4. Записувані і перезаписувані компакт-диски

Крім CD-ROM, тобто дисків тільки для читання, існують ще системи однократного (CD-R. CD-Recordable — записуваний CD) і багатократного (CD-RW, CD-ReWritable — перезаписуваний CD) запису компакт-дисків. Термінами CD-R і CD-RW позначаються як пристрої для запису, так і самі диски.

Для однократного запису використовується звичайний компакт-диск, у якому відображаючий шар виконаний переважно із золотої або срібної плівки, а між ним і полікарбонатною основою розташований реєструвальний шар з органічного матеріалу. У вихідному стані шар прозорий, а в процесі запису лазерний промінь нагріває обрані точки шару, які темнішають і перестають пропускати світло до відображаючого шару, утворюючи ділянки, аналогічні до пітів. Щоб полегшити спостереження за доріжкою при записі, на диску в процесі виготовлення формується попередній рельєф (розмітка), доріжка якого містить мітки кадрів і сигнали синхронізації, записані зі зниженою амплітудою і перекриті згодом записуваним сигналом.

У перезаписуваних дисках використовується проміжний шар з органічної плівки, що змінює під впливом променя свій фазовий стан з аморфного на кристалічний і навпаки, у результаті чого змінюється прозорість шару. Фіксація змін стану відбувається завдяки тому, що матеріал реєструвального шару при нагріванні до перевищення критичної температури переходить в аморфний стан і залишається в ньому після застигання, а при нагріванні до температури, значно нижчої за критичну, відновлює кристалічний стан. Існуючі диски витримують від тисяч до десятків тисяч циклів перезапису. Однак їхня відображувальна здатність істотно нижча, ніж у штампованих і однократних CD, що ускладнює їхнє зчитування у звичайних приводах. Для читання CD-RW формально необхідний привод з автоматичним регулюванням посилення фотоприймача (Auto Gain Control), хоча деякі звичайні приводи CD-ROM і побутові програвачі здатні читати їх нарівні зі звичайними дисками. Здатність приводу читати CD-RW називається Multiread; перші приводи маркувалися «CD-E Enabled». Диски CD-R можна використовувати для запису в приводах CD-RW, але не навпаки. Сьогодні приводи, які дозволяють записувати тільки CD-R, не випускаються. Усі сучасні приводи для запису являють собою комбіновані пристрої, що дозволяють читати CD-ROM/CD-R/CD-RW і записувати CD-R/CD-RW Швидкості читання й запису вказуються в маркуванні приводу. Наприклад, маркування 52х/48х/24х свідчить про те, що привод може читати диски на швидкості 52х, записувати CD-R на швидкості 48х і записувати CD-RW на швидкості 24х.

Перезаписуваний диск може мати таку ж структуру доріжок і файлову систему, що і CD-R, або на ньому може бути організована спеціальна файлова система UDF (Universal Disk Format — універсальний дисковий формат), що дозволяє динамічно створювати й знищувати окремі файли на диску.

 

Запис дисків CD-R

Запис дисків CD-R виконується за допомогою спеціальних програм — Easy CD, CD Creator, CD Publisher, Direct CD, Nero CD Burning і т. ін. Процес запису однієї доріжки являє собою єдину операцію, яку не можна перервати, інакше диск буде зіпсований. Для забезпечення рівномірності надходження записуваної інформації на лазер усі приводи мають буфер, вичерпання даних у якому (Underrun) призводить до аварійного переривання запису. Вичерпання даних у буфері може бути викликане запуском паралельних процесів, роботою системи віртуальної пам'яті (swapping), захопленням процесора «нечесними» драйверами пристроїв, зависанням програми або ОС. До збою запису призводять також механічні поштовхи приводу. Усі сучасні приводи CD-R/CD-RW мають вмонтовані механізми захисту від вичерпання буфера, що зупиняють запис до наповнення буфера новими даними.

Розрізняється два основні режими запису CD-R/CD-RW: DAO (Disk At Once - весь диск за один прийом) і ТАО (Track At Once — одна доріжка за один прийом). При записі методом ТАО лазер вмикається на початку кожної доріжки вимикається в її кінці; у точках вмикання і вимикання лазера формуються серії спеціальних блоків— run-in, run-out і link, призначені для зв'язування доріжок між собою Стандартний проміжок містить 150 таких блоків (2 секунди) При записі методом DAO лазер увімкнутий протягом запису всього диска.

 

Компакт диск DVD

Поява формату DVD ознаменувало собою перехід на новий рівень в галузі збереження і використання даних, звуку і відео. Спочатку абревіатура DVD розшифровувалася, як digital video disc, це оптичні диски з великою ємністю. Ці диски використовуються для збереження комп'ютерних програм і додатків, і так само повнометражних фільмів і високоякісного звуку. Тому, трохи пізніше з’явилася розшифровка абревіатури DVD, як digital versatile disc, тобто універсальний цифровий диск - більш логічний.

Зовні, диски DVD виглядають як звичайні диски CD-ROM. Однак можливостей у DVD набагато більше. Диски DVD можуть зберігати в 26 разів більше даних, у порівнянні зі звичайним CD-ROM. Маючи фізичні розміри і зовнішній вигляд, як у звичайного компакт-диску CD-ROM, диски DVD стали величезним стрибком в ємності для збереження інформації, у порівнянні зі своїм предком, що вміщує 650MB даних. Стандартний одношаровий, однобічний диск DVD може зберігати 4,7GB даних. Але це не межа, DVD можуть виготовлятися по двошаровому стандарті, що дозволяє збільшити ємність збережених на одній стороні даних до 8,5GB. Крім цього, диски DVD можуть бути двосторонніми, що збільшує ємність одного диска до 17GB. Проте, для того щоб зчитувати DVD диск потрібен оптичний привід DVD-ROM.

 

Основи пристрою DVD

Як і CD-ROM, диски DVD зберігають дані, за рахунок розташованих насічок уздовж спіральних треків на металевій поверхні, що відбиває, покритим пластиком. Використовуваний у пристроях читання DVD дисків лазер, сковзає уздовж треків по насічках, а відбитий промінь інтерпретується прийомним пристроєм у виді чи одиниць нулів.

 

Основна вимога, при розробці DVD, було простим: збільшити ємність збережених даних, за рахунок розташування як можна більшого числа насічок уздовж треків на диску, при цьому технологія виготовлення повинна бути дешевою.

Результатом досліджень стала розробка більш високочастотного напівпровідникового лазера з меншою довжиною хвилі, у наслідок чого стало можливим використовувати насічки більш маленького розміру.

У той час, як лазер у звичайному пристрої CD-ROM має довжину хвилі 780-нанометрів (nm), пристрій DVD використовуює лазер з довжиною хвилі 650-nm чи 635-nm, що дозволяє покривати променем у два рази більше насічок на одному треку, і в два рази більше треків, розташованих на одній записаній поверхні.

Інші нововведення - це новий формат секторів, більш надійний код корекції помилок, і поліпшена модуляція каналів.

Разом, ці поліпшення додатково збільшують щільність запису даних у півтора разу. Тверді виробничі вимоги і незначно велика поверхня запису, стали останньою перешкодою, при розробці DVD, через що ємність даних, розташовуваних на диску обмежена 4,7Gb. Але виявилося, що це не межа.