На лазерном диске объемом 700 МБ можно разместить

Обновлено: 02.07.2024

В вычислениях, воспроизведении звука и видео оптический диск представляет собой плоский, круглый, обычно поликарбонатный диск, на котором данные хранятся в виде ямок (или выпуклостей) на плоской поверхности, обычно вдоль одной спиральной канавки, покрывающей всю записываемую поверхность диска. Доступ к этим данным обычно осуществляется, когда специальный материал на диске (часто алюминий) освещается лазерным диодом. Ямки искажают отраженный лазерный свет. Большинство оптических дисков, за исключением некоторых, таких как черные CD-ROM, предназначенные для оригинальной Sony PlayStation, имеют характерный призматический или переливчатый вид, созданный канавками в отражающем слое.

Дэвид Пол Грегг разработал аналоговый оптический диск для записи видео и запатентовал его в 1961 и 1969 годах (патент США 3 430 966). Особый интерес представляет патент США 4 893 297, впервые поданный в 1968 г. и выданный в 1990 г., так что он будет источником лицензионных отчислений для Pioneer DVA до 2007 г. Он охватывает такие системы, как CD, DVD и даже Blu-ray Disc. Компания Грегга, Gauss Electrophysics, вместе с патентами Грегга была приобретена MCA в начале 1960-х годов.

Параллельно и, вероятно, вдохновленная разработками в США, небольшая группа физиков начала свои первые эксперименты с оптическими видеодисками в исследовательском центре Philips Research в Эйндховене, Нидерланды, в 1969 году. В 1975 году Philips и MCA решили объединить усилия. . В 1978 году, слишком поздно, долгожданный лазерный диск был представлен в Атланте. MCA поставила диски, а Philips — плееры. Это обернулось полным техническим и коммерческим провалом, и вскоре сотрудничество Philips и MCA подошло к концу. В Японии и США Pioneer успешно выпускала видеодиски до появления DVD.

Philips и Sony создали консорциум в 1979 году для разработки цифровых аудиодисков, что привело к очень успешному выпуску компакт-дисков в 1983 году.

Продвижением стандартизированных оптических накопителей занимается Ассоциация оптических накопителей (OSTA).

Хотя оптические диски значительно более долговечны, чем более ранние форматы аудио/видео и данных, они подвержены повреждениям в результате ежедневного использования и факторов окружающей среды. Библиотеки и архивы должны внедрить процедуры сохранения оптических носителей, чтобы обеспечить дальнейшее удобство использования.

Информация на оптическом диске хранится последовательно на непрерывной спиральной дорожке от самой внутренней дорожки до самой внешней дорожки.

Периферийное устройство компьютера, используемое для чтения или записи оптических дисков, представляет собой привод оптических дисков (ODD).

Дополнительные рекомендуемые знания

Распознавайте и определяйте влияние электростатического заряда на весы

Руководство по правильному обращению с тестовым грузом: 12 практических советов

Повышение эффективности взвешивания за 6 простых шагов

Содержание

Оптические диски первого поколения

Изначально оптические диски использовались для хранения музыки и программного обеспечения. Формат лазерных дисков хранил аналоговое видео, но он вел тяжелую битву с VHS (в основном из-за стоимости и возможности записи); другие форматы дисков первого поколения предназначены для хранения исключительно цифровых данных.

В большинстве дисковых устройств первого поколения в качестве считывающей головки используется инфракрасный лазер. Минимальный размер лазерного пятна пропорционален длине волны лазера, что делает длину волны одним из факторов, ограничивающих плотность информации. Инфракрасный свет находится сразу за длинноволновой частью спектра видимого света, поэтому он поддерживает меньшую плотность, чем любой видимый (для человека) цвет света. Одним из примеров емкости, достигнутой с помощью инфракрасного лазера, является 700 МБ чистых пользовательских данных на 12-сантиметровом компакт-диске. (Однако на плотность влияет множество факторов, помимо минимального размера пятна — например, многослойный диск, использующий инфракрасное излучение, будет содержать больше данных, чем в остальном идентичный диск с одним слоем, и другие факторы, такие как CAV, CLV или использование зонированного CAV, способ кодирования данных и количество полей, оставленных свободными в центре и по краям, — все это также влияет на то, насколько близко диск может приблизиться к использованию преимуществ минимального размера пятна на 100 % поверхности диска.)< /p>

Компакт-диск (CD)
Лазерный диск

Магнитооптический диск

мини-диск

Оптические диски второго поколения

Оптические диски второго поколения были созданы для хранения больших объемов данных, включая цифровое видео телевизионного качества. Во многих, хотя и не во всех, таких дисках используется лазер видимого света (обычно красного цвета); более короткая длина волны и большая числовая апертура [1] обеспечивают более плотный луч, позволяя уменьшить ямки и площадки диска. В случае формата DVD это позволяет 4.7 ГБ на стандартном одностороннем однослойном диске диаметром 12 см; с другой стороны, носители меньшего размера, такие как форматы MiniDisc и DataPlay, могут иметь емкость, примерно сравнимую с емкостью стандартного компакт-диска гораздо большего размера.

Привет, доктор медицины

DVD и производные

DVD-аудио
Двойной диск
Цифровой видеоэкспресс (DIVX)

Оптические диски третьего поколения

Основные оптические диски третьего поколения в настоящее время находятся в разработке. Они предназначены для распространения видео высокой четкости и поддерживают большую пропускную способность. Это достигается за счет использования коротковолновых лазеров видимого света и еще больших числовых апертур. В Blu-ray Disc и HD-DVD используются сине-фиолетовые лазеры, хотя Blu-ray имеет большую числовую апертуру, что приводит к меньшему размеру ячеек и, следовательно, большей емкости данных на слой [1] .

На практике эффективная емкость мультимедийных презентаций может быть значительно улучшена за счет использования усовершенствованных кодеков сжатия видеоданных, таких как H.264 и VC-1.

Сейчас доставка:

Диск Blu-ray
HD-DVD

В разработке:

Передний универсальный диск
Всего дисков HD
Универсальный многослойный диск
Оптика сверхвысокой плотности
LS-R

Снято с производства

Профессиональный диск для ДАННЫХ

Оптические диски нового поколения

Следующие форматы настолько продвинуты, что их можно считать опережающими современные диски (третьего поколения). Все следующие диски потенциально могут занимать более 1 терабайта места.

Гобелен Медиа
Голографический универсальный диск
Диск с белковым покрытием
TeraDisc (оптический диск для хранения 3D-данных)

Записываемые и перезаписываемые оптические диски

Ссылки

Компакт-диск (1982 г.): CD-R (1988 г.) · CD-RW (1997 г.)
DVD (1995 г.) : DVD-RAM (1996 г.) · DVD-R (1997 г.) · DVD-RW (1999 г.) ) · DVD+RW (2001 г.) · DVD+R (2002 г.) · DVD+R DL (2004 г.) · DVD-R DL (2005 г.)
Другое : Микроформа (1870 г.) · Оптическая лента (19??) · Laserdisc (1958 г.) · UDO (2003 г.) · ProData (2003 г.) · UMD (2004 г.) · Blu-Ray Disc (2006 г.) · HD DVD (2006 г.)
Магнитооптический эффект Керра (1877 г.): MO-диск (198 ?) · MiniDisc (1991)
Optical Assist: лазерный поворотный стол (1986) · Floptical (1991) · Super DLT (1998)

Компакт-диск (CD) – это оптический диск, используемый для хранения цифровых данных, изначально разработанный для хранения цифрового аудио. Компакт-диск, появившийся на рынке в конце 1982 года, остается стандартным физическим носителем для коммерческих аудиозаписей по состоянию на 2006 год. Аудиокомпакт-диск состоит из одной или нескольких стереодорожек, записанных с использованием 16-битного кодирования PCM с частотой дискретизации 44,1 кГц. Стандартные компакт-диски имеют диаметр 120 мм или 80 мм. Диски диаметром 120 мм вмещают около 80 минут аудио. Диски диаметром 80 мм, которые иногда используются для записи синглов на компакт-дисках, содержат примерно 20 минут аудиозаписи. Позднее технология компакт-дисков была адаптирована для использования в качестве устройства хранения данных, известного как CD-ROM, и для включения носителей с однократной записью и перезаписываемых носителей (CD-R и CD-RW). CD-ROM и CD-R остаются широко используемыми технологиями в индустрии персональных компьютеров по состоянию на 2006 год. CD и его расширения были чрезвычайно успешными: в 2004 г. R достиг около 30 млрд дисков.

История

В 1979 году Philips и Sony решили объединить усилия, создав совместную рабочую группу инженеров, задачей которой было разработать новый цифровой аудиодиск. Видными членами целевой группы были Кеес Имминк и Тошитада Дои. После года экспериментов и обсуждений целевая группа подготовила «Красную книгу», стандарт компакт-диска. Philips внесла свой вклад в общий производственный процесс, основанный на технологии Video LaserDisc. Philips также представила модуляцию от восьми до четырнадцати, EFM, которая обеспечивает как длительное время воспроизведения, так и высокую устойчивость к повреждениям при обращении с диском, таким как царапины и отпечатки пальцев; в то время как Sony предоставила метод исправления ошибок CIRC. История компакт-диска, рассказанная бывшим членом рабочей группы, дает справочную информацию о многих принятых технических решениях, включая выбор частоты дискретизации, времени воспроизведения и диаметра диска. По словам Philips, таким образом, компакт-диск был «изобретен коллективно большой группой людей, работающих как одна команда».

Компакт-диск появился на рынке Азии в конце 1982 года и в начале следующего года на других рынках; например, он был выпущен в США в марте, и первые доступные компакт-диски состояли из 16 наименований японского производства от CBS / Sony. Это событие часто называют «Большим взрывом» цифровой звуковой революции.Новый аудиодиск был встречен с энтузиазмом, особенно в сообществах любителей классической музыки и аудиофилов, а качество обработки получило особую похвалу. Поскольку цены на проигрыватели быстро падали, компакт-диски начали набирать популярность на более крупных рынках популярной и рок-музыки.

Дизайн компакт-диска изначально задумывался как эволюция граммофонной пластинки, а не в первую очередь как носитель данных. Только позже возникла концепция «аудиофайла» и ее обобщение на любой файл данных. Компакт-диск, зародившийся как музыкальный формат, расширился до других приложений. В июне 1985 г. были представлены компакт-диски (постоянная память), а в 1990 г. — записываемые компакт-диски, также разработанные Sony и Philips.

Физические данные

Компакт-диски изготовлены из диска толщиной 1,2 мм из очень чистого поликарбонатного пластика. Тонкий слой алюминия Super Purity (или реже золота, используемого для долговечности данных, например, в некоторых аудиофильских компакт-дисках ограниченного выпуска) наносится на поверхность, чтобы сделать ее отражающей, которая защищена пленкой лака. На лак можно нанести этикетку. Распространенными методами печати компакт-дисков являются шелкография и офсетная печать. Данные компакт-диска хранятся в виде серии крошечных углублений (ямок), закодированных в плотно упакованной спиральной дорожке ямок, отформованных в верхней части поликарбонатного слоя. Области между ямами известны как «земли». Каждая ямка имеет глубину примерно 100 нм, ширину 500 нм и длину от 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между дорожками, шаг, составляет 1,6 мкм. Компакт-диск считывается путем фокусировки полупроводникового лазера с длиной волны 780 нм через нижнюю часть поликарбонатного слоя. Разница в высоте между ямками и землями приводит к разнице фаз между светом, отраженным от ямы и от окружающей ее земли. Измеряя интенсивность с помощью фотодиода, можно считывать данные с диска. Ямы и поля сами по себе не представляют непосредственно нули и единицы двоичных данных. Вместо этого используется инвертированное кодирование без возврата к нулю: переход от ямы к земле или от земли к яме указывает на единицу, а отсутствие изменения указывает на ноль. Это, в свою очередь, декодируется путем реверсирования модуляции от восьми до четырнадцати, используемой при мастеринге диска, а затем реверсивного кодирования Рида-Соломона с перекрестным чередованием, что, наконец, открывает необработанные аудиоданные, хранящиеся на диске.

Ямки располагаются намного ближе к стороне диска с этикеткой, поэтому дефекты и грязь на прозрачной стороне могут быть не в фокусе во время воспроизведения. Следовательно, диски больше повреждаются из-за таких дефектов, как царапины на стороне с этикеткой, в то время как царапины на прозрачной стороне можно исправить, заполнив их пластиком с аналогичным показателем преломления.

Формы и диаметры дисков

Цифровые данные на компакт-диске начинаются в центре диска и продолжаются к краям, что позволяет адаптировать его к различным доступным форматам размера. Стандартные компакт-диски доступны в двух размерах. На сегодняшний день наиболее распространенным является 120 мм в диаметре, с емкостью звука 74 или 80 минут и емкостью данных 650 или 700 МБ. Диски диаметром 80 мм («Мини-компакт-диски») изначально предназначались для синглов на компакт-дисках и могут содержать до 21 минуты музыки или 184 МБ данных. Сегодня многие синглы выпускаются на 120-мм компакт-дисках, которые называются макси-синглами.

Физический размер	650 МБ	700 МБ
12 cm	682 МБ (650 МБ)	737 МБ (703 МБ)

Аудио формат

Технический формат аудио компакт-диска (Compact Disc Digital Audio -- CDDA) изложен в документе, подготовленном в 1980 году совместными создателями формата, компаниями Sony и Philips. Документ известен в просторечии как «Красная книга» по цвету обложки. Формат представляет собой двухканальное 16-битное кодирование PCM с частотой дискретизации 44,1 кГц. Четырехканальный звук разрешен в рамках формата Красной книги, но никогда не был реализован.

Частота дискретизации 44,1 кГц унаследована от метода преобразования цифрового звука в аналоговый видеосигнал для хранения на видеокассете, который в то время был самым доступным способом передачи данных из студии звукозаписи производителю компакт-дисков. разрабатывалась спецификация компакт-диска. Устройство, которое преобразует аналоговый аудиосигнал в звук PCM, который, в свою очередь, преобразуется в аналоговый видеосигнал, называется адаптером PCM. Эта технология может хранить шесть сэмплов (по три семпла на каждый стереоканал) в одной горизонтальной строке. Стандартный видеосигнал NTSC имеет 245 используемых строк на поле и 59,94 поля/с, что составляет 44 056 выборок/с/стереоканал. Точно так же PAL имеет 294 строки и 50 полей, что дает 44 100 выборок в секунду на стереоканал.Эта система может хранить либо 14-битные выборки с некоторой коррекцией ошибок, либо 16-битные выборки практически без исправления ошибок.

При разработке компакт-диска рабочей группой Sony/Philips велись долгие споры о том, следует ли использовать 14- или 16-битные выборки и/или 44 056 или 44 100 выборок в секунду; Philips уже разработала 14-битный цифро-аналоговый преобразователь, но Sony настаивала на 16-битном. В итоге преобладали 16 бит и 44,1 килоотсчета в секунду. Компания Philips нашла способ добиться 16-битного качества с помощью своего 14-битного ЦАП, используя четырехкратную передискретизацию.

Емкость хранилища и время воспроизведения

Первоначальная целевая емкость компакт-диска составляла один час аудиоконтента, а диаметр диска 115 мм был достаточным. Однако, по словам Philips, вице-президент Sony Норио Ога предложил увеличить емкость до 74 минут, чтобы вместить полное исполнение 9-й симфонии Бетховена на одном диске, однако Киз Имминк из Philips это отрицает. Дополнительное время воспроизведения впоследствии потребовало замены на 12-сантиметровый диск.

Согласно интервью Sunday Tribune, история немного сложнее. В то время (1979 г.) Philips владела Polygram, одним из крупнейших в мире дистрибьюторов музыки. Polygram открыла большой экспериментальный завод по производству компакт-дисков в Ганновере, Германия, который мог производить огромное количество компакт-дисков, имеющих, конечно же, диаметр 11,5 см. У Sony еще не было такой возможности. Если бы Sony согласилась на диск диаметром 11,5 см, у Philips было бы значительное конкурентное преимущество на рынке. Sony знала об этом, ей это не нравилось, и нужно было что-то делать. Длительное время воспроизведения Девятой песни Бетховена, навязанное Охгой, было использовано для того, чтобы подтолкнуть Philips к принятию 12 см, так что Polygram Philips потерял свое преимущество в производстве дисков.

Время воспроизведения компакт-диска – 74 минуты, что больше, чем у большинства долгоиграющих виниловых альбомов. В первые годы, когда компакт-диски и пластинки соперничали за коммерческие продажи, этот формат часто использовался в интересах формата. Компакт-диски часто выпускались с одним или несколькими бонус-треками, что побуждало потребителей покупать компакт-диски из-за дополнительного материала. Однако попытки объединить двойные LP на один компакт-диск иногда приводили к противоположной ситуации, когда на компакт-диске фактически предлагалось меньше треков, чем на LP-эквиваленте. Примером может служить альбом The Cure Kiss Me, Kiss Me, Kiss Me 1987 года, на обороте компакт-диска которого написано следующее: «Трек Hey You. который появляется на двойном альбоме, а кассета была опущена, чтобы облегчить создание единого компакт-диска».

Основные физические параметры

Скорость сканирования: 1,2–1,4 м/с (постоянная линейная скорость) — эквивалентна примерно 500 об/мин на внутренней стороне диска и примерно 200 об/мин на внешнем крае. (Диск, воспроизводимый от начала до конца, замедляется во время воспроизведения.)
Шаг дорожки: 1,6 мкм.
Диаметр диска 120 мм.
Толщина диска: 1,2 мм.
Внутренний радиус программной области: 25 мм.
Внешний радиус программной области: 58 мм.
Диаметр центрального отверстия шпинделя: 15 мм.

Площадь программы составляет 86,05 см², поэтому длина записываемой спирали составляет 86,05/1,6 = 5,38 км. При скорости сканирования 1,2 м/с время воспроизведения составляет 74 минуты или около 650 МБ данных на компакт-диске. Если бы диаметр диска был 115 мм, максимальное время воспроизведения составило бы 68 минут, т. е. на шесть минут меньше. Диск с более плотными данными воспринимается большинством плееров (хотя некоторые старые не работают). Использование линейной скорости 1,2 м/с и шага дорожки 1,5 микрометра дает время воспроизведения 80 минут или емкость 700 МБ. Даже более высокие емкости на нестандартных дисках (до 99 минут) доступны, по крайней мере, в качестве записываемых, но, как правило, чем сильнее сжаты дорожки, тем хуже будет совместимость.

Структура данных

Наименьший объект в аудиоформате компакт-диска называется кадром. Кадр может вмещать шесть полных 16-битных стереовыборок, то есть 2×2×6 = 24 байта. Кадр состоит из 33 байтов, из которых 24 аудиобайта (шесть полных стереосэмплов), восемь байтов исправления ошибок, сгенерированных CIRC, и один байт субкода. Восемь битов байта субкода доступны для управления и отображения. В соответствии с правилами модуляции от восьми до четырнадцати (EFM) каждый байт данных / аудио преобразуется в 14-битные слова EFM, которые чередуются с 3-битными объединяющими словами. Всего у нас 33*(14+3) = 561 бит. Добавляется 27-битное уникальное слово синхронизации, так что общее количество битов в кадре составляет 588. Слово синхронизации не может встречаться в обычном битовом потоке и, таким образом, может использоваться для идентификации начала кадра. Данные на компакт-диске организованы как в кадрах, так и в секторах, где сектор компакт-диска содержит 98 кадров и содержит 98 × 24 = 2352 (пользовательских) байта.

Существующие производственные процессы позволяют аудио компакт-диску содержать до 77–78 минут (в зависимости от тиражируемого предприятия) без необходимости подписи создателем контента отказа от прав.Таким образом, в текущей практике максимальное время воспроизведения компакт-диска увеличилось при сохранении приемлемых стандартов надежности.

CD-ROM

В первые несколько лет своего существования компакт-диск был чисто аудиоформатом. Однако в 1985 году Sony и Philips установили стандарт Yellow Book CD-ROM, который определил энергонезависимый оптический носитель данных, использующий тот же физический формат, что и аудиокомпакт-диски, читаемый компьютером с CD-ROM (CDR). диск.

Производство

Репликация компакт-дисков сначала производится серийно с использованием гидравлического пресса. Небольшие гранулы необработанного пластика подаются в цилиндр, в то время как при нагревании и увеличивающемся давлении пластик плавится, а сжиженный материал попадает в полость пресс-формы. Оснащенная металлическим штампом, форма закрывается, позволяя пластику остыть и затвердеть. После открытия подложка диска удаляется из формы с помощью робота-манипулятора и удаляется центральное отверстие диаметром 15 мм (называемое установочным кольцом). Этот метод позволяет получить пустую часть диска из прозрачного пластика. После того, как слой фольги нанесен на прозрачную пустую подложку, диск готов к печати. Чтобы сначала отпечатать компакт-диск, стеклянный мастер вырезается с помощью мощного лазера на устройстве, похожем на устройство записи компакт-дисков, при этом стеклянный мастер имеет диаметр около 12 дюймов (30 см) и толщину до одного дюйма (25 мм). быть сильным для прессинга. Этот мастер по стеклу - позитивный мастер. После тестирования он будет использован для изготовления штампа, прижимая его к металлическому диску. Затем штамп становится негативным изображением, их можно изготовить в зависимости от количества прессов, которые будут выпускать копии окончательного компакт-диска. Затем штамп попадает в пресс и прижимает изображение к слою фольги чистого компакт-диска, оставляя окончательное положительное изображение на диске. Затем наносится небольшой круг лака в виде кольца вокруг центра диска, и быстрое вращение равномерно распределяет его по поверхности. Затем диск будет распечатан и упакован. Метод, используемый для печати LP, очень похож, за исключением того, что формование пластикового диска — это отдельный процесс для компакт-дисков.

Записываемый компакт-диск

Записываемые компакт-диски (CD-R) изготавливаются методом литья под давлением с «пустой» спиралью данных. Затем наносится светочувствительный краситель, после чего диски металлизируются и покрываются лаком. Лазер записи устройства записи компакт-дисков меняет цвет красителя, чтобы лазер считывания стандартного проигрывателя компакт-дисков мог видеть данные, как это было бы с компакт-диском, отлитым под давлением. Записи CD-R являются постоянными. Полученные диски могут быть прочитаны большинством дисководов CD-ROM и воспроизведены на большинстве проигрывателей аудио компакт-дисков. Однако со временем (приблизительно через 5 лет) краска выцветает, что приводит к ошибкам чтения и потере данных до тех пор, пока считывающее устройство не сможет восстановиться с помощью методов исправления ошибок.

CD-RW — это перезаписываемый носитель, в котором вместо красителя используется металлический сплав. Лазер записи в этом случае используется для нагрева и изменения химических свойств сплава и, следовательно, изменения его отражательной способности. CD-RW не имеет такой большой разницы в отражательной способности площадок и неровностей, как прессованный CD или CD-R, и поэтому многие аудиопроигрыватели компакт-дисков не могут читать диски CD-RW, хотя большинство автономных проигрывателей DVD можно.

CD-R соответствуют стандарту Orange Book.

Защита от копирования

Аудиоспецификация Red Book, за исключением простого бита защиты от копирования в субкоде, не включает какого-либо серьезного механизма защиты от копирования. Начиная с начала 2002 года звукозаписывающие компании предпринимали попытки продавать нестандартные компакт-диски, защищенные от копирования. Компания Philips заявила, что на такие диски не разрешается наносить логотип Compact Disc Digital Audio, являющийся торговой маркой, поскольку они нарушают спецификацию Красной книги. Более того, диски с защитой от копирования вызвали большой общественный резонанс, поскольку многие считают это угрозой добросовестному использованию.

CD-ROM (компакт-диск, постоянное запоминающее устройство) — это предварительно спрессованное оптическое программное обеспечение и игровые приставки пятого поколения. Некоторые компакт-диски, называемые расширенными компакт-дисками , содержат как компьютерные данные, так и звук, причем последний может воспроизводиться на компакт-дисках для ПК в формате ISO 9660 [1]).

Самая ранняя теоретическая работа по хранению данных на оптических дисках была выполнена независимыми исследователями в США, в том числе Филлипсом, после того, как MCA приобрела патенты Грегга, а также основанной им компанией Gauss Electrophysics. [2] LaserDisc был непосредственным предшественником компакт-диска, с основным отличием в том, что LaserDisc кодировал информацию с помощью аналогового процесса, тогда как компакт-диск использовал цифровое кодирование.

Ключевая работа по оцифровке оптического диска была выполнена компанией [3]. Это расширение формата Compact Disc Digital Audio, адаптированный формат для хранения цифровых данных в любой форме с объемом памяти 553 [4] Sony и [ 5] в так называемой Желтой книге.Одна из технических спецификаций для всех форматов компакт-дисков, Желтая книга определяет формат для дисков с максимальной емкостью 650 МБ. CD-ROM был представлен Denon и [6]

Содержание

CD-ROM диски [ ]

Медиа [ ]

Компакт-диск в лотке частично открытого привода DVD-ROM.

Компакт-диски внешне идентичны аудио компакт-дискам , и данные сохраняются и извлекаются очень похожим образом (отличаются от аудио компакт-дисков только стандартами, используемыми для хранения данных). Диски изготовлены из диска толщиной 1,2 мм. Лазер светит на отражающую поверхность диска, чтобы прочитать рисунок ямок и площадок («ямок», а промежутки между ними называются «площадками»). Поскольку глубина ямок составляет примерно от одной четверти до одной шестой длины волны лазерного излучения, используемого для чтения диска, отраженный стандарт [ ]

Для данных, хранящихся на компакт-дисках, используется несколько форматов, известных как [7], определяющих спецификации для компакт-дисков, стандартизированных в 1989 году как стандарт IEC 10149/CD-DA для аудио компакт-дисков. Другие стандарты, такие как Video CD, дополнительно определяют форматы на основе спецификаций CD-ROM. Сама Желтая книга не находится в свободном доступе, но стандарты с соответствующим содержанием можно бесплатно скачать с ISO [8] или ECMA. [9]

Данные, хранящиеся на компакт-дисках, соответствуют стандартным методам кодирования данных компакт-дисков, описанным в спецификации Red Book (первоначально определенной только для аудио компакт-дисков). Сюда входит [1] код проверки циклическим избыточным кодом (CRC) для обнаружения ошибок и третий уровень нижних уровней исправления ошибок на уровне кадра. [11]

Перед записью на диск с помощью методов, описанных выше, каждый сектор компакт-диска зашифровывается, чтобы предотвратить появление некоторых проблемных шаблонов. [9] Эти зашифрованные сектора затем подвергаются тому же процессу кодирования, который описан в Красной книге, чтобы быть окончательно сохраненными на компакт-диске.

В следующей таблице показано сравнение структуры секторов в CD-DA и CD-ROM: [9]

Формат	← Структура сектора размером 2352 байта →
CD digital аудио:	2,352 (цифровой звук)
Режим CD-ROM 1:	12 (шаблон синхронизации )	3 (Адрес)	1 (Режим, 0x01)	2,048 (Данные)	4 (Обнаружение ошибки)	8 (зарезервировано, ноль)	276 (исправление ошибок)
CD-ROM Mode 2:	12 (шаблон синхронизации)	3 (адрес)	1 (режим, 0x02)	2,336 (данные)

Чистая скорость передачи байтов для компакт-дисков Mode-1, основанная на сравнении со стандартами аудио CD-DA, составляет 44 100 Гц × 16 бит/выборка × 2 КиБ/с . Это значение, 150 КиБ/с, определяется как «скорость 1×». Следовательно, для компакт-дисков режима 1 привод 1x CD-ROM считывает 150/2 = 75 последовательных секторов в секунду.

Время воспроизведения стандартного компакт-диска составляет 74 минуты, или 4440 секунд, и состоит из 333 000 блоков или секторов . Следовательно, чистая емкость CD-ROM Mode-1 составляет 682 МБ или, что эквивалентно, 650 МБ. Для 80-минутных компакт-дисков емкость составляет 737 МБ (703 МБ).

CD-ROM XA определяет два новых макета секторов, называемых Mode 2 Form 1 и Mode 2 Form 2 (которые отличаются от исходного Mode 2). Форма 1 режима 2 XA аналогична структуре режима 1, описанной выше, и может чередоваться с секторами формы 2 режима 2 XA; он используется для данных. XA Mode 2 Form 2 имеет 2324 байта пользовательских данных и похож на стандартный режим 2, но с добавленными байтами обнаружения ошибок (но без исправления ошибок). Он может чередоваться с секторами XA Mode 2 Form 1 и используется для аудио/видеоданных. [11] Video CD , Super Video CD , Photo CD , Enhanced Music CD и [14]

В следующей таблице показано сравнение структуры секторов в режимах CD-ROM XA:

Образы дисков [ ]

Когда [15] форматы образов дисков, в которых хранятся необработанные сектора CD-ROM, включают CCD/IMG , производство [ ]

Предварительно прессованные компакт-диски производятся в массовом порядке в процессе штамповки, при котором создается стеклянный мастер-диск, который используется для изготовления "штамповок", которые, в свою очередь, используются для изготовления нескольких копий окончательного диска с уже имеющимися ямками. настоящее время. Записываемые (CD-RW) диски изготавливаются другим способом, при котором данные на них записываются с помощью лазера, изменяющего свойства красителя или емкости [ ]

На компакт-диске можно легко хранить все слова и изображения бумажной энциклопедии, а также аудио- и видеоклипы

Приводы компакт-дисков [ ]

Вид разобранной лазерной системы привода CD-ROM

Движение лазера позволяет читать в любом положении компакт-диска

Лазерная система привода CD-ROM

Диски CD-ROM читаются с помощью приводов CD-ROM. Привод CD-ROM можно подключить к компьютеру через IDE (интерфейс USB или проприетарный интерфейс, такой как видео компакт-диски и другие стандарты данных) при использовании соответствующего программного обеспечения.

Лазер и оптика [ ]

В приводах CD-ROM используется лазерный диод 780, работающий в ближней инфракрасной области . Лазерный луч направляется на диск через оптоэлектронный модуль слежения, который затем определяет, был ли луч отражен или рассеян.

Скорость передачи [ ]

Увеличивая скорость вращения диска, данные могут передаваться с большей скоростью. Например, привод CD-ROM, который может читать со скоростью 8x, вращает диск со скоростью от 1600 до 4000 об/мин, обеспечивая линейную скорость 9,6 м/с и скорость передачи 1200 КиБ/с. При скорости выше 12× большинство приводов считывают данные в подшипниковой системе, чтобы сбалансировать вращающийся диск в приводе, чтобы снизить вибрацию и шум. По состоянию на 2004 год самая высокая обычно доступная скорость передачи составляет около 52 × или 10 400 об / мин и 7,62 МБ / с. Более высокие скорости вращения ограничены прочностью поликарбонатного пластика, из которого изготовлены диски. При 52× линейная скорость самой внешней части диска составляет около 65 м/с. Тем не менее, улучшения все еще могут быть получены с использованием нескольких лазерных датчиков, как показано [16]. При скорости выше 12x возникают проблемы с вибрацией и нагревом. Приводы CAV обеспечивают скорость до 30x на внешнем крае диска с той же скоростью вращения, что и стандартная (GiB (одно- и двухслойная), с более высокими потребностями в скорости и емкости вместо того, чтобы удовлетворяться приводами Blu-ray.

Записываемые CD-приводы часто продаются с тремя различными скоростями: одна скорость для операций однократной записи, одна для операций перезаписи и одна для операций только для чтения. Скорости обычно перечислены в таком порядке; то есть дисковод компакт-дисков 12×/10×/32× может, если позволяет ЦП и носитель, записывать на диски CD-R со скоростью 12× (1,76 МБ/с), записывать на диски CD-RW со скоростью 10× (1,46 МБ/с). с) и читать с компакт-дисков со скоростью 32× (4,69 МиБ/с).

Формат	← Структура сектора размером 2352 байта →
CD- ROM XA, режим 2, форма 1:	12 (шаблон синхронизации)	3 (адрес)	1 (режим)	8 (Подзаголовок)	2,048 (Данные)	4 (Обнаружение ошибок)	276 (Исправление ошибок)
CD-ROM XA, режим 2, форма 2:	12 (шаблон синхронизации)	3 (адрес)	1 (режим )	8 (Подзаголовок)	2,324 (Данные)			4 (Обнаружение ошибок)

Общие скорости передачи данных для приводов CD-ROM < th>МиБ/с < td>9,8304

Скорость передачи	КиБ/с	1×	150	1,2288	0,146	200–500
2×	300	2,4576	0,293	400–1000
4×	600	4,9152	0,586	800–2000
8×	1200	1,17	1600–4000
10×	1500	12,288	1,46	2000–5000
12×	1800	14,7456	1,76	2400–6000
20×	1200–3000	до 24,576	до 2,93	4,000 (	24×	1,440–3,600	до 29,491	до 3,51	4,800 ( 32×	1,920–4,800	до 39,3216	до 4,69	6,400 (	36×	2 160–5 400	до 44,2368	до 5,27	7 200 (	40×	2 400 –6 000	до 49,152	до 5,86	8 000 (	48×	2 880–7 200	до 58,9824	до 7,03	9,600 (	52×	3,120–7,800	до 63,8976	до 7,62	10 400 (	56×	3 360–8 400	до 68,8128	до 8,20	11 200 (	72×	6 750–10 800	до 88,4736	до 10,5	2000 (многолучевой)

Проблемы авторского права [ ]

Основная статья: защита аудио компакт-дисков в том смысле, что она обычно реализуется как на носителе, так и в самом программном обеспечении. Сам CD-ROM может содержать «слабые» сектора, затрудняющие копирование диска, и дополнительные данные, которые может быть трудно или невозможно скопировать на CD-R или образ диска, но которые программа проверяет при каждом запуске. чтобы убедиться, что в приводе компакт-дисков компьютера присутствует оригинальный диск, а не неавторизованная копия. CD-RW) поощряется музыкальной индустрией к тому, чтобы каждый производимый ими привод имел уникальный идентификатор, который будет закодирован приводом на каждом записываемом им диске: RID или идентификационный код записывающего устройства. [17] Это аналог исходного идентификационного кода (SID), восьмизначного кода, начинающегося с « IFPI », который обычно проставляется на дисках, выпускаемых заводами по записи компакт-дисков.

CD и DVD — это версии оптических дисков, которые в основном различаются по размеру и способу изготовления. Как правило, DVD может хранить больше данных, чем компакт-диск. Одна из причин этого заключается в том, что компакт-диск содержит поликарбонатную подложку только с одной стороны, в то время как в DVD она присутствует с обеих сторон. Мы уже обсуждали конструкцию и принцип работы оптического диска в нашей предыдущей статье о различиях между магнитным диском и оптическим диском.

CD и DVD работают по оптической технологии, при которой данные извлекаются с помощью света, в частности лазеров. Лазерный луч концентрируется на CD или DVD, чтобы прочитать содержимое (данные), хранящиеся на диске в виде битов, и записать содержимое.

Контент: CD против DVD

Сравнительная таблица

< td >Расширяется на < /tr>

Определение компакт-диска

Компакт-диск (CD) стал первым шагом на пути к идее цифрового кодирования данных. Он использует уникальный метод кодирования, в котором 14-битный код указывает на байт, и этот метод кодирования также помогает в обнаружении ошибок. Это была подходящая замена магнитному диску, поскольку он предлагал недорогое решение для хранения значительного объема данных.

Сохраненные биты считываются путем направления лазерного луча на поликарбонатную часть вращающегося диска. Углубленная часть диска отражает свет, который регистрируется фотодетектором. Существует несколько вариантов компакт-диска, таких как CD-R, CD-ROM, CD-RW.

Определение DVD

Появление DVD (цифровой универсальный диск) предоставило альтернативу видеоленте, используемой в видеомагнитофоне (видеокассетном записывающем устройстве), и компакт-диску, используемому в ПК, поскольку DVD может записывать в 7 раз больший объем данных по сравнению с компакт-диском. Он воспроизводит видео с отличным качеством изображения и произвольным доступом. DVD состоит из того же материала, что и компакт-диск, но процесс и слои отличаются, он используется с обеих сторон, как два компакт-диска склеиваются. Он реализует различные методы исправления ошибок, например, RS-PC и код записи EFMPlus.

Причины, по которым он обеспечивает больший размер, чем компакт-диск, - плотная упаковка битов, использование лазера с более короткой длиной волны и создание двустороннего диска (данные могут быть прочитаны с записи на обе стороны). Для получения меньшего расстояния около 0,74 мкм между спиральными дорожками и минимального расстояния 0,4 мкм между ямками используется коротковолновый лазер. Он также использует двойной слой ямок и площадок на стандартном слое и полуотражающий слой поверх отражающего слоя. Чтобы прочитать содержимое слоев DVD по отдельности, лазер должен быть тщательно сфокусирован. Как и у CD, у DVD также есть варианты, такие как DVD-R, DVD-RW и т. д.

Ключевые различия между CD и DVD

На компакт-диске может храниться до 700 МБ данных, а на универсальном цифровом диске — до 17 ГБ данных.
Поскольку DVD может иметь больший размер, он используется чаще, чем CD.
Металлический слой, используемый для записи, находится под стороной с этикеткой на компакт-диске. Напротив, в DVD этот металлический слой расположен в центре диска.
Слои ям и площадок на компакт-диске могут быть только одним, тогда как на DVD их может быть два.
На компакт-диске расстояние между спиральными дорожками составляет 1,6 микрометра, а между ямками на диске — 0,834 микрометра. С другой стороны, спиральные петли в DVD расположены на расстоянии 0,74 микрометра друг от друга, а расстояние между ямками составляет 0,4 микрометра.
В CD используются коды исправления ошибок CIRC и EFMP. В отличие от этого, DVD использует различные методы исправления ошибок, которые включают RS-PC и EFMPlus.
Снятие этикетки с компакт-диска может привести к серьезному повреждению компакт-диска.Наоборот, когда клейкая этикетка DVD удаляется, возникает дисбаланс вращения.

Заключение

CD и DVD – это оптические носители записи. CD был разработан как формат хранения аудио, а DVD используется как универсальный формат хранения. Последняя технология DVD может содержать примерно в 7 раз больше данных, чем компакт-диск, а эффективность ее формата также на 32 % выше, чем у компакт-диска.

Читайте также:

Основа для сравнения	CD	DVD
компакт-диск	цифровой универсальный диск
полученный размер	700 МБ	от 4,7 до 17 ГБ
Использование	Меньше по сравнению с DVD.	Больше
Положение металлического слоя (записывающего слоя) на диске	Верх	Середина диска.
Слои косточек	Одинарные	Двойные (двусторонние)
Расстояние между витками спирали< /td>	1,6 микрометра	0,74 микрометра
Расстояние между ямками	0,834 микрометра	0,4 мкм
Коды исправления ошибок	CIRC и EFMP	RS-PC и EFMplus
Снятие клейких этикеток	Приводит к повреждению металлического слоя.	Может вызвать дисбаланс вращения.