© 2012 Наша фича - решение любых проблем!. Все права защищены.
|
|
CD и DVD диски, способы записи и хранения информации Широко распространены два вида представления информации: аналоговый и цифровой. Аналоговый способ записи информации. Способ записи информации путем изменения магнитного состояния носителя и создания в нем распределения намагниченности, соответствующего записываемому сигналу. Магнитный носитель содержит материал, способный намагничиваться под действием внешнего магнитного поля и сохранять приобретенную намагниченность практически неограниченно долгое время. К таким материалам относятся металлы - железо, кобальт и никель, а также некоторые оксиды металлов и ферриты, например гамма-модификация оксиде железа g-Fе2О3 диоксид хрома СгО2, феррит бария.В процессе магнитной записи носитель транспортируется с постоянной скоростью относительно магнитной головки записи, которая представляет собой кольцевой электромагнит с зазором. В процессе воспроизведения магнитной записи на воспроизводящую магнитную головку, имеющую аналогичное устройство с головкой записи, воздействует магнитный поток Ф, выходящий из намагниченных участков движущегося носителя. Сердечник головки воспроизведения, как и головки записи, изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью. Поэтому, когда головка находится в контакте с носителем, выходящий из него магнитный поток замыкается через сердечник, пронизывая находящуюся на нем обмотку. При движении носителя магнитный поток в сердечнике изменяется во времени так же, как и остаточный магнитный поток вдоль носителя. При этом в обмотке наводится ЭДС индукции, которая и представляет собой выходной сигнал головки. Цифровая запись. Способ записи, при котором аналоговый сигнал преобразуется и записывается на носитель информации в цифровой форме, т.е. в форме импульсов двоичного кода. Такая запись представляет собой комбинацию всего двух состояний носителя, соответствующих 0 и 1, которые легко различить и при этом практически исключить влияние помех. В магнитной записи двумя состояниями могут быть неизменность остаточного магнитного потока носителя и, наоборот, изменение направления этого потока на противоположное в пределах данной воображаемой ячейки памяти. Эти ячейки на носителе с записью 0 или 1 определяются тактовым сигналом, который позволяет ответить на вопрос, какой знак - 0 или 1 - находится в ячейке. При записи не магнитооптический носитель рассматриваемые два состояния - это положительная и отрицательная остаточная намагниченность данной ячейки носителя. Подобная простая пара состояний в общем случае не может быть использована в магнитной записи, поскольку обычная магнитная головка воспроизведения реагирует на изменение намагниченности и может различить положительную и отрицательную намагниченность только на переходе от одной к другой. В различных других разновидностях лазерной записи состояния носителя, представляющие 0 и 1, зависят от конкретных особенностей записи: наличия и отсутствия углубления в ячейке памяти на поверхности носителя; различия цвета, отражательной способности или оптической плотности ячеек и др. Разница между аналоговой информацией и цифровой в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая дискретна. Недостатки аналоговой записи: 1) Неудобство работы с лентой.3) Невозможность оперативного монтажа, подчисток, обработки записанного сигнала.4) Ухудшение качества записи со временем. Действительно, при длительном хранении фонограммы качество записи ухудшается. При долгом (около года и более) хранении проявляется так называемый копир-эффект. Это происходит от того, что сигнал с одного витка ленты копируется на другой. Даже если не принимать это во внимание, следует помнить, что аналоговая фонограмма теряет качество при каждом проигрывании.5) Высокая стоимость профессионального аналогового оборудования и магнитной ленты. Лента физически не способна выдержать столько циклов "запись-стирание", сколько выдерживает компьютерный диск. Достоинства аналоговой записи: на хорошем оборудовании с хорошей плёнкой первые копии будут более точными, нежели они были бы в цифровом варианте, ибо любая дискретизация неизбежно влечёт за собой потерю информации между соседними измерениями, а при аналоговой записи информация пишется непрерывно. Вот почему классическая музыка, записанная на хорошем катушечном магнитофоне на хорошую плёнку, будет звучать живее, чем более сухой "дискретный" звук на cd. Достоинства цифровой записи: 1) Возможность быстрой и наглядной редакции записанного материала.2) Отсутствие искажений при копировании. При правильной коммутации возможно неограниченное количество перезаписей цифрового сигнала с одного носителя на другой.3) Длительное хранение архивных материалов на CD без потери качества. 4) Относительно низкая стоимость систем цифровой звукозаписи. DVD диски DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них похожа на обычный диск, отличающийся только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1.2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0.6 мм). Вторую половину составляет плоский верхний слой . При этом емкость такого диска достигает 4.7 Гбайт, что обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). При этом без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках!) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае нижнее отражающее покрытие полупрозрачное ), то суммарная емкость составляет 8.5 Гбайт (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью уменьшить взаимные помехи при считывании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 Гбайт! Поликарбонатная подложка. Поликарбонатная (полимерная) подложка занимает большую часть диска, в том числе и зону, которая считывается лучом лазера. В настоящее время обе стороны DVD также изготавливаются из поликарбоната (ПК). Подложка обеспечивает достаточную глубину, чтобы сфокусировать лазер на металлическом и информационном слоях. ПК, кроме того, придает достаточную механическую прочность для сохранения плоскостности диска. Если внутри ПК или снаружи будут находиться посторонние вещества, ухудшающие фокусировку лазера на информационном слое, то это может привести к невозможности чтения данных. Поэтому на способность лазера считывать данные влияют такие факторы, как отпечатки пальцев, пятна, царапины, частицы пыли, грязи, следы растворителей и избыточная влага (которую ПК будет впитывать). Необходимо избегать контакта любого постороннего материала со слоем ПК подложки. Информация представлена в виде питов или отметин, которые либо поглощают световой поток от лазерного источника, либо проводят свет обратно к лазерному фотодатчику с помощью отражающего металлического слоя. Слой металла и информационный слой в CD размещены очень близко к его поверхности со стороны этикетки, а в DVD они находятся в середине диска. Слои, в состав которых входит органический краситель (диски -R) или фазоинверсные вещества (диски -RW) содержат данные, и поток света при прохождении через информационный слой либо пропускается, либо блокируется. Зоны информационного слоя, на которые действует лазер при записи, абсорбируются «читающим» пучком лазера при достижении последним слоя металла, а затем за счет обратного отражения пучки света падают на лазерный фотодатчик. Светлые и темные области приводят к эффекту отражения, который подобен эффекту интерференции в слое металл/подложка с «запрессованными» и «отлитыми» данными дисков типа RОМ. Отражение пучка света от красителя, пленки или от прессованной точки преобразуется в нули и единицы на приводе диска во время чтения диска лазером.Диски ROM. Такие диски продаются уже с записью и являются так называемыми «тиражируемыми» дисками, их прессуют под давлением на специальном оборудовании. Примерами дисков CD-ROM являются Audio-CD, Video-CD, CD-i и CD+G, а также CD-диски, применяемые для записи компьютерных приложений. К DVD-ROM относятся диски DVD-Video, DVD-Audio, а также многие другие DVD для записи игр и компьютерных приложений. Фактически на CD-ROM или DVD-ROM нет отдельного слоя с данными. При литье под давлением полимера, используемого в качестве основы (подложки) диска, применяется особая форма для получения питов (углублений) и плоских участков — базы информационного слоя с данными. Затем на подготовленную таким образом поверхность напыляется или осаждается слой металла, который образует отражающий слой. Этот отражающий металлический слой в дисках RОМ и принято считать информационным, так как металл объединяется с питами и плоскими участками поликарбонатного слоя . Обычно в качестве металлического слоя в ROM-дисках используется алюминий, а в качестве полупрозрачного слоя в двухсторонних дисках DVD-ROM — золото, сплав серебра или кремний. R-диски. Слой для записи данных у однократно записываемых оптических дисков (CD-R, DVD-R, DVD+R) размещается между поликарбонатной подложкой и металлическим слоем (рис. 2). Биты записываются на слое красителя за счет его химического превращения под воздействием пучка света лазера [5]. Но со временем этот краситель распадается, и считать данные с диска становится невозможно. Для изготовления информационного слоя в дисках типа CD-R используют разные красители, которые придают диску определенный цвет Диски RW и RAM. Слой для записи данных на оптических дисках для многократной записи (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM) расположен между поликарбонатной подложкой и металлическим отражающим слоем (рис. 3). Информационный слой, который изготовлен из фазоинверсного материала — пленки металлического сплава (серебро, индий, сурьма или теллур), заключенной между двумя слоями диэлектрика, находится между поликарбонатной подложкой и непрозрачным или полупрозрачным слоем металла. На этот слой при температуре выше температуры плавления фазоинверсного материала лазерный луч записывает биты (метки), за счет диэлектрических слоев происходит быстрое охлаждение фазоинверсного материала, и зона битов сохраняется в аморфном состоянии. При нагреве этого слоя до температуры, несколько выше температуры кристаллизации, но ниже температуры плавления, происходит обратный переход вещества слоя в кристаллическое состояние и стирание записанных битов. Запись и стирание могут проводиться за один проход, при перезаписи диска.Металлический (отражающий) слойМеталлический слой в оптических дисках отражает падающий на него пучок лучей от лазера и направляет их на фоточувствительную головку лазера. Обычно для этого слоя используют алюминий, золото или серебро (или сплав серебра). В двухслойных дисках DVD для получения полупрозрачных слоев иногда применяют кремний.Диски RW, ROM и RAM. В дисках CD-RW, CD-ROM, DVD-RW, DVD+RW, DVD-ROM, DVD-RAM в качестве отражающего слоя используют алюминий, главным образом потому, что это дешевый и технологичный материал, который легко наносить. Алюминий окисляется при действии кислорода атмосферного воздуха или влаги. В некоторых CD-дисках, которые выпускались раньше, вследствие низкого качества соединения дискового пакета молекулы кислорода проникали внутрь него, окисляя слой алюминия и снижая его отражательную способность. Такие диски переставали считываться лучом лазера (иногда, характеризуя данное явление, говорили «диск сгнил»). Это самая главная причина деградации RОМ-дисков под воздействием окружающих факторов. А вот в случае дисков RW и RAM пленка с фазоинверсным веществом обычно разрушается быстрее, чем окисляется алюминиевая пленка.R-диски. Для изготовления отражающего слоя в дисках CD-R, DVD-R, DVD+R применяют золото, серебро или сплав серебра. Серебро имеет чуть более высокую отражательную способность, чем золото, но из-за коррозии или под воздействием окружающей среды она снижается. Коррозия серебра происходит в результате химического взаимодействия металла с диоксидом серы (веществом, присутствующим в атмосфере и загрязняющим ее), который может проникать в диск вместе с влагой. Золото является очень стабильным металлом, устойчивым к коррозии, обеспечивающим длительный срок службы диска, но довольно дорогим материалом. Алюминий в дисках этого типа не применяют, так как он может взаимодействовать с красителем информационного слоя. Но и серебро, и золото по стабильности превосходят краситель.Двухслойные диски DVD-ROM. Диски DVD-ROM могут иметь два отражающих металлических слоя, обеспечивающих считывание данных с двух слоев, но с одной стороны диска. По сравнению с однослойными DVD, такие двухслойные DVD обеспечивают четырехкратную вместимость контента (видео, аудио, прикладных программ). Чтобы считать данные с полностью отражающего слоя, лазерный луч должен проходить сквозь полупрозрачный металлический слой. Внешний слой металла (кремний, золото или сплав серебра) является полупрозрачным; он отражает некоторую часть лазерного потока, позволяя остальной части потока достигнуть полностью отражающего слоя (из алюминия) и отразиться в обратном направлении. Поэтому обе части лазерного потока отражаются от соответствующих поверхностей и направляются на фотодатчик, расположенный в лазерной головке, а распознается и осуществляется фокусировка лазера только на одном слое. Лаковый слой дисков CDСо стороны этикетки на диски CD наносится очень тонкий слой специального лака. Назначение этого слоя — защитить металл от воздействия окружающей среды (в дисках DVD такого слоя нет). Этот слой также обеспечивает некоторую защиту при нанесении надписей или этикетировании диска. Однако CD более чувствительны к повреждению этой стороны, чем со стороны поликарбоната. Так как металлический слой находится вблизи поверхности этикетки, острые места могут легко повредить CD, деформируя металл или подвергая его воздействию окружающих условий. Некоторые растворители могут взаимодействовать с лаком, обнажать металл и реагировать с ним. Если слой металла поврежден, то луч лазера не сможет считать информацию с испорченных участков.Иногда изготовитель вводит дополнительный слой, предназначенный для повышения устойчивости против отпечатков пальцев или появления царапин со стороны этикетки. Особенно эффективно защищает диск и слой лака, нанесенный на кромки диска. Влага, проникающая через незащищенные кромки диска способна взаимодействовать с металлом, часто это и происходило с дисками, которые выпускались раньше. Поэтому защищать кромки CD так же важно, как поверхности диска.Дополнительный поверхностный слойНа поверхность CD и DVD может быть нанесен дополнительный этикетировочный слой, который позволяет создать поверхность для нанесения термопечати, струйной и трафаретной печати, а также такую, которая может воспринимать несколько типов печати.Этот слой наносятся на лаковый слой CD, а в случае односторонних DVD на поликарбонатную подложку. В некоторых дисках используют еще и дополнительное покрытие для нанесения текстовой информации или логотипов. Часто кажется, что текст нанесен с помощью трафарета и не является частью покрытия или что он нанесен на отражающую поверхность металла, а не типографским способом сверху. При просмотре диска на свет он кажется полупрозрачным, так как свет проходит не только сквозь слой печати, но и через слой металла.Слой с печатью обладает повышенной степенью чувствительности к разрушению, на него нельзя наносить надписи и следует оберегать его от царапин. Единственными местами на диске, на которые можно наносить дополнительные надписи, являются прозрачные участки около отверстия, или «зеркальная лента», так как в этих местах данные не записываются.
|
Добавить комментарий
|
|
Комментарии