Ниже приведены два реальных изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) реальных поверхностей CD и DVD. Эти изображения были получены в Йельском университете с помощью СЭМ, организованного Йельским институтом нанонауки и квантовой инженерии (YINQUE). Яркие «таблетки» — это косточки. Единственная реальная разница между CD и DVD заключается в том, что все для DVD меньше: более узкие и короткие ямки и меньший шаг, чтобы все было упаковано более плотно. Как вы увидите ниже, это означает более плотное хранение информации, поэтому DVD может хранить больше данных на единицу площади, чем компакт-диск.
Теперь вы можете спросить, как все это связано с информацией, хранящейся на компакт-диске?
Как вы знаете, информация в основном представлена в цифровой форме в виде битов или единиц и нулей. Для компакт-диска выбранная система немного необычна: наличие (или отсутствие) выпуклости не означает единицу или ноль. Скорее переход от выпуклости к плоской области или от плоской области к выпуклости представляет собой единицу, в то время как отсутствие перехода (то есть относительно длинная область, которая является либо выпуклостью, либо плоской) не представляет ноль. Следующий вопрос заключается в том, как эта информация считывается с компакт-диска: как устройство для чтения компакт-дисков определяет, есть ли выпуклость или плоская область?
| Схема, показывающая, как лазер считывает CD или DVD |
Решение чтения данных с компакт-диска довольно простое и основано на простом отражении.Мы все использовали зеркало, чтобы отражать солнечный свет на стену, а затем заставлять отраженный свет двигаться, изменяя угол зеркала. В устройстве чтения компакт-дисков источником света является полупроводниковый лазер с фиксированной длиной волны 780 нм. Обратите внимание, что 780 нм находится в инфракрасном диапазоне и не виден человеческому глазу; невооруженным глазом вы не сможете увидеть, как лазер проигрывателя компакт-дисков светит на компакт-диск. Лазер создает узкий пучок света, падающий на нижнюю поверхность компакт-диска. Луч проходит через поликарбонат, отражается алюминием, затем возвращается через поликарбонат и выходит из компакт-диска, достигая фотодиодного детектора. Лазер испускает луч под небольшим углом к поверхности компакт-диска, поэтому наличие или отсутствие выступа изменит угол, под которым луч отражается к детектору. Это изменяет интенсивность отраженного света, регистрируемого детектором, и, таким образом, будет наблюдаться наличие или отсутствие выпуклости. Схема справа пытается это показать; угол отражения на схеме сильно преувеличен, чтобы показать отражение: на практике угол довольно мал.
CD по сравнению со стандартными и Blu-ray DVD
С точки зрения материалов и функционирования единственная разница между CD и DVD заключается в размерах. Основные идеи и основные технологии по существу идентичны. Однако, как вы знаете, DVD-диски имеют такой же физический размер, что и (стандартные) компакт-диски, которые могут хранить гораздо больше информации, чем компакт-диски: как это достигается? Основная идея заключается в более компактном хранении данных. В частности, неровности могут быть короче, поэтому на единицу длины можно хранить больше, а гусеницы расположены ближе (с меньшим шагом), чтобы их можно было плотно упаковать. Численно выпуклости для DVD имеют длину около 400 нм, а не около 800 нм для компакт-диска. А шаг спиральной дорожки теперь составляет 0,74 микрометра (740 нм) вместо 1,6 микрометра. Чтобы иметь возможность сфокусировать лазер на этих меньших бугорках, необходима более короткая длина волны света: в оптике есть основной принцип, согласно которому при наилучших условиях фокусировки световой луч может быть сфокусирован на пятно, которое всегда примерно равно большой, как его длина волны. Таким образом, более короткая длина волны означает меньшее сфокусированное пятно света и, следовательно, способность видеть более мелкие детали. Лазеры, используемые в проигрывателях DVD, работают на длине волны 650 нм (вместо 780 нм в компакт-дисках). Длина волны 650 нм видна человеческому глазу и соответствует красному цвету: вы, наверное, заметили, что на поверхность DVD внутри плеера падает красный свет.
Диски Blue-ray также являются разновидностью DVD-дисков: опять же, они имеют тот же физический размер, что и стандартные компакт-диски и DVD-диски, но могут хранить еще больше информации. Опять же, все идеи одинаковы, но все функции (неровности и шаг дорожек) меньше, чем у стандартных DVD. Также лазер должен иметь более короткую длину волны и работать на длине волны 405 нм. Это видно и в сине-фиолетовой области, отсюда и название!
Записываемые/перезаписываемые CD и DVD
До сих пор мы описывали, как работают компакт-диски и DVD-диски, если они предназначены для постоянного хранения: информация на носителе закодирована в физической высоте выступов и поэтому не может быть изменена. Этот тип постоянного хранилища отлично подходит для хранения музыки, фильмов или постоянных резервных копий. Но что, если кто-то хочет записать свои собственные компакт-диски или DVD-диски или, возможно, использовать носитель для перезаписываемого хранилища? Как вы, наверное, знаете, перезаписываемые (одноразовая запись) и перезаписываемые компакт-диски и DVD-диски уже некоторое время доступны на рынке. Но как они на самом деле работают с точки зрения материалов?
Глядя на приведенное выше описание, мы отмечаем, что основной механизм считывания данных с компакт-диска или DVD-диска заключается в том, что лазерный луч отражается от поверхности и измеряется отраженный свет: выпуклости на поверхности изменяют отражение. Но это не ограничивается физическими ударами: любое изменение материала среды, которое меняет отражение, будет иметь тот же эффект. Поэтому в (перезаписываемых) компакт-дисках и DVD-дисках нет физических выпуклостей или различий по высоте, но вместо этого материал меняет свои свойства, чтобы иметь различную отражательную способность со шкалами размеров, имитирующими настоящие выпуклости. Чтобы быть точным, для (перезаписываемых) компакт-дисков и DVD-дисков схематичное поперечное сечение показано ниже: в дополнение к алюминиевому слою есть дополнительные слои (из которых материал с фазовым переходом является критическим), где все изменения отражательной способности происходят. (Диэлектрик очень прозрачен, поэтому он не оказывает значительного влияния на то, что происходит.) Если материал с фазовым переходом довольно прозрачен, лазерный луч проходит через него, отражается от слоя алюминия позади него и отражается обратно. Однако, если материал с фазовым переходом непрозрачен или поглощает, большая часть лазерного излучения поглощается с небольшим отражением, и поэтому издалека можно наблюдать изменение отражательной способности.
Итак, что это за «материал с фазовым переходом»?Это материалы, которые можно легко уговорить существовать в двух разных фазах в виде твердых тел при комнатной температуре. Одна представляет собой кристаллическую фазу, а другая — аморфную фазу (определение приведено ниже). Обе фазы имеют одинаковый химический состав: одинаковое количество атомов различных элементов; просто атомы в этих двух фазах расположены по-разному. Кристаллическая фаза прозрачна, а аморфная непрозрачна.
Теперь вы можете спросить: в чем разница между кристаллической и аморфной фазами? Разве твердая фаза материала не имеет единую структуру на атомном уровне? На практике большинство природных материалов или искусственных материалов находятся в одной твердой фазе. Но это не значит, что они могут быть только такими. Все дело в том, насколько материал упорядочен на атомарном уровне, а это, в свою очередь, связано с тем, насколько быстро он остыл из расплавленной формы: чем медленнее скорость охлаждения, тем более упорядочена твердая фаза. атомном уровне.
Лучше всего рассматривать конкретный пример. Кварц и стекло представляют собой наиболее распространенный пример сравнения кристаллических и аморфных форм одного и того же материала. Оба сделаны из диоксида кремния (химическая формула SiO2). SiO2 очень распространен на Земле и является основным компонентом земной коры, песка и большинства горных пород. Кварц является наиболее стабильной кристаллической формой SiO2: под кристаллическим мы подразумеваем, что атомы связаны друг с другом упорядоченным образом, и этот мотив повторяется снова и снова во всем твердом теле. В фазе кристаллического кварца все атомы Si и O связаны друг с другом очень упорядоченным образом. Каждый Si связан с четырьмя O, а каждый O с двумя Si, а длины связей и углы между связями регулярно повторяются по всему материалу. Это очень похоже на обычную плитку, которую вы видите в ванной или душе, где плитка выложена в виде повторяющегося мотива, а рисунок цветов плитки повторяется снова и снова. Аморфная фаза, с другой стороны, имеет в основном такое же количество и типы связей между атомами Si и O: каждый Si имеет четыре связи с четырьмя O, и каждый O имеет две связи с двумя Si, но углы и длины связей равны переменная по всему материалу. Это гораздо сложнее представить, но это тип мозаики, в которой плитки не все одинакового размера, и они не совсем правильно расположены вместе, и вы просто пытаетесь продолжить шаблон мозаики, так что в итоге получается неправильная структура. где практически все плитки имеют правильное количество соседних плиток (хотя иногда могут быть некоторые пустоты или дополнительные плитки), но нет повторяющегося мотива. Если вы начнете с расплавленного диоксида кремния и очень медленно охладите его, вы получите кварц: атомы беспорядочно хихикают из-за тепловой энергии, и вы даете им достаточно времени, чтобы найти нужных партнеров и соединиться с ними правильным образом. порядок и ориентация для формирования хорошего кристалла. Однако если охлаждать расплав слишком быстро, атомы не успевают собраться в упорядоченную структуру, и конечная структура оказывается аморфной. Это очень похоже на игру «музыкальные стулья», где, например, половина игроков в синих рубашках, а половина игроков в красных, и мы просим каждого синего игрока сесть между двумя красными игроками (и наоборот): если вы дадите людям достаточно время передвигаться и находить нужных соседей, искомая закономерность найдена; но если дать слишком мало времени, а затем настаивать на том, чтобы все сели как можно быстрее, скорее всего, рассадка будет не в желаемом порядке. См. изображение ниже для визуализации кристаллической и аморфной фаз (и их использования для записи информации, как указано ниже).
Теперь кварц и стекло оптически очень похожи: оба они очень прозрачны. Таким образом, вы не можете использовать стекло и кварц в качестве материала с фазовым переходом. Основное различие между ними, помимо организации на атомном уровне, заключается в том, что стекло будет течь при достаточном нагревании, что делает его таким полезным в технике и искусстве, тогда как кварц — это твердое тело, которое не течет и не изгибается до очень высокой температуры плавления. точка. В науке и технике аморфный материал, который начинает легко течь после нагревания до соответствующей температуры, называется стеклом (технический термин, который включает обычное стекло, а также многие другие материалы, такие как многие пластмассы и полимеры). ).
Пока единственный способ создать кристалл или стекло — контролировать скорость охлаждения из расплава. И обычно так делают. Но есть некоторые варианты, которые полезны для (пере)записываемых CD/DVD, которые мы сейчас объясним.Кристаллическое твердое тело можно расплавить, подняв его температуру выше точки плавления, которую мы будем обозначать температурой Tm: это температура, при которой атомы, составляющие твердое тело, решают отказаться от обычного связывающее устройство (которое имеет низкую энергию, но также и низкую энтропию) для перехода в жидкое состояние (более высокая энергия, но также более высокая энтропия). Обратный процесс запуска с расплавом и охлаждения ниже Tm больше зависит от скорости охлаждения: как объяснялось выше, если делать это медленно, получается кристалл, а если быстро, то получается стекло. Медленное охлаждение, предназначенное для получения кристалла, называется отжигом, а быстрое охлаждение, предназначенное для получения аморфной фазы, называется закалкой. А теперь представьте, что кто-то сделал быстрое охлаждение и закончил стаканом. Если поднять температуру до промежуточной температуры, которая ниже Tm, но выше температуры кристаллизации Tc, атомы аморфной фазы теперь имеют достаточно тепловой энергии для перемещения немного и изучить новые конфигурации; при наличии достаточного времени они могут начать образовывать кристаллические фазы. Обратите внимание, что эта Tc не является истинной температурой фазового перехода (как Tm): это скорее температура, выше которой кристаллизация протекает «быстро» на интересующая нас шкала времени. Таким образом, можно рассмотреть следующие операции: начиная с кристалла, нагревают его выше Tm, чтобы получить расплав, а затем быстро охлаждают до температуры ниже T c чтобы получить стакан; чтобы заменить стекло кристаллом, стекло нагревают выше Tc, но ниже Tm и немного ждут образования кристаллов, а затем снова могут остыть. Для материалов с фазовым переходом, используемых в CD и DVD, Tc составляет около 200°C, а Tm находится в диапазоне 500–700°C.
Это очень длинный список требований! А некоторые противоречат друг другу, поэтому приходится идти на компромиссы. Но есть классы материалов, которые отвечают всем требованиям. Все они представляют собой сплавы, обычно содержащие Te (теллур) и Sb (сурьма) вместе с другими элементами. Некоторые типичные формулы: TeGeAs, Ge2Sb2Te5, TeSnSe, TeGeSnO или AgInSbTe. Более полный список показывает, что все они представляют собой сплавы на основе Te и Se. И Te, и Se являются хорошо известными материалами для производства стекла, а химическая модификация и легирование предназначены для оптимизации свойств плавления/оптических/механических свойств/отжига/закалки.
Поскольку у нас за плечами вся эта наука о материалах, последний вопрос более прагматичен: как можно записать и/или стереть информацию на CD или DVD? И как кодируется информация? Выбранное соглашение заключается в том, что когда материал с фазовым переходом является кристаллическим, информация не кодируется: информация кодируется, когда его части являются аморфными.
Для этой цели используется устройство для записи компакт-дисков или DVD-дисков, оснащенное тремя разными лазерами (вместо одного лазера в устройстве для чтения компакт-дисков или DVD-дисков). Вот что делает каждый лазер, а также как он работает с материалом для кодирования информации:
Раздел 404 Закона Сарбейнса-Оксли (SOX) требует, чтобы все публичные компании установили внутренний контроль и процедуры.
Закон о защите конфиденциальности детей в Интернете от 1998 года (COPPA) – это федеральный закон, который налагает особые требования на операторов доменов .
План North American Electric Reliability Corporation по защите критически важной инфраструктуры (NERC CIP) представляет собой набор стандартов.
Взаимная аутентификация, также называемая двусторонней аутентификацией, представляет собой процесс или технологию, в которой оба объекта обмениваются данными .
Экранированная подсеть или брандмауэр с тройным подключением относится к сетевой архитектуре, в которой один брандмауэр используется с тремя сетями .
Метаморфное и полиморфное вредоносное ПО – это два типа вредоносных программ (вредоносных программ), код которых может изменяться по мере их распространения.
Медицинская транскрипция (МТ) – это ручная обработка голосовых сообщений, продиктованных врачами и другими медицинскими работниками.
Электронное отделение интенсивной терапии (eICU) — это форма или модель телемедицины, в которой используются самые современные технологии.
Защищенная медицинская информация (PHI), также называемая личной медицинской информацией, представляет собой демографическую информацию, медицинскую .
Снижение рисков – это стратегия подготовки к угрозам, с которыми сталкивается бизнес, и уменьшения их последствий.
Отказоустойчивая технология — это способность компьютерной системы, электронной системы или сети обеспечивать бесперебойное обслуживание.
Синхронная репликация — это процесс копирования данных по сети хранения, локальной или глобальной сети, поэтому .
Интерфейс управления облачными данными (CDMI) – это международный стандарт, определяющий функциональный интерфейс, используемый приложениями.
Износ флэш-памяти NAND — это пробой оксидного слоя внутри транзисторов с плавающим затвором флэш-памяти NAND.
Выносливость при записи — это количество циклов программирования/стирания (P/E), которое может быть применено к блоку флэш-памяти перед сохранением .
CD и DVD состоят из одних и тех же основных материалов и слоев, но изготавливаются по-разному. DVD на самом деле похож на два тонких компакт-диска, склеенных вместе. Компакт-диск считывается и записывается (с помощью лазера) только с одной стороны; DVD можно читать или записывать на одну или обе стороны, в зависимости от того, как был изготовлен диск. Записываемые DVD-диски (DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM) могут изготавливаться с одним записывающим слоем на каждой стороне. Предварительно записанные DVD-диски (DVD-ROM) могут изготавливаться с одним или двумя записанными слоями на каждой стороне.
3.1 Поликарбонатный (пластиковый) слой подложки
Подложка из поликарбоната составляет большую часть диска, включая область, считываемую лазером (на компакт-дисках напротив стороны с этикеткой). Он присутствует на обеих сторонах DVD, даже на «одностороннем» диске с этикеткой на одной стороне. Эта подложка обеспечивает глубину диска, необходимую для сохранения фокуса лазера на металлическом слое и слоях данных. Это также придает диску достаточную прочность, чтобы оставаться плоским. Все, что находится внутри или на поликарбонатном слое и мешает способности лазера сфокусироваться на слое данных, приведет к неправильному считыванию данных. Соответственно, отпечатки пальцев, пятна или царапины, а также такие вещества, как грязь, пыль, растворители и излишняя влага (которую поликарбонат впитает) могут помешать лазеру считывать данные. Следует избегать контакта любого постороннего материала со слоем поликарбонатной подложки.
3.2 Уровень данных
Как следует из названия, уровень данных компакт-дисков и DVD-дисков — это слой, содержащий данные. Данные отображаются в виде меток или ямок, которые либо поглощают свет лазерного луча, либо передают свет обратно на лазерный фотодатчик через металлический отражающий слой. На компакт-дисках данные и металлические слои расположены очень близко к верхней части диска (сторона с этикеткой); в DVD они находятся в середине диска (см. рис. 1Ð6). Типы используемых данных и металлических слоев зависят от типа диска: только для чтения (ROM), однократной записи (R) или перезаписываемого (RW, RAM). В таблице 1 показано соотношение между данными и металлическими слоями и типом диска.
Таблица 1. Тип диска, тип чтения/записи, слой данных и металлический слой
Оба слоя на основе красителя (диски R) и слои пленки с фазовым переходом (диски RW) хранят данные, разрешая или блокируя передачу света через слой данных. Обработанные лазером («записанные») области слоя данных поглощают «считывающий» лазерный луч по мере того, как он излучается лазером на металлический слой и отражается обратно к лазерному фотодатчику. Светлые и темные области дают эффекты отражения, которые аналогичны эффекту интерференции «прессованных» и формованных данных в слое металла/подложки на дисках ПЗУ. Отражение, будь то результат красителя, пленки или прессованных эффектов, представлено в цифровом виде в виде единиц и нулей микропрограммой дисковода по мере того, как лазер считывает диск.
![table p6]()
3.2.1 Уровень данных на дисках ПЗУ
ROM-диски — это имеющиеся в продаже или сделанные на заказ предварительно записанные диски, также называемые «реплицированными» дисками. Примеры CD-ROM включают Audio-CD, Video-CD, CD-i и CD+G, а также любое количество компакт-дисков, используемых в компьютерных приложениях. Среди DVD-ROM есть DVD-Video, DVD-Audio и любые другие DVD-диски, используемые в играх и компьютерных приложениях.
Данные на дисках CD-ROM или DVD-ROM на самом деле не находятся в отдельном слое. Формовочная машина использует штамп для вдавливания ямок (впадин) и площадок (поверхности), которые формируют данные, на поверхности поликарбонатной подложки. Затем металл напыляется или конденсируется на формованную подложку, чтобы сформировать «отражающий информационный слой». Отражающий металлический слой в дисках ROM также можно считать слоем данных, поскольку металл интегрирован с ямками и площадками в поликарбонате (см. рис. 2 и 3). Металлический слой в ROM-дисках обычно алюминиевый. Для двусторонних дисков DVD-ROM полуотражающий слой выполнен из сплава золота, серебра или кремния.
![Рисунки 2–3]()
Рис. 2, 3: Слои, из которых состоят диски ROM
3.2.2 Уровень данных на дисках R
Записываемый оптический диск с однократной записью (CD-R, DVD-R, DVD+R) имеет слой для записи данных, расположенный между поликарбонатной подложкой и металлическим слоем (см. рис. 4 и 5). Этот слой представляет собой органический краситель. Красители, используемые в CD и DVD, относятся к одним и тем же основным типам; однако те, которые используются в DVD, запатентованы производителем, а цвет диска не указывает на тип используемого красителя. Красители как на компакт-дисках, так и на DVD-дисках светочувствительны. Биты (метки) записываются на краситель химическим изменением, вызванным лучом лазерного излучения. Этот краситель со временем разлагается, в результате чего диск становится нечитаемым.
![Рисунки 4-5]()
Рис. 4, 5: Слои, составляющие R-диски
Слой данных на дисках CD-R состоит из одного из трех основных типов красителей, каждый из которых дает свой цвет диска в зависимости от типа красителя и типа отражающего металла, используемого на диске. Даже на обычном немаркированном диске сторона с этикеткой может отличаться по цвету от стороны для чтения. Если на стороне этикетки записываемого диска нет поверхности для печати, прикрепленной этикетки или какого-либо другого защитного слоя, она будет иметь цвет используемого металла (серебро или золото). Что касается стороны лазерного считывания, цвет будет таким, как указано в таблице 2.
![table 2]()
Таблица 2: Тип красителя и внешний вид — диски CD-R (диски с возможностью записи)
3.2.3 Уровень данных на дисках RW и RAM
Слой записи данных перезаписываемого оптического диска (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM) также находится между поликарбонатной подложкой и металлическим отражающим слоем (см. рис. 6 и 7). Это пленка из металлического сплава с фазовым переходом. Лазерный луч записывает биты (метки) на пленку, нагревая пленку выше температуры плавления в областях, выбранных для битов. Быстрое охлаждение, обеспечиваемое диэлектрическими слоями на обеих сторонах пленки с изменяемой фазой, приводит к тому, что эти области битов или меток остаются в аморфном состоянии, вызванном плавлением. Нагревая пленку с фазовым переходом до определенной температуры выше температуры кристаллизации, но ниже температуры плавления, пленка может вернуться обратно в кристаллическое состояние, тем самым стирая предыдущие биты. Процессы записи и стирания могут выполняться вместе за один проход при перезаписи диска.
![Рисунки 6–7]()
Рис. 6, 7: Слои, из которых состоят диски RW и RAM
3.3 Металлический (отражающий) слой
Металлический слой в оптических дисках отражает лазерный луч обратно к лазерному фотодатчику в лазерной головке. Для этого слоя обычно используются три типа отражающих металлов: алюминий, золото и серебро или серебряный сплав. В «двухслойных» DVD в качестве одного из полуотражающих слоев иногда используется кремний.
3.3.1 Металлический слой на дисках RW, ROM и RAM
Диски RW, ROM и RAM (CD-RW, CD-ROM, DVD-RW, DVD+RW, DVD-ROM, DVD-RAM) используют алюминий для отражающего слоя, главным образом потому, что он недорог и прост в использовании. применять. Алюминий окисляется под воздействием кислорода из окружающей среды или влаги, проникшей в диск. В некоторых более ранних компакт-дисках плохая герметизация позволяла кислороду контактировать со слоем металлического алюминия, вызывая окисление алюминия. Окисление алюминия снижает его отражательную способность, делая диск нечитаемым для лазера, что иногда называют «гниением» диска. Это основная причина деградации дисков ПЗУ под воздействием окружающей среды. Однако это не относится к деградации дисков RW и RAM; пленка с фазовым переходом в этих дисках обычно разлагается быстрее, чем окисляется алюминий в диске.
3.3.2 Металлический слой в R-дисках
В дисках R (CD-R, DVD-R, DVD+R) для отражающего слоя используется золото, серебро или серебряный сплав. Серебро обладает немного большей отражательной способностью, чем золото, но может потерять отражательную способность из-за коррозии при воздействии неблагоприятных условий окружающей среды. Серебро подвергается коррозии в результате реакции с диоксидом серы, загрязнителем окружающей среды, который может мигрировать через диск вместе с влагой. Золото не вызывает коррозии, очень стабильно и долговечно, но оно также дорого. Любой металл должен пережить краску. В этих дисках не используется алюминий, так как он может реагировать с красителем в слое записи (данных).
3.3.3 Металлические слои в двухслойных дисках DVD-ROM
DVD-ROM могут изготавливаться с двумя отражающими металлическими слоями, которые позволяют лазеру считывать данные с обоих слоев, используя одну сторону диска. Эти «двухслойные» DVD-диски обеспечивают в четыре раза больше емкости для контента (видео, аудио, компьютерные приложения), чем «однослойные» DVD-диски. Лазерный луч должен пройти через полуотражающий металлический слой, чтобы считать данные с полностью отражающего слоя. Внешний металлический слой (сплав кремния, золота или серебра) является полуотражающим; то есть он отражает обратно часть лазерного луча и позволяет части его пройти через полностью отражающий слой (алюминий), а затем отразить обратно. Таким образом, обе части отражаются и обнаруживаются фотодатчиком в лазерной головке, который фокусируется на одном слое за раз. На рис. 8 показана наиболее распространенная структура односторонних двухслойных дисков DVD, а на рис. 9 показана альтернативная конструкция.
Рис. 8, 9. Два типа конструкции двухслойного одностороннего DVD-ROM
Разница между этими двумя типами заключается в том, что один (рис. 8) имеет металлические слои данных на разных сторонах (половинах) диска.Помимо прохождения через полуотражающий металлический слой, лазерный луч также должен проходить через специальный клей, который соединяет две половинки диска вместе и не препятствует лазерному лучу. В примере, показанном на рис. 9, два металлических слоя данных находятся на одной половине диска.
DVD-ROM также могут быть двусторонними. На рис. 10 показан двусторонний DVD, который обычно может быть DVD-Video с видео в полноэкранной телевизионной версии на одной стороне диска и в широкоэкранной версии на другой стороне. Если двусторонний DVD-диск также имеет двухслойный слой с обеих сторон, его емкость может почти в четыре раза увеличиться по сравнению с односторонним/однослойным DVD-диском (рис. 11).
![Рисунки 10-11]()
Рис. 10, 11. Два типа конструкции двустороннего DVD-ROM
3.4 Лаковый (металлический защитный) слой (CD)
На этикеточную сторону компакт-дисков наносится очень тонкий слой лака для защиты металла от воздействия окружающей среды. (DVD не имеют такого защитного лакового покрытия.) Этот слой также обеспечивает некоторую ограниченную защиту от записи или маркировки диска. Однако компакт-диск более чувствителен к повреждениям с этой стороны, чем с поликарбонатной. Поскольку металлический слой находится очень близко к поверхности со стороны этикетки, острые предметы могут легко повредить компакт-диск, деформировав металл или подвергнув его воздействию окружающей среды. Некоторые растворители также могут воздействовать на лакокрасочные покрытия, обнажая металл или вступая в реакцию с ним. Если металл поврежден, лазер не может считывать данные в поврежденных областях.
Иногда производитель добавляет дополнительный слой, разработанный специально для обеспечения большей устойчивости к отпечаткам пальцев и царапинам на этикеточной стороне компакт-дисков. Одной из особенно эффективных модификаций стало нанесение лака полностью по краям диска. В более ранних компакт-дисках влага могла проникать в металл через незащищенные участки края диска. Очевидно, что защищать края компакт-дисков так же важно, как и их поверхности.
3.5 Дополнительный поверхностный слой
К CD или DVD также можно добавить дополнительный слой для создания поверхности для маркировки (см. «Печать поверхности диска», стр. 24). Такие поверхности бывают четырех типов:
- для термопечати
- для струйной печати
- для шелкографии
- поверхность, на которую можно наносить более одного типа печати
Эти слои наносятся поверх лакового слоя компакт-дисков или поликарбонатной подложки одностороннего DVD. Некоторые диски имеют дополнительное покрытие, на котором напечатан текст или логотипы. Во многих случаях надпись кажется нанесенной по трафарету, но не является частью покрытия; то, что вы видите, — это отражающая поверхность металла, а не отпечатанный текст или логотипы. Как правило, сквозь эту область с буквами и даже сквозь металл можно увидеть, поднеся диск к свету.
Поскольку эти области с буквами особенно подвержены повреждениям, очень важно избегать надписей или царапин в этих областях. Единственная область поверхности диска, которая полностью защищена от записи или царапин, — это чистая внутренняя втулка или «зеркальная полоса», поскольку в этих областях не записываются никакие данные.
В этой главе приведены пошаговые инструкции по записи и копированию компакт-дисков с данными, DVD-дисков и звуковых компакт-дисков с помощью команды cdrw.
Команду cdrw можно использовать для записи файловых систем для компакт-дисков и DVD-дисков в формате ISO 9660 с расширениями Rock Ridge или Joliet на носители CD-R, CD-RW, DVD-RW или DVD+RW.
Команду cdrw можно использовать для выполнения следующих задач:
Создавайте компакт-диски и DVD-диски с данными.
Создавайте аудио компакт-диски.
Извлечение аудиоданных с аудио компакт-диска.
Копирование компакт-дисков и DVD-дисков.
Стереть носитель CD-RW.
Команда cdrw доступна, начиная со следующих выпусков:
Дополнение к программному обеспечению для операционной среды Solaris 8, компакт-диск 1/01
Часть выпуска Solaris, начиная с выпуска Solaris 9
Для получения информации о рекомендуемых устройствах CD-R или CD-RW перейдите по ссылке:
Обычно используемые термины для носителей CD/DVD
В этом разделе определяются часто используемые термины, относящиеся к носителям CD/DVD.
CD-носитель для чтения, на который можно записать один раз, а затем только с него можно прочитать.
Перезаписываемый компакт-диск, на который можно записывать и стирать. Носители CD-RW могут быть прочитаны только устройствами CD-RW.
Цифровой видеодиск (записываемый), который можно записать один раз, а затем только прочитать. Эти устройства имеют гораздо большую емкость, чем носители CD-R.
Цифровой видеодиск (записываемый), который можно записать один раз, а затем только прочитать. Устройства DVD+R имеют более совершенную систему управления ошибками, чем DVD-R, что обеспечивает более точную запись на носитель независимо от качества носителя.
Цифровой видеодиск (перезаписываемый) с емкостью, равной DVD-R. Этот носитель можно перезаписать, предварительно удалив весь диск.
Цифровой видеодиск (перезаписываемый с произвольным доступом) с объемом памяти, равным DVD+R. Этот носитель позволяет перезаписывать отдельные блоки без стирания всего диска.
Цифровой видеодиск (оперативная память, перезаписываемая) с кольцевыми, а не спиральными дорожками и жесткой разбивкой на сектора.
ISO (аббревиатура от Industry Standards Organization) – это организация, устанавливающая стандарты для форматов компьютерных хранилищ.
Файловая система ISO 9660 — это стандартная файловая система для компакт-дисков или DVD-дисков, которая позволяет читать один и тот же компакт-диск или DVD-диск на любой крупной компьютерной платформе. Стандарт, выпущенный в 1988 году, был написан отраслевой группой High Sierra, названной в честь отеля High Sierra в Неваде. Почти все компьютеры с дисководами CD или DVD могут читать файлы из файловой системы ISO 9660.
Расширения Rock Ridge
Добавляет информацию о файловой системе Windows.
Добавляет информацию о файловой системе UNIX. (Рок-Ридж назван в честь города из фильма «Сверкающие седла».)
Эти расширения не являются эксклюзивными. Вы можете указать обе опции mkisofs -R и -j для совместимости с обеими системами. (Подробности см. в mkisofs(1M).)
Акроним Multi Media Command, что означает, что эти рекордеры соответствуют общему набору команд. Программы, которые могут записывать на один MMC-совместимый рекордер, должны иметь возможность записывать на все другие рекордеры.
Акроним для компакт-диска Digital Audio, который является стандартным методом хранения цифрового аудио на компакт-дисках. Также известен под термином формат «Красная книга». Официальная отраслевая спецификация требует, чтобы один или несколько аудиофайлов содержали 16-битный стереофонический звук с частотой дискретизации 44,1 кГц.
Процесс стирания данных с носителя CD-RW.
Команда для создания файловой системы ISO на компакт-диске.
Полная дорожка с вводной и конечной информацией.
Полный блок данных или аудио.
Процесс записи на CD или DVD не может быть прерван и требует постоянного потока данных. Рассмотрите возможность использования параметра cdrw -S для имитации записи на носитель, чтобы убедиться, что система может предоставлять данные с достаточной скоростью для записи на компакт-диск или DVD.
Ошибки записи могут быть вызваны одной из следующих проблем:
Носитель не поддерживает скорость диска. Например, некоторые носители сертифицированы только для скоростей 2x или 4x.
В системе запущено слишком много тяжелых процессов, которые тормозят процесс записи.
Перегрузка сети вызывает задержки при чтении изображения, а изображение находится в удаленной системе.
Исходный диск медленнее целевого.
При возникновении любой из этих проблем вы можете снизить скорость записи устройства с помощью параметра cdrw -p.
Например, следующая команда показывает, как имитировать письмо с 4-кратной скоростью:
Носители CD-R, CD-RW (не в формате MRW), DVD-R и DVD-RW поддерживают режим имитации (-S), но DVD-RAM, DVD+R, DVD+RW и любые MRW- форматированные носители и некоторые другие не поддерживают режим имитации. Следующее сообщение отображается, если режим имитации не поддерживается:
Дополнительную информацию о типах носителей см. в разделе Общеупотребительные термины для носителей CD/DVD.
Вы также можете использовать параметр cdrw -C, чтобы использовать указанную емкость носителя для копирования 80-минутного компакт-диска. В противном случае команда cdrw использует значение по умолчанию 74 минуты для копирования аудио компакт-диска.
Для получения дополнительной информации см. cdrw(1).
Ограничение доступа пользователей к съемным носителям с помощью RBAC
По умолчанию все пользователи имеют доступ к съемным носителям, начиная с выпуска Solaris 9. Однако вы можете ограничить доступ пользователей к съемным носителям, настроив роль с помощью управления доступом на основе ролей (RBAC). Доступ к съемным носителям ограничивается назначением роли ограниченному кругу пользователей.
Как ограничить доступ пользователей к съемным носителям с помощью RBAC
Стать суперпользователем или взять на себя аналогичную роль.
Запустите консоль управления Solaris.
Настройте роль, включающую права на управление устройством.
Добавьте пользователей, которым необходимо использовать команду cdrw, во вновь созданную роль.
Прокомментируйте следующую строку в файле /etc/security/policy.conf:
Если вы не выполните этот шаг, все пользователи по-прежнему будут иметь доступ к команде cdrw, а не только члены роли управления устройством.
После изменения этого файла члены роли управления устройством становятся единственными пользователями, которые могут использовать команду cdrw. Всем остальным отказано в доступе со следующим сообщением:
Как определить записывающее устройство CD или DVD
Определите устройства записи CD или DVD в системе.
Определить конкретное устройство записи компакт-дисков или DVD-дисков.
Определите, является ли носитель пустым или существует ли оглавление на носителе.
Как проверить компакт-диск или DVD-носитель
Команда cdrw работает независимо от запущенных служб съемных носителей. Дополнительные сведения об отключении или включении служб съемных носителей см. в разделе Как отключить или включить службы съемных носителей.
Вставьте компакт-диск или DVD-диск в дисковод.
Компакт-диск или DVD-диск может быть любым компакт-диском или DVD-диском, который может быть прочитан приводом.
Убедитесь, что диск подключен правильно, указав его в списке.
(Необязательно) Если вы не видите диск в списке, выберите один из следующих вариантов, чтобы система распознала диск.
Выполните загрузку с реконфигурацией.
Добавить диск без перезагрузки системы
Затем перезапустите службы съемных носителей.
Создание CD или DVD с данными
Сначала подготовьте данные, используя команду mkisofs, чтобы преобразовать файл и информацию о файле в формат High Sierra, используемый на компакт-дисках или DVD-дисках.
Как создать файловую систему ISO 9660 для CD или DVD с данными
Вставьте чистый компакт-диск или DVD-диск в дисковод.
Создайте файловую систему ISO 9660 на новом CD или DVD.
Создает информацию о Rock Ridge и сбрасывает права собственности на файлы до нуля.
Определяет путь, используемый для создания файловой системы ISO 9660.
Определяет имя файловой системы для размещения на компакт-диске или DVD-диске.
Скопируйте файловую систему на CD или DVD.
-i cd-file-system указывает файл образа для создания CD или DVD с данными.
Пример 4–1 Создание файловой системы ISO 9660 для компакт-диска с данными или DVD
В следующем примере показано, как создать файловую систему ISO 9660 для компакт-диска с данными или DVD-диска.
Затем скопируйте файловую систему на компакт-диск или DVD-диск.
Как создать компакт-диск с многосессионными данными
Эта процедура описывает, как поместить более одного сеанса на компакт-диск. Эта процедура включает в себя пример копирования каталогов infoA и infoB на компакт-диск.
Создайте файловую систему для первого сеанса компакт-диска.
Определяет имя файловой системы ISO.
Создает информацию о Rock Ridge и сбрасывает права собственности на файлы до нуля.
-V my_infoA
Определяет метку тома, которая будет использоваться в качестве точки подключения службами съемных носителей.
Определяет каталог образа ISO для создания.
Скопируйте файловую систему ISO для первого сеанса на компакт-диск.
Определяет имя файла образа для записи на компакт-диск.
Держит компакт-диск открытым для записи.
Повторно вставьте компакт-диск после его извлечения.
Укажите путь к компакт-диску, который необходимо включить в следующий сеанс записи.
Обратите внимание на путь /vol/dev/..
Определите следующий доступный для записи адрес на компакт-диске для записи следующего сеанса.
Запишите адрес в выводе Следующий адрес для записи, чтобы вы могли предоставить этот адрес при записи следующего сеанса.
Создайте следующую файловую систему ISO для следующего сеанса компакт-диска и запишите ее на компакт-диск.
Определяет имя файловой системы ISO.
Создает информацию о Rock Ridge и сбрасывает права собственности на файлы до нуля.
Определяет начальный адрес первого сеанса и следующий доступный для записи адрес.
-M /vol/dev/rdsk/c2t4d0/my_infoA
Указывает путь к существующему образу ISO, который необходимо объединить.
Определяет каталог образа ISO для создания.
Создание аудио компакт-диска
Команду cdrw можно использовать для создания аудио компакт-дисков из отдельных аудиодорожек или из файлов .au и .wav.
Поддерживаемые аудиоформаты описаны в следующей таблице:
Вс . au с данными в формате Red Book CDDA
Файл RIFF (.wav) с данными в формате Red Book CDDA
Файл .cda с необработанными аудиоданными компакт-диска, представляющими собой 16-битный стереозвук PCM с частотой дискретизации 44,1 кГц и порядком байтов с прямым порядком байтов
Файлы .aur с необработанными данными компакт-диска в порядке байтов от старшего к старшему
Если аудиоформат не указан, команда cdrw пытается определить формат аудиофайла на основе расширения файла. Регистр символов в расширении игнорируется.
Как создать аудио компакт-диск
Эта процедура описывает, как копировать аудиофайлы на компакт-диск.
Вставьте чистый компакт-диск в дисковод CD-RW.
Перейдите в каталог, содержащий аудиофайлы.
Скопируйте аудиофайлы на компакт-диск.
Опция -a создает аудио компакт-диск.
Пример 4–2 Создание аудио компакт-диска
В следующем примере показано, как создать аудио компакт-диск.
В следующем примере показано, как создать мультисессионный аудио компакт-диск. CD выбрасывается после записи первой сессии. Вам нужно будет снова вставить компакт-диск перед следующим сеансом записи.
Как извлечь звуковую дорожку с компакт-диска
Используйте следующую процедуру, чтобы извлечь звуковую дорожку с компакт-диска и скопировать звуковую дорожку на новый компакт-диск.
Если вы не используете параметр cdrw -T для указания типа аудиофайла, команда cdrw использует расширение имени файла для определения типа аудиофайла. Например, команда cdrw определяет, что этот файл является файлом .wav.
Вставьте аудио компакт-диск в дисковод CD-RW.
Извлечь звуковую дорожку.
Извлекает аудиоданные с аудио компакт-диска.
Определяет тип извлекаемого аудиофайла. Поддерживаемые типы аудио: sun, wav, cda или aur.
Определяет извлекаемую звуковую дорожку.
Скопируйте трек на новый компакт-диск.
Пример 4–3. Извлечение и создание аудио компакт-дисков
В следующем примере показано, как извлечь первую дорожку с аудио компакт-диска и присвоить файлу имя song1.wav .
В этом примере показано, как скопировать дорожку на аудио компакт-диск.
Как скопировать компакт-диск
Эта процедура описывает, как извлечь все дорожки с аудио компакт-диска в каталог, а затем скопировать их все на чистый компакт-диск.
По умолчанию команда cdrw копирует компакт-диск в каталог /tmp. Для копирования может потребоваться до 700 МБ свободного места. Если в каталоге /tmp недостаточно места для копирования компакт-диска, используйте параметр -m, чтобы указать альтернативный каталог.
Вставьте аудио компакт-диск в дисковод CD-RW.
Создайте каталог для аудиофайлов.
Извлеките дорожки с аудио компакт-диска.
Для каждой дорожки отображается сообщение Извлечение аудио ..
Компакт-диск выбрасывается, когда извлечены все дорожки.
Вставьте чистый компакт-диск и нажмите клавишу «Ввод».
После извлечения дорожек аудио компакт-диск извлекается. Вам будет предложено вставить чистый компакт-диск.
Пример 4–4 Копирование компакт-диска
В этом примере показано, как скопировать один компакт-диск на другой компакт-диск. Для выполнения этой задачи у вас должно быть два устройства CD-RW.
Как стереть носитель CD-RW
Вы должны стереть существующие данные CD-RW, прежде чем CD можно будет перезаписать.
Стереть весь носитель или только последний сеанс на компакт-диске, выбрав один из следующих вариантов:
Удалить только последний сеанс.
Стирание только последнего сеанса с помощью параметра -b session выполняется быстрее, чем стирание всего носителя с помощью параметра -b all. Вы можете использовать параметр сеанса -b, даже если вы использовали команду cdrw для создания компакт-диска с данными или аудио всего за один сеанс.
Читайте также:
