1.2. Технические детали

1.2.1. Геометрия диска

Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла (алюминий, золото, серебро и др.), на который обычно наносится графическое представление содержания диска, и покрывается защитным слоем лака. Принцип считывания через подложку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет порядка 0,7 мм, что повышает помехоустойчивость системы к пыли и царапинам. Кроме того, на внешней поверхности 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. Вес диска без коробки составляет ~15,7 г. Вес диска в обычной джуэл-коробке («jewel», не «slim») равен ~74 г.

1.2.2. Структура информационной дорожки cd-диска.

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов (англ. pit — углубление), 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 — пространство, основа). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Длина питов и флэтов на дорожке записи однозначно определяет содержащуюся на CD информацию. Аналоговая форма сигнала, показанная на рис. 4, ниже питов и флэтов и представляет декодируемый сигнал после цифро-аналогового преобразования.

Считывание информации, представляющей собой микроуглубления на спиралевидной дорожке оптического носителя (для CD-ROM и DVD-ROM), основано на интерференции световых волн, отраженных от дна питов и от поверхности флэтов. лубина питов выбрана таким образом, чтобы оптическая разность хода лучей световых волн длиной , отраженных от дна питов и от поверхности флэтов, составляла 1/4. В этом случае луч, отраженный от дна пита, отстает по фазе на 180° от луча, отраженного от флэта, в результате чего две составляющие луча будут гасить друг друга. В CD-R(RW) и DVD-R(RW) приводах лазерный принцип считывания информации сохраняется, только он основан на фиксации разности интенсивности отражения света от питов и флэтов, отличающихся степенью рассеяния считывающего лазерного луча.

Рис. 1. CD-ROM под электронным микроскопом. Информационная поверхность компакт-диска (фотография, сделанная в университете Майами (США) с помощью электронного микроскопа)

На рис. 1 представлена фотография информационной поверхности компакт-диска, полученная с помощью электронного микроскопа.

На рис. 2 показано увеличенное схематичное изображение информационной поверхности CD. На CD размещена непрерывная спиральная дорожка, начинающаяся у внутреннего диаметра диска и идущая к внешнему диаметру.

Рис. 2. Увеличенное схематичное изображение поверхности CD-диска

 

На поверхности прозрачного слоя CD лазерный луч расфокусирован. Диаметр пятна лазерного луча составляет около 1 мм, а это приводит к тому, что частички пыли, отпечатки пальцев или царапины на поверхности CD не могут быть «прочитаны» лазерным звукоснимателем (рис. 3).

Рис.3. Лазерный луч считывает информацию со стороны базы

Заметное влияние на качество CD оказывают внутренние напряжения в материале CD. Следствием внутренних напряжений в материале CD является то, что из-за эффекта двойного преломления изменяется величина пятна лазерного луча, что ведет к изменению размера пятна освещенности информационной поверхности.

Из-за двойного преломления в материале, который пронизывается излучением, кроме правильного луча, который отклоняется согласно оптическим законам при переходе из одной оптической среды в другую, возникает также и “неправильный” луч. Он преломляется под другими углами, что ведет непременно к расширению пятна освещенности.

 

Рис. 4. Вид выходного аналогового сигнала в зависимости от формы и размеров питов и флэтов

 

Двойное преломление и различие путей прохождения обоих лучей в материале диска являются существенными критериями, по которым можно судить об оптическом качестве CD.

Представляемые производителями спецификации (см. технические данные на проигрыватели CD) действительны, если разница путей прохождения не превышает 5О нм. В противном случае это приводит к непозволительным ошибкам и искажениям звука при воспроизведении.

Наряду с собственно аудиоинформацией (музыка, речь), высокая информационная емкость компакт-дисков дает возможность наносить на CD всевозможную дополнительную информацию о названии, длительности записи и т.д., а также необходимую информацию для коррекции ошибок воспроизведения. Записываются также необходимые синхронизирующие сигналы, обеспечивающие постоянную линейную скорость воспроизведения, т.е. постоянную скорость считывания информации.

Дорожка CD представляет собой последовательность мельчайших выемок в дисковом материале (питов) и отражающих поверхностей (флэтов). Ширина питов составляет 0,4-0,5 мкм, глубина — 0,1 мкм. Расстояние между соседними дорожками, которое названо шагом спиральной дорожки, постоянно и составляет 1 ,6 мкм.

В обычных проигрывателях грампластинок звукосниматель, следуя по канавкам записи на грампластинке, одновременно считывает два сигнала: один — для правого стереоканала, другой — для левого. На CD информация для левого и правого стереоканалов нанесена блоками в одну последовательность, попеременно, через фиксированный интервал времени. В результате такая организация дорожки записи теоретически приводит к полному отсутствию перекрестной связи между правым и левым каналами. В реальной практике разделение каналов достигает 90 дБ и более.

Объектив лазерного звукоснимателя фокусирует лазерный луч строго на информационной поверхности, т. е. в той плоскости CD, где нанесена информация в виде микроуглублений. Глубина резкости объектива составляет не более 2 мкм.