Запис компакт-дисків
Геометрія компакт-диска та його інформаційна структура. Кодування та зчитування інформації. Захист від копіювання. Виробництво компакт-дисків. Об'єм даних, що зберігаються. Технологія записування інформації на компакт-диск. Суть технології запису високої густини.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Компакт-диск (Compact Disc) - оптичний носій інформації у вигляді пластикового диска з отвором в центрі, процес запису та зчитування інформації якого здійснюється за допомогою лазера. Подальшим розвитком CD-дисків стали DVD-диски.
Спочатку компакт-диск був створений для зберігання аудіозаписів у цифровому вигляді (відомий як CD-Audio), проте надалі став широко використовуватися як носій для зберігання будь-яких даних (файлів) у двійковому вигляді. Надалі з'явилися компакт-диски не лише з можливістю читання одноразово занесеної на них інформації, але й з можливістю їх запису та перезапису (CD-R (Compact Disc Recordable), CD-RW (Compact Disc Re Writable)).
Формат файлів на CD-ROM (Compact Disc Only Memory) відрізняється від формату запису аудіо-компакт-дисків і тому звичайний програвач аудіо-компакт-дисків не може відтворити інформацію, що зберігається на них, для цього потрібно спеціальний привід (пристрій) для читання таких дисків (зараз є практично кожному комп'ютері). Компакт-диск (CD-ROM) став основним носієм для перенесення інформації між комп'ютерами (витіснивши з цієї ролі флоппі-диск). Зараз він поступається цією роллю більш перспективним твердотільних носіїв.
Компакт дискявляє собою полікарбонатну підкладку товщиною 1,2 мм і діаметром 120 мм, покриту найтоншим шаром металу (алюміній, золото, срібло та ін), на який зазвичай наноситься графічне представлення вмісту диска, та захисним шаром лаку. Принцип зчитування через підкладку дозволяє дуже просто та ефективно здійснити захист інформаційної структури та видалити її від зовнішньої поверхні диска. Діаметр пучка на зовнішній поверхні диска становить близько 0,7 мм, що підвищує перешкодостійкість системи до пилу та подряпин. Крім того, на зовнішній поверхні є кільцевий виступ висотою 0,2 мм, що дозволяє диску, покладеному на рівну поверхню, не торкатися цієї поверхні. У центрі диска розташований отвір діаметром 15 мм. Вага диска без коробки складає
1.2 Інформаційна структура
Інформація на диску записується у вигляді спіральної доріжки з піт (англ. pit - поглиблення), що видавлені в полікарбонатній основі. Кожен піт має приблизно 100 нм завглибшки і 500 нм завширшки. Довжина піта варіюється від 850 нм до 3,5 мкм. Проміжки між питами називаються ленд (англ. land - простір, основа). Крок доріжок у спіралі становить 1,6 мкм.
Розрізняють диски тільки для читання («алюмінієві»), CD-R – для одноразового запису, CD-RW – для багаторазового запису. Диски останніх двох типів призначені для запису на спеціальних приводах, що пишуть. У деяких CD-плеєрах і музичних центрах такі диски можуть не відтворюватися (останнім часом усі виробники побутових музичних центрів та CD-плеєрів включають у свої пристрої підтримку читання CD-R/RW).
1.3 Кодування інформації
Формат зберігання даних на диску відомий як Red Book («Червона книга») був розроблений компанією Philips. Відповідно до нього накомпакт-диск можна записувати звук у два канали з 16-бітною імпульсно-кодовою модуляцією (PCM) та частотою дискретизації 44,1 кГц. Завдяки корекції помилок за допомогою коду Ріда-Соломона, легкі радіальні подряпини не впливають на читання диска. Philips також має всі права на знак "Compact disc digital audio", логотип формату аудіо-компакт-дисків.
1.4 Зчитування інформації
Дані диска читаються за допомогою лазерного променя з довжиною хвилі 780 нм. Принцип зчитування інформації лазером всім типів носіїв полягає у реєстрації зміни інтенсивності відбитого світла. Лазерний промінь фокусується на інформаційному шарі у пляму діаметром
1,2 мкм. Якщо світло сфокусувалося між питами (на ленді), фотодіод реєструє максимальний сигнал. Якщо світло потрапляє на піт, фотодіод реєструє меншу інтенсивність світла. Відмінність між дисками «тільки для читання» та дисками одноразового (багаторазового) запису полягає у способі формування пітів. У разі диска «тільки для читання» піти є якоюсь рельєфною структурою (фазовою дифракційною решіткою), причому оптична глибина кожного піта трохи менше чверті довжини хвилі світла лазера, що призводить до різниці фаз у половину довжини хвилі між світлом, відбитим від піта і світлом , відбитим від ленд. В результаті в площині фотоприймача спостерігається ефект деструктивної інтерференції та реєструється зниження рівня сигналу. У випадку CD-R/RW піт являє собою область з більшим поглинанням світла, ніж ленд (амплітудні дифракційні грати). В результаті фотодіод також реєструє зниження інтенсивності відбитого від диска світла. Довжина живлення змінює як амплітуду, так і тривалість сигналу, що реєструється. Зчитування інформації з компакт-диска представленомалюнку 1.
Малюнок 1 - Зчитування інформації з компакт-диска
Швидкість читання (запису) CD вказується кратною 150 Кб/с (тобто 153600 байт/с). Наприклад, 48-швидкісний привод забезпечує максимальну швидкість читання (або запису) CD, рівну 48 ? 150 = 7200 Кб/с (7,03 Мб/с).
1.5 Захист від копіювання
Специфікація компакт-дисків не передбачає жодного механізму захисту від копіювання - диски можна вільно розмножувати та відтворювати. Однак, починаючи з 2002 року, різні західні звукозаписні компанії почали робити спроби створити компакт-диски, захищені від копіювання. Суть багатьох методів зводиться до навмисного внесення помилок у дані, записувані на диск, те щоб на побутовому CD-плеєрі чи музичному центрі диск відтворювався, але в комп'ютері -- немає. У результаті виходить, що такі диски читаються далеко не на всіх побутових плеєрах, а на деяких комп'ютерах - читаються, виходить програмне забезпечення, що дозволяє копіювати навіть захищені диски і т.д. та нові методи. Philips заявила, що на подібні диски, що не відповідають специфікаціям Red book, забороняється наносити знак Compact disc digital audio.
компакт диск технологія запис
1.6 Виробництво компакт-дисків
Першим етапом виробництва компакт-дисків є мастеринг - процес підготовки даних для запуску в серію.
Другий етап – фотолітографія – процес виготовлення штампу диска. На скляний диск наноситься шар фоторезиста, який робиться запис інформації. Фоторезист - полімерний світлочутливий матеріал, який під впливом світла змінює свої фізико-хімічні властивості.
Третійетап - запис інформації. Запис проводиться лазерним променем, потужність якого модулюється записуваною інформацією. Для створення живлення потужність лазера підвищується, що призводить до руйнування хімічних зв'язків молекул фоторезиста, внаслідок чого він «задубує».
Четвертий етап – проявлення фоторезиста. Поверхня фоторезиста піддається травленню (кислотному, лужному, плазмовому), у якому видаляються ті області фоторезиста, які були експоновані лазерним променем.
П'ятий етап – гальванопластика. Виявлений скляний майстер-диск міститься в гальванічну ванну, де на його поверхню виробляється електролітичне осадження тонкого шару нікелю.
Шостий етап – штампування дисків методом лиття під тиском з використанням отриманого штампу.
Сьомий етап - напилення дзеркального металевого (алюміній, золото, срібло та ін) шару на інформаційний шар.
Восьмий етап - нанесення захисного лаку.
Дев'ятий етап – нанесення графічного зображення – лейбла (від англ. Label).
1.7 Обсяг даних, що зберігаються
Збільшення ємності інформації, що зберігається, стало можливим завдяки повному використанню допусків на виготовлення дисків. Так, наприклад, відстань між доріжками становить 1,6±0,1 мікрометра, лінійна швидкість обертання диска 1,2 або 1,4 м/с ±0,01 м/с при тактовій частоті 4,3218 Мбіт/с. Ємність в 650 Мбайт відповідає швидкості 1,41 м/с і відстані між доріжками 1,7 мікрометра, а ємність в 800 Мбайт - швидкості в 1,39 м/с і відстані між доріжками в 1,5 мікрометра.
Наведемо відомості про обсяг даних, що зберігаються на компакт-диску в таблиці 1.
Таблиця 1 - Відомості про обсяг даних, що зберігаються на компакт-диску