Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Информатика

Основные типы компакт-дисков

В настоящее время используются следующие основные типы компакт-дисков:

  • считываемый компакт-диск или компакт-диск с памятью только для чтения (Compact Disk Read Only Memory – CD-ROM), изготовленный промышленным способом штамповки, который содержит информацию и предназначен для многократного считывания;
  • записываемый компакт-диск (Compact Disk Recordable – CD-R), позволяющий пользователю осуществить однократную (многосеансную) запись данных, после чего использовать диск для многократного считывания;
  • перезаписываемый компакт-диск (Compact Disk Re- Writable – CD-RW), предназначенный для многократной записи и считывания;
  • цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disk – DVD), предназначенный для качественного воспроизведения видеоизображений, звука и цифровых данных. Отличается от других дисков высокой плотностью записи.
  • диск Blu-ray Disc, BD (от англ, blue ray – синий луч и disc – диск; написание Ыи вместо blue – намеренное), используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой частоты.

Физическая структура компакт-диска создается в процессе его технологического изготовления и определяется количеством слоев и их расположением. Поэтому рассмотрим технологию изготовления и особенности основных типов компакт-дисков.

Диски CD-ROM. Физическая структура такого диска (вдоль дорожки) изображена на рис. 6.8, а. При массовом производстве компакт-диски изготавливаются штамповкой или прессованием. Сначала создается диск-оригинал, состоящий из стеклянной основы с нанесенным на нее регистрирующим слоем. В процессе записи данных на диск-оригинал с использованием сложной прецизионной аппаратуры изменяется рельеф его регистрирующего слоя. Полученный

Физические структуры CD-ROM (a), CD-R (б) и CD-RW (в)

Рис. 6.8. Физические структуры CD-ROM (a), CD-R (б) и CD-RW (в)

рельеф с диска-оригинала переносится на металлическую матрицу. Изготовленная матрица используется при массовом производстве штампованных компакт-дисков CD-ROM с поликарбонатной основой. Для создания отражательной поверхности на отштампованный диск напыляется тонкий (0,05–0,1 мкм) слой алюминия. Для защиты алюминиевого слоя от окисления наносится слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых лучей. На поверхность диска методом трафаретной печати наносится текст этикетки.

Диски CD-R. Основными технологическими этапами процесса изготовления диска являются:

  • • прессование расплавленной поликарбонатной массы с использованием формообразующей матрицы, в результате которого создается поликарбонатная подложка;
  • • формирование на диске с помощью матрицы спиралеобразной изначальной бороздки (Pre-groove), или канавки в виде выступа. Со стороны лазера эта канавка имеет волнообразную форму (отклонение составляет 0,03 мкм при расстоянии между канавками 1,6 мкм). Отклонения канавки от осевой линии служат дополнительной информацией, которая считывается накопителем. Сигнал, формируемый в результате колебаний дорожки, называется абсолютным временем изначальной дорожки ATIP (Absolute Time In Pre-groove);
  • • нанесение равномерного слоя органического красителя способом ценрифугирования;
  • • создание отражающего слоя из золота, обладающего высокой коррозийной стойкостью и имеющего максимально возможную отражательную способность;
  • • покрытие поверхности диска акриловым лаком для защиты отражающего слоя и слоя красителя;
  • • нанесение слоя краски способом трафаретной печати, который используется для идентификации и дополнительной защиты диска.

Как следует из рис. 6.8, б, на котором показано сечение диска CD-R поперек дорожки, в его структуре содержится большее количество слоев по сравнению с CD-ROM (появились записывающий слой и слой с изначальными канавками).

В режиме записи используется лазерный луч с длиной волны 780 нм повышенной мощности. Лазер работает в импульсном режиме. Слой органического красителя нагревается до температуры 250–300 °С. Краситель выгорает и становится непрозрачным, поэтому процесс записи часто называют выжиганием. Выгоревшая часть красителя соответствует уровню логического нуля, сохраненная часть – уровню логической единицы. Выжженные участки не восстанавливаются, поэтому диски CD-R называются носителями с однократной записью.

В режиме чтения используется луч лазера пониженной интенсивности. При попадании на выжженные участки луч не отражается: считывается логический нуль, на других участках считывается логическая единица.

Диски CD-RW. Основные технологические процессы процесса изготовления:

  • • создание поликарбонатной подложки;
  • • форматирование спиралеобразной канавки волнистой формы, колебания которой определяют информацию позиционирования;
  • • нанесение первого слоя диэлектрика;
  • • нанесение записывающего слоя с изменением фазы состояния, который представляет собой сплав серебра, индия, сурьмы и теллура (Ag-In-Sb-Te), имеющий поликристаллическую структуру с отражательной способностью 20% и обладающий способностью фазовых превращений (из аморфного состояния в кристаллическое и обратно);
  • • нанесение второго слоя диэлектрика;
  • • нанесение отражающего слоя из алюминия;
  • • нанесение акрилового лака в качестве защитного покрытия.

В отличие от CD-R диски CD-RW имеют слои диэлектрика (рис. 6.8, в), расположенные выше и ниже записывающего слоя. Они предназначены для защиты поликарбонатной подложки и отражающего слоя от перегрева в режиме записи. Кроме того, в CD-RW используется записывающий слой, обладающий свойствами, благодаря которым возможно многократное перезаписывание информации.

Во время записи лазер может работать в двух режимах:

  • • в режиме P-записи лазерный луч нагревает материал записывающего слоя до температуры 500–700 °С, что приводит к его плавлению. В жидком состоянии молекулы сплава начинают свободно перемещаться, материал теряет кристаллическую структуру, переходит в аморфное состояние, после чего в застывшем состоянии отражательная способность снижается до 5%;
  • • в режиме Р-стирания слой активного материала нагревается до температуры 200 °С, при которой происходит размягчение материала. При охлаждении материала происходит его переход из аморфного в кристаллическое состояние. Отражательная способность восстанавливается до 20%. Несмотря на название режима, стирания не происходит.

Благодаря возможности изменения отражательной способности на дисках CD-RW применяется технология прямой перезаписи данных. В процессе перезаписи постоянно включенный лазер генерирует импульсы различной мощности, создавая области аморфной и поликристаллической структуры. Структура областей совершенно не зависит от их предыдущего состояния. Носители дисков могут перезаписываться 1000 раз и более.

Диски DVD. Цифровой универсальный диск DVD представляет собой компакт-диск высокой емкости. Увеличение емкости достигнуто благодаря:

  • • уменьшению длины штриха сигналограммы в 2,25 раза (0,9-0,4 мкм) и расстояния между дорожками в 2,16 раза (1,6–0,74 мкм);
  • • увеличению поверхности диска для записи данных (8,6-8,76 мм2);
  • • уменьшению секторов с 2048/2352 до 2048/2064 байт (увеличивается их число);
  • • использованию более эффективных способов модуляции и кода коррекции ошибок;
  • • использованию для записи данных двух сторон диска и двух слоев записи на каждой из сторон.

Диск DVD имеет такие же размеры, что и обычный компакт-диск. Единственная дорожка, состоящая из впадин и площадок, начинается на внутренней части диска и доходит по спирали до внешней. Длина дорожки превышает 11 км. DVD-диски бывают одно- и двухсторонними, с одним или двумя записывающими слоями на каждой стороне. Технология DVD подобна технологии обычных компакт-дисков за исключением того, что слои и стороны дисков штампуются из отдельных поликарбонатных заготовок. На рис. 6.9 представлены четыре известных типа DVD-дисков:

Физические структуры четырех типов DV

Рис. 6.9. Физические структуры четырех типов DVD

  • • односторонний однослойный диск DVD-5 емкостью 4,7 Гбайт, состоящий из двух соединенных друг с другом подложек (верхняя пустая, нижняя с одним слоем записи);
  • • односторонний двухслойный диск DVD-9 емкостью 8,5 Гбайт, состоящий из двух соединенных друг с другом подложек (верхняя пустая, нижняя с двумя слоями записи);
  • • двухсторонний однослойный диск DVD-10 емкостью 9,4 Гбайт, состоящий из двух штампованных подложек, соединенных друг с другом (верхняя и нижняя с одним слоем записи);
  • • двухсторонний двухслойный диск DVD-18 емкостью 17,1 Гбайт, состоящий из двух соединенных друг с другом подложек (верхняя и нижняя с двумя слоями записи);

Стандарт DVD удовлетворяет требованиям, предъявляемым к воспроизведению видеоизображений и к хранению данных. Уровень качества изображения и звука, хранимого в формате DVD, очень близок к уровню профессиональных студийных видеозаписей. Высокое качество звучания обеспечивается использованием 16-, 20- или 24-разрядной линейной импульсно-кодовой модуляции с частотой дискретизации 48 или 96 кГц, что соответствует записи звука в полосе частот шириной 22 или 44 кГц соответственно.

Считывание звуковой информации в формате DVD производится со скоростью 384 Кбайт/с, что позволяет организовать многоканальное звуковое сопровождение.

Применяя сжатие MPEG-2, на DVD-диске можно разместить полнометражный видеофильм (длительностью до 135 мин) с тремя каналами качественного звукового сопровождения и четырьмя каналами субтитров. Для дисков с емкостью 9,4 и 17 Гбайт длительность воспроизведения записанной на них информации составляет соответственно 4,5 и 8 ч.

Рабочая длина волны излучения лазера снижена с 0,78 мкм до 0,63–0,65 мкм, что позволило уменьшить размеры впадин (штрихов) записи практически в два раза, а расстояние между дорожками записи – с 1,6 до 0,74 мкм.

При считывании информации лазерный луч сначала фокусируется на первом слое (считывается первый слой), а затем на втором (считывается второй слой). Для двухстороннего диска предпочтительными являются приводы DVD, оснащенные двумя независимыми считывающими системами.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы