Сергей Яремчук - Видеосамоучитель записи CD и DVD Страница 2

Информация на компакт-диске представлена в виде питов (pit – яма, углубление). На рис. 1.1 показано, как поверхность диска с записью выглядит на снимке, который можно просмотреть, например, в лаборатории атомно-силовой микроскопии Института физики полупроводников Национальной академии наук Украины (http://microscopy.org.ua/).

Рис. 1.1. Поверхность диска с записью под микроскопом

Участок, не занятый питами, называется лендом (land – «поверхность», «площадка»). Пит имеет примерно 125 нм в глубину и 500 нм в ширину, длина пита изменяется от 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали – около 1,5 мкм. Это значит, что, если бы компакт-диск был величиной со стадион, пит был бы песчинкой. Данные читаются с компакт-диска с помощью лазерного луча, длина волны которого – 780 нм. Луч беспрепятственно проходит через прозрачный поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого слоя, после чего сигнал считывается фотодиодом. Если же свет попадает на возвышение, то он гасится и в фотодиод не попадает.

Питы и ленды часто связывают с логическим 0 или 1. Это неправильно. Перед записью на компакт-диск информация подвергается сложным преобразованиям, среди которых – помехоустойчивое кодирование, позволяющее даже при наличии некоторого количества ошибок правильно считывать данные. Непосредственно перед записью производится так называемое канальное кодирование с использованием специальной таблицы. В результате на диске это все выглядит как непрерывная последовательность бит, причем между двумя единицами никогда не может быть меньше двух или более 10 нулей. Именно эта последовательность и представлена в виде питов и лендов.

Компакт-диски, изготовляемые на заводах, штампуются с помощью стеклянной матрицы, на которую нанесен рисунок дорожек. С CD-R дело обстоит несколько иначе. Особый секрет любой фирмы – направляющая канавка, которая заполняется органическим красителем. Здесь как раз тот случай, когда все имеет значение: ширина, глубина и даже угол наклона боковых стенок. Благодаря канавкам луч лазера несколько ослабляется, и в фотоприемники попадает меньше света, чем от остальных участков диска. Эта особенность также используется, так как помогает работе следящей системы устройства записи. Органический краситель и есть тот активный слой, участвующий в процессе записи. В CD-R можно встретить один из следующих видов записывающего слоя.

• Cyanine – цианиновый краситель с сине-зеленым оттенком рабочей поверхности. Этот материал использовался еще в первых заготовках, описан в «Оранжевой книге» и лицензирован компанией Taiyo Yuden. Такой краситель химически нестоек и может выцвести за несколько лет, особенно материал чувствителен к ультрафиолетовому излучению. Диски с таким покрытием имеют относительно небольшой срок гарантированного хранения записанной информации. Сейчас на рынке доступны улучшенные варианты цианина с более стабильными добавками (например, выпускаемые TDK), однако диски с таким покрытием не рекомендуется использовать для записи информации, предназначенной для длительного хранения.

• Metallized Azo – металлизированный краситель с темно-синим цветом поверхности и с химически стойким красителем, основанным на цианине, позволяющем хранить информацию несколько десятков лет. Разработан в Mitsubishi Chemical и применяется в дисках серии Verbatim, хотя встречаются разработки сторонних производителей, утверждающих, что именно их Metal Azo настоящий.

• PhthaloCyanine – фталоцианин – почти бесцветен, иногда с бледным оттенком золотистого или салатового цвета (поэтому такие диски часто называют GOLD – золотые). Разработан в Mitsui Toatsu Chemicals, является еще одним вариантом доработанного цианинового покрытия. Такие диски менее чувствительны к солнечному свету и ультрафиолетовому излучению и обладают большей долговечностью (по официальным данным – сотни лет). В последнее время появились бесцветные разработки той же фирмы – Advanced PhthaloCyanine.

• Formazan – гибридная разработка компании Kodak, основанная на Cyanine и PhthaloCyanine. Такие диски имеют ярко-зеленый цвет и считаются одними из лучших.

Внимание!

К сожалению, приведенные сроки «жизни» дисков весьма далеки от реальных. Они рассчитываются на основе искусственных тестов, поэтому воспринимать их следует скептически. Некоторые производители используют красители, чтобы выпускаемые ими цианиновые «болванки» были похожи по цвету на фталоцианиновые. Ценовая политика привела к тому, что качество носителей приносится в жертву себестоимости и может зависеть также от марки, то есть завода, на котором изготовлен диск. Не следует забывать и о механических повреждениях. Принято считать, что при частом использовании и бережном отношении записанный диск будет нормально читаться от одного до двух лет, фирменный – до пяти, поэтому дублируйте важную информацию и осторожно обращайтесь с дисками.

Часто можно услышать мнение, что цианиновые диски лучше считываются, чем, например, Azo. Вероятно, такой вывод не был сделан на пустом месте – он основан либо на личных наблюдениях, либо на ненаучных исследованиях, потому как с технической точки зрения бесцветность фталоцианина как раз и обеспечивает совместимость дисков на его основе с более широким спектром считывающих устройств. С другой стороны, лазер (как и фотодиод) не различает цвета, он в некотором смысле «дальтоник». Задача одного – послать сигнал с определенной длиной волны, а другого – его принять или зафиксировать отсутствие, и не более того, то есть цвет диска роли в этой схеме не играет или несущественен. Именно поэтому сегодня на прилавках магазинов можно встретить компакт-диски всевозможных цветов: желтых, красных, зеленых и даже черных, радующих глаз и отлично работающих.

Процесс записи дисков

Процесс записи происходит следующим образом. При считывании мощность лазера невелика, но во время записи она возрастает (приблизительно с 0,7 мВт до порядка 8 мВт). Активный слой поглощает энергию лазера и преобразует ее в тепло (вероятно, отсюда и приосходит термин «прожечь диск»). Под действием тепла в этих местах краситель обугливается, в нем появляются микроскопические газовые пузырьки. Его объем увеличивается, что приводит к деформированию с одной стороны отражающего слоя, а с другой – и поликарбонатной основы. С точки зрения лазера такой участок диска является непрозрачным и соответствует питу. Процесс, конечно, гораздо сложнее, каждый тип активного покрытия имеет свои особенности, но данной информации вам будет достаточно для понимания принципа записи CD-R.

У перезаписываемых дисков (CD-RW) принцип записи несколько иной. Здесь используется так называемый «phase change» метод, то есть перевод информации в кристаллическую (частично пропускающую свет) либо в аморфную (рассеивающую) форму. Сплав обычно изготавливается из серебра, индия, сурьмы и теллура. При записи или стирании луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из двух устойчивых состояний, характеризующихся различной степенью прозрачности. При считывании луч лазера проходит по чередующимся участкам с различной прозрачностью, и на приемнике получается картинка, подобная наличию питов. Теоретически заготовки CD-RW позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз, хотя это во многом зависит от производителя и качества диска. Для пользователя работа с ними напоминает использование CD-R, только есть два момента. Перед первой записью необходимо сначала «разметить» перезаписываемый диск, произведя полное форматирование. После заполнения всего диска информацию с него можно удалить полным или частичным форматированием. В первом случае информация действительно удаляется полностью. Во втором – стирается только заголовок диска, в котором указано месторасположение записанных файлов, и привод распознает такой диск как пустой, хотя физически файлы остаются на диске, и при необходимости их можно восстановить. Процесс восстановления таких дисков будет рассмотрен подробнее в главе 7. Кстати, позднее в дополнение к CD-RW появился еще один формат записи – UDF (Universal Disk Format – универсальный дисковый формат, или Packet Writing – пакетная запись). С помощью специальной программы можно использовать CD/ DVD-R/RW как обычную дискету или жесткий диск, производя чтение, запись, удаление и изменение файлов «на лету». Единственное, что теряется в таком случае, это объем: вместо стандартных 700 Мбайт остается 530 Мбайт, остальное уходит на служебную информацию.

Записанный CD-RW не полностью удовлетворяет требованиям «Красной» и «Оранжевой» книг, так как такой диск имеет более слабый отраженный сигнал. Именно поэтому проблем с такими дисками больше, чем с CD-R: они могут не читаться в старых приводах или в приводе другой фирмы. Не распознают перезаписываемые диски и некоторые бытовые CD/DVD-проигрыватели.

Принцип записи DVD-R DVD-RW (DVD-ReWritable – перезаписываемый DVD), Blu-ray, HD DVD аналогичен описанному выше. В данном случае используется меньшая длина волны лазера, что увеличивает плотность записи и, соответственно, объем информации, который можно на них поместить. Так, для DVD длина волны лазера составляет 650 нм (красный диапазон), а в HD DVD и Blu-ray используется лазер сине-фиолетового диапазона – 405 нм (поэтому последний и получил такое название).