Устройства накопителей информации на оптических накопителях

Конечно, когда первые диски с фталоцианиновым активным слоем только появились, с ними были реальные проблемы. Но проблемы были связаны не с худшими характеристиками красителя, а с тем, что эти характеристики не такие, как у цианина. Устройства записи не были готовы к работе с такими дисками. Во-первых, по всей видимости, не только для нас, но и для лазера фталоцианин несколько прозрачнее цианина. Некоторые записывающие устройства, похоже, просто теряли канавку в процессе записи и безнадежно портили заготовки. Но главное, даже если запись и происходила успешно, прочитать записанный диск можно было только на отдельных приводах CD-ROM. Низкое качество записи было связано чаще всего с тем, что записывающий привод или не понимал, какую мощность должен развить его лазер, или просто не мог стабильно поддерживать пониженный уровень мощности. Но это был период, когда для каждого привода приходилось подбирать тип заготовок, на которых запись проходила более-менее успешно. Ну и что, компьютерщики со стажем могут вспомнить период, когда обычные дискетки хорошо читались только в том приводе, на котором были записаны. Время то прошло. Сейчас, благодаря активной деятельности Orange Forum, такой проблемы не существует в принципе. И диски с надписью Mitsui, использующие фталоцианиновый краситель, считаются если не самыми лучшими, то уж, по крайней мере, одними из лучших в мире.

Одно из самых перспективных  направлений в развитии красителей на основе фталоцианина – это технология Supergreen, разработанная концерном CIBA (Швейцария). Диски с красителем Irgafor, созданном на базе технологии Supergreen, выпускаются очень многими предприятиями, в том числе и киевским заводом «Росток-СД». Основным направлением разработки было создание красителя, способного работать при любой скорости записи. Особенно большой проблемой для фталоцианиновых красителей было низкое качество записи на первой скорости. Компьютерщиков этот вопрос, конечно, мало волнует. Им хочется записывать на скорости не меньше 16х. Но в мире существует огромное количество бытовых аудиорекордеров, которые записывают музыкальные произведения прямо на CD-R. По самой сути работы эти рекордеры должны работать на первой скорости. Поэтому одно время серьезно обсуждалась необходимость разделить все виды CD-R на две большие группы: для скоростей записи 1х...8х и для более высоких скоростей. Более того, диски были лучше всего оптимизированы для определенной скорости. Если на упаковке диска значилось 12х, то на этот диск можно было отлично записывать именно на скорости 12х. На более низких скоростях тоже можно писать, но уже несколько хуже. На коробках с дисками, изготовленными по технологии Supergreen, Rostok Media завода «Росток-СД», значится 1х...52х. Такие диски можно записывать на любой скорости.

Существуют и другие типы красителей. В частности, Kodak применяет  свой краситель Formazan, который представляет собой гибридную смесь цианина и фталоцианина.

Качество  диска – это способность без  существенных ошибок записать информацию и способность достаточно долго ее хранить без увеличения частоты ошибок чтения записанной информации.

Другие слои CD-R

Отражающий.  От параметров отражающего слоя также в большой степени зависит качество заготовки. Но здесь всё же у производителей CD-R не так много возможностей для маневра. Первые CD-R выпускались только с отражающим слоем из настоящего золота. Самой большой проблемой было обеспечить более-менее приемлемую отражающую способность, которая зависит как от свойств отражающего слоя, так и от свойств красителя.

Благодаря исследованиям специалистов компании Tajyo Yuden было найдено удачное  сочетание: золото по цианину. И до сих  пор многие предпочитают диски именно с таким отражающим слоем. Но на самом деле для покупателей этот вопрос должен стоять на последнем месте. Это только со стороны кажется, что если в конструкции чего-либо применяется золото, то это хорошо. В действительности же лучше получается, когда каждому времени свой овощ. Золото применялось вынуждено, когда и технология производства самих дисков еще не устоялась, и применяемые красители не позволяли использовать другие металлы. По ряду же параметров серебряное покрытие для CD-R предпочтительнее, особенно для заготовок, предназначенных для записи дисков на высоких скоростях и применяющих «прозрачные» красители. Могут применяться и специальные сплавы, обеспечивающие в ряде случаев даже лучшее качество (для конкретного красителя, разумеется), чем чистое серебро.

Таким образом, сейчас можно встретить диски с отражающим слоем из чистого золота, из чистого серебра и из блестящей фольги, состав которой от нас скрывают. Причем скрывают не потому, что в применении специально разработанной для этих целей фольги есть что-то нехорошее, а из популистских соображений. Нам ведь кажется, что лучше всего применять золото. Ну, в крайнем случае, серебро. Как же производитель может громко сказать, что он применяет не то, что мы хотим! А ведь покупаем то мы не золото и не серебро, а весь диск целиком.

Защитный 
Защитный слой практически не участвует в процессе записи. Но при эксплуатации качество защитного слоя гораздо важнее качества любого даже самого активного слоя. Ведь отражающий слой очень тонок. Да и держится он, честно говоря, больше на честном слове, чем на предшествующем ему активном слое. Любое повреждение отражающего слоя приведёт к тому, что лучу лазера не от чего будет отражаться, и с его точки зрения в этом месте образовался один сплошной пит гигантских размеров. Для механической защиты отражающего слоя и введён защитный слой. Понимая важность защитного слоя для эксплуатации, многие производители CD-R считает своим долго написать на своём диске или хотя бы на упаковке что-то вроде «Scratch resistant». Но защитный слой служит не только для механической защиты. Если мы сделаем на поверхности отражающего слоя надпись очень мягким фломастером, то слой, может быть, и не повредится. Но кто же знает, какими чернилами заправлен фломастер. А для лазера, в общем-то, всё равно, соскоблили мы отражающий слой или аккуратно растворили в чём-нибудь.

Декоративные  слои 
Декоративные слои могут не иметь для «живучести» диска никакого значения. По крайней мере если мы записываем один диск для себя и вообще не делаем на самом диске поясняющих надписей. Однако, если речь идет об изготовлении партии дисков, то покрытие должно позволять нанести на его поверхность рисунок и поясняющие надписи. А то ведь и защитный слой может не помочь. Но эти вопросы относятся скорее к технологии нанесения рисунков и надписей на поверхность компакт-диска

Форматы и стандарты компакт дисков

Самым простым из форматов для компакт-дисков (определенных стандартом, называемым Красной книгой) является формат для ayдиoCD. Архитектура ayдиoCD, в отличие от архитектуры CD-ROM для компьютерного использования, содержит только два слоя: 0 и 1. Самый нижний слой - слой 0 - является логическим слоем. Он определяет структуру разрядов, задающую способ, по которому разряды комбинируются для образования байтов. Слой 1, являющийся физической блочной структурой, определяет основную адресуемую единицу компакт-диска - блок, который иногда также называют сектором. Блок подразделяется на кадры, а каждый кадр состоит из 24 байт. При 98 кадрах в блоке легко подсчитать, что каждый блок содержит 2352 байт. Это значение остается без изменений при переходе от стандарта к стандарту, хотя способы, по которым используются указанные 2352 байт, в некоторых важных аспектах отличаются друг от друга.

Логические и физические компоненты стандартов

Стандарты, определяющие способы хранения и организацию  файлов на CD-ROM, имеют как логические, так и физические компоненты:

Логическое форматирование определяет используемые единицы измерения и систему организации данных. Это форматирование делает данные доступными для компьютера, к которому подключен накопитель CD-ROM.

Физическое форматирование определяет, как данные структурируются на физическом носителе, т. е. механизмы записи и извлечения данных с поверхности компакт-диска.

Эти компоненты составляют основу различных стандартов, разработанных для контроля производства компакт-дисков - от aудио-CD до компьютерных CD-ROM.

Но если каждый блок содержит так много байтов информации, то как накопитель узнает, где найти отдельные участки данных внутри блока? Это как раз то место, где аудиокорни компакт-диска становятся особенно очевидны:

данные расположены  в этих рамках в формате, который  комбинирует адрес блока с  указателем времени. Другими словами, адрес определяется с использованием формата вида минута:секунда:сектор. (Этот формат называется схемой абсолютного времени.) Начало самого первого блока на компакт-диске находится по адресу 0:0:0. Десятая секунда в этом блоке имеет адрес 0:10:0. Аналогично, адресом данных, соответствующих десятой секунде во втором блоке, является 0:10:1. При скорости передачи данных в ayдиoCD, равной 150 кбайт/с, за 1с можно прочитать 75 блоков. Используя формат абсолютного времени, т.е. формат минута: секунда: сектор, можно найти любой блок, находящийся на компакт-диске, и точно указать музыкальные данные внутри блока.

До сих пор мы описывали  схему адресации, позволяющую начинать воспроизведение музыки, записанной в любом месте на компакт-диске. Однако, что изменится, если речь пойдет о компьютерных данных?

Стандарты компьютерных CD-ROM

Архитектура компьютерного CD-ROM состоит из четырех слоев: два слоя определяют физическое упорядочивание данных на диске, а два других слоя стандартизируют логическую компоновку файлов и другую информацию, требуемую для размещения файлов. Слой 0 остается таким же, как и для стандарта аудиоCD, однако слой 1 претерпел усовершенствования, предназначенные для снижения вероятности появления ошибок при хранении данных (мы обсудим это более подробно в гл. 3). Слои 2 и 3 определяют организацию файлов на CD-ROM: слой 2 определяет логическую организацию секторов на диске, а слой 3 создает логическую файловую структуру. Все указанные четыре слоя образуют основу для хранения и обеспечения доступа к оцифрованному звуку и компьютерным данным на компакт-диске.

Эти дополнительные спецификации были введены в стандарт, называемый Желтой книгой (но введены продуманно), для расширения возможностей компакт-диска - от просто записей как цифрового фонографа до серьезной среды для хранения данных. Дополнения, сделанные в Желтой книге, для схемы обнаружения и исправления ошибок поставили CD-ROM в начало списка устройств, обеспечивающих высокую надежность хранения данных.

С появлением Желтой книги  потребовалось расширить и переопределить спецификации, чтобы обеспечить поддержку  приложений для CD-ROM, которых ранее нельзя было себе представить. Эти изменения первоначального стандарта привели к некоторым несоответствиям. Однако по сравнению с другими баталиями по поводу стандартов в компьютерной индустрии эволюция стандартов по CD-ROM протекала в разумно благопристойной и упорядоченной форме. В результате сейчас можно вставлять большинство даже старых CD-ROM в накопитель с уверенностью, что они будут воспроизводиться, как ожидается. Однако вам как разработчику необходимо ознакомиться с изменениями стандартов, правильно выбрать подходящий для того или иного проекта, чтобы быть уверенным, что результаты работы дойдут до предполагаемой аудитории. Вам также не следует забывать о воспроизводящих устройствах, как ваших собственных, так и вашего заказчика, а также о компьютерных платформах.

Выбор правильного  стандарта.

Первоначальный стандарт для компакт-дисков - Красная книга - постепенно изменялся, вбирая в себя все больше и больше стандартов, увеличивая число совместимых платформ и расширяя типы данных для хранения на CD-ROM. Эволюция возникавших стандартов протекала так, что некоторые из них отмирали в процессе, но ситуация становилась все более благоприятной для разработчиков, желающих охватить как можно больший сектор рынка.

Стандарты для компакт-дисков были разработаны с целью зафиксировать наиболее эффективные способы хранения различных типов данных, файловые структуры, позволяющие обращаться к файлам с нескольких платформ, индексирование каталогов, позволяющее производить записи более чем за один сеанс, и другие модификации и ухищрения, предназначенные для выдвижения CD-ROM на передний край постоянно расширяющегося мультимедиа-ориентированного мира. Невидимые войны все еще продолжаются в связи с появлением предложений по новым стандартам, таким, как методы двустороннего хранения видео (DVD), новые схемы сжатия данных и альтернативные размеры дисков. Однако десятки миллионов недорогих накопителей CD-ROM у пользователей много делают для того, чтобы новые стандарты "уважали" существующие и были совместимы с ними.

Если вы собираетесь "прожигать" диски, то вы должны будете знать как существующие, так и перспективные стандарты для CD-ROM. Возможно, вы уже слышали термины, звучащие подозрительно похоже на раскрашенные книги и упоминаемые в связи с использованием CD-R: Красная книга, Белая книга, Голубая книга и т. д. Если вы еще не знаете их важности для тех записей, которые вы хотели бы выполнить, то на нашем сайте вы найдете полное описание важных форматов, связанных со стандартами для CD-ROM, а также наиболее эффективные пути использования указанных стандартов при осуществлении записей.

Красная книга, иногда называемая CD-DA (сокращение от слов Compact Disk Digital Audio - цифровой аудиокомпакт-диск), была первым стандартом для компакт-дисков. Специалисты  компаний Sony и Philips разработали спецификации для способов записи CD и, таким образом, музыкальная индустрия получила второе рождение в цифровой форме. Красной книге соответствуют практически все прежние накопители CD-ROM, хотя некоторые расширения для добавления графики на диск стандарта Красной книги (компакт-диск плюс графика или CD+G) не так легко было использовать или поддерживать.

Применения

Одним из основных применений стандарта CD-DA является запись музыки, звуковых эффектов и голоса. Благодаря этому стандарту стала возможной запись не только цифрового аудио для музыкальных альбомов, но и запись с добавлением музыки и голоса в приложения, работающие в смешанном режиме.

Поддерживаемые  типы данных

Красная книга определяет запись аудиосигналов, которые оцифровываются с использованием формата импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation или РСМ). Это несжатый формат, получаемый выборками из звуковых волн на дискретных интервалах и дающий 16-разрядное значение для каждой выборки.

Реализация