Laserové disky a diskové jednotky. Principy záznamu informací na DVD Princip záznamu dat na optický disk

Schůzky

CD mechaniky CD-ROM, CD-R a CD-RW jsou optická paměťová zařízení, která jsou čtena a zapisována (pouze pro jednotky CD-R a CD-RW) laserovým paprskem.

Úložiště zapnuto CD ROM určené pro ukládání a čtení informací. Zkratka CD-ROM (CompactDiskRead-OnlyMemory) znamená „Compact Disk Read-Only“. Informace na disku jsou reprezentovány jako sekvence zářezů a výstupků umístěných na spirálové dráze vycházející z oblasti blízko osy disku. Prohlubně a výstupky jsou průmyslově aplikovány lisováním přířezů kotoučů. Výstupek znamená hodnotu binární číslice „1“, prohlubeň znamená „0“. CD-ROM obsahuje 780 MB informací. Rychlost čtení prvních CD-ROMů byla 150 Kb/s. Rychlost čtení následujících modelů pohonů se začala označovat a počítat jako xN, kde N je násobitel, kterým by se měla vynásobit počáteční rychlost, aby se získala požadovaná rychlost. Zápis na jednotku „x52“ tedy znamená rychlost čtení 52krát vyšší než rychlost čtení prvního CD-ROM.

Design

Základem zařízení je pevný hliníkový nebo ocelový rám. Stejně jako u jiných typů pohonů je rám konstrukční částí, ke které jsou připevněny všechny ostatní komponenty, mechanické i elektronické. Patří mezi ně zejména přední panel, falešný panel, ovládání hlasitosti a tlačítko pro vysunutí disku, které dodávají zařízení funkčně ucelený a atraktivní vzhled. Zařízení pro příjem médií mohou být odlišné typy, a jsou určeny buď k instalaci CD do speciálních obalů (caddy), nebo jako výsuvné zásobníky, takže přední panely a falešné panely, stejně jako způsoby jejich upevnění, se mohou lišit.

Navzdory tomu, že jsou instalovány mechaniky s možností záznamu (CD-R) a vícenásobného přepisu (SO-V\L/5), další laserové zářiče a elektronické součástky, jejich konstrukce je v zásadě stejná jako u konvenční CD mechaniky -ROM.

Hlavní konstrukční prvky mechanismu mechaniky Výsuvný zásobník je určen pro instalaci disku. Po zasunutí přihrádky do mechaniky speciální svorka (na fotce je bílá) zvedne disk nad přihrádku a vřetenový motorek umístěný pod svěrkou roztočí disk na danou rychlost. Nejdůležitější součástí CD-ROM mechanik je optická hlava, která obsahuje laserový diodový emitor arsenidu galia (GaAlAs) (vlnová délka 780 nm, výkon záření asi 0,6 mW), fotosenzor, optický systém pro automatické zaostřování paprsku a přesný mechanismus sledování stopy. Optická hlava se pohybuje podél dvou vodítek; laserový paprsek dopadá na povrch disku štěrbinou v přihrádce. Sestava sestávající z optické hlavy a vodítek se někdy nazývá saně.

Jednotky CD-ROM, CD-R a CD-RW používají laserové zářiče různé vlastnosti(patří sem výkon a provozní vlnová délka). Ale navenek se od sebe prakticky neliší.

Saně musí sledovat polohu závitů spirálové informační stopy na povrchu disku. Na rozdíl od disketových mechanik, ve kterých mohou být magnetické záznamové/přehrávací hlavy „nasměrovány“ na stopy s přiměřenou přesností pomocí konvenčního krokového motoru, naprostá většina CD mechanik používá motory s lineární pohyblivou cívkou, jaké se používají pro tento účel pohybující se hlavy v pohonech do pevné disky. Faktem je, že polohy soustředných drah na disketách jsou přísně fixní, což je v dobrém souladu s principem činnosti krokového motoru: jeho rotor může zabírat pouze několik diskrétních pozic. Samotné dráhy jsou navíc dostatečně široké, čímž odpadá nutnost dolaďovat polohu hlav. Poloměr spirály úzké informační stopy CD se plynule mění, takže poloha hlavy se musí neustále upravovat. Toho je dosaženo změnou řídicího proudu v pohyblivé cívce lineárního motoru. Některé CD mechaniky však stále používají krokové motory s extrémně malými roztečími rotorů. Na hlavní desce s plošnými spoji pohonu jsou namontovány elektronické součástky, které zajišťují pohyb saní v požadovaném směru. Pohybem saní se provádí pouze hrubé nasměrování optické hlavy na dráhu. Jeho přesné sledování a korekce rychlých odchylek v jednom či druhém směru (vzniklých z nedokonalého média) provádí samotné optické zařízení hlavice. Hmotnost skluzavky je příliš velká na to, aby dokázala na takové odchylky reagovat.

Elektronické součástky CD-DISKŮ

Elektronický obsah mechaniky je obvykle umístěn ve spodní části mechaniky a zakrytý hliníkovou obrazovkou. Jeho hlavními úkoly je ovládání mechaniky mechaniky, zpracování zvukových dat pro výstup signálu do konektoru pro sluchátka a implementace rozhraní. s počítačem. V současné době naprostá většina diskových jednotek používá rozhraní ATAPI IDE nebo SCSI.

Blokové schéma typické jednotky CD-ROM. Lze jej podmíněně rozdělit na dvě části – subsystém regulátoru a subsystém řízení pohonu. Subsystém ovladače spolupracuje s rozhraním příslušenství systémy, jmenovitě s řadičem úložiště. S tímto subsystémem souvisí většina nejsložitějších elektronických součástek pohonu.

Řídicí subsystém mechaniky generuje příkazy pro svou mechanickou část (zajištění příjmu a vysunutí CD, úprava rychlosti jeho otáčení, posun šoupátka atd.) a také dekóduje data (z

EFM do normálního binárního formátu) a oprava chyb. Analogové signály z výstupu fotosenzoru jsou nejprve převedeny na signály EFM a poté do proudu binárních dat a kódů CIRC (Cross-Interleaved Reed-Solomon Codes). Všechny operace, jako je zaostření laserového paprsku, sledování stopy, ovládání pohonu saní (pomocí zpětné vazby), motoru vřetena a mechanismu pro příjem a vysunutí disku jsou prováděny řídicím obvodem pohonu a procesorem servopohonu.

CD-ROM je nejjednodušší typ CD mechaniky, určený pouze pro čtení CD.

CD-RW - stejné jako předchozí, ale umí zapisovat pouze na disky CD-R/RW.

K řešení široké škály problémů informačních technologií se používají následující optická zařízení pro ukládání informací:

CD ROM ( Kompaktní Disk Číst- Pouze Paměť) - paměťová zařízení pouze pro čtení informací z nich;

CD-WORM ( Napsat Jednou Číst Mnoho) - paměťová zařízení pro jednorázové čtení a zápis informací;

CD-R ( CD- Zapisovatelné) - paměťová zařízení pro čtení a opakované zapisování informací;

MO jsou magnetooptická paměťová zařízení, do kterých lze zapisovat vícekrát.

Princip fungování Všechna optická paměťová zařízení jsou založena na laserové technologii. Laserový paprsek se používá jak k zápisu na informační nosič, tak ke čtení dříve zaznamenaných dat a je vlastně jakýmsi nosičem informace.

1. PohonyCD- ROM

CD - ROM - kompaktní disk (CD ), určené k uložení v digitální podobě informace na něm předem zaznamenané a číst je pomocí speciálního zařízení tzv CD - ROM - ovladač , - CD mechanika.

Mezi úkoly, pro které je zařízení určeno CD ROM , zahrnují: instalaci a aktualizaci softwaru; vyhledávání informací v databázích; spouštění herních a vzdělávacích programů a práce s nimi; sledování videí; poslouchání hudby CD.

Historie stvoření CD ROM začíná v roce 1980, kdy firmy Sony a Philips spojili své síly, aby vytvořili technologii pro nahrávání a výrobu CD pomocí laserů. Od roku 1994 diskové jednotky CD ROM staly nedílnou součástí standardní konfigurace PC. Nosič informací zapnutý CD Disk je reliéfní substrát, na který je nanesena tenká vrstva materiálu odrážejícího světlo, obvykle hliníku. Záznam informací na CD je proces vytváření reliéfu na substrátu „vypalováním“ miniaturních důlků laserovým paprskem. Informace jsou čteny registrací laserového paprsku odraženého od reliéfu substrátu. Odrazná plocha povrchu disku dává „nulový“ signál a signál z úderu dává „jedničku“.

Ukládání dat zapnuto CD -disky, stejně jako na magnetických discích, je organizován v binární formě.

V porovnání s pevnými disky CD mnohem spolehlivější v dopravě. Množství dat umístěných na CD , dosahuje 700 - 800 MB a podléhá provoznímu řádu CD prakticky se neopotřebovává.

Rýže. 3.7. Geometrické charakteristiky CD (A) a jeho průřez (b)

Výrobní proces CD -disky zahrnují několik fází. V první fázi je vytvořen informační soubor pro následný záznam na médium. Ve druhé fázi je pomocí laserového paprsku zaznamenávána informace na médium, kterým je sklolaminátový disk potažený fotorezistním materiálem. Informace jsou zaznamenávány ve formě sekvence zářezů (tahů) umístěných ve spirále, jak je znázorněno na Obr. 3.7. Hloubka každého tahu ( jáma) rovná 0,12 mikronů, šířka (ve směru kolmém k rovině obrázku) - 0,8 - 3,0 mikronů. Jsou uspořádány podél spirálové dráhy s roztečí 1,6 µm mezi sousedními závity, což odpovídá hustotě 16 000 TPI (625 TPI). Délka pruhů podél záznamové stopy se pohybuje od 0,83 do 3,1 µm.

V další fázi je vyvinuta vrstva fotorezistu a disk je pokoven. Disk vyrobený pomocí této technologie se nazývá hlavní disk. Pro replikaci CD se z hlavního disku vytvoří několik pracovních kopií pomocí galvanického pokovování. Pracovní kopie jsou potaženy odolnější kovovou vrstvou (například nikl) než hlavní disk a lze je použít jako matrice pro duplikaci CD - disky do 10 tisíc ks. z každé matrice. Replikace se provádí ražbou za tepla, po které je informační strana diskové základny, vyrobená z polykarbonátu, vakuově pokovena vrstvou hliníku a disk je potažen vrstvou laku. Disky vyrobené horkou ražbou v souladu s pasovými daty poskytují až 10 000 cyklů bezchybného čtení dat. Tloušťka CD -kotouč 1,2 mm, průměr - 120 mm.

CD-ROM mechanika obsahuje tyto hlavní funkční jednotky:

bootovací zařízení;

opticko-mechanická jednotka;

systémy řízení pohonů a automatické řízení;

univerzální dekodér a jednotka rozhraní.

Na Obr. 3.8 je dán návrh opticko-mechanická pohonná jednotka CD ROM , který funguje následovně. Elektromechanický pohon otáčí diskem umístěným v nakládacím zařízení. Opticko-mechanická jednotka zajišťuje, že se opticko-mechanická čtecí hlava pohybuje po poloměru disku a čte informace

.
.

Rýže. 3.8. Návrh opticko-mechanické pohonné jednotky CD ROM

Polovodičový laser generuje nízkovýkonový infračervený paprsek (typická vlnová délka 780 nm, výkon záření 0,2 - 5,0 mW), který dopadá na separační hranol, odráží se od zrcadla a zaostřuje čočkou na povrchu disku. Servomotor na základě příkazů z vestavěného mikroprocesoru posouvá pohyblivý vozík s reflexním zrcadlem na požadovanou stopu na CD. Paprsek odražený od disku je zaostřen čočkou umístěnou pod diskem, odráží se od zrcadla a naráží na separační hranol, který paprsek nasměruje na druhou zaostřovací čočku. Poté paprsek dopadne na fotosenzor, který přemění světelnou energii na elektrické impulsy. Signály z fotosenzoru jsou odesílány do univerzálního dekodéru.

Automatické systémy pro sledování povrchu disku a stopy záznamu dat poskytují vysokou přesnost čtení informací. Signál z fotosenzoru ve formě sekvence impulsů vstupuje do zesilovače automatického řídicího systému, kde jsou izolovány signály chyby sledování. Tyto signály vstupují do automatických řídicích systémů: zaostření, radiální posuv, výkon laserového záření, lineární rychlost otáčení disku.

Univerzální dekodér je procesor pro zpracování signálů čtených z CD . Skládá se ze dvou dekodérů, paměťového zařízení s náhodným přístupem a řídicí jednotky dekodéru. Použití dvojitého dekódování umožňuje obnovit ztracené informace až do 500 bajtů. Paměť s náhodným přístupem slouží jako vyrovnávací paměť a řadič řídí režimy opravy chyb.

Blok rozhraní sestává z digitálně-analogového převodníku, dolní propusti a rozhraní pro komunikaci s počítačem. Při přehrávání zvukových informací DAC převádí zakódované informace na analogový signál, který je přiváděn do zesilovače s aktivním filtrem nízké frekvence a poté na zvukovou kartu, ke které jsou připojena sluchátka nebo reproduktory.

Níže jsou uvedeny výkonnostní charakteristiky, což je třeba vzít v úvahu při výběru CD ROM ve vztahu ke konkrétním úkolům.

Rychlost přenosu dat ( Data Převod Hodnotit - DTR) - maximální rychlost, kterou jsou data přenášena z paměťového média do paměti RAM počítače. Tohle je nejvíc důležitou charakteristikouřídit CD ROM , který je téměř vždy uváděn spolu s názvem modelu. Rychlost otáčení disku přímo souvisí s rychlostí přenosu dat. První jízdy CD ROM přenášela data rychlostí 150 KB/s, stejně jako přehrávače audio CD. Rychlost přenosu dat dalších generací zařízení je obvykle násobkem tohoto čísla (150 KB/s). Takové pohony se nazývají pohony s dvou-, tří-, čtyřnásobnou rychlostí atd. Například 60 rychlostní pohon CD ROM poskytuje čtení informací rychlostí 9000 KB/s.

Vysoká rychlost přenosu dat z disku CD ROM nutné především k synchronizaci obrazu a zvuku. Pokud je přenosová rychlost nedostatečná, může dojít k vynechání snímků videa a zkreslení zvuku.

Další, více než 72násobné zvýšení rychlosti čtení disku CD ROM nepraktické, protože s dalším zvýšením rychlosti otáčení CD není zajištěna požadovaná úroveň kvality čtení. A navíc se objevila slibnější technologie - DVD.

Kvalita čtení charakterizované chybovost ( Chyba Hodnotit) a představuje pravděpodobnost přijetí poškozeného informačního bitu při jeho čtení. Tento parametr odráží schopnosti zařízení CD ROM opravit chyby čtení/zápisu. Hodnoty pasu tohoto koeficientu jsou 10 -10 -10 -12. Při čtení dat ze znečištěné nebo poškrábané oblasti disku se zaznamenají skupiny chybných bitů. Pokud nelze chybu opravit pomocí kódu proti rušení (používá se při čtení/zápisu), rychlost čtení dat se sníží a čtení se mnohokrát opakuje.

Průměrná doba přístupu ( Přístup Čas - NA) je čas (v milisekundách), který trvá jednotce, než najde požadovaná data na médiu. Je zřejmé, že při práci na vnitřních oblastech disku bude doba přístupu kratší než při čtení informací z externích oblastí. Proto datový list jednotky poskytuje průměrnou dobu přístupu, definovanou jako průměrnou hodnotu při provádění několika čtení dat z různých částí disku. Jak se pohony zlepšují CD ROM průměrná přístupová doba je zkrácena, ale přesto se tento parametr výrazně liší od parametru u pevných disků (100 - 200 ms pro CD ROM a 7 - 9 ms pro pevné disky). To je vysvětleno zásadními rozdíly v konstrukci: jednotky pevných disků používají několik magnetických hlav a rozsah jejich mechanického pohybu je menší než rozsah pohybu hlavy optické jednotky CD ROM.

Kapacita vyrovnávací paměti je objem paměti RAM disku CD ROM , sloužící ke zvýšení rychlosti přístupu k datům zaznamenaným na médiu. Vyrovnávací paměť(cache memory) je paměťový čip nainstalovaný na desce jednotky pro ukládání přečtených dat. Díky vyrovnávací paměti lze data umístěná v různých oblastech disku přenášet do počítače konstantní rychlostí. Kapacita vyrovnávací paměti jednotlivých modelů disků CD - ROM - 512 kB.

Střední doba mezi poruchami - průměrná doba v hodinách charakterizující bezporuchový provoz pohonu CD ROM . Střední doba mezi poruchami různých modelů pohonů CD ROM 50-125 tisíc hodin, neboli 6 - 14,5 let nepřetržitého provozu, což výrazně překračuje dobu zastarávání disku.

Během vývoje jednotek optických disků vznikla řada základní formáty pro záznam informací na CD.

FormátCD- D.A. ( Digitální Zvuk) - digitální audio CD s dobou přehrávání 74 minut.

FormátISO 9660 - nejběžnější standard pro logickou organizaci dat.

FormátVysoký Sierra ( HSG) navržený v roce 1995 a poskytuje čtení dat zapsaných na disk ve formátu ISO 9660, s použitím jednotek všech typů, což vedlo k rozsáhlé replikaci programů na CD a přispěl k vytvoření CD zaměřených na různé operační systémy.

FormátFotografie- CD vyvinuta v letech 1990-1992. a je určen pro záznam na CD , ukládání a přehrávání statických videoinformací ve formě vysoce kvalitních fotografických snímků. Formát disku Foto - CD pojme 100 až 800 fotografických snímků odpovídajících rozlišení - 2048x3072 a 256x384 a také ukládá zvukové informace.

Jakékoli CD - ROM , obsahující textová a grafická data, zvukové nebo obrazové informace, patří do kategorie multimédií. Multimédia CD existují v různých formátech pro různé operační systémy: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

FormátCD- já ( Atraktivní) vyvinutý pro široké spektrum uživatelů jako standardní multimediální disk obsahující různé textové, grafické, zvukové a obrazové informace. Formát disku CD-I umožňuje uložit video obraz se zvukem (stereo) a délkou přehrávání až 20 minut.

FormátCD- D.V. ( Digitální Video) poskytuje záznam a ukládání vysoce kvalitního videa se stereo zvukem po dobu 74 minut. Při skladování je zajištěna komprese podle způsobu MPEG-1 ( Pohyb Obrázek Expert Skupina).

Čtení disku je možné pomocí standardního hardwarového nebo softwarového dekodéru MPEG.

3D formát Ourčeno pro herní konzole.

CD-ROM mechaniky může pracovat jako se standardním rozhraním pro připojení ke konektoru IDE (E - IDE ) a s vysokorychlostním rozhraním SCSI.

Nejoblíbenější diskové jednotky CD ROM v Rusku - výrobky s ochranné známky Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

Typická CD-ROM mechanika se skládá z desky plošných spojů s elektronikou, vřetenového motoru, čtecího systému s optickou hlavou, systému vkládání CD a mechanismu pohybu rámu s mechanikou pohonu. Deska elektroniky obsahuje:

Všechny obvody řízení provozu měniče;

Konektor rozhraní pro připojení k počítači;

Analogový audio výstup (Analog Audio);

Digitální audio výstup S/PDIF (Digitální zvuk – nemusí být u některých modelů k dispozici).

Vřetenový motor se používá k otáčení disku konstantní lineární (CLV - Constant Linear Velocity) nebo úhlovou (CAV - Constant Angular Velocity) rychlostí. Udržování konstantní lineární rychlosti vyžaduje změnu úhlové rychlosti disku v závislosti na poloze optické hlavy.

K ose motoru vřetena je připevněn stojan, ke kterému je přitlačena spodní strana disku (pro horizontální zatížení). Ke konci osy vřetenového motoru je připevněn magnetizovaný kovový hrot, který má tvar kužele. Na druhé straně disku - horní straně v případě horizontálního zatížení, tedy nad diskem - je magnetizovaný setrvačník, který přitahuje kovový hrot, v důsledku čehož je disk sevřen mezi stojan a setrvačník, který zajišťuje vertikální fixaci disku a dobrou adhezi disku k otočnému stojanu za chodu pohonu.

Čtecí systém se skládá z optické hlavy a mechanismu pro její polohování. Hlava obsahuje laserový zářič na bázi infračervené laserové LED s vlnovou délkou od 770 do 830 nm (obvykle cca 780 nm) a výkonem 0,2-0,5 mW, systém zaostřování laserového paprsku, fotodetektor a předzesilovač. Zaostřovací systém je sada pohyblivých čoček poháněných elektromagnetickým systémem „hlasové cívky“, podobně jako pohyblivý reproduktorový systém. Změna intenzity magnetického pole způsobí pohyb čoček a pohyb zaostřovacího bodu laserového paprsku.

Díky své nízké setrvačnosti takový systém efektivně sleduje vertikální házení disku i při značných rychlostech otáčení. Mechanismus polohování optické hlavy má vlastní motor, který pohání vozík s optickou hlavou pomocí ozubeného nebo šnekového převodu.

Existují tři typy systému načítání disku:

Caddy - pomocí speciálního pouzdra pro disk, vloženého do otvoru pro uložení jednotky;

Přihrádka - pomocí výsuvné přihrádky, na kterou je umístěn disk;

V mechanikách Caddy a Slot-in lze disk zatěžovat horizontálně i vertikálně – tedy když je mechanika namontována vodorovně a podle toho i svisle.

Po naložení se disk nedotýká žádných částí mechaniky, kromě stojánku a setrvačníku, po kterém už jde rozkroutit.

Přední panel jednotky obvykle obsahuje:

Tlačítko vysunutí pro vložení/vyjmutí disku;

Indikátor přístupu na disk Busy (u některých modelů -Disk On/Busy, indikátor signalizuje nejen to, že se přistupuje k disku, ale také že je disk v jednotce);

Konektor pro sluchátka s elektronickým nebo mechanickým ovládáním hlasitosti.

Pro čtení informací z disku se používá polovodičový laser, vyzařující v infračervené oblasti – vlnová délka je cca 780 nm. Laserový paprsek procházející zaostřovací čočkou dopadá na reflexní vrstvu. Odražený paprsek je zaznamenáván fotodetektorem. Na základě zaznamenaného signálu se zjišťuje průchod optické hlavy přes jamky a mezery disku, dále se určuje kvalita zaostření bodu laserového paprsku na povrch disku a jeho orientace podél středu stopy. kontrolovány.

Výstup fotodetektoru vytváří digitální bitový tok, který je dekódován odstraněním dalších nulových bitů. Výsledkem je bitový tok, který je původním datovým tokem kódovaným CIRC s přidanými podkódy. Proto jsou kanály subkódu odděleny a jako další se provádí dekódování CIRC. Ve fázi dekódování CIRC je detekována a opravena většina chyb způsobených defekty ražení, nehomogenitou materiálů disku, škrábanci na jeho povrchu, nejasnou definicí lite/gap ve fotodetektoru atd. Výsledný proud bitů představuje užitečné informace uložené na disku.

DVD technologie

Rozvoj počítačů a výpočetních systémů umožnil začít aktivně využívat výkonné kompresní algoritmy, které umožňují vměstnat na jeden disk ne hodinu a čtvrt, ale 5 až 10 hodin hudby prakticky bez ztráty kvalitní. Pro videoprůmysl však byla velikost jednoho disku i s komprimací příliš malá a počítačové aplikace již přerostly možnosti CD mechanik. Technologie DVD byla navržena tak, aby vyřešila všechny tyto problémy.

V souladu s tím byl přijat jediný standard, nazvaný DVD nebo Digital Video Disc (později přijat jako Digital Versatile Disc - digitální víceúčelový disk). Poté byla zveřejněna první verze specifikace pro DVD-ROM a DVD-Video a bylo přijato schéma ochrany digitálních kopií před neoprávněnou duplikací.

V současné době existují standardy pro DVD-Video, DVD-ROM, DVD-Audio. Zvuk na DVD je podporován standardy Mono, PCM Stereo, Dolby Surround (Prologic), Dolby Digital AC-3, THX, DTS. Zvukové standardy Dolbv Digital AC-3, THX, DTS definují šestikanálový zvuk, tzn. zvukový doprovod podle schématu: přední reproduktory, střed, zadní reproduktory a subbuffer. Obvykle se zkratka „5.1“ používá k označení šestikanálového zvuku, což znamená použití hlavních pěti zdrojů zvuku a samostatné nízkofrekvenční jednotky - subbufferu. Dolby ProLogic a Doiby Digital AC-3 se liší tím, že Dolby Digital AC-3 má šest nezávisle nahraných zvukových stop, zatímco Dolby ProLogic speciálním způsobem zpracovává pouze stereo signál a je imitací šestikanálového zvuku.

Zvuk na discích DVD je tedy zaznamenán v různých formátech, z nichž všechny reprodukují několik nezávislých kanálů prostorově komprimovaného zvuku, čímž vytváří realistický obraz toho, co se děje.

DVD video je digitální video komprimované pomocí algoritmu MPEG-2 a zaznamenané na disk DVD. Formát - 25 snímků za sekundu s rozlišením 720 x 576 pixelů s barevnou hloubkou 24-bit (PAL) nebo 30 snímků 720 x 480 x 24-bit (NTSC). V nekomprimované podobě se jedná o stream 30 MB za vteřinu a dvouhodinový film zabere více než 100 gigabajtů.

Disky DVD mají kapacitu od 4,7 Gb do 17 Gb v závislosti na typu. V tomto případě se nemění hustota záznamu, ale typ umístění informace. Disky jsou jednostranné jednovrstvé, jednostranné dvouvrstvé, oboustranné jednovrstvé a oboustranné dvouvrstvé. Navíc existují kombinované disky, které mají dvě vrstvy na jedné straně a jednu na druhé.

Způsob ukládání informací na DVD-ROM je téměř stejný jako u CD-ROM: podél kovového substrátu jsou spirálovitě umístěny drážky, které tvoří takzvané stopy. Tyto drážky nesou informace, které jsou čteny laserovým paprskem a převádějí drážky na jedničky a nuly. Vlastní reflexní substrát je pokryt ochranná vrstva plast, který chrání disk před poškozením.

Rozdíl mezi DVD a CD je v hustotě zaznamenaných informací. Například jednostranný jednoúrovňový disk DVD obsahuje přibližně 4,7 GB informací (technologie DVD-5), zatímco běžný disk CD pouze 650 MB. Byl vyvinut nový polovodičový laserový zářič, který využívá kratší vlnovou délku (650-635 nm) než laser s jednotkou CD-ROM (780 nm). Poté se vzdálenost mezi stopami zmenšila a samotné drážky na disku (úložiště informací) se výrazně zmenšily.

Po jednoúrovňových discích se objevily dvouúrovňové disky s kapacitou až 8,54 GB informací. Zde byla první úroveň umístěna pod druhou a čtení probíhalo zaostřením laserového paprsku podél úrovní (technologie DVD-9). Při použití technologie DVD-10 probíhá čtení na obou stranách na stejné úrovni. Uložený objem dosáhl 9,4 GB. Dvouúrovňový disk DVD-18 poskytuje 17,08 GB úložiště. Čtení probíhá ze dvou stran, z nichž každá má dvě úrovně.

Mezi důležité vlastnosti disku patří přístupová doba, využití procesoru centrální procesor), přenosová rychlost uvnitř/vně (interní a externí přenosové rychlosti dat).

Indikátor Access Time odráží součet průměrné doby vyhledávání potřebné k tomu, aby se jednotka DVD-ROM umístila na požadované stopě, a průměrné doby zpoždění (latence), během které je disk přenesen do požadovaného sektoru pro čtení. Čím nižší je hodnota Access Time, tím lépe. Indikátor využití procesoru vám říká, jak moc DVD-ROM využívá zdroje procesoru.

Rychlost přenosu dat je charakterizována dvěma ukazateli: vnitřní (vnitřní) a vnější (vnější) rychlostí. Vnitřní bitová rychlost je přímý přenos mezi diskem DVD a vnitřní vyrovnávací pamětí DVD-ROM.

Je určen mnoha parametry: kvalitou a hustotou záznamu, rychlostí otáčení atd. Tyto parametry jsou ovlivněny konstrukčními vlastnostmi měniče. Rychlost externího přenosu dat zcela závisí na použitém režimu přenosu.

Navzdory široké škále modelů pevných disků jsou jejich principy fungování a základní konstrukční prvky stejné. Obrázek 5 ukazuje hlavní konstrukční prvky jednotky pevného disku:

· magnetické disky;

· čtecí/zapisovací hlavy;

· mechanismus pohonu hlavy;

· motor diskového pohonu;

· deska plošných spojů s elektronickým řídicím obvodem.

Typický pohon se skládá z utěsněného krytu (hermoblock) a desky elektronické jednotky. HDA obsahuje všechny mechanické části a deska obsahuje veškerou řídicí elektroniku. Uvnitř HDA je instalováno vřeteno s jedním nebo více magnetickými disky. Motor je umístěn pod nimi. Blíže ke konektorům, na levé nebo pravé straně vřetena, je umístěn otočný magnetický polohovač hlavy. Polohovadlo je připojeno k desce plošných spojů pružným plochým kabelem (někdy i pevnými vodiči).

Hermetický blok je naplněn vzduchem pod tlakem jedné atmosféry. V krytech hermetických bloků některých pevných disků je speciální otvor utěsněný filtrační fólií, který slouží k vyrovnání tlaku uvnitř a vně bloku a také k pohlcování prachu.

Obrázek 5 - Základní konstrukční prvky pevného disku

Celkové rozměry pevných disků jsou standardizovány podle parametru zvaného form factor (Form-Factor). Například všechny HDD s 3,5" tvarovým faktorem mají standardní rozměry skříně 41,6x101x146 mm.

Substráty magnetických disků První pevné disky byly vyrobeny z hliníkové slitiny s přídavkem hořčíku. Moderní modely používají jako hlavní materiál pro kotoučové desky kompozitní materiál ze skla a keramiky s nízkým koeficientem tepelné roztažnosti, díky čemuž jsou méně náchylné na změny teplot a jsou odolnější. Magnetické disky jsou k dispozici v následujících velikostech: 3,5"; 5,25"; 2,5"; 1,8".

Kotouče jsou pokryty magnetickou látkou - pracovní vrstvou. Může být na bázi oxidu nebo tenkého filmu.

Čtecí/zapisovací hlavy pro každou stranu disku. Když je jednotka vypnutá, hlavy se dotýkají disku. Při odvíjení kotoučů se zvyšuje aerodynamický tlak vzduchu na hlavy, což vede k jejich oddělení od pracovních ploch kotoučů. Čím blíže je hlava k povrchu disku, tím vyšší je amplituda reprodukovaného signálu.

Mechanismus pohonu hlavy zajišťuje pohyb hlav od středu disků k okrajům a vlastně určuje spolehlivost mechaniky, její teplotní stabilitu a odolnost proti vibracím. Všechny stávající mechanismy pohonu hlavy jsou rozděleny do dvou hlavních typů: s krokovým motorem a pohyblivou cívkou.

Řídící motor způsobuje rotaci diskové sady, jejíž rychlost se podle modelu pohybuje v rozmezí 3600 - 7200 ot./min (t.j. hlavy se pohybují relativní rychlostí 60 - 80 km/h). Rychlost otáčení některých pevných disků dosahuje 15 000 otáček za minutu. Pevný disk se neustále otáčí, i když k němu není přístup, takže pevný disk by měl být instalován pouze svisle nebo vodorovně.

Deska plošných spojů s elektronickým obvodem ovládací prvky a další součásti pohonu (přední panel, konfigurační prvky a montážní díly) jsou odnímatelné. Osazeno na desce s plošnými spoji elektronické obvody ovládání motoru a pohonu hlavy, obvod pro výměnu dat s regulátorem. Někdy je ovladač instalován přímo na této desce.

Otázky pro sebeovládání:

1. Disketové mechaniky. Konstrukce, princip činnosti, hlavní součásti, technické vlastnosti FDD;

2. Logická struktura disket;

3. Jednotky pevných disků. Design a princip Provoz HDD, tvarové faktory, typy;

4. Hlavní vlastnosti a provozní režimy pevných disků. Ovladače a připojení HDD;

5. Moderní modely pohony;

6. Logická struktura pevný disk;

7. Formátování pevných disků;

8. Nástroje pro údržbu pevného disku.

Mechaniky CD-R (RW) Topic 4.2. DVD-R (RW)

Student musí:

mít nápad:

· o účelu CD-R (RW) mechanik. DVD-R (RW)

vědět:

· princip činnosti a hlavní součásti jednotky CD-ROM;

· výkonnostní charakteristiky jednotky CD-ROM;

· princip fungování a hlavní součásti jednotky DVD;

být schopný:

· připojte CD mechaniky a DVD disky;

Mechaniky CD-R, (RW), DVD-R (RW): princip činnosti, konstrukce a hlavní komponenty, technické vlastnosti.

Směrnice

CD-ROM mechaniky

CD-ROM je kompaktní disk (CD) určený k digitálnímu ukládání informací, které jsou na něm dříve zaznamenané, a jejich čtení pomocí speciálního zařízení zvaného ovladač CD-ROM – jednotky pro čtení CD.

Proces výroby CD zahrnuje několik fází.

V první fázi je vytvořen informační soubor pro následný záznam na médium. Ve druhé fázi je pomocí laserového paprsku zaznamenávána informace na médium, kterým je sklolaminátový disk potažený fotorezistním materiálem. Informace jsou zaznamenávány ve formě sekvence spirálovitě uspořádaných zářezů (tahů), jak je znázorněno na obrázku 6. Hloubka každého důlku (důlku) je 0,12 µm, šířka (ve směru kolmém k rovině výkresu) je 0,8 - 3,0 um. Jsou uspořádány podél spirálové dráhy s roztečí 1,6 µm mezi sousedními závity, což odpovídá hustotě 16 000 TPI (625 TPI). Délka pruhů podél záznamové stopy se pohybuje od 0,83 do 3,1 µm.

Obrázek 6 - Geometrické charakteristiky kompaktního disku (a) a jeho průřez (b)

V další fázi je vyvinuta vrstva fotorezistu a disk je pokoven. Disk vyrobený pomocí této technologie se nazývá hlavní disk. Pro replikaci CD se vytvoří několik pracovních kopií z hlavního disku pomocí galvanického pokovování. Pracovní kopie jsou potaženy odolnější kovovou vrstvou (například nikl) než master disk a lze je použít jako matrice pro duplikaci CD až do 10 tisíc kusů. z každé matrice. Replikace se provádí ražbou za tepla, po které je informační strana diskové základny, vyrobená z polykarbonátu, vakuově pokovena vrstvou hliníku a disk je potažen vrstvou laku. Disky vyrobené horkou ražbou v souladu s pasovými daty poskytují až 10 000 cyklů bezchybného čtení dat. Tloušťka CD je 1,2 mm, průměr - 120 mm.

Jednotka CD-ROM obsahuje následující hlavní funkční jednotky:

· bootovací zařízení;

· opticko-mechanická jednotka;

· systémy řízení pohonů a automatické řízení;

· univerzální dekodér a jednotka rozhraní.

Obrázek 7 ukazuje návrh opticko-mechanické jednotky CD-ROM mechaniky, která funguje následovně. Elektromechanický pohon otáčí diskem umístěným v nakládacím zařízení. Opticko-mechanická jednotka zajišťuje, že se opticko-mechanická čtecí hlava pohybuje po poloměru disku a čte informace. Polovodičový laser generuje nízkovýkonový infračervený paprsek (typická vlnová délka 780 nm, výkon záření 0,2 - 5,0 mW), který dopadá na separační hranol, odráží se od zrcadla a zaostřuje čočkou na povrchu disku. Servomotor na základě příkazů z vestavěného mikroprocesoru posouvá pohyblivý vozík s reflexním zrcadlem na požadovanou stopu na CD. Paprsek odražený od disku je zaostřen čočkou umístěnou pod diskem, odráží se od zrcadla a naráží na separační hranol, který paprsek nasměruje na druhou zaostřovací čočku. Dále paprsek dopadá na fotosenzor, který přeměňuje světelnou energii na elektrické impulsy. Signály z fotosenzoru jsou odesílány do univerzálního dekodéru.

Obrázek 9 - Návrh opticko-mechanické jednotky CD-ROM

Automatické systémy sledování povrchu disku a stopy záznamu dat zajišťují vysokou přesnost čtení informací. Signál z fotosenzoru ve formě sekvence impulsů vstupuje do zesilovače automatického řídicího systému, kde jsou izolovány signály chyby sledování. Tyto signály vstupují do automatických řídicích systémů: zaostření, radiální posuv, výkon laserového záření, lineární rychlost otáčení disku.

Univerzální dekodér je procesor pro zpracování signálů čtených z CD. Skládá se ze dvou dekodérů, paměťového zařízení s náhodným přístupem a řídicího řadiče dekodéru. Použití dvojitého dekódování umožňuje obnovit ztracené informace až do 500 bajtů. Paměť s náhodným přístupem slouží jako vyrovnávací paměť a řadič řídí režimy opravy chyb.

Jednotka rozhraní se skládá z digitálně-analogového převodníku, dolní propusti a rozhraní pro komunikaci s počítačem. Při přehrávání zvukových informací DAC převádí zakódované informace na analogový signál, který je odeslán do zesilovače s aktivním dolním filtrem a poté do zvukové karty, která je připojena ke sluchátkům nebo reproduktorům.

Následují charakteristiky výkonu, které byste měli vzít v úvahu při výběru disku CD-ROM pro vaši konkrétní aplikaci.

Rychlost přenosu dat (DTK) – Maximální rychlost, kterou jsou data přenášena z paměťového média na RAM počítač. Vysoká rychlost přenosu dat u jednotky CD-ROM je nezbytná především pro synchronizaci obrazu a zvuku. Pokud je přenosová rychlost nedostatečná, může dojít k vynechání snímků videa a zkreslení zvuku.

Kvalita čtení je charakterizována chybovostí (Eror Rate) a představuje pravděpodobnost přijetí zkresleného informačního bitu při jeho čtení.

Průměrná doba přístupu (AT) je doba (v milisekundách), kterou potřebuje jednotka k nalezení potřebných dat na médiu.

Kapacita vyrovnávací paměti je velikost paměti s náhodným přístupem v jednotce CD-ROM používaná ke zvýšení rychlosti přístupu k datům zaznamenaným na médiu. Vyrovnávací paměť (cache memory) je paměťový čip nainstalovaný na desce jednotky pro ukládání přečtených dat.

Střední doba mezi poruchami je průměrná doba v hodinách, která charakterizuje bezporuchový provoz jednotky CD-ROM.

V procesu vývoje jednotek optických disků byla vyvinuta řada základních formátů pro záznam informací na CD.

Formát CD-DA (Digital Audio) - digitální audio kompaktní disk s dobou přehrávání 74 minut.

Formát ISO 9660 je nejběžnějším standardem pro logickou organizaci dat.

Formát High Sierra (HSG) byl navržen v roce 1995. a umožňuje čtení dat zapsaných na disk ve formátu ISO 9660 všemi typy jednotek, což vedlo k rozsáhlé replikaci programů na CD a přispělo k vytvoření CD zaměřených na různé operační systémy.

Formát Photo-CD byl vyvinut v letech 1990-1992. a je určen pro záznam na CD, ukládání a přehrávání statických videoinformací ve formě vysoce kvalitních fotografických snímků. Disk formátu Photo-CD pojme 100 až 800 fotografických obrazů v odpovídajících rozlišeních - 2048 x 3072 a 256 x 384 a také obsahuje zvukové informace.

Jakýkoli disk CD-ROM obsahující textová a grafická data, zvukové nebo obrazové informace je klasifikován jako multimediální. Multimediální CD existují v různých formátech pro různé operační systémy: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

Formát CD-I (Jntractive) byl vyvinut pro široké spektrum uživatelů jako standardní multimediální disk obsahující různé textové, grafické, zvukové a obrazové informace. Disk formátu CD-I umožňuje uložit video obraz se zvukem (stereo) a délkou přehrávání až 20 minut.

Formát CD-DV (Digital Video) poskytuje záznam a ukládání vysoce kvalitního videa se stereo zvukem po dobu 74 minut. Během ukládání je komprese zajišťována pomocí metody MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

Čtení disku je možné pomocí hardwarového nebo softwarového dekodéru MPEG.

Formát 3DO byl vyvinut pro herní konzole.

Jednotky CD-ROM mohou pracovat se standardním rozhraním IDE (E-IDE) nebo s vysokorychlostním rozhraním SCSI.

Nejoblíbenějšími jednotkami CD-ROM v Rusku jsou produkty značek Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

DVD mechaniky

Řešení problému zvyšování kapacity optických paměťových médií na základě zdokonalování technologie výroby CD a mechanik, jakož i stávající vědecká a technická řešení v oblasti vysoce kvalitního digitálního videa, vedlo ke vzniku CD se zvýšenou kapacitou.

Obrazová kvalita uložená ve formátu DVD je srovnatelná s kvalitou profesionálních studiových videozáznamů a kvalita zvuku také není horší než studiová kvalita. Zvukové informace ve formátu DVD se čtou rychlostí 384 KB/s, což umožňuje organizovat vícekanálový zvuk.

Takové schopnosti disků formátu DVD jsou dány zlepšenými parametry pracovní plochy disků. Stejně jako CD mají i DVD průměr 120 mm. V DVD mechanika Je použit polovodičový laser s vlnovou délkou záření ve viditelné oblasti 0,63 - 0,65 mikronů. Toto snížení vlnové délky (ve srovnání s 0,78 mikronu u běžné CD mechaniky) umožnilo zmenšit velikost záznamových čar (prohlubní) téměř na polovinu a vzdálenost mezi záznamovými stopami - z 1,6 na 0,74 mikronu. Jámy jsou uspořádány do spirály, jako na vinylových dlouhohrajících deskách.

Jednotky DVD-ROM jsou dodávány jak s hardwarovým dekodérem MPEG-2 v podobě rozšiřující karty pro sběrnici PCI, tak se softwarovým dekodérem. Záznamové a přepisovací mechaniky DVD-R DVD-RW jsou schopny pracovat s jednovrstvými jednostrannými disky o kapacitě až 4,7 - 5,2 GB při rychlosti zápisu informací cca 1 MB/s.

Otázky pro sebeovládání:

1. CD-R, (RW) mechaniky, princip činnosti, konstrukce a hlavní komponenty, technické vlastnosti;

2. DVD-R (RW): princip činnosti, konstrukce a hlavní součásti, technické vlastnosti.

Moderní disky nejčastěji spadají do jedné ze dvou kategorií – CD nebo DVD. Obě kategorie jsou založeny na stejném principu záznamu a zároveň se od sebe liší množstvím informací na nich zaznamenaných a dalších technická charakteristika. Zkratka CD znamená Compact Disk - kompaktní disk, většinou se však říká "kompaktní disk", zkratka DVD znamenala nejprve Digital Video Disk - digitální video disk, ale později začala znamenat Digital Versatile Disk - digitální univerzální disk.

Jaké jsou podobnosti a rozdíly mezi disky CD a DVD? Hlavní a možná i jediná podobnost je v tom, že jsou laserové. Informace na nich jsou zaznamenány na stopě ve tvaru spirály, jako běžná vinylová deska. V tomto případě je každý bit informace na stopě uložen ve formuláři pitov– malé skvrny nebo prohlubně na pracovní vrstvě a země– ploché, nedotčené oblasti vrstvy. Při čtení laserový paprsek dopadá na jamky a přistává, poté se odráží do přijímacího zařízení, které zaznamenává výsledek čtení. Fyzická velikost samotných disků je stejná – průměr CD a DVD je 12 cm.

Poznámka

Pojmy „jáma“ a „země“ pocházejí z anglických slov pit – „prohloubení“, „díra“ a země – „země“, „půda“. Oba tyto termíny jsou pevně zavedené v počítačové literatuře, stejně jako mnoho dalších slov anglického původu.

Výčet rozdílů mezi CD a DVD je mnohem rozsáhlejší.

Hustota záznamu informací na DVD je mnohem vyšší než na CD. Na DVD jsou jamky fyzicky menší, jsou umístěny blíže u sebe, stejně jako sousední spirálové kruhy. To vše má v konečném důsledku za následek výrazný nárůst hustoty informací na discích DVD ve srovnání s CD.

Disky DVD mají více pracovních vrstev, zatímco disky CD jsou vždy jednovrstvé. DVD může mít až čtyři pracovní vrstvy, dvě na každé straně disku. Čím více pracovních vrstev, tím větší je objem disku. Kapacita běžného CD je 700 MB a na běžné jednovrstvé DVD se v domácím počítači vejde až 4,7 GB. DVD ražené z výroby jsou o řád prostornější než CD – jejich objem dosahuje 8,5 GB.

Korekce chyb, která je přítomna na CD i DVD, je u těch druhých řádově vyšší.

Všechny tyto rozdíly vedou k tomu, že čtečky a vypalovačky CD nemohou číst a zapisovat disky DVD. Oproti tomu moderní DVD zařízení umí vypalovat CD.

CD a DVD se dělí do mnoha dalších kategorií.

Vytvořeno v továrně ražením z matrice, zvané disky pouze na čtení a označené CD-ROM a DVD-ROM (ROM znamená paměť pouze pro čtení).

Umožnit vám vystupovat jednou nahrávání z disku počítače. Označují se zkratkami CD-R, DVD-R, DVD+R (R znamená wRitable - „recordable“). Data můžete zapisovat na zapisovatelné disky buď pouze jednou (pokud naplníte kapacitu disku informacemi), nebo v několika krocích, nebo, jak se říká, v relacích, pokaždé postupně přidávat informace, dokud není na disku dostatek místa. je naplněn. Ze zapisovatelného disku není možné nic vymazat.

Povolení násobek přepisování, které jsou označeny CD-RW, DVD-RW, DVD+RW (RW je zkratka pro ReWritable), DVD-RAM. V každodenním životě se zapisovatelné a přepisovatelné disky často nazývají „blanky“ nebo „blanky“. Přepisovatelné disky umožňují zapisovat a mazat informace vícekrát. Výrobci přepisovatelných disků garantují 1000 až 100 000 cyklů zápisu/mazání.

Záruka na čtení dat z CD-ROM je asi 10 let, u zapisovatelných a přepisovatelných disků - od 10 do 200 let, i když to samozřejmě ještě nebylo v praxi vyzkoušeno. Přepisovatelné disky jsou o něco dražší než zapisovatelné, ale slouží jako velmi pohodlná a hlavně prostorná náhrada diskety.

V Nedávno Na trhu se objevila nová generace optických disků – Blu-ray a HD DVD (High-Definition DVD).

Blu-ray disky (BD) dostaly svůj název podle kombinace slov modrá a optické záření. Standard Blu-ray byl vyvinut skupinou společností zabývajících se spotřební elektronikou a počítači pod vedením Sony.

Disk Blu-ray se používá k záznamu a ukládání digitálních dat, včetně videa ve vysokém rozlišení, se zvýšenou hustotou. Hlavním rozdílem mezi takovými disky a CD a DVD je jejich velká kapacita pro ukládání dat a také použití technologie modrého laseru s vlnovou délkou pouhých 405 mikronů, zatímco CD a DVD používají červený laser s vlnovou délkou 780 mikronů a 650 mikronů. mikronů, resp. Díky tomu bylo možné zaznamenávat data hustěji a výrazně tak zvýšit kapacitu disku.

Konstrukce disku Blu-ray je velmi odlišná od konstrukce disku CD nebo DVD. Krycí vrstva CD – tloušťka 1,2 mm; podobná vrstva DVD je 0,6 mm. Blu-ray disk je potažen vrstvou silnou pouze 0,1 mm; To zajišťuje optimální vzdálenost mezi datovými stopami a optickým systémem zařízení pro čtení/zápis disku. Vzdálenost mezi stopami na povrchu Blu-ray disky– 0,32 µm. Modrý laser je přibližně 1/5 šířky červeného laseru používaného na DVD. Z toho vyplývá, že pomocí modrého laseru je možné dosáhnout 500% navýšení kapacity datového úložiště.

Na jednovrstvý disk Blu-ray (BD) se vejde 33 GB dat, zatímco na dvouvrstvý disk se vejde 54 GB – dost na záznam přibližně osmi hodin HD videa. Kromě toho jsou ve vývoji 100GB a 200GB disky využívající čtyři a šest vrstev.

HD DVD disk má stejnou základní strukturu jako DVD a má mnoho podobných výrobních technologií. Disk o průměru 120 mm se skládá ze dvou lepených základů o tloušťce 0,6 mm. Stopy na povrchu HD DVD jsou vytvořeny procesem lisování roztaveného polykarbonátu na kovovou matricovou desku. Ve srovnání s běžným DVD však HD DVD vyžaduje menší vzdálenost mezi dvěma stopami na povrchu disku pro dosažení vyšší hustoty záznamu (DVD - 0,74 µm, HD DVD - 0,4 µm).

Jednovrstvé HD DVD má kapacitu 15 GB, dvouvrstvé – 30 GB. Toshiba také oznámila vydání třívrstvého disku, který pojme 45 GB dat.

Formáty Blu-ray a HD DVD jsou zpětně kompatibilní s DVD a oba používají stejné techniky komprese videa: MPEG-2, Video Codec 1 (VC1, založený na Windows Media 9) a H.264/MPEG-4 AVC.

Jak již bylo zmíněno, informace na CD a DVD jsou uloženy ve formě pitů a zemí. V případě CD-ROM a DVD-ROM jsou důlky prohlubně v pracovní vrstvě umístěné podél spirálové stopy. Záznam na CD-ROM a DVD-ROM se provádí ražením na speciální plast - polykarbonát. Začátek záznamu se nachází blízko středu disku. Při čtení disku se laserový paprsek pohybuje spirálovitě od středu disku k jeho okraji a odráží se odlišně od ploch a jamek. Odražený paprsek dopadá na přijímač, který zaregistruje přechody pit-land jako logickou jedničku a nepřítomnost přechodu jako logickou nulu. Z disku se tedy čte posloupnost jedniček a nul, které tvoří binární informační kód – základ základů počítačových informací.

Záznam na disky, zapisovatelné i přepisovatelné, se provádí laserovým paprskem. Mezi různými vrstvami, které tvoří zapisovatelné a přepisovatelné CD, existuje speciální pracovní vrstva, na kterou se provádí záznam nebo, jak se někdy říká, „vypaluje“ laserový paprsek. Čtení informací ze zapisovatelných a přepisovatelných disků probíhá podobně jako u CD-ROM a DVD-ROM disků, pouze roli důlků hrají skvrny spálené laserovým paprskem.

Většina programů, videí a počítačových her je distribuována na discích CD-ROM a DVD-ROM, protože se jedná o disky, které jsou vyráběny průmyslově. Na domácím počítači můžete vytvářet zapisovatelné a přepisovatelné disky pouze pomocí speciálních čteček a vypalovaček CD/DVD. Obliba těchto zařízení je velmi vysoká a jsou jimi vybaveny všechny moderní osobní počítače.

Na disky CD a DVD lze nahrávat ve třech režimech: TAO (track-at-once – „stopa (stopa) najednou“), SAO (session-at-once – „session (relace) najednou“) a DAO ( disk-at-once – „disk najednou“). Dovolte mi vysvětlit, co to znamená: při vytváření disků vám Nero nabízí výběr jednoho z těchto režimů a měli byste vědět, co jako výsledek získáte.

TAO – disk je nahrán v několika průchodech, vždy po jedné stopě. Minimální délka nahrané stopy je 300 bloků (600 kB pro typické datové CD). Maximálně 99 skladeb na disku. Laser se během procesu nahrávání několikrát zapíná a vypíná, takže záznamové zařízení ponechává mezi stopami pár bloků, nazývaných „výstup“ a „úvod“.

SAO - disk se nahrává během několika relací (sessions). Tím se eliminují mezery mezi skladbami a zároveň po každé relaci zůstává disk „otevřený“ pro další sezení, což umožňuje jeho doplňování novými daty. Můžete například přidat zvukové nahrávky na hudební disk nebo přidat nová data na disk archivu.

DAO - celý disk je zapsán najednou a lze zapsat více stop. Nahrávání by se nemělo přerušovat a po dokončení nelze na disk přidávat žádné další informace – disk je „zavřený“ – finalizován.

Ve všech těchto režimech se pokaždé, když nahráváte počítačová nebo audio data, na odpovídající části CD vytvoří tři zóny: Zaváděcí (vstup), Programová oblast (datová nebo programová oblast) a Zaváděcí (výstupní). U DVD má každá nahrávka téměř stejnou strukturu – Lead-in, Data zone a Lead-out. Dvouvrstvé disky DVD mají také střední zónu mezi vrstvami. Zóny obsahují následující informace:

Lead-in a Lead-out obsahují různé servisní informace;

Oblast Program a Datová zóna jsou vlastně všechny informace, které jsou na disku ve formě audio, video, textových, grafických a dalších dat.

Úvodní zóna může být počáteční částí buď celého CD nebo DVD, nebo každé sekce CD s více sekcemi. Na disku CD obsahuje úvodní oblast obsah nazývaný tabulka TOC (Tabulka obsahu). Zejména u audio CD zaznamenává TOC čas začátku každé zvukové stopy, celkový čas evidence. Na disku DVD obsahuje úvodní oblast informace popisující obsah a typ disku.

Lead-out zóna je poslední částí CD-ROM nebo jednou z relací CD s více sekcemi. Na DVD je umístěn hned za zónou Data pásmo. Tato zóna obsahuje speciální značku - identifikátor konce záznamu.

Pokud nahrajete disk v režimu DAO, tedy celý disk najednou, bude mít jednu zaváděcí zónu, jednu zaváděcí zónu a jednu datovou zónu. Pokud nahrajete stejný disk vícekrát – v režimech TAO nebo SAO – pak se na disku vytvoří několik zaváděcích a výstupních zón, to znamená, že takový disk se stane více sekcemi.

Výběrem režimu nahrávání pro více relací v programu tedy můžete opakovaně přidávat informace na disk. Pokud zvolíte režim jednorázového zápisu, disk bude finalizován a nelze na něj nic dalšího zapisovat. Při seznamování s Nerem se naučíte, jak zvolit režim vypalování při vytváření vlastních disků.

Takže jste se dozvěděli, že optická CD/DVD obsahují informace ve formě nahrávek, které mají určitou strukturu, nebo, jak se někdy říká, formát. V datových zónách disků lze zaznamenat širokou škálu informací. Pro většinu uživatelů počítačů jsou nejvíce zajímavé zvukové disky s hudbou, disky s některými daty a video disky s filmy. Všechno užitečné informace, uložená na discích, je na ně zapsána ve specifickém formátu, aby přehrávací zařízení (přehrávače disků) mohla správně číst a přehrávat informace, například vám ukázat film na DVD.

Pozornost!

Zdůrazněme, že existují formáty disků a datové formáty na discích, i když někdy jsou tyto pojmy zaměňovány. Jeden by měl být jasně oddělen od druhého: formát disku, například DVD-ROM, je formát samotného disku, jeho struktura, určená jeho výrobní technologií. A formát DVD-Video je datový formát na disku. Například DVD-Video lze vyrobit v továrně vyražením DVDROM nebo nahrát na domácím počítači pomocí DVD-R, DVDRW a dalších polotovarů pomocí vypalovačky CD/DVD. To zapisuje data na disk DVD-R ve formátu DVD-Video.

Existuje velké množství formátů pro záznam dat na CD/DVD. Nyní stručně popíšu formáty, se kterými se nejčastěji setkáte při tvorbě vlastních CD nebo DVD.

Všechna CD mají svůj původ ve formátu Audio CD, který definuje strukturu záznamu digitálních hudebních disků. CD nahrané v tomto formátu budou čitelné na domácích přehrávačích, takže při nahrávání hudebních CD byste měli zvolit formát Audio CD. S příchodem hudebních disků MP3 se popularita zvukových CD poněkud snížila, ale stále jsou široce dostupné. Hlavní charakteristiky formátu Audio CD jsou následující.

Zvuk je nahráván ve stereo formátu s frekvencí až 44 kHz, která kompletně pokrývá celý rozsah frekvencí slyšitelných pro člověka.

Na audio CD lze nahrát maximálně 99 zvukových stop. To je třeba vzít v úvahu při vypalování hudebních souborů z různých zdrojů na zvukové CD.

Audio CD je lepší nahrávat v režimu DAO, čímž absolutně odpadá možnost nepříjemného cvakání v pauzách mezi nahrávkami, které jsou typické při nahrávání v režimu TAO. Přepište hotové zvukové CD pouhým zkopírováním Dirigent Windows nebudou fungovat. K tomu poskytuje Nero speciální nástroje o kterých bude řeč v této knize.

Dalším vývojem formátu Audio CD bylo SACD - Super Audio CD. Tyto disky mají lepší kvalitu přehrávání než standardní disky CD. Běžné CD přehrávače jsou schopny přehrávat hybridní Super Audio CD, které mají dvě vrstvy – jednu v běžném formátu Audio CD a druhou ve formátu Super Audio CD.

Pro DVD existuje také formát Audio DVD. Kvalita zvuku v něm může být vyšší než u Audio CD, ale ani odborníci často nedokážou rozeznat kvalitu Audio DVD od Super Audio CD. Oba formáty nejsou příliš populární. Přestože jsou disky vydávány ve formátu Audio DVD, nevyrábějí se v tak velkém množství jako běžná audio CD.

CD Extra (nebo Enhanced CD - CD s rozšířenou architekturou) je disk se dvěma nahrávacími relacemi. První relace obsahuje zvuková data, jako je hudba, a druhá relace obsahuje libovolná data. Běžné spotřebitelské přehrávače, které podporují formát Audio CD, mohou číst pouze první relaci zvukových dat na CD Extra.

Disk CD se smíšeným režimem je disk se smíšeným formátem, na který lze ukládat zvukové nahrávky i libovolná počítačová data. V tomto případě je první záznam na disku záznam s počítačovými daty a druhý a další záznamy obsahují zvuková data. Domácí přehrávače proto takové disky neumí číst.

První formát pro ukládání videodat na kompaktní disky byl Video CD (VSD). Takový disk ukládá video data v komprimované formě definované speciálním formátem MPEG-1 a umožňuje přehrávání videa v rozlišení 352 x 240 pro NTSC a 352 x 280 pro PAL/SECAM. Kvalita přehrávání videa u takových disků se nedá srovnávat s DVD-Video a dnešními disky Formát videa CD jsou zastaralá. Video CD lze číst na CD-Interactive (CD-I) přehrávači a na všech moderních počítačových mechanikách.

Více vysoká kvalita Přehrávání videa – něco mezi Video CVD a DVD-Video – zajišťují disky Super Video CD (SVCD). Přestože disky tohoto formátu nejsou široce používány, Nero vám je umožňuje vytvářet.

Formát miniDVD umožňuje vypalování souborů ve formátu DVDVideo na disk CD. Malá kapacita CD umožňuje umístit na něj video s délkou přehrávání maximálně 15–20 minut.

Nejběžnějším formátem pro ukládání videa je DVD-Video. Disky v tomto formátu lze číst na všech domácích DVD přehrávačích. Na takové disky lze uložit řadu hollywoodských trháků a obsahovat nabídky, zvukové stopy v několika jazycích, titulky a několik natáčecích bodů z různých úhlů.

Poměrně zajímavé jsou videodisky MPEG-4, jejichž formát zatím není uznáván jako oficiální formát disku. Video ve formátu MPEG-4 je reprezentováno jedním souborem, často s příponou AVI, který lze zaznamenat na jakýkoli přepisovatelný disk nebo vytisknout ve formátu CD-ROM a poté použít jako video paměťové médium pro přehrávání na počítači.

Oficiálně jsou disky MPEG-4 uvolněny pro prohlížení na počítači. Dá se však říci, že to jde i na TV, jelikož v dnešní době je jen málo grafických karet, které nemají video výstup do TV. Film tedy spustíte na počítači a podíváte se na něj na televizoru.

Formát Data CD/DVD je určen pro ukládání libovolných informací, tedy pro záznam libovolných souborů. Jako tyto soubory lze použít zvukové nahrávky, videa a archivní data. Disky tohoto formátu se obvykle používají pro práci s počítačem, ale některé DVD přehrávače mohou číst a přehrávat informace na discích, například přehrávat filmy nebo hudbu nebo zobrazovat fotogalerie. Aby jednotky CD a DVD mohly číst soubory na datovém disku, je do obsahu disku zapsána tabulka obsahující adresy všech souborů. Pomocí této tabulky jednotka najde začátek souboru na stopě disku a přečte potřebné informace. Pojďme se na tuto technologii podívat blíže.

Aby bylo zajištěno, že přehrávač disků nebo počítačová jednotka dokáže správně číst informace na discích CD/DVD většiny formátů, jsou disky vytvářeny pomocí souborový systém, podobný tomu, který je vytvořen na pevných discích počítačů. Systém souborů je určitá informace přidaná na disk, která tvoří strukturu složek a souborů na disku. Souborový systém také ukládá podpůrná data o informacích umístěných na disku. Souborový systém poskytuje všechna tato data čtečce, aby mohla přistupovat k souborům na disku. V té či oné podobě je souborový systém přítomen téměř na každém CD nebo DVD, s výjimkou Audio CD.

Souborové systémy jsou různé typy. Podívejme se krátce na některé z nich.

Pro CD-ROM je standardním souborovým systémem ISO 9660 s různými modifikacemi. Pro jiné formáty CD má souborový systém ISO 9660 různé modifikace. Aniž bych zacházel do podrobností, rád bych poznamenal, že souborový systém ISO 9660 zpočátku znamenal pro složky a soubory následující omezení:

Název souboru může obsahovat pouze velká písmena, čísla a podtržítka;

Délka názvu souboru nesmí být delší než osm znaků, délka přípony nesmí být delší než tři znaky;

Hloubka vnoření složek, včetně kořenového adresáře, není větší než osm;

Název složky nemůže mít příponu.

Souborový systém ISO 9660 byl tedy původně plně kompatibilní s operačním systémem MS-DOS. Později bylo povoleno zvýšit počet znaků v názvu souboru na 32 nebo více. Při vypalování disků tedy v dnešní době nebudete mít problémy se soubory, jejichž názvy se skládají z více než osmi znaků, což se často stává v operační systém Okna.

Alternativní souborový systém k ISO 9660 používaný pro datové disky je Joliet, vyvinutý společností Microsoft, aby poskytoval podporu pro dlouhé názvy souborů a kódování znaků Unicode, což je důležité pro mezinárodní použití technologií CD/DVD. Souborový systém Joliet umožňuje názvy souborů o délce až 64 znaků, hloubka vnoření složek je omezena na osm a celková délka úplné cesty nesmí přesáhnout 255 znaků včetně mezer.

Všechny disky DVD používají souborový systém UDF (Universal Disk Format). Podle UDF vlastně vyšší úroveň Hierarchický disk je svazek obsahující následující části:

Video zóna ve složce VIDEO_TS, ve kterém jsou umístěna obrazová data;

Zvuková zóna ve složce AUDIO_TS, ve kterém jsou umístěna zvuková data;

Datová zóna, která zabírá celý zbytek disku.

Video soubory musí být umístěny ve složce VIDEO_TS a mají formát VOB (Video Object). Nemohou být větší než 1 GB a musí být zapsány jako souvislá sekvence. Název souboru nesmí obsahovat více než osm znaků, přípona - tři znaky. Soubory VOB mohou obsahovat nejen obrazová a zvuková data, ale také podpůrné obrázky a nahraná videonavigační data, která umožňují procházet nabídkami disku DVD a částmi videa.

Soubory, které nesplňují požadavky UDF, nebudou čitelné spotřebitelským DVD přehrávačem, což znamená, že nebudete moci sledovat DVD film na spotřebitelském přehrávači, pokud je zapsán na disk, který nesplňuje výše uvedená pravidla. Zvukové soubory musí být ve složce AUDIO_TS. Datová zóna může obsahovat libovolné složky, které ukládají informace zapsané na disk. Maximální délka názvů datových souborů není delší než 255 znaků.

Nástroje pro vypalování disků Nero 8 Premium vám umožňují vybrat systém souborů na vypalovaném disku CD/DVD a vyzve vás nejlepší možnost. Výchozí souborový systém je zpravidla optimální pro většinu úloh, ale v některých případech jej musíte nastavit ručně.

V současné době existují zařízení, která umí pouze číst disky CD a DVD, ale nemohou na ně zapisovat, a zařízení, která dokážou disky číst i zapisovat. První typ zařízení se nazývá jednotka CD-ROM nebo DVD-ROM. Jsou poměrně levné, ale nahrazují je přístroje druhého typu, kterým se říká vypalovačky CD a DVD a cenově jsou již srovnatelné s mechanikami CD-ROM a DVD-ROM.

V továrně se pro výrobu kompaktních disků používá speciální zařízení, které razí disky CD-ROM a DVD-ROM. V tomto případě je však zájem o domácí nahrávací zařízení na CD a DVD, hovorově nazývaná „jednotky“ (z angl. řídit- „pohon“), „pohony“, „řezačky“, „pisaři“, „pisatelé“. V této knize se jim bude říkat akční členy. Jsou implementovány ve formě počítačových periferních zařízení, a to jak externích, tak vestavěných do systémové jednotky.

Nejběžnějšími mechanikami jsou dnes CD-RW a DVD-RW mechaniky. Jednotka CD-RW však může zapisovat na disky CD-RW a CD-R. Jednotka DVDRW může obvykle zapisovat následující formáty: CD-RW, CD-R, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW/-RW. Méně běžně je podporován záznam na DVD-RAM, i když se jedná o nejběžnější formát v domácnostech, počítačová zařízení. Existují také kombinované pohony, označené combo - tak bývají označeny v cenících a cenovkách obchodů. Mohou číst DVD a zapisovat CD-R/-RW.

Obecně je trendem, že nejen CD, ale i DVD rekordéry se pomalu, ale jistě stávají minulostí. Nahrazují je Blu-ray mechaniky s kapacitou záznamu až 25–50 GB, HD DVD s kapacitou záznamu 50 GB. Obě jednotky používají k záznamu laser s modrým světlem, což umožňuje hustší záznam.

Čím rychleji se disk v mechanice točí, tím rychleji se z něj dají číst data, samozřejmě s přihlédnutím k některým dalším faktorům. Pokud disk nemá žádné vady, bude načten maximální rychlostí podporovanou jednotkou.

Při vypalování disku není vliv rychlosti otáčení na výkon tak jednoduchý. Na jedné straně samotná záslepka disku podporuje určitou rychlost zápisu. Na disk není možné zapisovat vyšší rychlostí, takže jednotka, která podporuje vysokorychlostní zápis, nebude schopna zapisovat na disky rychleji, než umožňuje obrobek. Z tohoto důvodu se rychlost zápisu na stejné jednotce bude u zapisovatelných a přepisovatelných disků CD a DVD lišit. Na přepisovatelné disky se obvykle zapisuje více pomalá rychlost než ty zaznamenané. Existují tedy pouze dvě rychlosti:

Rychlost čtení dat z disku závisí na jednotce;

Rychlost zápisu dat na disk závisí jak na jednotce, tak na samotném disku.

Podívejme se na tyto charakteristiky samostatně.

Často na předním panelu CD mechaniky můžete vidět nápis jako 52x - to znamená, že maximální rychlost pro čtení CD je 52. To zase znamená, že rychlost otáčení disku a v důsledku toho i rychlost čtení dat z disku rovných 52 jednotkám. Jaké jsou tyto jednotky?

Za jednu rychlost CD, označovanou jako 1x, se považuje rychlost čtení dat 150 KB/s. Desetirychlostní disk by tedy měl číst data rychlostí 1500 KB/s a 50rychlostní disk téměř 15 MB/s – což se v praxi většinou nestává.

U DVD není rychlost 1x vůbec stejná jako u CD a rovná se 1380 KB/s a u nového formátu Blu-ray, který jej nahrazuje, je rychlost 1x 300 KB/s.

Pozornost!

Výrobci v honbě za rychlostí občas zapomínají na spolehlivost a pak na disk, který se roztočil až extrémní rychlost, se v jednotce rozsype na malé kousky. V tomto případě dojde také s největší pravděpodobností k poškození disku.

Někdy existují 54rychlostní pohony. Je ale třeba počítat s tím, že vysoké otáčky znamenají i zvýšenou hlučnost, zvláště když se výrobce nepostaral o pořádnou zvukovou izolaci. Existuje řešení tohoto problému - nucené snížení rychlosti otáčení disku. Chcete-li to provést, musíte:

Samotný pohon podporoval snížení rychlosti;

Existoval program, který umožňoval nastavit požadovanou rychlost.

S tím prvním není vše tak hladké, jak bychom si přáli. Některé disky obsahují téměř celý rozsah rychlostí od první do poslední, zatímco jiné mají jen maximum. Na základě praxe můžeme doporučit disky od ASUSTeku (na panelu disku je často napsáno ASUS), které podporují širokou škálu rychlostí – od 4x až po maximum v krocích po dvou rychlostech. Dobré jsou navíc disky NEC se čtyřrychlostními přírůstky. Některé modely pohonů ale podporují pouze maximální rychlost a jsou velmi hlučné. Zohledněte tuto vlastnost při výběru nového disku.

Disky jsou často označeny rychlostí zápisu, kterou podporují. Například disk říká 2–10x - to znamená, že informace lze zapisovat na disk rychlostí maximálně 10x a minimální rychlostí 2x. Zdálo by se, v čem je problém? Nicméně je to tam. Některá CD mají relativně vysokou rychlost zápisu. Některé nepříliš staré jednotky CD-RW neumějí zapisovat na disky vysokou rychlostí. Pokud tomu tak je, zůstane disk mrtvou váhou „až do lepších časů“, dokud si nekoupíte nový disk, který podporuje vysoké rychlosti. Pečlivě vybírejte disky pro záznam a přizpůsobte je možnostem vaší jednotky. Nero 8 obsahuje nástroj pro snížení rychlosti disku, který bude použit později v této knize.

V této kapitole jste se tedy seznámili se základy technologie optických disků a nyní, vyzbrojeni znalostmi, můžete začít ovládat samotný program Nero. Svou silou a účinností nemá obdoby, ale nároky, které na své uživatele klade, jsou také docela vážné. Na to jsme však připraveni – mnoho nastavení, které program poskytuje pro efektivní provádění operací s CD/DVD, se nestane překážkou. Navíc, nejnovější verze Nero 8 Premium Reloaded je vybaven takzvaným inteligentním panelem pro správu práce s mnoha programy v balíčku Nero 8. Výrazně zjednodušuje provádění mnoha operací s disky a umožňuje vytvářet disky v profesionální kvalitě pouhými několika kliknutími. . Začneme to studovat v další kapitole.