи и объемом 320 гигабайт.

Dual Discs не так известны рядовому пользователю, они занимают отдельную позицию среди компакт-дисков и совмещают в себе два формата - CD и DVD. Так с одной стороны храниться музыка, на второй, в формате DVD, могут быть записаны: меню, видео, изображения, объемный звук, субтитры.

Такие компакт-диски характеризуются по скорости записи или чтении информации. Так обозначение 4x MAX расшифровывается как увеличение скорости вращения диска в четыре раза быстрее, по сравнению с обычными CD.

Еще один вид компакт-дисков HD DVD. Эти диски объемом до 15 Гигабайт, если они однослойные. Емкость двуслойных возрастает вдвое. Однако на сегодня оптические носители формата HD DVD уже не выпускаются. Их вытеснила более востребованная на сегодня технология Blu-ray.

На смену им год назад пришли новые компакт-диски, разработанные на базе BD, но по сравнению с ними, они стоят дешевле, так как затраты на изготовление меньше, чем у BD. Собственное название они пока не получили.

Новые оптические носители превышают емкость всех прежних дисков - терабайт памяти. Вмещать на них такой объем информации позволяет двадцатислойная технология записи. В планах производителей компакт-дисков - увеличить емкость оптических носителей до 15 терабайт.

Компакт-диск ("CD", "CD-ROM") - оптический носитель информации в виде диска небольшого диаметра (обычно 120 мм) с отверстием в центре с постоянной (не стираемой) записью звука, воспроизводимого с помощью оптических (лазерных) проигрывателей. По качественным характеристикам намного превосходит грампластинку и магнитную фонограмму. Компакт-диск был создан в 1979 г. компаниями Philips и Sony. В 1982 г. началось массовое производство компакт-дисков на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером, в Германии. Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли Microsoft и Apple Computer.
Компакт-диск - диск для постоянного хранения данных, представляющий собой круг из алюминиевого сплава, покрытый защитной прозрачной пленкой. Данные записываются мощным лазерным лучом в виде механических микроскопических зеркальных и рассеивающих поверхностей. Запись производится по одной спиралевидной, очень длинной дорожке настолько плотно, что на 5-дюймовый диск помещается 640 Мбайт данных. Осуществляется запись в стационарных условиях на специальных устройствах, и затем для массового потребления штампуются компакт-диски только для чтения (CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory "запоминающее устройство только для чтения"). Чтение производится маломощным (а следовательно значительно более дешевым) лазером по тому же принципу: диск вращается с достаточно большой скоростью, лазерный луч фокусируется на дорожке, и читающее устройство ловит отраженный луч, который падает на фотодиод. Если луч попадает на зеркальную поверхность диска, интенсивность отраженного луча одна, если на рассеивающую поверхность - другая; этим и различаются нули и единицы, с помощью которых данные записаны.
Диски однократной записи, CD-R (их обычно называют просто записываемыми, поскольку буква R - это сокращение от слова Recordable - "записываемый"), значительно сложнее в устройстве. Современные записываемые компакт-диски хорошего качества содержат пять слоев:
- поверхностный слой (Surface Layer) - выполняет декоративные и в некоторой степени защитные функции; обычно представляет собой покрытие из специального лака либо из поликарбоната (прозрачной пластмассы особого типа);
- защитный слой (Protective Layer) - предназначен для защиты от повреждений двух основных, рабочих, слоев диска: отражающего и информационного; материал может быть различным;
- отражающий слой (Reflective Layer) - обеспечивает отражение лазерного луча, прошедшего через информационный слой; в качестве отражающих материалов обычно используют золото и серебро, реже - алюминий и его сплавы;
- информационный (записывающий) слой (Recording Layer) - основной слой компакт-диска; может быть изготовлен из различных органических соединений металлов. Наиболее распространенными на сегодняшний день можно считать цианин и фталоцианин. Именно цвет записывающего слоя обусловливает цвет рабочей поверхности диска: например, цианин дает голубой цвет;
- подложка (Substrate Layer) - играет роль основы, на которую наносятся все другие слои; обычно изготавливается из поликарбоната. При записи диска CD-R его информационный слой обрабатывается фокусированным лазерным лучом высокой мощности. Под действием луча "прожженные" участки становятся непрозрачными и начинают рассеивать свет. Часто такие участки называют питами (от англ. "Pit" - ямка, углубление).
При считывании данных информационный слой диска сканируется лазерным лучом меньшей мощности.
Все слои диска имеют очень малую толщину (доли миллиметра), особенно записывающий слой, поэтому компакт-диск весьма чувствителен к механическому, химическому и любому другому воздействию.
Структура перезаписываемых дисков, CD-RW (RW - это аббревиатура от ReWritable, то есть "перезаписываемый"), аналогична структуре дисков CD-R. Различие состоит лишь в физических свойствах материала информационного слоя. Он должен обладать способностью восстанавливать свое первоначальное (прозрачное) состояние при выполнении операции "стирания". Она производится с помощью все того же лазера, но используемого на промежуточной мощности (ниже, чем при записи, но выше, чем при чтении).

Литература:
1. Аппаратные средства PC, О.В. Колесниченко, И.В. Шишигин. - 5-е изд., [перераб. и доп.]. - СПб. : БХВ-Петербург, 2004;
2. Железо ПК, Р.Б. Томпсон, 2-е издание, СПб.: Питер, 2003.