Принципы эксплуатации оптических дисков
Содержание
Введение
Строение CD
Строение DVD
Правила эксплуатации компакт-дисков
Заключение
Список литературы
Введение
Первые оптические диски были разработаны на
рубеже 70-80-х годов совместными усилиями компаний Sony и Phillips. С тех пор
утекло много воды. Дважды значительно менялась технология создания дисков с
целью увеличения их емкости, спады и подъемы, конкуренция и война форматов -
под этим знаком прошли эти три десятилетия.
Прошло не так много времени с момента появления
записывающих приводов компакт-дисков, но многие пользователи уже практически не
могут обходиться без этих устройств. Дискеты уходят в прошлое, все чаще не
справляясь с возрастающим объемом информации, которую необходимо перенести или
сохранить в надежном месте.
Учитывая относительно небольшую разницу в цене
между приводами компакт-дисков, предназначенными только для считывания данных,
и записывающими приводами компакт-дисков, легко объяснить популярность
записывающих устройств среди пользователей. Однако просто приобрести и подключить
к компьютеру записывающий привод недостаточно, следует еще освоить программы, с
помощью которых можно создавать резервные копии или записывать собственные
музыкальные, видео-, игровые или любые другие компакт-диски, а при желании и
красочное меню автоматической загрузки.
Цель работы - рассмотреть основные принципы
эксплуатации оптических дисков.
Задачи работы:
изучить строение CD,
изучить строение DVD,
описать правила эксплуатации компакт-дисков.
Строение CD
Компакт-диск (Compact Disk, CD) - это диск
диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина
штриха равна 0,12 мкм, ширина - 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от
центра к периферии. Длина штриха - 0,9-3,3 мкм, расстояние между дорожками -
1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев.
Для размещения пяти - и трехдюймовых дисков в
лотке привода компакт-диска имеются специальные углубления - соответственно 5 и
3 дюйма.
Стандартный пятидюймовый диск может содержать
650-700 Мбайт информации, 74-80 минут высококачественного стереозвука с
частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное
количество звука в формате MP3.
Иногда встречаются диски, называемые «визитной
карточкой» (business card) (рис. 1.1). По внешнему виду и размеру они
напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками,
обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80
Мбайт, в зависимости от степени обрезания краев диска.
Рис. 1.1. Компакт-диск «визитная карточка»
Основой диска, предназначенного для записи
информации промышленным способом, служит прозрачный поликарбонат, на который
наносят тонкий слой из сплава алюминия, затем покрывают его защитным слоем лака
и наносят полиграфическое изображение (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Структура CD
Диски DVD,
DVD-R,
DVD-RW,
CD,
CD-R,
и CD-RW
производятся различными фирмами: AMD,
Amedia,
Digitex,
HP,
Imation,
MBI,
Memorex,
Philips,
Smartbuy,
Sony,
TDK,
Verbatim.
CD-R (CD Recordable - записываемый компакт-диск)
- имеет более сложную структуру. На его поверхность добавляется еще один слой,
на который и производится запись. Активный, или регистрирующий, слой расположен
между основой и отражающим слоем (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Структура CD-R
Чистый CD-R, или «болванка», имеет
спиральную дорожку (Pre-groove), которая содержит специальные метки и сигналы
синхронизации. Во время записи предварительная разметка помогает движению
лазера по нужной траектории. Кроме того, программы для записи компакт-дисков
сами «читают» некоторые параметры используемого CD-R, что упрощает настройку
пользователем этих программ. Сигналы синхронизации записываются с пониженной
амплитудой и впоследствии перекрываются записываемым сигналом.
Активный слой изготавливают из
органических соединений: цианина (Cyanine) и его производной - фталоцианина
(Phtalocyanine). Считается, что фталоцианин более надежен и долговечен, так как
менее чувствителен к солнечному свету. Но еще менее чувствительны к солнечному
свету диски с активным слоем MetalAZO, разработанные компанией Mitsubishi
Chemical.
Требования к светоотражающему слою
CD-R, по сравнению со штампованными дисками, достаточно высоки из-за наличия
регистрирующего слоя. Поэтому для изготовления отражающего слоя используются
более дорогие материалы - промышленное золото и серебро, - а также сложные
сплавы.
Рабочая поверхность CD-R в
зависимости от комбинации веществ, используемых в регистрирующем и отражающем
слоях, может быть различного цвета. Раньше многие диски имели золотистую
рабочую поверхность из-за применения золота.
В настоящее время для изготовления
светоотражающего слоя используют серебро, так как этот материал дешевле и
обладает более высоким коэффициентом отражения. Чаще всего рабочая поверхность
бывает прозрачной, темно-синего или светло-зеленого цвета. Срок службы таких
дисков, в зависимости от материала изготовления, составляет от 10 до 100 лет.RW
(Compact Disk Re-Writable - перезаписываемый компакт-диск) (рис. 1.4) - имеет,
кроме описанных выше, еще два термозащитных слоя. Наличие дополнительных слоев
позволяет записывать на такой диск более 1000 раз.
Рис. 1.4. Структура CD-RW
Во время «прожига» (записи диска) луч лазера
нагревает участки промежуточного слоя. При последующем охлаждении эти участки
переходят из кристаллической формы в аморфную. Если информацию с CD-RW
необходимо стереть, луч лазера нагревает промежуточный слой менее интенсивно, и
аморфные участки кристаллизуются.
Строение DVD
В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся
в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного
стандарта - DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video
Disc, но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc. Диск
был полностью совместим со стандартами Red Book и Yellow Book.внешне идентичен
CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до
17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик
диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до
0,74 мкм, а геометрические размеры пит - до 0,4 мкм для однослойного диска и
0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились
физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления
ошибок - RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная
битовая модуляция.
Правила эксплуатации компакт-дисков
оптический компакт диск запись
В процессе эксплуатации оптические диски могут
получать следующие повреждения.
Царапины - необратимые механические повреждения
диска в виде видимых невооруженным глазом борозд на стороне этикетки или
считывания, получаемые в результате царапания более твердыми и острыми
предметами. Наибольшую опасность представляют царапины на CD-R со стороны
обложки, т.к. дорожка записи находится ближе именно к этой стороне диска. Со
стороны считывания дорожка защищена достаточно толстой прозрачной основой
диска. На стороне считывания наибольшую угрозу представляют круговые царапины,
расположенные параллельно дорожке записи.
Трещины - необратимые механические повреждения
диска в виде разрывов основы диска, направленных радиально от мест сколов на
кромке диска. Как правило, появляются вследствие действия центробежных сил на
микротрещины (при считывании информации).
Сколы - необратимые механические повреждения в
виде участков с отколовшимися от кромки диска небольшими фрагментами. Основными
причинами появления сколов является неаккуратная установка/извлечение диска из
футляра или устройства считывания, падение диска на твердую поверхность.
Образование сколов сопровождается появлением микротрещин, представляющих
наибольшую угрозу разрушения диска.
Деформация (остаточная) - необратимое
повреждение диска в виде изменения его геометрии, как правило, вследствие
температурного воздействия. Упругая деформация может приводить к появлению
невидимых невооруженных глазом микротрещин.
Загрязнения - повреждения диска в виде скоплений
посторонних веществ на стороне считывания. Загрязнения, ухудшают фокусировку
лазера на информационном слое и приводят к ошибкам считывания.
Расслоение - необратимые повреждение диска в
виде разделения диска на слои, как правило, вследствие воздействия высокой
температуры и ультрафиолетового излучения.
Необратимое изменение оптических и механических
свойств различных слоев диска под действием агрессивных жидкостей, влаги,
температуры и света.
Все перечисленные повреждения, за исключением
сколов, как правило, приводят к невозможности считывания или ошибкам считывания
записанной информации. Трещины, сколы, деформация могут стать причиной
механического разрушения диска во время записи или считывания информации в
результате действия центробежных сил. В связи с этим они являются наиболее
опасными видами повреждений. Загрязнения в большинстве случаев могут быть
устранены с помощью доступных средств.
Для исключения или снижения вероятности повреждения
оптических дисков и обеспечения сохранности записанной информации необходимо
соблюдать следующие правила.
Использовать диски и устройства записи известных
производителей и поставщиков с соответствующей маркировкой. При этом следует
осторожно относиться к заявлениям производителей CD- и DVD±R о 30, 40 или даже
100 годах сохранности записанной информации. Не использовать для записи диски,
время хранения которых до момента записи превышает 2 года. В сети Интернет
регулярно публикуются отчеты о тестировании оптических дисков и устройств
считывания информации различных производителей, которые помогут сделать
правильный выбор.
Если цена не является решающим фактором при
выборе носителя, следует отдавать предпочтение DVD±R, как более надежному.
Создавать дубликаты дисков с особо важной
информацией.
Использовать для маркировки дисков только
специально предназначенные для этого маркеры.
Не наклеивать на поверхность диска стикеры,
клеящие ленты и т.п. и, тем более, не воспроизводить, диск с наклейками на его
поверхности.
Избегать соприкосновения и трения информационной
зоны диска и его этикетки с твердыми, острыми предметами, а также источниками
загрязнения. Вставлять и извлекать диск из футляра и устройства считывания,
прилагая минимальные усилия, избегая его деформации и перекосов.
При появлении загрязнений выполнять очистку
диска путем протирания чистым мягким х/б тампоном без длинного ворса,
пропитанным водой, этиловым (ГОСТ 18300-87) или изопропиловым (ГОСТ 9805-84)
спиртом. Протирание выполнять по радиусу от центра к краю диска.
При появлении сколов на кромке диска скопировать
записанную информацию на другой носитель, предварительно установив минимальную
скорость считывания.
Для хранения дисков использовать только
специально предназначенные для этого футляры. Диск в футляре хранить в
вертикальном положении.
В помещении для длительного хранения дисков
допустимы температура воздуха от 10 °С до 20 °С при относительной влажности от
20 % до 65 %. Допускаются максимальные суточные колебания температуры 2С и
относительной влажности воздуха - 5%.
Хранить и использовать диски на ближе 0,5 м к
источникам тепла и влаги: радиаторы отопления, кондиционер и т.п.
Хранить диски в темноте или при освещении
рассеянным светом, не содержащим ультрафиолетовое излучение. Недопустимо освещение
дисков прямыми солнечными лучами.
При хранении и использовании дисков принять меры
к предотвращению ударов, перемещению и вибрации дисков внутри футляров.
При хранении и использовании дисков принять меры
к предотвращению проникновения влаги, агрессивных жидкостей, вредных газов,
пыли, солнечных лучей и образованию конденсата внутри футляров.
Соблюдение перечисленных правил использования и
хранения CD-R и DVD±R может обеспечить сохранность записанной на них информации
в течение 10 лет и более. При хранении и эксплуатации CD-R и DVD±R в условиях
офиса не следует рассчитывать на сохранность записанной информации в течение
более чем 3-5 лет даже без перечисленных повреждений.
Заключение
В конце 1970-х годов компании Sony и Philips
начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации.
Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на
оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска
был равен 12 см, так как данный объем позволял записать целиком Девятую
симфонию Бетховена. В 1982 году в документе, названном Red Book (Красная
книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на
лазерных дисках, а также физические параметры диска.
В стандарте Red Book (Красная книга) были
определены следующие параметры.
Физический размер диска.
Структура диска и организация данных.
Запись данных единым потоком от центра к
периферии.
Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant
Linear Velocity, CLV).
Из-за относительно небольшого размера лазерных
дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками,
или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для
записи и воспроизведения музыки и позволяли хранить до 74 минут высококачественного
стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA.
С развитием компьютерной индустрии появилась
потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только
цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли
поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все
больше и больше.
В 1984 году был опубликован стандарт, названный
Yellow Book. Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и
стали применять новые коды коррекции ошибок - EDC и ECC. Основной единицей
размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации,
4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для
коррекции ошибок.
Для считывания компьютерных данных была разработана
технология CAV. Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее,
чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии
поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе
технологии.
Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM
- Compact Disk ReadOnly Memory. В конце 1990-х годов привод компакт-дисков стал
стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ
стали распространяться на компакт-дисках.
Потребительский рынок стремительно расширялся,
объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой
технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию
на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире
CD-R. Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих
приводов компакт-дисков, - это поиск материалов, имеющих высокую отражающую
способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав
золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов,
обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был
разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а
также технология разделения диска на дорожки.
1. ГОСТ 28376-89. Компакт-диск.
Параметры и размеры.
2. ГОСТ Р 7.02-2006.
Консервация документов на компакт-дисках. Общие требования.
. Александр Заика, Сохраним
информацию, http://region.computerra.ru/offline/2004/200445/36789/
. Википедия
http://ru.wikipedia.org/wiki/
. Виктор Устинов. Надежность
оптических дисков: как их правильно хранить и использовать. Журнал «625» №7,
2005.
. Виктор Устинов. Хранение
данных на CD- и DVD-дисках: на наш век хватит? Журнал «Broadcasting.
Телевидение и радиовещание» №4, 2006.
. Все о компакт-дисках
http://www.disc-info.ru/
. Доступно и профессионально
о технологиях http://www.ferra.ru/
. Петров В.В., Крючин А.А.,
Шанойло С.М. Новейшие технологии долговременного хранения электронных
информационных ресурсов
. Сайт о компьютерах,
Программах, Интернете и Web-технологиях http://kainsk.tomsk.ru/
. Скорая Компьютерная Помощь
http://www.helpcomp.net/
. Электронный ресурс+ // Б-ки
нац. акад. наук: пробл. функционирования, тенденции развития. - Электрон. дан.
(1 файл). - К., 2005. - Вып. 3. - Режим доступа:
http://www.nbuv.gov.ua/articles/2005/05pvveir.html.