Что такое компакт-диск

Обновлено: 20.11.2024

Если вы читали статью HowStuffWorks «Как работают компакт-диски», вы знаете, что основная идея хранения данных на обычном компакт-диске проста. Поверхность компакт-диска содержит одну длинную спиральную дорожку данных. Вдоль трассы есть ровные отражающие участки и неотражающие неровности. Плоская отражающая область представляет собой двоичную 1, а неотражающая выпуклость представляет собой двоичный 0. Привод компакт-дисков освещает лазером поверхность компакт-диска и может обнаруживать отражающие области и выпуклости по количеству отражаемого ими лазерного излучения. Привод преобразует отражения в 1 и 0 для считывания цифровых данных с диска. Дополнительную информацию см. в разделе Как работают компакт-диски.

Обычные компакт-диски нельзя модифицировать — они предназначены только для чтения. Диск CD-R должен позволять приводу записывать данные на диск. Чтобы диск CD-R работал, лазер должен создавать неотражающую область на диске. Таким образом, диск CD-R имеет дополнительный слой, который может модифицироваться лазером. Этот дополнительный слой представляет собой зеленоватый краситель. В обычном компакт-диске у вас есть пластиковая подложка, покрытая отражающим слоем алюминия или золота. В CD-R у вас есть пластиковая подложка, слой краски и отражающий золотой слой. На новом диске CD-R вся поверхность диска отражающая — лазер может светить сквозь краску и отражаться от золотого слоя.

Когда вы записываете данные на CD-R, пишущий лазер (гораздо более мощный, чем считывающий лазер) нагревает слой красителя и изменяет его прозрачность. Изменение красителя создает эквивалент неотражающей выпуклости. Это постоянное изменение, и приводы CD и CD-R могут позже считывать измененный краситель как удар.

Оказалось, что краситель достаточно чувствителен к свету — это необходимо для того, чтобы лазер мог быстро изменить его. Поэтому не следует подвергать диски CD-R воздействию солнечных лучей.

Первоначально опубликовано: 1 апреля 2000 г.

Часто задаваемые вопросы о CD-R

Что такое диск CD-R?

Диск CD-R, также известный как записываемый компакт-диск, представляет собой цифровой диск, используемый для записи данных с помощью устройств записи компакт-дисков. В отличие от USB, большинство дисков CD-R нельзя перезаписать после того, как они были записаны, и они содержат значительно ограниченное пространство, около 700 МБ. Они использовались для записи звуковых дорожек продолжительностью до 80 минут.

Используются ли еще CD-R?

Диски CD-R по-прежнему используются для аудиозаписи, хотя продажи компакт-дисков резко упали в последние годы, поэтому их производится и используется меньше.

Плохие CD-R портятся?

Согласно оценке Ассоциации оптических технологий хранения, чистый CD-R хорошего качества может храниться в красивой упаковке примерно от пяти до десяти лет.

В чем разница между CD-R и CD-RW?

И CD-R, и CD-RW имеют одинаковую емкость: 700 МБ и 80 минут. Разница заключается в том, сколько раз данные могут быть записаны. На CD-R данные можно записать только один раз, а на CD-RW можно перезаписать, что позволяет вам стирать и перезаписывать данные столько раз, сколько вы хотите.

Чистая марка CD-R какой марки лучше?

Согласно списку бестселлеров Amazon, Verbatim 52x для данных и музыки является лучшим вариантом. Упаковка из пятидесяти дисков стоит примерно 18 долларов без учета доставки.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

компакт-диск (CD), литой пластиковый диск, содержащий цифровые данные, которые сканируются лазерным лучом для воспроизведения записанного звука и другой информации. С момента своего коммерческого появления в 1982 году аудио компакт-диск почти полностью заменил фонографический диск (или пластинку) для высококачественной записи музыки. Компакт-диск, изобретенный совместно Philips Electronics NV и Sony Corporation в 1980 году, не только для аудиозаписей, но и для других целей хранения и распространения, в частности для компьютеров (CD-ROM) и развлекательных систем (DVD).

Механические особенности

Физические характеристики

Стандартный компакт-диск имеет диаметр 120 мм (4,75 дюйма) и толщину 1,2 мм (0,05 дюйма). Он состоит из прозрачной поликарбонатной пластиковой подложки, отражающего металлического слоя и прозрачного защитного покрытия из акрилового пластика. На отражающем металлическом слое аудиоданные считываются в виде мельчайших (до 0,83 микрометра) впадин (ямок) и контрастирующих плоских областей (площадок), которые располагаются в виде спиральной дорожки (канавки), извивающейся от внутреннего отверстия диска к его внешний край. Центры соседних канавок расположены на расстоянии 1,6 микрометра (0,0016 мм) друг от друга. Меньший CD-сингл (80 мм [3,1 дюйма] в диаметре) также используется для распространения звука.

В проигрывателе DVD используется лазер большей мощности и соответственно более точная точка фокусировки, чем в проигрывателе компакт-дисков. Это позволяет ему разрешать более короткие питы и более узкие разделительные дорожки и, таким образом, объясняет большую емкость DVD.

Кто производитель iPhone? В каком году был представлен DVD? Айпод? Отсканируйте эти вопросы и проверьте свои знания об электронике и гаджетах.

Запись и репликация

Производство компакт-диска начинается с цифровой мастер-ленты, предоставленной студией звукозаписи (см. также цифровая звукозапись). Информация на этой ленте используется для модуляции луча света от синего лазера, когда он следует по спирали на поверхности вращающегося стеклянного диска. Стекло покрыто светочувствительным материалом, который растворяется под воздействием лазерных импульсов, образуя ямки. Этот «стеклянный шаблон» покрывается тонким слоем никеля, образуя «металлический шаблон», а металлический шаблон, в свою очередь, используется для изготовления ряда «материнских образцов». Каждая мать служит мастером для нескольких металлических «штамповок», на которые впрыскивается расплавленный поликарбонат для литья в прозрачные пластиковые диски. Каждый диск подвергается воздействию потока испаренного или распыленного алюминия, который образует отражающий слой, а затем покрывается защитным акриловым слоем. Весь производственный процесс осуществляется в условиях лабораторной чистоты и контроля.

Однако к середине 1990-х годов развитие компьютерных технологий продвинулось так, что запись и тиражирование компакт-дисков могли избежать необходимости в цифровом мастере ленты. Высококачественные звуковые записи могут быть отправлены с микрофона или другого устройства непосредственно в компьютерные программы, цифровые файлы которых могут храниться на жестком диске компьютера (или магнитном носителе) перед переносом на компакт-диск.

Воспроизведение

Метод лазерного сканирования, используемый в проигрывателях компакт-дисков. Инфракрасный лазер фокусируется на металлическом отражающем слое диска, где спиральная дорожка из «ямок» и «площадок» представляет собой нули и единицы цифровых сигналов. Обратный сигнал преобразуется фотодиодным датчиком в цифровой электрический сигнал, который преобразуется в аналоговую форму для воспроизведения исходного записанного звука. Оптическая запись, представленная Sony Corporation и Philips Electronics N.V. в 1982 году, позволяет точно воспроизводить звук практически во всем диапазоне человеческого слуха.

Когда диск вставляется в проигрыватель компакт-дисков, дорожка диска сканируется низкоинтенсивным инфракрасным лазером с фокусным расстоянием в 1 микрометр. Чтобы лазер поддерживал постоянную скорость сканирования, скорость вращения диска уменьшается с 500 до 200 оборотов в минуту по мере того, как луч света выходит из центра диска по спирали. (Некоторые проигрыватели компакт-дисков используют два дополнительных лазера для управления вращением диска и фокусировкой сканирующего лазера.) Когда луч света попадает на землю, он отражается обратно на фотодиод, и генерируется электрический импульс. Однако, когда световой луч попадает в яму, электрический импульс не генерируется. Это связано с тем, что свет, отраженный от ямки, глубина которой составляет примерно четверть длины волны сканирующего инфракрасного луча (0,78 микрометра), не совпадает по фазе со светом, отраженным от соседней разделительной дорожки, и, таким образом, отраженный свет уменьшается. ниже уровня, необходимого для активации фотодиода. Каждая «темная» ямка на дорожке интерпретируется (в зависимости от ее длины) как последовательность нулей в двоичной логике, а каждая «светлая» площадка интерпретируется (опять же в зависимости от ее длины) как последовательность единиц. Устройство, известное как цифро-аналоговый преобразователь, необходимо для преобразования (и исправления ошибок чтения данных из-за незначительных дефектов поверхности на диске или несовершенной лазерной центровки) этой двоичной информации в аудиосигналы для воспроизведения (см. также цифро-аналоговое преобразование). Стандартный компакт-диск содержит более часа музыки.

Компакт-диски и DVD-диски сегодня повсюду. Независимо от того, используются ли они для хранения музыки, данных или компьютерного программного обеспечения, они стали стандартным средством распространения больших объемов информации в надежном пакете. Компакт-диски настолько просты и дешевы в производстве, что America Online ежегодно рассылает миллионы таких дисков, чтобы привлечь новых пользователей. А если у вас есть компьютер и привод CD-R, вы можете создавать свои собственные компакт-диски, включая любую информацию, которую вы хотите.

В этой статье мы рассмотрим, как работают компакт-диски и дисководы для компакт-дисков. Мы также рассмотрим различные формы компакт-дисков, а также то, что ждет эту технологию в будущем.

Понимание компакт-диска: материал

Как описано в разделе «Как работает аналоговая и цифровая запись», на компакт-диске можно записать до 74 минут музыки, поэтому общий объем цифровых данных, которые должны храниться на компакт-диске, составляет:

44 100 отсчетов/канал/секунда x 2 байта/отсчет x 2 канала x 74 минуты x 60 секунд/минута = 783 216 000 байт

Чтобы поместить более 783 мегабайт (МБ) на диск диаметром всего 4,8 дюйма (12 см), отдельные байты должны быть очень маленькими. Изучив физическую конструкцию компакт-диска, вы сможете понять, насколько малы эти байты.

Компакт-диск представляет собой довольно простой кусок пластика толщиной около четырех сотых (4/100) дюйма (1,2 мм). Большая часть компакт-диска состоит из отлитого под давлением куска прозрачного поликарбонатного пластика. Во время производства на этот пластик наносятся микроскопические выпуклости, образующие единую непрерывную чрезвычайно длинную спиральную дорожку данных. Мы вернемся к ударам через мгновение. Как только прозрачный кусок поликарбоната сформирован, на диск напыляется тонкий отражающий слой алюминия, покрывающий неровности. Затем на алюминий напыляется тонкий акриловый слой для его защиты. Затем этикетка печатается на акриле. Поперечное сечение полного компакт-диска (не в масштабе) выглядит так:

Понимание компакт-диска: спираль

На компакт-диске имеется одна спиральная дорожка данных, проходящая от внутренней части диска к внешней. Тот факт, что спиральная дорожка начинается в центре, означает, что при желании компакт-диск может быть меньше 4,8 дюймов (12 см), и на самом деле теперь есть пластиковые бейсбольные карточки и визитные карточки, которые можно вставить в проигрыватель компакт-дисков. Визитные карточки на компакт-дисках содержат около 2 МБ данных, прежде чем размер и форма карточки обрывают спираль.

Что изображение справа даже не начинает вас впечатлять, так это то, насколько невероятно мала дорожка данных — ее ширина составляет примерно 0,5 микрона, а 1,6 микрона отделяют одну дорожку от другой. (Микрон – это миллионная доля метра.) А неровности еще мельче.

Понимание компакт-диска: Bumps

Удлиненные выступы, образующие дорожку, имеют ширину 0,5 микрона, длину не менее 0,83 микрона и высоту 125 нанометров. (Нанометр — это миллиардная доля метра.) Глядя через слой поликарбоната на выпуклости, они выглядят примерно так:

Вы часто будете читать о "ямах" на компакт-диске вместо неровностей. Они выглядят как ямки на алюминиевой стороне, но на стороне, с которой считывается лазер, они представляют собой выпуклости.

Невероятно маленькие размеры выступов делают спиральную дорожку на компакт-диске чрезвычайно длинной. Если бы вы могли снять дорожку данных с компакт-диска и растянуть ее в виде прямой линии, она была бы шириной 0,5 микрона и почти 5 км в длину!

Чтобы прочитать что-то такое маленькое, вам нужен невероятно точный механизм чтения дисков. Давайте посмотрим на это.

Несколько лет назад, когда USB-накопители и облачные вычисления не были так популярны, как сегодня, данные в основном хранились и извлекались с помощью компакт-дисков. Сегодня блестящие круглые диски известны тем, что хранят данные объемом от нескольких сотен мегабайт до нескольких гигабайт.

Рекомендуемое видео для вас:

Что такое компакт-диск?

Компакт-диск CD – это цифровой формат хранения оптических носителей, совместно разработанный компаниями Philips и Sony. Формат CD изначально был разработан для хранения и воспроизведения звукозаписей, но позже был адаптирован для хранения данных.

Данные на компакт-диске кодируются с помощью лазерного луча, который вытравливает крошечные углубления (или выпуклости, если хотите) на его поверхности. Выступ в терминологии компакт-дисков известен как ямка и представляет собой число 0. Точно так же отсутствие выступа (известное как земля) представляет собой число 1.

(Фото предоставлено Flickr)

Тем не менее, одной из самых больших проблем с компакт-дисками является их тонкая, гладкая поверхность, которую легко поцарапать, если с ней не обращаться с максимальной осторожностью. Трещины и царапины на поверхности диска препятствуют его способности сохранять данные и мешают проигрывателю компакт-дисков извлекать сохраненные на нем данные.

Но почему именно это происходит? Почему поцарапанные компакт-диски труднее читать/доступ к ним?

Прежде чем мы дойдем до этого, мы сначала должны понять, как работает компакт-диск.

Как работает компакт-диск?

Компакт-диск обычно имеет диаметр около 12 сантиметров (4,5 дюйма) и состоит из пары тонких круглых слоев, прикрепленных друг к другу.

Различные слои компакт-диска (Фото: Pbroks13/Wikimedia Commons)

Большая часть компакт-диска состоит из пластика, называемого поликарбонатом. Нижний слой представляет собой слой поликарбоната, где данные кодируются с помощью крошечных выпуклостей на поверхности. Над этим слоем находится отражающий слой, обычно сделанный из алюминия (также используется золото, хотя и довольно редко).

Выше отражающего слоя находится защитный слой из лака и пластика, защищающий нижние слои. Изображение или этикетка печатаются на лаковом слое (т. е. поверх компакт-диска) с помощью офсетной или трафаретной печати.

Компакт-диски хранят информацию в цифровом виде, то есть с помощью миллионов единиц и нулей. Данные на компакт-диске кодируются с помощью лазерного луча, который вытравливает крошечные углубления (или выпуклости, если хотите) на его поверхности. Выступ в терминологии компакт-дисков известен как ямка и представляет собой число 0. Точно так же отсутствие выступа (известное как земля) представляет собой число 1. Следовательно, лазерный луч может кодировать необходимые данные на компакт-диск, используя ямы и земли (0 и 1 соответственно).

Теперь, когда вы знаете, как данные кодируются на компакт-диске, давайте посмотрим, как проигрыватель компакт-дисков на самом деле считывает эти сохраненные данные.

Как работает проигрыватель компакт-дисков?

Проигрыватель компакт-дисков состоит из двух основных компонентов, которые помогают читать компакт-диск: крошечный лазерный луч, известный как полупроводниковый диодный лазер, и электронный детектор света, представляющий собой крошечный фотоэлемент. Когда вы включаете проигрыватель компакт-дисков, электродвигатель в проигрывателе вращает компакт-диск с очень высокой скоростью, считывая внешний край со скоростью 200 об/мин, а при чтении внутреннего края он вращается со скоростью 500 об/мин.

Источник лазерного луча внутри проигрывателя включается и сканирует дорожку от центра диска к внешнему краю. Он фокусирует луч с длиной волны 780 нм (ближний инфракрасный диапазон) через нижнюю сторону компакт-диска. Когда луч падает на землю (1), он отражается прямо назад, но рассеивается, когда луч падает на яму (0).

Когда фотоэлемент обнаруживает отраженный свет, он распознает, что лазер должен попасть в землю, и, в свою очередь, отправляет сигнал в схему, которая генерирует число 1. Точно так же, когда он не обнаруживает свет, он правильно определяет ямку в этой точке, чтобы схема генерировала число 0. Таким образом, фотоэлемент использует изменения интенсивности отраженного луча, чтобы определить, есть ли на диске 1 или 0.

С помощью нулей и единиц можно хранить все виды цифровой информации. (Фото: Pixabay)

Почему проигрывателю компакт-дисков трудно прочитать содержимое поцарапанного компакт-диска?

Данные с диска CD/DVD/Blu-ray находятся не на глянцевой поверхности, а на поликарбонатном слое в нижней части диска. Как уже упоминалось, у проигрывателя компакт-дисков есть лазерный луч, который отражается/рассеивается снизу в зависимости от того, падает ли он на землю/яму. Вмятины на поверхности диска очень и очень маленькие, поэтому царапины и трещины мешают отражению света от поверхности компакт-диска.

(Фото предоставлено Flickr)

Когда лазер падает на поцарапанное место, он рассеивается, даже если в этом месте нет выпуклости. В результате фотоэлемент передает в схему неверную информацию, что затрудняет правильное считывание данных проигрывателем компакт-дисков.

Однако царапины не обязательно делают компакт-диск непригодным для использования. Существует исправление ошибок в способе кодирования данных на компакт-диск, что гарантирует, что небольшие царапины на поверхности диска не сделают компакт-диск нечитаемым. Проигрыватели CD/DVD не смогут прочитать его, если только царапины не будут серьезными или компакт-диск не треснет.

Читайте также: