DVD-RAM

Подробности

Родительская категория: Устройства оптического хранения данных

Категория: Стандарты перезаписываемых DVD

Стандарт DVD-RAM был предложен компаниями Panasonic, Hitachi и Toshiba; он входит в список стандартов, поддерживаемых DVD Forum. Накопители DVD-RAM используют технологию изменения фазы, схожую с технологией CD-RW. К сожалению, диски DVD-RAM не считываются большинством стандартных накопителей DVD-ROM, поскольку диски для этих накопителей по-разному отражают свет и хранят данные в различных форматах. (Следует отметить, что DVD-R обратно совместим с DVD-ROM.)

Накопители DVD-ROM, которые могут считывать диски DVD-RAM, появились на рынке в начале 1999 года и соответствуют спецификации MultiRead2. Накопители DVD-ROM и проигрыватели DVD-Video, соответствующие спецификации MultiRead2, могут считывать диски DVD-RAM. Более подробно о спецификации MultiRead говорилось ранее. Несмотря на то что логотип MultiRead2 не используется в современных устройствах, существующие на рынке приводы позволяют читать диски DVD-RAM. Все вопросы совместимости можно выяснить в документации к конкретному устройству.

Первые носители DVD-RAM, представленные весной 1998 года, имели емкость 2,6 Гбайт (односторонний) или 5,2 Гбайт (двусторонний). В конце 1999 года появились диски DVD-RAM версии 2 емкостью 4,7 Гбайт, а в 2000 году были представлены двусторонние диски емкостью 9,4 Гбайт. Накопители DVD-RAM позволяют считывать данные с носителей DVD-Video, DVD-ROM и компакт-дисков. В свою очередь, накопители DVD-ROM и старые устройства DVD+R/RW и DVD-R/RW, а также плееры DVD-Video не могут выполнить чтение с носителей DVD-RAM. Все устройства DVD Multi и DVD Super Multi могут читать с этих носителей и записывать на них.

Технология DVD-RAM использует так называемую методику записи на волнообразные выступы и желобки. В соответствии с этой методикой сигнал записывается и на выступ (площадь между желобками), и в сами желобки, которые формируются при создании диска. Частота колебания дорожек служит информацией для синхронизации. Кроме того, диск содержит специальные заголовки секторов, которые наносятся на него при создании. На рисунке показаны волнообразные дорожки (выступы и желобки) с записанными на них данными. Это отличает данные носители от CD-R и CD-RW, на которых данные записывались только в желобки.

Для записи на диск применяется метод изменения фазы, в соответствии с которым данные записываются на участок, выборочно нагретый с помощью лазера высокой мощности. Записывающий лазер накопителя DVD-RAM переводит участок поверхности диска из кристаллического в аморфное состояние за счет нагревания поверхности. Кристаллическая и аморфная поверхности имеют разные коэффициенты отражения. Сигнал считывается благодаря разнице в отражении лазерного луча от кристаллической и аморфной поверхностей. Модуляция и коды коррекции ошибок такие же, как и для DVD-Video и DVD-ROM, что обеспечивает совместимость с остальными форматами DVD. Во время перезаписи лазер с более низкой энергией нагревает поверхность, в результате чего она вновь кристаллизируется.

Как односторонние, так и двусторонние диски должны упаковываться в картриджи. Двусторонние диски должны все время оставаться внутри картриджа, а односторонние при необходимости можно вынимать из него.

Технические характеристики накопителей DVD-RAM приведены в таблице.

Технология записи компакт-дисков

Подробности

Родительская категория: Устройства оптического хранения данных

Категория: Оптические технологии на основе компакт-дисков

Несмотря на внешнее сходство с компакт-дисками стандарта CD-DA, диски CD-ROM используются для хранения данных вместо (или помимо) оцифрованных звуковых записей. Дисководы CD-ROM, используемые в ПК для считывания данных, практически идентичны проигрывателям музыкальных компакт-дисков и отличаются только измененной электронной схемой, обеспечивающей дополнительные функции выявления и коррекции ошибок. Это служит гарантией, что данные будут считываться без ошибок, так как даже самый незначительный сбой при чтении данных из файла может привести к полной потере связанной информации, чего не скажешь о музыкальном произведении.

Компакт-диск представляет собой поликарбонатную пластину диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, в центре которой расположено отверстие диаметром 15 мм. Штампованное или литое основание пластины физически является одной спиральной дорожкой, которая начинается на внутренней и заканчивается на внешней части диска. Шаг этой дорожки, или разделение спирали, равен 1,6 микрона (1 микрон — миллионная часть метра или тысячная часть миллиметра). Для сравнения: шаг физической дорожки виниловой пластинки составляет примерно 125 микрон. Компакт-диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Если рассмотреть спиральную дорожку под микроскопом, то станет видно, что она состоит из приподнятых участков, которые называются впадинами (pits), и плоских поверхностей между ними, называемых площадками (lands). На первый взгляд может показаться странным, что приподнятый участок дорожки называется впадиной. Это связано с тем, что при штамповке диска формовка его верхней части (т.е. профиля дорожки) осуществляется таким образом, что впадины действительно становятся углублениями, сделанными в поликарбонатной пластине.

Лазерный луч, используемый для считывания данных компакт-диска, может свободно пройти сквозь прозрачный пластик, поэтому отформованная поверхность диска покрывается отражающей металлической пленкой (обычно алюминиевой). После этого алюминиевая пленка покрывается тонким защитным слоем акрилового лака, на который, в свою очередь, наносится текст или красочное изображение.

---

Внимание!

С носителями CD-ROM необходимо обращаться так же осторожно, как и с негативами фотографий. CD-ROM является оптическим устройством, поэтому загрязнение или повреждение поверхности ухудшает его качество. Кроме того, следует отметить, что, хотя считывание данных происходит с нижней стороны диска, слой, содержащий дорожку данных, находится значительно ближе к его верхней части, поскольку толщина защитного покрытия составляет всего 6-7 микрон. Поэтому запись, сделанная шариковой ручкой на верхней поверхности диска, может повредить нижележащий слой. Следует соблюдать осторожность даже при использовании различных маркеров. Чернила и растворители некоторых маркеров могут стать причиной повреждения как верхнего слоя, так и защитного лакового покрытия, что приведет к повреждению нижнего информационного слоя. Старайтесь использовать только специальные маркеры, предназначенные для выполнения надписей на компакт-дисках. С обеими сторонами диска следует обращаться очень бережно, уделяя особое внимание его верхней стороне (этикетке).

---

Дорожки и секторы DVD

Подробности

Родительская категория: Устройства оптического хранения данных

Категория: Накопители DVD

Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку (в каждом слое) с расстоянием 0,74 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 1351 виток на миллиметр, или 34324 витка на дюйм. В целом это составляет 49324 витка, а общая длина дорожки достигает 11,8 км (или 7,35 мили). Дорожка разбита на секторы, каждый из которых содержит 2048 байт данных. Диск разделен на четыре основные области.

• Область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какойлибо информации или данных.
• Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки и зону служебных данных, содержащую информацию о диске. Зона служебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что составляет 3072 сектора данных. В этих секторах расположены данные о диске, в частности указаны категория диска и номер версии, размер и структура диска, максимальная скорость передачи данных, плотность записи и распределение зоны данных. В целом начальная область занимает до 196607 (2FFFFh) секторов диска. Базовая структура всех секторов DVD, в отличие от компакт-дисков, одинакова. Секторы буферной зоны начальной области содержат только символы 00h (шестнадцатеричные нули).
• Область данных. Содержит видео-, аудио- или другие данные и начинается с сектора под номером 196608 (30000h). В общей сложности область данных однослойного одностороннего диска может содержать до 2292897 секторов.
• Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы конечной зоны содержат только значения 00h. В том случае, если диск имеет два слоя записи и записан в режиме обратного считывания (OPT), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по отношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.

Центральное отверстие DVD имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на расстоянии 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 16,5 мм от центра диска. Начальная (или нулевая) область начинается в 22 мм от центра диска. Область данных начинается на расстоянии 24 мм и завершается конечной (или средней) областью, расположенной за 58 мм от центра диска. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм от его центра, затем следует буферная зона шириной 1,5 мм. Описанные области DVD, представленные в относительном масштабе, показаны на рисунке ниже.

Как правило, спиральная дорожка стандартного DVD начинается с нулевой области и заканчивается конечной (средней) зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина одной спиральной дорожки достигает 11,84 км (или 7,35 мили). Интересно то, что при считывании внешней части дорожки посредством накопителя 20x CAV, имеющего постоянную угловую скорость, перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 156 миль/ч (251 км/ч). И несмотря на столь высокую скорость перемещения данных лазерный датчик безошибочно считывает значения битов (переходы “впадина–площадка”), размеры которых не превышают 0,4 микрона, или 15,75 миллионной доли дюйма.

Существуют однослойные и двухслойные, а также односторонние и двусторонние версии DVD. Двусторонние диски, в сущности, представляют собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами друг с другом. Между двух- и однослойными версиями имеется более существенное различие. Длина впадин (штрихов) двухслойных дисков немного больше, что приводит к незначительному уменьшению емкости диска. В таблице ниже приведены основные параметры одно- и двухслойных дисков.

*CLV. Constant Linear Velocity (постоянная линейная скорость).

*CAV. Constant Angular Velocity (постоянная угловая скорость).

---

Как видите, спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 676 секторов в секунду. Каждый сектор содержит 2048 байт данных.

Секторы организованы в кадры данных, содержащие 2064 байт, из которых 2048 байт являются общими данными, 4 байт содержат идентификационную информацию, 2 байт — код обнаружения ошибок ID (IED), 6 байт — данные относительно авторского права на носитель, а 4 байт представляют собой код обнаружения ошибок (EDC) для кадра данных.

Кадры данных, содержащие код коррекции ошибок, преобразуются в кадры ЕСС. Каждый кадр ЕСС содержит 2064 байт данных, а также 182 байт верхнего (PO) и 120 байт нижнего контроля четности (PI), что составляет в целом 2366 байт для каждого кадра ЕСС.

И наконец, кадры ЕСС преобразуются отдельными группами размером 91 байт в физические секторы диска. Для этого используется метод модуляции 8/16, при котором каждый байт (8 бит) конвертируется в специальное 16-разрядное значение, выбранное из таблицы. Эти 16-разрядные значения разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Такая форма кодирования с ограничением длины поля записи получила название схема RLL 2,10. По завершении преобразования к каждому кадру добавляется 320 бит (40 байт) данных синхронизации. Таким образом, после преобразования кадра ЕСС в физический сектор общее количество байтов в секторе достигает 4836. Структура секторов, кадров и звуковых данных представлена в таблице ниже.

В цифровых универсальных дисках, в отличие от стандартных компакт-дисков, подкоды не используются. Вместо этого каждый кадр данных содержит идентификационные байты (ID), используемые для хранения номера сектора и другой информации, относящейся к сектору.

Orange Book

Подробности

Родительская категория: Устройства оптического хранения данных

Категория: Форматы оптических носителей

Стандарт перезаписываемых компакт-дисков Orange Book впервые был опубликован компаниями Philips и Sony в 1989 году. Orange Book состоит из трех частей: часть I описывает перезаписываемый формат CD-MO (магнитооптический), который был предан забвению еще до появления первых компакт-дисков этого типа на рынке; часть II (1989) описывает CD-R, а часть III (1996) — CD-RW. Следует отметить, что компакт-диски CD-R изначально назывались CD-WO (Write-Once — с однократной записью), а CD-RW, в свою очередь, назывались CD-E (Erasable — стираемые).

Структура CD-R, описанная в части II стандарта Orange Book, представляет собой формат с однократной записью и многократным считыванием (Write Once Read Mostly — WORM). После завершения записи CD-R данные не могут быть изменены или дописаны. Записываемые CD-R совместимы со стандартами Red Book и Yellow Book, т.е. читаются стандартными накопителями CD-DA или CD-ROM. Определение CD-R, описанное в части II стандарта Orange Book, разделено, в свою очередь, на два тома. Том 1 определяет скорости записи 1x, 2x и 4x (соотносящиеся со стандартными скоростями дисководов); последняя редакция этого тома (версия 3.1) опубликована в декабре 1998 года. Том 2 определяет скорости записи при быстродействии дисководов, достигающем 16x; последней была версия 0.9, опубликованная в декабре 2000 года.

Часть III стандарта Orange Book описывает CD-RW. Как следует из названия, CD-RW позволяют не только записывать или считывать данные, но также удалять и перезаписывать информацию в дополнение к обычным функциям чтения и записи. Определение CD-RW, описанное в части III стандарта Orange Book, также состоит из двух томов. Том 1 определяет скорости записи 1x, 2x и 4x; версия 2.0, которая является последней, датируется августом 1998 года. Том 2 определяет скорости записи от 4x до 10x и называется иногда высокоскоростным CD-RW; его последняя версия 1.0 опубликована в сентябре 2002 года.

Одним из наиболее важных свойств спецификации Orange Book является возможность многосессионной записи компакт-дисков.

Многосессионная запись

До того как была создана спецификация Orange Book, компакт-диски записывались только одной сессией. Сессия представляет собой нулевую дорожку, за которой следуют одна или несколько звуковых или информационных дорожек, завершенных конечной областью (зоной). Нулевая дорожка занимает на диске 4500 секторов (1 мин или около 9,2 Мбайт данных). Данные, расположенные на нулевой дорожке, указывают, является ли этот диск многосессионным, а также определяют следующий записываемый адрес диска (если, конечно, на диске есть свободное место). Первая конечная область (или единственная, если диск является односессионным либо записан в режиме Disk At Once) занимает 6750 секторов (1,5 мин или примерно 13,8 Мбайт данных). В мультисессионных дисках любые последовательные конечные области занимают 2250 секторов (30 с или 4,6 Мбайт данных).

Многосессионный компакт-диск содержит несколько сессий, каждая из которых имеет собственную нулевую дорожку и конечную зону. Наличие нулевой и конечной дорожек является обязательным для каждой сессии, что приводит к уменьшению свободного дискового пространства. Например, 48 сессий, созданных даже без записи пользовательских данных, занимают практически все пространство 74-минутного диска! Следовательно, число сессий, которые могут быть записаны на диске, должно быть гораздо меньше указанной величины.

Накопители CD-DA и первые CD-ROM могут считывать не более одной сессии, поэтому односессионный метод записи является наиболее распространенным для штампованных компакт-дисков. Стандарт Orange Book поддерживает многосессионную запись и определяет три основных метода (режима) записи:

• Disk-at-Once (DAO);
• Track-at-Once (TAO);
• пакетная запись.

Disk-at-Once

Это метод односессионной записи компакт-дисков, при котором нулевая дорожка, дорожки данных и конечная область диска записываются в течение одной операции без отключения записывающего лазера, после чего содержимое диска уже не подлежит изменению. Диск считается “закрытым” в том случае, если последняя (или единственная) нулевая дорожка записана полностью и не содержит в себе следующего используемого адреса. В этом случае записывающее устройство не сможет записать какие-либо дополнительные данные на компакт-диск. Обратите внимание, что для чтения диска стандартным накопителем CD-ROM “закрывать” диск совершенно необязательно.

Track-at-Once

Для записи многосессионных дисков обычно используется метод Track-at-Once (TAO), или режим пакетной записи. При выполнении записи методом Track-at-Once каждая дорожка сессии записывается отдельно (лазер включается и выключается), после чего сессия закрывается. Закрытие сессии представляет собой процесс такой записи конечной области, чтобы к этой сессии уже нельзя было добавить дополнительные дорожки. Закрытие диска, в свою очередь, означает невозможность записи дополнительных сессий.

Дорожки, записанные в режиме TAO, обычно отделяются одна от другой двухсекундными интервалами. Каждая записанная дорожка содержит 150 служебных секторов, используемых для входа, выхода, создания интервалов и связывания. Накопители CD-R/RW позволяют читать дорожки даже при открытой сессии, но для чтения дорожек в накопителях CD-DA или CD-ROM сессию необходимо закрыть. Для записи дополнительных сессий закрывать сам диск не следует, достаточно закрыть сессию, после чего можно начать следующую сессию и записать еще несколько дорожек. Самое главное: не забывайте, что перед записью дорожек предыдущая сессия должна быть закрыта, т.е. следует создать конечную область. Это же условие является необходимым при чтении дорожек сессии обычными накопителями CD-DA или CD-ROM.

Пакетная запись

Этот метод используется для выполнения нескольких записей на одной дорожке, что позволяет уменьшить нерационально используемое дисковое пространство. В каждом пакете используется четыре сектора для входа, два — для выхода и один — для связывания. Пакеты могут иметь фиксированную или переменную длину, но большинство накопителей, как и программы пакетной записи, используют фиксированную длину, упрощая тем самым способы обработки пакетов.

При записи пакетов обычно используется файловая система UDF (Universal Disk Format), позволяющая работать с компакт-дисками практически так же, как и с гибкими дисками большой емкости. Файлы можно “перетаскивать”, копировать на диск с помощью соответствующих команд и т.д. Всем этим управляют программное обеспечение пакетной записи и файловая система UDF. Во время пакетной записи диска CD-R складывается впечатление, что удаленный или перезаписанный файл исчезает. На самом деле при этом пространство, занимаемое данным файлом, не освобождается. Файловая система просто “забывает” о нем. При записи диска CD-RW освободившееся пространство используется снова, и диск заполняется “под завязку” только в том случае, если общий объем активных файлов превышает объем диска.

К сожалению, различные версии Windows, вплоть до Windows XP, не обеспечивают поддержку пакетной записи или непосредственно файловой системы UDF. Поэтому для чтения дисков, созданных методом пакетной записи, придется установить соответствующие драйверы, а для записи дисков — воспользоваться специальными приложениями. К счастью, накопители CD-RW обычно поставляются вместе с необходимым программным обеспечением. Одной из наиболее распространенных программ пакетной записи является DirectCD, созданная компанией Roxio. С сайта компании Roxio можно также совершенно бесплатно загрузить универсальное приложение для чтения дисков UDF, которое позволяет считывать диски в формате UDF 1.5 (записанные пакетным методом) практически на любом накопителе CD-ROM или CD-RW.

Система Windows Vista обеспечивает более полную поддержку формата UDF. Она способна выполнять форматирование в так называемой “живой файловой системе” (Live File System; так компания Microsoft окрестила формат UDF 2.01), в более старых системах UDF 1.02 и 1.5, а также в последней системе UDF 2.5. Диски с файловой системой UDF 2.01 могут быть прочитаны системами Windows XP/2003/Vista; в последнем случае поддерживается перемещение файлов методом перетаскивания мышью. Файловая система UDF 1.02 создавалась для использования с носителями DVD-RAM; она поддерживается в Windows 98 и многими компьютерами Apple. UDF версии 1.5 совместима с системами Windows 2000/XP/2003/Vista, а также с Linux с версией ядра от 2.6 и выше. UDF 2.5 поддерживается системой Vista. Для поддержки этой файловой системы в Linux следует использовать версию ядра 2.6.20 и выше. Необходимую для этого “заплатку” можно загрузить по адресу http://sourceforge.com.

---

Примечание!

Система Windows Vista использует файловую систему UDF 2.01 по умолчанию при форматировании компакт-дисков CD и DVD. Для переключения между режимами Live File System и Mastered (без поддержки перетаскивания файлов), а также для изменения версии системы UDF нужно щелкнуть на кнопке Показать параметры форматирования.

---

---

Примечание!

Операционная система Windows XP обеспечивает ограниченную поддержку CD-RW в виде так называемого прикладного программного интерфейса образа диска (IMAPI), который позволяет временно (поэтапно) сохранять данные на жестком диске перед их непосредственной записью на компакт-диск в течение одной сессии. При дописывании диска имейте в виду, что каждая дополнительная сессия приводит к появлению ‘‘лишних’’ 50 Мбайт служебных данных. Для чтения дисков в формате UDF 1.5 или более поздних, записанных пакетным методом, необходимо, как и в предыдущих версиях Windows, установить программу считывания UDF. Вместо использования IMAPI рекомендуется установить программу записи компакт-дисков сторонних разработчиков, которая обеспечивает поддержку пакетной записи UDF. К программам подобного рода относятся Easy Media Creator (компании Roxio) и Nero Premium (от Nero AG).

---

При извлечении диска, записанного пакетным методом, из устройства программа обычно спрашивает, желаете ли вы, чтобы диск был видимым на обычных устройствах CDROM. Если это так, то сессию следует закрыть. Даже если сессия закрыта, впоследствии вы сможете дописать на диск информацию, однако все связано с дополнительными затратами дискового пространства. Если диск предназначен для чтения только на устройствах CDRW, закрывать сессию не обязательно.

---

Внимание!

Если вы не знаете точно, какой тип устройства будет использоваться для чтения диска, лучше закройте сессию. Это расширит круг людей, которым будет доступно чтение носителя, хотя в некоторых случаях у них может быть установлена и программная поддержка формата UDF.

---

Один из современных стандартов, получивший название Mount Rainier, существенно расширил возможности пакетной записи, став тем самым одним из наиболее важных достижений для накопителей CD и DVD. Этот стандарт позволяет ввести метод пакетной записи в операционную систему в качестве служебной программы, что обеспечивает поддержку обработки ошибок данных, необходимую для полноценного использования накопителей в качестве запоминающих устройств со сменными носителями. Более подробная информация о Mount Rainier представлена далее.

---

Примечание!

Компания Microsoft выпустила пакет обновлений SP1 для Windows XP, обеспечив собственную поддержку стандарта Mount Rainier. Это позволило осуществить полную поддержку пакетной записи с использованием операции перетаскивания как для накопителей CD-MRW, так и для DVD+MRW.

---