Характеристика оптических носителей информации

Носители информации – материал, который предназначен для записи, хранения и последующего воспроизведения информации.

Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.

Носитель информации – это физическая среда, в которой она фиксируется.

В роли носителя могут выступать бумага, фотопленка, клетки мозга, перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и диски или ячейки памяти компьютера. Современная техника предлагает все новые и новые разновидности носителей информации. Для кодирования информации в них используются электрические, магнитные и оптические свойства материалов. Разрабатываются носители, в которых информация фиксируется даже на уровне отдельных молекул.

Все машинные носители делятся на:

1. Перфорационные – имеют бумажную основу, информация заносится в виде пробивок в соответствующей строке и столбце. Объем информации – 800 бит или 100 Кб.

2. Магнитные носители – в качестве них используются гибкие магнитные диски и кассетные магнитные ленты.

3. Оптические носители информации (компакт-диски) – это металлизированный пластиковый компакт-диск, диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.

Оптические носители информации – (компакт диски) это металлизированный пластмассовый диск, диаметром 120 мм. И толщиной 1,2мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.

Виды оптических дисков:

1. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – компакт-диск, без возможности записи информации.

2. CD-R (Compact Disk Recordable) – компакт-диск с возможностью однократной записи информации.

3. CD-RW (Compact Disk Rewritable) – компакт-диск с возможностью многократной записи информации.

4. DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой многослойный диск для записи больших объемов информации (до 18 Гб).

ДОСТОИНСТВА: Надежность. Возможность записи больших объемов информации. Неизнашиваемость.

Компакт-диск (Compact Disk, CD) – это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина – 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха – 0,9–3,3 мкм, расстояние между дорожками – 1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев. Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650–700 Мбайт информации, 74–80 минут высококачественного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное количество звука в формате MP3. На трехдюймовые диски помещается около 180 Мбайт информации. Иногда встречаются диски, называемые «визитной карточкой» (business card). По внешнему виду и размеру они напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками, обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80 Мбайт.

В конце 1970х компании Sony и Philips начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации. Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска был равен 12см, т.к. данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска, т.е.: 1. Физический размер диска. 2. Структура диска и организация данных. 2. Запись данных единым потоком от центра к периферии. 3. Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).

Все данные на диске разделены на фреймы (frames). Каждый фрейм состоит из 192 бит для музыки, 388 бит для данных модуляции и коррекции ошибок и одного контрольного бита. 98 фреймов составляют один сектор (sector). Секторы объединяются в дорожку (track). На диске может быть записано максимум 99 дорожек.

Во время записи и считывания информации при перемещении луча лазера от центра к периферии скорость вращения диска ↓. Это необходимо для обеспечения возможности считывать и записывать один и тот же объем информации за одно и то же время. Поэтому без применения технологии CLV при воспроизведении, например, музыкальных произведений, происходило бы изменение скорости исполнения.

Из-за относительно небольшого размера лазерных дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками, или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для записи и воспроизведения музыки и позволяли хранить до 74 минут высококачественного стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA (Compact Disk Digital Audio – компакт-диск цифрового аудио).

С развитием компьютерной индустрии появилась потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все больше и больше.

В 1984 был опубликован стандарт, названный Yellow Book (Желтая книга). Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок – EDC (Error Detection and Correction) и ECC (Error Correction Code). Основной единицей размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации, 4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для коррекции ошибок. Для считывания компьютерных данных была разработана технология CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее, чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе технологии. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM – Compact Disk ReadOnly Memory (дословно – «память только для чтения на компакт-дисках»). В конце 1990-х привод компакт-дисков стал стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.

Потребительский рынок стремительно расширялся, объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире CD-R (Compact Disk Recordable – записываемый компакт-диск). Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих приводов компакт-дисков, – это поиск материалов, имеющих высокую отражающую способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов, обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а также технология разделения диска на дорожки.

Диски DVD, DVD-R, DVD-RW, CD, CD-R, и CD-RW производятся различными фирмами: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim.

Строение DVD.

В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта – DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc (Цифровой видеодиск), но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc (Цифровой двухсторонний диск). Диск был полностью совместим со стандартами Red Book (Красная книга) и Yellow Book (Желтая книга). DVD внешне идентичен CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до 17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до 0,74 мкм, а геометрические размеры пит – до 0,4 мкм для однослойного диска и 0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления ошибок – RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная битовая модуляция. Технология DVD предоставляет огромное количество форматов и четыре типа конструктивного исполнения двух размеров. Диск такого стандарта может быть как односторонним, так и двухсторонним. На каждой стороне может быть один или два рабочих слоя.

Запись однослойных DVD аналогична записи CD, а вот запись двухслойных дисков существенно отличается от описанного ранее процесса.

Двухслойные диски типов DVD-2 и DVD-9 имеют два рабочих слоя для записи информации. Эти слои разделяются с помощью специального полупрозрачного материала. Для выполнения своей функции такой материал должен обладать взаимоисключающими свойствами: хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. По заказу корпораций Philips и Sony компания 3M создала материал, удовлетворяющий таким требованиям: обладающий коэффициентом отражения 40 % и необходимой прозрачностью. DVD имеют толщину 0,6 мм. Для физической совместимости с CD на DVD дополнительно приклеивалась поликарбонатная подложка толщиной 0,6 мм.

Спецификация компакт-дисков не предусматривает никакого механизма защиты от копирования — диски можно свободно размножать и воспроизводить. Однако начиная с 2002 года, различные западные звукозаписывающие компании начали предпринимать попытки создать компакт-диски, защищённые от копирования. Суть почти всех методов сводится к намеренному внесению ошибок в данные, записываемые на диск, так, чтобы на бытовом CD-плеере или музыкальном центре диск воспроизводился, а на компьютере — нет. В итоге получается игра в кошки-мышки: такие диски читаются далеко не на всех бытовых плеерах, а на некоторых компьютерах — читаются, выходит программное обеспечение, позволяющее копировать даже защищённые диски и т. д. Звукозаписывающая индустрия, однако, не оставляет надежд и продолжает испытывать всё новые и новые методы.

Так же существуют магнитооптические диски: FLOPTICAL = FLOPPY (дискета) + OPTICAL.

Поверхность магнитооптического диска покрыта специальным материалом, свойства которого меняются под воздействием температуры и магнитных полей. Все эти диски отличаются друг от друга диаметром и количеством работающих поверхностей. Объем информации – до 10 Гб.