Технологии CD/DVD

     Информация  на диске записана с постоянной линейной скоростью, поэтому для достижения постоянной линейной скорости считывания скорость вращения диска изменяется в зависимости от перемещения считывающей головки. Стандартная скорость вращения диска – 500 об/мин при чтении информации с внутренних зон и 200 об/мин при чтении с внешних зон диска (информация на диск записывается по спиральной дорожке от центра к краю). При стандартной скорости вращения диска скорость передачи данных составляет приблизительно 150 Кб/с. В двух- и более скоростных CD-ROM диск вращается с пропорционально большей скоростью. При этом пропорционально повышается и скорость передачи информации [23-24]. 

     1.2 Диски CD-R: общая характеристика, история развития

     Спецификация CD-R, первоначально называемая CD Write-Once (WO), впервые была опубликована в 1988 компаниями Philips и Sony под названием «Оранжевая Книга» (англ.«Orange Book»). «Оранжевая Книга» состоит из нескольких разделов, которые подробно описывают CD-WO, CD-MO (Magneto-Optic), и CD-RW (ReWritable). В последних версиях «Оранжевой Книги» отказались от названия CD Write-Once (WO) в пользу CD-R. Записанные CD-R и CD-RW полностью совместимы со стандартами Audio CD («Красная Книга», англ. «Red Book») и CD-ROM («Жёлтая Книга», англ. «Yellow Book»). Они используют модуляцию «8-к-14», исправление ошибок CIRC и плюс третью дорожку для коррекции ошибок, определённую в стандарте CD-ROM. Первые CD-R произведены в 1988.

     Чтобы записать один-единственный компакт-диск, семь лет назад потребовались бы целая комната аппаратуры, два квалифицированных специалиста и восемь часов работы. Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD-R, можно сделать диск менее чем за час. Аббревиатурой CD-R (CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео [21].

     Назначение  устройства CD-R - запись данных на компакт-диски CD-R, которые потом можно читать на накопителях CD-R, CD-ROM и CD-RW. До недавнего времени они использовались в основном для создания и тиражирования аудио-, видеодисков и дистрибутивов программного обеспечения. Однако, если посмотреть на эти устройства с иной точки зрения, то оказывается, что накопители CD-R - идеальный выбор в качестве устройства для архивирования данных.

     Если  говорить о скорости чтения/записи, то накопители CD-R сильно проигрывают традиционным накопителям на жестких магнитных дисках.

     Скорость  записи для недорогих моделей  составляет 32Х, скорость чтения - 42-52Х (около 7,5 Мб/с). Не слишком высокие скорости записи связаны с определенными техническими трудностями. В моделях более высокого класса скорость записи доведена до 40 -50Х. Получение более высоких скоростей сопряжено со значительными трудностями, так как резко возрастают требования к стабильности механического тракта.

     Скорость  чтения/записи, безусловно, важный, но не единственный показатель, который определяет выбор накопителя для архивации данных. Не менее важна удельная стоимость одного мегабайта хранимых данных. Следует также отметить, что компакт-диски более надежны при длительном хранении информации, чем магнитные носители: последние весьма чувствительны к электромагнитным полям и ударным нагрузкам.

     Запись  на диски CD-R осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча. То есть перед нами – нечто похожее на обычную гравировку или памятное многим «выжигание» по дереву. Правда «выжигает» лазерный луч не на какой-то деревяшке, а на тонкой металлической подложке[25].

     Поверхность подложки, защищенной слоем прозрачного  пластика – отражающая, блестящая. Но диск станет полезным (т.е. хранящим информацию) тогда, когда по подложке пройдется лазерный луч, оставив на каждой дорожке свой «след» в виде ямок-точек. Работает лазер – на блестящей поверхности остается точка, которая уже не отражает, а поглощает свет [25-27].  

     Хотя  способы записи информации на обычные  компакт-диски и на диски CD-R различны, результат мы имеем один и тот же - последовательность отражающих и неотражающих участков, которую может прочесть любой дисковод CD-ROM. При чтении диска на него направляется маломощный лазерный луч, и светочувствительный датчик воспринимает последовательность отраженных сигналов.

     Еще один фактор, который необходимо учитывать, - режим записи. Существуют два режима: односеансный и многосеансный. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без перерывов. В многосеансном режиме данные записываются за несколько сеансов, в результате чего информация на диске представляется в виде нескольких отдельных томов. Не все накопители CD-ROM способны читать диски, записанные подобным способом. Режим многосеансной записи позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись[22].

     Маркировка 2х, 4x, 6x, 8x, 12x, 16x, 24x, ... 48x показывает, во сколько  раз быстрее устройство записывает данные по сравнению с односкоростным эталоном. Под одной скоростью понимается скорость передачи данных равная 150 Кб/сек. Таким образом, маркировка 2х значит, что данные могут записываться со скоростью 300 Кб/сек, 8х — 1.2 Мб/сек, 16x — 2.4 Мб/сек, 48x — 7.2 Мб/сек. Необходимо принять во внимание, что реальная скорость может различаться в зависимости от выбранного формата записи, так как данные записываются в режиме 2'048 байт на блок, а звуковая информация в режиме 2'352 байта на блок. Поэтому реальное время записи одного полного диска в зависимости от формата может несколько отличаться.

     Обычно  маркировка приводов CD-ROM состоит из одной цифры, показывающей с какой  максимальной скоростью данные могут  быть считаны. При этом указывается самый быстрый для чтения формат — CD-ROM Mode 1, да еще, к тому же, при измерении на внешнем периметре диска. Маркировка CD рекордеров содержит три цифры: первая — скорость записи CD-R дисков, вторая — скорость перезаписи (CD-RW диски), третья — скорость чтения. Соответственно, маркировка 16x10x40 для CD рекордера значит, что он способен записывать CD-R диски со скоростью 2.4 Мб/сек, CD-RW диски со скоростью 1.5 Мб/сек, читать диски со скоростью 6 Мб/сек. Если же маркировка состоит из двух цифр (обычно, только для старых рекордеров), то это значит, что такой привод не может работать с CD-RW дисками [22]. 

     1.3 CD-RW накопители: общая характеристика

       Семь лет назад на компьютерном  рынке появились накопители, которые  дают возможность работать с перезаписываемыми CD-RW (CD-ReWritable). Такие устройства позволяют заносить информацию на существующие недорогие компакт-диски с возможностью дозаписи (CD-R ценой около 0,4 $), а при использовании перезаписываемых CD-RW-дисков могут стирать старые данные и записывать вместо них новые. Емкость носителя CD-RW (стоимость около 1 $) составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R.

     Диски CD-RW считываются только на современных универсальных CD-ROM-устройствах и DVD-ROM, рассчитанных на работу с различными носителями (удовлетворяющих спецификации MultiRead).

     CD-RW выпускаются и для IDE/ATAPI-интерфейса, и для SCSI. Все устройства обеспечивают режимы записи Track at Once и Disc at Once, многосеансовую запись (MultiSession), фиксированный и переменный пакетные режимы записи, а также все стандартные форматы записи компакт-дисков (в том числе и музыкальных).

     Запись  CD-R основана на "выжигании" лазером каждого бита информации на записывающем слое. Соответственно изменяются отражающая способность диска, которую лазерный луч фиксирует при считывании.

     Уровень записи (отражающая способность) в CD-RW определяется специальным комбинированным слоем, который состоит из специального металопластика, обладающего обратимой отражающей способностью, а также реверсивно изменяет свои характеристики. Запись производится при изменении состояния вещества записывающего слоя, когда вещество под нагревом переходит из кристаллического состояния в аморфное. Такой процесс называется фазовым переходом и широко применяется в магнитооптических устройствах. Но в отличие от магнитооптики запись на CD-RW определяется изменением отражающей способности поверхности. В связи с этим CD-RW-диски более "капризны", при чтении, так как изменение отражательных свойств у них намного меньше, чем у CD-R. Питы при записи на диск CD-RW значительно меньшей глубины, чем при записи на диск CD-R, поэтому для них требуется более чувствительные дисководы CD-ROM, поддерживающие режим MultiRead [23-24].

     Причинами популярности данных носителей информации можно считать единый стандарт, совместимость с CD-ROM, доступность дисководов и соответствующего ПО, доступность компакт-дисков, длительный срок (до 10 лет) и низкая себестоимость хранения информации.

     В приводах CD-RW указывается три числа, как правило, в следующем порядке: первое - скорость записи, второе - перезаписи, третье - чтения. Но встречается и другой порядок. В этом случае руководствуйтесь следующим: самое маленькое значение соответствует скорости перезаписи, среднее - скорости первоначальной записи, а самое большое - скорости чтения.

     Запись  CD-RWдисков происходит примерно вдвое медленнее,  чем «болванок» однократной записи: если последние записываются в современных приводах на 24 – 40 – кратной скорости, то лазер CD-RW с трудом потянет 20-скоростную запись [26].  
 
 
 

     Глава 2 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ DVD

     2.1 Основы устройства DVD, их   отличие  от  СD

        Эволюция технологий записи информации на оптические носители привели к созданию DVD приводов и дисков с возможностью записи еще большего количества информации.

     В конце 1997-го - начале 1998 года на рынке  стали появляться диски и приводы DVD. Этот стандарт был создан с расчетом на то, чтобы заменить разные носители сразу в нескольких областях - в индустрии видео, в сфере информационных технологий, в звуковых записях и даже, возможно в индустрии игровых картриджей. По замыслу разработчиков, это должен быть некий «универсальный» носитель, необычайно вместительный и надежный.

     DVD (Digital VersatileDisk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск - тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Почти все уже уверены, что DVD скоро вытеснят CD-ROM. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя.

     По  размерам же диски CD и DVD абсолютно одинаковы - DVD лишь немного тоньше. Естественно, так же как и CD-диски, DVD производится в двух форм-факторах: 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма). Наиболее распространенным, как и в случае с CD, скорее всего, будет форм-фактор 12 см - ведь именно на него рассчитано большинство дисководов и DVD-плейеров[33-35].

     Различия между DVD и CD заключается в первую очередь в том, что у DVD-дисков меньший диаметр углублений, на дорожке они расположены с меньшим «шагом» и самих дорожек на диске гораздо больше. Использование насечек меньшего размера стало возможным благодаря применению лазера с меньшей длиной волны, посылающего более «плотный» луч. В то время как лазер в обычном устройстве CD-ROM имеет длину волны 780 нанометров, устройства DVD используют лазер с длиной волны 650 или 635 нм, что позволяет покрывать лучом в два раз больше насечек на одной дорожке и в два раза больше дорожек. Кроме того, поверхность диска, отведенная для хранения данных, немного больше, чем у CD-ROM; DVD также предусматривает другой формат секторов и более надежный код коррекции ошибок. Все эти нововведения позволили достичь примерно в семь раз большей емкости дисков DVD, чем традиционных CD.

     Но  семикратный прирост емкости  диска - это далеко не предел. Самое интересное в спецификациях DVD - это возможность создания двухсторонних и двухслойных дисков [10].

     Двухсторонний диск делается просто: так как толщина  диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD-ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсторонний DVD. Единственный минус в том, что придется вручную переворачивать его, но с развитием технологий DVD появятся приводы, способные читать обе стороны без вмешательства пользователя (вспомним те же самые трехдюймовые дисководы для floppy-дисков).

     Технология  создания двухслойных дисков чуть более  сложна: данные записываются в двух слоях - нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на одной частоте, лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на другой - получает данные «со дна».