CD ROM


WSTĘP

Trudno już obecnie wyobrazić sobie nowoczesnego peceta nie dysponującego napędem CD-ROM. Wszystko to, co kiedyś trzeba było pracowicie upakowywać na dyskietkach, można teraz wygodnie zgromadzić na błyszczącym krążku. Swoją oszałamiającą karierę płyta CD zawdzięcza dwóm zasadniczym czynnikom: bardzo niskim kosztom produkcji oraz możliwości zapamiętania na niej ogromnych ilości cyfrowych informacji.

Opracowana na początku lat 80. przez firmy Philips i Sony technologia CD (Compact Disc) zrewolucjonizowała techniki zapisu dźwięku. Dysk kompaktowy zdobył ogromne powodzenie wśród melomanów, między innymi dzięki niedostępnej dotychczas dla przeciętnych śmiertelników jakości zapisu cyfrowego. Zachęcone sukcesem swego wynalazku firmy Philips i Sony opracowały w roku i 1985 nowy standard CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), przeznaczony do zapisu na dysku CD danych komputerowych. Biorąc pod uwagę niewielki koszt produkcji dysku (ok. 2$ za sztukę przy większych ilościach) i pojemność sięgającą ponad 50O MB, było to idealne rozwiązanie do przechowywania dużych ilości informacji. Jednak swoją ogromną popularność standard ten zdobył dopiero w latach 90-tych, kiedy wraz ze wzrastającą mocą obliczeniową komputerów pojawiło się zjawisko o nazwie "multimedia". Pod tą nazwą rozumiemy oddziaływanie na użytkownika komputera za pomocą wielu środków przekazu: tekstu obrazu (w tym animowanego) i dźwięku, które są ze sobą odpowiednio powiązane. Ważna jest nie tylko obecność tych środków, ale także możliwość interakcyjnego dostępu, czyli "wyselekcjonowania" interesujących użytkownika fragmentów np. multimedialna encyklopedia to zestaw haseł, do prezentacji, których służy nie tylko opis tekstowy, ale także animowane sekwencje wideo w połączeniu z dźwiękiem. Użytkownik może oprócz zapoznania się z interesującym go fragmentem zagadnienia, korzystając z odpowiednich odnośników zagłębiać się w temacie. Podobnie jak tradycyjna płyta gramofonowa, także i krążek CD jest tłoczony w specjalnej prasie. O ile jednak w przypadku płyt winylowych wklęsła forma prasy była wykonana z metalu, to do formowania z gorącego tworzywa sztucznego płyt kompaktowych stosuje się formę szklaną. Taka matryca jest wprawdzie dość droga, ale za jej pomocą można już niewielkim nakładem kosztów wyprodukować niezliczone kompakty.

ZASADA DZIAŁANIA I ODCZYTU PŁYTY CD

Podstawowa zasada działania napędów CD-ROM w zasadzie się nie zmieniła od czasu skonstruowania pierwszych urządzeń tego typu. Każdy czytnik składa się z czterech elementów. Najbardziej widoczna jest solidna metalowa rama, na której osadzona jest obudowa. Wewnątrz znajduje się blok napędowy zawierający zwykle trzy silniki. Pierwszy z nich wprawia płytę w ruch obrotowy, drugi odpowiada za pozycjonowanie głowicy odczytującej, a trzeci służy do wsuwania i wysuwania tacki, na której umieszcza się krążek. Ramię z układem optycznym przesuwane jest zwykle wzdłuż dwóch solidnych, stalowych prowadnic. Od precyzji ich wykonania zależy między innymi szybkość pozycjonowania głowicy. Czwartym istotnym elementem są układy elektroniczne odpowiadające za sterowanie silnikami krokowymi, mechanizm korekcji błędów i interfejs komunikacyjny. Tajemnice płyty samej CD można zgłębić dopiero przy użyciu mikroskopu elektronowego. Na sprasowanej poliwęglanowej powierzchni znajdują się miniaturowe zagłębienia o wielkości zaledwie tysięcznych części milimetra. Podobnie jak ma to miejsce w tradycyjnej płycie długogrającej, elementy te tworzą spiralną ścieżkę, która jednak biegnie od środka kompaktu do jego brzegu i w tym właśnie kierunku jest odczytywana. Odczyt danych następuje w sposób bezkontaktowy za pomocą promienia świetlnego. Aby dokładnie wychwycić minimalne różnice w strukturze ścieżki, wykorzystywany do odczytu laser diodowy musi emitować strumień o wyjątkowo małej długości fali. Wystarczające jest promieniowanie podczerwone. Taki promień świetlny jest wprawdzie niewidoczny dla oka, ale szkodliwy. Z tego też względu nie należy nigdy otwierać odtwarzacza CD podczas odczytywania kompaktów. Na powierzchnię płyty napyla się cienką warstwę aluminium, która nadaje jej charakterystyczny srebrzystotęczowy połysk. Gdy promień laserowy natrafi na gładką powierzchnię dysku (tzw. Land, czyli pole), odbija się od niej jak od lustra i wraca tą samą drogą do lasera. Umieszczony tu mały pryzmat kieruje strumień świetlny do fotodiody, która pochłania tak uzyskaną energię i zamienia ją w prąd elektryczny. Cała sytuacja wygląda inaczej, gdy promień laserowy natrafi na zagłębienie w płycie (tzw. Pit, czyli dół). Zagłębienie to powoduje odbicie strumienia świetlnego w innym kierunku, w związku, z czym nie trafia on do fotodiody i prądu nie ma. Analogicznie jak w przypadku czarnego krążka, także w muzycznym kompakcie może wystąpić "przeskok" ścieżki lub obniżenie jakości emitowanego dźwięku, gdy na powierzchni znajdą się jakieś zarysowania. Aby zaradzić takim problemom, płyta CD dysponuje pewnymi mechanizmami zabezpieczającymi, za pomocą, których napęd jest w stanie odtworzyć utracone dane. Cały sekret takiego rozwiązania tkwi w sposobie zapisu danych na kompakcie. Fotokomórka przechwytująca powracający promień laserowy najlepiej rozpoznaje przejście od stanu jasnego do ciemnego. Nośnikiem informacji nie jest więc sama wartość, lecz jej zmiana. Normalną sytuacją na płycie CD jest ciągła zmiana pomiędzy obszarami Pit i Land. Jedynie odstępstwo od tej reguły oznacza wartość logiczną 1. Regularne następowanie po sobie kolejnych wartości Pit i Land mechanizm odczytujący interpretuje natomiast jako ciąg zer. Logiczna jedynka stanowi zatem zamierzoną nieprawidłowość w regularnym ciągu Pit-Land. Takie nieregularności nie powinny jednak występować zbyt często, gdyż elektroniczny układ odczytujący nie będzie w stanie prawidłowo odczytać informacji. Pomiędzy kolejnymi jedynkami musi więc zawsze występować określona minimalna liczba zer. Konieczne jest przekodowanie przygotowanych do zapisu danych w taki sposób, aby spełniony został powyższy warunek. Stosowana jest w tym przypadku metoda zwana kodowaniem EFM (Eight to Fourteen Modulation). Do odwzorowania jednego bajta używa się w niej 14 bitów. Za pomocą takiego ciągu bitów można utworzyć 16 384 (214) kombinacje, z których do wykorzystania pozostaje 267. Z tej liczby 256 kombinacji służy do odwzorowania jednego bajta, a pozostałe 11 możliwości są niezdefiniowane. Najmniejszy stosowany w kompaktach zestaw bajtów nosi nazwę Small Frame (mała ramka) i zawiera 24 bajty informacji oraz 8 dodatkowych do korekcji ewentualnych błędów. Jeśli jednak zbyt duża część tego 24-bajtowego ciągu zostanie uszkodzona, to nawet najlepszy układ elektroniczny nie będzie w stanie ich odtworzyć na podstawie ośmiu bajtów zapasowych.

Powierzchnia użytkowa płyty CD jest podzielona na specjalne segmenty, zwane sektorami. Sektor taki - określany również mianem Large Frame (duża ramka) - składa się z 98 obszarów Small Frame. Z uwagi na fakt, że sektory łączą się ze sobą tworząc spiralę, ich liczba nie musi być z góry określona i może zmieniać się w zależności od pojemności dysku. W przypadku muzycznych kompaktów pojedynczy sektor odpowiada materiałowi muzycznemu o długości około jednej siedemdziesiątej piątej sekundy. Gdy z powodu zanieczyszczeń odczytanie jakiegoś sektora jest niemożliwe, odtwarzacz analizuje sąsiednie bloki danych i przyjmuje zamiast utraconych informacji najbardziej prawdopodobne wartości. W efekcie błąd taki jest praktycznie niesłyszalny przy odtwarzaniu. Jeśli jednak tego typu usterki będą występować zbyt często, słuchacz może odnieść wrażenie, że brzmienie kompaktu jest nieprawidłowe. Podobne rozwiązanie nie funkcjonuje jednak w przypadku danych komputerowych, gdyż pecet może pracować tylko na danych autentycznych, a nie przybliżonych. Z tego też względu konieczne jest zastosowanie bardziej zaawansowanego mechanizmu korekcji błędów. Liczba bajtów przypadających na jeden sektor jest ustalona dla każdego standardu nośnika; płyty CD-ROM posiadają z reguły sektory o długości 2 353 bajtów. Jeśli od tej liczby odejmiemy 12 bajtów wykorzystywanych do synchronizacji, 288 bajtów do korekcji błędów oraz 4 bajty umożliwiające dokładne adresowanie każdego sektora, to w jednym sektorze pozostanie miejsce na 2 KB danych. W celu uzyskania takiej ilości danych i późniejszego ich przesłania do komputera, napęd CD musi jednak fizycznie odczytać z kompaktu ponad 7 KB informacji. Wśród 288 bajtów przeznaczonych na korekcję błędów znajdują się 4 bajty kontroli parzystości. W ten sposób elektroniczny układ odczytujący może łatwo ustalić, czy w danym sektorze w ogóle występuje jakiś błąd. Po tych czterech bajtach następuje ciąg 8 bajtów zerowych, które mają zapewnić fizyczny odstęp pomiędzy danymi. Na pozostałych 276 bajtach znajdują się informacje nadmiarowe (redundantne), wyliczone na podstawie rzeczywistych danych. Dzięki tak zakodowanym informacjom istnieje możliwość skorygowania w pewnym zakresie napotkanych błędów. Istnieje bardzo wiele źródeł błędów odczytu płyt CD. Jeśli w trakcie procesu produkcyjnego do szklanej matrycy dostanie się kurz lub w tworzywie budującym płytę powstaną pęcherzyki powietrza, to możemy spodziewać się utraty całych bloków danych. Z tego też względu, aby mechanizm korekcji błędów miał większą swobodę działania, dane zapisane na płycie CD są trochę rozproszone. Jeżeli uszkodzeniu uległo mniej niż 450 kolejnych bajtów, to istnieje możliwość ich zrekonstruowania. Producent kompaktów sprawdza więc, jak dużo fizycznych błędów odczytu posiadają nowo wyprodukowane płyty. Niemal standardowym parametrem kompaktu jest więc maksymalna liczba błędów przypadających na sektor (BLER, Block Error Rate). Wartość ta jest jednak z reguły ustalana w zupełnie dowolny sposób. Zwykle jako maksymalną dopuszczalną wielkość parametru BLER przyjmuje się liczbę 220. Przy korekcji błędów decydujące znaczenie ma fakt, w którym miejscu i w jakiej grupie pojawiła się usterka. W normalnym przypadku elektroniczny układ korygujący może bez problemu naprawić błędy na nośniku o wartości BLER 220. Jeśli jednak na powierzchni takiej płyty znajdą się dodatkowo rysy lub zabrudzenia, prawidłowy odczyt danych może być niemożliwy.

Szybkość liniowa i kątowa

Aby napęd CD-ROM mógł transmitować dane ze stałą szybkością, odczytywana płyta musiałaby obracać się ze zmienną szybkością. W momencie, gdy głowica odczytuje wewnętrzny obszar płyty, nośnik musi obracać się nieco szybciej, natomiast w przypadku zewnętrznego obszaru - nieco wolniej. Zmienną szybkość obrotową wykorzystywało w swojej pracy wiele napędów CD-ROM (technologia ta nosiła nazwę CLV - Constant Linear Velocity, czyli stałej prędkości liniowej).     Rozwiązanie to ma jednak pewne istotne wady. Silnik napędu musi stale zwiększać i zmniejszać szybkość obracania płyty, w zależności od tego, która ścieżka jest odczytywana przez promień laserowy. Mechanizm taki z jednej strony wprowadza dodatkowe wibracje, z drugiej - niepożądany czas oczekiwania, gdyż głowica odczytująca jest uaktywniana dopiero wtedy, gdy szybkość obrotowa kompaktu będzie zbliżona do optymalnej.     Z tych też względów na rynku rozpowszechniła się inna technologia, nosząca nazwę CAV (Constant Angular Velocity). W tym przypadku napęd CD-ROM pracuje zawsze z tą samą szybkością obrotową - bez względu na położenie głowicy odczytującej. Konsekwencją takiego rozwiązania jest większa szybkość transmisji danych, jeśli są one odczytywane z zewnętrznych obszarów płyty. Gdy prędkości obrotowe są duże, pojawia się jeszcze jeden problem. Jeżeli w napędzie umieścimy płytę wykonaną niezbyt dokładnie (wystarczą niewielkie różnice w grubości nośnika), urządzenie może wpaść w silne wibracje, które w znacznym stopniu utrudniają pracę układu optycznego. Poza tym wibrująca płyta nieznośnie hałasuje, co poważnie obniża komfort pracy. W skrajnych przypadkach może to nawet doprowadzić do poważnego uszkodzenia napędu. Mechanizmy zapobiegające występowaniu takiego efektu są dość proste. Umieszczony w obudowie układ mechaniczny wyposażony został w dodatkowe elementy (np. gumowe złączki), tłumiące drgania. Producenci postarali się ponadto o lepsze przymocowanie osi silnika napędowego i mechanizm centrujący oś wirowania płyty.

Aby zmniejszyć nieco te wszystkie niepożądane efekty, zaczęto stosować rozwiązanie kompromisowe, któremu nadano nazwę Partial CAV. Płyta CD obraca się wówczas ze stałą prędkością kątową do chwili, w której laser będzie chciał odczytać zewnętrzne ścieżki nośnika (20 procent całego obszaru danych). W tym momencie silnik obniży automatycznie swoją szybkość obrotową. Zastosowanie takiego mechanizmu pozwala na utrzymanie stosunkowo dużych szybkości transmisji, które nie będą jednak zbyt wyraźnie odbiegać od wartości średniej

RODZAJE PŁYT CD

CD-DA - płyta audio

Ten rodzaj nośnika powstał jako pierwszy i nie był pierwotnie przeznaczony do przechowywania danych komputerowych. Pierwsze płyty CD-DA wyprodukował Philips w 1980 roku i dane audio są zapisywane w próbkach - samplach. Na jedną sekundę nagrania przypada 75 bloków. Natomiast pojedynczy blok płyty audio składa się z 588 sampli. Każdy z sampli jest zapisany za pomocą 4 bajtów co w efekcie daje nam rozmiar pojedynczego bloku.

588(sampli) x 4 bajty = 2,352 (1 blok)

Do określenia faktycznej pojemności płyty CD będziemy potrzebowali jeszcze kilku szczegółów które zamieszczam poniżej.

Teraz gdy mamy już wszystkie niezbędne informacje możemy sprawdzić ile danych mieści się na płycie CD. Na początku będziemy potrzebowali danych na temat bloków zawartych na krążku. Możemy to obliczyć w następujący sposób.

CD-DA 74 min - 74(min.) x 60 (sekund) x 75 bloków = 333,000 bloków
CD-DA 80 min - 80(min.) x 60 (sekund) x 75 bloków = 360,000 bloków

Następnie pozostaje nam wymnożenie ilości bloków przez pojemność.

CD-DA 74 min - 333,000 (bloków) x 2,352 kB = 783,216,000 bajtów = 746.9 MB
CD-DA 80 min - 360,000 (bloków) x 2,352 kB = 846,720,000 bajtów = 807.5 MB

Wyniki mogą okazać się dla niektórych dziwne jednak takie założenia są przyjęte w "Czerwonej książce" która określa w sposób rygorystyczny wszystkie właściwości i parametry płyty audio.

MODE 1 - płyta z danymi

Teraz przyjrzyjmy się faktycznej pojemności płyty CD nagranej za pomocą trybu MODE 1. Rozwiązanie to powstało z chwilą wprowadzenia CD do użytku jako nośnika danych komputerowych.

Zanim zaczniemy przeliczać faktyczne pojemności płyty z danymi komputerowymi chciałbym zwrócić Waszą uwagę na jedną bardzo istotną różnicę pomiędzy zapisem muzyki i danych komputerowych na płycie CD. Otóż w przypadku muzyki problemy z odczytem danych z uszkodzonej (porysowanej) płyty mogą być dla przeciętnego muzykologa praktycznie niesłyszalne to niestety takie samo uszkodzenie danych komputerowych spowoduje katastrofę i np. program nie zadziała lub plik z dokumentem MS Worda nie będzie się nadawał do użytku. W związku z tym zapis danych na płycie CD musiał ulec pewnym zmianom. Mam tutaj na myśli dodanie mechanizmów korekcji. Zmiany poprawiły bezpieczeństwo danych ale wpłynęły również na zmianę pojemności płyty CD.

Format MODE 1 używa bloku o pojemności identycznej z płytą audio czyli 2,352 bajtów, jednak część bajtów została zarezerwowana na potrzeby zabezpieczenia danych przed uszkodzeniem. W praktyce wygląda to mniej więcej tak:

Poniżej zamieszczam schemat jednego bloku płyty z danymi komputerowymi.

Wystarczy podstawić nową pojemność bloku do wzoru, który używaliśmy poprzednio by otrzymać faktyczną pojemność płyty CD zapisanej w trybie MODE 1.

74 minuty (CD-ROM Mode 1)=333,000 x2,048=681,984,000 bajtów= 650.4 MB
80 minuty (CD-ROM Mode 1)=360,000 x2,048=737,280,000 bajtów= 703.1 MB

Jak widać pojemność płyty z danymi zapisanej w trybie MODE 1 jest znacznie mniejsza aniżeli tej samej płyty zawierającej muzykę.

MODE 2 - płyta z danymi multimedialnymi

Tryb MODE 2 jest używany przy tworzeniu płyty zawierających dane komputerowe w postaci skompresowanej muzyki, obrazu wideo lub grafiki. W tym przypadku rozmiar pojedynczego sektora jest równy 2,352 bajtom. Różnica pomiędzy trybem MODE 2 i MODE 1 polega na tym, że dla MODE 2 zrezygnowano ze stosowania systemu korekcji ECC co pozwoliło zwiększyć pojemność pojedynczego sektora.

W praktyce wygląda to mniej więcej tak:

Ponownie mnożymy ilość bloków przez nową pojemność.

74 minuty (CD-ROM Mode 2) = 333,000 x 2,336 = 777,888,000 bajtów = 741.9 MB
80 minuty (CD-ROM Mode 2) = 360,000 x 2,336 = 840,960,000 bajtów = 802.0 MB

CD-XA Mode 2

CD-XA to rozwinięcie standardu CD-ROM, dzięki któremu możliwe jest przeplatanie sektorów zawierających dane różnego typu (obraz, dźwięk, animacja), a następnie jednoczesne ich odtwarzanie. Format ten stanowi połączenie właściwości trybu MODE 1 (korekcja) oraz MODE 2 (zapis danych multimedialnych).

Odmiana pierwsza

Pierwsze rozwiązanie jest przeznaczone do nagrywania programów i danych wrażliwych na uszkodzenie. Pojemność płyty jest identyczna jak dla trybu MODE 1. Pomimo faktu, że zmodyfikowano objętość obszaru wymaganego przez korekcję ECC oraz dodano dodatkowy nagłówek.

74 minuty (CD-XA Mode 2) = 333,000 x 2,048 = 681,984,000 bajtów = 650.4 MB
80 minuty (CD-XA Mode 2) = 360,000 x 2,048 = 737,280,000 bajtów = 703.1 MB

Odmiana druga

Specyfikacja CD-XA Mode 2 dopuszcza drugą odmianę zapisu danych na płycie. W tym przypadki chodzi o informację bardziej odporne na uszkodzenia np. muzyka czy film. Przy tworzeniu płyty w tym formacie nie jest potrzebna korekcja, którą zastąpiono przez dodatkowy nagłówek dzięki czemu zwiększono pojemność sektora.

74 minutes (CD-XA Mode 2) = 333,000 x 2,324 = 773,892,000 bajtów = 738.0 MB
80 minutes (CD-XA Mode 2) = 360,000 x 2,324 = 836,640,000 bajtów = 797.9 MB

Zestawienia pojemności dla dostępnych płyt CD

TYP

AUDIO

MODE 1

MODE 2

CD-XA v.1

CD-XA v.2

74 min.

746,9 MB

650,4 MB

741,9 MB

650,4 MB

738,0 MB

80 min.

807,5 MB

703,1 MB

802,0 MB

703,1 MB

797,9 MB

90 min.

952,5 MB

829,4 MB

946,1 MB

829,4 MB

941,2 MB

99 min.

1047,8 MB

912,4 MB

1040,4 MB

912,4 MB

1035,3 MB

Specyfikacje „tęczowej książki”

Generalnie istnieją dwa typy standardów zarządzających płytami kompaktowymi - fizyczny i logiczny. Fizyczny definiuje przedmiot, na którym dane będą zarchiwizowane, natomiast logiczny typ informacji zapisanej na płycie oraz w jakich konkretnie obszarach będzie się on znajdował. Obydwa typy standardów są zdefiniowane w Standardach tzw. tęczowych książek - Czerwonej, Żółtej, Zielonej i pomarańczowej. Przyczyna z powodu jakiej akurat takie kolory przydzielono poszczególnym standardom nie są sprecyzowane - najprawdopodobniej po prostu taką obwolutę mają kartki, w których owe standardy się znalazły.

Budowa fizyczna dysku CD

0x01 graphic


Standardy

Czerwona książka (Red Book) - opisuje standardy
-Audio (CD-DA), CD Graphic, CD-Text

Żółta książka (Yellow Book) - opisuje standardy
-CD-ROM, CD-ROM XA

Zielona książka (Green Book) - opisuje standardy
-CD-Interactive (CD-I)

Pomarańczowa książka (Orange Book) - opisuje standardy
-CD-MO, CD-R, CD-RW

Niebieska książka (Blue Book) - opisuje standardy
-CD Extra

Biała książka (White Book) - opisuje standardy
-Karaoke CD, VCD, Internet, SuperVCD,

Photo-CD - opisany oddzielnie

Czerwona książka ustaliła zarówno rozdzielczość informacji na dysku (16 bitów i 44.1 kHz), jak i rozmiary płyty i sposób w jaki dane audio są rozmieszczone. Specyfikacja Czerwonej Książki pozwala na umieszczenie utworów na płycie jako oddzielnych ścieżek. By umożliwić nagrywanie płyt CD-R powstał standard pomarańczowej książki, która dzieli płytę CD-R na dwa główne obszary: Obszar Systemowy (system Use Area) i na Obszar Informacyjny (Information Area).


Żółta książka powstała już w 1984, aby opisać sposób przechowywania danych komputerowych na krążkach CD

Zielona książka opisuje płytę z danymi video w typ kodowanie MPEG. Do odtwarzania płyt tego typu, poza komputerowymi CD-ROMami nadają się również stacjonarne odtwarzacze CD-I, które nigdy nie zdobyły w Polsce popularności. Obecnie technologia ta straciła sporo swojej atrakcyjności wyparta przez DVD, który oferuje znacznie większą pojemność i wyższą jakość.

Pomarańczowa książka ujęła w standardy płyty magnetooptyczne wielokrotnego zapisu oraz płyty optyczne jednokrotnego (początkowo zwane CD-WO - write once) i wielokrotnego zapisu.

Biała książka wprowadziła rozszerzenia do płyt CD-Audio, takie jak Karaoke (system pozwalający wyciszyć z utworów wokalistę, niestety nie wiem czy całkiem, czy tylko w pewnym stopniu). Przede wszystkim jednak wprowadziła nowe systemu w rejestracji obrazu video na płytach CD. Pojawia się tu nowa wersja kompresji video MPEG-2 (pozwalająca na większą rozdzielczość i lepszą kompresję. Pojawia się również standard zapisu na płytach stron internetowych. Opisuje on rozszerzenie do likowania tych stron.

Standard Photo-CD stworzony przez Kodaka pozwala na zapis zdjęć w formacie Photo-CD (*.pcd) wraz z klipami dźwiękowymi w specjalny sposób, tak, że mogą być one czytane również w stacjonarnych odtwarzaczach Video-CD.

NAGRYWARKI CD-R I CD-RW

Płyta CD-R dość znacznie różni się od zwykłej płyty CD jakich całą masę można znaleźć w sklepie muzycznym czy komputerowym. Jest to główny powód tego, że nie można zapisać danych przy pomocy nagrywarki na tłoczonej płycie CD.
Pierwszą różnicą CDR w stosunku do CD jest jej budowa:

0x01 graphic

Kolejną różnicą jest sposób zapisu. Płytę CD tłoczy się w tłoczniach przy pomocy specjalistycznych urządzeń, a rowki i wysepki tworzone są na podstawie specjalnej "dziurawej" matrycy. Tymczasem na CDR dane nanoszone są za pomocą lasera, którego światło powoduje zabarwienie się na czarno obszarów specjalnej warstwy barwnika organicznego (którego próżno szukać w zwykłej płycie CD). Miejsca te to odpowiednik rowków w konwencjonalnym (tłoczonym) CD.

W końcu, można powiedzieć niestety, różnica jest także w kopii z CD na CDR. Mimo, że zapis cyfrowy składa się z zer i jedynek, to nagrywarka musi zapisać na płycie CDR dodatkowe dane, których nie ma na tłoczonej płycie. Jest to tzw. zapis sesji zajmujący około 13MB. Dlatego niektóre sprytne programy przestają działać po skopiowaniu ich na CDR, choć z pirackich płyt tłoczonych działają. Wynika to z tego, że sprawdzają one ilość megabajtów zapisanych na płycie.

Konsekwencją w budowie płyty CD i CDR jest ilość odbitego światła (czyli również lasera) od nośnika. Zwykła tłoczona płyta ma siłę światła odbitego w okolicach 95%, Płyta CD-R 60%, a CD-RW w okolicach 35%.

Najogólniej zapisywanie danych na płytach CD-R odbywa się przy użyciu lasera, który poprzez podgrzanie warstwy czynnej powoduje trwałe i nieodwracalne zmiany w jej strukturze, tworząc w ten sposób podstawowe nośniki informacji - pity i landy.

Struktura danych na płycie CD-R

Mało kto zdaje sobie z tego sprawę, ale jeszcze przed nagraniem płyta CDR zawiera spiralnie zwiniętą ścieżkę przypominającą tą z czarnej płyty winylowej. Właśnie w tym zagłębieniu nagrywarka może wypalać czarne plamki. W zależności od producenta spirala ta może być dłuższa lub krótsza. Dlatego programy posiadające funkcję wyświetlania czasu płyty CDR (jeszcze przed jej nagraniem) wskazują od 74:03 do 74:58 (w znanych mi rodzajach płyt typu 74). Standard Red Book pozwala na umieszczanie danych cyfrowych w oddzielnych ścieżkach (tracks) na dysku. Aby zachować kompatybilność standard Orange Book dzieli CD-R na obszary pokazane na poniższym schemacie.

0x01 graphic


Na płycie CDR jest 99 możliwych zapisów TOC. Wynika z niego jeden zaskakujący fakt: na płycie marnuje się około 3,5 minuty! Jaki jest tego powód? Spotkałem się z tłumaczeniem, że wynika to z faktu największego narażenia obszarów wewnętrznego i zewnętrznego pierścienia płyty (czyli właśnie tych gdzie zapisywane są Lead In i Lead Out Area) na uszkodzenia mechaniczne Ale bardziej ciekawe pytanie brzmi: jak zapobiec takiemu marnotrawstwu?! Otóż istnieje garstka programów, które umożliwiają tzw. overbuning, czyli potrafią wykorzystać owe obszary.

Power Calibration Area.

-Obszar ten jest przeznaczony do testowania siły lasera nagrywarki w zależności od zaistniałych okoliczności nagrywania. Do obszaru tego zalicza się również Obszar Zliczania (Count Area), gdzie za każdym razem gdy wystąpi wyżej wspomniany test, przyrasta obszar w tym obszarze.Za każdym razem przed rozpoczęciem właściwego nagrywania automatycznie wykonywana jest kalibracja w celu ustalenia optymalnej mocy lasera do wypalenia dysku. Za każdym razem moc lasera musi być dostosowana do takich parametrów jak prędkość nagrywania, temperatura, wilgotność powietrza i rodzaj płyty (typ użytego barwnika itd.)

Program memory Area

-Obszar używany jest do nagrywania ścieżek wraz z odpowiadającymi im czasami rozpoczęcia i zakończenia. Obszar ten jest aktualizowany za każdym razem, gdy ścieżka jest nagrywana z ograniczeniem do 99 razy.


Lead In Area

-Obszar ten zajmuje około 2 minut każdej płyty kompaktowej i jest potrzebny do składowania swoistego spisu treści (Table of Contens - TOC), który posiada dane o położeniu i czasie trwania każdej ścieżki na dysku.

Program Area

-Każda ścieżka na CD jest podzielona na ramki (frames) - każda o długości 1/75 sekundy i zawierającej 2352 bajty. Każda ramka zawiera dane audio, bity parzystości, słowo synchronizacyjne oraz 8-bitowy obszar zwany bajtem kontrolnym. Bajt kontrolny jest podzielony w oddzielne podkanały (subchannels) - P, Q, R, S, T, U, V i W, gdzie każdy bit reprezentuje kanał podkodu . W formacie audio są używane jedynie bity P i Q. Pozostałe sześć kodów zawiera informacje użytkownika. Edycja kodów P i Q pozwala na zmienienie odstępu pomiędzy utworami (z domyślnych 2 sekund wg. Red Book).

Lead Out Area

-Strefa ta zawiera 90 sekund ciszy (puste sektory) i pełni rolę bufora na wypadek, gdyby odtwarzacz minął ostatnią ścieżkę na płycie. Poza tym obszar ten (wraz z obszarem Lead In) jest płyty ze względu na to, że jest najbardziej narażony na zabrudzenia (np. odciski palców) i zniszczenie.

Budowa fizyczna płyty CDR

CD-R składa się z czterech warstw (patrz: rysunek): warstwy nośnej z poliwęglanu (plastikowa tarcza), warstwy barwnej (Dye, topi się podczas zapisu), złotej lub aluminiowej warstwy odbijającej i ochronnej warstwy z lakieru. Właściwe informacje laser wypala w warstwie barwnika umieszczonej przed warstwą odbijającą. W procesie zapisu barwnik wytapia się, odsłaniając odbijającą światło powierzchnię.

0x01 graphic

Podobnie jak stara dobra płyta długogrająca, również CD-R posiada spiralny rowek prowadzący (groove). Podczas zapisu i odczytu rowek wskazuje laserowi drogę poprzez całą powierzchnię płyty. W znaczniej mierze od geometrycznych kształtów rowka zależy, czy zapis zakończy się powodzeniem. Na drogich nośnikach kształt rowka jest stały na całej powierzchni. Jego głębokość wynosi 200 nm, szerokość na górze i na dole wynosi z bardzo dużą dokładnością odpowiednio 700 i 400 nm, a ścianki boczne nachylone są pod kątem 50 stopni. Na płytach gorszej jakości wymiary te nie są zachowane, kształt rowka jest nierównomierny, a prowadzenie lasera zarówno przy zapisie, jak i odczycie może być poważnym problemem.

Jakość wykonania rowka prowadzącego oraz równomierność nałożenia barwnika zależą od pracy automatów biorących udział w procesie produkcyjnym. Maszyny te po każdej przerwie konserwacyjnej wymagają pewnego okresu rozruchowego, podczas którego bardzo surowe normy dotyczące jakości markowych płyt nie są zachowane. W tym czasie z maszyny schodzą tysiące płyt typu "no name", aż do chwili, kiedy maszyna zostanie optymalnie skalibrowana. Dopiero wtedy zaczyna się produkcja markowych nośników i trwa ona do momentu, kiedy maszyna znowu zostanie wyłączona dla dokonania kolejnego przeglądu. Możemy więc spotkać się z bezimienną płytą CD-R, która pod względem jakości nie będzie ustępowała markowemu produktowi.

W wyniku kombinacji metalicznej warstwy odbijającej i warstwy barwnej powstają różne odcienie powierzchni odczytywanej przez laser. Współczesne płyty występują w trzech kolorach, które są efektem stosowania barwników o nazwach: cyjanina (błękitny), ftalocyjanina (bezbarwny) i azocyjanina (ciemnoniebieski). Warstwa odbijająca może mieć kolor złoty lub srebrny.

Jeśli na złotą powierzchnię odbijającą zostanie nałożona cyjanina, płyta będzie miała kolor ciemnozielony. Kombinacja cyjaniny ze srebrną warstwą metaliczną da w efekcie jasnoniebieską barwę z lekkim odcieniem zieleni. Jeżeli warstwa odbijająca zostanie pokryta bezbarwną ftalocyjaniną, płyta CD-R uzyska srebrną lub złotą barwę. Chociaż srebro lepiej niż złoto odbija światło, a przy tym jest tańsze, producenci płyt CD-R bardzo długo używali złota, aby uniknąć problemów z korozją. Skorodowane srebro staje się czarne i traci swoje dobre właściwości odbijające, a w

efekcie płyty CD-R nie można ani zapisać, ani odczytać. Większość płyt ma jednak srebrną warstwę odbijającą. Dzięki stosowaniu nowych technologii producenci próbują zapanować nad korozją srebrnej powłoki. Kupując srebrne płyty - musimy jednak pamiętać o tym, że nie wszystko złoto - co się świeci. Lakier ochronny winien być nałożony niemal do samej krawędzi, im bliżej krawędzi sięga ochronna powłoka lakieru tym lepiej warstwa odbijająca światło zabezpieczona jest przed korozją, a tym samym trwałość nośnika zwiększa się.

Płyty CD-RW

Płyta CD-RW są już trzecią odmianą popularnego nośnika informacji. Pod względem wymiarów i budowy zewnętrznej nie różni się od znanych płyt CD-R , jednak jest możliwe wielokrotne nagrywanie i kasowanie dysków CD-RW. Nagrywanie danych na dyskach CD-RW jest dużo bardziej skomplikowane ( inna budowa nosnika) niż zwykłych płyt CD-R.

0x01 graphic

W dyskach CD-RW wykorzystuje się zjawisko przemiany fazowej - pod wpływem temperatury substancja czynna zmienia stan z amorficznego (pochłaniającego światło) na krystaliczny (przepuszczający światło). Zamiast warstwy barwnika do rejestracji używa się mieszaniny srebra, irydu, antymonu i telluru. Mieszanina ta krystalizuje w temperaturze około 200 °C, ale tylko wtedy, kiedy stygnie wystarczająco wolno. Gdy zostanie ogrzana do temperatury około 500-700 °C, a następnie w czasie studzenia odpowiednio szybko przejdzie przez temperaturę krystalizacji, to pozostanie w swoim wysokotemperaturowym, nieuporządkowanym (amorficznym) stanie. Stan substancji można łatwo określić, ponieważ obszary krystaliczne umożliwiają odbijanie światła lasera przeciwnie do obszarów niekrystalicznych, które z kolei pochłaniają promienie. Jak widać, wszystkie konieczne operacje, potrzebne do prawidłowego zapisu i odczytu, zrealizować można w bardzo prosty sposób wyłącznie za pomocą regulacji mocy lasera. Mocy najniższej, która nie zmienia stanu warstwy rejestrującej, używa się do odczytywania danych. Moc średnia, służąca do ich wymazywania, powoduje stopienie warstwy i przywrócenie jej stanu krystalicznego. Najwyższą moc wykorzystuje się podczas "wypalania" płyt do wytworzenia obszarów pochłaniających światło. Nie pod każdym względem materiały wielokrotnego użytku przewyższają nośniki do nagrywania jednokrotnego. Po pierwsze - czas życia krążka CD-RW określa się na około 30 lat, podczas gdy producenci mediów jednorazowych deklarują dwu-, a nawet trzykrotnie dłuższy okres gwarancji. Po drugie - większość współczesnych napędów czyta płyty CD-RW wolniej niż CD-R. Po trzecie zaś, nawet nieznaczne ograniczenia mocy lasera, niewielka ilość kurzu lub drobne zarysowania powierzchni mogą spowodować zakłócenia odczytu i zapisu płyt wielokrotnego użytku.

Systemy zabezpieczeń zapisu

W czasach gdy królowały pierwsze nagrywarki, niejednokrotnie zdarzało się tzw. opróżnienie bufora, czyli do nagrywarki nie napływały dane przez co płyta nie mogła zostać poprawnie nagrana. Producenci dość szybko poradzili sobie z tą „przypadłością”. Zapobieganie błędom opróżnienia bufora (kończącego się zwykle zniszczeniem nośnika) jest już standardem. Każdy producent jednak inaczej nazywa tę samą technologię. Oprócz historycznie pierwszego BURN-Proof (Plextor) mamy więc: JustLink (AOpen), SafeBurn (Yamaha), ExacLink (LG 24x), Power-Burn (Sony), FlextraLink (Asus), SuperLink (LG 32x), Smart-Burn (oba Lite-Ony) oraz Buffer Underrun Protection (TDK). Wszystkie sprowadzają się do kontrolowanego przerwania zapisu na granicy sektora, tak aby możliwe było późniejsze wznowienie pracy lasera. O przerwaniu czy wznowieniu zapisu decyduje wyspecjalizowany układ sprawdzający stopień wypełnienia bufora, którego pojemność nie jest już tak bardzo istotna.

Popularne z racji niskiej ceny nośniki CD-R są zazwyczaj przeznaczone do zapisu z prędkością nieprzekraczającą 32x. Nagrywarki pozwalają na znaczne przekroczenie tej wartości, lecz nagranie może się wtedy zakończyć błędem zapisu lub - co gorsza - zbyt słabym "śladem" pozostawionym przez laser. Jest to sytuacja o tyle niekorzystna, że tak przygotowana płyta może później zostać odrzucona przez część napędów. 


Rozwiązaniem tego problemu są technologie SafeBurn (CRW 3200E-VK) i PoweRec-II (PX-W4012TA) stosowane przy pracy w trybie Z-CLV. Zanim napęd zwiększy prędkość zapisu, dokonuje kontroli jakości aktualnie kończonego obszaru. Zbyt słaby wynik sprawia, że proces rejestracji zostanie zakończony z bieżącą prędkością. Kalibracji mocy lasera dokonuje jednak każda nagrywarka, nie należy się więc dziwić, że w niektórych przypadkach zapis będzie przeprowadzony z prędkością niższą od oczekiwanej.

Schemat działania technologii PoweRec

Technologia PoweRec (skrót od Plextor Optimised Writing Error Reduction Control), czyli zoptymalizowana kontrola redukcji błędów zapisu, stosowana w nagrywarkach CD-RW Plextora, opracowana została w celu dostosowania parametrów nagrywania (szczególnie prędkości) do właściwości nośnika, tak aby efekt końcowy był jak najbardziej zadawalający przy odtwarzaniu na dowolnym sprzęcie. Największym bowiem wyzwaniem dla napędów CD-RW jest nagrać wysokiej jakości płytę czytaną bezbłędnie przez większość dostępnych na rynku odtwarzaczy CD. W skrócie technologia ta polega na automatycznej identyfikacji nośnika (rozpoznawany jest producent, typ, charakterystyka nośnika i porównanie z baza zapisaną w pamięci nagrywarki) i jego teście przed zapisem. Na podstawie tych danych określana jest właściwa dla danej płyty prędkość nagrywania. Proces PoweRec identyfikuje i testuje docelowy nośnik wybierając dla niego optymalną strategię zapisu. Uruchomiony układ OPC (Optical Power Calibration - układ optymalizacji mocy lasera) redukuje różnice w charakterystyce barwy warstwy odbijającej nośnika. W czasie zapisu monitorowanie jakości zapisu dokonywane jest w czasie rzeczywistym, zapewniając tym samym najlepszą jakość zapisu dla wybranej prędkości.

0x01 graphic

DVD (DIGITAL VERSATILE DISC)

DVD rozpoczęło swą karierę w 1994 roku jako dwa konkurujące ze sobą systemy:

XII.1994 - zgoda na tworzenie wspólnego standardu DVD
VIII.1995 - specyfikacje: DVD-ROM i DVD-Video v1.0
X.1995 - uzgodnienia zabezpieczeń przed kopiowaniem
XI.1996 - pierwszy sprzedany odtwarzacz DVD-Video (Japonia)
X.1997 - utworzenie DVD-Forum (120 członków, teraz ok. 220 )
II.1998 - specyfikacja DVD-Video v1.1 i DVD-ROM v1.01
VII.1998 - specyfikacja DVD-Audio v0.9
XI.1998 - specyfikacja DVD-R i DVD-RAM v1.9
IV.1999 - specyfikacja DVD-Audio v1.0

Płyty DVD mają o wiele większą pojemność od Płyt CD. Wynosi ona od 4,7-17 GB. Można na nich pomieścić nieporównywalnie większą ilość danych, dzięki czemu stało się możliwe nagrywanie filmów w formacie DVD (kompresja MPEG-2). Na początku "kariery" napędy DVD mogły odczytywać tylko płyty w tym formacie. Obecnie wyszły one z produkcji. Oznaczenia prędkości napędów DVD różnią się od napędów CD-ROM. DVD pierwszej generacji odczytywały dane z prędkością ok. 1350 KB/s (1x), zatem np. napęd 2x odczytuje dane z prędkością 2,7 MB/s. Obecne napędy pracują z prędkością do ok. 10-16x.

Pojemność płyty DVD Jak już wspomniałem płyty te mogą pomieścić od 4,7 do 17 GB. Jest to spowodowane techniki dwuwarstwowej. Górna warstwa wykonana jest z półprzepuszczalnego materiału. W zależności z której warstwy mają być odczytane dane długość fali lasera jest zwiększana lub zmniejszana.
Należy wspomnieć, że napędy DVD posiadają o wiele lepszą metodę korekcji błędów (RS-PC). Jeżeli chcesz oglądać filmy w formacie DVD nie wystarczy tylko czytnik DVD. Potrzebny jest jeszcze dekoder MPEG-2. Obecnie karty graficzne oferują dekodowanie DVD, jednak część tego procesu jest realizowana programowo, dlatego do tego celu wymagany jest procesor od 300 MHz w zwyż.

Trzeba przyznać, że dezintegracja rynku formatów DVD spowolniła zdobywanie popularności prze ten nośnik i odtwarzacze, w szczególności zaś nagrywarki. Jednak, jak twierdzą analitycy rynku DVD, w połowie 2003 roku rynek ten ustabilizuje się ze względu na koniec walki trzech formatów "-RAM" "-RW" "+RW," które współistniały w ciągu ostatnich dwóch lat. W konsekwencji, tak jak się stało w przypadku CD-R, urządzenia DVD-RW gwałtownie stanieją. Jeszcze niedawno użytkownik dostawał trzy konkurencyjne systemy zapisu jednego nośnika wzajemnie się wykluczające i niekompatybilne. Ciężko się było zdecydować, co wybrać, bo nie wiadomo, który standard przetrwa (optymalną sytuacją wydaje się istnienie tylko jednego). Dopóki więc trwa wojna formatów nieufność klienta jest wzmożona, a tym samym zostaje zablokowane rozpowszechnianie urządzeń promujących nowe idee zapisu. Taka właśnie sytuacja panowała niedawno na rynku zapisywalnych DVD.

Porównanie formatów DVD i CD

-wymiary

 

DVD

12cm/8cm

CD

Średnica zewnętrzna

mm

120/80

120

Zewnętrzna średnica warstwy odbijającej

mm

117/78

117

Zewnętrzna średnica obszaru danych

mm

116/76

116

Wewnętrzna średnica obszaru danych

mm

48/48

50

Wewnętrzna średnica warstwy odbijającej

mm

45/45

46

Średnica otworu

mm

15/15

15

 

DVD

CD

Grubość podłoża

mm

0,6

1,2

Grubość dysku

mm

1,2

1,2

Grubość warstwy oddzielającej w dyskach dwuwarstwowych

mm

40 do 70

-

Masa

g

13 do 20 (12cm)

6 do 9 (8cm)

14

Maksymalna szybkość obrotów

Hz

25,5 (12cm)

8 (12cm)

Minimalna szybkość obrotów

Hz

10,5

3,5

Liniowa szybkość odczytu

m/s

3,49 (SL)

3,84 (DL)

1,2 do 1,4

- optyka

 

DVD

CD

Długość fali lasera odczytującego

nm

650 lub 635

790

Apertura numeryczna soczewek

0,60

0,45

Współczynnik odbicia powierzchni dysku

%

min 70 (SL)

25 do 40 (DL)

min 70

Szerokość pit-a

mm

0,5

0,5

Odległość między śladami ścieżki

mm

0,74

1,6

Minimalna długość pit-a

mm

0,40 (SL)

0,44 (DL)

0,833 do 0,972

Maksymalna długość pit-a

mm

1,87 (SL)

2,13 (DL)

3,054 do 3,560

Budowa płyty DVD

Na nośniku DVD wszystkie dane - tak jak na kompakcie CD - zapisane są na jednej spiralnej ścieżce. Poszczególne informacje mają postać niewielkich zagłębień na aluminiowej, lustrzanej powierzchni płyty (tzw. pits). Jeśli podczas odczytu strumień lasera natrafi na obszar pomiędzy zagłębieniami (tzw. land), to ulegnie on odbiciu. W przypadku obszarów Pit następuje natomiast takie odchylenie promienia, że nie trafia on już do specjalnego fototranzystora, pełniącego funkcję odbiornika sygnału. Poszczególne obszary na płycie są więc interpretowane przez czytnik odpowiednio jako "1" lub "0". W celu uzyskania większej pojemności konstrukcja nośnika DVD - w porównaniu z płytą CD - została w kilku miejscach istotnie zmieniona. Płyta DVD składa się z dwóch sklejonych ze sobą dysków, z których każdy pozwala na dwustronny zapis danych. Z uwagi na fakt, że nie zawsze wykorzystywane są wszystkie możliwości nowego nośnika, istnieją cztery odmiany płyty DVD, różniące się pojemnością.

0x08 graphic
0x01 graphic

Dzięki zastosowaniu znacznie mniejszych struktur danych na jednej stronie pojedynczego dysku DVD można zapisać ponad siedem razy więcej informacji niż w przypadku tradycyjnego kompaktu. Minimalną długość obszaru Pit ograniczono bowiem z 0,83 (płyty CD) do 0,4 mm. Również ścieżki danych zostały umieszczone bliżej siebie - odległość tę zmniejszono z 1,6 do 0,74 mikrometra. Aby przy tak dużej gęstości zapisu istniała możliwość poprawnego odczytu danych, do obsługi płyt DVD wykorzystywane są lasery o mniejszej długości fali. O ile w standardowym napędzie CD-ROM używany jest laser podczerwony (długość fali 780 nanometrów), o tyle do odczytu płyt DVD wykorzystuje się czerwony laser o długości fali 640 nm. W przypadku płyty dwuwarstwowej dane zapisywane są po obu stronach dysków składowych. Górna warstwa nośnika ma półprzepuszczalną powierzchnię, co umożliwia odczytywanie dwóch warstw płyty za pomocą tego samego, odpowiednio ogniskowanego układu optycznego. Dane zapisane na dolnej warstwie mogą być albo odczytywane równolegle z górną (cyklicznie zmieniana jest wtedy ogniskowa promienia laserowego), albo głowica czytnika przeczyta najpierw dane z jednej ścieżki (od środka na zewnątrz), a potem z drugiej (od zewnątrz do środka). W ten sposób możliwy jest nieprzerwany odczyt obrazu wideo zapisanego na obu warstwach płyty. Dwuwarstwowe krążki DVD można poznać po złotym kolorze nośnika oraz umieszczonych na jednej stronie dwóch numerach seryjnych.  W celu uzyskania maksymalnej pojemności 17 gigabajtów należy skleić ze sobą dwa dyski dwuwarstwowe. Do nagrania czterogodzinnego filmu wystarcza już jednak jednostronny, dwuwarstwowy nośnik DVD o pojemności 8,5GB. Wszystkie urządzenia DVD są w stanie odczytywać dyski posiadające dwie warstwy danych. Również płyty dwustronne mogą być odtwarzane na każdym urządzeniu, jeśli tylko nośnik zostanie odwrócony. Możliwe jest także skonstruowanie odtwarzaczy posiadających dwie głowice odczytujące (u góry i na dole), dzięki czemu odwracanie dwustronnego nośnika DVD byłoby zbyteczne.     Napędy DVD są wyposażone w system podwójnych soczewek, co zapewnia im kompatybilność "w dół" i umożliwia odczytywanie tradycyjnych kompaktów. Urządzenia potrafią automatycznie rozpoznawać, jakiego rodzaju płyta znajduje się aktualnie w stacji. Napędy, które trafiają obecnie na rynek, należą już do drugiej generacji odtwarzaczy DVD. Pierwsza nie odegrała w Europie praktycznie żadnej roli, głównie z tego względu, że nie istniało właściwie żadne oprogramowanie do obsługi tych urządzeń. Poważną wadą pierwszych napędów był brak możliwości odczytywania samodzielnie nagranych płyt CD. Zielonkawa powierzchnia tych nośników pochłaniała bowiem zbyt dużą część czerwonego światła laserowego, co zniekształcało odczyt sygnału. W nowszych urządzeniach problem ten rozwiązano przez zainstalowanie drugiego lasera z żółtym światłem, umożliwiającego odczytywanie płyt CD-R.

Niebieski laser - dalszy wzrost pojemności nośnika

Specjaliści z kręgów przemysłowych zakładają, że nowa technika DVD będzie funkcjonować przez najbliższe 20 lat. Podczas tego długiego okresu pojemność płyt powinna jednak ponownie ulec znacznemu rozszerzeniu. Dzięki wykorzystaniu laserów o mniejszej długości fali możliwe będzie dalsze zmniejszenie struktur danych, a więc zwiększenie pojemności nośników. Do tej pory już kilka firm skonstruowało niebieskie lasery, których seryjna produkcja powinna rozpocząć się około roku 2000. Przeznaczony dla komputerów napęd DVD-ROM można zainstalować tak samo jak tradycyjny napęd CD. Urządzenia tego typu są wyposażane zarówno w standardowe interfejsy EIDE (ATAPI) i SCSI-2, jak również w gniazda audio, umożliwiające odtwarzanie muzycznych kompaktów. Przy odczycie płyt DVD osiągana jest przepustowość transmisji danych rzędu 2,7MB/s, którą określa się również mianem "25". W przypadku odczytu CD-ROM-ów odtwarzacze DVD uzyskują jeszcze większą szybkość transmisji (do 3MB/s), co odpowiada tradycyjnej stacji kompaktów o 20-krotnej szybkości pracy ("205"). W chwili obecnej trudno spotkać na rynku oprogramowanie, które wykorzystywałoby w pełni całą pojemność dysków DVD. Producenci software'u mogą umieszczać na pojedynczych płytach całe pakiety programów i za pomocą odpowiedniego systemu kodowania udostępniać użytkownikowi tylko wybrane - a więc wykupione przez niego - pozycje. Takie rozwiązanie pozwala na znaczne obniżenie kosztów produkcji, gdyż do powielania nośników z różnym oprogramowaniem wykorzystywany byłby tylko pojedynczy kompakt typu Master. Kwestia ta jest szczególnie istotna z punktu widzenia nieuchronnego końca kariery płyt CD i coraz większej popularności mało jeszcze rozpowszechnionych nośników DVD.

Nagrywarki DVD

Pierwsze urządzenia służące do tego celu - typu DVD-R - kosztowały około 20 tys. zł, co w sposób oczywisty ograniczało ich zastosowanie do zastosowań profesjonalnych (np. tzw. masteringu, czyli przygotowania wzorcowego nośnika do tłoczni DVD). Później pojawiły się napędy DVD-RAM, których format wspierany jest m.in. przez Matsushita (Panasonic), Teac, Toshibę i Hitachi. Są one dużo tańsze, ale niekompatybilne z odtwarzaczami DVD. Konkurent DVD-RAM - DVD+RW, wciąż nie mógł wyjść z prototypowni, więc jego atrakcyjność wobec DVD-RAM była niewielka ze względu na brak standaryzacji i, co za tym idzie, produkcji masowej. Ostatnio konsorcjum promujące format DVD+RW zatwierdziło fakt kompatybilności urządzeń DVD+RW z DVD-R. Obecnie w obozie DVD+RW znajdują się m.in. Yamaha, Philips, Thomson Multimedia, Hewlett-Packard, Ricoh i Sony. Czy wobec tego DVD-RAM został na lodzie? Tak, o ile nie zaskoczy czymś rewolucyjnym i niedrogim, co wcale nie jest wykluczone, bo zespół pracujący nad tym rozwiązaniem wydaje się najbardziej prężny i innowacyjna.

W tej chwili na rynek wprowadzana się nagrywarki łączące dwa standardy nagrywania (SONY). Kombinacje o których się mówi to: DVD-R/RW z DVD-RAM i DVD-R/RW z DVD+RW. Wszystko wskazuje na to, że formatem, który odpadnie jest DVD-RAM. Najbardziej konkurencyjny jest DVD+RW mimo ze nie został uznany przez Forum DVD. Jeśli chodzi o odczyt istnieją już DVD-ROMy czytające wszystkie formaty DVD.

Do zapisu danych na płytach DVD wykorzystuje się więc specjalne rozwiązania, np. technikę Land-and-Groove-Recording. Zapisywalny nośnik danych jest z reguły wstępnie podzielony na ścieżki. Podczas odczytu laser może czasem "zgubić" ścieżkę. Błąd taki jest tak szybko korygowany, że użytkownik nie jest w stanie tego zauważyć. Przy zapisie danych musi być zachowana większa precyzja. Gdy w tym przypadku laser opuści ścieżkę, cały nośnik ulegnie zniszczeniu. Z tego też względu zapisywalne płyty mają wcześniej zdefiniowane ścieżki. Dzięki ich ukośnym "ścianom istnieje możliwość dokładniejszego poprowadzenia promienia laserowego podczas zapisu danych.

W przypadku płyt CD-R informacje można zapisywać wyłącznie w ścieżkach (groove). Nowa technologia pozwala na podwojenie pojemności płyt przez wykorzystanie do zapisu także wypukłych obszarów nośnika (land). Z uwagi na konieczność zapewnienia wysokiej precyzji zapisu niektóre nośniki umieszcza się w specjalnych obudowach (cartridges), co uniemożliwia ich odczyt w normalnych odtwarzaczach. Możliwość szybkiego wzrostu produkcji filmów DVD ogranicza również fakt, że żaden z wariantów zapisywalnego nośnika DVD nie nadaje się do wykonania płyty typu Master. Z tego też względu płyty takie są nagrywane w krótkich seriach przy użyciu matryc szklanych, co jest bardziej kosztowne i czasochłonne. Jako standard w dziedzinie zapisywalnych nośników danych konsorcjum DVD przyjęło płytę DVD-RAM, która ma pojemność 4,7 gigabajta i może być wielokrotnie zapisywana. Przyszłe generacje nośników powinny być w pełni kompatybilne z tym standardem. Oprócz tego istnieją również płyty DVD-R, przeznaczone do jednokrotnego zapisu, oraz dwa rodzaje wielokrotnie zapisywalnych nośników, wykorzystujących technikę Phase-Change

Pojemności i rodzaje płyt DVD

Oznaczenie

Pojemność

Ilość warstw

Ilość stron

Komentarz

DVD-5

4,7 GB

1

1

DVD-9

8,54 GB

2

1

DVD-10

9,4 GB

1

2

DVD-18

17,08 GB

2

2

Trudna w produkcji

DVD-R

4,7/9,4 GB

1

1/2

Zapisywalna

DVD-RAM

2,6/5,2 GB

1

1/2

Wielokrotnie zapisywalna

DVD-RW

4,7/9,4 GB

1

1/2

Wielokrotnie zapisywalna

DVD-5

Najprostsza z rodziny DVD płyta - pojedyncza warstwa odbijająca, odczytywana z jednej strony dysku. Dysk dla zapewnienie znormalizowanej grubości 1,2mm posiada dwie warstwy podłoża, umożliwia to stworzenie nadruku na niewykorzystywanej stronie nie tylko „klasycznie” - przez nadruk na powierzchni dysku, ale też przez odpowiednie ukształtowanie drugiej warstwy metalicznej nie przenoszącej informacji.

DVD-9

Stosowanie dwóch warstw po jednej stronie dysku wymusza wydłużenie o 10% wszystkich nagrywanych śladów dla ułatwienia odczytu danych. Odczyt z jednej strony dysku umożliwia stosowanie zwykłych nadruków na powierzchni dysku.

DVD-10

Odczyt danych z obu stron dysku uniemożliwia stosowanie nadruków na powierzchni dysku, stąd tworzenie etykiet jest utrudnione. Spora część czytników DVD wymaga przekładania płyty na drugą stronę. Pojemność tej płyty jest dwukrotnie większa niż płyty DVD-5.

DVD-18

Najtrudniejsza w produkcji płyta, jednakże nieposiadająca aktualnie odpowiednika wśród innych nośników informacji.

DVD-R

Parametr

Wersja 1.0

Wersja 1.9/2.0

Strony

1 lub 2

1 lub 2

Pojemność (GB)

3,95 na stronę

4,7 na stronę

Sposób zapisu

Laser 635nm

Laser 635nm

Moc lasera

6-12 mW

6-12 mW

Minimalna długość pit-a

0,44 mm

0,4 mm

Odległość między śladami ścieżki

0,8 mm

0,74 mm

Istnieją dwie metody dogrywania plików: z wykorzystaniem i bez wykorzystania formatu plików ISO9660. W obu przypadkach minimalna ilość dogrywanych danych to 32kB, czyli rozmiar sektora korekcji danych.

DVD-RAM

Parametr

Wersja 1.0

Wersja 1.9/2.0

Strony

1 lub 2

1 lub 2

Pojemność (GB)

2,6 na stronę

4,7 na stronę

Minimalna długość pit-a

0,41 mm

0,28 mm

Odległość między śladami ścieżki

0,74 mm

0,615 mm

Ilość sektorów ZCLV

24

35

DVD-RW

Kompatybilność urządzeń DVD

 

Dysk

Napęd

CD-ROM

CD-R

CD-RW

DVD-ROM

DVD-RAM

DVD-R

DVD+RW

DVD-ROM

TAK

Zal

TAK

TAK

Zal

TAK

Zal

DVD-R

TAK

TAK

Zal

TAK

Nie

TAK

Nie

DVD-RAM

TAK

TAK

TAK

TAK

TAK

TAK

Nie

DVD+RW

TAK

TAK

TAK

TAK

Nie

TAK

TAK

Zal = zależnie od urządzenia

Organizacja danych na płytach DVD

0x08 graphic
0x01 graphic

PTP - Parallel Track Path

Ścieżki „nawijane” w tą samą stronę - zapewniają mniejszy czas dostępu do danych na płytach DVD-ROM

0x08 graphic
0x01 graphic

OTP - Opposite Track Path

Ścieżki „nawijane” w przeciwnych kierunkach - zapewniają brak przeskoku np. przy odtwarzaniu filmu przy przełączaniu strumienia danych z końca ścieżki jednej warstwy na początek ścieżki drugiej warstwy

1


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
cd-rom, Coraz częściej napęd CD-ROM jest zastępowany urządzeniem DVD
ATAPI specyfikacja standtdu Sterowanie CD ROM ów i dysków twardych w praktyce
Budowa komputera, Napędy CD-ROM DVD itp.
Katechizm WINDOWS, 13 CD-ROM
CD ROM Tester
YAMAHA TYROS 4 ACCESSORY CD ROM

więcej podobnych podstron