Часть 3 - Технические средства реализации информационных процессов (Т.В. Лукьянова - Конспект лекций по информатике), страница 8

Размеры каждого пита оченьмалы – порядка 0,6 мкм, а шаг спирали всего 1,6 мкм. Назначение системы автослежения – точное позиционирование считывающей головки. Слежение осуществляется31за дорожкой с данными по расположенным на ней питам, для нормальной работы системы питы не должны отсутствовать более 10 периодов тактовой частоты, что иобеспечивается системой кодирования.Вторая задача, которая возникает при считывании информации с компактдиска, – точное выделение временных интервалов, соответствующих периоду следования символов последовательного кода. Поддерживать скорость вращения диска стребуемой точностью практически невозможно.

Поэтому для решения этой задачивременные интервалы определяются путем подстройки частоты тактового генераторапод реальную скорость поступления информации с помощью инерционной системыавтоподстройки, что опять-таки возможно выполнить благодаря использованию канального кода EFM при записи.Дисковод CD-ROM содержит: электродвигатель, который вращает диск; оптическую систему, состоящую из лазерного излучателя, оптических линзи датчиков и предназначенную для считывания информации с поверхностидиска; микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.Основные характеристики CD-ROM: скорость передачи данных – измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2-скоростной CD-ROM (2x CD-ROM) будетсчитывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек., 50-скоростной (50x) 7500Кбайт/сек.; время доступа – время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах.Дисковод CD-RWУстройство используется для записи информации на диски CD-R (однократнаязапись) и CD-RW (CD-ReWritable – перезаписываемый диск).Внешне похож на CD-ROM и совместим с ним по размерам дисков и форматамзаписи.

Запись данных осуществляется с помощью специального программного обеспечения или средств операционной системы. Скорость записи современных накопителей CD-R составляет 2х-48х.Диск CD-R или CD-RW имеет 4 слоя (сверху-вниз):1) защитный слой из поликарбоната;2) активный слой для записи информации;3) отражающий слой;4) основа из поликарбоната.32Может присутствовать также этикетка диска, нанесенная краской на защитныйслой.Во время записи информации активный слой CD-R диска нагревается лазернымлучом (длина волны 780 нм) и в месте нагрева перестает пропускать свет.

В результате отражающая способность на участках, подвергнутых действию луча лазера,уменьшается. Одним из типов активных слоев CD-R диска, широко используемых насегодняшний день, является цианин (cyanine).Активный слой CD-RW диска под воздействием лазерного луча при записи информации изменяет свое агрегатное состояние с переходом из кристаллического состояния в аморфное. Участки диска с аморфным состоянием активного слоя имеютменьшую степень отражения лазерного луча при считывании информации. Процессстирания информации с CD-RW заключается в обработке поверхности диска лучомлазера меньшей интенсивности, чем при записи, в результате чего активный слой полностью возвращается в кристаллическое состояние.Основа CD-R и CD-RW имеет не гладкую поверхность: при изготовлении онаполучает разметку – сплошную спиральную канавку (Pregroove), необходимую дляработы системы автослежения, заполненную органическим красителем, который немного хуже отражает свет, чем пластик основы.

Для синхронизации частоты тактового генератора со скоростью вращения диска в CD-R канавка выполнена не в видеровной спирали, а с микроскопическими отклонениями – вобуляцией (Рис. 3.13).Частота колебаний канавки относительно спиральной траектории составляет22,05 кГц (для скорости вращения диска 1х). Соответственно, один период этих колебаний занимает 60 мкм спиральной траектории. Амплитуда колебаний всего 0,03 мкм,значительно меньше ширины самой канавки, но этого достаточно, чтобы выделитьколебания с частотой 22,05 кГц и синхронизировать этими колебаниями частоту своего тактового генератора.

Кроме того, вся спиральная разметка разбивается нафреймы, каждый из которых по длительности соответствует одному кадру информации. Информация о номере фрейма (будущего кадра) представлена на разметке путемсдвига частоты вобуляции на 1 кГц от значения 22,05 кГц, т.е. реально частота вобуляции принимает значения 21,05 кГц или 23,05 кГц.Рис. 3.13. Разметка на слое-основе CD-RДиск CD-RW (CD-ReWritable) используется для многоразовой записи данных,причем можно как просто дописать новую информацию на свободное пространство,так и полностью перезаписать диск новой информацией (после предварительной33очистки всего диска). Скорость записи современных накопителей CD-RW составляет2х-24х.Дисководы DVD-ROM и DVD±RWВ 1996 году DVD Forum (Hitachi, Matsushita (Panasonic), Mitsubishi, Philips,Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba и JVC) принял стандарт на диски DVDR, предусматривающий два размера: «нормальный» (12 см) и уменьшенный (8 см).Диск с диаметром 8 см предназначен для использования в цифровых малогабаритныхвидеокамерах.

Расшифровывалась аббревиатура DVD как Digital Video Disk – «цифровой видеодиск», однако позже стандарт новых дисков переименовали в DigitalVersatile Disk – «цифровой многофункциональный диск». При разработке DVD былиучтены проблемы защиты информации на этих дисках (метка региональной зоны надиске, использование специальных методов защиты видео и аудио-информации).Для работы с DVD дисками используется лазер с длиной волны 635 нм. Минимальная длина пита уменьшилась в 2 раза по сравнению с CD – до 0,4 мкм, шаг дорожек – до 0,74 мкм.Емкость диска DVD первого поколения составила 4,7 Гб, и он получил официальное наименование DVD-5, стандарт DVD-9 предусматривает использование двухслойных дисков.

Первый слой может быть получен механической прессовкой, а дополнительный слой нанесен напылением. Дополнительный верхний слой являетсяполупрозрачным и не препятствует чтению нижнего слоя. Диск стандарта DVD-9 способен хранить до 8,54 Гб данных. Дальнейшим развитием стандартов DVD-5 и DVD9 стали стандарты на двухсторонние диски DVD-10 (9,4 Гб) и DVD-18 (17,08 Гб).Позже стандарт DVD-дисков был дополнен спецификацией на записываемые иперезаписываемые диски DVD-R и DVD-RW.Стандарт на DVD-R разбит на три так называемых «слоя» или «уровня».Первый из них – «физический» («Physical layer»), определяет требования к физическим размерам информационных углублений (пит) и их расположению на диске,размерам самого диска и его основных зон, длине волны лазера в режимах записи ивоспроизведения, мощность его излучения и т.д.Второй, «системный» («File system layer»), описывает файловую систему данных.Третий – пользовательский («Application layer») определяет формат и параметры цифрового потока, включая управляющие команды переключения режимовкодера и декодера MPEG-2, данные о размещении файлов и доступе к ним и т.д.Первые два уровня базируются на технологии записи/воспроизведения компьютерных DVD-R/DVD-RW, а третий – на стандарте DVDVideo.Существуют также диски DVD-RAM, которые представляет собой одно илидвусторонний диск, помещенный в пластиковый картридж.

Для работы с ними необходим специальный дисковод.34В 1999 году был также разработан формат дисков DVD+R/DVD+RW. Разницыв формате представления информации на DVD-RW и DVD+RW нет. Особенностьформата – более высокая точность позиционирования лазерного луча позволяет осуществлять коррекцию данных «на лету», в реальном времени переписывая отдельныесбойные сектора диска, т.е. в DVD+RW реализован более совершенный алгоритмкоррекции ошибок. В дисках DVD+R применяется специальный отражающий слой сповышенной отражающей способностью.Устройства для работы с DVD-дисками по внешнему виду не отличаются отпривода CD-ROM.Принцип записи информации на DVD-R и DVD-RW тот же, что и для CD-R иCD-RW.

Процесс воспроизведения ничем не отличается от штампованного DVD, стой лишь разницей, что у последнего от поверхности отражается 45 – 85% световойэнергии, а у DVD-RW всего 18 – 30%. Поэтому не все ранее выпущенные DVD-приводы могут надежно их считывать.Дисководы Blu-Ray и HDВ 2002 году представители девяти лидирующих высокотехнологических компаний Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp иPioneer на совместной пресс-конференции объявили о создании и продвижении нового формата оптических дисков большой емкости под названием Blu-Ray Disс. Согласно объявленной спецификации Blu-Ray Disс (или BD-R и BD-RE) – перезаписываемый диск следующего поколения со стандартным CD/DVD размером 12 см с максимальной емкостью записи на один слой и одну сторону до 27 Гб.Формат HD DVD был предложен компаниями Toshiba и NEC на сессии DVDForum в августе 2003 года.