→ → Конструкция и основные компоненты привода cd rom. Open Library - открытая библиотека учебной информации. Из чего состоит CD-ROM

Конструкция и основные компоненты привода cd rom. Open Library - открытая библиотека учебной информации. Из чего состоит CD-ROM

ТЕМА 3.3 Накопители на компакт – дисках

Существуют следующие носители на компакт-дисках (оптические):

¾ CD-ROM - устройство только для считывания информации

¾ CD-R – для считывания и однократной записи

¾ CD-RW – для считывания и многократной записи

¾ Магнитооптические накопители

Приводы: CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Принцип действия всех оптических накопителей информации основан на лазерной технологии: луч лазера используется как для считывания так и для записи информации. Приводы CD-ROM.

Носители информации на диске CD-ROM является рельефная подложка. Запись информации представляет собой процесс формирование рельефа на подложке путем прожигания миниатюрных штрихов лазерным лучом. Считывание производится насчет регистрации отражения луча лазера. Сигнал от штриха 1, от поверхности без штриха 0.

Приводы CD-ROM

· Загрузочное устройство

· Оптико-механический блок

· Системы управления приводом и автономного регулирования

· Универсальный декодер

· Интерфейсный блок

Электромеханический привод приводит во вращение диск, помещенный в загрузочное устройство. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется на поверхности диска. К нужной дорожке луч перемещается следующим образом: сперва двигатель по ком от встроенного микропроцессора перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом и нужной дорожке. Отраженный луч фокусируется линзой, отражается от зеркала, попадает на разделительную призму, и направляет луч на вторую фокусируемую линзу, далее луч попадает на фотодатчик, преобразует световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер, который и необходим для преобразования импульсов в понятную компьютеру цифровую информацию, представляет собой процессор.

Система автономного слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считывания информации. Сигнал с фотодатчика в виде импульсов поступает в систему автономного регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы с усилителя поступают в систему автономного регулирования: фокуса, системы автономного регулирования мощности излучаемого лазера, скорость вращения диска, радиальной подачи, мощность излучения лазера, линейной скорости вращения диска.

Накопители DVD

DVD-диски конструктивно выполняется односторонними и двусторонними.

В отличие от CD в DVD дисках расстояние между дорожками записи меньше и уменьшены размеры штрихов записи. В результате чего увеличена емкость. Количество изображений хранимых в формате DVD соизмеримо с качеством профессиональных студийных видеозаписей, а качество звука не уступает студийному.



Накопители с однократной и многократной записью

Для однократной записи используются диски CD-R, представляющие собой диск, регистрационный слой которого выполнен из материала темнеющего при нагревании. Темные и светлые участки CD-R аналогичны штрихам и ровным поверхностям CD-ROM.

CD-RW- перезаписываемые диски, регистрирующий слой которого выполнен из органических соединений, способных изменять свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое под воздействием лазерного луча.

При нагревании лазерным лучом выше некоторой критической температуры, материал регистрирующего слоя переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания. При нагревании до температуры значительно ниже критической восстанавливает свое первоначальное состояние (кристаллическое).

Лазерный луч Лазерный луч


Отражающий слой Регистрирующий слой


CD-ROM Защитный лаковый слой

Раздел 4. УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Принципиальная и структурная схемы приводов чтения и записи CD/DVD Для того чтобы понять как происходит считывание и запись CD-дисков, рассмотрим принципиальную схему устройства чтения CD-дисков. В качестве основных узлов привода можно выделить: лазерный диод, который излучает свет с длиной волны 780 нм; разделитель лазерного луча (интерференционный поляризатор); систему из двух фокусирующих линз и приемник отраженного от диска лазерного луча. Для изучения принципа работы устройства рассмотрим структурную схему CD-Drive. Привод чтения CD-дисков работав следующим образом: 1. Лазер генерирует маломощный пучок, который, проходя чере: направляющую призму и разделитель луча, попадает на отра жающее зеркало. 2. Серводвигатель по командам микропроцессора перемещает каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на ком пакт-диске. 3. Луч, попав на диск, отражается от него и, отразившись от зер кала, попадает на разделитель луча. Разделительный куб от ражает луч на другую направляющую призму. 4. Из призмы луч попадает в фотодатчик, сигналы от которого декодируются встроенным микропроцессором и передаются на компьютер в виде данных. Рис. 3.2. Структурная схема CD Drive Из-за вращения диска и движения каретки в приводе возникает вибрация, которая приводит к появлению ошибок. В отличие от обычных аудиодисков, где данные можно восстановить путем интерполяции соседних значений, в CD-ROM используются очень сложные методы обнаружения и исправления ошибок, поскольку любой бит может быть как единицей, так и нулем. При тиражирование dvd к каждым 2048 информационным байтам добавляется 288 контрольных байт, называемых ЕСС (Error Correction Code код исправления ошибок). С помощью этой добавочной инфор- i мации можно исправить некоторые ошибки чтения. Скорость работы приводов СКОРОСТЬ РАБОТЫ CD-ПРИВОДОВ Одним из главных параметров, характеризующим приводы чтения и записи CD, является скорость их работы. Первым стандартом CD (Red Book) определена минимальная скорость (обозначается как 1х) считывания данных с аудио компакт-диска для его качественного воспроизведения. Она равна 150 Кбайт/с, что составляет 75 блоков данных по 2048 информационных байт. В стандарте указана непрерывная скорость считывания последовательно расположенных данных, и не учитывается то, что данные могут быть расположены в разных областях диска. В связи с тем, что на компьютерных компакт-дисках (Data CD) данные можно считывать с большей скоростью, были созданы скоростные приводы чтения CD Скоростные параметры приводов CD-ROM

Наименование

Скорость передачи данных, байт/с

Односкоростной

Двухскоростной

Трехскоростной

Четырехскоростной

Шестискоростной

Восьмискоростной

Двенадцатискоростной

Шестнадцатискоростной

Восемнадцатискоростной

Двадцатичетырехскоростной

Тридцатидвухскоростной

Тридцатишестискоростной

Сорокаскоростной

Сорокавосьмискоростной

Пятидесятидвухскоростной

Очевидно, чем выше скорость считывания, тем выше производительность всей системы. Однако необходимо учитывать, что скорость работы приводов также зависит и от качества самих дисков. При использовании некачественных CD-ROM (например, . тех, у которых центр тяжести не совпадает с геометрическим Центром диска), в приводе возникают вибрации, и приходится ] снижать скорость вращения диска. В большинстве случаев такие I некачественные диски выпускаются компаниями, которые нелегально делают копии программных продуктов или музыкальных дисков (так называемые пираты). В связи с этим практически все современные устройства записи и чтения дисков имеют функцию управления скоростью. Кроме этого, при больших скоростях вращения диска возникают очень большие нагрузки на сам диск, что иногда приводит к разрыву диска внутри привода. Необходимо отметить, что для повседневной работы, когда пользователь использует привод CD для проигрывания музыки, просмотра видеофильмов и игр, вполне достаточно привода со скоростью от 8х до 24х. Конечно, при установке операционной системы (или другой большой программы), а также при копировании содержимого всего диска (например, фильма), скоростные характер ристики привода играют очень большую роль. Однако установка программ осуществляется не так часто, поэтому для работы вполне достаточно устройства со скоростями от 8х до 24х. СКОРОСТЬ РАБОТЫ DVD-ПРИВОДОВ Современные приводы DVD имеют несколько более медлен-, ную скорость вращения дисков, по сравнению с устройствами CD-ROM. Однако благодаря более плотному размещению данных на DVD, скорость передачи информации соответствует 9-кратной скорости передачи данных на приводах CD. Важно то, что видео на DVD-плеерах проигрывается приблизи^ тельно с 9-кратной скоростью (в то время, как видеопрограммы на CD обычно рассчитаны на 2- или 4-кратную скорость). Вот почему при использовании 52-скоростного привода CD нет никакого заветного улучшения качества при проигрывании видео. За счет передачи видеоданных в 2,25-4,5 раза быстрее, видеофильм, показываемый с проигрывателя DVD, имеет такое качество, что по сравнению с ним видео с CD проигрывателя напоминает мерцающее изображение в старинном кинотеатре. И действительно, если запустить один и тот же фильм в стандартах VideoCD, VHS или DVD, то разница в качестве будет заметна на глаз, причем однозначно выигрывает DVD. Приводы Blu-Ray LG Компания LG Electronics выпустила на территории Тайваня первый привод Blu-Ray (рис. 3.3). Устройство записывает однослойные диски BD-R на скорости 4х, а носители BD-RE пишутся на скорости 2х. Рис. 3.3. Привод LG GBW-H10N Модель GBW-H10N выпускается с интерфейсом ATAPI и помимо дисков Blu-Ray, совместима со всеми распространенными форматами оптических носителей CD и DVD, включая DVD-RAM (запись со скоростью 5х). Максимальная скорость чтения DVD-R/RW+R/+RW - 10х, CD-R/RW читаются на скорости 40х. Запись DVD-RW осуществляется на скорости 6х, DVD-R - 12х, DVD+R - 12х, DVD+RW - 8х. CD-R и CD-RW записываются на скорости 8х и 10х, соответственно. PIONEER Оперативность японских инженеров поражает: не успели еще ведущие компании определить будущее форматов Blu-Ray и HD DVD, как корпорация Pioneer в очередной раз оправдала свое звучное имя, выпустив первый в мире внутренний пишущий привод Blu-Ray с привычным интерфейсом ATAPI. Привод Pioneer BDR-101A поддерживает запись как дисков BD-R и BD-RE (записываемые и перезаписываемые соответственно), так и BD-ROM. Правда, двухслойные BD-R диски устройство может только читать. Привод Pioneer BDR-101A Обычные CD-R и CD-RW диски также поддерживаются этим устройством. Новинка характеризуется габаритными размерами 148x42,3x198 мм и весом 1,1 кг. Максимальная скорость передачи данных составляет 72 Мбайт/с. Объем буфера для DVD-дисков равен 2 Мбайт, а для дисков Blu-Ray - 8 Мбайт. Кроме того, в устройстве реализована поддержка технологий, позволяющих снизить вибрацию диска и значительно улучшить качество чтения/записи информации. PLEXTOR Модель РХ-В900А, представляющая собой внутренний AT API-привод, будет поставляться в комплекте с программным: обеспечением для воспроизведения видеофильмов с дисков Blu-Ray на компьютерах, которые работают под управлением one-рационной системы Windows ХР или Windows Vista. Как обещает производитель, новинка будет совместима с 25- и] 50-гигабайтными дисками и сможет записывать информацию на оптические носители формата BD-R/RE со скоростью 2х (около 9 Мбайт в секунду). Что касается DVD, то для них скорость записи составит 8х для DVD-R и DVD+RW, 6х - для DVD-RW и DVD-ROM, 5х - для DVD-RAM и 4х - для двухслойных DVD+/-R. Привод PlextorPX-ВЭООА PHILIPS Привод Philips Компания Philips объявила выпуск нового привода Blu-Ray, способного воспроизводить и записывать диски Blu-Ray емкостью до 50 Гбайт. Помимо воспроизведения он способен записывать 25-гигабайтный диск за 70 минут при скорости 2х. BENQ Фирма BenQ также объявила о создании внешних устройств воспроизведения и записи дисков нового формата Blu-Ray (рис. 3.7). Первым приводом стал BW 1000. Привод BW 1000 способен не только записывать диски Blu-Ray, но также и диски CD и DVD. Скорость записи дисков нового поколения составит 2х. Тиражирование CD будет достигать 32х (что не так и быстро на нынешний день), о скорости записи на DVD не сообщается.


При проведении ремонтных работ, используют системный подход. Последовательность работы при этом такова:

  • определяется обобщенная структура устройства;

  • определяются основные взаимосвязи элементов;

  • выясняется характер влияния отсутствия необходимых связей (либо появления несанкционированных связей) на общее поведение устройства в целом;

  • локализуется место неисправности в пределах отдельного чипа, ответственного за данную взаимосвязь;

  • проверяются сигналы на выводах чипа на соответствие спецификации производителя;

  • заменяется неисправный элемент.
В результате ремонт уже не сводится к общепринятым формулам «замена электроники», «замена оптики» и не становится опустошительным для кармана клиента.

Чтобы рассмотреть наиболее характерные неисправности CD/DVD-приводов, обратимся к структуре этого достаточно сложного устройства, представленной на рисунке:

В соответствии с этой структурой можно выделить три основные группы его «болезней»:


  • механические неисправности;

  • неисправности оптической системы;

  • неисправности электронных компонентов.
Первая группа неисправностей является превалирующей.

Механические неисправности составляют 80...85% общего числа неисправностей. Их также можно разделить на несколько основных групп:


  • отсутствие смазки трущихся частей;

  • скопление пыли и грязи на подвижных частях механизма транспортировки диска;

  • засаливание фрикционных поверхностей;

  • нарушения регулировок;

  • механические поломки деталей транспортного механизма.
Отсутствие смазки приводит к тому, что привод с трудом выталкивает каретку с диском. В простых механизмах, где каждый элемент выполняет несколько функций, отсутствие смазки приводит, например, к заклиниванию замка каретки и исключает возможность использования привода.

Скопление пыли и грязи на подвижных частях, особенно на краях подвижных салазок каретки, делает практически невозможным запирание механизма, и в результате привод постоянно выбрасывает диск.

Рис. 2. Характерные места скопления грязи и пыли на каретке оптического диска

Засаливание фрикционных поверхностей приводит либо к остановке механизма каретки в промежуточных положениях, либо к проскальзыванию диска во время вращения. И то и другое делает использование привода невозможным. К подобному результату приводит и нарушение регулировок транспортного механизма.

Перечисленные выше механические неисправности касаются в основном простых механизмов относительно дешевых приводов. Дорогие модели, как правило, имеют сложные механизмы, и для них основным видом механических неисправностей является поломка деталей механизма. Чаще всего это происходит из-за того, что пользователь, вместо того, чтобы пользоваться кнопками управления, рукой заталкивает каретку с диском внутрь дисковода. Последствия таких действий могут оказаться самыми неприятными. Если загрязненный и неухоженный механизм достаточно прочистить, протереть, смазать – и он вновь исправно выполняет свои функции, то торопливость и чрезмерные усилия приводят к достаточно дорогому и длительному ремонту дисковода.

Ко второму виду распространенных неисправностей относятся неисправности оптико-электронной системы считывания информации. Несмотря на небольшие размеры, система эта - очень сложное и точное оптическое устройство. Достаточно взглянуть на структурную схему (рис. 3), чтобы согласиться с этим. По частоте появления в течение первых полутора-двух лет эксплуатации отказы оптической системы составляют 10...15% от общего числа неисправностей. Чтобы выделить основные «болезни» оптики и их характерные проявления, рассмотрим ее состав:


  • сервосистема управления вращением диска;

  • сервосистема позиционирования лазерного считывающего устройства;

  • сервосистема автофокусировки;

  • сервосистема радиального слежения;

  • система считывания;

  • схема управления лазерным диодом.
Сервосистема управления вращением диска обеспечивает постоянство линейной скорости движения дорожки считывания на диске относительно лазерного пятна. При этом угловая скорость вращения диска зависит как от расстояния головки считывания до центра диска, так и от условий считывания информации. Характерными признаками неисправности являются либо отсутствие вращения диска, либо, наоборот, разгон до максимальной скорости вращения. При попытке изъять диск с помощью органов управления каретка открывается с вращающимся на ней диском. Характерными признаками исправной работы являются четко прослеживающиеся фазы:

  • старт и разгон вращения диска;

  • установившийся режим вращения;

  • интервал торможения до полной остановки;

  • съем диска лотком каретки и вынос его наружу из дисковода.

Рис. 3. Структура связей оптико-электронной системы считывания информации

Сервосистема позиционирования головки считывания информации обеспечивает плавное подведение головки к заданной дорожке записи с ошибкой, не превышающей половины ширины дорожки в режимах поиска требуемого фрагмента информации и нормального воспроизведения. Перемещение головки считывания, а вместе с ней и лазерного луча, по полю диска осуществляется двигателем головки. Работа двигателя контролируется сигналами прямого и обратного перемещения, поступающими с процессора управления, а также сигналами, вырабатываемыми процессором радиальных ошибок. Характерными признаками неисправности являются как беспорядочное движение головки по направляющим, так и ее неподвижность.

Сервосистема радиального слежения обеспечивает удержание луча лазера на дорожке и оптимальные условия считывания информации. Работа системы основана на методе трех световых пятен. Суть метода заключается в разделении основного луча лазера с помощью дифракционной решетки на три отдельных луча, имеющих незначительное расхождение. Центральное световое пятно используется для считывания информации и для работы системы автофокусировки. Два боковых луча располагаются впереди и позади основного луча с незначительным смещением вправо и влево. Сигнал рассогласования этих лучей от датчиков позиционирования воздействует на привод слежения, вызывая при необходимости коррекцию положения центрального луча.

Работоспособность системы радиального слежения можно проконтролировать по изменению сигнала рассогласования, поступающего на привод слежения.

Контроль и управление вертикальным перемещением фокусирующей линзы осуществляется под воздействием сервофокуса. Эта система обеспечивает точную фокусировку лазерного луча в процессе работы на рабочей поверхности диска. После загрузки и старта CD начинается настройка фокуса по максимальному уровню выходного сигнала фотодетекторной матрицы и минимальному уровню сигнала ошибки детекторов точной фокусировки и прохождения нуля фокуса. В момент старта диска процессор управления CD-ROM вырабатывает сигналы корректировки, которые обеспечивают многократное (двух- или трехкратное) перемещение фокусной линзы, необходимое для точной фокусировки луча на дорожку диска. При нахождении фокуса вырабатывается сигнал, разрешающий считывание информации. Если после двух-трех попыток этот сигнал не появляется, процессор управления выключает все системы и диск останавливается. Таким образом, о работоспособности системы фокусировки можно судить как по характерным движениям фокусной линзы в момент старта диска, так и по сигналу запуска режима ускорения диска при нахождении фокуса луча лазера.

Система считывания информации содержит фотодетекторную матрицу и дифференциальные усилители сигналов. О нормальной работе этой системы можно судить по наличию высокочастотных сигналов на ее выходе при вращении диска.

Система управления лазерным диодом обеспечивает номинальный ток возбуждения диода в режимах пуска диска и считывания информации. Признаком нормальной работы системы является наличие ВЧ-сигнала амплитудой около 1 В на выходе системы считывания.

Помимо функциональных неисправностей оптической системы, очень часто она отказывает из-за пыли, скопившейся на фокусной линзе (рис. 4). При этом для того, чтобы привести CD-ROM в рабочее состояние, достаточно протереть линзу мягкой фланелью. Ни в коем случае нельзя использовать для протирки растворители! Фокусные линзы большинства CD-ROM выполнены из органической пластмассы, и растворитель необратимо повредит их поверхность.

Рис. 4. ОптикаCD/DVD-привода: а) запыленная линза, б) чистая линза

К третьей группе неисправностей принадлежат все повреждения электронной начинки привода. Несмотря на достаточно небольшой (относительно общего числа дефектов привода) процент случаев выхода из строя электроники – 5...10%, поиск неисправностей электронных схем является самой трудоемкой частью ремонта.

Системы записи, считывания и последующей обработки информации определяют общую функциональную схему CD/DVD-привода, представленную на рис. 5. Помимо рассмотренных выше систем, она включает синхрогенератор, обеспечивающий синхросигналами все узлы CD-ROM, и EFM-демодулятор, преобразующий 14-разрядные кодовые посылки с диска в 8-разрядный последовательный код. Далее информация попадает в процессор цифровых данных, который совместно с процессором системного управления является сердцем всего устройства. Здесь происходит обратное перемежение данных и коррекция ошибок. Задачей перемежения данных при записи информации является «растяжка» каждого байта информации на несколько кадров записи. При этом, если и случается потеря даже нескольких кадров информации в результате механического повреждения поверхности диска, результатом обратного перемежения данных будет наличие мелких ошибок в отдельных байтах. Такие ошибки исправляет схема коррекции ошибок.

Рис. 5. Функциональная схема CD-ROM

В зависимости от выбранной для конкретной модели CD-ROM стратегии коррекции ошибок и, соответственно, сложности процессора и устройства в целом, на практике тот или иной CD-ROM может либо исправлять одну-две мелкие ошибки в кадре информации (что соответствует дешевым моделям), либо в несколько этапов восстанавливать, с вероятностью 99,99%, серьезные и длинные разрушения информации. Как правило, такими корректорами ошибок оснащены дорогостоящие модели CD-ROM. Это и есть ответ на часто задаваемый вопрос: «Почему вот этот диск читается на машине товарища, а мой ПК его даже не видит?»

С выхода процессора цифровых данных откорректированная цифровая информация через интерфейс связи поступает на вход ПК, где подвергается дальнейшей обработке. Если чтение производится с аудиодиска, информация поступает на цифровой фильтр, с него на цифроаналоговый преобразователь и далее, через цепи аналоговой коррекции и усиления, – на аудиовыходы.

Таким образом, даже после поверхностного рассмотрения функциональной схемы устройства CD-ROM можно сделать вывод, что данное устройство является весьма сложной электронной системой, а значит, без правильно выбранной стратегии поиска неисправностей найти конкретного «виновника» чрезвычайно трудно.

Несложно найти неисправность, когда она сама о себе заявляет (как, например, на рис. 6). Но к сожалению, в подавляющем большинстве случаев неисправная микросхема по внешнему виду не отличается от исправной.

Рис. 6. Неисправная микросхема на плате CD-ROM

На рис. 7 приведен алгоритм поиска и обнаружения неисправностей, который используется специалистами фирмы «ЕПОС» для поиска неисправностей устройств CD-ROM практически любого типа. На практике этот алгоритм неизменно дает положительный результат.

Начало создания приводов компакт дисков было положено с появлением в 1982 г. первых аудио компакт-дисков, разработанных компаниями Sony и Philips. Объем информации на CD составлял 72 минутам, именно столько длится одна из популярных симфоний Баха, что составило 650 мегабайт. Вскоре, в 1985 году, появились и первые CD ROM приводы для ПК, тогда основным средством переноса информации между компьютерами были дискеты и объем 650 мегабайт казался очень большим.

Приводы компакт-дисков ( CDD ) – необходимый атрибут современного компьютера.

Приводы компакт-дисков работают с оптическими дисками информация на которых записывается и считывается с помощью лазера.

Компакт – диск - предназначен только для хранения предварительно записанной на него информации в цифровом виде и считывания ее с помощью соответствующего устройства - привода (накопителя).

Принцип действия привода компакт дисков

Основными функциональными элементами привода CD-ROM являются: миниатюрный электродвигатель, лазер, система оптических линз и датчиков, а также электронная схема, осуществляющая предварительную обработку (считывание и декодирование информации) и управление приводом.

Приводы компакт дисков работают не так, как все рассмотренные ранее электромагнитные носители информации. При записи компакт-диск обрабатывается лазерным лучом (без механического контакта), выжигающим тот учачток, который хранит логическую 1, и оставляет не тронутым тот участок который хранит логический 0. В результате чего на поверхности CD образуются маленькие углубления, - так называемые питы (Pits).

Считывание информации осуществляется следующим образом:

Электродвигатель вращает диск. Лазер генерирует световой луч, который системой оптических линз фокусируется на отражающей (металлической) поверхности диска. Свет по-разному отражается от переходов между основной поверхностью и углублениями. Отраженный свет через линзы попадает на датчик интенсивности света, который анализирует и преобразует его в электрический двоичный сигнал и направляет его для дальнейшей обработки в электронную схему привода.

Информация, хранимая на оптических дисках, в отличие от информации, хранимой на магнитных дисках, практически не подвержена разрушительному воздействию электрических и магнитных полей и в значительно меньшей степени подвергается разрушению в результате естественного старения материала носителя. Кроме того, стоимость записи и хранения единицы информации на CD-ROM существенно меньше, чем для магнитных дисков.

Структура оптического диска

Всоответствии с принятыми стандартами поверхность диска разделена на три области:

1. Входная директория - область в форме кольца, ближайшего к центу диска (ширина 4 мм). Считывание информации с диска начинается именно с входной директории, где содержится оглавление, адреса записей, число заголовков, объем диска, название диска;

2. Область данных ;

3. Выходная директория – имеет метку конца диска.

Типы оптических дисков:

    CD - ROM . На диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную запись невозможно. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали.

    CD - R . Аббревиатурой CD-R (CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео. Назначение устройства CD-R - запись данных на компакт-диски CD-R, которые потом можно читать на накопителях CD-ROM и CD-RW.

    CD - RW . Старые данные могут быть стерты и вместо них могут быть записаны новые. Емкость носителя CD-RW составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R.

    DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW . Подобны рассмотренным ранее типам оптических дисков, но имеют большую емкость.

    Разрабатывается HVD (Holografic Versatile Dosc) емкостью 1 Тб.

Технология DVD допускает 4 типа дисков :

    односторонний, однослойный – 4,7 Гбайт

    односторонний, двухслойный – 8,5 Гбайт

    двусторонний, однослойный – 9,4 Гбайт

    двусторонний, двухслойный – 17 Гбайт

В двухслойных дисках используется укрепляющий слой, на который стали записывать информацию. При считывании информации с первого слоя, расположенном в глубине диска, лазер проходит через прозрачную пленку второго слоя. При считывании информации со второго слоя контроллер привода подает сигнал фокусировки лазерного луча на втором слое и с него производится считывание. При всем при этом диаметр диска составляет 120 мм, а его толщина 1,2 мм.

Как уже упоминалось, например, двусторонний двухслойный диск DVD-диск может умещать до 17 Гбайт информации, это примерно 8 часов высококачественного видео, 26 часов музыки или что нагляднее всего – стопка бумаги исписанной с двух сторон высотой в 1.4 километра!

Форматы DVD

    DVD - R . могут быть только однослойными, но возможно создание двухсторонних дисков. Принцип по которому производится запись DVD-R точно такой же, как и у CD-R. Отражающий слой меняет свои характеристики, под воздействием луча лазера повышенной мощности. DVD-R не несёт в себе ничего нового, технически это тот же CD-R, только рассчитанный на более тонкие дорожки. При создании DVD-R самое пристальное внимание уделено совместимости с существующими DVD-ROM приводами. Длина записывающего лазера 635 Нм + защита записываемых дисков от копирования.

    DVD + R . Принципы, на которых построен DVD+R идентичны тому, что используется в DVD-R. Разница между ними в формате записи, который используется. Так, например, DVD+R диски поддерживают запись в несколько приёмов. Длина записывающего лазера 650 Нм + более высоко отражающая поверхность.

Существует два основных класса компакт-дисков: CD и DVD .

Классы оптических дисков

Характеристики

Количество сторон

Односторонние

Двухсторонние

Тип записи

Однослойная

Двуслойная

Плотность записи

Размер пита

Длина лазера

Красный 650-635 Нм

Типичный привод CD-ROM состоит из печатной платы с электрони­кой, шпиндельного двигателя, считывающей системы с оптической го­ловкой, системы загрузки CD-диска и механизма перемещения рамы с механикой привода. На плате с электроникой размещены:

Все схемы управления работой привода;

Разъем интерфейса для подключения к компьютеру;

Аналоговый звуковой выход (Analog Audio);

Цифровой звуковой выход S/PDIF (Digital Audio - может отсутствовать в некоторых моделях).

Шпиндельный двигатель служит для вращения диска с постоянной линейной (CLV - Constant Linear Velocity) или угловой (CAV - Constant Angular Velocity) скоростью. Поддержка постоянной линейной скорости требует изменения угловой скорости диска в зависимости от положе­ния оптической головки.

На оси шпиндельного двигателя крепится подставка, к которой при­жимается нижняя сторона диска (при горизонтальной загрузке). На конце оси шпиндельного двигателя крепится намагниченный металли­ческий наконечник, имеющий конусообразную форму. С другой сторо­ны диска - верхней в случае горизонтальной загрузки, то есть над дис­ком, - размещается намагниченный маховик, который притягивает ме­таллический наконечник, в результате чего диск оказывается зажатым между подставкой и маховиком, что обеспечивает фиксацию диска по вертикали и хорошее сцепление диска с вращающейся подставкой во время работы привода.

Считывающая система состоит из оптической головки и механизма ее позиционирования. В головке размещены лазерный излучатель на основе инфракрасного лазерного светодиода с длиной волны от 770 до 830 нм (обычно - около 780 нм) и мощностью 0,2-0,5 мВт, система фокусировки лазерного пучка, фотоприемник и предварительный уси­литель. Система фокусировки представляет собой набор подвижных линз, приводимых в движение электромагнитной системой типа «voice coil» (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной систе­мой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля приводит к передвижению линз и перемещению точки фокусировки лазерного луча.

Благодаря малой инерционности такая система эффективно отсле­живает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения. Механизм позиционирования оптической головки имеет собственный двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой или червячной передачи.

Система загрузки диска бывает трех типов:

Caddy - с использованием специального футляра для диска, вставляемого в приемное отверстие привода;

Tray - с использованием выдвижного лотка, на который кла­дется диск;

В приводах типа Caddy и Slot-in диск может загружаться как гори­зонтально, так и вертикально - то есть при горизонтальном и, соответ­ственно, вертикальном монтаже привода.

После загрузки диск не касается никаких деталей дисковода, кроме подставки и маховика, после чего его уже можно раскручивать.

На передней панели привода обычно расположены:

Кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска;

Индикатор обращения к диску Busy (в некоторых моделях -Disk On/Busy, индикатор сигнализирует не только об обращении к диску, но также о том, что в приводе находится диск);

Гнездо для подключения наушников с электронным или меха­ническим регулятором громкости.

Для считывания информации с диска используется полупроводни­ковый лазер, излучающий в инфракрасном диапазоне - длина волны составляет около 780 нм. Луч лазера, проходя через фокусирующую линзу, падает на отражающий слой. Отраженный луч регистрируется фотоприемником. По зарегистрированному сигналу определяется прохождение оптической головки над питами и промежутками диска, а также проверяется качество фокусировки пятна лазерного луча на поверх­ности диска и его ориентации по центру дорожки.

На выходе фотоприемника получается цифровой поток бит, который декодируется c удалением дополнительных нуле­вых бит. B результате этого получает­ся битовый поток, который представляет собой исходный поток дан­ных, кодированный по CIRC с добавленными субкодами. Поэтому далее производится отделение субкодовых каналов и CIRC-декодирование. На этапе CIRC-декодирования обнаруживается и ис­правляется большая часть ошибок, вызванных дефектами при штам­повке, неоднородностью материалов диска, царапинами на его по­верхности, нечетким определением лита/промежутка в фотоприемни­ке и т.д. Полученный поток бит представляет собой полезную инфор­мацию, хранящуюся на диске.

DVD-технология

Развитие компьютеров и вычислительных систем позволило начать активное применение мощных алгоритмов сжатия, позволяющих вместить на один диск не час с четвертью, а от 5 до 10 часов музыки практически без потери качества. Однако для видеоиндустрии размер одного диска оказался маловат даже при использовании сжатия, да и компьютерные приложения уже переросли воз­можности накопителей на CD-дисках. Решить все эти проблемы была призвана DVD-технология.

В соответствии с этим был принят единый стандарт, названный DVD, или Digital Video Disc (впоследствии приняли расшифровку Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск). Далее была опуб­ликована первая версия спецификации для DVD-ROM и DVD-Video и принята схема защиты цифровой копии от несанкциони­рованного тиражирования.

В настоящее время существуют стандарты для DVD-Video, DVD-ROM, DVD-Audio. Звуковое сопровождение на DVD поддерживается стандартами Mono, PCM Stereo, Dolby Surround (Prologic), Dolby Digital AC-3, THX, DTS. Звуковые стандарты Dolbv Digital AC-3, THX, DTS определяют шестиканальный звук, т.е. звуковое сопровождение по схеме: фронтальные колонки, центр, тыловые ко­лонки и саббуффер. Обычно для обозначения шестиканального звука используется аббревиатура «5.1», что означает использование основ­ных пяти источников звука и отдельно - низкочастотного блока - саббуффера. Dolby ProLogic и Doiby Digital АС-3 отличаются тем, что Dolby Digital АС-3 имеет шесть независимо записанных звуковых до­рожек, a Dolby ProLogic лишь специальным образом обрабатывает стереосигнал и является имитацией шестиканального звука.

Таким образом, звук на DVD-дисках записывается в самых различных форматах, все они воспроизводят несколько независимых каналов пространственного компрессированного звука, создавая тем самым реалистичную картину происходящего.

DVD-видео - это цифровое видео, сжатое по алгоритму MPEG-2 и записанное на DVD-диск. Формат - 25 кадров в секунду с разрешением 720 х 576 то­чек при глубине цвета 24-бит (PAL) или 30 кадров 720 х 480 х 24-бит (NTSC). В несжатом виде это поток 3О МБайт в секунду, а двухчасовой фильм будет занимать более 100 гигабайт.

DVD-диски имеют емкость от 4,7Gb до 17Gb в зависимости от типа. При этом меняется не плотность записи, а тип размещения информа­ции. Диски бывают односторонние однослойные, односторонние двух­слойные, двухсторонние однослойные и двухсторонние двухслойные. Кроме того, бывают комбинированные диски, у которых с одной стороны два слоя, а с другой - один.

Способ хранения информации на DVD-ROM практически такой же, как и у CD-ROM: вдоль металлической подложки по спирали располо­жены канавки, составляющие так называемые треки. Эти канавки не­сут в себе информацию, которая считывается лучом лазера, преобра­зовывая канавки в единички и нули. Сама отражающая подложка покрыта защитным слоем пластика, предохраняющего диск от повреж­дения.

Отличие DVD-диска от CD - плотность записанной информа­ции. Так, например, односторонний и одноуровневый DVD-диск хранит приблизительно 4,7 Гбайт информации (технология DVD-5), а обычный CD-диск - лишь 650 Мбайт. Был разра­ботан новый полупроводниковый лазерный излучатель, использующий для работы меньшую длину волны (650-635 нм), чем лазер дис­ковода CD-ROM (780 нм). После этого расстояние между треками ста­ло меньше, да и сами канавки на диске (хранители информации) значительно уменьшились в размерах.

Вслед за одноуровневыми дисками появились двухуровневые, вмещающие до 8,54 Гбайт информации. Здесь первый уровень нахо­дился под вторым, а считывание происходило путем фокусировки лу­ча лазера по уровням (технология DVD-9). По технологии DVD-10 счи­тывание происходит с двух сторон по одному уровню. Хранимый объ­ем достиг 9,4 Гбайт. Двухуровневый DVD-18 обеспечивает хранение 17,08 Гбайт. Чтение происходит с двух сторон, каждая из которых имеет два уровня.

Существенными являются такие характеристики привода, как Access Time (время доступа), CPU Utilization (загрузка центрального процессора), Transfer Rate Inside/Outside (внутренняя и внешняя ско­рость передачи данных).

Показатель Access Time (время доступа) отражает сумму среднего времени поиска, необходимую приводу DVD-ROM для позициониро­вания на нужный трек и среднего времени «запаздывания» (латентности), в течение которого диск подводится под нужный сектор для счи­тывания. Соответственно, чем ниже значение Access Time, тем лучше. Показатель CPU Utilization (загрузка CPU) говорит о том, насколько DVD-ROM использует ресурсы процессора.

Скорость передачи данных характеризуется двумя показателями: внутренней (Inside) и внешней (outside) скоростью. Внутренняя скорость передачи представляет со­бой передачу между DVD-диском и внутренним буфером DVD-ROM непосредственно.

Она определяется многими параметрами: качеством и плотностью записи, скоростью вращения и т. д. На эти параметры влияет конст­руктивная особенность привода. Внешняя же скорость передачи дан­ных полностью зависит от ис­пользуемого режима передачи.

 

 
Это интересно: