Лабораторная работа №5

Компакт-диски (CD). Способ изготовления и принцип хранения информации. Принцип чтения информации. Технология CD-R. Принцип оптической записи. Технология CD-RW. Принципы записи и перезаписи. Отличия CD-RW от CD-R и CD. DVD диски. Основные отличия от компакт-дисков. Виды DVD дисков.

Компакт-диски – это носители информации, предназначенные для хранения информации в цифровой форме (в виде набора чисел). Семейство компакт-дисков включает в себя носители различных типов, оптимизированных для хранения и использования специфичных видов информации. Несмотря на разнообразие типов КД, всем им присущи общие черты, или характеристики.

Физические характеристики компакт-диска: Геометрические размеры. Все члены семейства КД представляют собой диск диаметром 120 мм, имеющий в центре отверстие диаметром 15 мм. Толщина диска – 1.2 мм.

Конструкция компакт-диска: Конструктивно диск представляет собой трехслойный «пирог»:

Подложка из оптически прозрачного материала (поликарбонат), которая изготавливается методом литья под давлением. При изготовлении подложки на одной из ее поверхностей формируется информационный рисунок, состоящий из ямок (питов) и промежутков между ямками (лэндов). На информационный рисунок напыляется тонкий отражающий слой. Поверх отражающего слоя наносится слой лака, защищающий диск от повреждений. Как правило, на защитный лак наносится лейбл.

Способы изготовления:

Существует два принципиально разных метода нанесения информации на кусок пластика, который впоследствии становится полноценным компакт-диском. Это штамповка (репликация) и запись на болванки .

1.1. Метод заводского штампа (для CD и DVD). Другие названия этого метода - штамповка, литьё, репликация. Самый распространенный метод производства компакт-дисков. Информационная спираль, которая содержит Вашу информацию, физически выжигается лазерным лучом на куске металла. Этот кусок металла называется "матрица" или "стампер" и используется как пресс-форма для выпрессовывания информационной спирали в куске горячего поликарбоната. Далее, поликарбонат охлаждается, покрывается слоем металлизации и слоем защитного лака. После этого на нерабочую поверхность диска наносится изображение (накатка), и компакт-диск готов.

Достоинства: Информационная спираль физически "выбита" в пластике и её дальнейшая сохранность определяется лишь аккуратностью хранения и правильностью обращения с компакт-диском. Все диски в пределах одного тиража будут абсолютно одинаковы. Низкая себестоимость больших тиражей.

Недостатки: Высокая стоимость матрицы делает экономически нецелесообразным изготовление штампованных тиражей компакт-дисков количеством менее 500 штук. Нет никакой возможности изменить информацию на середине тиража или дописать что-то на диск впоследствии.

1.2. Запись на болванки (для CD и DVD). Другие названия этого метода - нарезка, прожиг. Метод записи на болванки дешев, доступен в домашних условиях и позволяет добавлять информацию. Однако, по всем техническим параметрам (как по качеству, так и по скорости) он существенно уступает методу заводской штамповки. Болванка - это компакт-диск содержащий внутри, помимо поликарбоната и металлизации, специальный слой, чувствительный к лучу лазера определенной мощности и длины волны. На слой поликарбоната уже нанесена информационная спираль, но она не содержит конкретной информации, а является лишь направляющей для лазерного луча.

Существует два, основных, вида болванок - это записываемые и перезаписываемые.

Записываемые - предназначены для одноразовой записи, хотя существует возможность производить дозапись (при условии, наличия свободного места, и открытой мультисессии). Перезаписываемые - предназначены для многократной перезаписи. При записи, огромное значение имеет качество используемых болванок. Нанесение изображения (накатка) на нерабочую поверхность болванки, тоже может производиться в домашних условиях, при условии использования специальных "Printable" болванок, или при помощи специальных наклеек.

Достоинства: Доступность и возможность делать очень маленькие, и даже единичные тиражи. Возможность самостоятельного нанесения изображения на диск.

Недостатки: Метод записи на болванки не даёт того уровня качества и физической стабильности носителя, как метод заводского штампа.

Принцип хранения информации на компакт-диске (CD и DVD). Информация кодируется с помощью последовательности нулей и единиц. Физически это углубления различного вида на спиралевидной дорожке диска. Лазерный луч, проходящий по дорожке, отклоняется на разные углы, и читающий привод принимает решение о том, был ли это ноль или единица. Нули и единицы (биты) объединяются в байты, байты в сектора, к секторам добавляются служебные коды и контрольные суммы для проверки правильности и корректировки ошибок чтения. На более высоком уровне эта информация объединяется в набор файлов и папок, в музыкальные треки и т.п.

Принцип считывания информации: Для чтения информации с КД используется луч лазера инфракрасного диапазона (ИК). Луч подается на вращающийся диск со стороны подложки, отражается от отражающего слоя и возвращается на специальный фотоприемник. При попадании луча на питы и лэнды интенсивность отраженного луча меняется. В итоге, на выходе фотоприемника формируется электрический сигнал, повторяющий по форме информационный рисунок на поверхности компакт-диска.

Особенности оптического способа считывания информации - Успешное считывание информации зависит от состояния поверхности КД. Царапины, пыль и загрязнения затрудняют, а иногда и делают невозможным считывание информации с КД.

- Применение лазера ИК-диапазона позволяет использовать для изготовления КД не только прозрачный поликарбонат, но и цветной тоже, вплоть до очень темных. При этом темные материалы являются светонепроницаемыми только в видимом диапазоне светового спектра. В ИК-диапазоне такой материал остается прозрачным.

Технология CD - R :

CD-R (Compact Disc-Recordable, Записываемый Компакт-Диск) - разновидность компакт-диска (CD), разработанная компаниями PhilipsиSonyдля однократной записи информации. CD-R поддерживает все возможности стандарта «Red Book» и плюс к этому позволяет записать данные.

Технические детали: Обычный CD-R представляет собой тонкий диск из прозрачного пластика - поликарбоната - толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм (стандартный)вес 16-18гр. или 80 мм (мини) . Ёмкость стандартного CD-R составляет 74 минуты аудио или 650 МБ данных.

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 (то есть 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.

Методы записи

Чистые «болванки» CD-R имеют служебную дорожку с записанными данными. Эта дорожка содержит временны́е 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, то есть однократным. Поэтому записанную на CD-R информацию нельзя стереть, в отличие от CD-RW. CD-R, однако, можно записывать по частям, которые называют сессиями.

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», то есть 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» (то есть 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», то есть 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 форматаCD-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 её 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.

Технология CD-RW (Compact Disc-Rewritable , Перезаписываемый компакт-диск) - разновидность компакт-диска (CD), разработанный в 1997 году для многократной записи информации.

Технические детали: CD-RW является дальнейшим логическим развитием записываемого лазерного компакт-диска CD-R, однако, в отличие от него, позволяет многократно перезаписывать 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 халькогенидов, который при нагреве выше температуры плавления переходит из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. Фазовые переходы между различными состояниями вещества всегда сопровождаются изменением физических параметров среды. Нормальным состоянием твердых тел и основным в окружающей нас природе является кристаллическое. В этом отношении аморфные тела - редкость, так как стеклообразное (аморфное) состояние реализуется только при затвердевании переохлажденного расплава. От других аморфных состояний стекла отличаются тем, что процессы перехода расплав - стекло и стекло - расплав обратимы. Эта их особенность чрезвычайно важна для создания реверсивных носителей оптической записи, то есть обеспечивающих многократную перезапись. Основным условием образования стекловидных состояний, в том числе металлов, является охлаждение, настолько быстрое, что атомы не успевают занять отведенные им места в кристаллических ячейках и «замирают» как попало, когда тепловая релаксация атомов сопоставима или становится меньше межатомных расстояний. При толщине активного слоя оптического диска в 0,1 мкм создать условия для сверхбыстрого охлаждения не трудно. Полный цикл: запись - многократное воспроизведение - стирание - новая запись выглядит следующим образом. Подогревая лазером, рабочий слой оптического диска, находящийся в кристаллическом состоянии, переводят в расплав. За счет быстрой диффузии тепла в подложку расплав быстро охлаждается и переходит в фазу стекла. Считывание производится при пониженной интенсивности излучения лазера, не влияющей на фазовые переходы. Для новой записи необходимо вернуть рабочий слой в исходное кристаллическое состояние. Для этого используется двухступенчатая модуляция (короткий мощный импульс для расплава активного слоя и длинный импульс для постепенного охлаждения вещества) мощности лазера. Перегрев замедлит процесс диффузии тепла и создаст условия для возврата в кристаллическую фазу. Активный слой обычно изготовляют из халькогенидного стекла- сплава серебра (Ag), индия (In), сурьмы (Sb) и теллура (Te).

Современные CD-RW диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз.

DVD (ди-ви-ди́, англ. Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск) - носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков.

Отличия DVD от обычных CD-ROM: Самое основное отличие - это, естественно, объем записываемой информации. Если на обычный CD-диск можно записать 640 Мб (хотя в последнее время встречаются болванки и на 800 Мб, но далеко не все приводы смогут прочитать то, что записано на таком носителе), то на один DVD-диск влезет от 4,7 до 17 Гб.

В DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволило существенно увеличить плотность записи, а кроме того, DVD подразумевает возможность двухслойной записи информации, то есть на поверхности компакта находится один слой, поверх которого наносится еще один, полупрозрачный, и первый считывается сквозь второй параллельно. В самих носителях тоже отличий больше, чем кажется на первый взгляд.

Из-за того, что плотность записи существенно возросла, а длина волны стала меньше, изменились и требования к защитному слою - для DVD он составляет 0,6 мм против 1,2 мм у обычных CD. Естественно, что диск такой толщины будет значительно более хрупким, по сравнению с классической болванкой.

Поэтому еще 0,6 мм обычно заливаются пластиком с двух сторон, чтобы получились те же 1,2 мм. Но самый главный бонус такого защитного слоя в том, что благодаря его малому размеру на одном компакте стало возможным записывать информацию с двух сторон, то есть удваивать его емкость, при этом оставляя размеры практически прежними.

Виды DVD дисков.

Однослойные DVD (DVD-5). Это самый простой и самый распространенный вид DVD. По своей внутренней структуре диски напоминают обычные CD. Они содержат один информационный слой, на который помещается 4.7Gb информации (отсюда и название - DVD-5). Это почти в 7 раз больше объема стандартного CD.

Двуслойные DVD (DVD-9). Эти диски устроены значительно сложнее, чем DVD-5. Они содержат два информационных слоя. Лазерный луч считывающего устройства, фокусируясь на разной глубине диска, в состоянии получить доступ к обоим слоям. Суммарный объем помещающейся на двух слоях информации составляет 8.5Gb (отсюда и название - DVD-9). Это более, чем в 12 раз больше объема стандартного CD. Технология штамповки этих дисков, хотя по своей сути такая же, тем не менее значительно сложнее технологии штамповки CD или DVD-5. В двух разных кусках пластика при помощи двух разных матриц (стамперов) выпрессовываются два информационных слоя, которые покрываются определенными промежуточными слоями, а после этого склеиваются. Помимо необходимости изготовления второй матрицы, само используемое оборудование также значительно сложнее и дороже, чем оборудование для штамповки однослойных дисков. Поэтому диски DVD-9 существенно дороже дисков DVD-5. Что касается записи на болванках, то этот вид оптических носителей, стремительно набирает популярность.

Двусторонние DVD (DVD-10). Двусторонние диски - это не что иное, как два диска DVD-5, склеенные между собой нерабочими поверхностями (естественно, с соответствующей корректировкой толщины пластика, чтобы диск DVD-10 получился аналогичной толщины, что и DVD-5). Суммарный объем, помещающейся на обе стороны диска DVD-10, информации в точности равен удвоенному объему DVD-5, т.е. 9.4Gb (отсюда и название - DVD-10). Это почти в 14 раз больше объема стандартного CD. Как и при штамповке DVD-9, для диска DVD-10 необходимо изготовить две матрицы (стампера) и совершить два цикла штамповки с этих матриц, поэтому стоимость DVD-10 и DVD-9, как правило, одинаковая. Несмотря на все минусы (необходимость переворачивать компакт-диск в ручную, невозможность нанесения полноценного изображения), этот вид оптических носителей отлично подходит для записи методом нарезки (благодаря большой емкости, при относительно недорогой цене болванки).

Двусторонние двуслойные DVD (DVD-18). Двусторонние двуслойные диски - два диска DVD-9, склеенные между собой нерабочими поверхностями (по аналогии с DVD-10). Суммарный объем информации, помещающейся на обе стороны диска DVD-18, равен 17Gb!

Новые форматы:

Blu - ray Disc , BD (англ.blue ray - голубой луч и disc - диск) - формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включаявидео высокой чёткостис повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумомBDA.

Blu-ray (букв. «голубой-луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового(405нм) «синего» (технически сине-фиолетового)лазера. На международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе2006 года, было объявлено о том, что коммерческий запуск формата Blu-ray пройдёт весной 2006 года.

Защита Blu-ray была взломана 20 января 2007 года. В ответ на это Ассоциация BDA ускорила время выпуска BD-Plus (Blu-Disc +), который был взломан в сентябре 2008 года

HD DVD (англ.High-Density DVD - DVD высокой ёмкости) - технология записи оптических дисков, разработанная компанией Toshiba,NECиSanyo. HD DVD (как иBlu-ray Disc) использует диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и голубой лазер сдлиной волны405нм.

19 февраля2008 годакомпания Toshiba объявила о прекращении поддержки технологии HD DVD в связи с решением положить конец войне форматов

Однослойный диск HD DVD имеет ёмкость 15 GB , двухслойный - 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который может хранить до 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray , который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя. Оба формата используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2 , Video Codec 1 (VC1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264 . Важным фактором привлекательности HD DVD по сравнению с Blu-ray является также тот факт, что большая часть оборудования для производства DVD может быть переоснащена для производства HD DVD, так как использует ту же технологию производства.

Кинокомпания Warner Bros, принадлежащая американской медиакомпании Time Warner Inc., объявила о том, что откажется от формата HD DVD в пользу конкурирующей технологии Blu-ray

Война форматов

Противостояние двух форматов HD DVD и Blu-ray , неофициально названное «Война форматов» разрешилась в пользу последнего. Компания Toshiba (основной сторонник HD DVD) официально отказалась от данного формата и прекращает его производство. Важным аргументом в этом споре выступило то, что ряд голливудских киностудий и, в частности, Warner Bros отказались от формата HD DVD в пользу Blu-ray.

FAQ по звуковым компакт-дискам (CD-DA)

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 (588×7350) 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?

Фев 19, 2014

Миром правит цифра? Все люди качают mp-3, а кто-то и вовсе помешан лишь на виниле? Носители - слабость коллекционеров, а золотой век СD давно прошел? Неправда.

И сейчас музыка масштабно издается на компакт-дисках. И это не какая-то второсортная музыка или никому неизвестная. На CD выпускают свои альбомы (в том числе и новые) самые культовые исполнители и группы в мире. Чтобы вы не думали, что эта информация высосана из пальца и является дурацким маркетинговым ходом, вот вам наглядный пример: к своему 50-ти летнему юбилею Rolling Stones выпустили сборник суперхитов Grrr! на компакт-дисках в том числе (он, кстати, включает и две новые песни рок-группы); Bob Dylan тоже не остался в стороне и пару лет назад издал свой новый релиз под названием Tempest , включающий музыку, записанную на CD; THE DOORS ; The Beatles ; Queen ; DEEP PURPLE ; Pink Floyd - мы можем еще долго перечислять названия великолепных исполнителей, которые, за счет актуальной востребованности музыки на CD, издают свои произведения на компакт-дисках и будут продолжать это делать всегда.

Следующий вопрос очевиден: чего же такого особенного в этом носителе, что позволяет до сих пор оставаться ему в тренде и «на плаву»? Пришло время начать распутывать этот клубок…

Все наверняка знают, но…

…мы напомним, что такой носитель, как CD является оптическим носителем информации. С виду это диск, созданный из пластика, имеющий круглое отверстие по центру. Запись музыкальной информации, а также ее считывание осуществляется посредством лазера. «Отцом» компакт-диска можно назвать всем известную грампластинку. А «потомками» CD - носители DVD и Blu-ray.

Первое упоминание и развитие

Самый-самый первый CD был изобретен в 79 году всемирно известной компанией Sony. За счет использования способа кодировки сигнала PCM (Pulse Code Modulation), который ранее успешно применялся в профессиональных цифровых магнитофонах, инженеры Sony получили качественно новый носитель. Оценив все его преимущества, было принято решение о запуске конвейера по изготовлению чудо-болванок.

И уже с 82 года на крупнейших заводах Германии стартовало производство CD массового характера. Первым коммерческим релизом на компакт-диске был альбом Билли Джоэла под названием 52nd Street.

На счет появления CD существует и другая версия…

Это вариация Джеймса Рассела, которая гласит, что Sony и Philips никакого отношения к этому не имели. Физик Дж. Рассел в те годы работал в лаборатории фирмы Optical Recording. В 71 году он публично показал свое новое изобретение коллегам, главной целью которого было хранение данных. Этот физик хотел лично для себя сделать благо - защитить свои дорогостоящие виниловые издания от царапания стилусом. То есть записать с пластинок музыку на диски, а сами винилы бережно хранить на полочке. Спустя ровно 8 лет идентичный диск был «изобретен» фирмой Sony. А правда это или нет: сейчас уже никто не может что-либо утверждать на 100%.

Бетховен, споры и формат

Создатели компакт-дисков вплоть до 80-го года горячо спорили касательно идеального формата инновационного изделия и его внешнего диаметра. Разработчики из фирмы Sony полагали, что 100 мм - это то, что нужно, так как именно этот диаметр хорошо впишется в портативный проигрыватель. А вот представители компании Philips думали иначе. Они считали, что 115 мм - вот правильный размер для CD, потому что он совпадает с размером диагонали привычной для всех и успешной в коммерческом смысле аудиокассеты. Также рассматривался вариант с 120 мм, но он требовал немалых финансовых затрат и замены оснастки на существующих первых (тестовых) предприятиях по изготовлению CD.

А вот Норио Ога (вице-президент Sony и к тому же музыкант по образованию) сказал однажды следующее: «Любой компакт-диск должен обязательно целиком вмещать великое произведение Бетховена - Симфонию №9». По мнению этого человека при таких параметрах на CD смогу умещаться практически все лучшие классические произведения. Итак, исполнение симфонии под управлением Вильгельма Фуртвенглера (ровно 74 минуты) стало временным эталоном для всех дисков. И уже весной 80 года окончательной и решающей подписью руководителей компаний было решено провозгласить размером CD именно 120 мм, а его емкостью 74 минуты с частотой дискретизации в 44,1 кГц.

Технические подробности вместимости

Изначально CD максимально могли вмещать до 650 Мбайт музыкальной информации (это и есть 74 минуты в формате звукозаписи). Но примерно с 2000 года, все чаще стали появляться диски вместимостью до 700 Мбайт, а это уже 80 минут для записи. Они быстро вытеснили своих предшественников с рынка.

Сейчас можно встретить диски с возможностью записи и на 90 минут (и даже больше), но такие экземпляры могут считываться далеко не всеми приводами.

Вышеуказанное увеличение объема CD стало реальностью за счет экономного и максимально допустимого, полного использования места на диске.

Кодирование и считывание

Кодирование - это и есть процесс сохранения. Формат хранения информации на данном носителе (он называется Red Book, то есть «Красная книга») также изобретен корпорацией Sony. В строгом соответствии с прописанными и зарегистрированными характеристиками кода на CD можно записывать звук всегда в два канала с 16-битной кодово-импульсной модуляцией (PCM). Частота дискретизации при этом должна быть равна 44,1 кГц.

А считывается информация с компакт-диска посредством специализированного лазерного луча, длина волны которого составляет 780 нм. Сам принцип «чтения» данных с помощью лазера является, по сути, некой регистрацией изменений интенсивности отражаемого света. Луч лазера фокусируется четко на слое диска, содержащего информацию. Если он сфокусировался между питами (на ленде), то приемный фотодиод считывает сигнал, как максимальный, а в случае, когда свет ложится на пит, фотодиод считывает сигнал, как менее активный, за счет маленькой интенсивности света.

CD и CD-R/RW: в чем разница?

Различие между компакт-дисками, предназначенными лишь для чтения информации (CD) и дисками, обладающими возможностью перезаписи (CD-R/RW) заключается в методе формирования питов.

В первом случае питы - это некая рельефная структура (фазовая решетка), при этом оптическая глубина любого пита всегда меньше 1/4 длины волны лазерного луча. Это и ведет к различию фаз в половину длины волны, располагающейся между светом, отражаемым от пита и светом, исходящим от ленда.

Во втором случае пит - это область с более объемным поглощением света, чем ленд (амплитудная решетка). Таким образом, фотодиод может считывать снижение интенсивности света, отражаемого от диска. Длина пита здесь может менять не только амплитуду, но и длительность самого считываемого сигнала.

Специфика производства современных CD

Изготовление компакт-дисков, как правило, включает в себя 9 последовательных этапов:

1. Мастеринг (подготовка информационных данных для запуска целой серии). На этом этапе происходит отбор, выбор нужной информации для записи на CD.
2. Фотолитография (подразумевает производство шаблона диска). Она осуществляется за счет изготовления стеклянного диска, на который впоследствии наносится специальный слой фоторезиста.
3. Запись (она производится с помощью лазерного луча. Его мощность может меняться в соответствии с записываемой информацией). Чтобы создать пит, мощность луча специально увеличивается, и это приводит к рассечению химических связей в молекулах фоторезиста.
4. Проявка фоторезиста . (поверхность фоторезиста подвергается кислотной, щелочной или даже плазменной обработке). Так устраняются экспонированные лучом лазера области фоторезиста).
5. Гальванопластика (уже проявленный шаблонный диск из стекла помещают в гальваническую ванну, и на его поверхность с помощью электролиза насаждается тончайший никелевый слой).
6. Штамповка (осуществляется с использованием готового шаблона методом литья под давлением).
7. Напыление на информационный слой специального зеркального покрытия (алюминиевого, серебряного, золотого или др.).
8. Нанесение защитного лакового покрытия .
9. Нанесение графического изображения (как правило, это лейбл или логотип, параметры, характеристики).

Плюсы и минусы компакт-дисков: все познается в сравнении

К неоспоримым преимуществам CD можно смело отнести следующее:

• неплохая износостойкость.

  За счет «бережного» лазерного звукоснимателя, все компакт-диски всегда намного лучше защищены от таких механических повреждений, как царапины и сколы, в отличие от виниловых носителей .

• устойчивость к вибрациям.

  CD практически не восприимчивы к вибрациям и разного рода толчкам, поэтому они до сих пор пользуются популярностью у всех, кто предпочитает слушать хорошую музыку у себя в машине.

• компактность и мобильность.

  Довольно скромные размеры компакт-диска (дают возможность легко, без риска и «заморочек» взять его с собой куда угодно: в путешествие, в гости, на прогулку в плеере, на вечеринку и т.д. С пластинкой, к примеру, так уже вряд ли поступишь.

• дизайн.

  Обложки дисков - это отдельный фетиш собирателей. Интересные иллюстрации, оформление, любопытный дизайн - все это может превратить обычный диск в миниатюрное произведение искусства.

• информативность.

  В альбомы на CD в виде бонуса и полезной «приятности» очень часто вкладываются тексты композиций, интересная информация об исполнителе, группе или самом альбоме, а также фотоматериалы.

• вместительность.

  С появлением на рынке звукозаписи компакт-дисков возросло среднее число композиций, помещающихся на альбоме (13-18 вместо 6-11 на виниловых релизах).

• удобство и простота использования.

  В отличие от виниловых проигрывателей, CD-проигрыватели намного проще в управлении, более автоматизированы, а значит, что и процесс прослушивания становится более комфортным. Можно без труда переключать треки даже дистанционно (с помощью пульта), программировать последовательность прослушивания тех или иных композиций по своему усмотрению.

• стоимость.

  Обычно цена CD более привлекательна, чем стоимость винила.

А теперь о недостатках :

• уязвимость.

  Да, диски более износостойкие по своей природе в силу особенностей материала, из которого они изготавливаются. Но вот если серьезная царапина появляется на пластинке, то максимум, что вы получите - это задержка на пару секунд при переходе к этой композиции или «прыжок» иглы. А если царапина возникает на CD, то вы теряете полностью весь трек.

• требовательность.

  Диск проще использовать, но при этом цифровой звук требует высокого качества аппаратуры. То есть ЦАП в проигрывателе CD должен быть мощным и достойным. В противном случае саунд получится довольно посредственным из-за неточного преобразования сигнала.

• широта звуковой картины.

  Тут конечно можно поспорить. Но факт остается фактом. Лучший, самый насыщенный звук дарит только аналоговый носитель. И даже самый хороший компакт-диск на невероятно крутой аудиотехнике будет уступать виниловому звучанию. Но это может заметить далеко не каждый меломан, а кому-то это откровенно неважно, поэтому пока CD жив, и мы этому очень рады.

На сегодня это все. Доброго и продуктивного вам дня, друзья!

Расскажите друзьям:

Добрый день, друзья!

Сегодня мы с вами поговорим о самых, пожалуй, распространенных носителях информации – CD и DVD дисках .

Как известно, - это машина, в которой циркулируют потоки информации.

И такая информация нуждается в носителе. Основной носитель - это винчестер (жесткий диск). Но он спрятан в недрах компьютера.

В наше время, когда скорость обмена информацией возрастает, должны быть и другие носители информации — с быстрым и удобным доступом. И такие носители существуют - это флэш-накопители («флэшки»), CD, DVD, Blu-ray диски.

Диск можно быстро вставить в привод (не разбирая компьютер), записать на него информацию и хранить ее. В настоящее время появилась альтернатива таким носителям – всякого рода облачные сервисы хранения данных, но списывать их со счета преждевременно. Остановимся чуть более подробно на CD и DVD.

Как устроены CD и DVD

CD (Compact Disc) - это диск из пластика толщиной 1,2 мм с центрирующим отверстием посредине. Информация может располагаться на одной или обеих (в DVD) сторонах диска. Информационная сторона представляет собой одну длинную спиральную канавку , начинающуюся от центра.

Считывание информации производится маломощным лазером . Как известно, все многообразие информационного потока обеспечивается посредством квантов (битов) информации, каждый из которых может значение 0 или 1. 0 можно трактовать как отсутствие сигнала, 1 - его наличие.

На дне информационной канавки диска располагаются чередующиеся выступы (площадки) и впадины.

Лазерный луч, непрерывно отражаясь от выступов и впадин канавки, попадает через оптическую систему в приемник. С терминами «выступ» и «впадина» существует некоторая путаница. Если смотреть на диск сверху (с той стороны, где бумажная наклейка), то это будет впадина.

Но считывание происходит с нижней (информационной) части диска, поэтом для лазерного луча это будет выступ. При отражении от выступа длина хода волны луча лазера получается меньшей - на половину длины волны. Поэтому волна гасится, что эквивалентно отсутствию сигнала.

Переход от площадки к выступу и наоборот трактуется как 1.

Если такого перехода (в течение некоторого времени) не происходит, то это трактуется как 0.

DVD (Digital Versatile Disc , универсальный цифровой диск) устроен аналогичным образом, но шаг канавки у него меньше (0,7 мкм), длина и высота выступов также меньше. Поэтому при одинаковом диаметре диска на него можно записать больше информации.

Информационные диски, производящиеся массовыми тиражами, изготавливают штамповкой из поликарбоната с помощью металлической матрицы. На ту сторону, где канавки, наносится светоотражающий слой из алюминия. Затем на эту поверхность наносится тонкий слой лака и наклеивается бумажная этикетка. Емкость DVD - 4,7 Gb.

Двухслойные и двухсторонние DVD

Существуют двухслойные DVD,в которых два идентичных диска с канавками.

В таких случаях на ближний к лазеру диск наносят полупрозрачное золотое покрытие (со стороны канавок), так что луч может проходить через него и считывать данные с «дальнего» слоя.

Для устойчивого считывания канавки в двухслойных дисках сделаны шире , чем в однослойных, поэтому емкость диска равна 8,5 Gb (а не 9,4 Gb, как это можно было предположить). Переход на «ближний» или «дальний» диск в двухслойных дисках осуществляется изменением фокусировки луча лазера.

Ввиду того, что площадки и выступы в DVD меньше, чем в CD, лазер DVD работает на меньшей длине волны (в CD длина волны - 780 нм, в DVD - 650 нм). Существуют и двухсторонние DVD, каждая сторона которых может состоять из одного или двух дисков с канавками. Таким образом, максимальная емкость DVD может быть равной 17 Gb. Отдельные диски с канавками (как в односторонних, так и в двухсторонних дисках) склеивают в одно целое.

Однократно записываемые диски

Существуют также однократно записываемые диски CD-R и DVD-R (R – recordable, записываемые). Для DVD существует несколько разновидностей записываемых дисков - из-за того, что разработкой стандартов записи занималось несколько фирм.

Не будем сейчас вникать в скучные и сухие подробности и конкретизировать отличия одного стандарта от другого.

Записываемые диски похожи, естественно, по строению на штампованные, но канавка содержит в себе один длинный выступ (со стороны лазера) по всей длине канавки, без впадин. Отличие еще в том, что пред нанесением светоотражающего покрытия на диск со стороны канавки наносится тонкий слой прозрачного лака.

При записи информации ток лазера увеличивается, его луч нагревает слой лака до температуры 250 — 300 0С. Лак выгорает и становится непрозрачным. Эта операция называется еще «прожигом » . Никакого дыма при этом, естественно, нет! Но, если посмотреть на диск со стороны записи в отраженном свете, можно отличить записанную и свободную от записи зоны.

При считывании информации луч отражается от светоотражающего слоя в тех местах, где лак не был выжжен. Где лак был выжжен, отражения луча не происходит.

Многократно записываемые диски

Существуют еще многократно перезаписываемые диски CD-RW, DVD-RW (RW – rewritable, перезаписываемые). В таких дисках на сторону, где расположена канавка вместо слоя прозрачного лака наносится тонкая пленка металлического сплава, который может изменять свое фазовое состояние под влиянием нагрева. Сплав может находиться в двух состояниях - в кристаллическом и в аморфном .

При этом коэффициенты отражения для разных состояний отличны. В исходном (незаписанном) состоянии пленка сплава находится в кристаллическом состоянии и обладает некоторым коэффициентом отражения. При записи луч лазера нагревает пленку сплава до температуры 500 - 700 градусов, сплав в этих местах плавится и переходит в аморфное состояние.

При этом коэффициент отражения сильно уменьшается, и это воспринимается схемой считывания как отсутствие сигнала. Стереть данные можно, если перевести пленку сплава вновь в кристаллическое состояние. Для этого ее нагревают тем же лучом лазера до температуры 200 градусов. Этого недостаточно для плавления, но достаточно для размягчения.

При последующем охлаждении происходит переход из аморфного в кристаллическое состояние. Стирание данных происходит во время перезаписи дисков. При этом луч лазера генерирует импульсы разной мощности, создавая области с кристаллической и аморфной структурой.

Цифровые данные на диск записаны в избыточном коде .

Это необходимо для коррекции ошибок, которые будут всегда, хотя бы из-за того, что поверхность диска царапаются. Поэтому с дисками надо обращаться осторожно и брать их только за внешние края. Отпечатки пальцев на информационной стороне могут привести к ошибкам считывания. Из-за этого диск будет считываться дольше, чем мог бы или «подтормаживать».

Если на диске много царапин, диск тоже будет долго считываться (если считается вообще). Скорость считывания дефектного диска может зависеть от конкретной модели привода (от микропрограммы, «зашитой» в нем).

Как вынуть диск из неисправного привода?

В заключение упомянем об одной полезной мелочи. Иногда привод DVD отказывает «прямо на глазах», и диск остается в нем.

В таких случаях при нажатии на кнопку извлечения диска никаких действий не происходит. Достать диск можно, разобрав привод. Но это долго и хлопотно! Для таких экстренных случаев существует небольшое отверстие на передней панели привода.

Чтобы извлечь диск, надо вставить в это отверстие металлическую шпильку (можно распрямить скрепку) до упора и слегка нажать.

При этом подвижная часть привода слегка выедет. После этого можно вручную выдвинуть ее до обычного открытого состоянии и извлечь диск. А вы думали, что это дырка для вентиляции?

Вот и все на сегодня, уважаемые читатели.

С вами был Vsbot.

Всего наилучшего!

Любой компакт-диск состоит из нескольких слоев, соединенных в единую круглую тонкую пластину. Диаметр подавляющего большинства компакт-дисков составляет 120 миллиметров, что равняется пяти дюймам. Стандартный пятидюймовый диск содержит 650 мегабайт информации, хотя имеются диски и большего объема. Допускается использование дисков диаметром 80 миллиметров, то есть трехдюймовых. Однако на практике такие диски встречаются крайне редко, хотя в некоторых случаях их малый размер был бы очень полезен. На такие диски помещается около 180 мегабайт.

Иногда встречаются необычные диски, называемые business card CD – компакт-диск, в виде визитной карточки. Фактически, это обрезанные с двух сторон трехдюймовые диски. Они напоминают визитную карточку, как по внешнему виду, так и по размеру. На такой диск записывается от 10 до 70 мегабайт, в зависимости от степени обрезания краев диска. В настоящее время такие диски являются большой редкостью. CD-ROM, созданный промышленным способом, часто называют штампованным. Он состоит из трех слоев. Основа диска, созданная из прозрачного поликарбоната, занимает большую часть диска. При изготовлении основы, методом штамповки на нее наносится информационный узор. В результате получается прозрачная пластиковая пластина. С одной стороны она гладкая, а с другой стороны на ней нанесено множество микроскопических углублений. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой. Чаще всего в штампованных дисках для этих целей используется алюминий, хотя могут использоваться и другие металлы или сплавы. Сверху на диск наносится защитный слой из тонкой пленки поликарбоната или специального лака. На защитный слой часто наносится полиграфия – различные красочные рисунки и надписи.

Обратите внимание, что отражающий и защитный слои достаточно тонкие, и их можно легко поцарапать. Некоторые недобросовестные производители экономят на защитном слое, используя для него нестойкий лак, причем наносится этот лак чрезвычайно тонким слоем. После создания всех слоев, диск готов к использованию. Информация считывается с рабочей стороны диска, через прозрачную основу. Штампованный информационный узор и отражающий слой отражают луч считывающего лазера по-разному в разных участках.

Записываемые и перезаписываемые компакт-диски имеют дополнительно еще один слой. У них основа не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой. Он может менять прозрачность под воздействием высокой температуры. При записи лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор. Участки регистрирующего слоя, к которым было применено температурное воздействие, темнеют. В качестве материала для регистрирующего слоя используются различные сложные органические соединения. Часто используются цианин (Cyanine) и фталоцианин (Phtalocyanine). Считается, что фталоцианин более надежен и долговечен. Для отражающего слоя в CD-R и CD-RW используется золото или серебро, хотя могут быть использованы и сложные сплавы. Из-за наличия регистрирующего слоя требования к отражающему слою у записываемых и перезаписываемых дисков выше, чем у штампованных, поэтому вместо алюминия приходится применять более дорогие материалы.

В зависимости от комбинации веществ, используемых в регистрирующем и отражающем слоях, рабочая сторона диска может иметь различный цвет. Раньше многие диски имели золотистую рабочую поверхность, поэтому часто все записываемые диски называют «золотыми». В настоящее время золотистые диски почти не встречаются. Чаще всего поверхность имеет светло-зеленый цвет. Иногда встречаются диски синего или темно-зеленого цвета. Диски CD-RW имеют серо-коричневый цвет рабочей поверхности. Возможно, с внедрением новых технологических процессов появятся диски с рабочей поверхностью других цветов.

Как отмечалось выше, из-за наличия регистрирующего слоя, записываемые диски имеет более низкий коэффициент отражения, чем штампованные. Из-за этого некоторые устаревшие проигрыватели звуковых компакт-дисков могут воспроизводить такие диски менее надежно, чем диски заводского производства. Старые модели CD-ROM также могут отказываться работать с записываемыми дисками. Перезаписываемые диски имеют еще более низкий коэффициент отражения, и большинство музыкальных центров не способны работать с ними. К сожалению, устаревшие модели CD-ROM также, скорее всего, не смогут прочитать информацию, записанную на диск CD-RW. Однако все дисководы CD-ROM, разработанные в последние пять лет, не имеют проблем с чтением любых дисков. Так что, любой записанный вами диск без проблем будет прочитан на не слишком устаревшем компьютере.

Логическая структура и форматы компакт-дисков

Как штампованные, так и записываемые или перезаписываемые компакт-диски, имеют одинаковую структуру хранения информации. Все данные записаны на спиральной дорожке, идущей от центра диска к его периферии. Вдоль дорожки располагаются углубления, называемые питами (pit – углубление). На дисках CD-R и CD-RW питы имитируются темными пятнами регистрирующего слоя, получившимися в результате нагрева нужного участка лазером. Чередованием углублений и промежутков между ними и кодируется любая информация.

В зависимости от вида информации, различают разные форматы компакт-дисков. Непрерывная последовательность углублений и промежутков между ними может быть разбита t на отдельные сессии. В начале сессии расположена специальная начальная запись, называющаяся Lead In (Ввести). В конце сессии располагается запись Lead Out (Вывести). Сессия, в свою очередь, может состоять из одной или нескольких дорожек. Чаще всего сессия состоит из одной дорожки. Стандарты из различных «цветных» книг описывают информацию, размещающуюся в каждой дорожке. В конце диска располагается специальная запись, после которой не могут располагаться никакие другие данные.

На одном диске могут располагаться сессии различных форматов, однако чаще все сессии на диске имеют один формат. Наличие множества сессий позволяет записывать информацию отдельными частями, превращая CD-R и CD-RW в удобное средство ведения рабочего архива. Однако следует помнить, что запись первой сессии требует дополнительно двадцать два мегабайта, а запись каждой последующей сессии отнимает тринадцать мегабайт. Впрочем, это не так много, учитывая, что на диск можно записать 650-700 мегабайт информации, а на некоторые современные диски и еще больше.

Не все дисководы и операционные системы могут работать с мультисессионными дисками. В ДОС обычно видна только первая сессия, а в Windows 95 – последняя. На устаревших дисководах CD-ROM часто также видна только первая сессия. Если сессия не закрыта, то есть, не записаны специальные данные в конце сессии, она не будет видна многими дисководами.

Звуковая дорожка представляет собой немного преобразованный файл в распространенном формате РСМ, что расшифровывается как Pulse Code Modulation -импульсно-кодовая модуляция. Этот же формат используется в звуковых файлах формата WAV, повсеместно используемых в Windows. Можно сказать, что на компакт-диски записываются немного модифицированные WAV-файлы. Используется частота дискретизации 44.1 килогерц, кодирование звука с использованием 16 бит и два стереоканала. Если же на дорожке записаны произвольные данные, к ним добавляется каталог. В каталоге записываются полное имя файла и его местонахождение, а также другая служебная информация. При записи нескольких сессий есть возможность записать в каталог информацию о файлах из предшествующей сессии. Также можно «стереть» некоторые файлы, не записывая информацию о них в новый каталог или «перезаписать» файл, включив в новую сессию новый; файл с идентичным именем. С помощью этих средств мультисессионные диски удобно использовать для ведения рабочего архива.

При записи файлов на компакт-диски сектор данных всегда равен двум килобайтам. Размер дисков принято обозначать временем звучания звука, так как изначально компакт-диски создавались для воспроизведения песен и музыки. Стандартные диски содержат 75 секторов на секунду. Если размер диска равен 74 минутам, то, умножив соответствующие цифры, получим максимальный объем записываемой информации – 650 мегабайт. Для дисков размером 80 минут этот объем составит 700 мегабайт. Следует отметить, что формат CD-DA и CD-ROM различен, и на звуковых дисках CD-DA записано меньше вспомогательной информации. Благодаря этому на такие диски можно записать 747 мегабайт WAV-файлов. А если использовать диски размером 80 минут, общий объем WAV-файлов превысит 800 мегабайт. Кстати, в последнее время – появились диски размером 90 минут.

Хотя имеется множество форматов записи на компакт-диски, подавляющее большинство дисков использует всего несколько форматов. Можно выделить два основных типа CD: CD-ROM – компьютерный диск, содержащий различные файлы, и CD-DA, также называемый Audio CD, -музыкальный компакт-диск. Еще два типа дисков являются расширением предыдущих. Записываемый диск, содержащий несколько сессий, называется мультисессионным – Multisession CD-ROM. Иногда на компакт-диск записываются данные и музыка, причем музыка может быть воспроизведена на обычном музыкальном проигрывателе компакт-дисков, а данные вместе с музыкой можно прочитать на компьютере. Такие диски называются Mixed-mode CD (Компакт-диски смешанного типа). Они часто используются в мультимедийных играх. Другие типы дисков, например Video CD или CD-I, используются значительно реже.

Компьютерные диски с данными могут быть загрузочными. Если BIOS вашего компьютера поддерживает возможность загрузки с CD-ROM, то, используя такой диск, вы можете загрузить в компьютер нужную операционную систему. При создании диска на нем располагается образ загрузочного диска. Создав загрузочную дискету, вы можете записать ее образ на компакт-диск и загружаться в дальнейшем с него. Также можно создать образ жесткого диска. При этом жесткий диск должен быть меньшего размера, чем CD-ROM.

Вы наверно заметили, что многие компакт-диски автоматически запускаются при вставке их в устройство чтения дисков. Создать компакт-диск с функцией автозапуска в Windows достаточно просто. Для этого следует разместить в корневом каталоге текстовый файл с именем autorun.inf. В нем располагаются команды автозапуска. С их помощью можно создавать достаточно сложные сценарии, но для начала вполне достаточно использовать такие команды:

Icon=myicon.ico

open=myprogram.exe

Естественно, следует указать названия ваших собственных файлов вместо myicon.ico и myprogram.exe. Команда open запускает нужную программу, а команда icon меняет значок диска в проводнике Windows. Конечно, данные файлы также должны быть расположены на компакт-диске.

При создании CD-ROM вы можете использовать различные варианты файловой системы, поддерживаемые разными операционными системами. Набор символов лучше использовать ISO 9660, чтобы они читались в различных операционных системах. Файловая система ISO Level 1 поддерживается всеми ОС, однако в ней нельзя использовать длинные имена файлов. Система ISO Level 2 допускает длинные имена. Однако если вы планируете читать диски в операционной системе Windows 95/98/NT 4.0/2000/Me/XP, лучше использовать файловую систему Joliet, которая допускает использование пробелов, русских букв и специальных символов в длинных именах файлов. Различают варианты CD-ROM: Mode 1 и Mode 2/XA. Второй вариант формата компакт-диска обеспечивает более гибкий подход к записи информации, поэтому предпочтительнее.

Формат UDF позволяет использовать записываемые и перезаписываемые компакт-диски как обычные жесткие диски, записывая, редактируя и удаляя любые файлы. При этом используется специальное программное обеспечение. Однако диски, записанные в формате UDF, не будут читаться в большинстве операционных систем, если не установлен дополнительный драйвер.

Все программы записи на компакт-диски позволяют записывать в разных форматах, поэтому вы должны точно знать, какой формат диска вам нужен. Выбрав неудачный формат, вы не сможете в дальнейшем прочитать информацию с записанного диска на другом компьютере. Фактически, заготовка компакт-диска будет испорчена.

Коротко о главном

«СиДи-Ультра» - это полный спектр услуг по тиражированию и печати дисков (CD, DVD а также тиражирование mini CD и CD-визитки). Команда профессионалов компании занимается производством и тиражированием CD, тиражированием DVD, нанесением изображения на диски (печать дисков, печать cd) с 2000 года и обладает огромным опытом.

История компакт-диска

Первая всемирная презентация Philips CD Audio 9 марта 1979 г. На фото Joop Sinjou, глава "Philips CD-Lab".