6

# Тема 6. Оптические накопители

Цель: Рассмотреть технологии популярных дисков CD и DVD.

План:

1. Технологии оптических дисков CD .

2. Диски DVD.

1. Технологии оптических CD

CD-ROM

Основой работы всех оптических дисководов (от СD-RОМ до DVD) является то, что различные участки дисков обладают разной отражающей способностью. Именно так создаются условия для хранения двоичной информации, с которой может работать компьютер. Считывание информации осуществляется при помощи лазера, который воспринимает, одни участки диска как нуль, а другие как единицу.

Прессование так называемых алюминиевых дисков СD-RОМ — самая старая технология, предполагающая использование чрезвычайно дорогостоящего заводского оборудования. Печать дисков осуществляется с помощью специальной матрицы. Рабочая поверхность изготовлена из алюминия. По такому методу создаются всем известные диски (от слов Read On1у Меmоrу — только читаемая память), которые допускают только считывание информации и не позволяют производить какую-либо запись. По этой технологии делают музыкальные компакт-диски и дистрибутивные диски с программным обеспечением. играми и мультимедийными справочниками. Как правило, они содержат до 650 Мбайт данных и до 74 минут музыки. Особенно сложным процессом является изготовление матрицы.

CD-R - технология однократной записи на оптический диск.

По своему строению диск СD-R, как и СD-RОМ, напоминает слоеный пирог, состоящий из активного отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу (субстрат) — пластиковый кружок с отверстием для фиксации на шпинделе вращающегося привода. На СD-R-диск можно записать собственную информацию, но только один раз. Перезаписать ее уже не удастся.

Весь секрет этой технологии заключается в активном (или регистрирующем) слое. Он состоит из красителя, способного изменять свои отражающие характеристики под действием лазера. Лазерный луч «прожигает» точки на его поверхности, не влияя на остальные слои. Эти точки и кодируют информацию. Изменения данного слоя являются необратимыми (при правильном хранении диска), благодаря чему информация может храниться многие десятки лет. Но, с другой стороны, эта самая необратимость изменений является препятствием для перезаписи информации на диске, то есть уже записанную информацию невозможно стереть или изменить. Одним из первых веществ, использовавшихся для изготовления активного слоя, был цианин. Затем компанией Мitsai был создан фталоцианин, который является производной цианина, но менее чувствителен к воздействию света после записи, что способствует увеличению срока хранения информации. Над активным слоем СD-R-диска находится светоотражающий слой. Этот слой — тончайшая пластинка из серебра. Изначально в этих целях использовалось только промышленное золото, но вскоре оно было вытеснено серебром, которое не только дешевле, но и обладает большим коэффициентом отражения света( Правда, «золотые» диски еще иногда применяются, например, для хранения медицинских архивов.

Защитный слой, наносимый поверх светоотражающего, служит для механической защиты СD-R-диска и нанесения на него этикетки.

CD-RW (RW -от англ. Rewritable - перезаписываемый) — технология многократной перезаписи с изменением фазового состояния.

Перезаписываемые компакт-диски сегодня стали одними из самых выгодных носителей, пригодных даже для оперативного хранения информации. Технология многократной перезаписи основана на изменении фазового состояния вещества рабочей поверхности диска при помощи лазера. На тех участках, где это вещество находится в аморфном состоянии, оно обладает высокой поглощающей способностью, а там, где оно в кристаллической форме, лазерный луч беспрепятственно проникает сквозь него, а затем отражается от следующего, отражающего, слоя. Для того чтобы перевести вещество в аморфное состояние, его сильно разогревают лазером, а затем быстро охлаждают. В итоге оно не успевает кристаллизоваться. А чтобы диск заново кристаллизовать, его снова нагревают — правда, до более низкой температуры, а затем медленно охлаждают. Кристаллическая решетка восстанавливается, и чувствительный слой становится прозрачным. При перезаписи происходит повторное изменение фазового состояния в соответствии с перезаписываемой информацией. Диски CD-RW рассчитаны более чем на 1000 перезаписей. Внешне эти диски похожи на алюминиевые и называются дисками CD-RW , то есть перезаписываемыми компакт-дисками). К сожалению, диски CD-RW читаются не во всех приводах CD-RОМ, а лишь в тех, которые поддерживают спецификацию MultiRead.

2. Диски DVD

Цифровой универсальный диск DVD (DIGITAL VERSATILE DISC) считается самым перспективным форматом архивирования и записи больших объемов информации. Он был специально разработан, чтобы преодолеть ограничения по качеству записи и емкости VIDEO-CD, аудио-компакт-дисков и даже кассет домашних видеомагнитофонов;

Самыми распространенными (потому что стандарты утверждены) можно считать DVD-VIDEO и DVD-RОМ. Диск DVD-VIDEO может содержать целый фильм с цифровым звуком и изображением и может быть просмотрен как на соответствующем проигрывателе, подсоединенном к телевизору, так и на компьютере с DVD-приводом. Для комфортного просмотра видеофильмов в формате DVD необходим МРЕG-2-декодер или мощный процессор, позволяющий работать с программным проигрывателем (программно декодировать МРЕG-2). На видеокомпакт-диске DVD имеется также специальная звуковая дорожка с возможностью записи нескольких каналов (левого, правого, центрального, двух каналов объемного звучания и сабвуфера). Помимо этого имеется и стандартный стерео-канал. Воспроизведение DVD-видеофильмов производится на стандартной скорости 1х, которая для DVD составляет 1385 Кбайт/с. Здесь главное — не перепутать с 1х для СD-RОМ, которая составляет 150 Кбайт/с. Современные приводы DVD-RОМ для работы с данными используют скорости около 12х, достигая пиковой скорости передачи данных в 16,6 Мбайт/с: .

Диски DVD-RОМ содержат только информацию, так что их можно использовать исключительно на компьютере. Поддержка файловой структуры на физическом уровне одинакова у обоих типов, но отличается от традиционных дисков СD-RОМ. При этом DVD-диски могут быть разной емкости. Как мы знаем, классические CD-ROM-диски содержат до 700 Мбайт информации или 80 минуты музыки. Емкость же DVD зависит от их конструкции.

CD и DVD сохраняют информацию при помощи серии микроуглублений, формирующих спиральные дорожки начиная от центра диска. Однако на DVD эти микроуглубления более маленькие и, следовательно, более плотно прилегают друг к другу. Кроме того, сами треки (дорожки) DVD располагаются гораздо плотнее, что позволяет разместить на диске почти в семь раз больше данных, чем на обычном CD-RОМ. Для чтения данных с DVD применяется точно сфокусированный лазер с меньшей длиной волны, чем излучают диоды обычных приводов СО-RОМ (635-650 нанометров против 780 нм у CD).

Каждый DVD-диск может иметь на одной стороне два слоя, хранящих информацию, один над другим. Первый слой полупрозрачен, и лазер читает его без проблем. Для чтения содержимого второго слоя необходимо так перефокусировать лазер, чтобы луч проходил через первый слой и отражался только от второго. Таким образом, емкость диска увеличивается вдвое, а сложность конструкции привода существенно возрастает. И наконец, информацию на DVD можно записывать с двух сторон (а каждая из сторон может содержать два уровня) Теперь уже емкость диска увеличена в четыре раза по сравнению с классическими однослойным и односторонним.

Литература: 5, стр. 12-45; 6, стр. 15- 58

Контрольные вопросы

1. Что является основой работы всех оптических дисководов?

2. Как устроены диски СD-RОМ?

3. В чем секрет технологии CD-R?

4. На чем основана технология многократной перезаписи CD-RW?

5. Чем отличается технология DVD от CD?

6. Какова емкость DVD дисков?