4.2.2.Оптические диски

CD-ROM. Это оптические диски первого поколения, которые были разработаны в 70-е годы для записи телевизионных программ. Однако современный вид они приобрели только в 80-м году. Технология их изготовления и использования основана на лазере. В тонкой подложке из специального материала, нанесённого на прочную основу, лазером прожигались отверстия, диаметром 0,8 мкм. Далее изготавливался кондуктор (слепок с диска), который использовался для изготовления рабочих дисков, которые покрывались отражающим слоем. Образованные при этом на их поверхности углубления (питы) дает возможность лазерному устройству идентифицировать информацию на готовых дисках как последовательность 0 и 1. Отличительная особенность этой записи данных заключается в том что:

• эта информация записывается на спирали, раскручивающейся от центра к краям;

• движение луча вдоль спирали должно быть равномерным (т. е. при удалении от центра вращение должно адекватно уменьшатся).

Эти особенности характерны практически для всех видов оптических дисков.

Последующее внедрение оптических дисков в компьютерную технику привело к следующим дополнениям:

• на запись одного байта использовалось 14 бит (такая избыточность используется для помехоустойчивого кодирования):

• группа из 588 бит объединяется в кадр, в котором 192 бита (24 б) идет на кодирование данных, а 396 используется на исправление ошибок и управление (накладные расходы);

• 98 кадров составляют CD-ROM-сектор.

На одной поверхности CD ROM диаметром 120 мм при рассмотренном способе распределении размещается около 700 Мб информации (для записи информации задействуется только часть поверхности).

CD-R (CD Recordable – компакт-диски с возможностью записи). По внешнему виду эти диски отличаются от CD ROM золотистым оттенком, обязанному содержанию золота в отражающем покрытии. Возможность записи на этих дисках в «домашних условиях» обусловлено наличие красителя, который содержится между подложкой и отражающим слоем в канавке по ходу лазерного луча при считывании или записи данных. В первоначальном состоянии краситель прозрачен. При записи используется достаточно мощный лазер, воздействие которого в определенных местах вызывает потемнение красителя. При считывании информации лазером меньшей мощности чередование темных и светлых участков спиралевидной дорожки воспринимается как последовательность 0 и 1.

CD-RW (CD-ReWritable – многократно перезаписываемые компакт-диски). Вместо красителя в диске этого рода используется сплав из металлов, включающий в себя серебро, индий, сурьму и теллур. Этот сплав имеет два устойчивых состояния (кристаллическое и аморфное) с различной отражающей способностью. Кристаллическое состояние соответствует отражающей поверхности, а аморфное состояние – питу. Многократность записи поддерживается тремя лазерами с различными уровнями мощности. Мощный лазер переплавляет сплав в аморфное состояние. Средний расплавляет его до температуры, которая при остывании материала способствует его превращению в кристаллическое состояние. Эти два лазера используются для записи «0 и 1». Лазер с низкой мощностью просто сканирует диск и считывает информацию, не вызывая фазовых переходов.

DVD[22]. Первоначально это сокращение расшифровывалось как Digital Video Disk (цифровой видеодиск). Затем эту аббревиатуру стали расшифровывать более адекватно современным приложениям – Digital Versatile Disk (универсальный цифровой диск). Этот диск является прямым наследником CD-ROM, в котором было использованы новейшие технологические достижения:

• размер питов и их аналогов уменьшился до 0.4 мкм;

• соответственно уменьшению питов использована уплотненная рабочая спираль;

• длина волны рабочего лазера уменьшилась до 0.65 мкм;

• улучшен способ модуляции 8/14 (EFM, Eight to Fourteen Modulation);

• использована более продуктивная версия механизма исправления ошибок RS-PC (с ее помощью возможно чтение поврежденных участков без потери данных).

В результате был сконструирован оптический диск объемом 4,7 Гб более быстрый, чем CD, и с возможностью безошибочной обработки, например, царапины длиной до шести миллиметров. Полученный результат можно было бы считать неплохим. Среди разработчиков и производителей этих дисков были 10 амбициозных корпораций и поэтому продолжение не заставило себя ждать. Ещё одно отличие DVD от CD заключается в том, что отражающий слой расположен дальше от поверхности. Это отличие открыло дорогу для конструктивных изменений, давших возможность существенно увеличить объем диска. Одни фирмы разработали двухсторонние диски, увеличив объём дисков примерно в два раза. Другие, встав на защиту потребителей, которым пришлось бы в этом случае переворачивать диск подобно вышедшей из моды грампластинке, разработали двухслойный DVD. В нем после первого информационного слоя располагается полупрозрачный слой. При удалении от поверхности диска за полупрозрачным слоем находится второй информационный слой, за которым расположен полностью отражающий слой. При такой конструкции соответствующей настройкой лазера можно добраться до любого слоя. По физическим соображения размеры пита внутреннего слоя должны быть немного больше. Поэтому его объём – немного меньше, чем верхнего.

В результате продуктивного взаимодействия между фирмами с разными взглядами на структуру DVD был порожден целый ряд дисков этого типа, параметры которых приведены в табл. 9.

Таблица 1

Тип	Стороны	Слои	Диаметр, мм	Данные, Гбайт	Видео, ч
DVD-1	SS	SL	8	1,36	0,5
DVD-2	SS	DL	8	2,48	1,3
DVD-3	DS	SL	8	2,72	1,4
DVD-4	DS	DL	12	4,95	2,5
DVD-5	SS	SL	12	4,38	>2
DVD-9	SS	DL	12	7,95	4
DVD-10	DS	SL	12	8,75	4,5
DVD-14	DS	ML	12	12,33	6,5
DVD-18	DS	DL	12	15,9	>8
DVD-R 1.0	SS	SL	12	3,68
DVD-R 2.0	SS	SL	12	4,38
DVD-RW 2.0	SS	SL	12	4,38
DVD-RAM 1.0	SS	SL	12	2,4
	DS	SL	12	4,8
DVD-RAM 2.0	DS	SL	12	8,75
	DS	SL	8	4,36

В этой таблице индексами SS обозначены односторонние диски. Индексам DS соответствуют диски с двумя рабочими поверхностями. Однослойные диски имеют код SL, а двухслойные – DL.

Особняком стоят диски, помеченные кодом ML: они являются двухсторонними оптическими дисками, одна сторона которых является двухслойной, а другая – однослойной.