Оптические диски

 

SuperRens Disc:

 

Носитель информации (информационный носитель) -- любой материальный объект или среда, содержащий (несущий) информацию (И), способный достаточно длительное время сохранять в своей структуре занесённую в/на него информацию -- камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), пластик со специальными свойствами (для оптической записи и -- CD, DVD и т. д.), ЭМИ (электромагнитное излучение) и т. д. и т. п.

 

Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM (англ. Compact Disc Read Only Memory, компакт-диск только с возможностью чтения), или КД-ПЗУ -- «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство»). В дальнейшем появились компакт-диски не только с возможностью чтения однократно занесённой на них информации, но и с возможностью их записи и перезаписи (CD-R, CD-RW).

 

Звуковой компакт-диск (CDDA, также называемый англ. Audio CD и Red Book) -- стандарт для компакт-дисков со звуковым содержимым. Формат хранения звуковой информации -- PCM 44 100Гц, 16-бит стерео, 1411,2кбит/с битрейт.

 

CD-ROM (англ. Compact Disc Read-Only Memory, читается: «сидиром») -- разновидность компакт-дисков с записанными на них данными, доступными только для чтения (read-only memory -- память «только для чтения»). CD-ROM -- доработанная версия CD-DA (диска для хранения аудиозаписей), позволяющая хранить на нём прочие цифровые данные (физически от первого ничем не отличается, изменён только формат записываемых данных). Позже были разработаны версии с возможностью как однократной записи (CD-R), так и многократной перезаписи (CD-RW) информации на диск. Дальнейшим развитием CD-ROM-дисков стали диски DVD-ROM.

 

CD-R (Compact Disc-Recordable, Записываемый Компакт-Диск) -- разновидность компакт-диска (CD), разработанная компаниями Philips и Sony для однократной записи информации. CD-R поддерживает все возможности стандарта «Red Book» и плюс к этому позволяет записать данные.

 

CD-RW (англ. Compact Disc-ReWritable, Перезаписываемый компакт-диск) -- разновидность компакт-диска (CD), разработанный в 1997 году для многократной записи информации.

Формат файлов на CD-ROM отличается от формата записи аудио-компакт-дисков и потому обычный проигрыватель аудио-компакт-дисков не может воспроизвести хранимую на них информацию, для этого требуется специальный привод (устройство) для чтения таких дисков (сейчас имеются практически в каждом компьютере).

 

Компакт-диск (CD-ROM) стал основным носителем для переноса информации между компьютерами (вытеснив с этой роли флоппи-диск). Сейчас он уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям.

Принцип работы

 

Цифровая технология

В оптических дисках в противоположность аналоговым аудио- и видеоносителям типа виниловых пластинок и магнитных видеокассет приходится использовать цифровую обработку сигналов. Но почему цифровую?

 

При передаче аналогового сигнала любой дефект в момент приема, хранения или при воспроизведении записи снижает качество аудио- и/или видеосигнала. Например, в испачканной записи появляется шум, появляются детонации звука при неравномерном вращении или непостоянной скорости, изношенная игла или загрязненные головки также вносят искажения. Все эти дефекты отсутствуют в цифровой форме записи (более подробная и глубокая информация по базовым принципам технологии компакт-дисков представлена в "Справочнике по звуковым технологиям").

 

От аналогового сигнала к цифровому

 

В оптических дисках аналоговые сигналы преобразуются в цифровые. Исключение составляют видеоинформация на лазерных дисках, о чем будет рассказано дальше. Во время этого процесса аналоговый (аудио и/или видео) сигнал измеряется по частям и преобразуется в набор значений, называемый выборкой. Вообразите себе волну, представляющую аудио- или видеосигнал, измеренную на интервалах. Мощность и полярность сигнала может быть выражена десятичными числами (1, 2, 3 и т.д.), которые обозначают силу и полярность (+ или -) сигнала между точками измерений. Частота, с которой производятся измерения сигнала, определяет точность регистрации формы исходного сигнала. Следовательно, эти шаги должны быть очень маленькими. Измерения осуществляется с точностью до десятых долей милливольт.

 

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) переводит десятичные значения в двоичную (битовую) форму. Биты составляются только из нулей и единиц. Десятичные числа могут быть однозначно выражены в двоичной форме в виде различных комбинаций из нулей и единиц. Ниже представлены некоторые выражения в двоичной форме записи (из трех бит):

Десятичная	Двоичная
1	001
2	010
3	011
4	100
5	101
6	110
7	111

Таким образом аналоговый сигнал становится сигналом цифровым, который представляет собой набор импульсов: единица обозначается наличием импульса, а ноль - его отсутствием. На оптических дисках эти импульсы посредством лазерного луча записываются на поверхности диска в виде микроскопических впадин и выступов. Впадина означает 0, а выступ - 1. В большинстве типов записывающей аппаратуры каждое значение (44,100 значений в секунду) преобразуется в строку из 16 бит (вместо 3 бит, приведенных в примере). В результате имеем свыше миллиона бит в секунду. 16-разрядное число из нулей и единиц означает 65,536 различных значений (2 значения в каждом разряде = 2e16 = 65,536 вариантов). Подробнее этот вопрос изложен в "Справочнике по звуковым технологиям".

 

Сканирование диска

 

Подобно пластинкам с граммзаписью информация на оптических дисках записывается по спиральной дорожке. Лазер начинает "чтение" от внутренней дорожки и завершает на внешней. При воспроизведении лазерный луч направляется на впадины и выступы. Когда луч лазера попадает на выступ, он отражается на свето-чувствительный элемент. Когда луч залетает во впадину, на свето-чувствительный элемент попадает лишь слабый сигнал. Таким способом свето-чувствительный элемент принимает наборы световых импульсов, соответствующие впадинам и выступам на диске. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует набор импульсов в двоичное представление, а затем в десятичное представление. Теперь может быть восстановлен исходный аналоговый сигнал.

Благодаря оптической системе сканирования между лазерным лучом и диском нет механического трения. В результате диск не изнашивается, как бы часто его не использовали для воспроизводения. Тем не менее компакт-диски требуют бережного обращения с ними, так как царапины, и пыль могут могут поглотить или рассеять свет лазерного луча, вызывая пропуск или искажение целых серий импульсов. Эта проблема может быть решена, если к процессу записи добавить чередующийся код Рида-Соломона (CIRC). Код CIRC относится к системам коррекции ошибок, которая автоматически вставляет любую потерянную или искаженную информацию за счет математических расчетов. Без такой системы исправления ошибок не выпускается ни одна модель CD-плейера для оптических дисков, так как даже малейшая вибрация основы, на которой расположен плейер, вызывает искажения звука и изображения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим способы записи компакт-дисков в домашних условиях. Для этого необходимо иметь не только записывающий CD-привод, но и специальное программное обеспечение. Они обычно поставляются вместе. Примером таких программ могут служить Easy CD, CD Creator, CD Publisher. В операционной системе Windows XP встроена поддержка записи компакт-дисков.

Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора "нечестными" драйверами устройств, зависанием программы или операционной системы. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

 

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once - весь диск за один прием) и TAO (Track At Once - одна дорожка (сессия) за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных кадров - run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

 

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки - большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

 

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующую дозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытая сессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путем записи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зоны расходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

 

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, диск должен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышает вероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинство современных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишает возможности дописывания дополнительных сессий.

 

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в виде дополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионную запись, считывают с диска только первую TOC - соответственно, с их помощью можно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считывают только последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должна содержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очередной сессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для создания полной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как при дописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределах всего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которые не были импортированы при создании очередной, в результирующем каталоге присутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многие программы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска. Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

 

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их "удаления". Видимость "удаленных" таким образом файлов впоследствии может быть "восстановлена" путем их импорта в новые сессии.

 

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование - разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск - стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF и программы начальной разметки.

 

Некоторые версии записывающих программ позволяют записывать загружаемые диски. Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

 

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

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цены на оптические диски

 

Оптический диск Диск Verbatim DVD+R 8.5GB Dual Layer (25шт./кейкбокс)

1520 р.

Оптический диск Verbatim DVD-R 4.7Gb 16x 10шт 

299 р.

Оптический диск Диск Verbatim DVD+R 4,7Gb 16x (кейкбокс) (50шт)

690 р.

Оптический диск Диск Verbatim DVD+R 8.5GB Dual Layer (10шт./кейкбокс)

690 р.

Оптический диск Диск Verbatim DVD+RW 4,7Gb 4x (кейкбокс) (25шт)

590 р.

Оптический диск Диск Verbatim DVD+R 4,7Gb 16x (кейкбокс) (25шт)

390 р.

Оптический диск VS DVD+RW 4.7Gb 4x 10 шт

379 р.

Оптический диск VS DVD-RW 4.7Gb 4x 10шт Cake Box

379 р.

Оптический диск Диск VERBATIM CD-R 80 (25шт./кейкбокс)

320 р.

Оптический диск Диск VERBATIM CD-RW 80 (10шт./кейкбокс)

310 р.

Оптический диск Verbatim DVD+R 4.7Gb 16x 10шт Cake Box