Виды оптических дисков чем они отличаются. Характеристика оптических носителей информации. что из себя представляют оптические диски

Лекция 4

Периферийные устройства

Оптические диски: основные характеристики и назначения

CD -диски, их типы, история создания

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым в 1982 году примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM

Эти устройства явились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности = японской фирмы Sony и голландской Philips.

Строго определенная емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.

Исполнительный директор фирмы Sony Акио Морита решил, что компакт-диски должны отвечать запросам исключительно любителей классической музыки = не более и не менее. После того как группа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 72-73 минуты. Поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан именно на 74 минуты звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный как Красная Книга (RedBook). Когда 74 минуты пересчитали в мегабайты, получилось 640 Мбайт.

Специалисты же Philips определили минимальные требования к качеству записи звука и регламентировали, например, такие характеристики аудио-компакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных и использование единой спиральной дорожки. В частности, частота выборки стереосигналов определялась на уровне 44.1 кГц (для одного канала 22.05 кГц), а разрядность каждого = 16 бит.

Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков = так называемой Желтой Книги| (YellowBook), или просто CD- ROM. Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и графические данные (CD- DigitalAudio, CD- DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип = аудиоили цифровые данные. В этом формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск, соответствующий требованиям Желтой Книги, мог работать только на конкретной модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.

Именно поэтому вторым стандартом де-факто для цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (HighSierraGroup), или просто HighSierra. Этот документ носил, вообще говоря, рекомендательный характер и был предложен основными производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков.

Созданная спецификация оказалась настолько привлекательной, что стандарт ISO-9660 (1988 год) для цифровых компакт-дисков, в принципе, совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO -9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности, этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержимое. Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой ОС), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям.

Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.

Физическое устройство компакт-диска.

Компакт-диск состоит из нескольких слоев, соединенных в единую, круглую, тонкую пластину. Диаметр подавляющего большинства компакт-дисков составляет 120 мм, что равняется пяти дюймам. Стандартный 5-дюймовый диск содержит 640-700 Мбайт информации.

CD - ROM , созданный промышленным способом, состоит из трех слоев (рис. 3.19, а). Основа диска, созданная из прозрачного поликарбоната, занимает основной объем диска. При изготовлении основы методом штамповки или литья под давлением на нее наносится информационный узор, и в результате чего получается прозрачная пластиковая пластина, гладкая с одной стороны, а с другой - содержащая множество микроскопических впадин(называемых иногда питами, от англ. pit - углубление), глубина которых отсчитывается от поверхности (land ). Далее на основу наносится отражающий металлический слой (чаще всего алюминий, хотя могут использоваться и другие металлы или сплавы), а затем - защитное покрытие из тонкой пленки поликарбоната или специального лака, на котором часто размещается полиграфия - различные рисунки и надписи

Рис. 3.19. Структура компакт-диска («); микрофотография поверхности CD ( 6 )

Накопитель на компакт-диске ( CD - ROM ). Считывание информации с компакт-диска так же, как и запись, происходит с помощью лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности.

Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины (рис. 3.20, а). Луч, попадая на отражающую свет поверхность, через расщепляющую призму отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как «1», а попадая во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует «0».

CD - R . Тип оптического диска для одноразовой записи ( Write Once / Read Many storage - WORM ) был известен с конца 1980-х гг.

При записи данных на WORM физические отметки (марки) делаются на поверхности носителя маломощным лазером и так как эти марки не могут быть стерты, запись осуществляется только однажды.

Если обычный CD - ROM изготовляется путем механической штамповки углублений (марок, «питов»), при записи CD - R используется лазер, «выжигающий» метки в органическом красителе. Будучи нагретой до критической температуры, «выжженная» область становится непрозрачной (или поглощающей) и при считывании отражает меньшее количество света, чем смежные участки, которые не были нагреты лазером. Эта технология подражает способу, которым информация считывается с обычного CD , когда свет полностью отражается от поверхности (« land »), но рассеивается углублением (« pit »).

В отличие от технологии WORM , диски CD - R не позволяют стирать ранее записанные данные, однако они позволяют последовательно добавлять их за несколько сеансов (или сессий) в свободные области диска. Проблема заключается в том, что такие мультесссесионные диски могут быть не считаны полностью на более ранних версиях проигрывателей, компьютеров или при использовании устаревших операционных систем.

CD - R одноразовый без возможности дописать

CD + R одноразовый с возможности дописать

CD - RW - перезаписываемый CD ( rewritable CD ). В середине 1997 г. был предложен стандарт CD - RW (известный как Orange Book III ), который позволяет пользователю делать запись по старым данным или удалять отдельные файлы. Спецификации CD - RW гарантируют совместимость в пределах семейства устройств считывания компакт-диска так же, как и совместимость с CD - ROM .

Записывающий слой размещен между слоями диэлектрика, которые отводят от него избыточное тепло в процессе записи.

В качестве среды записи CD - RW обычно использует прозрачный состав, составленный из соединений серебра, индия, сурьмы и теллура. В процессе записи сфокусированный лазерный луч выборочно нагревает области материала выше температуры плавления (500-700 °С), и после достаточно быстрого охлаждения вещество переходит в так называемое аморфное состояние.

При стирании слой нагревается до температуры, которая ниже точки плавления, но выше, чем температура кристаллизации (200 °С) в течение достаточного времени, и атомы возвращаются к упорядоченному (прозрачному) состоянию.

Чтобы получить эти эффекты в записывающем слое, пишущий лазер устройства CD - RW использует три уровня мощности:

высокая, так называемая «мощность записи», создает непрозрачные (поглощающие) участки в слое записи;

средняя («мощность стирания»), расплавляет участок записывающего слоя и преобразует его к отражающему (прозрачному) состоянию;

низкая («мощность считывания»), не изменяет состояние чувствительного слоя и может использоваться, чтобы считывать данные.

Прозрачные области позволяют металлизированному слою отражать свет, в то время как непрозрачные его поглощают. Возникает проблема, состоящая в том, что диск отражает меньше света, чем CD - ROM или CD - R и, следовательно, диски CD - RW могут считываться только на устройствах, которые поддерживают новую спецификацию Multiread (Мультичтение).

Преодоление буферной недостаточности. К концу 1999 г. характеристики удвоились до «8х/24х», однако возникла проблема, известная как буферная недостаточность (или опустошение буфера записи), когда быстродействие машины и накопителя на МД стали отставать от скорости устройств CD - R (устройство готово к записи на диск, но информация в буфере записи уже исчерпана и «нечего писать» - в результате диск оказывается испорченным). Для избежания подобных эффектов, во-первых, стали использовать кэш-память, размещенную на пишущем CD -плеере (размера от 256 Кбайт до 2 Мбайт), во-вторых, устройства стали адаптироваться к скорости подачи информации, снижая или повышая скорость записи.

Носители DVD

Ширина дорожки DVD составляет 0,8 или 0,74 мкм, а минимальная длина пита - 0,44 или 0,40 мкм. Для считывания данных в DVD -приводах используется красный лазер с длиной волны 650 нм и оптическая система с числовой апертурой 0,6. Емкость стандартных DVD составляет 4,7 Гбайт (для 80-миллиметровых носителей - 1,4 Гбайт). В отличие от компакт-дисков, DVD -носители могут быть двухслойными или двухсторонними. Емкость двухслойного DVD составляет 8,5 Гбайт, двухстороннего - 9,4 Гбайт. Двухсторонние диски фактически представляют собой два одинаковых носителя, склеенных друг с другом (для считывания второй стороны диск необходимо переворачивать).

Универсальный цифровой диск (digital versatile disc - DVD) - вид накопителя, который в отличие от CD с момента выхода на рынок был рассчитан на широкое применение.

Существует пять физических форматов (или книг) DVD , которые мало чем отличаются от различных «оттенков» CD:

DVD-ROM - среда хранения данных большой емкости, только для чтения;

DVD-видео - цифровой носитель данных для кинофильмов;

DVD-аудио - только для хранения звука; формат, подобный аудиоСО;

DVD-R - однократная запись, многократное чтение; формат, родственный CD-R;

DVD-RAM - перезаписываемый (стираемый) вариант DVD, который первым появился на рынке и впоследствии нашел в качестве конкурентов форматы DVD-RW и DVD+RW. Имея тот же самый размер как стандартный CD (диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм), диски DVD обеспечивают до 17 Гбайт памяти со скоростью передачи выше, чем для CD-ROM, временем доступа, подобным CD-ROM, и имеют четыре версии:

DVD-5 - односторонний однослойный диск вместимостью 4,7 Гбайт;

DVD-9 - односторонний двухслойный диск на 8,5 Гбайт;

DVD-10 - двусторонний однослойный диск 9,4 Гбайт;

DVD-18 - вместимость до 17 Гбайт на двустороннем двухслойном диске.

На первый взгляд диск DVD не отличается от CD: пластмассовый диск диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, оба используют лазеры, чтобы читать данные, записанные во впадинах на спиральной дорожке. Однако семикратное увеличение DVD по вместимости данных сравнительно с CD было в значительной степени достигнуто путем напряжения всех допусков системы-предшественника.

Во-первых, дорожки размещены более плотно, шаг дорожки DVD (расстояние между ними) уменьшен до 0,74 мкм, более чем в 2 раза по сравнению с 1,6 мкм для CD.

Во-вторых, спецификация DVD позволяет считывать информацию более чем с одного слоя, изменяя фокусировку луча лазера чтения.

В-третьих, DVD позволяет использовать двусторонние диски.

Формат DVD с самого начала был связан с проблемами совместимости. Некоторые из них теперь разрешены, но другие, в особенности совместимость перезаписываемых и видеовариантов диска, остаются. Несовместимость с некоторыми дисководами CD-R и CD-RW была давней проблемой. Болванки, используемые в некоторых из этих устройств, не могут отражать должным образом лазерный луч, используемый в устройствах чтения DVD-ROM, что и делает их «нечитабельными». Для носителей CD-RW эта проблема была легко решена по стандарту Мультичтения и путем комплектования устройства DVD-ROM лазерами с двумя различными длинами волны. Однако заставить дисководы DVD-ROM надежно читать все носители CD-R составляет намного большую проблему. Лазер устройства чтения DVD имеет затруднения при считывании CD-R в связи со снижением отражающей способности поверхности в свете длиной волны 650 нм, в то время как при 780 нм она почти такая, как для CD-ROM.

Форматы записываемых дисков DVD Существуют пять версий записываемых DVD:

DVD-R обычный;

DVD-RAM (перезаписываемый);

DVD-RW;

DVD+RW.

Все записываемые форматы DVD включают набор спецификаций, которые определяют физические характеристики среды записи. Этот уровень функционирования является «физическим уровнем среды», и возможность прочитать диск на специфическом проигрывателе или дисководе зависит от его способности поддержать соответствующий физический уровень независимо от того, какие данные записаны.

Приводы компакт-дисков позволяют работать только с носителями, относящимися к группе CD. Приводы DVD позволяют работать как с DVD, так и с CD носителями. Классификация оптических дисков приведена ниже:

В каждой из групп носителей можно выделить три основных типа дисков:

1. диски только для чтения (CD- ROM, DVD- ROM);

2. диски с возможностью однократной записи (CD- R, DVD- R, DVD+ R, DVD- RDL, DVD+ RDL);

3. диски с возможностью многократной записи (CD- RW, DVD- RW, DVD+ RW, DVD- RAM).

Отличия между форматами

Устройства DVD+ R/ RW ни в чем не уступают накопителям DVD- R/ RW, а благодаря некоторым улучшениям они могут превосходить своих конкурентов по быстродействию и надежности. Например, скорость записи накопителей DVD+ RW выше, чем у большинства устройств DVD- RW. Некоторые диски DVD- R записываются со скоростью, близкой к скоростям DVD+ R, а с появлением моделей DVD- RW разрыв в быстродействии еще более сократился.
Еще одно различие между технологиями "-" и "+" заключается в способе вращения дисков в накопителях. Накопители CD, DVD- ROM и DVD- RW - это устройства с постоянной линейной скоростью, обеспечивающие постоянную скорость передачи данных при чтении дисков. В этих накопителях диски вращаются медленнее при считывании информации с внешних, более длинных дорожек.

Разновидности оптических приводов

В зависимости от имеющихся функций оптические приводы можно разделить на несколько основных видов.

1. CD - ROM - приводы, позволяющие считывать информацию с носителей, относящихся к группе компакт-дисков.

2. DVD - ROM - приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей.

3. CD - RW - приводы, позволяющие выполнять чтение информации с оптических дисков, относящихся к группе компакт-дисков, а также осуществлять запись на CD- R и CD- RW.

4. DVD - ROM / CD - RW - так называемые комбинированные приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей, а также осуществлять запись на CD- R и CD- RW.

5. DVD - RW , DVD + RW , DVD ± RW - универсальные записывающие приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD носителей, а также осуществлять запись на CD- R, CD- RW, записываемые и перезаписываемые DVD (набор поддерживаемых DVD-носителей зависит от конкретной модели).

Для измерения скоростных характеристик оптических приводов используются условные единицы, причем различающиеся для CD и DVD форматов. В качестве точки отсчета (1х) для носителей группы компакт-дисков была выбрана скорость считывания данных, равная 150 Кбайт/с. Следовательно, 8х для CD привода соответствует скорости передачи данных 1200 Кбайт/с, 12х - 1800 Кбайт/с и т. д.

В случае DVDустройств однократная скорость равна уже 1350 Кбайт/с. Таким образом, 4х для DVD носителей соответствует скорости 5400 Кбайт/с - что эквивалентно 36х по шкале CD .

В характеристиках приводов, поддерживающих чтение и/или запись разных типов оптических дисков, обычно указывается максимальная скорость для каждого из них. Краткое обозначение скоростных характеристик носителя называют скоростной формулой. Например, в случае привода DVD - ROM скоростная формула 8/52 означает максимальную скорость чтения, эквивалентную 52х для CD и 8х для DVD . Для привода CD - RW скоростная формула 32/24/48 означает максимальную скорость записи на CD - R и CD - RW соответственно 32х и 24х и максимальную скорость чтения 48х.

Технология LightScribe

Одной из наиболее интересных технологических новинок 2005 года, реализованных в области записываемых оптических дисков, стала технология LightScribe. Она позволяет наносить на декоративную поверхность дисков монохромные изображения высокого качества непосредственно в записывающем приводе.

Принцип, положенный в основу технологии LightScribe, довольно прост. Как известно, под воздействием лазерного луча активный слой записываемых дисков теряет свою прозрачность. Засвечивая лазером одни участки рабочего слоя и оставляя нетронутыми другие, с помощью записывающего привода можно сформировать монохромное изображение.

В начале 2004 года компания HP объявила о создании усовершенствованной системы прямого маркирования дисков (DirectDiscLabelingSystem), получившей впоследствии коммерческое название LightScribe. Данная технология разработана специалистами MitsubishiKagakuMedia (МКМ) и HP. В отличие от другой технологии - DiscT@2, LightScribe предусматривает нанесение изображений не на рабочий слой диска, а с обратной стороны - туда, где обычно располагается этикетка (разумеется, записываемые диски для этого должны быть снабжены дополнительным светочувствительным слоем).

Чтобы воспользоваться технологией LightScribe, необходимо иметь три компонента: LightScribe-совместимый записывающий привод, носитель с дополнительным светочувствительным слоем и специальное программное обеспечение. В этом случае пользователь по окончании записи информации может перевернуть диск и с помощью записывающего привода нанести изображение на его декоративную поверхность.

Разумеется, реализация дополнительных возможностей повлечет некоторое увеличение цен на записывающие приводы и чистые носители. Правда, по данным HP, внедрение поддержки LightScribe приведет к удорожанию записывающего привода примерно на $10. Что касается носителей LightScribe, их производство по вполне понятным причинам обходится дороже по сравнению с обычными записываемыми дисками, но разница в цене также будет незначительной.

В 2005 году HP подписала соглашения о продаже лицензий на использование этой технологии некоторым крупным производителям записывающих приводов (в частности, LG, Toshiba, Philips и Lite- On (Sony)).

Оптические носители высокой плотности записи

Улучшение возможностей медиасистем и, как следствие, потребность в данных высокого качества (видео и аудио) привели к тому, что такого рода информации стало тесно на стандартном DVD. Разработки новых форматов велись и ведутся различными компаниями, однако для коммерческой эксплуатации созрели два стандарта.

1. Blu - ray Disc (от англ. blueray - «голубой луч», сокращенно BD) - новое поколение оптических накопителей высокой плотности, разработанное консорциумом компаний во главе с Sony. Этот стандарт не имеет общих корней с DVD. Плотность записи на один слой составляет 25 Гбайт.

Примечание

При выборе названия для нового стандарта разработчикам пришлось исказить слово blue , так как при правильном написании его нельзя было использовать для регистрации торговой марки.

2. HD DVD ( High - Definition DVD ) - формат нового поколения, разработанный Toshiba и NEC в противовес Blu- ray. HDDVD признан эволюционным развитием стандарта DVD. Плотность записи дисков этого формата составляет 15 Гбайт на один слой.

До конца 2007 года не было понятно, какой из стандартов станет доминирующим в отрасли. Однако начало 2008 года расставило все точки над « i». Компания Toshiba объявила об отказе от этого проекта в пользу строительства фабрик по производству флэш-памяти, которую она считает более перспективной.

Что касается Blu- ray, то он не стал в одночасье популярным и распространенным. Как оказалось, позиции DVD еще сильны, а потребители не спешат переходить на новый формат. Быстрому распространению «голубого луча» препятствует и высокая стоимость самих устройств. В свете мировых экономических потрясений до сих пор непонятно, как сложится динамика цен на этот тип устройств в 2010 году. Диски Blu- ray сохранили те же размеры, которые были свойственны их предшественникам CD и DVD: 120 и 80 мм. Из-за технологических особенностей покрытия они первоначально были очень чувствительны к различного рода механическим воздействиям. Разработчики опытных образцов подумывали даже о том, чтобы защитить носители особым картриджем. В будущем такой нюанс оказался бы явно не в пользу нового стандарта. Поэтому инженерные умы все-таки смогли решить эту проблему. Было найдено новое полимерное покрытие, способное защитить данные от внешних воздействий. По заявлению некоторых источников, новые диски могут сохранять работоспособность даже будучи поцарапанными отверткой. Следует отметить, что эти впечатляющие возможности привели к удорожанию производства данных носителей.

В технологии Blu- ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Напомним, что обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 и 780 нм соответственно. Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD - до 0,32 мкм - и увеличить плотность записи данных.

Базовое значение скорости 1х для BD составляет 36 864 Кбит/с, что в 27 раз больше, чем у DVD, и в 243 раза превосходит CD. Проигрыватели с двукратной скоростью передачи данных способны превзойти скорость 73 000 Кбит/с.

Важной характеристикой новых носителей является объем. Изначально совместимость BD с дисками предыдущих поколений стандартом не предусмотрена, однако ассоциация BDA рекомендует всем производителям реа- лизовывать поддержку DVD для обеспечения обратной совместимости.

В процессе разработки находятся версии дисков емкостью 100 Гбайт и выше.

Последние поколение оптических дисков

Голографический многоцелевой диск (HolographicVersatileDisc) - перспективная технология производства оптических дисков, которая предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с и .

Она использует технологию, известную как , которая использует два : один - красный, а второй - зелёный, сведённые в один параллельный луч. лазер читает данные, закодированные в виде сетки с слоя, близкого к поверхности диска, в то время как лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения наподобие системы в обычном жёстком диске. На или эта информация внедрена в данные.

Что может являться носителем информации? То, на чем может сохраниться все, что нам необходимо запомнить, ибо память человеческая недолговечна. Наши предки оставляли важные данные и на земле, и на камне, и на дереве, и на глине до тех пор, пока не появилась бумага. Это оказался материал, соответствующий самым главным требованиям для носителя информации. Она была легкая, долговечная, удобная для записей и компактная.

Именно этим требованиям соответствуют и современные носители информации – оптические (это компакт-диски или лазерные диски). Правда на переходном этапе (с начала 20 века), между бумагой и дисками, нас очень выручала магнитная лента. Но и ее времена прошли. На сегодняшний день самым удобным и надежным вместилищем и хранилищем информации являются диски.

А как поместить информацию на диск? Понятие «записать кассету» нам известно уже не один десяток лет. Так же сейчас мы говорим и о дисках. Только этот процесс стал намного проще и дешевле.

Сегодня мы будем говорить об оптических носителях информации : устройство, технология записи, основные различия.

CD-R стали самыми первыми среди записываемых оптических носителей. Они обладали возможностью записи только один раз. Данные сохранялись при нагревании лазером рабочего слоя, вызывая его химическую реакцию (при t? = 250?C). В этот момент образуются темные пятна в местах нагрева. Вот откуда появилось понятие «прожиг». На дисках DVD-R «прожиг» происходит подобным же образом.

Немного другая ситуация с дисками CD, DVD и Blu-ray , обладающими перезаписывающей функцией. На их поверхности не образуется таких темных точек, т.к. рабочий слой является не красителем, а специальным сплавом, который нагревается лазером до 600?C. Тогда, области поверхности диска, попавшие под луч лазера, становятся более темными и обладающими отражающими свойствами.

На данный момент, помимо CD дисков, которые можно считать пионерами в ряду оптических носителей, появились такие диски, как DVD и Blu-ray. Эти типы дисков отличаются друг от друга. Например, емкостью. Диск Blu-ray вмещает данных объемом до 25 Гб, диск DVD – до 5Гб, а диск CD – всего до 700Мб. Следующим отличием является способ чтения данных и их записи в Blu-ray приводах. За этот процесс отвечает лазер синий, длина волны которого в полтора раза меньше, чем у красного лазера CD или DVD приводов. Именно поэтому на поверхность дисков Blu-ray, равную по площади дискам других типов, можно записать информацию во много раз большего объема.

форматы лазерных дисков

Три вышеперечисленных типа лазерных дисков так же можно классифицировать по их форматам:

1. Диски CD-R, CD-RW — одинаковы по объему (до 700; бывает 800Мб, но такие диски читаются не всеми устройствами). Отличаются лишь тем, что CD-R – одноразовый записываемый диск, а CD-RW – многоразовый.

2. Диски формата DVD-R, DVD+R , а так же DVD-RW – отличаются лишь возможностью многократной перезаписи дисков DVD-RW, а в остальном параметры одинаковы. 4,7 Гб – объем стандартного диска DVD и 1,4Гб – объем DVD диаметром 8 см.

3. DVD-R DL, DVD+R DL – диски двухслойные, которые могут вмещать информацию 8,5Гб.

4. Форматы BD-R — Blu-ray диски однослойные, объемом 25 Гб и BD-R DL — Blu-ray диски двухслойные, объемом в 2 раза больше.

5. Форматы BD-RЕ, BD-RЕ DL Blu-ray диски – перезаписываемые, до 1000 раз.

Диски со знаками «+» и «-» — пережиток форматных споров. Изначально считалось, что «+» (например, DVD+R) — лидер для индустрии компьютеров, а «-» (DVD-R) — является стандартом качества для бытовой электроники. Сейчас практически вся техника с легкостью распознает диски обоих форматов. Явных преимуществ друг перед другом ни у одного из них нет. Материалы для их производства также идентичны

что из себя представляют оптические диски

Сама болванка, которую используют в домашних условиях для записи информации, по своим размерам ничем не отличается от дисков, выпущенных промышленным путем. Структура всех оптических носителей многослойна.

Основа каждого – подложка . Она выполнена из поликарбоната, материала устойчивого к различным внешним воздействиям окружающей среды. Материал этот прозрачный и бесцветный.
Далее следует рабочий слой . У записываемых и перезаписываемых дисков он отличается по своему составу. У первых – это органический краситель, у вторых спец-сплав, меняющий фазовое состояние.
Затем идет слой отражающий . Он служит для отражения луча лазера, и в его состав могут входить алюминий, золото или серебро.
Четвертый – защитный слой . Защитным слоем, представляющим собой твердый лак, покрываются только диски CD и Blu-ray.
Последний слой – этикетка . Так называют верхний слой лака, способный быстро впитывать влагу. Именно благодаря ему, все чернила, попадающие на поверхность диска в процессе печати, быстро высыхают.

процесс переноса информации на диск

Теперь капля научной теории. Все оптические носители информации имеют дорожку в виде спирали, идущую из самого центра к краю диска. Именно по этой дорожке лазерный луч записывает информацию. Пятна, образуемые при «прожиге» лазерным лучом, называются «питы». Области поверхности, которые остались нетронутыми, называются «лэнды». В соответствии с языком двоичной системы 0 – это «пит», а 1 – это «лэнд». Когда диск начинает воспроизводиться, лазер считывает с него всю информацию.

«Питы» и «лэнды» имеют различную отражающую способность, следовательно, все темные и светлые области диска привод легко различает. А это и есть та самая последовательность из единиц и нулей, присущая всем физическим файлам. Постепенно появилась возможность повысить у фокусировки ее точность благодаря развитию технологий, которые добились уменьшения у лазерного луча длины его волны. Теперь на ту же область диска, что и раньше, можно разместить гораздо больший объем информации, т.к. расстояние между лазером и рабочим слоем напрямую зависит от длины волны. Короче волна – короче расстояние.

способы записи дисков

Запись при промышленном выпуске дисков называется штамповкой . Таким способом в большом количестве выпускаются диски с записью музыки, кинофильмов, компьютерных игр. Вся информация, которая попадает на диск при штамповке, представляет собой множество мельчайших углублений. Нечто подобное получалось, когда изготавливали грампластинки.

Запись же диска в бытовых условиях происходит при помощи лазерного луча. Ее еще называют «прожиг » или «нарезка».

организация процесса записи на оптические носители информации

1 этап. Распознавание типа носителя. Загрузили диск и ждем, пока рекордер выдаст информацию о подходящей скорости записи и наиболее оптимальной мощности луча лазера.

2 этап. Программа, управляющая записью, делает запрос к рекодеру о типе используемого носителя, количестве свободного места и скорости, с какой следует записать диск.

3 этап. Указываем все необходимые данные, запрашиваемые программой, и составляем список файлов, требующих записи на диск.

4 этап. Программа передает рекордеру все данные и следит за всем процессом «прожига».

5этап. Рекодер устанавливает мощность луча лазера и запускает процесс записи.

Даже у носителей одинакового формата качество записи может кардинально отличаться. Чтобы качество записи оказалось высоким следует обращать внимание на скорость, заданную в записи. Существует «золотое правило» — меньше ошибок при меньшей скорости и, наоборот. Немалую роль при этом играет и сам рекордер, а именно, его модель.

подпись на оптических дисках

Диск, на котором появилась какая-то информация, желательно тут же подписать, во избежание неразберихи. Это можно сделать разными способами:

печать текста на болванках, поверхность которых покрыта лаком и позволяет печатать тексты и изображения, используя МФУ со спец-лотком.
с помощью рекордера, при поддержке им специальных технологий, которые выполняют нанесение текста и одноцветного изображения на специальную поверхность. Стоимость таких дисков может оказать в 2 раза больше стоимости простых дисков;
подпись, сделанная самостоятельно вручную (специальным маркером);
технология LabelTag – текст наносится непосредственно на дисковую рабочую поверхность. Надпись не всегда может хорошо читаться;
наклейки, распечатанные отдельно на любом из принтеров. Их использование не приветствуется, т.к. они могут повреждать поверхность диска, отрываться в момент его воспроизведения.

продолжительность хранения оптических носителей информации

На этикетках новых дисков можно разглядеть срок, указывающий, сколько можно сохранять данные на этом носителе. Иногда эта цифра соответствует 30 годам. В реальности, такой срок практически невозможен. За свое существование диск может подвергаться различным воздействиям и повреждениям. Если он был записан в домашних условиях, то срок его хранения уменьшается еще больше. Только идеальные условия хранения позволят содержать все данные на дисках в целости и сохранности.

Привет, друзья! Хотя оптические накопители постепенно утрачивают актуальность в качестве носителя информации для ПК, они продолжают использоваться. Сегодня я расскажу какие существуют виды дисководов для оптических дисков и немного про их характеристики.

Об устройстве лазерных носителей

По конструкции, все приводы для работы с лазерными дисками похожи: накопитель вставляется в специальный лоток и вращается там, благодаря шпиндельному электроприводу. Специальная лазерная головка, перемещаясь в различные области, считывает записанную информацию.

Закодированы данные, следующим образом: носитель покрыт слоем специального материала, на котором можно выжечь углубление или оставить его нетронутым. «Канавка» или «бугорок» компьютером воспринимаются как ноль или единица – впрочем, как любая другая информация.

Этот же принцип использовался для гибких магнитных дисков, только единица и ноль были закодированы областями намагниченности или ее отсутствием.

Диаметр всех оптических накопителей стандартизован и составляет 120 мм. Также существуют мини-диски, для которых на лотке дисковода предусмотрено специальное углубление.
Объем информации, которую может вместить диск, зависит от толщины дорожки, на которой она записана, то есть от толщины пишущего лазера, и определяется чувствительностью материала.

Сегодня применяются три типа накопителей, которые различаются по емкости:

CD – 700 Мб;
DVD – до 8,5 Гб;
Blu-ray – до 50 Гб.

Основные типы дисководов

Приводы разделяются в зависимости от того, с какими типами накопителей они способны работать:

CD-ROM – может только читать CD-диски;
CD-RW – уже умеет их записывать;
DVD-ROM – читает предыдущий формат, а также DVD;
DVD/CD-RW – комбинированный вариант, который умеет читать DVD и записывать CD;
DVD-RW – читает и записывает оба типа накопителей;
DVD-RW DL – то же самое, но способен записывать двухслойные диски;
BD-ROM – читает носители, формата Blu-ray;
BD-RE – также умеет записывать.

Стоит упомянуть диски HD DVD и соответствующие дисководы. Стандарт был разработан компанией Toshiba, совместно с NEC и Sanyo. Накопители стандартного размера вмещали до 15 Гб данных. Дабы положить конец «войне форматов», от разработки и поддержки HD DVD отказались в 2008 году.

Сегодня такие приводы и диски – большая редкость, так как больше они почти нигде не используются.

Также проблематично достать работоспособный дисковод CD – разве что бывший в употреблении. В связи с утратой форматом актуальности, не стоит заморачиваться – ориентируйтесь на DVD или Blu-ray.

Внешние и внутренние

Кроме того, приводы различают по форм-факторам – они бывают встроенные и внешние.
Внутренний девайс монтируется в специальный отсек 5,25 дюйма, расположенный на фронтальной панели корпуса компьютера. Таких отсеков обычно несколько.

Можно установить и несколько различных приводов, вот только зачем? Одного работоспособного, вполне достаточно. Более того, сегодня он, по сути, и не нужен, о чем я более детально рассказал в статье « ».

Внешние устройства обычно имеют более компактные габариты. Как в случае со многими портативными устройствами, конструкторы стараются привнести некоторую «изюминку», создав привлекательный для покупателя дизайн.

Функционально они ничем не отличаются – подключаются с помощью порта USB. Установка драйверов, обычно не требуется. Такой вариант удобен тем, что привод можно использовать с несколькими компьютерами одновременно.

В случае с нетбуком или компактным лэптопом, не оборудованным встроенным приводом, внешний дисковод – единственный способ скопировать информацию с оптического накопителя.

Учитывайте, что несмотря на наличие адаптеров и прочих «фишек», смартфоны и планшеты такие дисководы не поддерживают, так как это не предусмотрено их операционной системой.

Любые типы дисководов, и также прочие комплектующие для компьютера по самым приятным ценам, вы найдете в этом замечательном интернет-магазине . Также советую ознакомиться с публикациями « » и как их .

Спасибо за внимание, друзья, и до встречи в следующей статье! Не забудьте на новостную рассылку, чтобы быть в курсе обновлений.

Восстановление оптических дисков

1. Исследовательская часть

1.1 Некоторые моменты истории

Все вещи, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, имеют свою увлекательную историю. Привычный для нас оптический диск появился в 1958 году. На долгое время, определив развитие оптических накопителей информации, таких как CD, DVD и с недавнего времени и дисков Blu-Ray формата. Сначала оптический диск использовали для видеозаписей. Со временем был придуман диск, который стали использовать в качестве носителя для музыкальных файлов.

Несмотря на то, что первые диски CD формата поступили в продажу в далеком 1982 году, они по сей день используются для записи музыкальных файлов. Для записи фильмов активно используется формат DVD.

1.2 Виды оптических дисков

На диски CD-R (их иногда еще называют «болванками») можно записать свою информацию, но стереть или изменить ее будет невозможно. Если на диске осталось свободное место, и при записи вы разрешили опцию добавления информации, можно будет дописать на диск файлы.

Диски CD-RW поддерживают удаление и перезапись информации, но такие диски будут читаться не всеми приводами. Запись и чтение информации дисков осуществляются при помощи лазера. Толщина компакт-диска - 1,2 мм, диаметр - 120 мм, емкость - 650 или 700 MB (соответствует 74 или 80 минутам звучания).

DVD диски позволяют хранить больший объем информации, чем компакт-диски, благодаря использованию лазера с меньшей длиной волны. Емкость DVD диска стандартного размера (120 мм) может колебаться от 4,7 GB до 17 GB, а емкость мини DVD (80 мм) - 1,6 GB.

В зависимости от емкости DVD выделяют такие виды дисков:

· DVD-5 - однослойный односторонний диск, емкость - 4,7 GB

· DVD-9 - двухслойный односторонний диск, емкость - 8,5 GB

· DVD-10 - однослойный двухсторонний диск, емкость - 9,4 GB

· DVD-14 - двухсторонний диск, двухслойный с одной стороны и однослойный - с другой, емкость - 13,24 GB

· DVD-18 - двухслойный двухсторонний диск, емкость - 17,1 GB

По возможности записи, перезаписи и удаления информации DVD диски, как и CD, делятся на ROM, R и RW. Но дополнительно различают такие виды дисков:

· DVD-R for general, DVD-R(G) - единожды записываемый диск, предназначенный для домашнего использования.

· DVD-R for authoring, DVD-R(A) - единожды записываемый диск для профессиональных целей.

· DVD-RW - перезаписываемый диск. Перезаписывать или стирать информацию можно до 1000 раз. Но нельзя стирать часть информации, можно только стереть диск полностью и полностью перезаписать.

· DVD-RAM используют технологию смены фазы. Их можно перезаписывать до 100000 раз, теоретический срок службы - до 30 лет. Но они дороги, выпускаются в основном в специальных картриджах и не поддерживаются большинством приводов и проигрывателей.

· DVD+RW основаны на технологии CD-RW и поддерживают перезапись информации до 1000 раз. Этот формат появился позже, чем DVD-RW.

DVD+R - единожды записываемый диск, подобный DVD-R.

Диски HD DVD (DVD высокой плотности) могут иметь емкость до 15 GB, а двухслойные - до 30 GB. Основной их конкурент - BD, Blu-ray Disc вмещает от 23 до 66 GB в зависимости от количества слоев. Анонсирован прототип четырехслойного диска объемом 100 GB, планируется также выпуск десятислойных дисков объемом до 320 GB.

.3 Устройство оптического диска

По своему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, «начинка» которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната - пластиковый кружок с отверстием для фиксации на шпинделе читающего привода. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска.

Активный (или регистрирующий) слой - слой, на котором, собственно, и происходит запись информации, т.е. именно он подвергается воздействию лазерным лучом, который «прожигает» (burn) питы (pits), кодирующие информацию (логические нули и единицы). Иными словами, во время записи активный слой под воздействием лазерного луча меняет свою структуру, а последующая необратимость изменения активного слоя - суть есть надежность хранения информации. Одним из типов активных слоев, широко использующимся на сегодняшний день, является цианин (cyanine). Цианин является изначальным типом на который ссылается стандарт Orange Book и широко используется.

1.4 Многократно-записываемые диски (CD - RW )

Отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде. Аморфные вещества имеют особенность кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием.

Структура DVD дисков

Принцип записи DVD-диска не сильно отличается от принципа записи CD-диска. Основой записи и хранения данных на дисках DVD-RAM и DVD-RW является технология изменения фазового состояния вещества. Послойная структура одной половины диска показана на рисунке.

Принцип записи на DVD-диск

Запись аморфных областей показана на этом графике. Короткий лазерный импульс высокой мощности расплавляет записывающий материал. Затем следует охлаждение ниже температуры кристаллизации. Результат охлаждения - предотвращение образования центров кристаллизации. Таким образом, роста кристаллической фазы не происходит, и вещество остается в аморфном состоянии.

.5 Стирание с DVD -диска

Для стирания надо вернуть вещество в кристаллическое состояние. Опять же с помощью лазера аморфное вещество нагревают до температуры Т. Нагрев (а точнее, отжиг) продолжается в течение времени, достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем так называемое время кристаллизации.

.6 Достоинства оптических дисков

Преимущества оптических дисков, можно отнести: относительно большой объём, простота использования, распространённость, небольшая стоимость, стойкость к магнитным воздействиям.

1.7 Недостатки оптических дисков

К недостаткам пожалуй можно отнести - не стойкость к механическим повреждениям (царапины, ультрафиолет, температура…).

1.8 Трудности при проектировании устройства

Основными проблемами устройства, которые нужно решить, являются:

Подобрать подходящие мощности электромоторы

При трении пластик забивает поры губки, чтоб этого избежать нужно губку смачивать водой.

1.9 Альтернатива

Компания Sanwa Supply предложит весьма своеобразную по функциональности новацию под названием CD-RE1AT.

Это чудо техники восстанавливает испорченные оптические диски, так как способно нанести на их поверхность особый защитный слой, который заполняет царапины. Внешне изделие весом похоже на обычный портативный CD/DVD-плеер с откидывающейся верхней крышкой, под которой расположены два посадочных места для размещения входящих в комплект поставки двух восстанавливающих и двух чистящих головок. Стоимость этого восстановителя дисков в Японии составляет порядка 50 евро. Насчет продажи таких устройств в Казахстане ничего не известно.

2. Экспериментальная часть

.1 Расчеты для демонстрационной модели

Принцип действия устройства, это заглаживание царапин и чистка оптического диска. Я использовал два электромотора, один крутящий диск, второй притирающий, губка, детали от ДВД нижний шкив, резиновый кембрик, паста гои, пустую банку от дисков, клей резиновый, растворитель, блок питания от телефона.

Губку вырезал в виде цилиндра,

Паста гои растворил в растворителе

Полученный высохший цилиндр из губки пропитанный раствором пасты гоя я наклеил на нижний шкив для крепления диска.

Крышку от дисков вырезал в виде диска, вырезав верхнюю часть.

Прикрутил электродвигатель от края на 3 сантиметра и надел шкив с губкой на ротор электромотора.

К нижней части коробки прикрутил второй мотор на ротор, которого надел толстый резиновый кембрик для того, чтобы надетый диск на палец, вращался.

Поскольку это всего лишь демонстрационная модель, я использовал два 12 вольтовых мотора от ДВД один крутящий диск, второй притирающий, обороты мотора (250 об/мин) и мощность (0.1а).

Два электромотора подключил параллельно к блоку питания от телефона.

3. Схема-рисунок действующего устройства для восстановления дисков

.1 Изготовление и сборка устройства для чистки дисков

На каркас устройства я взял уголок на 15х15

Для вращения диска

1. Электродвигатель я взял от ветерка обогревателя 220 (v) 0.7 (w)

2. Два шкива от магнитофона

Втулка с подшипниками от магнитолы

Пассик от магнитофона.

Детали от ДВД для крепления диска.

Для зачистки диска

6. Второй электромотор я взял от шуруповёрта 12 (v) 2 (a).

7. Шкив от магнитофона маленький.

Паста гои

Клей резиновый,

Растворитель

Блок питания от магнитофона.

.2 Практические работы по изготовлению модели

1) Сначала обрезали уголки на 15х15х300

2) На уголки сваркой приварили электромотор для вращения диска, на ротор электромотора одели шкив от магнитофона.

На втулку с подшипниками от магнитолы наклеили шкив от магнитофона, на шкив наклеили детали от ДВД для крепления диска.

В металлической платине просверлили отверстия для крепления втулки.

Пластину приварили сваркой к каркасу, так чтобы пассик был натянут.

Проверка в деле, крепление диска и какие обороты набирает диск.

В пластине просверлили отверстия для крепления второго электромотора на 12 (v) 2 (a), на ротор электромотора надели шкив от магнитофона маленький и наклеили губку в виде цилиндра пропитанной смесью паста гоя.

К каркасу приварили сваркой вертикально уголки 15х15х150 2 штуки.

К уголкам приварили сваркой горизонтально пластину, просверлили два отверстия крепления мотора.

В пластине на которой прикручен электромотор вырезали овальные отверстия чтобы регулировать на поверхности дика, и снятия электромотора для замены губки пропитанной смесью паста гоя.

Для придания вида вокруг каркаса обшили фанерой и покрасили.

9. Блок питания сделали из фанеры, в коробке внутри прикручен трансформатор на 12 вольт с диодным мостом. С наружи прикручены две розетки на одну выходит 12 воль на вторую 220 вольт и общий рубильник для выключения - включения питания.

Заключение

Восстановление данных с оптического диска - реальность благодаря специальным программам. Дело в том, что операционная система, если она не может правильно прочитать информацию с какого-то участка диска, моментально прерывает копирование и полностью удаляет уже скопированную часть данных. Обойти эту функцию помогают специальные программы, которые используют механизмы для чтения дисков и дают возможность скопировать необходимые файлы (100-процентного восстановления всей информации с поврежденного диска они не гарантируют).

Эти программы считывают информацию с поврежденных дисков путем прямого доступа к ним. При этом обходя стандартные средства ОС Windows. Утилиты многократно пытаются прочитать поврежденный сектор диска, и при этом, при возникновении ошибок чтения они могут продолжать копирование (или чтение) информации, что дает возможность «вытянуть» с дисков утерянные файлы в своем исходном виде. Если же некоторые секторы не читаются, некоторые программы просто заменяют их нулями, что в свою очередь приводит к появлению дефекта в файле.

Восстановление данных с оптического диска это не простой и трудоемкий процесс, зачастую занимающий немало времени. На практике не все файлы, восстановленные таким образом, будут пригодны для применения. Например, если в текстовом документе пропадет пару абзацев, то это намного лучше, нежели пропадет весь текст, который вы писали в течение целого месяца.

С музыкой и видео все тоже может быть вполне пристойно - неприятно, естественно, если в какой-то момент во время прослушивания любимой песни или просматривании видео сюжета увидите непонятные квадратики на экране, или вы услышите какой-то непонятный звук, но опять же, это намного лучше, чем вовсе лишиться любимых материалов.

Для восстановления физической части плоскости диска поможет наше устройство для чистки оптических дисков.

Список литературы

оптический диск лазерный восстановление

1. http://strana-sovetov.com/computers - виды дисков.

2. http://ergosolo.ru/reviews/gadgets/ - умные гаджеты.

Http://www.datars.ru/recovery/optics-disc/ - восстановления дисков