Принцип записи информации на cd rw. Конструкция и принцип действия. CD-R — Compact Disk Recordable – диск с однократной записью и многократным чтением

Министерство образования РФ

Иркутский государственный технический университет

Кафедра АС

Курсовая работа

«Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи »

Выполнил: ст. гр. АСУ-99-1

Беляев В. А.

Принял: Бахвалов С. В.

Иркутск, 2002 год

Общие сведения о компакт-дисках………………3

Формат компакт-диска……………………………4

Классификация…………………………………….5

Принцип записи CD-R…………………………….6

Принцип записи CD-RW………………………….7

Способы записи……………………………………8

Литература…………………………………………11

В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disk), открыв тем самым эру цифровых носителей на компакт-дисках. Принцип работы этих дисков – оптический. Чтение и запись осуществляется лазером. В компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Отражение интерпретируется как единица, «впадина» - как ноль. Приведу некоторые технические параметры компакт-дисков. Рабочая длина волны лазера - 780 нм. Диаметр компакт-диска 120 мм. Толщина диска 1,2 мм. Объем диска 680 Мб (74 мин аудио). Вес 14-33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками - 1.6 мкм, ширина пита - 0.5 мкм, глубина - 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина - 0.83 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Поверхность компакт-диска.

Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Номинальная (1x) скорость передачи данных - 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или "сырых" данных, 4.3 Мбит/сек "физических" данных). В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних сторон осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

Рассмотрим формат компакт-диска.

Поверхность диска разделена на области:

PCA (Power Calibration Area). Используется для настройки мощности лазера записывающим устройством. 100 элементов.

PMA (Program Memory Area). Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. 100 элементов.

Вводная область (Lead-in Area) - 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).

Область данных (program area, user data area).

Выводная область (Lead-out) - кольцо 116-117 мм (6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-out Track).

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:

• число каналов

  данные или звук

  можно ли копировать

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

  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

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды, см. субканал P) 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), СD-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). Полное описание их займет слишком много места, и это не является целью написания данной работы.

В зависимости же от количества возможных операций записи компакт-диски разделяются на: CD-ROM (read only memory), CD-R (recordable), они же CD-WORM (write once read many), CD-RW (rewritable). Соответственно, СD-ROM изготавливается на заводе, и дальнейшая запись на него невозможна; CD-R предназначен для однократной записи в домашних условиях; CD-RW допускает множество операций записи. Диски CD-ROM представляют собой поликарбонат, покрытый с одной стороны отражающим слоем (алюминий или - для ответственных применений - золото) и защитным лаком с другой. Смена отражающей способности осуществляется за счет штамповки углублений в металлическом слое. На заводе их просто штампуют с матрицы. Это для нас не очень интересно, и мы подробнее остановимся на дисках, запись на которые можно сделать на домашнем компьютере.

Начнем с однократно-записываемых дисков (CD-R).

По своему внутреннему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, "начинка" которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната.
При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска. На основу наносится активный (или регистрирующий) слой, на котором, собственно, и происходит запись информации. Во время записи мощный лазерный луч нагревает небольшие участки активного слоя. Под воздействием высокой температуры меняются свойства вещества регистрирующего слоя в месте нагрева, в результате он перестает пропускать свет. В других местах, которые не разогревались лазером, свет по-прежнему беспрепятственно проходит через регистрирующий слой. В качестве материалов для регистрирующего слоя обычно используются цианин и фталоцианин.

Осталось разобраться с отражающим слоем. Итак, отражающий слой - это тончайшая пластинка из золота или серебра. Причем из серебра лучше, потому что у него больший коэффициент отражения. Но, тем не менее, диски с золотым отражающим слоем продолжают выпускаться, хотя они хуже и значительно дороже. Как обычно, приходится жертвовать одним качеством в угоду другому: золото - очень долговечный материал, а серебро со временем окисляется. Поэтому в тех случаях, когда требуется длительное хранение данных, применяются диски с золотым отражающим слоем. Ну и последний слой, защитный, наносится поверх отражающего, и служит для механической защиты CD-R диска и нанесения на него этикетки. Тут тоже возможны варианты: в простейшем случае защитный слой являет собой покрытие лаком. Не самый лучший вариант защиты. Лак можно ободрать, и, что еще хуже, возможна химическая реакция между лаком и различными веществами, которые на него попадают (например, с чернилами, которыми Вы сделаете надпись на обратной стороне диска). Однако последнее время некоторые производители CD-R дисков используют специальные устойчивые лаки для покрытия дисков, что сообщает им дополнительную надежность. Более надежные защитные покрытия - дополнительный слой специального пластика. Кроме защиты, такой способ еще и делает внешний вид диска более привлекательным по сравнению с лаковым.

Восстановить прозрачность веществ, используемых в качестве активного слоя в дисках CD-R, невозможно. С одной стороны, это дает некоторую гарантию того, что записанная информация будет надежно сохранена. Действительно, повредить запись, нанесенную на активный слой, можно только одним способом - сделать прозрачные участки непрозрачными. Что и может произойти под воздействием, например, яркого солнечного света. С другой стороны, один раз записанный диск переписать невозможно. К сожалению, решить это противоречие пока не удалось. На сегодняшний день мы вынуждены выбирать между возможностью перезаписи и надежностью хранения информации.

И если мы выбираем перезапись, то придется использовать диск CD-RW. Единственное отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. У CD-R дисков запись основана на изменении оптических свойств слоя под действием температуры - при нагревании слой мутнеет. Принцип записи CD-RW дисков чуть сложнее, здесь используется явление фазового перехода. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде.

Аморфное вещество, как известно из курса физики, это такое вещество, которое при нагревании не превращается в жидкость, а постепенно размягчаются, становятся все более текучими. Примером такого вещества может быть всем известный пластилин. Или мед. Кстати, на примере меда хорошо видно общее свойство аморфных веществ - с течением времени они переходят в кристаллическую форму. Поставьте банку прозрачного свежего меда в шкаф, и не трогайте года 2. Потом достаньте, и вы увидите, что мед загустел, а то и вовсе стал твердым, "засахарился". И стал непрозрачным! Вот на этом принципе и основана запись на CD-RW. Прозрачность регистрирующего слоя CD-RW зависит от того, в каком состоянии это вещество находится, в аморфном или в кристаллическом. И мы можем управлять процессом перехода из одного состояния в другое. Если нагреть регистрирующий слой до достаточно высокой температуры и затем резко охладить его, то вещество переходит в аморфную форму. Именно так происходит процесс записи. На чистом диске CD-RW регистрирующий слой находится в кристаллической форме. Мощный луч записывающего лазера разогревает участок поверхности и выключается, диск быстро остывает и в этом месте часть активного слоя переходит в аморфную форму. Для того, чтобы вернуть вещество активного слоя в кристаллическое состояние, его опять нагревают, но до меньшей температуры (менее интенсивным лучом). И вещество возвращается в кристаллическое состояние. Такую операцию можно проводить около 1000 раз, именно столько циклов перезаписи выдерживают CD-RW диски.

И все было бы хорошо, если бы не та самая особенность аморфных веществ кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием. Зато можно перезаписывать.

Еще одна особенность дисков CD-RW проявляется при чтении. Если в дисках CD и CD-R мы четко выделяли два типа участков поверхности - отражающие свет и неотражающие, то в CD-RW вся поверхность является отражающей, хотя и в разной степени. Поэтому при чтении диска CD-RW информация считывается в тот момент, когда луч лазера попадает на участок перехода между кристаллическим и аморфным веществом. Лазер во всем этом процессе используется стандартный, с длиной волны 780 нанометров. Считывание производится тоже стандартным лазером, но разница в уровнях сигналов: для CD-RW-дисков меньше, чем для CD-ROM.

Рис. 2. Структура дисков CD, CD-R, CD-RW

Рассмотрим способы записи компакт-дисков в домашних условиях. Для этого необходимо иметь не только записывающий CD-привод, но и специальное программное обеспечение. Они обычно поставляются вместе. Примером таких программ могут служить Easy CD, CD Creator, CD Publisher. В операционной системе Windows XP встроена поддержка записи компакт-дисков.

Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора "нечестными" драйверами устройств, зависанием программы или операционной системы. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once - весь диск за один прием) и TAO (Track At Once - одна дорожка (сессия) за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных кадров - run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки - большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующую дозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытая сессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путем записи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зоны расходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, диск должен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышает вероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинство современных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишает возможности дописывания дополнительных сессий.

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в виде дополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионную запись, считывают с диска только первую TOC - соответственно, с их помощью можно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считывают только последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должна содержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очередной сессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для создания полной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как при дописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределах всего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которые не были импортированы при создании очередной, в результирующем каталоге присутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многие программы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска. Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их "удаления". Видимость "удаленных" таким образом файлов впоследствии может быть "восстановлена" путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование - разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск - стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ позволяют записывать загружаемые диски. Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Литература

people.kstu.edu/CSN/CDR/rab.htm

kstu.kz/~yas/theory_lw/opt_70.htm

bog.pp/hard/cdrom.html

Похожие рефераты:

Наличие активного (регистрирующего) слоя в диске CD-R (заготовка для записи). Точные значения ширины, глубины и угла наклона боковых стенок. Требуемая мощность лазера при записи. Типы красителей, отражающий, защитный и декоративный слои компакт-диска.

В первых моделях жестких, в качестве магнитного покрытия использовался материал на основе окиси железа. Сейчас производители используют окись хрома, которая имеет большую износостойкость.

Принцип работы дисковода CD-ROM Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального полож...

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – диск только для чтения.

Размер: 120 мм, толщина 1,2 мм (5”) 640-700 МБ (из них 8 МБ служебная информация)

Структура диска:

Поликарбонатная пластмасса (Back layer)

Тонкий слой алюминия

Защитный слой (лаковое покрытие/лакировка)

Этикетка диска (декоративное покрытие)

Информация на диске записывается вдоль одной спиральной дорожки (как на грампластинке), начало дорожки отсчитывается от центра диска к краю, т.е. дорожки диска имеют форму спирали. Лазерный луч определяет цифровую последовательность 0 и 1, записанных на CD, по форме микроскопических ямок (Pit-слой) на его спирали.

Принцип считывания информации c CD-ROM 4 этапа:

Лазерный луч, попадая на отражающий свет островок(возвышенность), отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную 1. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается, фотодетектор фиксирует двоичный 0.

1. луч слабого лазера дисковода двигается через систему линз и фокусируется на спирали диска
2. луч «считывает», отражаясь от pit-слоя диска с разной интенсивностью
3. отраженный луч попадает в группу призм, преломляется и отражается на фотодетекторе
4. фотодетектор определяет интенсивность светового потока и передает микропроцессору дисковода, тот переводит все в цифровую последовательность (0 или 1).

Принцип записи на CD-ROM:

CD-ROM изготавливаются только в заводских условиях на специализированном промышленном оборудовании в 2 этапа:

1. Создается мастер-диск (матрица). На заготовке диска (рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла — алюминия) формируется спиралевидная дорожка вдоль которой лазерный луч «прожигает» в ней крохотные ямки. (pit-участки).
2. Штамповка тиража с мастер-диска. Матрица отправляется в производственный цех, где с нее штампуется множество копий. Потом рельефная основа металлизируется, добавляется еще один более тонкий слой лака, защищающего металлическую поверхность, сверху наносятся рисунки (этикетка).

Информация с лазерного диска считывается с помощью привода (CD-дисковода) Конструкция привода:

1. Плата электроники (Размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала)
2. Шпиндельный двигатель (электродвигатель) – служит для вращения диска в дисководе с постоянной или переменной линейной скоростью
3. Оптическая система считывающей головки состоит из оптической головки и системы ее позиционирования. В головке размещены маломощный лазерный излучатель, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель.

Система загрузки диска — может быть в двух вариантах:

1. специальный футляр для диска (caddy), вставляемый в приемное отверстие привода (как floppy-disk)
2. выдвижной лоток подноса (tray-механизм), который выдвигается из накопителя после нажатия кнопки Eject. На него устанавливается диск, задвигается диск повторным нажатием кнопки Eject (задвигать tray-механизм «в ручную» не следует, можно повредить дисковод.

На передней панели дисковода имеются:

1. кнопка Eject для выгрузки и загрузки диска
2. гнездо для подключения наушников (с электронным или механическим регулятором громкости)
3. индикатор обращения к приводу
4. в ряде моделей может быть кнопка Play/Next –для проигрывания звуковых дисков (при этом кнопка Eject используется для остановки проигрывания). Качество воспроизведения музыкальных дисков уступает стационарному проигрывателю, т.к. это вспомогательная функция CD-ROM, а не основная – качество близко к плееру.
5. небольшое отверстие для аварийного извлечения диска, (например, при выходе из строя лотка дисковода, при аварийном отключении питания). В отверстие нужно вставить шпильку (распрямленную скрепку) и аккуратно нажать, при этом снимается блокировка лотка и его можно выдвинуть вручную и извлечь диск.

На задней панели:

Почти все CD-приводы имеют на задней панели добавочно к обычному аналоговому выходу (в виде импульсов тока) цифровой выход для прямого подключения к звуковой карте, что позволяет обойти звуковую часть привода и использовать соответствующие схемы звуковой карты (звук качественнее).

Характеристики дисковода:

Главной характеристикой является скорость чтения данных , зависит от скорости вращения диска, увеличив скорость вращения можно повысить скорость чтения данных. В CD-ROM (2,4,8 скоростных) постоянная линейная скорость(CLV — Constant Linear Velocity), частота вращения является переменной величиной и обратно пропорциональна расстоянию от считывающей головки до центра. Пример: 2-х скоростной привод 200 об/мин (внутр. дорожка) 530 об/мин (внешняя дорожка) Начиная с 12 скоростных CD-приводов диапазон частот составляет 2400-6360 об/мин, эту скорость на сменном носителе реализовать тяжело, поэтому используется другой режим CAV (Constant Angular Velocity) – режим с постоянной угловой скоростью, в котором частота вращения постоянна и близка к max, а скорость чтения пропорциональна радиусу. На этом режиме работают 16, 24, 32, 40, 50 скоростные СD- дисководы. Скорость вынесенная в маркировку дисковода – это max скорость чтения, а не усредненная – а это значит что перед вами не 24 скоростной дисковод, а 14-16 скоростной (по среднему значению). Совет высокоскоростными приводами не увлекаться, т.к. чем выше скорость чтения данных тем меньше качество, надежность чтения, тем больше вылезает ошибок (особенно с пиратских копий). 40-50 скоростных приводов вполне достаточно.

Интерфейс подключения CD-привода к материнской плате:

1. EIDE (вторым с винчестером на одном шлейфе) или отдельно в IDE
2. SCSI (устанавливается в гнездо расширения ПК материнской платы) Вместе с CD-ROM.- поставляется дискета с программным обеспечением для установки CD-ROM под операционную систему- специальный шнур для подключения к звуковой карте- комплект крепежных винтов

Фирмы-производители: NEC, ASUSTEK, Toshiba, Sony, Pioneer, Panasonic Правила эксплуатации дисководов и дисков:

• Боятся пыли и грязи на поверхности дисков, это может повредить систему линз и приведет к отказу от чтения (проскакивание дорожек). Недопустимы отметины от рук(отпечатки), царапины, грязь.
• Нельзя хватать за поверхность диска пальцами, только за боковые поверхности.
• Если диск грязный, существует единственный способ его очистить: диск смочить чистящим составом (на основе изопропилового спирта), провести салфеткой из микрофибры от центра к краю, ни в коем случае по окружности, вдоль дорожек.
• Существуют специальные платформы (приводы) для чистки дисков.
• Осторожно относится к эксплуатации в дисководе дисков сомнительного производства (случаи разрыва дисков в дисководе при раскручивании и как следствие поломка привода)

CD-R — Compact Disk Recordable – диск с однократной записью и многократным чтением

Для записи информации на такой диск необходимы: специальный пишущий привод, заготовка диска (болванка или матрица CD-R), специальное ПО. Эти диски используются для создания архива данных, аудио-видео-диски, дистрибутив программного обеспечения Емкость такая же как у CD-ROM. Есть 780-800 МБ для записи звука 74 мин по 176 КБ

Структура диска:

Прозрачный защитный слой

Краситель (регистрирующий слой – цианин или фталоцианин)

Подложка

Металлическое покрытие (алюминий, серебро, золото и др. сплавы)

Защитный слой лака с этикеткой

Цианиновый краситель обладает сине-зеленым (цвет «морской волны») или насыщенно синим оттенком рабочей поверхности, фталоцианин, в большинстве случаев, практически бесцветен, с бледным оттенком салатового или золотистого цвета. Цианиновый краситель более терпим к предельным сочетаниям мощности чтения/записи, чем «золотой» фталоцианиновый, поэтому зачастую диски на основе цианинового слоя проще считывать на некоторых дисководах. Фталоцианин — несколько более современная разработка. Диски на основе этого активного слоя менее чувствительны к солнечному свету и ультрафиолетовому излучению, что способствует увеличению долговечности записанной информации и несколько более надежному хранению в неблагоприятных условиях.

Принцип записи на CD-R:

Сфокусированным мощным лазерным лучом (CD — рекодером) нагреваются небольшие области слоя красителя. Краситель предает тепло смежной с ним подложке, под действием тепла подложка изменяет свои свойства и начинает рассеивать свет (темнеет и становится непрозрачной). В областях, не нагреваемых лазером, подложка остается прозрачной и при считывании данных пропускает луч. Последний проходит до металлического слоя, отражается от него и через подложку попадает на светочувствительный датчик. Способ записи информации отличается от CD-ROM, результат же один и тот же – последовательность отражающих и неотражающих участков (Образуются pit-участки подобно CD-ROM), которые читает любой CD-ROM Считываются такие CD-R немного хуже, чем обычные CD-ROM диски, из-за наличия дополнительного слоя, уменьшающего коэффициент отражения. Большое значение имеет и качество формирования «питов» на диске, что зависит как от свойств органического красителя, так и от самого CD рекордера. Конструкция привода такая же, отличие структура диска и мощность лазера. Как выбрать CD-R диск При выборе болванки для записи лучше всего ориентироваться на производителя диска. Именно на производителя, а не на торговую марку продавца (например диски Taiyo Yuden (TY) продаются под торговыми марками как самой Taiyo Yuden, так и Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf и некоторых других). На нашем рынке наиболее распространены диски следующих производителей (в скобках указаны некоторые торговые марки):

• Taiyo Yuden Company Limited (Taiyo Yuden,Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf)
• Mitsui Chemicals (Hewlett Packard, Mitsui, Philips, Sony)
• TDK Corporation (3M, TDK)
• SKC Company Limited (SKC)
• Multi Media Masters & Machinery SA (Mirex, BASF)
• Mitsubishi Chemicals Corporation (Traxdata, Verbatim)
• Ritek Co. (Dysan, FujiFilm, Memorex, MMore, Philips, BASF, TDK, Samsung, Targa, Traxdata)
• Fuji Photo Film Co, Ltd.(FujiFilm)
• Kodak Japan Limited (BASF & Kodak)
• Princo Corporation (BTC, Princo & KingTech)
• CMC Magnetics Corporation (BASF, MMORE, Imation, Memorex)

Для записи аудиодисков стоит обратить внимание на качественные цианиновые CD-R. При выборе CD-R для записи данных, чтобы информация хранилась на них максимально долгое время, следует отдать предпочтение качественным фталоцианиновым дискам.

CD-RW — Compact Disk ReWritable – многократно записываемый диск.

Структура диска:

Защитный прозрачный слой

Комбинированный слой

Металлическое покрытие (алюминий и др.)

Защитный слой

Принцип записи на CD-RW: Запись информации производится специальным комбинированным слоем, который реверсивно изменяет свои характеристики. Записывающий слой изменяет свое состояние (из кристаллического — прозрачного в аморфное непрозрачное). Такой процесс называется фазовым переходом и широко применяется в магнитооптических устройствах. Запись на CD-RW основана на изменении отражающей способности поверхности. Эти диски более «капризны» при чтении, т.к. изменение отражательных свойств у них намного ниже, чем у CD-R CD-RW показывают более низкую скорость работы, в отличии от CD-R, но справляется со всеми задачами что и CD-R и дополнительно можно перезаписывать диски. Скорость 4-8-12-16-24x Запись на CD-R (RW) может производиться в 2-х режимах:

1. режим (односеансный) DAO (Disk At Once –весь диск за один сеанс) – записывается (нарезается) весь диск за 1 сеанс без перерывов. После записи на такой диск на него невозможно будет дописать новые данные.
2. режим (многосеансный) TAO (Track At Once – одна дорожка за один сеанс) – данными заполняется за несколько сеансов, информация в виде отдельных томов или пакетов (пакетный режим).

Существуют CD-рекордеры – это привод способный писать на CD и читать их. Все современные рекордеры работают с CD-R и CD-RW. Скорость вращения указывается в трех числах: Например 50x/24х/16x/ 50х — скорость чтения CD 24x — скорость записи на CD-R 16x- скорость записи на СD-RW

DVD-Диски Digital Video Disk (цифровой видеодиск)

Дисковый DVD-накопитель имеет более коротковолновый лазер, чем CD, поэтому дорожки на диске размещаются ближе к друг другу, а также увеличивается объем информации, хранящейся на участке дорожки данной длины. В результате на одной стороне DVD-диска можно записать до 4,7Гб данных. Существуют двухслойные диски с возможностью записи 8,5Гб данных на одной стороне, а также двухсторонние «перекидные» (Flippy) диски с записью на обеих сторонах емкость 17Гб.

Существуют следующие структурные типы DVD:

1. Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный) – самый простой тип дисков емкость 4,7 Гб

2. Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный) . Диски имеют два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя считывают с одной стороны и на таком диске можно разместить 8,5 Гб данных, то есть на 3,5 Гб больше, чем на однослойном/одностороннем диске

3. Double Side/Single Layer(двухсторонний/однослойный) . На таком диске помещается 9,4 Гб данных. Не трудно заметить что на таком диске вдвое больше емкости. Данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать информацию с обеих сторон диска самостоятельно

4. Double Side/Double/Layer (двухсторонний/двухслойный) . Самый сложный вариант. Обеспечивает возможность разместить на диске 17 Гб данных. Понятно, что такой диск по сути представляет собой два сложенных вместе односторонних/двухслойных.

Запись DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable) DVD-R — формат однократной записи, разработанный компанией Pioneer. Технология записи аналогична используемой в CD-R и базируется на необратимом изменении под воздействием лазера спектральных характеристик информационного слоя, покрытого специальным органическим составом. Односторонние диски DVD-R вмещают 4,7 или 3,95 ГБ на сторону. Двусторонние диски выпускаются только общей емкостью 9,4 ГБ (4,7 ГБ на сторону).

Для защиты от нелегального копирования разработаны две спецификации: DVD-R(A) и DVD-R(G). Две эти версии одной спецификации используют различную длину волны лазера при записи информации. DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW.

Все известные спецификации перезаписываемых DVD дисков используют технологию многократной записи, основанную на физическом принципе смены фазового состояния (кристаллическое /аморфное) информационного слоя под воздействием лазера с длиной волны 650 (635) нм (phase-change recording). Считывание информации осуществляется путем определения оптических характеристик информационного слоя в различных его фазовых состояниях при отражении лучей лазера (того же, что и при записи).

DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory) — перезаписываемый формат, разработанный компаниями Panasonic, Hitachi, Toshiba. Формат одобрен DVD-форумом в июле 1997 г. На сегодня это самый распространенный DVD формат в компьютерной индустрии. Диски современного — второго — поколения несут 4.7 ГБ на стороне или 9.4 ГБ для двусторонней модификации. Главной особенностью DVD-RAM являются специальные метки, нанесенные на матрицу диска при его производстве. Эти метки отмечают начало секторов. Особенность DVD-RAM в том, что его можно отформатировать в обычную файловую систему FAT32. Для записи диск DVD-RAM должен быть в картридже, причем зачастую картриджи намертво запаяны. Если все же извлечь диск DVD-RAM из картриджа, то появляется возможность использовать его в обычном приводе DVD-ROM.

DVD-RW (Digital Versatile Disc ReWecordable) — встречаются другие названия этого формата: DVD-R/W и реже DVD-ER. DVD-RW — формат многократной записи, разработанный компанией Pioneer. Диски формата DVD-RW вмещают 4,7 ГБ на одну сторону, выпускаются в односторонней и двусторонней модификациях и могут быть использованы для хранения видео, аудио и других данных.

DVD+RW . Этот стандарт без благословения DVD Форума, является конкурирующим перезаписываемым форматом, предлагаемым Philips, Sony, Hewlett-Packard и другими, основана на технологии CD-RW. Дисководы DVD+RW будут читать диски DVD-ROM и CD, но не будут совместимы с DVD-RAM. Диски DVD+RW, способны хранить 2.8 гигабайта (3G) данных, используют технологию изменения фазы. DVD+RW приводы поддерживают запись в несколько сеансов. Благодаря более точному позиционированию лазера в процессе записи привод позволяет перезаписывать любую часть содержимого диска прямо на верх, не стирая старого содержимого. Это же позволяет осуществить и уникальную коррекцию ошибок при записи – плохо записавшийся сектор автоматически перезаписывается заново.

DVD+R. Технология записи DVD+R построена на тех же принципах, что и DVD+RW. Единственное отличие состоит в том, что для отражающего слоя используется материал, сходный с используемым на простых CD-R. По сравнению с DVD+RW недостатком DVD+R является то, что на них не работает коррекция ошибок, основанная на простой перезаписи сбойного сектора. Зато диски DVD+R лучше читаются на стационарных плеерах и простых DVD-ROM за счет более высокой отражающей способности записываемого слоя. Kodak Japan Limited.

Устройство чтения дисков CD и DVD состоит из двигателя, вращающего компакт-диск, системы загрузки дисков, оптической считывающей системы и устройства управления. Все эти компоненты размещаются в едином корпусе, который вставляется в пятидюймовый отсек корпуса компьютера. Внешние дисководы CD-ROM, а также DVD-ROM выполнены в виде отдельного устройства.

В бытовых устройствах двигатель должен вращать компакт-диск с постоянной линейной скоростью, чтобы скорость считывания информации не менялась. Современные компьютерные устройства меняют скорость считывания в зависимости от качества используемого диска. На оси двигателя находится площадка, к которой прижимается диск. Диски вращаются со значительными скоростями, что вызывает достаточно громкий неприятный шум. В последнее время ведутся работы по снижению шума скоростных дисководов СD-ROM.

Имеется несколько вариантов загрузки дисков. Чаще всего используется выдвижной лоток, называемый tray - лоток. С помощью специального двигателя лоток выезжает и убирается внутрь после того, как на него положили нужный компакт-диск (Рис. 1.2).

Рис. 1.2. Дисковод компакт-дисков

В некоторых устройствах имеются дополнительные фиксаторы, позволяющие устанавливать дисковод в корпус компьютера вертикально. Эти фиксаторы удерживают диск при загрузке и выгрузке.

Реже встречается способ загрузки дисков slot-in, что можно приблизительно перевести как «входная щель». При использовании этого способа диск непосредственно вставляется в щель дисковода. Никакие лотки или коробки не используются. Работа с компакт-диском напоминает работу с обычной дискетой. Еще реже используется специальная коробка, называемая caddy -помощник. Диск вставляется в эту коробку, а она, в свою очередь, вставляется в приемное устройство дисковода. Такой способ загрузки надежнее, но менее удобен.

Современные технологии позволяют достичь приемлемой надежности и точности позиционирования при использовании выдвижного лотка.

Оптическая система состоит из оптической головки и системы ее перемещения. В оптической головке расположен лазер, система линз и приемник отраженного сигнала. Основой системы перемещения головки является высокоточный двигатель, позволяющий перемещать оптическую головку точно по информационной дорожке диска. Устройство управления обеспечивает совместную работу всех устройств, распознает команды компьютера и передает полученную с диска информацию.

На передней панели дисковода расположена кнопка открытия и закрытия лотка, а также светодиоды, показывающие режим текущей работы устройства. Кроме того, на передней панели расположено гнездо для подключения наушников и регулятор громкости. Следует отметить, что качество звука, получаемого с этого разъема, достаточно посредственное. В некоторых моделях на передней панели расположены дополнительные органы управления.

Многие дисководы имеют на передней панели небольшое отверстие для аварийного извлечения диска. Разогнув канцелярскую скрепку и вставив ее конец в отверстие, вы приоткроете дисковод, после чего сможете вручную достать диск. Разогнутый конец скрепки должен быть достаточно длинным, чтобы достать до механизма. Этим способом следует пользоваться только в случае поломки дисковода и невозможности достать диск обычным путем. В обычной работе использовать данный способ извлечения диска недопустимо.

Устройства для работы с компакт-дисками могут быть внутренними и внешними. Наиболее распространены внутренние устройства с интерфейсом IDE, но иногда используются устройства с интерфейсом SCSI. Внешние устройства подключаются через шину USB, USB 2.0 или FireWire. Ранее использовался еще параллельный порт, но в настоящее время он не используется из-за низкой скорости. Некотор"ые внешние модели подключаются по интерфейсу SCSI.

Все внутренние дисководы компакт-дисков имеют звуковой выход, подключаемый к звуковой плате компьютера. При воспроизведении аудиодисков звуки передаются именно через этот интерфейс. Современные устройства имеют дополнительно цифровой выход в стандарте SPDLF. Ьсли ваша звуковая плата имеет вход этого стандарта, лучше подключить дисковод по данному интерфейсу. При этом качество воспроизведения звука может несколько повыситься.

Устройства для записи компакт-дисков внешне почти не отличаются от устройств чтения. Однако лазер, используемый в оптической системе, может нагревать участки заготовки, чтобы в этом месте регистрирующий слой темнел. Мощность лазера при записи примерно в десять раз больше, чем при чтении.

В настоящее время дисководы CD-R устарели, и им на смену пришли дисководы CD-RW. Технически они мало различаются, однако с помощью дисковода CD-RW можно не только записывать компакт-диски, но и выполнять повторную запись, используя для этого специальные заготовки. Запись на диски CD-RW выполняется с использованием эффекта перехода рабочего слоя диска под действием луча лазера в кристаллическое или аморфное состояние с разной отражательной способностью.

При записи компакт-диска лазер включается на повышенную мощность. Лазер перемещается вдоль дорожки, записывая нужную информацию. Прервать этот процесс невозможно. Если компьютер не успеет передать очередную порцию информации для записи, процесс будет прерван и используемая заготовка испорчена. Для защиты прерывания потока информации в современных устройствах имеется буфер размером в несколько мегабайт. Кроме того, во многих современных моделях CD-RW используется специальная технология, позволяющая временно прервать запись и возобновить ее после поступления очередной порции данных.

Заготовки для записи компакт-дисков имеют предварительную разметку. Она содержит специальные метки и сигналы синхронизации. Предварительная разметка помогает движению лазера по нужной траектории. Кроме того, перед записью можно прочитать некоторые параметры используемой заготовки. Это поможет точнее настроить программу для записи. Сигналы записаны с пониженной амплитудой и впоследствии перекрываются записываемым сигналом.

Первые дисководы CD-ROM, а также устройства чтения компакт-дисков в музыкальных центрах, считывают информацию со скоростью около 150 килобайт в секунду. Эта скорость принята за единицу. Скорость чтения, записи и перезаписи задается в единицах, кратных данной скорости. Например, если говорят, что запись идет на восьмикратной скорости, это значит, что реальная скорость равна 150x8=1200 килобайт в секунду. Сорокоскоростной CD-ROM читает информацию со скоростью 150x40=6000 килобайт в секунду. Скорость чтения современных скоростных устройств может различаться для различных частей компакт-диска. В характеристиках обычно указывается максимальная скорость. Средняя скорость чтения при этом бывает меньше раза в два.

Для дисководов DVD-ROM принята иная единица скорости чтения. Она равна восьми скоростям чтения CD-ROM. Таким образом, если в документации к устройствту указана четвертая скорость чтения DVD, это соответствует скорости передачи 4800 Кб/с.

Для устройств CD-RW указываются три различных скорости. Первой принято указывать максимальную скорость записи компакт-дисков. Для современных CD-RW эта скорость колеблется от 24 до 52. На втором месте стоит скорость перезаписи. Обычно эта скорость несколько меньше, чем скорость записи и равняется от 10 до 24. Последней указывается скорость чтения CD-ROM. У большинства моделей эта цифра колеблется от 32 до 52. Таким образом, устройство с обозначением 52/24/52 может записывать диски на скорости 52x150=7800 Кб/с, перезаписывать на скорости 24x150=3600 Кб/с, а читать компакт-диски со скоростью 52x150=7800 Кб/с. Скорость чтения указана максимальная, достигаемая только на внешней стороне диска. Если скорость записи на диск меньше 24, то она является постоянной и не меняется при записи всего диска. При более высоких скоростях используется технология, когда скорость записи меняется от центра к краю диска.

Устройства для записи DVD-дисков являются обычно комбинированными, то есть позволяют записывать, как DVD, так и CD-R и CD-RW. Скорость записи на DVD в таких устройствах указывается в разах чтения DVD, то есть скорость записи на DVD 2,4 составляет 3312 Кб/с. Типичная формула современных устройств записи на DVD составляет 16/10/2,4, соответственно на CD-R, CD-RW и DVD-RW или DVD+RW. Для устройств записи формата DVD-RAM скорость несколько ниже - от 1 до 1,5. Современные устройства записи DVD-R позволяют писать на скорости 4. Скорость чтения обычно составляет 34 - 48 для CD-R, CD-RW и 6 - 16 для DVD.

Кроме максимальных скоростей записи, устройства записи CD и DVD могут записывать информацию также и на меньшей скорости.

Стандартный компакт-диск, размером 650 Мб, можно записать на восьмой скорости примерно за десять минут. Если же вы используете двадцать четвертую скорость, то для записи потребуется немногим более трех минут. При этом ваш компьютер должен обеспечивать нужную скорость подачи информации для записи. Запись заготовки DVD при скорости 2,4 займет около 20 минут.

Скорость записи зависит не только от используемого устройства, но и от заготовок. Если у вас заготовка, поддерживающая скорости 2, 4 и 8, то на десятой скорости вы записывать не сможете, даже при наличии соответствующего устройства CD-RW. Скорость записи обязательно указывается на упаковке заготовок компакт-дисков.

Различаются несколько разных скоростей современных устройств. Если вместе с цифрой написано обозначение CLV (Constant Linear Velocity - постоянная линейная скорость), то устройство не меняет линейную скорость, для чего приходится менять скорость вращения. Обозначение CAV (Constant Angular Velocity - постоянная угловая скорость) говорит, что скорость вращения постоянна, но меняется линейная скорость. Обозначением ZCLV (Zone Constant Linear Velocity - зонная постоянная линейная скорость) описывается постоянная линейная скорость на некоторых участках диска. Благодаря постоянной линейной скорости достигается высокое качество записи и воспроизведения, а благодаря постоянной угловой скорости достигается быстрый доступ к нужному фрагменту. В характеристиках устройства может быть написано, например, 16х CLV и 18х - 24х CAV, что означает, что в разных режимах поддерживается разная скорость.

Имеется несколько способов записи информации на диск. В зависимости от используемого формата, можно записать диск целиком или по частям. Соответственно, различают три метода записи: Track at Once (Дорожку за раз), Disk at Once (Диск за раз), и Packet Writing (Пакетная запись).

В режиме записи отдельных дорожек записывающий лазер выключается после записи каждой дорожки. Для записи другой дорожки лазер снова включается. Выключение и включение происходит всегда, даже если требуется записать подряд несколько дорожек. Записанные таким образом дорожки разделены промежутками, длительностью две - три секунды. Этот метод является основным для записи большинства дисков. Часто при этом записывается всего одна дорожка.

Если вы записываете CD и DVD диск целиком, лазер не выключается, пока не будут записаны все нужные дорожки. При этом нельзя использовать мультисессионные диски. Весь диск должен быть записан за один раз. Этот режим иногда применяется для записи звуковых компакт-дисков без промежутков между дорожками. Кроме того, часто промышленное оборудование производителя штампованных дисков требует в качестве образца диски, записанные данным способом.

Пакетная запись подразумевает запись информации на компакт-диск небольшими порциями. При этом отсутствуют многие ограничения. Этот метод, вместе с файловой системой UDF, можно использовать для работы с устройством CD-RW как с обычным жестким диском, записывая, редактируя и удаляя файлы и каталоги на компакт-диске.

В последнее время стали появляться устройства, поддерживающие новейший стандарт Mount Rainier, разработанный фирмами Philips, Compaq, Sony и Microsoft. С его помощью можно работать с компакт-дисками, как с обычной дискетой, то есть записывать и читать информацию без использования каких-либо специальных программ. При использовании устройств CD-MRW (Mount Rainier RW) выполняется аппаратное управление дефектными зонами носителя, значительно улучшена адресация, используется фоновое форматирование диска, не заметное пользователю. Стандарт Mount Rainier используется также в новых устройствах DVD+RW - формат DVD+MRW, что позволяет работать с DVD-дисками большого объема, как с обычными сменными носителями информации. Хотя пока этот стандарт слабо распространен, безусловно, он является чрезвычайно перспективным.

Компакт-диск представляет собой особый вид носителя аудио - и цифровой информации, при изготовлении которого используются последние достижения науки и технологии. Он пред­ставляет собой круглую пластину диаметром 12 или 8 см, состоящую из нескольких слоев. Основным является очень тонкий металлический светоотражающий слой (обычно алюминие­вый), в котором и записана вся информация. Для защиты от внешних воздействий он закрыт с двух сторон довольно толстыми (до 1мм) слоями прозрачного пластика. С тыльной стороны на диске могут быть расположены красочные наклейки, не влияющие на его параметры.

Прежде всего, эти диски изготовляются со вспомогательной разметкой (pregroove), в ней закодирована временная сетка (Actual Time In Pregroove, ATIP - действительное вре­мя по разметке), одновременно служащая и для разбивки диска на кадры (блоки), и допол­нительная информация о диске - коды, рекомендуемые значения скорости вращения и мощности записывающего лазера. Разметка используется для нахождения служебных и пользовательских областей диска и для облегчения слежения за информационной дорожкой в процессе записи. При считывании слежение производится, как обычно, по записанной ин­формационной дорожке.

Кроме этого, диск содержит две служебные области: область калибровки мощности (Power Calibration Area, РСА) и область памяти программы (Program Memory Area, PMA), расположенные внутри от «официального» радиуса начала записи. Первая используется для выбора оптимальной мощности лазера перед каждой записью, вторая - для временного хранения параметров и адресов дорожек в случае записи одной сессии в несколько приемов.

РСА и РМА представляют собой таблицы фиксированной длины емкостью по 100 эле­ментов каждая, что ограничивает как общее количество случаев записи, так и этапов фор­мирования незакрытых сессий.

Одна или несколько дорожек образуют программную область (Program Area); она мо­жет формироваться в несколько приемов, между которыми адреса и параметры дорожек со­храняются в РМА. На этом этапе доступ к записанным дорожкам имеют только приводы CD-R, так как обычные приводы CD-ROM «не знают» о РМА и требуют, чтобы программная область была обрамлена зонами Lead-In (4500 блоков - 9 Мбайт, время записи 1 мин) и Lead-Out (2250 блоков - 4,5 Мбайт, время записи 30 с), а также наличия ТОС в Lead-In. Структура, состоящая из зон Lead-In, Program Area и Lead-Out, называется сессией, а про­цесс записи Lead-In и Lead-Out вокруг области данных - закрытием сессии.

Минимальной единицей информации, записываемой на CD-R за один прием, является дорожка (track) в формате CD-DA (Compact Disk-Digital Audio) или CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory). Минимальная длина дорожки - 300 блоков (вместимость данных 600 кбайт, время записи 4 с). В начале каждой дорожки формируется служебный зазор (pre­gap), содержащий ее параметры, размером 150 блоков (300 кбайт, время записи 2 с) для од­нотипных дорожек и 225 блоков (450 кбайт, время записи 3 с) для дорожек разных типов.

Маркировка дисков: обозначениями CD-R и CD-RW маркируются однократно исполь­зуемые и перезаписываемые диски. Диски CD-R можно применять для записи в приводах CD-RW, но не наоборот.

На всех дисках указывается максимальное гарантированное время записи (обычно 74 мин, 333 000 блоков). В случае, когда предварительная разметка сделана на большее вре­мя, на диск возможна запись более продолжительной программы, однако в случае недоста­точной длины размеченной дорожки диск будет испорчен. Точное количество доступных для записи блоков зависит от модели диска; его можно получить, запросив свойства диска в записывающей программе. Некоторые диски имеют менее 333 000 доступных блоков.

На большинстве дисков указана их максимальная вместимость (обычно 650 Мбайт при размере блока 2048 байт). На дисках некоторых производителей (например, Maxell) вмести­мость в рекламных целях указывается в миллионах байтов (680), что означает те же 650 Мбайт. Отдельные диски маркируются цифрой 780, что обозначает емкость диска в звуковых секторах (74 мин по 176 кб). При записи в формате mode 2 за счет большей величины блока данных возможна запись более 650 Мб ценой снижения корректирующей способности кода.

На диске или коробке сообщается также максимально допустимая скорость записи (1х...6х). Для записи на повышенных скоростях необходим рассчитанный на эти скорости регистрирующий слой. Превышение допустимой скорости записи может привести к смазы­ванию информационных меток и последующей плохой читаемости диска либо к полной его негодности. Отсутствие маркировки скорости или упоминания о ней в сопроводительном тексте говорит о том, что запись на повышенных скоростях не гарантируется.

Надежность дисков CD-R/RW в сравнении со штампованными. Поскольку отра­жающий слой дисков CD-R/RW как правило выполняется из золота и серебра, менее под­верженных окислению, чем алюминий, в большинстве штампованных дисков они тускнеют медленнее обычных. Однако материал регистрирующего слоя CD-R/RW более чувствите­лен к свету и также подвержен окислению и разложению. Кроме того, регистрирующая пленка находится в полужидком состоянии и потому чувствительна к ударам и деформаци­ям диска, например к его перегибу при извлечении из коробки. Наиболее оптимистичная оценка времени жизни дисков на основе фталоцианина - около 100 лет, однако реальные цифры для большинства современных дисков (цианин и другие материалы) гораздо ниже. Примерная оценка долговечности среднего CD-R на основе массовой статистики - около двух-трех лет и более при аккуратном обращении и около года - при интенсивном использо­вании в сочетании с неаккуратным обращением (удары, перегибы, воздействие тепла, влажно­сти, яркого света и т. п.). Для качественно изготовленных и записанных дисков при полном со­блюдении условий хранения и эксплуатации время жизни оценивается минимум в 10 лет.

Изготовление и тиражирование компакт-дисков. Основной способ изготовления дис­ков - прессование с матрицы. Оригинал формируется с исходной цифровой мастер-ленты, содержащей уже подготовленный и закодированный цифровой сигнал, специальным высоко­точным станком на стеклянном диске, покрытом слоем фоторезиста - материала, изменяю­щего свою растворимость под воздействием лазерного луча. При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальва­нопластики переносится на никелевый оригинал (негатив), который может служить матри­цей при мелкосерийном производстве либо основой д ля снятия позитивных копий, с которых, в свою очередь, снимаются негативы для массового тиражирования.

Штамповка выполняется методом литья под давлением: с негативной матрицы прессу­ется поликарбонатная подложка с рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносятся информационные надписи и изображения.

Диски с возможностью записи (CD-R) изготавливаются таким же методом, но между ос­новой и отражающим слоем располагается слой органического вещества, темнеющего при на­гревании. В исходном состоянии слой прозрачен, при воздействии лазерного луча образуются непрозрачные участки, эквивалентные питам (углублениям). Для облегчения слежения за до­рожкой при записи на диске в процессе изготовления формируется предварительный рельеф (разметка), дорожка которого содержит метки кадров и сигналы синхронизации, записанные со сниженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.

Записываемые диски за счет наличия органического фиксирующего слоя имеют более низкий коэффициент отражения, чем штампованные, отчего некоторые проигрыватели (Compact Disk Player, CDP), рассчитанные на стандартные алюминиевые диски и не имею­щие запаса по надежности чтения, могут воспроизводить диски CD-R менее надежно, чем обычные.

Хотя запись на так называемый мастер-диск осуществляется с помощью лазера, этот способ не пригоден для производства сотен или тысяч копий. Запись одного мастер-диска длится более полутора часов. Кроме того, в качестве основы для мастер-дисков использу­ются материалы, которые недостаточно прочны и надежны. Если необходимо напечатать небольшой тираж компакт-дисков, с оригинала (мастер-диска) методами химического осаж­дения и последующей гальванопластики снимается металлическая копия (матрица). Ее уже

Можно использовать для печати копий (таким способом штампуются виниловые грампла­стинки). Однако этим методом можно получить лишь небольшое количество экземпляров, поскольку матрица постепенно изнашивается. Процесс массового производства дисков со­стоит их трех этапов:

С мастер-диска вышеописанным способом снимается первичная матрица;

С помощью первичной матрицы делают копию мастер-диска, на этот раз из достаточ­но прочного металла;

Эту копию мастер-диска можно многократно использовать для получения вторичных (рабочих) матриц.

При таком способе можно получить множество рабочих матриц с одной копии мастер - диска, причем его оригинал сохраняется практически в неприкосновенности, а в технологиче­ском процессе используются относительно недорогие материалы. Те компакт-диски, которые приобретаются в магазине, отштампованы на поликарбонатной основе, покрытой алюминием и защитным слоем пластика. Тонкое алюминиевое покрытие повторяет профиль поверхности основы, что позволяет по отражению лазерного луча от поверхности определить, есть ли на ней углубление или нет. Описанная технология используется как при производстве звуковых дисков, так и CD-ROM.

Считывание информации с диска происходит за счет регистрации изменений интенсивно­сти отраженного от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Оно поступает на фо­тодатчик, величина электрического сигнала с которого зависит от того, отразился ли луч от гладкой поверхности или был рассеян на неоднородности. Углубления (штрихи), нанесенные на компакт-диск в процессе записи, представляют собой неоднородности. Более сильный сиг­нал с датчика соответствует ровной поверхности («плато»), более слабый - углублению. При прохождении луча вдоль дорожки записи (а точнее, при движении дорожки записи под лучом, поскольку считывающее устройство перемещается вдоль радиуса диска, а вращается сам диск) формируется последовательность импульсных электрических сигналов, преобразуемых затем специализированным процессором либо в форму двоичных данных, либо в звук.

Глубина каждого штриха на диске - 0,12 мкм, ширина - 0,6 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет

1, 6 мкм. Это означает, что плотность дорожек (а точнее, витков одной дорожки) достигает 16 ООО дорожек на дюйм (Tracks Per’Inch, TPI, единица измерения плотности их располож­ения). Длина штрихов и участков плато вдоль дорожки записи может изменяться от 0,9 до 3,3 мкм. Дорожка начинается на некотором расстоянии от центрального отверстия диска и заканчивается примерно в 5 мм от его внешнего края (т. е., наоборот, по сравнению с грам­пластинками, дискетами и т. д.). Общая длина спирали составляет около 5 км.

Если на компакт-диске (звуковом или информационном) необходимо отыскать место записи определенных данных, то его координаты предварительно считываются из оглавле­ния диска, после чего считывающее устройство перемещается к искомому витку спирали и ждет появления определенной последовательности битов.

Запись и воспроизведение данных с компакт-диска происходит с постоянной линейной скоростью перемещения дорожки относительно считывающего устройства. Это означает, что при считывании информации с внутренних витков спирали диск должен вращаться бы­стрее, а с внешних - медленнее. Этот способ воспроизведения достался накопителям на CD-ROM «в наследство» от звуковых проигрывателей, в которых скорость считывания дан­ных должна была быть строго постоянной. По этой же причине все компакт-диски разбива­ются на блоки (секторы), частота следования которых при записи и воспроизведении со­ставляет 75 секторов в секунду, а это означает, что при полном времени «звучания», равном 74 мин, на диске располагается 333 ООО блоков.

На дисках, записанных в формате CD-AD, в каждом блоке содержится 2352 байта дан­ных. На CD-ROM 304 байт из них используются дня синхронизации, идентификации и за­писи кодов коррекции ошибок (Error Correction Code, ЕСС), а оставшиеся 2048 байтов пред­ставляют собой полезную информацию. Поскольку за 1 с считывается 75 блоков, то стан­дартная скорость передачи данных для дисководов CD-ROM составляет 153 600 байт/с, что точно равно 150 кбайт/с. Нетрудно подсчитать, что при общем времени «звучания», равном 74 мин, максимальная емкость CD-ROM составит 650 Мбайт.

Компакт-диски с возможностью записи выпускаются в двух вариантах - на 74 и 63 мин.

Конструкция диска CD-DA (Compact Disk - Digital Audio, компакт-диск - цифровой звук) и способ записи звука на нем описывается стандартом предложивших его фирм Sony и Philips, изданным в 1980 г. под названием Red Book (Красная книга).

Стандартный компакт-диск состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформи­рован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы). Отражающий слой покрывается защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака так, чтобы вся металлическая поверх­ность была защищена от контакта со внешней средой. Общая толщина диска - 1,2 мм.

Информационный рельеф диска представляет собой непрерывную спиральную дорож­ку, начинающуюся от центра и состоящую из последовательности углублений - питов (pits). Промежутки между питами носят название lands. Чередованием питов и промежутков различной длины на диске записывается закодированный цифровой сигнал: переход от про­межутка к питу и наоборот означает единицу, а длина пита или промежутка - длину серии нулей. Расстояние между витками дорожки выбирается от 1,4 до 2 мкм, стандарт определя­ет расстояние 1,6 мкм.

Принципы записи информации на DVD-диск

Методы, используемые для записи информации на DVD-диск, аналогичны принципам записи традиционного CD-диска. В настоящее время производятся CD-диски, предназначенные только для воспроизведения, CD-R-диски с возможностью однократной записи и многократно перезаписываемые диски CD-RW.

Принципы записи информации на CD-диски, СD-ROM, DVD-ROM.

Как показано на рисунке 1 - обычный компакт-диск (CD) состоит из прозрачной полимерной подложки (1 ), металлизированного отражающего слоя (2 ) с "дырками" (B ), при помощи которых записана цифровая информация, и защитного слоя (3 ), необходимого для придания диску жесткости. Отражающий слой (2 ) в обычном CD-диске и является слоем, хранящим информацию. Он изготавливается фабричным методом и представляет собой своеобразную матрицу с "выштампованными" в определенных местах "дырками", которые означают логическую единицу. Отсутствие "дырки" подразумевает логический ноль.
Считывание информации происходит при помощи лазерного луча, отражающегося от
поверхности диска. При отражении от "дырки" лазерный луч точно попадает на специальный детектор, который выдает "1". При отражении от поверхности луч проходит мимо детектора, который в этом случае распознает "0". Абсолютно те же принципы записи информации лежат в основе DVD-дисков первого поколения; они предназначены только для считывания информации, записанной на них фабричным способом (так называемый DVD-ROM),CD-R, DVD-R.
В конструкции однократно записываемого компакт-диска (CD-R) между подложкой (1 ) и отражающим слоем (2 ) находится пигментный слой (4 ) из металло-стабилизированного цианида (органическая субстанция). В данном случае именно пигментный слой, на котором фабрично "выдавлены" дорожки (A ), вдоль которых движется лазерный луч, сохраняет информацию. При записи такого диска в специальных рекордерах лазерный луч повышенной мощности "выжигает" в требуемых местах пигментного слоя "дырки" (B ). При считывании информации лазерный луч обычной мощности, свободно проходя сквозь "дырку" в пигментном слое (4 ), отражается от металлизированного слоя (2 ) и попадает на детектор, который распознает логическую единицу. При отсутствии "дырки" лазерный луч поглощается пигментным слоем, отражения лазерного луча не происходит, и детектор выдает логический ноль. Следует отметить наличие дополнительного шероховатого слоя для надпечатки (5), на котором пользователь после записи информации может нарисовать свою этикетку при помощи шариковой ручки, фломастера или даже специального струйного принтера.

CD-RW, DVD-RAM.
Принцип записи на перезаписываемые DVD-диски (который первоначально разрабатывался для компакт-дисков с рабочим названием CD-Erasable) был предложен компаниями Philips, Ricoh и Hewlett-Packard и поддержан такими фирмами, как IBM, Sony, 3M, Olympus, Matsushita и Mitsumi. Конструкция перезаписываемого компакт-диска (CD-RW) напоминает CD-диск, но вместо отражающего слоя в нем используется специальное вещество (6 ), способное многократно изменять свою структуру. Такой материал был разработан компанией TDK и получил название AVIST; он обладает практически идеальными характеристиками.
Его высокой отражающей способности (25-35%) вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении. Характеристики материала AVIST стабильны как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с различными приложениями. В случае перезаписываемых компакт-дисков (например, CD-Erasable) запись осуществляется со скоростью ниже 3 м/c. Работа с данными в формате перезаписываемого DVD-RAM требует от рабочего слоя скорости записи от 3 до 6 м/c. При работе со сжатой видеоинформацией скорость записи уже должна быть выше 6 м/c.
Прекрасное соотношение сигнал/шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых размеров маркера (менее 0,66 mm).
Новый материал AVIST выдерживает не менее 1000 циклов перезаписи на скоростях ниже 3 м/с. При более высоких скоростях записи это количество циклов перезаписи должно возрасти.
Как и на пигментном слое записываемого диска, на рабочем слое AVIST "выдавлены" дорожки (A ), направляющие лазерный луч. При записи такого диска вещество под действием мощного лазерного луча меняет свою структуру в нужной точке поверхности, переходя из кристаллического состояния в аморфное. Поскольку такой переход обратим (т.е. вещество может быть переведено обратно в кристаллическое состояние), диск теоретически может быть перезаписан практически бесконечное число раз. Все зависит от свойств материала, применяемого в информационном слое (6 ), и по мере его дальнейшего совершенствования реально достижимое число циклов будет увеличиваться и составит не менее пяти миллионов перезаписей. Считывание производится лазерным лучом обычной мощности. При отражении от поверхности диска изменяется фаза лазерного луча в зависимости от того, произошло отражение от участка поверхности с аморфной или с кристаллической структурой. Изменения фазы отраженного луча распознаются детектором, который преобразует их в цифровой поток. Такой метод получил название Phase Change Technology (метод изменения фазы).
Однослойные DVD. Как мы уже отмечали, DVD во многом подобен CD, но значительно отличается от него плотностью записи. Как ясно из описанных выше принципов записи, именно предельное количество "дырок", которое может быть размещено на поверхности диска, определяет его информационную емкость.
Первым шагом к созданию нового стандарта можно считать семикратное увеличение емкости CD-диска за счет увеличения плотности записи, которое стало возможным благодаря применению более совершенных источников лазерного луча. различия размеров и плотности расположения "дырок"

Первый слой двухслойного DVD-диска штампуется из обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем полупрозрачного материала, который в свою очередь покрывается пленкой фотополимерного материала, формирующего наружный рабочий слой. Фотополимерному материалу придается жесткость ультрафиолетовым облучением, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком, служащим защитным слоем диска. Основная трудность заключается в создании полупрозрачного материала, разделяющего слои записи, поскольку требования, предъявляемые к нему, довольно противоречивы: он должен хорошо отражать лазерный луч (требуемый коэффициент отражения - около 40%) в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Приоритет в разработке такого материала принадлежит компании 3M, работавшей по заказу Philips-Sony.

Двухсторонние DVD.
Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6 мм, что в два раза меньше толщины CD-диска. Для физической совместимости с традиционными компакт-дисками толщина DVD-диска должна равняться толщине CD-диска, т.е. 1,2 мм. В одностороннем однослойном диске (стандарт DVD-5) с задней стороны (с той, где у CD-диска находится этикетка) приклеивается дополнительная подложка толщиной 0,6 мм.

Технические характеристики с спецификации DVD дисков