Оптические накопители информации принцип работы. Что такое оптический диск? Устройство компакт-дисков, лазерных и других оптических дисков
Что может являться носителем информации? То, на чем может сохраниться все, что нам необходимо запомнить, ибо память человеческая недолговечна. Наши предки оставляли важные данные и на земле, и на камне, и на дереве, и на глине до тех пор, пока не появилась бумага. Это оказался материал, соответствующий самым главным требованиям для носителя информации. Она была легкая, долговечная, удобная для записей и компактная.
Именно этим требованиям соответствуют и современные носители информации – оптические (это компакт-диски или лазерные диски). Правда на переходном этапе (с начала 20 века), между бумагой и дисками, нас очень выручала магнитная лента. Но и ее времена прошли. На сегодняшний день самым удобным и надежным вместилищем и хранилищем информации являются диски.
А как поместить информацию на диск? Понятие «записать кассету» нам известно уже не один десяток лет. Так же сейчас мы говорим и о дисках. Только этот процесс стал намного проще и дешевле.
Сегодня мы будем говорить об оптических носителях информации : устройство, технология записи, основные различия.
CD-R стали самыми первыми среди записываемых оптических носителей. Они обладали возможностью записи только один раз. Данные сохранялись при нагревании лазером рабочего слоя, вызывая его химическую реакцию (при t? = 250?C). В этот момент образуются темные пятна в местах нагрева. Вот откуда появилось понятие «прожиг». На дисках DVD-R «прожиг» происходит подобным же образом.
Немного другая ситуация с дисками CD, DVD и Blu-ray
, обладающими перезаписывающей функцией. На их поверхности не образуется таких темных точек, т.к. рабочий слой является не красителем, а специальным сплавом, который нагревается лазером до 600?C. Тогда, области поверхности диска, попавшие под луч лазера, становятся более темными и обладающими отражающими свойствами.
На данный момент, помимо CD дисков, которые можно считать пионерами в ряду оптических носителей, появились такие диски, как DVD и Blu-ray. Эти типы дисков отличаются друг от друга. Например, емкостью. Диск Blu-ray вмещает данных объемом до 25 Гб, диск DVD – до 5Гб, а диск CD – всего до 700Мб. Следующим отличием является способ чтения данных и их записи в Blu-ray приводах. За этот процесс отвечает лазер синий, длина волны которого в полтора раза меньше, чем у красного лазера CD или DVD приводов. Именно поэтому на поверхность дисков Blu-ray, равную по площади дискам других типов, можно записать информацию во много раз большего объема.
форматы лазерных дисков
Три вышеперечисленных типа лазерных дисков так же можно классифицировать по их форматам:
1. Диски CD-R, CD-RW — одинаковы по объему (до 700; бывает 800Мб, но такие диски читаются не всеми устройствами). Отличаются лишь тем, что CD-R – одноразовый записываемый диск, а CD-RW – многоразовый.
2. Диски формата DVD-R, DVD+R , а так же DVD-RW – отличаются лишь возможностью многократной перезаписи дисков DVD-RW, а в остальном параметры одинаковы. 4,7 Гб – объем стандартного диска DVD и 1,4Гб – объем DVD диаметром 8 см.
3. DVD-R DL, DVD+R DL – диски двухслойные, которые могут вмещать информацию 8,5Гб.
4. Форматы BD-R — Blu-ray диски однослойные, объемом 25 Гб и BD-R DL — Blu-ray диски двухслойные, объемом в 2 раза больше.
5. Форматы BD-RЕ, BD-RЕ DL Blu-ray диски – перезаписываемые, до 1000 раз.
Диски со знаками «+» и «-» — пережиток форматных споров. Изначально считалось, что «+» (например, DVD+R) — лидер для индустрии компьютеров, а «-» (DVD-R) — является стандартом качества для бытовой электроники. Сейчас практически вся техника с легкостью распознает диски обоих форматов. Явных преимуществ друг перед другом ни у одного из них нет. Материалы для их производства также идентичны
что из себя представляют оптические диски
Сама болванка, которую используют в домашних условиях для записи информации, по своим размерам ничем не отличается от дисков, выпущенных промышленным путем. Структура всех оптических носителей многослойна.
- Основа каждого – подложка . Она выполнена из поликарбоната, материала устойчивого к различным внешним воздействиям окружающей среды. Материал этот прозрачный и бесцветный.
- Далее следует рабочий слой . У записываемых и перезаписываемых дисков он отличается по своему составу. У первых – это органический краситель, у вторых спец-сплав, меняющий фазовое состояние.
- Затем идет слой отражающий . Он служит для отражения луча лазера, и в его состав могут входить алюминий, золото или серебро.
- Четвертый – защитный слой . Защитным слоем, представляющим собой твердый лак, покрываются только диски CD и Blu-ray.
- Последний слой – этикетка . Так называют верхний слой лака, способный быстро впитывать влагу. Именно благодаря ему, все чернила, попадающие на поверхность диска в процессе печати, быстро высыхают.
процесс переноса информации на диск
Теперь капля научной теории. Все оптические носители информации имеют дорожку в виде спирали, идущую из самого центра к краю диска. Именно по этой дорожке лазерный луч записывает информацию. Пятна, образуемые при «прожиге» лазерным лучом, называются «питы». Области поверхности, которые остались нетронутыми, называются «лэнды». В соответствии с языком двоичной системы 0 – это «пит», а 1 – это «лэнд». Когда диск начинает воспроизводиться, лазер считывает с него всю информацию.
«Питы» и «лэнды» имеют различную отражающую способность, следовательно, все темные и светлые области диска привод легко различает. А это и есть та самая последовательность из единиц и нулей, присущая всем физическим файлам. Постепенно появилась возможность повысить у фокусировки ее точность благодаря развитию технологий, которые добились уменьшения у лазерного луча длины его волны. Теперь на ту же область диска, что и раньше, можно разместить гораздо больший объем информации, т.к. расстояние между лазером и рабочим слоем напрямую зависит от длины волны. Короче волна – короче расстояние.
способы записи дисков
- Запись же диска в бытовых условиях происходит при помощи лазерного луча. Ее еще называют «прожиг » или «нарезка».
Запись при промышленном выпуске дисков называется штамповкой . Таким способом в большом количестве выпускаются диски с записью музыки, кинофильмов, компьютерных игр. Вся информация, которая попадает на диск при штамповке, представляет собой множество мельчайших углублений. Нечто подобное получалось, когда изготавливали грампластинки.
организация процесса записи на оптические носители информации
1 этап. Распознавание типа носителя. Загрузили диск и ждем, пока рекордер выдаст информацию о подходящей скорости записи и наиболее оптимальной мощности луча лазера.
2 этап. Программа, управляющая записью, делает запрос к рекодеру о типе используемого носителя, количестве свободного места и скорости, с какой следует записать диск.
3 этап. Указываем все необходимые данные, запрашиваемые программой, и составляем список файлов, требующих записи на диск.
4 этап. Программа передает рекордеру все данные и следит за всем процессом «прожига».
5этап. Рекодер устанавливает мощность луча лазера и запускает процесс записи.
Даже у носителей одинакового формата качество записи может кардинально отличаться. Чтобы качество записи оказалось высоким следует обращать внимание на скорость, заданную в записи. Существует «золотое правило» — меньше ошибок при меньшей скорости и, наоборот. Немалую роль при этом играет и сам рекордер, а именно, его модель.
подпись на оптических дисках
Диск, на котором появилась какая-то информация, желательно тут же подписать, во избежание неразберихи. Это можно сделать разными способами:
- печать текста на болванках, поверхность которых покрыта лаком и позволяет печатать тексты и изображения, используя МФУ со спец-лотком.
- с помощью рекордера, при поддержке им специальных технологий, которые выполняют нанесение текста и одноцветного изображения на специальную поверхность. Стоимость таких дисков может оказать в 2 раза больше стоимости простых дисков;
- подпись, сделанная самостоятельно вручную (специальным маркером);
- технология LabelTag – текст наносится непосредственно на дисковую рабочую поверхность. Надпись не всегда может хорошо читаться;
- наклейки, распечатанные отдельно на любом из принтеров. Их использование не приветствуется, т.к. они могут повреждать поверхность диска, отрываться в момент его воспроизведения.
продолжительность хранения оптических носителей информации
На этикетках новых дисков можно разглядеть срок, указывающий, сколько можно сохранять данные на этом носителе. Иногда эта цифра соответствует 30 годам. В реальности, такой срок практически невозможен. За свое существование диск может подвергаться различным воздействиям и повреждениям. Если он был записан в домашних условиях, то срок его хранения уменьшается еще больше. Только идеальные условия хранения позволят содержать все данные на дисках в целости и сохранности.
Диски. Это слово много значит для человека знакомого с компьютером. Различные виды оптических дисков уже не одно десятилетие занимают почетное место в стеллажах и коробках пользователей. Проходят годы, добавляются новые форматы, но пока ничего кардинально не изменилось. И хотя flash-носители (называемые в народе «флешки») и потеснили частично диски, прежде всего, как источник переноса информации с компьютера на компьютер, но в качестве долговременного хранителя информации пока конкурентов у оптических дисков нет. Так давайте же познакомимся с ними ближе.
Первые оптические диски были разработаны на рубеже 70-80-х годов совместными усилиями компаний Sony и Phillips. С тех пор утекло много воды. Дважды значительно менялась технология создания дисков с целью увеличения их емкости, спады и подъемы, конкуренция и война форматов – под этим знаком прошли эти три десятилетия.
Но мы с вами, прежде всего потребители, верно? Для нас важно разобраться во всем том разнообразии оптических дисков, которое существует на рынке, познакомиться с их разновидностями, особенностями и причинами появления. Перейдем к делу?
CD (Compact disc)
Первый наш гость – это компакт-диск (CD) появившийся в 1982 году. Целью его разработки была замена виниловых пластинок современным, более качественным носителем аудио информации и непосредственно распространение музыки. В итоге появились диски, вмещающие 74 минут звучания, чего было вполне достаточно для записи стандартного аудиоальбома. При этом обеспечивалось высокое качество музыки записанной в виде цифровых данных. Первоначально объем такого диска составлял около 650 Мбайт. Разновидности компакт-дисков:
CD-ROM – этот тип компакт-дисков изготовляется на заводах методом штамповки и является не записываемым носителем данных
CD-R (CD recordable) – одноразовый записываемый компакт-диск. Стандартный объем – 700 Мбайт. Иногда встречаются 800 Мбайтные диски.
CD-RW (CD rewritable) – перезаписываемый (многоразовый) компакт-диск. Стандартный объем – 700 Мбайт.
Перезаписываемые диски (это касается и CD-RW и DVD-RW) не могут использоваться «вечно». Они тоже имеют свой ресурс. Обычно называется цифра 1000 перезаписываний. Однако на практике диски отказывают быстрее. На то есть много причин, хотя самая главная, наверное, это обращение с ними.
Чаще всего уже через год постоянного использования на RW дисках появляются множественные царапины и, как следствие, проблемы со считыванием информации.Кстати, если когда-то при использования одноразового диска (R), его можно было записать только один раз, независимо от того, сколько осталось на нем свободного места, то сейчас, используя при записи мультисессию, его можно «дописывать», но стирать все равно нельзя. При этом МирСоветов напоминает, что мультисессионные диски не всегда воспринимаются DVD-проигрывателями, особенно старыми моделями. Они могут либо не увидеть диск целиком, либо прочитают только первую сессию (запись).
В начале 90-х годов были разработан формат DDCD – компакт-диск двойной плотности (double density compact disc), который вмещал в два раза больше информации, чем обычный компакт-диск. Это достигалось уменьшением размера пита. Но эти диски не получили распространения из-за несовместимости и дороговизны производства.
Еще одна разновидность носителей в виде дисков. Разработана в 1992 году компанией Sony как замена компакт-кассетам, соответственно используется главным образом как носитель аудиоинформации, хотя с 2004 года с появлением нового формата Hi MD можно использовать для хранения любой информации. Широкого распространения MiniDisk не получил. Используется преимущественно в плеерах и видеокамерах фирмами Sony и Sharp. Также их можно встретить как диски с драйверами и утилитами для компьютерной периферии, в частности, для USB-оборудования (к «флешкам», Bluetooth- и WiFi-адаптерам и пр.)
DVD (Digital Versatile Disc)
В 1995 году группа разработчиков (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) подписали соглашение о совместном сотрудничестве в разработке и продвижении нового типа оптических дисков под названием Digital Video Disс (DVD) – цифровой видео диск. Позднее DVD станут расшифровывать как Digital Versatile Disc (цифровой универсальный/многоцелевой диск), так как со временем эти диски станут использовать для хранения не только видео контента.Первые DVD диски появились в Японии осенью 1996 года.
Какие же типы DVD-дисков существуют?
DVD-5 – однослойный односторонний (Single_sided, Single_layer) диск. Объем – 4,7 Гбайта.
DVD-9 – двухслойный односторонний (Single_sided, Double_layer) диск. Объем – 8,5 Гбайта.
DVD-10 – двухсторонний однослойный (Double_sided, Single_layer) диск. Объем – 9,4 Гбайта.
DVD-14 – двухсторонний диск, имеющий на одной стороне один информационный слой, а на второй - два. Объем – 13,2 Гбайта.
DVD-18 – двухсторонний двуслойный (Double_sided, Double_layer) диск. Объем – 17 Гбайт.
Последние два встречаются очень редко и в быту практически не используются.
Разновидности DVD-дисков:
DVD-R (Recordable) – одноразовые записываемые DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта.DVD-RW (ReWritable) – перезаписываемые (многоразовые) DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта.
В связи с большой стоимостью лицензии на DVD технологию, рядом компаний, которые собрались под названием «DVD+RW Alliance», в 2002 году был разработан стандарт DVD+R(W). С тех пор DVD диски стали делиться на плюсы и минуса. Сейчас особой разницы между ними нет. Хотя некоторые и предпочитают больше использовать плюсы (при использовании дисков на компьютере), для совместимости со старыми использовать минуса.
DVD+R (Recordable) – одноразовые записываемые DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта
DVD+RW (ReWritable) – перезаписываемые (многоразовые) DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта
DVD-RAM (Random Access Memory) – специальные перезаписываемые диски с произвольным доступом к памяти, которые позволяют работать с ними как дискетами, то есть свободно записывать, стирать данные. Они стоят дороже обычных дисков и менее распространены.
DVD-DL (Double Layer) – двухслойные записываемые DVD диски. Объем – 8,5 Гбайта. Эти диски создаются с помощью сложных технологий, стоят при этом в несколько раз дороже обычных. Поэтому, если вы не хотите выкинуть деньги на ветер и вам нужно использовать двухслойный диск для записи, МирСоветов рекомендует выбирать диски известных производителей, только они могут обеспечить приемлемое качество (например, Verbatim).
На самом деле обычные DVD диски имеют объем не 4,7 Гбайт, а 4,38 Гбайт. Это связано с тем, что при выводе числа 4,7 – считают десятичные числа, т.е. 1 Кбайт=1000 байт, в то же время в цифровом мире используется двоичная система, при которой 1 Кбайт = 1024 байт
HD DVD & Blu-ray (BD)
Новое поколение оптических дисков представляют диски HD DVD и Blu-ray (BD). До февраля 2008 года они сосуществовали на рынке в качестве конкурентов, но после отказа компании Toshiba (главного идеолога HD DVD) поддерживать свой продукт, стандартом среди дисков для видео высокой четкости стал Blu-ray от компании Sony.Диски и проигрыватели нового поколения стоят пока достаточно дорого. К тому же, МирСоветов хотел бы обратить ваше внимание на то, что для просмотра фильмов высокой четкости требуется большой телевизор, который бы поддерживал высокие разрешения экрана. А он тоже стоит не дешево. Поэтому, большинство вполне устраивает качество фильмов на DVD и новый стандарт продвигается на рынок со скрипом. Чтобы вытеснить DVD, ему понадобится как минимум несколько лет.
Blu-ray переводится как «голубой луч». В слове blue (голубой) была преднамеренно опущена последняя буква, чтобы не возникло проблем при регистрации торговой марки.Разновидности дисков HD DVD:
HD DVD-R (High Density DVD Recordable) – одноразовый записываемый диск. Объем диска – 15 Гбайт. Если диск двухслойный – 30 Гбайт.HD DVD-RW (High Density DVD Rewritable) – перезаписываемый (многоразовый) диск. Объем диска – 15 Гбайт. Если диск двухслойный – 30 Гбайт.
Разновидности дисков Blu-ray
BD-R (Blu-ray Disk Recordable) – это одноразовый записываемый диск. Объем такого диска равен 25 Гбайтам. Если диск двухслойный – 50 Гбайт
BD-RE (Blu-ray Disc Rewritable) – это перезаписываемый (многоразовый) диск. Объем такого диска равен 25 Гбайтам. Если диск двухслойный – 50 Гбайт
Уже на протяжении нескольких лет разрабатывается принципиально новый формат оптических дисков HVD (голографический многофункциональный диск). В отличие от предыдущих форматов, принцип которых не менялся (менялась только ширина дорожек, питов и длина волны лазера), в этом решении основой служит технология голографии, то есть сохранение данных в трехмерном объеме носителя (используется два лазера). При этом достигается феноменальная емкость – Тбайты информации на одном диске, и высокая скорость передачи данных.
Производители оптических дисков
Если вы зайдете в магазин, специализирующейся на компьютерной технике, то увидите множество разных дисков от разных производителей, как широко известных, так и абсолютно незнакомых (а иногда вообще без опознавательных знаков). Что тут можно посоветовать? Все зависит от ваших потребностей. Разница в цене обычно несущественна. Если вам нужен диск чтобы что-то записать, без расчета на долгое хранение, можете использовать практически любую продукцию. Если же вы рассчитываете на долгое хранение и беспокоитесь о надежности, тогда я бы советовал покупать диски от проверенных временем производителей, таких как Verbatim и TDK. Они немного дороже, но значительно надежнее и качественнее. Крайне не рекомендую покупать диски Digitex, особенно перезаписываемые (RW), на них приходится много .
При всем этом помните – что даже диски от ведущих производителей не совершенны. И могут вас иногда подвести. От этого никуда не деется. К тому же кроме дисков многое зависит от привода и программных средств записи.
О хранении и пользовании оптическими дисками
Что еще хочется сказать про оптические диски? Многие думают, что это очень надежное средство для хранения информации, но это не совсем так. Диски могут храниться долго, однако, нужно не забывать о способах хранения. Это должно быть сухое, темное место. Желательно хранить диски в коробочках. Обращаться с ними нужно осторожно, так как царапины могут сделать его нечитаемым. Хотя при записи и допускается, так сказать, резерв для при чтении, но он далеко не безграничен. И иногда после повреждения диска, его приходится оживлять… но это тема отдельного разговора. Не допускайте попадания пыли на рабочую область диска, вообще это самая нежная часть носителя. Будьте к ней внимательны. Мне приходилось видеть, как люди вроде и опытные, клали диски рабочей частью на стол, ворох бумаг, куда угодно… и потом удивлялись – а почему это диски стали плохо читаться?Перед тем как вставлять диск в лоток привода, внимательно осматривайте его внутреннее кольцо на наличие трещинок. Их появление может привести к тому, что в самый ответственный момент ваш носитель информации просто разлетится на части прямо в приводе.
Кстати, а что делать, если привод с диском не открывается? Если не помогли стандартные способы открытия, МирСоветов советует воспользоваться механическим (не волнуйтесь, разбирать привод для этого не придется). Сначала возьмите обычную канцелярскую скрепку и распрямите ее. Затем посмотрите на лицевую панель привода. Большинство из них имеет маленькое (1 мм) отверстие. Выключаем компьютер и вставляем в отверстие распрямленную скрепку. Нажимаем и лоток диска должен по чуть-чуть открыться. Цепляем его рукой и открываем полностью. Достаем диск. Этот способ можно использовать и если вы выключили компьютер, случайно забыв в середине диск, который вам нужен.
Нужно также помнить, что даже без повреждений диски, пролежав год-другой, могут становиться нечитаемыми. Поэтому если у вас есть очень важная информация, лучше периодически пересохраняйте ее.
И напоследок банальное предостережение. Не забывайте, что писать на диске можно только специальным маркером. И только на верхней, нерабочей поверхности.
Конечно же, на сохранность вашей информации влияют и другие факторы. Например, каким приводом вы пользуетесь, какие используете. Да и просто, как их пишите. Но это тема для отдельного разговора. И поговорим мы с вами об этом в следующий раз.
CD-, DVD- и Blu-ray-диски - это оптические носители информации, на которых можно сохранять в электронном виде фильмы, музыку или другие цифровые данные. Они оперируют, прежде всего, с цифровым кодом. С одной стороны, данные носители информации являются цифровой информационно-коммуникативной технологией, с другой стороны - это технические инструменты для любых видов оцифровки, расчетов, записи, архивирования, обработки, передачи и предъявления цифрового контента.
CD и DVD - это аббревиатуры, а понятие Blu-ray-диск имеет немного другую природу.
CD является сокращением от "компакт-диск" (англ. Compact Disc).
DVD является сокращением от "цифровой видео диск" (англ. Digital Video Disc). Немного позже появилось название "цифровой диск для разностороннего использования" (англ.Digital Versatile Disc), так как DVD можно использовать не только для записи видео.
Blu-ray-диск получил свое название благодаря голубому лазеру (в отличие от белого лазера), который считывает информацию с диска, а также записывает информацию.
Компакт-диск (CD-ROM) длительное время был основным носителем для переноса информации между компьютерами. Сейчас он практически уступил эту роль более перспективным твердотельным носителям, которые работают существенно быстрее, и занимают меньше места.
История
Впервые, идея оптической записи появилась в 1965 году, в американском институте Battelle Memorial, штат Огайо. Эта технология тогда еще была крайне примитивной – фотографическим методом на диск наносились темные точки и черточки. Для считывания информации диск просвечивался специальной лампой. Основоположником технологии был американский физик Джеймс Расселл. Но как это обычно и бывает, он не заработал на своем изобретении ни копейки. Ученый запатентовал свое технологию в 1970 году. Ему же принадлежит и идея использования лазера в качестве источника света.
Компакт-диск был разработан в 1979 году компанией Sony. Sony, использовала собственный метод кодирования сигнала PCM - Pulse Code Modulation, использовавшийся ранее в цифровых профессиональных магнитофонах. В 1982 годуначалось массовое производство компакт-дисков, на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером, в Германии. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован 20 июня 1982 года.
По данным Philips, за 25 лет в мире было продано более 200 миллиардов CD. Несмотря на то, что всё больше людей предпочитают приобретать музыкальные файлы через интернет, по данным IFPI - продажи компакт-дисков до сих пор 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. Один 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.. Первый стандарт
|
|
В 1979 году компании Philips и Sony заключили договор о совместной разработке нового носителя. Уже через год, компании представили новый стандарт, получивший название CD-DA (Compact Disk Digital Audio). Это был диск с диаметром в 12 сантиметром и временем звучания чуть больше часа. Формат оказался удивительно удачным и удобным. Он быстро завоевал сердца как производителей, так и покупателей.
Формат CD безоговорочно
правил на рынке в течении 15 лет. За это
время он перестал быть просто музыкальным
диском, превратившись в универсальный
носитель информации. Однако, уже к
средине 90-х годов прошлого века, объема
информации, который мог вместить на
себя один CD, стало катастрофически не
хватать.
Диски нового формата внешне ничем не отличались от обычных CD. Но объем информации удалось увеличить с 650 Мбайт до 4,7 Гбайт. Так же немаловажно то, что проигрыватели DVD без проблем могли воспроизводить и обычные CD, а следовательно не возникало никаких проблем со стандартами. Благодаря появлению DVD, стало возможным получить высокое качество звука и изображения в домашних условиях. Формат довольно быстро стал популярным. На сегодняшний день в DVD Forum входит больше 250 компаний по всему миру. И уже не верится, что в свое время иные аналитики название DVD в шутку расшифровывали как «Dead, Very Dead», предрекая скорую смерть стандарта.
Некоторые проблемы стандартизации возникли лишь когда появились первые DVD с возможностью записи. В мире появились два стандарта - DVD+R и DVD-R. Каждый из них обладал своими преимуществами и недостатками, малопонятными рядовому пользователю. Впрочем, особых проблем у пользователей не возникало. Нужно лишь было следить за тем, чтобы приобретаемый диск поддерживался имеющимся в наличии проигрывателем (DVD-R были более распространены). Да довольно быстро появились универсальные проигрыватели и рекордеры, поддерживающие оба стандарта. На сегодняшний день не все пользователи даже знают о существовании различных стандартов.
DVD повторила историю CD. Узкоспециализированные диски (а DVD изначально разрабатывался только для работы с видео) превратились в универсальный носитель информации. Стоимость проигрывателей сократилась от нескольких сотен долларов, до нескольких десятков. Цена же самих носителей оценивается копейками.
Классификация оптических дисков
В каждой из групп носителей можно выделить три основных типа дисков:
1. диски только для чтения (CD-ROM, DVD-ROM);
2. диски с возможностью однократной записи (CD-R, DVD-R, DVD+R, DVD-R DL, DVD+R DL);
3. диски с возможностью многократной записи (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM).
Оптические накопители предназначены для чтения и, как правило, записи/перезаписи с оптических дисков. Оптические диски представляют собой круглые и плоские по форме пластины из плотного материала (обычно, состоящие из поликарбоната) с нанесенными слоями, позволяющими хранить информацию в виде мельчайших ямок (пит, от pit -ямка , углубление ). Процесс считывания производится лучом лазера, который отражаясь от поверхности диска, попадает в фотоэлемент, где свет преобразуется в электрический сигнал, величина которого позволяет декодировать записанную информацию.
Наиболее распространенные форматы оптических дисков для использования в персональных компьютерах– это CD, DVD, Blu-ray.
CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory , компакт-диск только с возможностью чтения ) разновидность компакт-дисков, которые появились в 1982 году в результате исследования двух компаний – Sony и Philips. Первые диски использовали формат «Красной книги», при котором время звучания одной кассеты составляло 74 минуты 33 секунды, что соответствует времени звучания 9-й симфонии Бетховена, очень популярной в то время в Японии. Частота выборки звучания сигнала составляет 44 Кгц для стереозвука и разрядность 16 бит. Они имели емкость 650 мбайт и позволяли хранить 75 минут музыки (начиная с 200 годов появились диски с более тонкими дорожками для записи, что позволило учеличить емкость до 700 Мбайт с записью 80 минут музыки). CD-ROM диски вначале развивались как аналог виниловых дисков и предназначались для записи и проигрывания музыкальной информации. Они также имеют одну концентрическую дорожку, которая проходит от внешнего края к внутреннему, делая множество оборотов. Принцип считывания информации оптический, то есть луч лазера считывает данные, которые записаны на алюминевой (или другого вида) подложке. Кроме того, информация записана на диск, в отличие от винилового диска, в цифровом, а не аналоговом виде, а после считывания расшифровывается и переводится в звук. Для предохранения диска от порчи алюминиевая подложка покрыта прозрачным пластиком.
Как правило, накопитель CD-ROM поддерживает режимы: Audio CD, Music Disc, Super Audio CD, CD-ROM (mode 1 & mode 2), CD-ROM/XA (mode 1, form 1 & form 2), Super Video CD, CD-Text, Video CD, CD-I/FMV, Photo-CD (Single & multisession), CD-i и другие. Первые накопители могли работать только с определенными форматами, но со временем со всеми форматами. Поэтому пользователю знать формат не обязательно. Как правило, достаточно знать, что существуют аудио, видео диски и диски с программами (или текстом).
Далее был разработан стандарт «Желтой книги», в котором имеется заголовок, при помощи которого определяется тип диска: музыкальный или программный. Музыкальный формат был уже хорошо разработан, а программный формат каждая фирма-производитель определяла сама. В силу быстрого развития этой технологии, разнобой в стандарте не мог долго продолжаться, поэтому возник рекомендательный стандарт High Sierra, на основе которого вскоре появился стандарт ISO 9660. По этому стандарту на диске имеется оглавление и область данных. Первая дорожка содержит параметры синхронизации привода и диска между собой, далее идет оглавление, в котором описание каждого файла содержит прямой адрес на диске.
Существует три вида таких дисков:
CD - ROM диск записывается обычно промышленным образом, и в дальнейшем его можно только читать. Имеет размеры 120х1.2 мм, имеет емкость 650-879 Мбайт. Срок службы 10-50 лет. Такие диски часто поставляются с устройствами для компьютера, на них находится программное обеспечение, бывают музыкальные диски и пр.
CD - R диск имеет такие же характеристики, как и CD-ROM, но позволяют записывать на них один раз информацию.
CD - RW диск имеет такие же характеристики, как и CD-ROM, но позволяет не только записывать на них информацию, но и дозаписывать ее, также стирать ранее записанные данные и записать новые.
Для работы с ними использовались CD -накопители, которые имеют несколько видов:
CD - ROM накопитель позволяет только считывать CD диски. Одной из важнейших характеристик данного устройства является скорость считывания информации. Обычная (однократная) скорость соответствует скорости считывания аудиодисков, что составляет 150 кб/сек. Затем появились CD-ROM с 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 24, 32, 36, 40, 52 кратной скоростью. Скорость передачи данных соответственно является кратной величине 150 кб/сек. Например, для 40-кратного накопителя она будет равна 40х150=6 000 Кб/сек, причем здесь указывается максимальная скорость, которая равна или ниже у разных видов накопителей, что зависит от компании-производителя. Привод с шестикратной скоростью позволяет обеспечить вывод видео с частотой кадров 25 кадров в секунду и выше, что достаточно для просмотра на экране. Диски для работы с этим устройством иногда называют также компакт-дисками (это понятие включает в себя также и диски CD-R, CD-RW) или CD-ROM дисками (Compact Disk - компакт-диск; смотри рисунок ниже).
CD - R накопитель однократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD-ROM, CD-R, CD-RW диски, но также позволяет однократно записывать CD-R диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная.
В таких устройствах лазерный луч выжигает на поверхности диска канавки, при этом отражающие свет участки называются «лэндами», а неотражаемые участки – «питами». Сочетание этих участков и позволяет закодировать информацию в двубитовом представлении.
CD - RW (Compact Disc-ReWritable) накопитель многократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD-ROM, CD-R, CD-RW диски, однократно записывать CD-R диски, но и записывать и дозаписывать, а также перезаписывать записанные ранее CD-RW-диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная. Могла быть также скорость дозаписи.
CD-RW устройство работает по-другому принципу, то есть при записи на них луч не выжигает, а переводит подложку в аморфное состояние, что позволяет установить другой отражающий эффект. Поэтому они могут записывать данные многократно. Однако диски рассеивают информацию хуже, чем стандартные CD-ROM диски, поэтому их не всегда удается прочитать на стандартных носителях.
Чем больше устройство имеет возможностей, тем больше оно имеет ограничений. Чем проще диски, тем больший отражающий эффект они имеют. Самый лучший отражающий эффект имеют CD-ROM диски, которые могут читаться в CD-ROM, CD-R и CD-RW накопителях.
В 1996 году появились DVD -диски (Digital Versatile Disc - цифровой универсальный диск, первоначально расшифровывалось как Digital video Disc - цифровой видеодиск. Сейчас никак не расшифровывается), которые имели емкость 4.7 Гигабайт за счет уплотнения дорожек с записью, то есть в 7 раз больше емкости CD-ROM дисков. Это наиболее распространенный вид дисков, которые являются однослойными и односторонними. Однако, существуют диски, у которых на одной стороне находится два слоя и они имеют емкость 8.5-8.7 Гигабайт (они могут иметь название DVD 9, цифра означает округленную емкость), существуют диски с одним слоем, но с записью на двух сторонах емкостью 9.4 Гигабайт(они могут иметь название DVD 10), двухслойные и двухсторонними емкостью 17.08 Гигабайт(они могут иметь название DVD 18).
Стандарт для записи на диск разрабатывался двумя путями, один стандарт под названием MMCD разрабатывали компании Philips и Sony, второй под названием Super Disc – Toshiba и несколько других. Поэтому возникло два формата для записи данных – DVD-R и DVD+R. Эти форматы близки друг к другу, однако, плюсовой формат лучше использовать, так как при перезаписи он требует меньше времени, а записанные данные имеют меньшее количество ошибок. Соответственно имеется и два формата перезаписываемых дисков DVD-RW и DVD+RW.
Для работы с DVD используются DVD-накопители, которые имеют несколько видов:
DVD - ROM накопитель позволяет только считывать как DVD так и CD-диски. Одной из важнейших характеристик данного устройства являетсяскорость считывания информации. Кратность за единицу принята как 1.32 Мбайт/сек, что в 9 раз быстрее скорости CD. Они имеют разные скорости считывания CD и DVD дисков, которая указывается в руководстве к устройству.
DVD - R накопитель однократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD-ROM, CD-R, CD-RW диски, все виды DVD дисков, а также позволяет однократно записывать CD-R диски и DVD+R и DVD-Rдиски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная, причем скорость указывается отдельно для дисков CD, так и для дисков DVD и соответственно отдельно для дисков DVD-R и DVD+R.
DVD - RW накопитель многократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать все виды CD и DVD диски и их записывать. Указываются скорости чтения и записи отдельно для CDдисков, DVD-R, DVD+R, DVD+R DL, DVD-R DL, DVD+RW, DVD-RW,DVD+RW DL, DVD-RW DL, то есть те операции, которые может проводить накопитель. Зжесь также лучше использовать плюсовой формат, так как минусовой формат требует сначала стереть информацию, а потом записать, а плюсовой формат позволяет перезаписывать данные в реальном режиме времени.
Стандарт Blu - ray Disc (BD ) (blue ray - синий луч и disc - диск; написание blu вместо blue - намеренное) был разработан консорциумомBDA, выпущен в 2006 году. У данного стандарта был конкурент – HD DVDкомпании Toshiba, однако, эта компания отказалась от дальнейшей поддержки HD дисков в 2008 году после "войны форматов". Скорость считывания информации (однократная скорость) составляет 4.5 Мб/с.
Накопители для этих дисков бывают Blu - Ray только для чтения дисков, которые позволяют проводить чтение и запись всех видов дисков CD иDVD, а также только читать BD-диски. Соответственно Blu - Ray RE позволяют не только читать, но и записывать все виды дисков CD, DVD иBD-диски (однослойные, для многослойных нужно ознакомиться с инструкцией).
Чтобы вставить CD или DVD диск в привод, нажмите вначале на кнопку на передней панели привода (рисунок ниже). При этом из привода выдвигается лоток, в который нужно положить диск в специальное углубление для него рабочей поверхностью, на которой находятся данные, вниз, или рисунком вверх.
В оптическом накопителе имеется отверстие для аварийного выдвижения лотка, если он не выдвигается. Для этого нужно вставить тонкий стержень, например, спрямленную скрепку, и надавить на него.
Для загрузки диска нужно:
Включить компьютер;
Нажать кнопку открытия лотка, при этом он выдвигается;
Положить диск надписью вверх на лоток;
Повторно нажать кнопку открытия лотка. Лоток задвигается, после чего можно начинать работу.
Основные характеристики привода :
Тип: внутренний или внешний . Внутренний привод вставляется в системный блок. Внешний имеет корпус прямоугольной формы, подключается к параллельному порту (в старых компьютерах), USB (в современных) и имеет провод, соединяемый с электросетью. Существует также внешний вариант для переносных компьютеров, подключаемый при помощи разъема PCMCIA;
- скорость передачи данных (Data Transfer Rate, DTR), соответственно указывается как двухскоростной, четырех-, тридцати двух- и т.д.;
- объем буферной памяти (Buffer Memory). Кэш-память представляет собой микросхемы оперативной памяти, которая располагается на плате накопителя. Они дают преимущества, поэтому чем больше объем, тем лучше;
- среднее время между поломками (Mean Time Between Failure, MTBF). Данная характеристика имеется у многих устройств, однако не везде описывается;
- тип интерфейса или шины, к которому подключается;
- среднее время доступа (Access Time, AT). Оно у CD-ROM накопителей больше, чем у жестких дисков, что определено принципиальными различиями в конструкции накопителя, и различается в десятки раз, причем чем больше кратность, тем меньше время доступа. Так, у 4-кратного накопителя оно примерно равно 150, а у 32 – 80 мс. Это значение можно узнать из паспорта устройства;
- коэффициент ошибок (Error Time);
- перечень поддерживаемых форматов .
Могут быть также другие параметры, такие, как уровень шумов, вибрации. Кроме того, при покупке нужно посмотреть, мягко ли движется лоток и прочно ли он удерживается в открытом виде.
Подключается устройство при помощи двух кабелей: питания и информационного. Существует три вида накопителей: подключаемых к шине SCSI, к шине IDE или разъему SATA. Лучше иметь накопитель, подключаемый к разъему IDE, если это поддерживает материнская плата. Так как обычно разъемов SATA мало и, если нужно установить несколько оптических или накопителей для жестких дисков, то может возникнуть проблема с наличием свободного разъема.
Ниже описано подключение именно к такой шине. Оптические накопители могут подключаться вместе с жестким диском. Информационный кабель состоит из 40 жил (показан на рисунке выше) и имеет три штекера. Один подключается к контроллеру жестких дисков (на старых платах) или непосредственно к материнской плате (см. также описание плат и жесткого диска). Второй к оптическому накопителю и третий - к дисководу жестких дисков. Не забудьте, что край кабеля, маркированный красным цветом, при подключении штекера должен находиться около маркировки 1, 2, которые обозначают первые жилы провода, противоположный конец - около цифр 33 и 34. Второй кабель питания должен подключаться к маркировке, указанной сверху от штекера, то есть красный (5v), черный, черный и желтый.
При работе с дисками необходимо выполнять следующие правила :
Не трогайте рабочую поверхность, иначе на ней могут остаться жировые следы пальцев;
Берите диск за внешние края, можно брать за края центрального отверстия;
Очистка диска производится от центра диска к внешнему краю мягкой сухой тряпкой. Нельзя использовать сильные растворители такие как, ацетон, моющие средства, антистатические аэрозоли;
Храните диски в специальной коробочке или конверте для дисков;
Не сгибайте диск;
Не пишите на рабочей поверхности диска;
При хранении диска избегайте попадания на него солнечных лучей, а также сильного нагрева, что может привести к короблению диска.
Установка накопителя . Чтобы установить данное устройство, нужно:
Выключить компьютер;
Снять защитную крышку системного блока;
Вставить дисковод в направляющие системного блока. После установки обязательно завинтите винты по бокам устройства. Иногда для того, чтобы добраться отверткой и закрутить винты, может потребоваться снять другие устройства. После этого подключите провода, как это описано выше, и установите защитную крышку, включите компьютер и проверьте работу накопителя.
В 1985 г. появилось описание стандарта хранения произвольных данных CD-ROM (Readonly memory – «память только для чтения»), являющийся надстройкой над форматом музыкального компакт-диска (CD-DA). Он имел небывалую по тем временам емкость 700 Мбайт. Емкость носителя и удобство использования этой системы в немалой степени способствовали начавшемуся стремительному росту производства и совершенствованию персональных компьютеров. Появление понятия «мультимедиа» неразрывно связано с CD-ROM. В свою очередь, задачи, выдвигаемые развитием информационных систем, обусловили совершенствование самой технологии хранения данных на компакт-дисках, которое шло по трем основным направлениям.
Первое направление связано с появлением множества вариантов организации данных на CD. Это логические форматы CD-I и форматы Video CD, Karaoke CD, Kodak Photo CD. Создание мультимедиа-приложений, позволяющих объединить на одном диске различные данные, привело к созданию группы смешанных форматов Mix Mode, CD-plus, CD-extra.
Вторым направлением стало увеличение скорости считывания данных, вплоть до скорости 52" (за единицу скорости принята скорость 150 Кбайт/с, т.е. скорость считывания информации с CD-DA).
Третьим направлением стала разработка дисков, позволяющих пользователю не только считывать, но и записывать на них информацию. В 1987 г. компания Sony представила новый стандарт CD-R (CD-Recordable). Почти одновременно с дисками CD-R появились перезаписываемые диски CD-RW.
Новым качественным шагом стала технология DVD (Digital Versatile Disc), которая была представлена в 1995 г. компаниями Toshiba и Sony. Применение нового лазера с длиной волны 650 нм и усовершенствованный способом слежения за дорожкой записи позволили увеличить информационную емкость до 4,7 Гбайта, используя тот же 12-сантиметровый диск. Сохранение в новом формате основных принципов предыдущего формата (CD) дало возможность при минимальных затратах, применяя механику приводов CD-ROM, создать универсальные устройства для чтения дисков всех рассмотренных ранее форматов. Потребовалось лишь внести некоторые изменения в электронный блок управления и оборудовать оптико-механический узел чтения дополнительным лазерным диодом.
Вначале единственным назначением DVD было распространение видеофильмов с разрешением до 720х572 точек и многоканальным звуком формата 5.1. Спустя три года разработчики расширили функциональность DVD, был представлен новый формат аудио-DVD.
Впоследствии технология DVD была перенесена и на ПК. Появились встраиваемые DVD-проигрыватели, затем устройства Combo, объединявшие в одном корпусе устройство чтения DVD и записи CD-RW. Относительно быстрое появление технологий DVD=R, DVD±RW и DVD-RAMбыло закономерным, поскольку их теоретические и технологические основы были отработаны при создании CD-R и CD-RW.
Развиваясь, технология DVD проходила те же стадии, что и технология записи на CD. Увеличение скорости воспроизводящих, а затем и записывающих устройств остановилось на отметке 16" (за единицу скорости потока данных принята скорость системы DVD- video- 1350Кбайт/с).
До весны 2004 г. запись дисков DVD±R и DVD±RW производилась только в одном слое (DVD-5)и позволяла записать на диск не более 4,7 Гбайт данных. В начале 2004 г. компания Philips анонсировала формат DVD+R DL (двухслойный или DVD-9), позволяющий записать до 8,5 Гбайт информации на одной стороне диска. Максимальная емкость DVD-дисков 15,9 Гбайта (по 7,95 Гбайта на каждую сторону двухстороннего двухслойного диска). Распространения двухсторонние двухслойные диски не получили из-за высокой стоимости и неудобства обращения к произвольным данным.
В 2002 г. компании Nee и Toshibaпредставили прототип AOD (Advanced Optical Disc), созданный по технологии, аналогичной используемой в DVD- дисках, но с большей плотностью записи. Через год организация DVD Forumпризнала AODофициальным преемником DVD, дав ему наименование HD DVD (High Definition Digital VersatileDisk). Стандарт HD DVDбыл поддержан большинством производителей DVD-приводов и дисков, так как является эволюционным продолжением стандарта DVDи требует минимального переоборудования существующего производства. Отличие, в основном, заключается в плотности записи (до 15 Гбайт на каждый слой), которая обеспечивается за счет применения более коротковолнового лазера. За однократную скорость передачи данных принята скорость 36,5 Мбит/с, что соответствует 27 х для DVDи 243 х для CD. В 2008 году стандарт прекратил свое существование в результате конкуренции со стандартом Blu-ray Disc, как по техническим характеристикам, так и по степени защищенности данных правообладателей.
В начале 2002 г. стало известно о новом стандарте Blu-ray Disc (BD). В стандарте Blu-ray применен сине-фиолетовый лазер, имеющий диаметр пучка 58 нм (DVD -132 нм, HD DVD- 82 нм). Принципиальное отличие от HD DVD – это уменьшение расстояния между питами в пределах одной дорожки (в сочетании с увеличением числа самих дорожек). Технология Blu-ray является более прогрессивной, т. к. емкость диска составляет более 25 Гбайт/слой. Максимальная емкость диска с учетом нескольких слоев может достигать 200 Гбайт. На данный момент существуют три основных вида HD-носителей: HD-ROM-обычные, штампованные и выпускаемые заводским тиражом, HD-R –однократно записываемые и HD-RW– перезаписываемые. Поскольку для штамповкиHD производителям приходится целиком менять оборудование, такие диски стоят ощутимо дороже.
В настоящее время проводятся исследования и разрабатывается технология записи на оптические диски с использованием ультрафиолетового лазера с длиной волны порядка 70 нм. Таким образом, теоретически появится возможность записывать на один оптический диск до 500 Гбайт данных. В 2005 г. началась разработка стандарта топографических носителей HVD (Holographic Versatile Disc). Емкость первых дисков составила 200 Гбайт. В перспективе технология позволит создавать носители емкостью до 1 Тбайта данных. Новая технология отличается тем, что два луча в одной точке одномоментно записывают не один бит, а целый блок данных. При чтении диск может сохранять неподвижность, а подвижной станет оптическая система –Технология АО DVD (Articulated Optical Digital Versatile Disc), предусматривающая использование нано-решеток с размерами меньше длины волны лазера для многоуровневого кодирования информации. Таким образом, замена для HD DVD и Blu-ray готовится уже сейчас и развитие оптической записи будет продолжено.
(Текст составлен на основе кн: 1. Коджаспирова, Г. М. Технические средства обучения и методика их использования / Г. М. Коджаспирова, К. В. Петров. – Москва: Изд. центр «Академия», 2001. – 256 с. 2. Сергеев, А. Н. Аудиовизуальные технологии обучения: курс лекций / А. Н. Сергеев, А. В. Сергеева. – Тула: Изд-во ТГПУ им. Л. Н. Толстого, 2009. – 250 с.)
Приложение № 6