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:
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.
С момента изобретения фонографа в 1876 году музыка стала популярным источником домашних развлечений. В последние годы компакт-диски стали предпочтительным носителем для воспроизведения записанной музыки.
Компакт-диск или компакт-диск – это оптический носитель информации, на котором записаны цифровые данные. Цифровые данные могут быть в форме аудио, видео или компьютерной информации. При воспроизведении компакт-диска информация считывается или обнаруживается с помощью сильно сфокусированного источника света, называемого лазером (отсюда и название «оптический носитель»). В этой статье речь пойдет об аудио компакт-дисках, которые используются для воспроизведения записанной музыки.
Историю компакт-дисков можно проследить до развития электронных технологий, особенно цифровых электронных технологий, в 1960-х годах. Хотя первое применение этой технологии было не в области звукозаписи, по мере развития технологии она находила все более широкое применение в аудиокомпонентах.
В тот же период многие компании начали экспериментировать с оптическим хранением информации и лазерными технологиями. Среди этих компаний заметных успехов в этой области добились электронные гиганты Sony и Philips.
К 1970-м годам цифровые и оптические технологии достигли такого уровня, когда их можно было объединить для создания единой аудиосистемы. Эти технологии позволили решить три основные проблемы, с которыми столкнулись разработчики цифрового аудио.
Первой задачей было найти подходящий метод записи аудиосигналов в цифровом формате. Этот процесс известен как кодирование звука. Практический метод кодирования звука был разработан на основе теорий, опубликованных Ч. Шенноном в 1948 году. Этот метод, известный как импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), представляет собой метод, который сэмплирует звук в течение короткого интервала времени и преобразует семпл в числовое значение. значение, которое затем модулируется или сохраняется для последующего извлечения.
Для хранения аудиосигналов в цифровой форме требуется большой объем данных. Например, для хранения одной секунды музыки требуется миллион бит данных. Поэтому следующей задачей было найти подходящий носитель для хранения любого значительного количества звука. Решение этой проблемы пришло в виде оптических дисков. Оптический диск может хранить большие объемы данных, плотно сжатых вместе. Например, один миллион бит данных на компакт-диске может занимать площадь меньше булавочной головки. Эта информация считывается с помощью лазерного луча, способного фокусироваться на очень узкой области размером до 1/2500 дюйма.
Последняя задача цифрового аудио заключалась в том, чтобы достаточно быстро обрабатывать плотно упакованную информацию на компакт-дисках для непрерывного воспроизведения музыки. Решение было найдено благодаря развитию технологии интегральных схем, которая позволяет выполнять миллионы вычислений всего за микросекунды.
К концу 1970-х годов совместными усилиями Sony и Philips был разработан общий набор стандартов для оптических дисков. Консорциум из 35 производителей оборудования согласился принять этот стандарт в 1981 году, а первые компакт-диски и проигрыватели компакт-дисков были представлены на рынке в 1982 году.
![Изготовление компакт-диска включает в себя сначала подготовку стекла]()
Изготовление компакт-диска включает в себя сначала подготовку стеклянного "мастера диска". Затем этот мастер кодируется с желаемой информацией и проходит через ряд этапов гальванопластики. При гальванопластике металлические слои наносятся на стеклянную основу с помощью электрического тока. Когда окончательная мастер-версия готова, ее информация переносится на пластиковый диск.Наносится отражающий алюминиевый слой, затем прозрачный акриловый защитный слой и, наконец, этикетка.
Сырье
Компакт-диск – это обманчиво простое устройство, учитывая технологии, необходимые для его изготовления. Компакт-диски состоят из трех слоев материалов:
- Основной слой из поликарбонатного пластика.
- Тонкий слой алюминиевого покрытия поверх поликарбонатного пластика.
- Прозрачное защитное акриловое покрытие поверх алюминиевого слоя.
Некоторые производители используют серебряный или даже золотой слой вместо алюминиевого слоя при производстве своих компакт-дисков.
Дизайн
Компакт-диск разработан строго в соответствии со стандартами, установленными Sony и Philips, для обеспечения универсальной совместимости. Компакт-диск имеет диаметр 4,72 дюйма (120 миллиметров) и толщину 0,047 дюйма (1,2 миллиметра). Позиционирующее отверстие посередине имеет диаметр 0,59 дюйма (15 миллиметров). Компакт-диск обычно весит около 0,53 унции (15 граммов).
Стандартный компакт-диск может хранить до 74 минут данных. Однако большинство компакт-дисков содержат всего около 50 минут музыки, и вся она записана только на одной стороне компакт-диска (нижней стороне). Записанные данные на компакт-диске имеют форму непрерывной спирали, начинающейся изнутри и двигающейся наружу. Эта спираль или дорожка состоит из серии углублений, называемых ямками, разделенных участками, называемыми площадками. Крошечный лазерный луч, движущийся по дорожке, отражает свет обратно на фотодатчик. Датчик видит больше света, когда он находится на суше, чем когда он находится в яме, и эти изменения интенсивности света преобразуются в электрические сигналы, которые представляют собой изначально записанную музыку.
Производственный
процесс
Компакт-диски должны изготавливаться в очень чистых и беспыльных условиях в «чистом помещении», в котором практически отсутствуют частицы пыли. Воздух в помещении специально фильтруется для защиты от грязи, а находящиеся в номере люди должны носить специальную одежду. Поскольку средняя частица пыли в 100 раз больше средней ямки и земли на компакт-диске, даже самая маленькая частица пыли может сделать диск бесполезным.
Подготовка мастера диска
- 1 Исходная музыка сначала записывается на цифровую аудиокассету. Затем аудиопрограмма переносится на 3/4-дюймовую (1,9 см) видеоленту, а затем к аудиоданным на ленте добавляются данные (называемые субкодами), используемые для индексации и отслеживания музыки. На этом этапе лента называется предварительным мастером.
- 2 Премастер-лента будет использоваться для создания мастер-диска (также называемого стеклянным мастер-диском), который представляет собой диск, изготовленный из специально подготовленного стекла. Стекло полируется до гладкости и покрывается слоем клея и слоем фоторезиста. Диск имеет диаметр примерно 9,45 дюйма (240 миллиметров) и толщину 0,24 дюйма (шесть миллиметров). После нанесения клея и фоторезиста диск отверждают в печи.
- 3 Затем и лента-премастер, и мастер-диск помещаются в сложную машину для лазерной резки. Машина воспроизводит аудиопрограмму на предварительно мастер-ленте. При этом программа передается на устройство, называемое CD-кодером, которое, в свою очередь, генерирует электрический сигнал. Этот сигнал приводит в действие лазерный луч, который обнажает или «вырезает» канавки в фоторезистивном покрытии на стеклянном диске (шаблоне диска).
- 4 Обнаженные канавки затем удаляются химическими веществами; эти протравленные канавки образуют ямки на поверхности компакт-диска. Затем на диск наносится металлическое покрытие, обычно серебро. Мастер-диск теперь содержит точную дорожку pit-and-land, которая будет на готовом компакт-диске.
Гальванопластика
- 5 После травления мастер диска подвергается процессу, называемому гальванопластикой, при котором на поверхность диска наносится еще один металлический слой, например никель. Фраза «электро» используется потому, что металл осаждается с помощью электрического тока. Диск омывается раствором электролита, например, сульфаматом никеля, и при подаче электрического тока на мастер-диске образуется слой металла. Толщина этого металлического слоя строго контролируется.
- 6 Затем вновь нанесенный металлический слой отделяется от мастер-диска, который откладывается в сторону. Металлический слой, или отец, содержит негативное впечатление от мастер-трека диска; другими словами, дорожка на металлическом слое является точной копией, но в обратном порядке, дорожки на мастер-диске.
- 7 Металлический "отец" затем подвергается гальванопластике для получения одного или нескольких "материнских" слоев, которые представляют собой просто металлические слои, которые снова имеют положительные впечатления от исходной мастер-дорожки диска. Используя тот же процесс гальванопластики, каждая мать затем создает сына (также называемого штампом) с негативным отпечатком дорожки. Именно сын затем используется для создания фактического компакт-диска.
- 8 После отделения от матери металлического сына промывают, сушат, полируют и помещают в штамповочный станок, который вырезает центральное отверстие и формирует желаемый внешний диаметр.
Репликация
- 9 Металлический сын затем помещают в полую полость — матрицу — соответствующей формы диска в машине для литья под давлением. Затем в эту форму заливается расплавленный поликарбонатный пластик, который формируется вокруг металлического сына. После охлаждения пластик принимает форму сына, с ямками и канавками — опять-таки в положительном впечатлении от исходной мастер-дорожки диска — сформированными на одной стороне.
- 10 Затем центральное отверстие пробивается из пластикового диска, который снаружи прозрачен.
![Готовый компакт-диск содержит ряд дорожек или углублений, называемых]()
Готовый компакт-диск содержит ряд дорожек или углублений, называемых «площадками» и «ямами». Проигрыватель компакт-дисков использует лазерный луч, чтобы считывать эти слои и преобразовывать отражение сначала в электрический сигнал, а затем в музыку.
Контроль качества
Компакт-диск — это очень точное и аккуратное устройство. Микроскопический размер данных не допускает ошибок в производственном процессе. Мельчайшие частицы пыли могут сделать диск нечитаемым.
Первой задачей контроля качества является обеспечение надлежащего контроля за чистотой помещения с контролируемой температурой, влажностью и системами фильтрации. Кроме того, контрольные точки контроля качества встроены в производственный процесс. Мастер-диск, например, проверяется на гладкость, а его фоторезистивная поверхность на надлежащую толщину с помощью лазерного оборудования. На более поздних этапах процесса, например, до и после нанесения алюминиевого покрытия и после нанесения защитного акрилового покрытия, диск автоматически проверяется на наличие деформаций, пузырей, частиц пыли и ошибок кодирования на спиральной дорожке. Эта механическая проверка сочетается с осмотром человеком с помощью поляризованного света, что позволяет человеческому глазу обнаруживать дефектные ямки на дорожке.
Помимо проверки дисков, необходимо тщательно обслуживать оборудование, используемое для их изготовления. Станок для лазерной резки, например, должен быть очень устойчивым, потому что любая вибрация сделает невозможным правильную резку. Если не поддерживать строгий контроль качества, процент отказа от компакт-дисков может быть очень высоким.
Будущее
Большие возможности хранения, точность данных и относительная устойчивость к износу сделают компакт-диски популярным носителем для музыкальных и видеоприложений. Самая горячая новинка, вызывающая общественный интерес, — это CD-Interactive или CD-I, мультимедийная система, которая позволяет пользователям взаимодействовать с компьютерами и телевизором.
Технологии производства будут совершенствоваться и совершенствоваться, что потребует меньших мощностей и меньшего вмешательства человека в процесс, что приведет к снижению уровня брака компакт-дисков. Уже в первое десятилетие производства компакт-дисков процессы производства и контроля качества стали практически полностью автоматизированными.
Где узнать больше
Книги
Брюэр, Брайан. The Compact Disc Book: A Complete Guide to the Digital Sound of the Future. Harcourt Brace, 1987.
Накадзима, Х. Технология компакт-дисков. IOS Press, 1991.
Полманн, Кен С. Принципы цифрового звука. 1985 г.
Полманн, Кен С. Справочник по компакт-дискам, 2-е изд., AR Editions, 1992 г.
Периодические издания
Бернард, Йозеф. «Компакт-диски — по крупицам», Radio-Electronics, август 1986 г., с. 62.
Бирчалл, Стив. «Магия производства компакт-дисков», Stereo Review, октябрь 1986 г., с. 67.
Цифровой видеодиск или цифровой универсальный диск (DVD) – это тип оптического носителя данных, способный хранить до 17 гигабайт (ГБ) информации. Впервые представленные в середине 1990-х годов, они были разработаны как улучшенная форма технологии компакт-дисков (CD). DVD-диски могут воспроизводить изображения и звуки такого высокого качества, что в конечном итоге ожидается, что они заменят как видеомагнитофоны, так и проигрыватели компакт-дисков. Ожидается, что к 2000 году рынок DVD-плееров достигнет 10 миллионов единиц.
Фон
DVD работают так же, как обычные компакт-диски. Как и на компакт-диске, информация закодирована в виде серии крошечных ямок на диске. Ямы организованы по спирали по структуре, похожей на виниловые пластинки. С помощью лазера эти ямки можно интерпретировать как двоичный код. Когда считывается гладкая поверхность, машина интерпретирует точку данных как 0. Когда встречается углубление, точка данных считывается как 1. Однако ключевым нововведением, которое делает DVD превосходнее компакт-дисков, является лазер, используемый для чтения и записи. создайте ямы. В DVD используется красный лазер с более короткой длиной волны, который может более плотно размещать ямки на поверхности дисков.Это не только позволяет хранить больше данных, но и требует, чтобы диски были вдвое тоньше обычных компакт-дисков. Следовательно, два слоя могут быть соединены вместе, чтобы создать двусторонний диск такой же толщины, как компакт-диск (1,2 мм).
Система DVD обладает тремя особенностями, которые делают ее очень востребованной, в том числе большой объем памяти, совместимость и совместимость с предыдущими версиями. На ранних этапах появления DVD на одном диске может храниться до 4,7 ГБ информации. Это примерно эквивалентно семи компакт-дискам. В будущих версиях этой технологии размер диска может достигать 17 ГБ. Такой объем памяти буквально изменит способ разработки компьютерных программ и позволит включать больше видеоклипов. Формат данных и лазер, используемые в DVD, будут такими же для компьютерных проигрывателей, как и для телевизионных проигрывателей. Это позволит потребителям воспроизводить на своих компьютерах те же диски, что и на телевизоре. DVD-плееры также смогут воспроизводить современные компакт-диски. Таким образом, потребителям не придется покупать товары для замены своих текущих коллекций компакт-дисков.
DVD можно использовать для различных приложений, включая фильмы, аудиосистемы, компьютеры и видеоигры. Поскольку информация, хранящаяся на этих дисках, является электронной, качество изображения оценивается в три раза лучше, чем на обычных изображениях VHS. Кроме того, изображение не портится с возрастом или использованием. Компьютерные программы также выиграют от DVD. Например, программы, которые раньше занимали несколько компакт-дисков, теперь могут быть сжаты на один DVD. Видеоигры также выиграют от технологии DVD. Поскольку DVD предлагают большой объем памяти и интерактивные возможности, видеоклипы могут быть включены для повышения качества воспроизведения.
История
Разработка возможности хранения данных для последующего извлечения всегда была важна. Первыми настоящими системами хранения и поиска данных были журналы и бухгалтерские книги. Хотя они все еще используются сегодня, они медленные, неэффективные и громоздкие. Когда компьютеры разрабатывались в 1950-х и 1960-х годах, одним из их основных преимуществ была способность быстро хранить и извлекать данные. Теперь это стало одним из краеугольных камней хранения и поиска информации. Ранние компьютеризированные носители информации включали перфокарты, виниловые пластинки, магнитные ленты, картриджи и магнитные диски. По мере совершенствования компьютеров росли и возможности хранения данных. В конце 1970-х годов был представлен внутренний жесткий диск. Каждая из этих систем хранения данных была разработана для повышения удобства и эффективности лучших доступных методов хранения. Многие из этих систем продолжают совершенствоваться и сегодня.
Разработка DVD началась с выпуска компанией Sony компакт-дисков в начале 1980-х годов. Этот новый носитель данных использовал лазер для чтения крошечных ямок, вырезанных на диске. Первые аудиоплееры для компакт-дисков были представлены в 1983 году. Они были полезны тем, что на одном диске можно было хранить более 75 минут музыки. Это было почти в два раза больше, чем мог вместить виниловый LP. Хотя их признание было медленным, компакт-диски в конечном итоге заменили виниловые пластинки в качестве предпочтительного носителя для аудиорелизов.
Видеопроигрыватели компакт-дисков были представлены позже в этом десятилетии. По разным причинам они так и не стали настолько популярными, чтобы заменить видеомагнитофоны. Использование компакт-дисков в компьютерах началось в 1987 году. Эти устройства были полезны, поскольку позволяли хранить до 650 мегабайт (МБ) на одном диске. До этого максимальный объем памяти на магнитном диске составлял 1,3 МБ. Ранние компьютерные компакт-диски были медленнее обычных дисководов и были доступны только для чтения. Скорость передачи данных неуклонно росла, как и их способность записывать данные. В 1994 году были представлены компакт-диски с четырехкратной скоростью (постоянное запоминающее устройство). В следующие два года этот показатель удвоился. К 1996 году были доступны компакт-диски со скоростью 24X. Записываемые проигрыватели компакт-дисков были впервые выпущены в 1996 году.
Представленный в 1996 году компакт-диск с множественной записью был разработан компанией Matsushita с использованием двойного процесса фазового перехода. При этом используется лазер для изменения отражающих свойств диска. Текущие устройства записи CD-RW могут использовать эту технологию.
По мере того, как происходили все эти достижения в технологии компакт-дисков, исследователи продолжали искать способы увеличить емкость этих машин. Затем ученые обнаружили, что с помощью лазера с более короткой длиной волны можно упаковать гораздо больше данных на один диск. Это привело к созданию DVD. В 1997 году были представлены первые DVD-плееры. Эти машины медленнее, чем самые быстрые проигрыватели компакт-дисков, и еще не могут записываться. Однако DVD следующего поколения, выпуск которых запланирован на 1999 год, будут быстрее и будут использовать технологию записи. Ожидается, что со временем DVD заменят видеомагнитофоны и проигрыватели компакт-дисков.
Дизайн
Проигрыватель DVD устроен так же, как проигрыватель компакт-дисков. Например, компьютерные DVD-приводы имеют тот же размер и форму, что и приводы CD-ROM.Они также имеют внешний пластиковый корпус и идут в комплекте с пластиковыми кнопками на передней панели. Некоторые DVD-приводы имеют пластиковый лоток, который выдвигается из устройства для приема дисков. Другие имеют автоматическую систему подачи, в которую вставляется диск. Внутри DVD-привода электроника почти такая же, как и в приводе CD-ROM. Оба имеют сложную электронику и включают механизм дисковода, печатную плату и узел оптической системы. Хотя механизмы привода DVD бывают разных конструкций, каждый из них в основном состоит из шпинделя, удерживающего диск, и двигателя, который его вращает. Печатная плата содержит все электронные компоненты, которые помогают преобразовывать считываемые данные в пригодный для использования формат.
Узел оптической системы — это часть DVD, которая считывает данные с диска и передает их для преобразования в двоичный код. В DVD-машине он состоит из красного лазерного диода, способного генерировать коротковолновые импульсы. Это малошумящий красный лазер, излучающий свет в диапазоне 600-650 нанометров (нм). Это намного короче, чем лазеры с длиной волны 780 нм, используемые в обычных компакт-дисках. Другим основным компонентом узла оптической системы является фотодиод, который принимает оптический сигнал от лазера и преобразует его в электронный сигнал. Отполированные линзы и зеркала составляют остальную часть узла оптической системы.
DVD-диски также выглядят как CD-ROM, но данные на них упакованы более плотно. Поверхность диска покрыта отражающим серебряным слоем, который защищен тонким твердым слоем лака. Если полупрозрачный золотой слой нанесен поверх
![Сравнение объема данных, который может содержать компакт-диск и DVD-диск . Плотность питов DVD намного выше, что позволяет хранить на диске как минимум в семь раз больше данных, чем на компакт-диске». ширина=]()
Сравнение объема данных, которые могут содержаться на компакт-диске и DVD-диске. Плотность питов DVD намного больше, что позволяет хранить на диске как минимум в семь раз больше данных, чем на компакт-диске.
отражающий серебряный слой, на диске можно хранить 2 слоя данных с одной стороны. Используя меньшую мощность, лазер может сначала считывать данные со слоя золота, а затем, увеличивая мощность, он может считывать данные со слоя серебра. Это почти удваивает емкость одной стороны до 8,5 ГБ. Со временем на одном двустороннем диске можно будет хранить до 17 ГБ данных.
Поскольку DVD были изобретены в первую очередь для просмотра фильмов, требуется система сжатия. Для этого производители согласились использовать систему сжатия MPEG-2 (Motion Picture Experts Group). Это система, в которой сохраняются только те элементы изображения, которые меняются от кадра к кадру. Для звука используется цифровое сжатие Dolby. Поскольку используются обе эти системы сжатия, в проигрыватель DVD также должен быть включен декомпрессор или декодер. В настоящее время это отдельная карта, которая подключается к компьютеру. Плата декодера обрабатывает данные с диска и отправляет их прямо на графическую и аудиосистему компьютера.
Сырье
Для изготовления DVD-плееров и дисков используются самые разные материалы. Стекло используется для изготовления лазера и других диодов в системе. Основные компоненты печатной платы изготовлены из кремния. Для корпуса используется металлический алюминий, а также жесткий пластик. Основной материал дисков – пластик. Они дополнительно покрыты слоем серебристого цвета и тонким слоем золота. Поверхность диска дополнительно покрыта твердым слоем лака для защиты от повреждений.
Производственный
процесс
Компоненты устройства DVD обычно производятся отдельными компаниями, а затем собираются производителем DVD. Производство комплектующих — это узкоспециализированный процесс, и лишь несколько компаний способны снабжать всю отрасль. Основные компоненты включают узел оптической системы,
![DVD-плеер состоит из сложной электроники, включая механизм дисковода, печатная плата и узел оптической системы. Он состоит из шпинделя, удерживающего диск, и двигателя, который его вращает. Печатная плата содержит все электронные компоненты, которые помогают преобразовывать считываемые данные в пригодный для использования формат. системная сборка — это часть DVD, которая считывает данные с диска и передает их для преобразования в двоичный код». ширина=]()
DVD-плеер состоит из сложной электроники, включая механизм дисковода, печатную плату и узел оптической системы. Он состоит из шпинделя, удерживающего диск, и двигателя, который его вращает.Печатная плата содержит все электронные компоненты, которые помогают преобразовывать считываемые данные в пригодный для использования формат. Узел оптической системы — это часть DVD, которая считывает данные с диска и передает их для преобразования в двоичный код.
Оптическая система
- 1 Оптическая система состоит из лазера, фотодетектора, призмы, зеркал и линз. Лазер и фотоприемник установлены на пластиковом корпусе, а остальные компоненты размещены в определенных местах. Большое внимание уделяется расположению каждой из этих частей, потому что без надлежащего выравнивания система не будет работать должным образом. Электрические соединения подключены, и оптическая система готова к подключению к механизму дисковода.
Механизм привода дисков
- 2 Оптическая система прикреплена к двигателю, который приводит ее в движение. Это, в свою очередь, связано с другими основными частями дисковода, включая загрузочный лоток (если он есть) и двигатель шпинделя. Прикрепляются другие шестерни и ремни, и вся сборка помещается в основной корпус.
Внутренняя электроника
- 3 Электронные компоненты DVD-проигрывателя сложны и используют новейшие технологии электронной обработки. Печатная плата производится так же, как и в другом электронном оборудовании. Процесс начинается с платы, на которой напечатана электронная конфигурация. Затем эта плата проходит через серию машин, которые размещают соответствующие микросхемы, диоды, конденсаторы и другие электронные компоненты в соответствующих местах. Процесс выполняется в чистом помещении, чтобы предотвратить повреждения, которые могут быть вызваны переносимой по воздуху пылью. По завершении он отправляется на следующий этап пайки.
- 4 Для крепления электронных компонентов к плате используется машина для пайки волной припоя. Однако перед тем, как доска помещается в машину, ее сначала промывают для удаления любых загрязнений. Затем плата нагревается с помощью инфракрасного тепла. Нижняя сторона платы проходит над волной расплавленного припоя и за счет капиллярного действия заполняются соответствующие места. Когда плате дают остыть, припой затвердевает, удерживая детали на месте.
Окончательная сборка и упаковка
- 5 Когда все компоненты готовы, они собираются для производства конечного продукта. Электронная плата подсоединяется к остальной части машины, и прикрепляется основная крышка. Затем DVD-аппарат отправляется на упаковочную станцию, где он упаковывается вместе с аксессуарами, такими как диски, руководства и шнуры питания. Затем их укладывают на поддоны и отправляют дистрибьюторам и, наконец, покупателям.
Контроль качества
Чтобы гарантировать качество машин DVD, на протяжении всего производственного процесса проводятся визуальные и электрические проверки, и выявляется большинство дефектов. Кроме того, функциональные характеристики каждой готовой DVD-машины проверяются, чтобы убедиться, что она работает. Эти тесты проводятся в различных условиях окружающей среды, таких как чрезмерная жара и влажность. Они включают в себя воспроизведение тестового диска, который будет производить определенные электронные сигналы. Поскольку большинство производителей DVD не производят все детали самостоятельно, они в значительной степени полагаются на своих поставщиков в отношении хорошего качества. Большинство производителей устанавливают собственные требования к качеству, которым должны соответствовать их поставщики.
Будущее
Технология DVD относительно новая. Есть много областей, которые будут улучшены в ближайшие годы. Основные новшества для DVD включают увеличенную емкость хранилища, улучшенные возможности чтения и увеличение количества фильмов, доступных в формате DVD.
В настоящее время наиболее интенсивно изучаемой областью технологии DVD является расширение возможностей хранения данных. Хотя технология уже разработана для производства 17-гигабайтных дисков, некоторые компании нашли способы хранить еще больше. Разрабатывается новый метод кодирования, который может в три раза улучшить качество хранения DVD. В этом методе ямки, сделанные на диске, будут иметь разную степень глубины. Это позволит яме кодировать числа от 0 до 8, а не только 0 или 1. Ожидается, что устройства DVD, использующие эту технологию, будут доступны в течение 1999 года. Другие носители данных также имеют некоторые перспективы. Недавно была продемонстрирована новая технология, способная хранить до 30 ГБ данных. Эта система использует красные лазеры и магнитное поле для получения данных. Использование синих лазеров может обеспечить еще большую емкость хранилища.
Еще одна область улучшений заключается в способности проигрывателей DVD считывать два слоя информации на одной стороне диска. Несмотря на то, что DVD-плееры теоретически могут считывать два слоя информации, оба слоя редко используются из-за их высокой стоимости. Однако по мере совершенствования технологий это препятствие должно быть преодолено, и весь потенциал DVD может быть реализован.
В настоящее время одним из факторов, наиболее сдерживающих развитие DVD, является отсутствие универсального стандарта для хранения и извлечения носителей. Это похоже на проблему, возникшую в 1980-х годах между видеопроигрывателями VHS и Beta. В ближайшем будущем эта проблема должна быть решена, когда основные производители DVD согласуют формат.
Где узнать больше
Книги
Уильямс Г. Проигрыватели компакт-дисков. TAB Books, 1992.
Периодические издания
Хоган, Дэн. «Я хочу свой DVD». Current Science (3 октября 1997 г.).
Вандендорп, Л. "Роза под любым другим названием не может содержать столько данных". Журнал исследований и разработок (июль 1997 г.).
Бедный, Альфред. «Хранилище 21 века». PC Magazine (21 января 1997 г.): 164.
Читайте также:
