Устройства оптического хранения данных

Устройства оптического хранения данных

Цвет накопителя CD-R

Дебаты о зависимости быстродействия и/или надежности хранения от цвета накопителя CD-R не утихают на протяжении многих лет. В таблице приведены наиболее распространенные цветовые комбинации, названия компаний-производителей, а также прочие полезные технические сведения.

Для некоторых производителей указано несколько цветовых комбинаций, так как эти компании выпускают диски под разными торговыми марками, используя при этом разные технологические процессы. Если вы пришли к выводу, что используемый вами записывающий накопитель обеспечивает наилучшие результаты при работе с дисками определенного цвета, отдавайте предпочтение соответствующей цветовой комбинации.

 


Примечание!

Игры для Playstation изначально поставлялись на дисках черного оттенка, который придает им привлекательный вид. Через некоторое время появились записываемые диски CD-R с таким же черным оттенком. Черный оттенок - чисто ‘‘косметическое’’ решение, так как он является невидимым для инфракрасного лазера. Другими словами, ‘‘черные’’ диски CD-R функционально идентичны чистым дискам, а в качестве регистрирующего слоя может использоваться любой краситель. Черный оттенок визуально скрывает записывающий слой, и хотя лазерный луч проходит через него, цвет красителя оказывается незаметным.

Как видите, разные цветовые комбинации обладают определенными преимуществами и недостатками, однако лучший способ выбрать тип накопителя — приобрести несколько дисков разных типов от разных производителей и попробовать записать на них данные с по-мощью своего накопителя CD/DVD, а затем считать информацию с полученных дисков с помощью разных моделей накопителей CD-ROM и DVD.


Примечание!

Если вы планируете заняться записью музыкальных дорожек для автомобильных или портативных систем воспроизведения, не забудьте протестировать совместимость и с ними.

Основные характеристики безупречных носителей перечислены ниже:

  • высокая надежность записи (список рекомендуемых носителей, как правило, можно найти на сайте компаниипроизводителя);
  • отсутствие “проблемных” участков для записи;
  • надежность при условии должного обращения и хранения;
  • совместимость с большим количеством моделей приводов CD-ROM;
  • низкая стоимость накопителя.

Если возникают проблемы с записью на диски определенных типов или вы заметили, что на одни накопители данные записываются быстрее, чем на другие, попробуйте загрузить с сайта компании-производителя обновленную версию прошивки. Часто в новых версиях прошивки обновляются стратегии записи, а также добавляются сведения о носителях от разных производителей.

DVD-R/DVD-R DL

Это носитель, на который можно записывать один раз, как и на CD-R. Он был создан компанией Pioneer и представлен в 1997 году Форумом DVD. Эти диски можно считывать на стандартных приводах DVD-ROM, а некоторые приводы DVD-RAM способны выполнять запись на носители DVD-R.

Односторонний DVD-R может хранить до 4,7 Гбайт данных, т.е. почти в семь раз больше, чем CD-R. Двусторонний DVD-R может содержать вдвое больше информации. В технологии DVD-R используется органическое покрытие, которое делает стоимость этих носителей низкой, как и CD-R.

Для обеспечения точности позиционирования в DVD-R используется метод волнообразных желобковых дорожек, которые в заводских условиях гравируются на диске. Данные записываются только в желобки. Частота отклонений желобков является синхронизирующей при считывании информации с диска. Желобки расположены более плотно, чем в DVD-RAM, однако данные записываются только в желобки — площадки не используются (см. рисунок ниже).

Технические характеристики накопителей DVD-R приведены в таблице.

 

В настоящее время носители DVD-R доступны со скоростью до 16x, несмотря на то что отдельные приводы предлагают более высокую скорость прожига. Некоторые компании сегодня выпускают двусторонние однослойные диски DVD-R емкостью 9,4 Гбайт. Эти носители предназначены в основном для внешних блоков DVD, хотя их можно использовать и в стандартных перезаписывающих приводах компьютеров.

 

DVD-R DL

Носители DVD-R DL были представлены в феврале 2005 года; их иногда называют двухслойными DVD-R, а также DVD-R9. В сущности, это двухслойная версия все того же носителя DVD-R, использующая тот же метод записи, длину волны лазера и прочие спецификации. Однако в этих дисках имеется два записывающих слоя; при этом отражающая поверхность верхнего слоя сделана полупрозрачной, чтобы позволить запись на второй слой. Ввиду пониженной отражающей способности верхнего слоя некоторые приводы DVD-ROM не способны читать носители DVD-R DL.


Примечание!

Если ваш привод DVD-ROM не способен прочитать носитель DVD-R DL, попробуйте использовать метод LJR (Layer Jump Recording), если устройство и программное обеспечение его поддерживают. Во время процесса записи по этому методу лазерный луч перескакивает между слоями, а не последовательно заполняет полностью каждый из слоев. Это позволяет диску поддерживать мультисессионную запись и одновременно облегчает устройству DVD-ROM чтение двухслойного диска.

Носители DVD-R DL сегодня доступны со скоростями до 4x, хотя некоторые устройства записи поддерживают и более высокие скорости.

Массовое производство CD-ROM

При массовом коммерческом производстве компакт-диски изготавливаются штамповкой или прессованием, а не выжиганием с помощью лазера, как многие считают (см. рисунок ниже). Хотя лазер и применяется для вытравливания данных на стеклянном мастер-диске, покрытом светочувствительным материалом, непосредственно выжигать диски при выпуске сотен или тысяч копий было бы, по меньшей мере, непрактично.

Ниже представлены основные этапы производства компакт-дисков.

 

  1. Нанесение фоторезисторного слоя. Круглая пластина из полированного стекла диаметром 240 мм и толщиной 6 мм покрывается слоем фоторезистора толщиной около 150 микрон, после чего обжигается при температуре 80°С (176°F) в течение 30 минут.
  2. Лазерная запись. Лазерный самописец (Laser Beam Recorder — LBR) посылает импульсы синего или фиолетового света, которые засвечивают и размягчают определенные участки фоторезисторного слоя стеклянного мастер-диска.
  3. Формирование мастер-диска. Обработанный стеклянный диск погружается в раствор гидрооксида натрия (едкого натра), который растворяет экспонированные лазером участки, формируя тем самым впадины в фоторезисторном слое.
  4. Электролитическое формование. С помощью процесса, называемого гальванопластикой, ранее подготовленный мастер-диск покрывается слоем никелевого сплава. В результате создается металлический мастер-диск, получивший название родительского диска (father).
  5. Разделение мастер-диска. Затем металлическая матрица отделяется от стеклянного мастер-диска. Она представляет собой металлический мастер-диск, который уже может использоваться для изготовления небольших партий дисков, так как матрица изнашивается очень быстро. Разделение мастер-диска зачастую приводит к повреждению стеклянной основы, поэтому методом гальванопластики создается еще несколько негативных копий диска (которые называются материнскими). Негативные копии мастер-диска впоследствии применяются для создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков без повторения процесса формирования стеклянного мастер-диска.
  6. Штамповка диска. Металлическая рабочая матрица применяется в литейной машине для формирования принципа отображения данных (впадин и площадок) в расплавленной поликарбонатной массе объемом около 18 граммов при температуре 350°C (или 662°F). При этом сила давления достигает примерно 20000 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на изготовление каждого диска уходит не более трех секунд.
  7. Металлизация. Для создания отражательной поверхности на отштампованный диск посредством напыления наносится тонкий (0,05–0,1 микрона) слой алюминия.
  8. Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой пленки от окисления на металлизированный диск с помощью центрифуги наносится тонкий (6–7 микрон) слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых лучей.
  9. Конечный продукт. В завершение на поверхность диска методом трафаретной печати наносится текст этикетки или какое-либо изображение, также высыхающее под действием ультрафиолетовых лучей.

Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных компакт-дисков практически одинаков.

Обработка ошибок DVD

DVD отличаются от обычных компакт-дисков более совершенными кодами коррекции ошибок. Как уже отмечалось, компакт-диски имеют различные уровни коррекции ошибок, которые зависят, в первую очередь, от характера записанных данных (аудио-, видео- или информационные данные). Цифровые универсальные диски, в свою очередь, обрабатывают всю информацию одинаково, применяя полный цикл коррекции ошибок ко всем секторам.

DVD обрабатывает ошибки главным образом в кадрах ЕСС. Для выявления и исправления ошибок в кадры данных были введены биты верхнего (столбец) и нижнего (строка) контроля четности. Несмотря на кажущуюся простоту такого решения оно достаточно эффективно. Информация, находящаяся в кадрах данных, вначале разбивается на 192 строки по 172 байт в каждой. После этого с помощью полиномиального уравнения вычисляются 10 байт контроля четности PI, которые добавляются к каждой строке, увеличивая тем самым их длину до 183 байт. С помощью второго полиномиального уравнения вычисляются 16 байт контроля четности PO, которые, в свою очередь, добавляются к каждому столбцу. Таким образом, при добавлении байтов контроля четности PI и PO объем кадров ЕСС, содержавших вначале 192 строки по 172 байт, увеличивается до 208 строк по 182 байт.

Для того чтобы объяснить функцию байтов верхнего (PO) и нижнего (PI) контроля четности, воспользуемся следующим примером. Рассмотрим два байта, в которых записаны символы “N” и “O” (N = 01001110, О = 01001111). Чтобы ввести код коррекции ошибок, указанные байты организованы в строки, как показано ниже.

Биты данных

Номер                               1    2    3    4    5    6    7    8

Байт 1                                0    1    0    0    1    1    1    0

Байт 2                                0    1    0    0    1    1    1    1

Теперь с помощью функции проверки на нечетность к каждой строке добавляется 1 бит PI. Это значит, что нужно подсчитать количество единичных битов, а затем прибавить бит, имеющий соответствующее значение. Количество единиц в первой строке равно 4, следовательно, для получения нечетной суммы значение бита контроля четности должно быть равно 1. Сумма битов второй строки является нечетными числом, поэтому значение бита контроля четности должно быть равно 0. Посмотрим, что получилось в результате.

Биты данных                                                                   |

Номер                              1    2    3    4    5    6    7    8  |  PI

Байт 1                               0    1    0    0    1    1    1    0  |  1

Байт 2                               0    1    0    0    1    1    1    1  |  0

Значения битов контроля четности для каждого столбца вычисляются точно так же, после чего добавляются к столбцу. Другими словами, значение бита контроля четности должно быть таким, чтобы сумма единиц каждого столбца была нечетным числом.

Биты данных                                             |

Номер                              1    2    3    4    5    6    7    8  |  PI

Байт 1                               0    1    0    0    1    1    1    0  |  1

Байт 2                               0    1    0    0    1    1    1    1  |  0

PO                                      1    1    1    1    1    1    1    0  |  1

Теперь код завершен, и дополнительные биты сохранены вместе с данными. Таким образом, к 2 байт данных добавлены еще 11 бит, предназначенных для коррекции ошибок. Во время считывания данных происходят повторное вычисление битов коррекции ошибок и проверка соответствия условиям нечетности. Теперь в качестве примера изменим значение одного из битов данных (тем самым допустим, что произошла ошибка считывания) и повторим вычисление битов коррекции ошибок.

Биты данных                                                                    |

Номер                               1    2    3    4    5    6    7    8  |  PI

Байт 1                                0    1    0    0    1    0    1    0  |  0

Байт 2                                0    1    0    0    1    1    1    1  |  0

PO                                       1    1    1    1    1    0    1    0  |  1

Как видите, изменились значения битов PI и PO, вычисленные после считывания данных. В частности, это относится к значениям бита PI в строке 1 и бита PO в столбце 6. Это позволяет точно определить строку и столбец, в которых была совершена ошибка. В данном случае это байт 1 (строка 1), бит 6 (столбец 6). Теперь известно, что этот бит был по ошибке прочитан как 0, поэтому его необходимо изменить на 1. Перед тем как передать данные в систему, схема коррекции ошибок исправляет ошибочное значение. Таким образом, код коррекции ошибок благодаря некоторым дополнительным данным, введенным в каждую строку и столбец, может “на лету” выявлять и исправлять ошибки.

Помимо организации кадров ЕСС, в DVD также выполняется шифрование данных с помощью технологии сдвига разрядов и чередования частей кадров ЕСС во время их записи на диск. Эти схемы предназначены для непоследовательного сохранения данных на дисках, что позволяет избежать их повреждения при загрязнении или появлении царапин.

PhotoCD

Стандарт PhotoCD, относящийся к накопителям CD-R, используемым для хранения фотографий, был опубликован еще в конце 1990 года, но появился на рынке только в 1992 году. Вначале Kodak продавала специальные “проигрыватели” PhotoCD, предназначенные для просмотра фотографий с помощью обычного телевизора, но вскоре спрос на эти устройства снизился и возрос на компьютеры с программным обеспечением для декодирования и отображения фотографий.

Основным достоинством PhotoCD является, вероятно, то, что он был первым форматом CD, использующим вторую часть (CD-R) спецификации Orange Book с многосессионной записью. Кроме того, данные записываются в секторах CD-ROM XA в режиме 2, форме 2, что позволяет сохранять больший объем данных на диске.

Собственный формат шифрования от Kodak — PhotoYCC — позволял хранить любое изображение с шестью различными разрешениями, перечисленными в таблице. Версия разрешения x64 поддерживалась только основной версией Pro Photo Edition этой службы.

 

С помощью приведенной таблицы можно подобрать необходимое для используемого приложения разрешение, и это было прекрасной возможностью на заре развития технологий работы с графикой. Однако с ростом быстродействия компьютеров, появлением совершенных программ, таких как Adobe Photoshop и Adobe Photoshop Elements, а также скоростных и дешевых устройств записи компакт-дисков CD и DVD формат PhotoCD отходил на второй план. Компания Kodak прекратила развитие этого формата в начале XXI века, а в 2004 году лаборатории, занимавшиеся оцифровкой фотопленок на диски PhotoCD, перестали предлагать этот вид услуг.

Подкатегории

Яндекс.Метрика