Одно из главных достижений DVD - это то, что удалось все применения компакт-диска для данных, видео, аудио (или их комбинации) совместить в пределах единственной физической файловой структуры по имени UDF, или универсальный дисковый формат. Разработанный OSTA (Optical Storage Technology Association), формат UDF гарантирует, что к любому файлу можно обратиться на любом диске, установленном на компьютере или видеопроигрывателе потребителя. Кроме того, формат обладает совместимостью со стандартными операционными системами, поскольку учитывает стандарт CD ISO 9660. UDF преодолевает проблемы несовместимости, от которых страдал компакт-диск, когда стандарт должен был переписываться каждый раз при появлении новых приложений, подобно мультимедиа, интерактивных систем или видео.

Версия UDF, которой удовлетворяют как перезаписываемые Диски, так и версии «только для чтения», является подмножеством спецификации UDF версии 2.02, которая известна как MicroUDF (M-UDF).

Поскольку UDF не поддерживался Windows, пока Microsoft не выпустила Windows 98, производители DVD были вынуждены использовать промежуточный формат по имени UDF Bridge (Мост), который представлял собой гибрид UDF и ISO 9660. Windows 95 OSR2 поддерживала UDF Bridge, но более ранние версии этого не могли. Спецификация UDF Bridge явно не включает Joliet-расширения для ISO 9660, которые необходимы для длинных имен файлов. Windows 98 распознает UDF, так что эти системы не имеют проблем ни с UDF, ни с длинными именами файлов.

DVD видео использует только UDF со всеми данными, требуемыми UDF и ISO 23346, чтобы иметь совместимость с компьютерными системами, и не использует ISO 9660 вообще. Файлы на DVD видео не могут иметь размер больший, чем 2 Гбайт, и должны быть записаны как отдельный экстент (то есть, в непрерывной последовательности). Первым каталогом на диске должен быть каталог VIDEO_TS, содержащий все файлы, и все имена файла должны быть в формате 8+3 (8 байт - имя, 3 - расширение).

DVD аудиодиски используют UDF для того, чтобы сохранять данные в отдельной «зоне аудио DVD» на диске, указанном как каталог AUDIO_TS.

Формат Мамонт (Mammouth)

Exabyte был лидером в промышленности НМЛ в течение более 20 лет. Фирмой было впервые предложено использовать 8-мм ленты для хранения данных на базе механизма, подобного видеокамерам Сони, причем было выпущено более 2.5 млн таких накопителей. Такие механизмы достаточны для приложений невысокой надежности, но менее пригодны для сегодняшних серверных приложений. Введенный в 1996 году стандарт «Мамонт» (Mammouth) является более передовой и надежной технологией и представляет ответ Exabyte на требования этого диапазона рынка серверов.

Привод МЛ не использует кабестан, что устраняет часть накопителя ленты, которая создает непредсказуемый износ носителя. Используется технология АМЕ (Advanced Metal Evaporated) или нанесения металла путем испарения. Это обеспечивает антикоррозийную стойкость и износоустойчивость ленты, срок хранения повышается до 30 лет. Гладкая поверхность МЛ увеличивает время износа головок до 35 тысяч.

Данные на МЛ организованы в сегменты (разделы), каждый из которых может быть записан, стерт или прочитан как одно целое. Эта организация позволяет увеличивать объем носителя для поддержки таких приложений, как мультимедиа и видеосерверы. Для коррекции ошибок используется двухуровневый метод Reed-Solomon ЕСС. При этом ошибки корректируются «на лету» перезаписью блоков в пределах той же дорожки.

В 2000 году был выпущен накопитель Exabyte Mammoth-2, в котором устанавливались новые стандарты высокой скорости и возможностей. Накопитель имеет скорость передачи 22 Мбайт/с, 8-мм лента АМЕ может загрузить максимум 60 Гбайт. НМЛ использует интерфейс Ultra2/LVD SCSI, буфер объема 32 Мбайт - многоканальную головку, новейший алгоритм коррекции ошибок ЕССЗ и обеспечивает коэффициент сжатия 2.5:2 на основе ALDC (адаптивное сжатие данных без потерь), что дает емкость 250 Гбайт на ленту. Последующая оптоволоконная версия предлагала повышение исходной скорости передачи до 30 Мбайт/с.

Расширенная технология цифровой записи

Разработана корпорацией Philips. Первые устройства ADR были запущены весной 1999 года, в форме НМЛ с интерфейсом IDE, способного к записи 25 Гбайт исходной или 30 Гбайт сжатой информации на картридж.

Привод ленты способен непрерывно контролировать ее смещение вверх или вниз даже на малейшую величину, в результате этого достигается высокая плотность - до 292 дорожек на 8-мм пленке. Способность ADR читать или записывать все восемь дорожек данных одновременно дает возможность получить внушительные скорости передачи при относительно низких скоростях. Износ ленты минимален, а также появляется и возможность контроля и исправления ошибок как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. Применяемый здесь код исправления ошибок (ЕСС) значительно более эффективен, чем в обычных системах, когда код исправления ошибки действует только в одном измерении (по дорожке данных). Фактически, ЕСС для ADR позволяет обеспечить 200 %-ное восстановление данных, даже если до 24 из 292 дорожек разрушены по полной длине ленты.

CD-R и ёмкость дисков

CD-R содержит предварительно нанесенную спиральную дорожку, разбитую на блоки, причем адрес каждого блока закодирован непосредственно на носителе. Вместимость наиболее широко распространенного формата компакт-диска может быть выражена либо как 74 мин, либо 650 Мбайт. Каждая секунда времени воспроизведения занимает 75 блоков, следовательно полный компакт-диск имеет вместимость 74 х 60 х 75=333 ООО блоков.

Фактическая вместимость этих 333 тыс. блоков зависит от того, что именно записано на диске - аудио или данные. Это связано с тем, что аудио предъявляет меньше требований к безошибочности записи и поэтому в этом случае в каждый блок записывается меньшее количество контрольной, избыточной информации. В результате вместимость блока для аудио составляет 2353 байт (2048 для данных). Следовательно, 74-минутный диск имеет вместимость 783 226 000 байт (746 Мбайт) для аудио, но только 682 984 000 байт (650 Мбайт) для данных.

В конце 1990 годов. начали появляться носители CD-R с большей вместимостью, чем тот 74-минутный максимум, который разрешали стандарты аудиокомпакт дисков («Красная Книга») или стандарты CD-ROM («Желтая Книга»). Эти технологии получили общее название CD overburning.

Дополнительная вместимость была достигнута путем сокращения шага дорожки, уменьшения допусков на скорость сканирования, уменьшения вероятности ошибки при записи-чтении (при этом возникают проблемы совместимости с более ранними устройствами или старыми записями на CD).

Первый из этих форматов повышенной вместимости обеспечивал время считывания 80 минут и вмещал 360 тыс. блоков вместо обычных 333 тыс. В терминах количества данных это означало 703 Мбайт по сравнению с 650 Мбайт стандартного компакт-диска. В начале нового тысячелетия появляются еще более высокие вместимости в форме 90- и 99-минутных форматов (приблизительно 792 и 870 Мбайт соответственно). Следует отметить, что, так как временные отметки на компакт-диске кодируются парой десятичных цифр, невозможно, чтобы вместимость диска превышала 99 мин.

Overburning требует поддержки режима Disc-At-Once при записи и чтобы пишущий CD-плеер игнорировал информацию о свободном месте, находящуюся на диске без записи (ATIP), а вместо этого использовал данные, передаваемые из пишущей программы.

Преодоление буферной недостаточности

К концу 1999 года 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.

Технология BURN-Proof (Buffer UndeRuN-Proof technology), предложенная Sanyo, заключается в постоянном контроле состояния буфера данных компакт-диска так, чтобы запись была остановлена в определенном месте, если появляется опасность буферной недостаточности (например, когда заполнение буфера снижается ниже заданного порога), а затем возобновлена путем позиционирования лазерной головки на соответствующий сектор.

Plextor использует технологию Sanyo в комбинации с собственным методом «PoweRec» (Plextor Optimised Writing Error Reduction Control). Процесс записи здесь периодически приостанавливается (с использованием технологии BURN-Proof) для проверки качества записи и принятия решения о необходимости повысить или понизить скорость записи.

UDF стандарт

Стандарт ISO 9660, используемый CD-ROM и дисками CD-R, создает неудобства при добавлении данных на диски небольшими порциями. Запись многократных сеансов на диск приводит к потерям приблизительно 23 Мбайт дискового пространства на каждом сеансе, и первоначальный стандарт ограничивает числом 99 количество треков (фонограмм), которые могут быть записаны на диск. Эти ограничения были сняты в стандарте ISO 23346 «Универсальный Дисковый Формат» (Universal Disc Format - UDF), разработанном Ассоциацией технологий оптических ЗУ (Optical Storage Technology Association - OSTA). Этот стандарт не зависит от типа операционных систем, предназначен для записи данных на оптических носителях, включая CD-R, CD-RW и устройства DVD, и использует переработанную структуру каталога, которая позволяет устройству эффективно записывать файл (или «пакет») за один раз.

Режим пакетной записи не полностью совместим с логической файловой системой ISO 9660, так как при этом следует точно знать, какие файлы будут записаны в течение сеанса, чтобы заполнить служебные таблицы ФС (Path Tables и Primary Volume Descriptors), которые указывают на физическое размещение файлов на диске.

UDF позволяет добавлять файлы на диски CD-R или CD-RW порциями по одному файлу, без существенного переполнения служебной информацией, используя методику, названную «пакетной записью» (packet writing). В UDF, даже если файл перезаписан, его виртуальная адресация остается без изменений.

В конце каждого сеанса записи пакета UDF заносит на диск «Виртуальную таблицу размещения» (Virtual Allocation Table - VAT), которая описывает физическое местоположение каждого файла. Каждая вновь созданная VAT, включает данные из предыдущей VAT, позволяя таким образом UDF определить местонахождения всех файлов, которые когда-либо были записаны на диск.

К середине 2998 г. были выпущены две версии UDF - UDF 2.02 (версия, используемая на DVD ROM и видео DVD) и UDF 2.5 (добавляет поддержку CD-R и CD-RW). Windows 98 обеспечивала поддержку UDF 2.02. Однако в отсутствии поддержки операционной системы UDF 2.5 требовалось специальное UDF-программное обеспечение для дисковода, поддерживающее пакетную запись на CD-R и CD-RW.

Первым образцом такого программного обеспечения являлся DirectCD V2.0 (разработка Adaptec), который поддерживал как пакетную запись, так и произвольное удаление файлов с носителя CD-RW. DirectCD V2.0 обеспечивал запись двух видов пакетов - фиксированной и переменной длин. Пакеты фиксированной длины являются более подходящими для CD-RW, чтобы обеспечивать произвольное удаление файлов.

Спецификация «Мультичтение» (MultiRead)

Записанные на диске CD-RW дорожки (фонограммы) считываются тем же самым способом, как и дорожки обычного компакт-диска - путем обнаружения переходов между низким и высоким коэффициентами отражения и измерения промежутков между переходами. Единственное существенное отличие состоит в том, что коэффициент отражения здесь ниже, чем для «правильных» CD, в результате этого носители CD-RW могут не читаться многими устаревшими дисководами CD-ROM или CD плеерами.

Отметим, что первоначальные спецификации для CD требовали, чтобы коэффициенты отражения для поверхности диска и углублений составляли минимум 70 и максимум 28 %, соответственно. Эти требования были введены, чтобы гарантировать надежное считывание данных фотодиодами 1980-х гг.

В настоящее время, в связи с усовершенствованием электроники эти требования оказываются чрезмерно завышенными.

Диск CD-RW имеет поверхностный коэффициент отражения 25-25 %. Поэтому система CD-RW работает в диапазоне коэффициентов отражения, равных ⅓ таковых из первоначальной спецификации компакт-диска. Однако для современных фотодиодов это не представляет никакой проблемы, достаточно организовать усиление электросигнала.

Спецификация «Мультичтения» («MultiRead»), составленная Philips и Hewlett Packard, а затем одобренная Ассоциацией технологий оптических ЗУ (Optical Storage Technology Association - OSTA), предусматривает необходимые корректировки, решая таким образом любые проблемы совместимости.

Кроме того, максимальные и минимальные уровни коэффициентов отражения диска CD-RW соответствуют требованиям спецификации CD для минимальной модуляции 60 %. Технология изменения фазы для CD-RW практически не зависит от длины волны лазера записи-чтения.

Диски CD-RW могут быть считаны как лазерами, используемыми в системах DVD (длина волны 650 нм), так и лазерами, применяемыми в приводах обычных CD (780 нм).

Mount Rainier

Спецификация, предложенная группой Mount Rainier (во главе с лидерами промышленности Compaq, Microsoft, Philips Electronics и Sony), имела своей целью сделать методы использования носителей CD-RW аналогичными НГМД или НЖМД - в частности, осуществлять при поддержке операционной системы операции в манере буксировки данных («drag and drop»). Спецификация Mount Rainier содержит следующие ключевые элементы:

• аппаратный контроль дефектных участков на диске. Хотя большинство программ, осуществляющих пакетную запись на CD-RW, использует возможности контроля дефектов, заложенных в UDF 2.5, проблема состоит в том, что программное обеспечение должно иметь полную информацию о дефектных участках диска. Подход, предложенный Mount Rainier, состоит в контроле на аппаратном уровне, так что если приложение будет пытаться произвести запись на «плохой» сектор, этот сектор будет «скрыт», а альтернативный предложен;
• логическая адресация записи в 2 Кбайта. В то время как CD-RW использует размер блока в 64 Кбайт, Mount Rainier требует поддержку логической адресации 2 Кбайт, таким образом обеспечивая «выстраивание» дисков CD-RW в одну линию с другими системами хранения данных, которые базируются на адресуемости 4 или 2 Кбайт;
• фоновое форматирование. Mount Rainier устраняет как временные задержки, так и необходимость использование программного обеспечения, не входящего в состав операционной системы или ПО записи на диск (это обычно связано с форматированием носителей CD-RW). Форматирование теперь осуществляется в режиме фоновой задачи, не заметной для пользователя.

OSD-технология

Целью технологии сверхвысокой оптической плотности (Optical Super Density - OSD) была разработка сменного магнитооптического носителя большой емкости (40 Гбайт или более), который имел бы надежность, соответствующую сегодняшним требованиям ISO для МО, достигал норм передачи данных, конкурентоспособных с жестким диском (30 Мбайт/с) и обеспечивал бы более низкую стоимость мегабайта памяти, чем другие оптические и магнитные технологии. Весной 1999 года Maxoptix Corporation - ведущий изготовитель МО-накопителей - объявил о создании OSD-тех-нологии.

Достижение целей проекта сложилось на основе ряда инновационных технологий:

• при технологии OverCoat Incident Recording (OCIR) записывающий слой размещается сверху подложки (подобно жесткому диску), а также используется толстый прозрачный акриловый слой, подобный защитному покрытию обратной стороны CD или DVD. Покрытие OSD более чем в 2000 раз толще, чем у жесткого диска и лент, но намного более тонко, чем подложка, используемая на обычных носителях МО. Поскольку это позволяет расположить линзу намного ближе к записывающему слою диска, OSD способна использовать более высокую числовую апертуру линзы, приводя к намного более высоким плотностям записи данных;
• массовая поверхностная запись - Surface Array Recording (SAR), здесь используются независимые головки для чтения/записи с обеих сторон носителя, чтобы позволить доступ к обеим сторонам диска одновременно. Это отличается от традиционных МО, где пользователи вынуждены переставлять носитель, чтобы прочитать данные, сохраненные на противоположной стороне диска;
• модуляция магнитного поля (Magnetic Field Modulation - MFM) обходит ограничения, свойственные традиционному использованию подмагничивания при записи данных на диси МО. Посредством использования небольшой магнитной головки в непосредственной близости от диска полярность магнитного поля может переключаться с самой высокой частотой; магнитное сверхразрешение - Magnetic Super Resolution (MSR): использование MFM меняет фактор ограничения плотности записи с длины волны лазера к способности выделить индивидуальные отметки при чтении, используя пятно луча, которое может охватить несколько отметок.

Форматы записываемых дисков DVD

Существуют пять версий записываемых DVD:

• DVD R обычный;
• DVD R авторизованный;
• 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. Спецификация самого содержания подчинена множеству «прикладных уровней», которые определены Форумом DVD. Например, типичные кинофильмы выпускаются на тиражируемых дисках ROM (физический уровень), и при этом применяется формат DVD видео (прикладной уровень).

Все пишущие плееры могут читать диски DVD ROM, но каждый использует различные типы дисков для записи. DVD R, который появился в 1997 г., разрешает сделать только однократную запись (только последовательным образом), в то время как диски форматов DVD RAM, DVD RW и DVD+RW могут быть перезаписаны тысячи раз.

DVD RAM был первым перезаписываемым форматом, который появился на рынках летом 1998 года. Этот формат наиболее удобен для записи компьютерных данных из перезаписываемых форматов DVD для использования в компьютерах, поскольку он поддерживает обход дефектных участков и зонный формат CLV (постоянная линейная скорость), однако он несовместим с большинством проигрывателей (из-за различий в отражательной способности диска и незначительных отличий формата).

Форматы DVD RW и DVD+RW представляют собой эволюционное развитие существующих технологий CD-RW и DVD R, а потому обеспечивают лучшую совместимость с остальными представителями семейства изделий CD/DVD. DVD RW впервые появился в Японии в конце 1999 года и более нигде не использовался вплоть до 2002 г. DVD+RW перенес множество «фальстартов» и появился в конце 2002 года.

Проект Многоножка (Millipede)

В конце 1999 года Цюрихская научно-исследовательская лаборатория IBM обнародовала концепцию, согласно которой микро- и наномеханические системы могут конкурировать с электронными и магнитными устройствами в области запоминающих устройств большой емкости. Вместо того чтобы записывать биты, намагничивая точки на поверхности диска, новое устройство «Millipede» (многоножка, тысяченожка - по прозвищу разработчиков) выплавляет крошечные углубления в поверхности носителя.

Технология основана на использовании «ножек» (кончиков), установленных на концах крошечных консолей, чтобы сканировать мельчайшие детали поверхности. Кончики «многоножки» (числом 2024=32 х 32) нагреваются электрическим импульсом до 750 F (400 °С), что достаточно, чтобы выплавить отверстие в поверхностной пленке полимера диска. Кончики оставляют отверстия размером 30-50 нм, каждое из которых представляет один бит. Чтобы считать данные, «многоножка» определяет, находится ли «ножка» в отверстии, фиксируя температуру консоли.

Технологически элемент записи-чтения состоит из массива 64 х 64=4096 микрорычагов, занимающих 6.4 х 6.4 мм 2 и помещенных на кремниевый чип (20 х 20 мм2), изготовленный по новой технологии, позволяющей осуществлять непосредственную связь микрорычагов с CMOS-электроникой. Микрорычаги имеют раздельные нагреватели для записи и чтения и электростатический привод для движения в направлении оси z.

Высокие скорости работы с данными могут быть достигнуты совместной работой большого количества крошечных «ножек». Специалисты IBM полагают, что этот метод в конечном счете позволит достигнуть плотности хранения 500 Гбит/дюйм 2 .

Технология HD-burn

Компания Sanyo Electric Co., Ltd. (Япония) объявила о выходе новой технологии BURN-Proof, которая решала главную проблему записи на CD-R/DVD R-диски и коренным образом улучшала характеристики CD/DVD рекордеров. На этой основе Sanyo разработала технологию высокой плотности записи информации: отныне становится возможным поместить 2.4 Гбайт данных на обычном CD-R-диске емкостью 700 Мбайт.

Новая технология получила название «HD-burn» (High Density Burn) - запись высокой плотности. Для реализации нового метода создан новый комбинированный привод Sanyo SuperCombiDrive CRD-DV2. Перечислим особенности данной технологии.

На обычные CD-R-диски можно записывать стандартный объем информации - до 0.7 Гбайт. При этом диски имеют полную совместимость с CD и DVD приводами.

На обычные CD-R-диски можно записывать удвоенный объем информации - до 2.4 Гбайт. При этом диски имеют полную совместимость с DVD приводами с учетом введения изменения в микропрограммы (firmware).

В режиме HD-burn достигается 36х скорость записи и 80х скорость чтения.

Технология записи BURN-Proof поддерживается без ограничения. Режим HD-burn также поддерживает CD-RW-диски. При этом достигается 24х скорость записи. Работа с HD-burn рекордером поддерживается несколькими популярными пакетами ПО, включая Nero Burning ROM (производство Ahead Software). В режиме HD-burn не могут записываться диски в формате CD-DA (Audio CD).

Диски, записанные по технологии высокой плотности, не будут читаться CD-приводами.

На диск, записанный с применением технологии HD-burn, будет помещаться 30 минут видео высокого качества (аналогичного DVD видео) с разрешением 720 х 576 точек.

Суть технологии записи высокой плотности заключается в применении двух новых принципов, которые позволяют записывать вдвое больше информации на обычном носителе - CD-R-диске:

• длина пита (марки) на диске уменьшается до 0.62 мкм (для обычного CD - 0.83 мкм). Это означает, что HD-burn увеличивает емкость диска в 2.35 раза. Величина 0.62 мкм была выбрана для того, чтобы существующие DVD видеоплееры и приводы DVD ROM могли считывать диски HD-burn после незначительной модернизации;
• применяется иная система коррекции ошибок: вместо CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code - перекрывающийся код Рида-Соломона) используется RS-PC (RS-PRODUCT Code) с модуляцией 8-26, что увеличивает емкость еще в 2.49 раза. Как сообщает Sanyo, новая система коррекции ошибок RS-PC не только более компактна, но и существенно более эффективна, чем CIRC. В итоге емкость одного CD-диска, записанного в режиме HD-burn, в 2 раза превышает емкость CD-диска, записанного в обычном режиме, - 2.49 х 2.35=2.0225.

Шаг спирали (подача дорожки) и область записи остались прежними, что позволяет использовать обычные CD-R-диски. Другие же технологии записи высокой плотности требуют изменения физических характеристик носителя. Например, технология DDCD (Double Density Compact Disc) от фирмы Sony не может работать с обычными дисками. На Рисунок 3.35, в показано сравнение длины пита HD-Burn диска с обыкновенными CD- и DVD дисками.

Форматы DVD дисков

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 аудиоСD;
• 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 220 миллиметров, толщина 2.2 мм), диски DVD обеспечивают до 27 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 20 - двусторонний однослойный диск 9.4 Гбайт;
• DVD 28 - вместимость до 27 Гбайт на двустороннем двухслойном диске.

Кроме того, есть проект формата DVD 24 - два слоя на одной стороне, один - на другой, который, будучи более простым в производстве, будет заменять DVD 28, пока потребность в последнем не проявится в полной мере.

Важно признать, что в дополнение к пяти физическим форматам DVD также имеет множество прикладных форматов типа DVD видео и DVD аудио.

2011-05-03T00:55

2011-05-03T00:55

Все права в отношении данного текста принадлежат автору. При воспроизведении текста или его части сохранение Copyright обязательно. Коммерческое использование допускается только с письменного разрешения автора.

Как устроен компакт-диск?

Конструкция диска CD-DA (Compact Disk - Digital Audio, компакт-диск - цифровой звук) и способ записи звука на нем описывается стандартом предложивших его фирм Sony и Philips, изданным в 1980 году под названием Red Book (Красная Книга).

Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы). Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой. Общая толщина диска - 1.2 мм.

Информационный рельеф диска представляет собой непрерывную спиральную дорожку, начинающуюся от центра и состоящую из последовательности углублений - питов (pits). Промежутки между питами носят название lands. Чередованием питов и промежутков различной длины на диске записывается закодированный цифровой сигнал: переход от промежутка к питу и наоборот обозначает единицу, а длина пита или промежутка - длину серии нулей. Расстояние между витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1.6 мкм.

Каким образом на диске представляется звуковой сигнал?

Исходный стереофонический звуковой сигнал подвергается оцифровке в 16-разрядные отсчеты (линейное квантование) с частотой дискретизации 44.1 кГц. Полученный цифровой сигнал носит название PCM (Pulse Code Modulation - импульсно-кодовая модуляция, ИКМ), так как каждый импульс исходного сигнала представляется отдельным кодовым словом. Каждые шесть отсчетов левого и правого каналов оформляются в первичные кадры, или микрокадры, размером 24 байта (192 бита), поступающие со скоростью 7350 штук в секунду, которые подвергаются кодированию при помощи двухуровневого кода CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code - избыточный код Рида-Соломона с перекрестным перемежением) по схеме: перемежение с задержкой на 1 байт, кодирование уровнем C2, перекрестное перемежение с переменной задержкой, кодирование уровнем C1, перемежение с задержкой на 2 байта. Уровень C1 предназначен для обнаружения и коррекции одиночных ошибок, C2 - групповых. В результате получается блок длиной 256 бит, данные в котором снабжены разрядами обнаружения и коррекции ошибок, и к тому же "размазаны" до блоку, что приводит к записи смежных звуковых данных в физически несмежных областях диска и снижает влияние ошибок на отдельные отсчеты.

Код Рида-Соломона имеет избыточность 25% и позволяет обнаруживать до четырех ошибочных байтов и корректировать до четырех потерянных или двух ошибочных байтов. Максимальная длина полностью исправляемого пакета ошибок - около 4000 бит (~2.5 мм длины дорожки), однако не любой пакет такой длины может быть полностью исправлен.

После второго перемежения к каждому полученному блоку добавляются разряды субкодов - P, Q, R, S, T, U, V, W; каждый блок получает восемь субкодных битов. Затем каждые 98 блоков с субкодами оформляются в один сверхкадр длительностью 1/75 сек (объем чистых звуковых данных - 2352 байта), называемый также сектором, в котором субкоды первых двух блоков служат признаком синхронизации, а оставшиеся 96 разрядов каждого субкода образуют P-слово, Q-слово и т.д. На протяжении всей дорожки последовательность субкодных слов называют также субкодными каналами.

Слова или каналы субкодов используются для управления форматом записи, индикации фрагментов фонограммы и т.п. - например, канал P служит для пометки звуковых дорожек и пауз между ними (0 - пауза, 1 - звук), а канал Q - для пометки формата дорожек и секторов, записи оглавления TOC (Table Of Contents - таблица содержимого) и временнЫх меток, по которым отслеживается время воспроизведения. Канал Q может использоваться также для записи информации в ISRC (International Standard Recording Code - международный стандартный код записи), предназначенном для представления сведений о производителе, времени выпуска и т.п., а также - для разделения дорожки на отдельные фрагменты (всего на звуковом диске может быть до 99 звуковых дорожек, каждая из которых может включать до 99 фрагментов).

В конце концов оформленные таким образом кадры подвергаются канальному кодированию в терминах "пит - промежуток" с использованием избыточного кода 8/14 (Eight to Fourteen Modulation - EFM), в котором исходные байты кодируются 14-битными словами, повышающими разборчивость сигнала. Между словами вставляется по три связующих бита для соблюдения ограничений на количество смежных нулей и единиц, что облегчает демодуляцию и уменьшает постоянную составляющую сигнала. В результате из каждого первичного микрокадра получается 588 канальных битов, и полученный битовый поток записываются на диск со скоростью 4.3218 (588 x 7350) Мбит/с. Поскольку EFM-кодирование дает цифровой поток, в котором нулей больше, чем единиц, и была выбрана система представления единиц границами пита и промежутка, а количества нулей между единицами - длиной пита или промежутка соответственно.

В начале диска располагается так называемая вводная (lead-in) зона, содержащая информацию о формате диска, структуре звуковых программ, адресах фрагментов, названиях произведений и т.п. В конце записывается выводная (lead-out) зона (дорожка с номером AA), выполняющая роль границы записанной области диска; бит P-кода в этой зоне изменяется с частотой 2 Гц. Ряд бытовых проигрывателей не может опознать диск без этой зоны, однако многие могут обходиться без нее. Между вводной и выводной зонами записывается программная область (Program Memory Area - PMA), содержащая собственно звуковые данные. Программная область отделена от вводной зоны участком из 150 пустых блоков (2 секунды), играющим роль зазора (pre-gap).

Общая длительность записи на компакт-диске - 74 минуты, однако при уменьшении стандартного шага дорожки и расстояния между питами можно достичь увеличения времени записи - за счет снижения надежности считывания в стандартном дисковом приводе.

Как записываются и изготавливаются компакт-диски?

Основной способ изготовления дисков - прессование с матрицы. Оригинал формируется с исходной цифровой мастер-ленты, содержащей уже подготовленный и закодированный цифровой сигнал, специальным высокоточным станком на стеклянном диске, покрытом слоем фоторезиста - материала, изменяющего свою растворимость под воздействием лазерного луча. При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальванопластики переносится на никелевый оригинал (негатив), который может служить матрицей при мелкосерийном производстве, либо основой для снятия позитивных копий, с которых, в свою очередь, снимаются негативы для массового тиражирования.

Штамповка выполняется методом литья под давлением: с негативной матрицы прессуется поликарбонатная подложка с рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносятся информационные надписи и изображения.

Диски с возможностью записи (CD-R, "болванки") изготавливаются таким же методом, но между основой и отражающим слоем располагается слой органического вещества, темнеющего при нагревании. В исходном состоянии слой прозрачен, при воздействии лазерного луча образуются непрозрачные участки, эквивалентные питам. Для облегчения слежения за дорожкой при записи на диске в процессе изготовления формируется предварительный рельеф (разметка), дорожка которого содержит метки кадров и сигналы синхронизации, записанные со сниженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.

Записываемые диски за счет наличия органического фиксирующего слоя имеют более низкий коэффициент отражения, чем штампованные, отчего некоторые проигрыватели (Compact Disk Player - CDP), рассчитанные на стандартные алюминиевые диски и не имеющие запаса по надежности чтения, могут воспроизводить диски CD-R менее надежно, чем обычные.

Как воспроизводятся компакт-диски?

При воспроизведении звуковой компакт-диск вращается с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocuty - CLV), при которой скорость дорожки относительно воспроизводящей головки приблизительно равна 1.25 м/с. Система стабилизации скорости вращения поддерживает ее на таком уровне, чтобы обеспечить скорость считанного цифрового потока равной 4.3218 Мбит/с, поэтому в зависимости от длины питов и промежутков действительная скорость может изменяться. Угловая скорость диска при этом изменяется от 500 об/мин при чтении самых внутренних участков дорожки до 200 об/м на самых внешних.

Для считывания информации с диска используется полупроводниковый лазер с длиной волны около 780 нм (инфракрасный диапазон). Луч лазера, проходя через фокусирующую линзу, падает на отражающий слой, отраженный луч попадает в фотоприемник, где происходит определение питов и промежутков, а также проверка качества фокусировки пятна на дорожке и его ориентации по центру дорожки. При нарушении фокусировки происходит перемещение линзы, работающей по принципу диффузора громкоговорителя (voice coil - звуковая катушка), при отклонении от центра дорожки - перемещение всей головки по радиусу диска. В сущности, системы управления линзой, головкой и шпиндельным двигателем в приводе являются системами автоматической регулировки (САР) и находятся в режиме постоянного слежения за выбранной дорожкой.

Полученный от фотоприемника сигнал в коде 8/14 демодулируется, в результате чего восстанавливается результат кодирования по CIRC с добавленными субкодами. Затем производится отделение субкодных каналов, деперемежение и декодирование CIRC на двухступенчатом корректоре (C1 - для одиночных ошибок и C2 - для групповых), в результате чего обнаруживается и исправляется большая часть ошибок, внесенных нарушениями при штамповке, дефектами и неоднородностью материалов диска, царапинами на его поверхности, нечетким определением пита/промежутка в фотоприемнике и т.п. В итоге поток "чистых" звуковых отсчетов направляется на ЦАП для преобразования в аналоговую форму.

В звуковых проигрывателях после корректора имеется также интерполятор различной сложности, приближенно восстанавливающий ошибочные отсчеты, которые не удалось исправить в декодере. Интерполяция может быть линейной - в простейшем случае, полиномиальной или с использованием сложных гладких кривых.

Для выполнения деперемежения любое CD-читающее устройство имеет буферную память (стандартный объем - 2 кб), которая заодно используется для стабилизации скорости цифрового потока. Для декодирования может использоваться несколько различных стратегий, в которых вероятность обнаружения групповых ошибок обратно пропорциональна надежности их коррекции; выбор стратегии отдается на усмотрение разработчика декодера. Например, для CD-проигрывателя с мощным интерполятором может выбираться стратегия с упором на максимальное обнаружение, а для CDP с простым интерполятором или привода CD-ROM - на максимальную коррекцию.

Каковы параметры звукового сигнала на CD?

Стандартные параметры оцифровки - частота дискретизации 44.1 кГц и разрядность отсчета 16 - определяют следующие теоретически вычисленные характеристики сигнала:

• Диапазон частот: 0..22050 Гц
• Динамический диапазон: 98 дБ
• Уровень шума: -98 дБ
• Коэффициент нелинейных искажений: 0.0015% (на максимальном уровне сигнала)

В реальных устройствах записи и воспроизведения CD верхние частоты нередко обрезаются на уровне 20 кГц для создания запаса по крутизне АЧХ фильтра. Уровень шума может быть как меньше 98 дБ в случае линейного ЦАП и шумного выходного усилителя, так и больше - в случае передискретизации на более высокой частоте с использованием ЦАП типа Delta-Sigma, Bitstream или MASH и малошумящих усилителей. Коэффициент нелинейных искажений сильно зависит от применяемого ЦАП выходных цепей и качества источника питания.

Динамический диапазон в 98 дБ определяется для CD, исходя из разницы между минимальным и максимальным уровнем звукового сигнала, однако на малом сигнале значительно возрастает уровень нелинейных искажений, отчего реальный динамический диапазон, внутри которого сохраняется приемлемый уровень искажений, обычно не превышает 50-60 дБ.

Что такое jitter?

Джиттер - быстрое по отношению к длительности периода дрожание фазы цифрового сигнала, когда нарушается строгая равномерность следования фронтов импульсов. Такое дрожание возникает из-за нестабильности тактовых генераторов, а также в местах выделения синхросигнала из комплексного сигнала методом PLL (Phase Locked Loop - петля с захватом фазы, или фазовая автоподстройка частоты - ФАПЧ). Такое выделение имеет место, например, в демодуляторе сигнала, считанного с диска, в результате чего образуется опорный синхросигнал, который путем коррекции скорости вращения диска "подгоняется" к эталонной частоте 4.3218 МГц. Частота синхросигнала, а следовательно - его фаза и фаза информационного сигнала - при этом непрерывно колеблются с различной частотой. Дополнительный вклад может вносить неравномерность расположения питов на диске, порожденная, например, некачественным прессованием или нестабильной записью.

Однако неравномерности сигнала с диска полностью компенсируются входным буфером декодера, так что любое дрожание и детонация, возникшие до помещения сигнала в буфер, на этом этапе уничтожаются. Выборка из буфера управляется стабильным генератором с фиксированной частотой, однако таким генераторам тоже присуща определенная, хотя и гораздо меньшая, нестабильность. В частности, она может быть вызвана помехами по цепям питания, которые, в свою очередь, могут возникать в моменты срабатывания САР и коррекции скорости диска или положения головки/линзы. На дисках низкого качества эти коррекции происходят чаще, давая ряду экспертов повод напрямую связывать стабильность выходного сигнала с качеством диска, хотя на самом деле причиной является недостаточно хорошая развязка систем CDP.

Что означают аббревиатуры AAD, DDD, ADD?

Буквы этой аббревиатуры отражают формы звукового сигнала, использованные при создании диска: первая - при исходной записи, вторая - при обработке и сведении, третья - конечный мастер-сигнал, с которого формируется диск. "A" обозначает аналоговую (analog) форму, "D" - цифровую (digital). Мастер-сигнал для CD всегда существует только в цифровой форме, поэтому третья буква аббревиатуры всегда "D".

И аналоговая, и цифровая формы сигнала имеют свои достоинства и недостатки. При записи и обработке сигнала в аналоговой форме наиболее полно сохраняются его "тонкие элементы", в частности - высшие гармоники, однако возрастает уровень шума и искажаются амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики (АЧХ/ФЧХ). При обработке в цифровой форме высшие гармоники принудительно обрезаются на половине частоты дискретизации, а часто и еще ниже, однако все дальнейшие операции выполняются с предельно возможной для выбранного разрешения точностью. Сигнал, прошедший аналоговую обработку, ряд экспертов оценивает, как более "теплый" и "живой", однако многие современные методы обработки сигнала приемлемо реализуются только в цифровом варианте.

Могут ли два одинаковых диска звучать по-разному?

Прежде всего, необходимо убедиться, что диски действительно содержат идентичный цифровой звуковой сигнал. Полное двоичное совпадение двух дисков на уровне конфигурации питов и промежутков практически невозможно за счет мелких дефектов материала и искажений при обработке матриц и прессовании, однако благодаря избыточному кодированию подавляющее большинство этих ошибок исправляется при декодировании, обеспечивая один и тот же цифровой поток "высокого уровня".

Сравнить цифровое содержимое дисков можно путем чтения их в приводе CD-ROM, поддерживающем режим Read Long или Raw Read - считывания "длинных секторов", которые на самом деле являются сверхкадрами CD-DA объемом 2352 байта каждый. Подробнее об этом можно прочитать в FAQ по CD-ROM или в руководстве к программам считывания звука (CD-DA Grabbers/Rippers). Сравнить диски можно также на студийной аппаратуре, умеющей читать диски в цифровом виде на DAT-магнитофон.

Причин для возникновения цифровых различий между похожими на слух дисками может быть несколько. Некоторые приводы CD-ROM и другие аппараты цифрового чтения CD-DA могут в целях недопущения прямого копирования вносить в сигнал малозаметные на слух искажения (например, применяя сглаживающие полиномы), а большинство приводов, поддерживающих команды чтения полных кадров, делают это неаккуратно и неточно. При изготовлении копий (перепечаток) звуковых дисков, особенно пиратским способом, они нередко копируются с передискретизацией на другую частоту (например, 48 кГц в DAT) с последующей передискретизацией на исходную, либо вовсе через аналоговый тракт с двойным преобразованием цифра/аналог. Ряд версий записывающих программ для CD-R также намеренно или случайно искажает исходные данные, так что копия не совпадает с оригиналом.

Надо отметить, что даже если цифровое содержимое двух дисков совпало при их сравнении в некоторой системе (CD-ROM, специальные устройства для сравнения оригинала/копии и т.п.), это вовсе не означает, что на том или ином CDP с них также будут декодироваться идентичные цифровые сигналы. Поэтому наиболее надежным способом выяснения причины различий в звуке будет использование CDP с цифровым выходом, с которого во время прослушивания обоих дисков ведется запись на какое-либо устройство хранения. Последующее цифровое сравнение полученных сигналограмм покажет, в каком месте проигрывателя в сигнал вносятся слышимые ухом изменения.

Разумеется, перед сравнением оригинала и копии таким способом необходимо убедиться в повторяемости результатов многократного считывания одних и тех же дисков. Различные цифровые сигналограммы в этом случае могут свидетельствовать о ненадежном считывании диска или плохой работе цифровых интерфейсов (приемник, передатчик, кабель, разъемы). Идентичность цифровых данных при повторных воспроизведениях нескольких дисков можно считать достаточным признаком надежности как самих дисков, так и систем считывания, декодирования и межмодульной передачи.

Слуховое сравнение звучания дисков должно быть корректным - наиболее признанным является двойной слепой тест (double-blind test). Суть метода состоит в том, что эксперт (слушатель) не должен видеть манипуляций с аппаратурой и производящего их человека, а сам этот человек, произвольным образом меняющий диски, не должен знать особенностей их содержимого. Таким образом максимально исключаются любые влияния, в том числе "тонкие" и неизученные, людей на аппаратуру и друг на друга, а мнение эксперта считается предельно непредвзятым.

Что такое HDCD?

High Definition Compatible Digital - "сверх-система" кодирования звука на CD, использующая стандартный формат CD-DA. Звуковой сигнал с более высокой разрядностью и частотой дискретизации подвергается цифровой обработке, в результате которой из него выделяется основная часть, кодируемая, как обычно, методом PCM, а дополнительная информация, уточняющая мелкие детали, кодируется в младших битах отсчетов (LSB) и маскируемых спектральных областях. При проигрывании диска HDCD на обычном CDP используется только основная часть сигнала, а при использовании специального CDP со встроенным декодером и процессором HDCD из цифрового кода извлекается вся информация о сигнале.

Как обращаться с компакт-дисками?

Избегая механического повреждения любой из поверхностей, попадания на диск органических растворителей и прямого яркого света, ударов и перегибов диска. Надписи на записываемых дисках допускается делать только карандашами или специальными фломастерами, исключая нажим и использование шариковых или перьевых ручек.

При извлечении диска из коробки следует остерегаться его перегиба. Один из удобных и безопасных методов требует участия двух рук - большой палец левой руки слегка нажимает на фиксатор, ослабляя его, в то время как другая рука снимает диск с фиксатора. Метод с использованием одной руки, когда указательный палец ослабляет фиксатор, а большой и средний снимают диск, требует более точного согласования усилий, без которого легко перегнуть диск или сломать лепестки фиксатора.

Загрязненный диск можно мыть теплой водой с мылом или неагрессивным поверхностно-активным веществом (шампунь, стиральный порошок), либо специально выпускаемыми жидкостями. Неглубокие царапины на прозрачном слое можно заполировать - полирующими пастами, не содержащими органических растворителей и масел, или обычной зубной пастой.

Что такое "зеленый фломастер" и зачем он нужен?

Многие пользователи и эксперты утверждают, что обработанный таким образом диск дает более чистое звучание в аппаратах высокого класса, приписывая это более точному считыванию цифровой информации с диска, который в своем исходном виде якобы не может быть достоверно считан в большинстве приводов. Однако тщательно выполненная система (привод и декодер) в состоянии правильно считывать не только необработанные диски, но и диски среднего качества, и даже слегка загрязненные и поцарапанные, поэтому возможные причины улучшения звучания следует искать не в диске. Наиболее вероятными объяснениями этого феномена представляются те же факторы, которые создают различное звучание совпадающих по цифровому содержимому экземпляров дисков.

Где найти более подробную информацию по компакт-дискам?

И сливались с густою массою мрака, тяготевшего над ними. Компакт-диск умирал…

(По мотивам: Н.В. Гоголь. Фонарь умирал )

Что такое компакт-диск

Википедия дает такое определение:

«Компакт-диск – оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием CD -дисков стали DVD -диски. 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)…».

Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла (золото, серебро, алюминий и др.) и защитным слоем лака, на который наносилась этикетка, представляющая содержание диска.

На внешней поверхности компакт-диска имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности.

В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм.

Масса диска – 15,7 г.

Формат хранения данных на CD , известный как Red Book (« книга»), был разработан компанией Philips . В соответствии с этим форматом на компакт-диск можно записывать звук в 2 канала с 16-битной импульсно-кодовой модуляцией и частотой дискретизации 44,1 кГц. Благодаря коррекции ошибок с помощью кода Рида-Соломона, лёгкие радиальные царапины не влияют на читаемость диска.

Информация записывается на диск в виде спиральной дорожки, состоящей из питов (англ. pit – впадина, «кратер», углубление – , неотражающее пятно на поверхности CD-ROM , представляющее двоичный "0"), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом (англ. land – контактная площадка, контактный участок – , отражающее пятно на поверхности CD-ROM , представляющее двоичную "1"). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Данные с компакт-диска считываются при помощи луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром 1,2 мкм. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует меньшую интенсивность света.

Скорость чтения/записи CD указывается 150 КБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения/записи CD , равную 48 x 150 = 7200 КБ/с (7,03 МБ/с).

Компакт-диски изначально вмещали до 650МБ информации (или 74 минуты звукозаписи). Начиная с 2000 г., всё большее распространение получали диски объёмом 700МБ , позволяющие записать 80 минут аудио.

CD-ROM -ные легенды

…Существует легенда о том, что компакт-диск создали не Philips и Sony , а американский Рассел, работавший в компании Optical Recording . Якобы уже в 1971 г. он продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для «личных» целей, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя 8 лет подобное устройство было «независимо» изобретено компаниями Philips и Sony .

…Вице-президент корпорации Sony Ога (англ. Ohga ), обожавший классическую музыку, считал, что компакт-диск должен быть в состоянии вместить 9-ю симфонию Бетховена (самое популярное музыкальное произведение в Японии в 1979 г., согласно специально проведённому опросу!). В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95% классических произведений. Дальнейшие исследования показали, что 9-я симфония в исполнении берлинского филармонического оркестра под руководством фон Караяна имела продолжительность 66 минут. А наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Фуртвенглера, исполненная на Байрейтском фестивале – 74 минуты. Якобы это и послужило решающим аргументом при принятии решения о первоначальной ёмкости диска – 650МБ информации (или 74 минуты звукозаписи).

…В Philips и Sony до мая 1980 г. не было единого мнения о внешнем диаметре диска. С точки зрения инженеров Sony , был достаточен диаметр в 100 мм, поскольку он позволяет миниатюризировать портативный проигрыватель. От высшего руководства Philips исходила идея сделать диск не более диагонального размера стандартной аудиокассеты (115 мм), имевшей на рынке большой успех. В мае 1980 г. руководители фирм пошли на компромисс и утвердили «окончательный» диаметр диска в 120 мм, ёмкость диска в 74 минуты аудиозаписи и частоту дискретизации в 44,1 кГц.

…Другая легенда гласит, что диаметр диска в 12 см выбран потому, что он соответствует размеру стандартной подложки под голландское …

История взлёта и падения, или Реквием компакт-диску

Компакт-диск (англ. Compact Disk , CD ) был разработан в 1979 г. голландской компанией Royal Philips Electronics совместно с японской Sony . Philips разработала технологический процесс производства компакт-дисков и проигрывателей с головками. Sony усовершенствовала ранее применявшийся в профессиональных цифровых магнитофонах свой способ записи (кодирования сигнала), обеспечивающий безошибочное считывание данных с диска (Pulse Code Modulation , PCM – импульсно-кодовая модуляция сигнала).

«Когда мы начинали, альтернативы не было, – вспоминает Крамер ( Kramer ), руководитель подразделения по оптическим разработкам лаборатории Philips в 70-е гг. XX в. – Попытка привнести цифровой звук в массы была весьма рискованной…».

В 1982 г. началось массовое производство компакт-дисков на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером (Германия). Выпуск первого коммерческого музыкального CD – это был компакт-диск с записью альбома «The Visitors» группы ABBA – был анонсирован 20 июня 1982 г.

Продажи первых CD -проигрывателей начались осенью 1982 г. в Германии, а до рынка США они добрались только весной следующего года.

Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли корпорации Microsoft и Apple Computer . Скалли, возглавлявший тогда Apple Computer , в 1987 г. сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире . И он оказался прав!..

Взлёту популярности компакт-дисков весьма споспешествовало то обстоятельство, что их стали использовать для записи не только музыки, но и любых (!) данных. А тут и все стали оснащаться приводом CD-ROM . Кроме того, широкое распространение получили диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable; CD+R , CD-R ) – для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable ; CD+RW , CD-RW ) – для многократной записи.

Компакт-диск имел оглушительный успех: к 2004 г. мировые продажи дисков CD , CD-ROM , CD-R , CD-RW достигли 30 млрд. штук. К 2007 г. в мире было продано около 200 млрд. CD (на каждого жителя Земли, включая младенцев и стариков, – не меньше 30 дисков!).

Но в 2007 г. начался закат эры компакт-дисков – продажи CD упали на 15%!..

Почти 30 лет компакт-диск возглавлял рынок музыкальных носителей. Но время не стоит на месте! С ростом объёмов информации появляются новые форматы носителей – DVD , , Blu-ray . Многие предпочитают просто « » музыку (или видео) в Интернете и скачать на свой жёсткий диск, чем покупать компакт-диски.

Можно назвать ещё много причин падения популярности компакт-дисков: малый объём CD , и т.д. и т.п.

Честно говоря, на CD давно уже не обращают внимания, – особенно с тех пор, как подешевели , а их объём существенно вырос. Кроме того, позволяет быстро скачивать большие объёмы информации.

Аналитики Gartner считают, что CD утратил свою коммерческую привлекательность – у него не осталось ни преимуществ, ни перспектив, – поэтому звукозаписывающая индустрия должна отказаться от компакт-дисков и вплотную заняться дистрибуцией музыки через Интернет.

Спасти формат CD не смогут никакие новшества и ухищрения, включая предложенный в 2007 г. компанией Walt Disney формат CDVU+ (CD View Plus ), который помимо музыкальных треков может включать другой мультимедийный контент.

Крупнейшая британская компания Linn Products первой отказалась от выпуска домашних и профессиональных CD - , после того как их продажи упали за 2 года на 40%.

1 апреля 2009 г. в Нью-Йорке закрылся крупнейший в мире музыкальный магазин Virgin Megastore . За несколько недель до своего закрытия культовый музыкальный на Таймс-сквер объявил полную распродажу. Но, тем не менее, в не было наплыва покупателей, несмотря на то, что скидки на товары достигали 60%, а сам магазин расположен в центре Манхэттена, где всегда очень многолюдно.

Флагман американской развлекательной индустрии Virgin Entertainment Group заявил, что закроет ещё 5 музыкальных магазинов – в Сан-Франциско, Денвере, Орландо, Голливуде и нижнем Манхэттене. Торговая сеть музыкальной и видеопродукции, некогда основанная на известного своими неординарными проектами миллиардера сэра Брэнсона, не выдержала конкуренции с интернет-рынком. Объём продаж упал с $230 млн. в 2002 г. до $76 млн. в 2008 г.

Итак, Его Величество Компакт-диск умер, да здравствует…

Пусть в XXI веке человечество и перешло на использование flash-памяти, однако формат CD до сих пор остается очень популярным и востребованным среди пользователей. Компакт-диски, именно так расшифровывается аббревиатура CD (Compact Disk), в отличие от энергозависимых носителей имеют более высокую надежность информации, низкую стоимость и 100% совместимость со всеми устройствами чтения Единственное различие, которое имеют между собой CD, - информационная емкость. Остается разобраться, продукт какого производителя нужно покупать, и какие подводные камни можно встретить в гонке за большими емкостями.

Мировой стандарт

Мало кто знает, что созданием диска CD, информационная емкость которого по стандарту составляет 650 мегабайт, мировое сообщество обязано корпорации Sony. В далеком 1982 году японцами был создан портативный аудионоситель, который пришел на смену виниловым дискам. Любимая большинству японцев 9-я симфония Бетховена продолжительностью 73 минуты определила размер диска. При пересчете аудиоданных в мегабайты должна быть не менее 640 Мб.

Учитывая запись паузы и дополнительной информации для устройств воспроизведения, было добавлено примерно 10 мегабайт. Физический размер диска - 5,25 дюймов - актуальный формат ATX для всех персональных компьютеров.

Базовый показатель

Пусть емкость CD-диска по стандарту и составляет 650 мегабайт, но в магазине в последнее время трудно будет найти такое изделие. Зато без особого труда можно купить с информационной емкостью 700 и 800 мегабайт. Такие диски на рынках страны - не что иное, как маркетинговый ход производителей, пытающихся привлечь к себе потенциальных покупателей. Понятное дело: чем больше вместимость, тем больше можно записать на Только завод-изготовитель умалчивает, что при неизменном физическом размере такая вместимость достигается за счет высокой плотности записи, которую могут произвести не все пишущие устройства. Также не каждое устройство воспроизведения способно корректно считать данные с носителей высокой емкости.

«Лотерея» с дисками высокой плотности записи

Пусть производитель и говорит о стопроцентной совместимости своих дисков со всевозможными мультимедиаустройствами, покупатель должен знать, что существует вероятность, при которой плеер или компьютер не сможет воспроизвести корректно музыку или открыть файлы с данными. И чем больше емкость CD-диска, тем выше такой риск. На отечественном рынке большой популярностью пользуются диски с плотностью записи в 700 мегабайт. Привлекает пользователей их низкая стоимость. Такие диски без проблем записываются и читаются практически всеми устройствами.

А вот с CD-дисками, имеющими плотность записи в 800 мегабайт, могут возникнуть проблемы. Не каждое пишущее устройство способно корректно записать информацию на носитель. Судя по многочисленным отзывам, часто пользователь считает, что проблема в пишущем приводе и, ругая его, даже не подозревает, что в данном случае виноват производитель, который выпустил некачественный CD-диск.

О заводах-изготовителях

Забавно, что основная масса покупателей отдает предпочтение дорогим и известным брендам, имена и логотипы которых нанесены на поверхность носителя, совершенно игнорируя дешевые малоизвестные CD, информационная емкость которых подходит потребителю. Зачастую между дорогим и дешевым диском нет никакой разницы, ведь завод-изготовитель у них один, да и номер партии тот же. Всё дело в рекламе. Один продавец рекламирует свой товар и завышает цену, а другой продает диски по низкой стоимости. Примером могут служить диски от компаний BASF и Intenso. Разница в цене колоссальная, а CD -из одной партии. Прежде чем покупать носители, стоит обратить внимание не на наклейку, а на отзывы о заводе-изготовителе. В последнее время, благодаря высокой конкуренции, проводится много маркетинговых исследований, результаты которых подхватываются компьютерными журналами и интернет-ресурсами, поэтому с поиском информации у покупателя не должно возникнуть проблем.

Речь пойдет о CD, максимальная информационная емкость которых составляет не более 700 мегабайт. Изучив популярные можно сделать вывод, что на рынке оптических носителей за несколько десятилетий особых изменений не произошло.

Серьезные бренды лишь укрепили свои позиции, а заводы-изготовители низкокачественной продукции держатся на плаву лишь благодаря рекламе. на виды дисков по емкости, смело отдать свое предпочтение можно брендам Mitsui, HP, Sony&Philips, 3M, Verbatim и FujiFilm. Профессионалы рекомендуют воздержаться от покупок CD дисков таких марок, как Princo, Memorex, Arita, BASF, Dysan, MMore и JTEC. Мало того, что носители плохого качества имеют много ошибок во время воспроизведения, так ещё и размер CD-диска в реальности на 5-20 мегабайт меньше, чем заявил продавец на упаковке.

Цвет активного слоя

Часто при покупке от продавца можно услышать, что качество записи на CD-носителе напрямую зависит от цвета активного слоя - чем он темнее, тем лучше сохранность информации, вне зависимости от вида диска по емкости. Уверяя покупателя, что музыкальные CD-диски черного цвета с защитным виниловым слоем пусть и стоят на порядок дороже, зато прослужат не одно столетие, успешно завершают сделку. На самом деле внешний вид диска, включая цвет активного слоя, создается по требованиям, которые предъявляет заказчик заводу-изготовителю. Наряду с такими показателем, как емкость, есть графа «дизайн», в которой и указывается цвет активного слоя. А вот за срок хранения отвечает графа «материал активного слоя». Например, недорогой цианин может разрушиться под действием прямых солнечных лучей за десять лет, а дорогой фталоцианин позволит без проблем считать информацию с диска через столетие.

Скорость записи

Размер CD-диска всегда сопровождается указанием которую можно задавать пишущему устройству во время записи информации на оптический носитель. Не вдаваясь в технологии, любому пользователю важно знать, что чем больше эта цифра, тем меньше времени будет затрачено на Все виды дисков по емкости имеют разные временные показатели, которые незначительно отличаются друг от друга. В среднем на скорости «1х» на запись уйдет порядка 40 минут, а диск с параметром «52х» будет записан за одну минуту.

Помимо возможностей диска обратить внимание нужно не только на характеристики скорости записи пишущего устройства, которые указываются на передней панели. Ознакомиться необходимо и с инструкцией устройства, на котором предполагается воспроизведение CD-диска. Например, многие автомобильные магнитолы не могут воспроизвести музыку с носителей, записанных на скорости, превышающей «24х».

Возможности защитного слоя

Спонтанную покупку на рынке или в магазине заставляет произвести красиво оформленный CD-диск. Фото любимого героя или название фильма мгновенно привлекает внимание, и диск пополняет домашнюю коллекцию. В любом случае каждый человек когда-нибудь приходил к мысли, что помимо записи информации на носитель было бы неплохо оформить внешний вид CD, нанеся на его поверхность собственный рисунок или фотографию. С этим нет никаких проблем. Достаточно приобрести диск с маркировкой «Printable». Поверхность защитного слоя оснащена специальным покрытием, которое способно впитывать краску струйного принтера наподобие матовой фотобумаги. Естественно, для нанесения рисунка понадобится принтер, функционал которого поддерживает печать на дисках CD.

Диск-визитка

В большом бизнесе по правилам хорошего тона между партнерами или контрагентами предложение должно быть в виде наглядной презентации, с которой зачастую многие бизнесмены предпочитают ознакамливаться в свободное для себя время. В почтовом ящике презентация может затеряться среди большого объема электронной почты, а flash-накопители раздавать потенциальным партнерам безвозмездно не по карману. В таких случаях спасет диск-визитка. Многие полиграфические компании предоставляют такую услугу. На обрезанный до размеров обычной визитной карточки CD диск по желанию заказчика производитель может нанести логотип или контактные данные. Для такого CD информационная емкость не является критичной. Доступных к записи 120-180 мегабайт вполне хватит для записи нескольких презентаций. Такая визитка, имея нестандартные размеры, без проблем может быть воспроизведена на любом устройстве чтения оптических дисков.

О мини-дисках

Мини-формат CD-дисков до сих пор является довольно востребованным среди владельцев видеокамер и аудиоплееров формат-фактора 8 см. Среди всех существующих стандартных видов дисков по емкости такой CD способен вместить на носитель не более 210 мегабайт. А вот цена его бьет рекорды, превышая в несколько раз стоимость самых дорогих CD дисков формата 5,25 дюйма. Все дело в заводе-изготовителе. Как показывает практика и многочисленные тесты, производитель, выполняя требования, заявленные корпорациями по производству аудио- и видеотехники, изготавливает диск наивысшего качества. В этом может убедиться любой пользователь, достаточно сравнить характеристики разных дисков, произведя тестирование специализированным программным обеспечением.

Техническая характеристика CD-R диска.

CD-R представляет собой тонкий диск из прозрачного пластика - поликарбоната - толщиной 1,2мм, диаметром 120мм (стандартный) или 80мм (мини). Ёмкость стандартного CD-R составляет 74 минуты аудио или 650МБ данных. Однако, на данный момент (2006 год) стандартным можно считать CD-R ёмкостью 702МБ данных (точнее 736 966 656 байт) или 79 минут 59 секунд и 74 фрейма. Такая ёмкость достигается небольшим превышением допусков, описанных в стандарте «Оранжевой Книги» (CD-R/CD-RW). Также на рынке имеются 90 минутные / 790МБ и 99 минутные / 870МБ диски, которые получили гораздо меньшее распространение.

Поликарбонатный диск имеет спиральную дорожку для направления луча лазера при записи и считывании информации. С той стороны, где находится эта спиральная дорожка, диск покрыт записывающим слоем, который состоит из очень тонкого слоя органического красителя и затем отражающим слоем из серебра, его сплава или золота. Этот отражающий слой покрывается защитным фотополимеризуемым лаком и отверждается ультрафиолетовым излучением. И уже на этот защитный слой наносятся различные надписи краской.

Чистый CD-R не является полностью пустым, на нём имеется служебная дорожка с сервометками ATIP - Absolute Time In Pregroove - абсолютное время в служебной дорожке. Эта служебная дорожка нужна для системы слежения, которая удерживает луч лазера при записи на дорожке и следит за скоростью записи (т. е. следит, чтобы длина пита была постоянной). Помимо функций синхронизации, служебная дорожка также содержит информацию об изготовителе этого диска, сведения о материале записывающего слоя, длине дорожки для записи и т. п. Служебная дорожка не разрушается при записи данных на диск и многие системы защиты от копирования используют её для того, чтобы отличить оригинал от копии.

Первыми компаниями, которые начали выпуск «болванок» CD-R были Taiyo Yuden, Kodak, Maxell и TDK. С тех пор стандарт CD-R подвергался дальнейшему развитию для обеспечения всё больших скоростей записи и в настоящее время (2006) максимальная возможная скорость записи CD-R равна 52x, т. е. в 52 раза больше чем та, которая определена в стандарте «Оранжевой Книги» (1x = 150 КБ/с). Эти доработки заключаются, в основном, в новых материалах для записывающего слоя, лучшей геометрии дорожки и технологии нанесения записывающего слоя. Низкоскоростная запись 1х используется до сих пор для записи особых «аудио CD-R», т. к. записывающие деки на компакт-дисках были стандартизованы именно на эту скорость.

Чистые «болванки» CD-R имеют служебную дорожку с записанными данными. Эта дорожка содержит временные метки и используется при записи, чтобы луч лазера записывал по спиральной дорожке как и на обычных компакт дисках. Вместо печати питов как физических углублений в материале «болванки» как в случае CD, при записи CD-R данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, чтобы физически «прожечь» органический краситель записывающего слоя. Когда краситель нагревается выше определённой температуры, он разрушается и темнеет, изменяя отражательную способность «прожжённой» зоны. Таким образом при записи, управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование тёмных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как питы.

При чтении лазер имеет значительно меньшую мощность, чем при записи, и не разрушает краситель записывающего слоя. Отражённый от отражающего слоя луч попадает на фотодиод, а если луч попадает на тёмный - «прожжённый» - участок, то луч почти не проходит через него до отражающего слоя и фотодиод регистрирует ослабление светового потока. Во время чтения «болванка» в приводе крутится на шпинделе, а читающий луч остаётся неподвижным и направляется следящей системой на дорожку с данными. Чередующиеся светлые и тёмные участки дорожки порождают изменение светового потока отражённого луча и переводятся в изменение электрического сигнала, который далее и преобразуется в биты информации электрической системой привода - «декодируется».

Прожигание записывающего слоя является необратимым химическим процессом, т. е. однократным. Поэтому записанную на CD-R информацию нельзя стереть, в отличие от CD-RW. CD-R, однако, можно записывать по частям, которые называют сессиями.

Используется три основных типа записывающего слоя для CD/DVD:

Цианин (англ. Cyanine ) - Цианиновый краситель обладает сине-зелёным (цвет «морской волны») оттенком рабочей поверхности. Этот материал использовался в самых первых «болванках» CD-R и запатентован фирмой Taiyo Yuden. Этот краситель химически нестоек, что является причиной короткого срока гарантированного хранения записанной информации. Краситель может выцвести за несколько лет. Хотя многие производители используют дополнительные химические добавки для увеличения стабильности цианина, такие диски не рекомендуется использовать в целях резервного копирования и долговременного хранения архивных данных.
Azo - Металлизированный азо-краситель, имеет тёмно-синий цвет. Его формула запатентована фирмой Mitsubishi Chemicals. Этот краситель химически стоек и его способность хранить информацию исчисляется десятилетиями (сами фирмы пишут о 100 годах).

Фталоцианин (англ. Phthalocyanine ) - Чуть более поздняя разработка активного записываемого слоя. Фталоцианин практически бесцветен, с бледным оттенком салатового или золотистого цвета, из-за чего диски на основе фталоцианинового активного слоя часто называют «золотыми». Фталоцианин - несколько более современная разработка. Диски на основе этого активного слоя менее чувствительны к солнечному свету и ультрафиолетовому излучению, что способствует увеличению долговечности записанной информации и несколько более надежному хранению в неблагоприятных условиях (фирмы утверждают о сотнях лет).
К сожалению, многие производители используют различные добавки в записывающий слой, чтобы цианиновые болванки были похожи по цвету на фталоцианиновые. Поэтому нельзя просто по цвету определить материал записывающего слоя. Также и отражающий слой «золотого» цвета не гарантирует, что это фталоцианиновый CD-R.
Существует несколько методов записи данных на CD-R:

Disc-At-Once, DAO (Диск за раз) - весь диск записывается одной сессией, от начала до конца без перерывов. Сначала на диск записывается специальная информация, обозначающая начало записи (англ. lead-in ), после этого «прожигаются» данные, а затем диск «закрывается», т. е. записывается специальная последовательнось битов, которая сообщает о невозможности добавления информации на эту «болванку» (англ. lead-out ). Такой способ хорошо подходит для записи концертных выступлений «вживую», без пауз между песнями, а также в качестве мастер-дисков для последующего тиражирования на заводе.

Track-At-Once, TAO (Дорожка за раз) - данные пишутся по одной дорожке (сессии) за раз и оставляется «открытым» (т. е. запись о «закрытии» диска не делается), что говорит о возможности дальнейшей записи информации на этот диск. Кроме того, это позволяет записывать аудио-диски с дополнительной «компьютерной» дорожкой. Аудио-диск сможет читаться на CD-плеере только после того, как будет записана таблица содержания (TOC - Table Of Content). После записи TOC добавление дорожек становится невозможным.

Packet Writing (Пакетная запись) - не очень распространённый вид записи, при котором диск «форматируется» и в дальнейшем на него можно записывать данные или делать ранее записанные данные «невидимыми», т. е. такой CD-R становится похожим на диски с произвольным чтением и записью. Однако при любом изменении данных (удаление, запись, изменение) на диске необходимо записывать дополнительные пакеты, и после того как все пакеты будут записаны, диск станет недоступным для дальнейших изменений - только для чтения. Поддерживается не всеми приводами, что приводит к проблемам совместимости.

Session-At-Once, SAO (Сессия за раз) - режим SAO применяется при записи формата CD-Extra. При использовании данного формата, на диске возможна запись как аудио-информации (CD-DA), так и программной части. При записи сначала «прожигаются» аудио-треки, а затем данные.

Multisession (Мультисессия) - режим записи, позволяющий в дальнейшем добавлять информацию на диск. Каждая сессия содержит информацию начала сессии (lead-in), затем данные и информацию о конце сессии (lead-out). При записи в режиме мультисессии, информация о структуре предыдущих записей копируется в новую сессию и может быть отредактирована. Таким образом, пользователь может уничтожить информацию о структуре уже ненужных или устаревших записей, не включив ее в новую таблицу содержания (TOC - Table Of Content). Есть возможность «стирать» ненужную ему информацию с компакт-диска, хотя на самом деле физически она продолжает оставаться на CD диске. Информация может быть восстановлена с помощью специального программного обеспечения.

Условия хранения и средний срок жизни записанных CD-R.

На данный момент (2006) среднее время жизни CD-R только оценивается на основании ускоренных тестов старения, т. к. данная технология оптических носителей слишком молодая и не имеет практических данных на этот счёт. Считается, что при должном уходе CD-R должны выдерживать не менее тысячи циклов чтения и хранить записанную информацию несколько сотен лет. К сожалению, некоторые общепринятые практики неправильного обращения с дисками могут уменьшить эту цифру до одного - двух лет. Поэтому, если основная цель записи - долговременное хранение информации, следует бережно обращаться с «болванками» CD-R.

Характеристики материала записанных CD-R со временем подвержены ухудшению, впрочем как и большинство других записываемых носителей. Оптические диски для однократной записи, CD-R, используют в записывающем слое краситель, который под воздействием тепла меняет свойства, влияющие на хранение данных. Процесс деградации может привести к перемещению записанной дорожки с данными внутри слоя, в результате чего привод не сможет прочитать данные с диска.
Многие дешёвые записываемые «болванки» малоизвестных фирм, равно как и безымянные, «лысые», «технологические» болванки, имеют срок жизни порядка двух лет. Некоторые такие «болванки» более высокого качества имеют более длительный срок службы - около пяти лет. Отличить низкокачественные «болванки» от высококачественных весьма сложно, так как лишь немногие производители (например, Taiyo Yuden) заботятся о сроке жизни своих изделий. Из-за ценовых войн качество дисков часто приносится в жертву достижению как можно более низкой себестоимости.
Рекомендации по хранению и работе с «болванками» CD-R:

Хранить вертикально, каждый в отдельном футляре или слим-футляре. Находясь в них, диски не соприкасаются поверхностью с записывающим слоем о стенки футляра.

Избегать изгибания «болванки». Чтобы вынуть диск из футляра, ни в коем случае нельзя «стягивать» его за края. Вместо этого нужно нажать на шпиндель, на котором он держится, что позволит вынуть диск без усилий и изгибания.
«Болванку» нужно держать за тонкие края по периметру, и стараться не касаться прозрачного защитного слоя, чтобы не загрязнять эту поверхность отпечатками пальцев.

Хранить в прохладном сухом месте. Оптимальная температура 5-20°C (41-68°F), влажность 30-50%. Также нежелательны резкие перепады этих значений.
Избегать прямого солнечного света. Он может нагреть футляр и диск, который в нём находится. Продолжительное воздействие прямого ультрафиолетового света (в том числе солнечного) на диск также негативно сказывается на его характеристиках. Однако, небольшие дозы рентгеновского излучения, например при проходе контроля в аэропорту, или магнитные поля не должны оказывать существенного ущерба дискам.
Если возможно, использовать фломастеры или маркеры с водяными растворителями и мягким пером, при написании пометок на поверхности для записей. Лучшее место для пометки - это небольшое пространство на диске вокруг центрального отверстия шириной порядка одного сантиметра, обычно полностью прозрачного. Фломастеры на спиртовых растворителях считаются менее вредными для диска, чем на ксиленовых или толуоловых. Обычно перманентные маркеры делаются на основе ксилена или толуола, и поэтому использовать их для пометок на диске не рекомендуется. Многие производители выпускают фломастеры специально разработанные для нанесения надписей на оптические носители (CD/DVD).

Никогда не используйте наклейки на дисках. Клеящее вещество наклеек может химически воздействовать на диск, а в высокоскоростных приводах компакт-дисков наклейки приводят к биению диска. Известны случаи, когда диск разлетался на части внутри привода, что приводило к потере информации и выходу привода из строя.
Недопустимо появление царапин на любой из поверхностей диска. Даже небольшая царапина на «внешней» поверхности с записывающим слоем может привести к частичной или полной потере информации. Вопреки распространённому мнению, небольшие царапины с «прозрачной» («внутренней») стороны диска менее опасны, но тоже могут привести к проблемам чтения и записи. Нельзя писать на дисках шариковыми ручками, т. к. механическое воздействие на диск обычно приводит его в негодность.
Контакт с водой также нежелателен для диска, особенно для «технологических» «болванок».
Очистка дисков
Как правило, чистить диск CD-R нужно только в том случае, если возникают проблемы с чтением информации с него. Коды коррекции ошибок, используемые в CD-R, обычно хорошо справляются с отпечатками пальцев и царапинами на прозрачной стороне.
Накопившуюся пыль можно убрать, протерев диск мягкой тканью движениями от центра к ободу диска в радиальном направлении. Нельзя протирать диск круговыми движениями, т. к. круговые царапины будут параллельны дорожке и с ними сложнее справиться чем с радиальными царапинами. Более предпочтителен другой способ убрать пыль - сдуть её с помощью струи воздуха из баллончика со сжатым воздухом, который продаётся в магазинах.
Отпечатки пальцев или грязь можно удалить с помощью мягкой ткани, смоченной денатурированным спиртом (этиловым или изопропиловым), после чего насухо вытереть диск такими же радиальными движениями.
Никогда не следует использовать ацетон, растворитель лака для ногтей, керосин, бензин или другие растворители на основе нефтепродуктов. Такие агрессивные растворители могут буквально растворить сам диск или сделать его поверхность мутной и непригодной для работы. Используйте только спиртовые растворители.
Диски формата CD-RW.
Техническая характеристика.
CD-RW (Compact Disc-ReWritable, Перезаписываемый компакт-диск) - разновидность компакт-диска, разработанный в 1997 году для многократной записи информации.
CD-RW является дальнейшим развитием записываемого лазерного компакт-диска CD-R, однако, в отличие от него, позволяет не только записывать информацию, но и многократно стирать уже записанные данные. Этот формат был представлен в 1997 году, и в процессе разработки назывался CD-Erasable (CD-E, Стираемый Компакт Диск). CD-RW во многом похож на своего предшественника CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния - аморфное и кристаллическое. Этот сплав обычно изготавливается из серебра (Ag), индия (In), сурьмы (Sb) и теллура (Te). При записи (или стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из устойчивых агрегатных состояний, которые характеризуются различой степенью прозрачности. Читающий луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью формируют картину аналогичную питам и площадкам обычных штампованных CD.

"Болванки" CD-RW позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз. За исключением возможности стирать записанную информацию, для пользователя работа с "болванками" CD-RW очень похожа на работу с однократно записываемыми CD-R. Данные записываются сессиями, можно дописывать новые файлы и "прятать" уже записанные. С каждой новой сессией свободное место на диске уменьшается, и когда оно закончится, можно будет полность стереть информацию со всего диска или её часть, после чего он вновь будет доступен для записи новой. Позднее появился новый формат записи болванок CD-RW - Universal Disk Format (UDF, Packet Writing), который скрывает от пользователя технические сложности и позволяет "отформатировать" "болванку" и работать с ней как с обычной большой дискетой доступной на чтение/запись/удаление/изменение. Объём таких UDF форматированный болванок равен примерно 530МБ, в отличие от обычных 700МБ при записи сессиями (точнее, записать 700МБ можно только одной сессией на весь диск).

Записанный CD-RW не полностью удовлетворяет требованиям, описанным в стандартах «Red Book» (CD-ROM) и «Orange Book Part II» (CD-R) - конкретнее, они имеют более слабый отражённый сигнал. И поэтому такие диски не читаются в старых приводах компакт дисков, выпущенных до 1997 года. CD-R считается более подходящим стандартом носителей для резервного копирования, т.к. записанная на них информация уже не может быть изменена и производители "болванок" указывают большее время хранения данных для дисков CD-R, чем для CD-RW.

При обычной записи на CD-RW - не UDF, периодически нужно полность стирать диск. Существует два вид стирания - «полное» и «быстрое». Как следует из названия, при «полном» стирании вся информационная дорожка перезаписывается, грубо говоря, нулями, и старая информация уничтожается. А «быстрое» стирание очищает только небольшую часть диска с начала, что происходит гораздо быстрее, но существует техническая возможность восстановить данные. Поэтому если есть необходимость сохранения конфиденциальности информации, то нужно использовать полное стирание.
Диски формата CD-ROM.
Компакт-диск («CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») - оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные - их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере. С развитием mp3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения mp3-файлов с CD-ROM’ов.
Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disk Read Only Memory» и обозначает компакт-диск как носитель информации широкого применения (в отличие от аудио-компакт-диска). «КД ПЗУ» означает «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство». CD-ROM’ом часто ошибочно называют привод для чтения компакт-дисков.
Диски формата DVD-R/RW.
Техническая характеристика DVD-R диска
Внешне диски DVD практически невозможно отличить от обычных CD. Они имеют одинаковые размеры и внешне очень похожи друг на друга. Однако прочесть диск DVD на обычном CD-приводе уже не удастся. Для этого понадобится привод с поддержкой DVD-формата, который, кстати, без проблем читает обычные компакт-диски.
Вся информация на DVD хранится в файловой системе MicroUDF (Micro Universal Disk Format). Ее официально утвердили в 2000 году. MicroUDB поддерживает носители большой емкости и файлы больших размеров. Имена файлов записываются в формате unicode, что обеспечивает совместимость DVD со всеми операционными системами для ПК, а также с разнообразной бытовой техникой.
Существенным отличием DVD от CD является возможность двухслойной записи дисков. На одном одностороннем диске (бывают и двухсторонние, с информационной поверхностью на каждой стороне) можно хранить в два раза больше информации. Оба слоя имеют отражающую поверхность, только один из них обладает высокой прозрачностью (до 40%). При записи/чтении луч просто меняет фокусировку, что позволяет не попадать на оба слоя одновременно.

Более высокой емкости DVD-диски обязаны не только возможностью двухслойной записи дисков, но и большей плотностью записи информации. Более высокая плотность записи была достигнута за счет уменьшения расстояния между информационными дорожками на спирали. Это расстояние у CD-дисков составляет 1,6 мкм. У дисков DVD - 0,74 мкм. Объем DVD-дисков, в зависимости от их конкретного типа, может быть от 4,7 до 17 Гб.
Типы DVD:

DVD по структуре данных бывают трёх типов:
DVD-Video - содержат фильмы (видео и звук);
DVD-Audio - содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);
DVD-Data - содержат любые данные.
DVD как носители бывают четырёх типов:
DVD-ROM - штампованные на заводе диски;
DVD+R/RW - диски однократной (R - Recordable) и многократной (RW - ReWritable) записи;
DVD-R/RW - диски однократной (R - Recordable) и многократной (RW - ReWritable) записи;
DVD-RAM - диски многократной записи с произвольным доступом (RAM - Random Access Memory).
DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит вместимость диска:

• однослойные односторонние (DVD-5) вмещают 4,7 гигабайта информации,
• двухслойные односторонние (DVD-9) вмещают 8,7 гигабайта информации,
• однослойные двусторонние (DVD-10) вмещают 9,4 гигабайта информации,
• двухслойные двусторонние (DVD-18) вмещают 17,4 гигабайта информации.

Вместимость можно определить на глаз - нужно посмотреть, сколько рабочих (отражающих) сторон у диска и обратить внимание на их цвет: двухслойные стороны обычно имеют золотой цвет, а однослойные - серебряный, как компакт-диск. Любой из носителей может иметь любую структуру данных (см. выше) и любое количество слоёв (двухслойные DVD-R и DVD-RW появились в конце 2004 года).

Стандарт записи DVD-R(W) был разработан DVD-Forum’ом как официальная спецификация (пере)записываемых дисков. Однако цена лицензии на эту технологию была слишком высока, и поэтому несколько производителей пишущих приводов и носителей для записи объединились в «DVD plus RW Alliance», который и разработал стандарт DVD+R(W), стоимость лицензии на который была ниже. Поначалу «болванки» (чистые диски для записи) DVD+R(W) были дороже, чем «болванки» DVD-R(W), но теперь цены сравнялись.

Стандарты записи «+» и «-» частично совместимы. В настоящее время они одинаково популярны - половина производителей поддерживает один стандарт, половина - другой. Идут споры, вытеснит ли один из этих форматов своего конкурента или они продолжат мирно сосуществовать. Все приводы для DVD могут читать оба формата дисков, и большинство пишущих приводов также могут записывать оба типа «болванок».
В отличие от компакт-дисков, в которых структура аудиодиска фундаментально отличается от диска с данными, в DVD всегда используется файловая система UDF.
Скорость чтения/записи DVD указывается кратной 1350 Кб/с, то есть 16-скоростной привод обеспечивает чтение (или запись) дисков в 16 ? 1350 = 21600 Кб/с (21,09 Мб/с).
Региональная привязка DVD.
Киностудии заинтересованы в контроле над распространением своих фильмов, выпущенных на DVD, в разных странах. Это обусловлено тем, что время выхода фильмов в кинотеатре и время выхода их в широкий видеопрокат в разных странах разные. Принято считать, что в видеопрокат кино должно выходить только после того, как пройдёт его премьера в кинотеатрах. Так, например, фильм, вышедший в видеопрокат в США, может только начать показываться в кинотеатрах Европы, что нарушает это правило.
Именно поэтому при утверждении стандарта DVD был введён код, ограничивающий использования диска DVD-Video в пределах одной зоны.
Таким образом, диску DVD-Videо и DVD-проигрывателю присваивается региональный код. И если при проигрывании диска эти коды не совпадают, фильм воспроизводиться не будет.
Региональная защита является опциональной и может быть использована по усмотрению изготовителя диска. Она не является какой-либо криптографической системой, а всего лишь одним байтом в заголовке диска, который проверяется перед началом воспроизведения диска. DVD-плеер может иметь несколько региональных кодов, в этом случае он может проигрывать диски нескольких разных «зон». Многие китайские плееры вообще игнорируют региональную защиту.
Всего было введено 8 региональных зон:

Код	Территория
0	Универсальный код для воспроизведения во всех регионах.
1	Бермуды, Канада, США
2	Западная Европа, Центральная Европа, Средний Восток, Египет, Гренландия, Япония, Лесото, Южная Африка, Швейцария
3	Восточная Азия, Гонконг, Макау, Южная Корея, Тайвань
4	Центральная Америка, Острова Тихого Океана, Южная Америка, Мексика, Австралия, Новая Зеландия
5	Африка, Восточная Европа, Южная Азия, Монголия, Северная Корея,
6	Китай
7	Зарезервировано для использования в будущем
	Для специального международного использования (самолёты, круизные лайнеры и т.п.)

Снять ограничение можно редактированием прошивки (firmware) привода, что однако ведёт к потере гарантии. Обычно при прошивке код региона меняется на 0. Однако существуют DVD диски с особой проверкой кода региона, которые не могут быть воспроизведены с кодом такой зоны. DVD плееры с изменяемой DVD зоной могут решить эту проблему (обычно смена возможна только до 5 раз, дальше менять можно только после перепрошивки firmware).
Такая защита используется только в дисках DVD-Video.

Диски формата Blu-Ray Disc.

Blu-ray Disc или сокращённо BD (от англ. blue ray - голубой луч и disc - диск) - это следующие поколение формата оптических дисков - используемый для хранения видео высокой чёткости (с разрешением 1920X1080 точек) и данных с повышенной плотностью.
Стандарт Blu-ray был совместно разработан группой компаний по производству бытовой электроники и компьютеров во главе с Sony, которые вошли в Ассоциацию Blu-ray дисков (BDA). По сравнению со своим основным конкурентом, форматом HD DVD, Blu-ray имеет бо?льшую информационную ёмкость на слой - 25 вместо 15 гигабайт, но в тоже время он более дорогой в использовании и поддержке.

На международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года, было объявлено о том, что коммерческий запуск формата Blu-ray пройдёт весной 2006 года.
Техническая характеристика BD.
Односторонний диск Blu-ray (BD) может хранить 23.3, 25, или 27 Гб - этого объёма достаточно для записи приблизительно четырёх часов видео высокой чёткости со звуком. Двухслойный диск может вместить 46.6, 50, или 54 Гб - достаточно для записи на него приблизительно восьми часов HD-видео. Также в разработке находятся диски вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием соответственно четырёх и восьми слоёв. Корпорация TDK уже анонсировала прототип четырехслойного диска объёмом 100 Гб.
Стандарт BD-RE (перезаписываемые BD) будет доступен наравне с BD-R (записываемые) и BD-ROM форматами. Почти все производители оптических носителей заявили о готовности выпустить в продажу перезаписываемые и записываемые диски одновременно с выходом формата BD-ROM на рынок.
В дополнение к стандартным дискам размером 12 см, будут выпущены варианты дисков размером 8 см для использования в цифровых фото- и видеокамерах, планируется что их объём будет 15 Гб для двухстороннего варианта.
В таблице ниже приведены размеры текущих и запланированных на ближайшее время дисков формата Blu-Ray.

В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно.

Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском - до 0,32 микрон - и увеличить плотность записи данных.

Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD. Эффективный «размер пятна» на котором лазер может сфокусироваться ограничен дифракцией и зависит от длины волны света и числовой апертуры линзы используемой для его фокусировки. Уменьшение длины волны, использование большей числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 36 Мбит/с. В дополнение к оптическим улучшениям диски Blu-ray также имеют улучшенную технологию кодирования данных, позволяющую хранить больший объём информации.

Технология твёрдого покрытия.

Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывало много неуверенности относительно того сможет ли формат Blu-ray противостоять стандарту HD DVD - своему основному конкуренту. HD DVD помимо своей более низкой стоимости может нормально существовать без картриджей, также как форматы CD и DVD, что делает его более понятным для покупателей, а также более интересным для производителей и дистрибьюторов, которые могут быть обеспокоены дополнительными затратами из-за картриджей.

Решение этой проблемы появилось в январе 2004, с появлением нового полимерного покрытия, которое дало дискам невероятную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией TDK, получило название «Durabis», оно позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток - которые могут нанести повреждения CD и DVD. Формат HD DVD имеет те же недостатки, так как эти диски производятся на основе старых оптических носителей. По сообщению в прессе «голые» BD с этим покрытием сохраняют работоспособность даже будучи поцарапанными отвёрткой.

Диски формата HD DVD.

HD DVD (англ. High Definition DVD - DVD высокой чёткости) - технология записи от компании Toshiba (в содружестве с компаниями NEC и Sanyo). HD DVD подобен соперничающей технологии Blu-ray Disc, которая также использует такие же диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и синий лазер с длиной волны 405 нанометров. К альянсу HD DVD присоединились Microsoft и Intel, а также возможна неэксклюзивная поддержка трёх основных киностудий: Paramount Pictures, Universal Studios и Warner Bros.

Однослойный HD DVD имеет ёмкость 15 GB, двухслойный - 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который будет хранить 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray, который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя, но защитники HD DVD утверждают, что многослойные диски Blu-ray ещё до сих пор в разработке. Оба формата обратно совместимы с DVD и оба используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2, Video Codec 1 (VC1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264/MPEG-4 AVC. HD DVD часто неправильно пишется «HD-DVD», так как люди думают, что это название аналогично предыдущему поколению «DVD-R/RW».

Blu-ray Disc или сокращённо BD (от англ. blue ray - голубой луч и disc - диск) - это следующие поколение формата оптических дисков - используемый для хранения видео высокой чёткости (с разрешением 1920?1080 точек) и данных с повышенной плотностью.

Стандарт Blu-ray был совместно разработан группой компаний по производству бытовой электроники и компьютеров во главе с Sony, которые вошли в Ассоциацию Blu-ray дисков (BDA). По сравнению со своим основным конкурентом, форматом HD DVD, Blu-ray имеет большую информационную ёмкость на слой - 25 вместо 15 гигабайт, но в тоже время он более дорогой в использовании и поддержке.

Blu-ray (букв. «голубой-луч») получил своё название от коротковолнового 405 нм «синего» (технически сине-фиолетового) лазера, который позволяет записывать и считывать намного больше данных, чем на DVD, который имеет те же физические объёмы, но использует для записи и воспроизведения красный лазер большей длины волны (650 нм).

Диски формата HVD

Голографический диск (Holographic Versatile Disc) - это улучшенная технология производства оптических дисков, до сих пор находящаяся в разработке, которая значительно увеличит объём хранения данных по сравнению с Blu-ray и HD DVD. Она использует технологию известную как голография, которая использует два лазера, один - красный, а второй - сине-зелёный, коллимирующие в один луч. Сине-зелёный лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения серво-сигналов с регулярного CD-слоя в глубине диска. Серво-информация используется для отслеживания позиции чтения, наподобие системы CHS в обычном жёстком диске. На CD или DVD эта информация внедрена в данные.

Эти диски имеют информационную ёмкость до 3.9 терабайт (TB), что сравнимо с 6000 CD, 830 DVD или 160 однослойными дисками Blu-ray. HVD также имеет скорость передачи данных 1 Гбайт/сек. Optware собирается выпустить 200GB диск в начале июня 2006 года и Maxell в сентябре 2006 с ёмкостью 300GB.

Структура голографического диска (HVD)

1. Зеленый лазер чтения/записи (532nm)
2. Красный позиционирующий/индексный лазер (650nm)
3. Голограмма (данные)
4. Поликарбонатный слой
5. Фотополимерный (рhotopolimeric) слой (слой содержащий данные)
6. Разделяющий слой (Distans layers)
7. Слой отражающий зеленый цвет (Dichroic layer)
8. Алюминиевый отражающий слой (отражающий красный свет)
9. Прозначная основа
P. Питы (PIT)

Виды печати на дисках

На данный момент на рынке технологий представлены следующие виды печати на поверхности дисков формата CD/DVD-R:

Офсетный способ печати.

Шелкография.

Термопечать на CD/DVD-R дисках.

Струйная печать (Ink-Jet) на CD/DVD-R дисках.

Офсетный способ печати - наиболее часто используется для печати промышленных тиражей на CD и DVD. Главной его особенностью является то, что технология изображения на CD, DVD практически ничем не отличается от традиционной полиграфической печати, поэтому изображение получается полноцветный и достаточно качественным, хотя и несколько уступающем фелкографии в яркости цветов. Поверх изображения обычно наноситься защитный слой прозрачного лака.

Шелкография – метод печати, при котором нанесение краски на бумагу происходит путем продавливания ее через специальную сетку (трафарет). Отсюда второе название шелкографии – трафаретная печать. Шелкографная является основным способом нанесения изображения на компакт-диски, выпускаемые средними тиражами, и наиболее подходит для печати простых изображений с количеством цветов не более пяти, при этом обеспечивается высокая четкость и качество цветопередачи. Отсюда и основной недостаток – шелкография плохо проходит для передачи изображения фотографического качества. Тем не менее, до девяноста процентов всех выпускаемых в мире оптических дисков прокрашены способом трафаретной печати.

Термопечать на CD, DVD дисках.
Технология термопечати заключается в комбинации высокой температуры и кратковременного нажатия (давления) на печатающую головку, вследствие чего краситель с красящей ленты переносится на поверхность диска, причем размеры каждой порции микроскопические. Естественно, что краска подобранна так, что внедряется практически в любую и держаться на ней очень хорошо. Поэтому такие устройства наилучшим образом подходят для печати в основном надписей или сложных рисунков (например, логотипов).

Важнейшим преимуществом CD, DVD термопринтеров над струйными является то, что практически все они могут печатать на любых компакт-дисках, не нуждаясь в особых покрытиях, а так же высокая влагостойкость и долговечность полученных изображений.

Струйная печать (Ink-Jet) на CD, DVD дисках.
Это самый качественный и быстрый способ печати на CD, DVD – дисках, идеально подходящих также для создания небольших тиражей. При использовании данного метода становится возможным точное отображение фотографий с мелкими элементами, сложного орнамента или мелкого текста.

Струйная печать возможна не на любых, а только на специальных, «печатаемых» CD/DVD дисках, имеющих микрошероховатое покрытие (Ink-Jet Printable), хорошо впечатывающее чернила, распыляемые печатающей головкой. Попытка печатать на болванках, на упаковках которых не написано «Printable», даже если внешне они для печати вроде бы и подходят, скорей всего закончатся плачевно: капельки чернил не смогут впитаться в поверхность диска и «расползутся» по сторонам, едва он будет вставлен в дисковод. Кроме того, отпечатанная поверхность очень чувствительна к влаге. Для закрепления изображения диски можно покрыть специальным лаком или ламинировать, при этом поверхность диска становиться глянцевой. Однако многих потребителей, особенно «печатающих» диски для личного использования, вполне устраивает изображение и без закрепления лаком.

Словарь терминов

Universal Disk Format(универсальный дисковый формат) - файловая система, используемая на перезаписываемых компакт-дисках.

Диски с маркировкой - «termo printable» (с белым слоем) – используются под термопечать.

Диски с маркировкой - «no printing» - шелкография и офсетная печать.

Диски с маркировкой – «Ink-jet printable» – струйная печать.

Упаковка с дисками – «Spindl»