Устройство и форматы лазерных дисков
Компакт-диск является круглым плоским диском, содержащим закодированную информацию. Любой компакт-диск состоит из нескольких слоев, соединенных в единую тонкую пластину. Диаметр подавляющего большинства компакт-дисков составляет 120 миллиметров, что равняется пяти дюймам. Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650 Мб или 700 Мб информации, хотя имеются диски и большего объема. Для DVD в настоящее время распространены односторонние диски объемом 4,7 Гб или двусторонние объемом 9,4 Гб. Диски меньшего объема следует считать морально устаревшими. Многие устройства чтения и записи допускают использование дисков диаметром 80 миллиметров, то есть трехдюймовых. На такие диски помещается около 180 Мб, если это компакт-диск, или до 1,46 Гб, если это DVD-диск. Иногда встречаются необычные диски, называемые business card CD, — компакт-диск в виде визитной карточки. Фактически, это обрезанные с двух сторон трехдюймовые диски. Они напоминают визитную карточку как по внешнему виду, так и по размеру. На такой диск записывается от 10 до 70 Мб, в зависимости от степени обрезания краев диска.
Компакт-диск, созданный промышленным способом, состоит из трех слоев (рисунок 8.1). Основа диска, созданная из прозрачного поликарбоната, занимает большую часть диска.
Рисунок 8.1 — Строение компакт-диска
При изготовлении основы методом штамповки на нее наносится информационный узор, поэтому такие диски часто называют штампованными. В результате получается прозрачная пластиковая пластина. С одной стороны она гладкая, а с другой стороны на ней нанесено множество микроскопических углублений. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой. Чаще всего в штампованных дисках для этих целей используется алюминий, хотя могут использоваться и другие металлы или сплавы. Сверху на диск наносится защитный слой из тонкой пленки поликарбоната или специального лака. На защитный слой часто наносится полиграфия, различные красочные рисунки и надписи. Царапины на компакт-диске могут привести к искажению записанной на нем информации. Причем к царапинам на рабочей поверхности диск достаточно стоек. А вот даже маленькие царапины на защитном слое могут сделать диск непригодным к использованию. После создания всех слоев диск готов к использованию. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу. Штампованный информационный узор и отражающий слой отражают луч считывающего лазера по-разному в разных участках. Так можно закодировать информацию на диске.
Записываемые и перезаписываемые компакт-диски имеют дополнительно еще один слой (рисунок 8.2). У них основа не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой. Он может менять прозрачность под воздействием высокой температуры.
Рисунок 8.2 — Строение перезаписываемого
компакт-диска
При записи лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор. Участки регистрирующего слоя, к которым было применено температурное воздействие, темнеют. В качестве материала для регистрирующего слоя используются различные сложные органические соединения. Для отражающего слоя в CD-R, CD-RW, а также в записываемых DVD-дисках используются золото или серебро, хотя могут быть использованы и сложные сплавы. Из-за наличия регистрирующего слоя требования к отражающему слою у записываемых и перезаписываемых дисков выше, чем у штампованных, поэтому вместо алюминия приходится применять более дорогие материалы.
В зависимости от комбинации веществ, используемых в регистрирующем и отражающем слоях, рабочая сторона диска может иметь различный цвет. Раньше многие диски имели золотистую рабочую поверхность, поэтому часто все записываемые диски называют «золотыми». В настоящее время золотистые диски почти не встречаются. Чаще всего поверхность имеет светло-зеленый цвет. Иногда встречаются диски синего или темно-зеленого цвета. Диски CD-RW имеют серо-коричневый цвет рабочей поверхности. С внедрением новых технологических процессов появляются диски с рабочей поверхностью других цветов.
Существуют заготовки CD-R, которые предназначены для записи на них аудиоинформации, то есть для создания собственных звуковых CD. Особенностью таких дисков является повышенная отражающая способность регистрирующего слоя. Это позволяет воспроизводить записанный диск на всех бытовых проигрывателях.
DVD-диски имеют похожую на компакт-диски структуру (рисунок 8.3).
Рисунок 8.3 — Строение DVD диска
В соответствии со стандартом диск может быть двухсторонним, то есть информация будет считываться с обеих сторон диска. Рисунок и надписи на таком диске отсутствуют. Естественно, чтобы считать информацию с другой стороны, диск следует перевернуть. Кроме того, каждая сторона может иметь два регистрирующих слоя, один из них выполняется по стандартной технологии, а другой — полупрозрачный, наносится выше первого и имеет прозрачность около 40 процентов. Между двумя регистрирующими слоями располагается склеивающий слой. Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем информационном слое, а по завершении его чтения перефокусируется на внешний слой.
Следует отметить, что в DVD-дисках некоторых форматов используется более сложная организация. Как отмечалось выше, из-за наличия регистрирующего слоя, записываемые диски имеют более низкий коэффициент отражения, чем штампованные. Из-за этого некоторые устаревшие проигрыватели звуковых компакт-дисков могут воспроизводить такие диски менее надежно, чем диски заводского производства. Старые модели CD-ROM также могут отказываться работать с записываемыми дисками. Перезаписываемые диски имеют еще более низкий коэффициент отражения, и большинство музыкальных центров не способны работать с ними. К сожалению, устаревшие модели CD-ROM также, скорее всего, не смогут прочитать информацию, записанную на диск CD-RW. Однако все дисководы CD-ROM, разработанные в последние семь лет, не имеют проблем с чтением любых дисков. Так что любой записанный вами диск без проблем будет прочитан на не слишком устаревшем компьютере. Читать практически любые записанные CD и DVD умеют современные бытовые проигрыватели DVD. Однако более старые устройства могут отказаться работать с некоторыми дисками.
Как штампованные, так и записываемые или перезаписываемые компакт-диски имеют одинаковую структуру хранения информации. Все данные записаны на спиральной дорожке, идущей от центра диска к его периферии. Вдоль дорожки располагаются углубления, называемые питами (pit — углубление). На записываемых дисках питы имитируются темными пятнами регистрирующего слоя, получившимися в результате нагрева нужного участка лазером. Чередованием углублений и промежутков между ними и кодируется любая информация. В зависимости от вида информации различают разные форматы компакт-дисков.
Непрерывная последовательность углублений и промежутков между ними может быть разбита на отдельные сессии. В начале сессии расположена специальная начальная запись, называющаяся Lead In (Ввести). В конце сессии располагается запись Lead Out (Вывести). Сессия, в свою очередь, может состоять из одной или нескольких дорожек. Чаще всего сессия состоит из одной дорожки. В конце диска располагается специальная запись, после которой не могут располагаться никакие другие данные.