2.3. Типы оптических дисков

Для записи информации на компакт-диски были разработаны следующие форматы:

• CD-Audio, или Red Book, исторически первый формат записи звуковой информации;

• CD-DA (Digital Audio) или Yellow Book, наиболее распространенный формат для компьютерных компакт-дисков. Задан стандартом ISO-9660, позволят хранить текстовые, графические и звуковые данные;

• PhotoCD, позволяющий хранить черно-белые и цветные фотографии, поддерживает запись на компакт-диск в несколько сеансов;

• CD-ROM/XA или Green Book, формат совместимый с форматом CD-DA, позволяет чередовать на компакт-диске блоки разнородной информации (изображение, звук, иные данные). Этот формат предусматривает сжатие звуковой информации, что позволяет хранить на одном диске несколько часов аудиоинформации вместо обычных 74 минут. Формат поддерживает также запись на компакт-диск в несколько сеансов;

• White Book, определяет основные параметры VideoCD – компакт-диска, на котором можно хранить 72 минуты видеофильма вместе со стереозвуком. Хранение информации на таком компакт-диске осуществляется в сжатом виде;

• Orange Book, определяет параметры записи на однократно записываемые и перезаписываемые компакт-диски типа CD-R и CD-RW.

CD-ROM – "Compact Disc-Read Only Memory – это исторически первый вариант оптического диска, предназначенного только для воспроизведения информации, нанесенной на него в процессе производства. Используется для массового тиражирования компьютерных программ и данных, видео- и звукозаписей.

CD-R – "Compact Disc-Recordable" – диск с возможностью однократной записи. Во многих аспектах диски CD-R аналогичны носителям CD-ROM, но имеют принципиальное отличие – пользователь может самостоятельно записать на них информацию. При этом диски типа CD-R допускают заполнение своего информационного объема за несколько сеансов записи.

CD-RW – "Compact Disc ReWritable" – диск с возможностью многократной записи, уничтожения и перезаписи данных. В первом приближении диски этого вида можно сравнить с магнитными дискетами.

Емкость CD диаметром 120 мм в зависимости от радиуса спиральной дорожки составляет 650 … 800 Мбайт, мини-диска диаметром 80 мм – 140 … 210 Мбайт. Поскольку изначально компакт-диски предназначались для звукозаписи, их емкость часто указывают в минутах (по аналогии с аудиокассетами). Емкость обычного компакт-диска (650 Мбайт) соответствует 74 минутам, а компакт-диска 700 Мбайт – 80 минут.

В силу особенностей производства записываемых дисков, реальная емкость диска всегда несколько больше документированной. Некоторые устройства и программы записи позволяют задействовать эту дополнительную емкость (режим записи типа Overburn), но следует помнить, что совместимость с другими устройствами и сохранность данных при этом не гарантированы.

Для DVD-дисков округленное значение их емкости используется в обозначении дисков:

DVD-1 – односторонний однослойный диск емкостью 1,36 Гбайт;

DVD-2 – односторонний двухслойный диск емкостью 2,48 Гбайт;

DVD-3 – двухсторонний однослойный диск емкостью 2,72 Гбайт;

DVD-4 – двухсторонний двухслойный диск емкостью 4,95 Гбайт.

Диаметр всех перечисленных дисков – 80 мм, а область их применения – мобильные устройства (например, видеокамеры). В стационарных накопителях чаще используются диски диаметром 120 мм:

DVD-5 – односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гбайт;

DVD-9 – односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт;

DVD-10 – двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт;

DVD-18 – двухсторонний двухслойный диск емкостью 17 Гбайт.

Аналогично CD, диски DVD могут быть предназначены только для чтения, для однократной или многократной записи.

DVD-ROM – "Digital Versatile Disk – Read Only Memory" –предназначен только для воспроизведения информации, нанесенной на него в процессе производства. По технологии изготовления DVD-ROM различаются диски с видеозаписями (DVD-Video), звукозаписями (DVD-Audio), компьютерными программами и данными, которые обычно и называют термином DVD-ROM.

DVD-RAM – "Digital Versatile Disk – Random Access Memory" – диск, обеспечивающий доступ к произвольному участку дорожки, за счет чего существенно ускоряются операции чтения и записи. Кроме того, диски этого типа отличает большое число циклов перезаписи (до 100000 раз) и механизм коррекции ошибок записи.

DVD-RAM – это первый формат DVD, обеспечивающий многократную запись, но в настоящее время его популярность невысока. Главным образом, это объясняется высокой ценой и ограниченной совместимостью с компьютерными приводами и бытовыми проигрывателями DVD. Емкость дисков DVD-RAM составляет 4,7 Гбайт (односторонний диск) или 9,4 Гбайт (двухсторонний диск). Чтобы защитить диски от внешних воздействий, их заключают в специальные сменные или несменные картриджи (так называемые диски "первого типа" – DVD-RAM I). Диски "второго типа" (DVD-RAM II) картриджей не имеют. На использование носителей DVD-RAM опирается стандарт DVD-VR, предназначенный для бытовой видеоаппаратуры и позволяющий записывать видео в реальном времени, а также редактировать записи.

DVD-R – "Digital Versatile Disk – Recordable" – диск с возможностью однократной записи данных. Диски этого типа совместимы с большинством бытовых проигрывателей и компьютерных DVD-приводов. Спецификация DVD-R содержит две части:

DVD-R(A) – "Digital Versatile Disk – Recordable (Authoring)" – диск, предназначенный для профессионального оборудования. Используется в подготовке образцовых дисков ("мастер-дисков") для последующего тиражирования по технологии DVD-ROM;

DVD-R(G) – "Digital Versatile Disk – Recordable (General)" – диск для широкого потребителя (обычно именно такие диски понимают под термином DVD-R). Носитель совместим с большинством устройств, имеет невысокую стоимость. Поддерживает защиту от копирования.

DVD-RW – "Digital Versatile Disk – ReWritable" – носитель с возможностью многократной записи данных. Совместим с большим количеством бытовых проигрывателей и компьютерных DVD-приводов. Количество циклов перезаписи – до 1000. Диски этого типа необходимо форматировать перед использованием, а чтобы диск мог быть прочитан на бытовом проигрывателе, после записи выполняется процедура "финализации", которая предполагает невозможность дальнейшей записи на диск.

Технологии DVD-R и DVD-RW, часто называемые "минусовыми", разработаны компанией Pioneer.

DVD+RW – "Digital Versatile Disk+ReWritable" – более поздняя разработка носителя с многократной записью. Имеет совместимость с бытовыми проигрывателями и компьютерными устройствами DVD, а также несколько особенностей, выгодно отличающих его от формата DVD-RW:

• возможность выборочной записи содержимого диска, т.е. можно удалять или перезаписывать произвольный участок записи, не затрагивая остальную часть диска;

• улучшенный контроль ошибок чтения;

• механизм коррекции ошибок при записи;

• возможность форматирования носителей в фоновом режиме;

• более высокую скорость записи;

• отсутствие этапа "финализации" диска.

DVD+R – "Digital Versatile Disk+Recordable" – диск с однократной записью данных, основанный на технологиях DVD+RW. Диски DVD+R также имеют совместимость с бытовыми проигрывателями и компьютерными накопителями.

BD-R – "Blu-ray Disk-Recordable" – диск с однократной записью данных;

BD-RE – "Blu-ray Disk-Recordable/Erasable" – диск с многократной записью данных.

Такое разнообразие форматов часто приводит к проблемам совместимости устройств и дисков. В меньшей степени это касается воспроизведения информации, в большей – записи.

Записываемые диски характеризуются максимальной скоростью записи на них информации. Так, для современных дисков типа CD-R этот параметр составляет 52х, для дисков CD-RW – 32х, для однослойных дисков DVD±R – 16х, для однослойных DVD±RW – 8х, для двухслойных DVD±R – 4х. Скорость 1х для дисков и приводов CD соответствует скорости передачи данных 150 Кбайт/с, а для дисков и приводов DVD скорость 1х соответствует скорости передачи данных 1380 Кбайт/с.

Адресация и считывание данных с компакт-дисков должны выполняться без ошибок. Задача осложняется возмущающими факторами (вибрациями), возникающими в результате вращения диска и движения механических частей привода. Задача минимизации ошибок воспроизведения информации решается на основе постоянной коррекции положения лазерного луча и использовании специальных механизмов обнаружения и коррекции ошибок, основанных на записи на диск дополнительной информации, базовым из которых является CIRC.

CIRC – "Cross Interleaved Reed Solomon Code" – перемежающийся код Рида-Соломона, специально разработанный для компакт-дисков. Он обеспечивает уровень ошибок не более одной на гигабайт данных, что эквивалентно одной ошибке примерно на два диска. Для аудиодисков такое значение вполне подходит, поскольку одиночные ошибки в звуке не сказываются на звучании. Если же говорить о программах и данных, ошибка в каждом втором диске совершенно неприемлема. Вот почему была разработана дополнительная, более эффективная схема, обеспечивающая уровень ошибок не выше, чем одна ошибка на терабайт данных (примерно 2000 дисков) – EDC/ECC.

ECC/EDC – "Error Correction Code / Error Detection Code" – коды обнаружения и коррекции ошибок в данных. Значения кодов вычисляются по исходным данным и записываются вместе с ними в одном блоке.

RS-PC. Поскольку на DVD плотность записи значительно повышена, вероятность появления ошибок возрастает. Чтобы исправить положение, данные на DVD записываются с использованием улучшенной схемы коррекции ошибок – RS-PC ("Reed Solomon Product Code").