Принципы эксплуатации оптических дисков

Введение

Строение CD

Строение DVD

Правила эксплуатации компакт-дисков Заключение Список литературы

Первые оптические диски были разработаны на рубеже 70−80-х годов совместными усилиями компаний Sony и Phillips. С тех пор утекло много воды. Дважды значительно менялась технология создания дисков с целью увеличения их емкости, спады и подъемы, конкуренция и война форматов — под этим знаком прошли эти три десятилетия Петров В. В., Крючин А. А., Шанойло С. М. Новейшие технологии долговременного хранения электронных информационных ресурсов .

Прошло не так много времени с момента появления записывающих приводов компакт-дисков, но многие пользователи уже практически не могут обходиться без этих устройств. Дискеты уходят в прошлое, все чаще не справляясь с возрастающим объемом информации, которую необходимо перенести или сохранить в надежном месте.

Учитывая относительно небольшую разницу в цене между приводами компакт-дисков, предназначенными только для считывания данных, и записывающими приводами компакт-дисков, легко объяснить популярность записывающих устройств среди пользователей. Однако просто приобрести и подключить к компьютеру записывающий привод недостаточно, следует еще освоить программы, с помощью которых можно создавать резервные копии или записывать собственные музыкальные, видео-, игровые или любые другие компакт-диски, а при желании и красочное меню автоматической загрузки.

Цель работы — рассмотреть основные принципы эксплуатации оптических дисков.

Задачи работы:

— изучить строение CD,

— изучить строение DVD,

— описать правила эксплуатации компакт-дисков.

Строение CD

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 ГОСТ 28 376–89. Компакт-диск. Параметры и размеры.

Для размещения пяти — и трехдюймовых дисков в лотке привода компакт-диска имеются специальные углубления — соответственно 5 и 3 дюйма.

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) (рис. 1.1). 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 зависимости от степени обрезания краев диска.

Рис. 1.1. Компакт-диск «визитная карточка»

Основой диска, предназначенного для записи информации промышленным способом, служит прозрачный поликарбонат, на который наносят тонкий слой из сплава алюминия, затем покрывают его защитным слоем лака и наносят полиграфическое изображение (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Структура CD

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.

CD-R (CD Recordable — записываемый компакт-диск) — имеет более сложную структуру. На его поверхность добавляется еще один слой, на который и производится запись. Активный, или регистрирующий, слой расположен между основой и отражающим слоем (рис. 1.3) ГОСТ 28 376–89. Компакт-диск. Параметры и размеры.

Рис. 1.3. Структура CD-R

Чистый CD-R, или «болванка», имеет спиральную дорожку (Pre-groove), которая содержит специальные метки и сигналы синхронизации. Во время записи предварительная разметка помогает движению лазера по нужной траектории. Кроме того, программы для записи компакт-дисков сами «читают» некоторые параметры используемого CD-R, что упрощает настройку пользователем этих программ. Сигналы синхронизации записываются с пониженной амплитудой и впоследствии перекрываются записываемым сигналом.

Активный слой изготавливают из органических соединений: цианина (Cyanine) и его производной — фталоцианина (Phtalocyanine). Считается, что фталоцианин более надежен и долговечен, так как менее чувствителен к солнечному свету. Но еще менее чувствительны к солнечному свету диски с активным слоем MetalAZO, разработанные компанией Mitsubishi Chemical.

Требования к светоотражающему слою CD-R, по сравнению со штампованными дисками, достаточно высоки из-за наличия регистрирующего слоя. Поэтому для изготовления отражающего слоя используются более дорогие материалы — промышленное золото и серебро, — а также сложные сплавы Виктор Устинов. Надежность оптических дисков: как их правильно хранить и использовать. Журнал «625» № 7, 2005.

Рабочая поверхность CD-R в зависимости от комбинации веществ, используемых в регистрирующем и отражающем слоях, может быть различного цвета. Раньше многие диски имели золотистую рабочую поверхность из-за применения золота.

В настоящее время для изготовления светоотражающего слоя используют серебро, так как этот материал дешевле и обладает более высоким коэффициентом отражения. Чаще всего рабочая поверхность бывает прозрачной, темно-синего или светло-зеленого цвета. Срок службы таких дисков, в зависимости от материала изготовления, составляет от 10 до 100 лет.

CD-RW (Compact Disk Re-Writable — перезаписываемый компакт-диск) (рис. 1.4) — имеет, кроме описанных выше, еще два термозащитных слоя. Наличие дополнительных слоев позволяет записывать на такой диск более 1000 раз.

Рис. 1.4. Структура CD-RW

Во время «прожига» (записи диска) луч лазера нагревает участки промежуточного слоя. При последующем охлаждении эти участки переходят из кристаллической формы в аморфную. Если информацию с CD-RW необходимо стереть, луч лазера нагревает промежуточный слой менее интенсивно, и аморфные участки кристаллизуются.

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, но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc. Диск был полностью совместим со стандартами Red Book и Yellow Book.

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 ГОСТ 28 376–89. Компакт-диск. Параметры и размеры.

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. Рассмотрим основные характеристики DVD различных типов.

Правила эксплуатации компакт-дисков

оптический компакт диск запись В процессе эксплуатации оптические диски могут получать следующие повреждения.

Царапины — необратимые механические повреждения диска в виде видимых невооруженным глазом борозд на стороне этикетки или считывания, получаемые в результате царапания более твердыми и острыми предметами. Наибольшую опасность представляют царапины на CD-R со стороны обложки, т.к. дорожка записи находится ближе именно к этой стороне диска. Со стороны считывания дорожка защищена достаточно толстой прозрачной основой диска. На стороне считывания наибольшую угрозу представляют круговые царапины, расположенные параллельно дорожке записи.

Трещины — необратимые механические повреждения диска в виде разрывов основы диска, направленных радиально от мест сколов на кромке диска. Как правило, появляются вследствие действия центробежных сил на микротрещины (при считывании информации).

Сколы — необратимые механические повреждения в виде участков с отколовшимися от кромки диска небольшими фрагментами. Основными причинами появления сколов является неаккуратная установка/извлечение диска из футляра или устройства считывания, падение диска на твердую поверхность. Образование сколов сопровождается появлением микротрещин, представляющих наибольшую угрозу разрушения диска.

Деформация (остаточная) — необратимое повреждение диска в виде изменения его геометрии, как правило, вследствие температурного воздействия. Упругая деформация может приводить к появлению невидимых невооруженных глазом микротрещин.

Загрязнения — повреждения диска в виде скоплений посторонних веществ на стороне считывания. Загрязнения, ухудшают фокусировку лазера на информационном слое и приводят к ошибкам считывания.

Расслоение — необратимые повреждение диска в виде разделения диска на слои, как правило, вследствие воздействия высокой температуры и ультрафиолетового излучения ГОСТ Р 7.02−2006. Консервация документов на компакт-дисках. Общие требования.

Необратимое изменение оптических и механических свойств различных слоев диска под действием агрессивных жидкостей, влаги, температуры и света.

Все перечисленные повреждения, за исключением сколов, как правило, приводят к невозможности считывания или ошибкам считывания записанной информации. Трещины, сколы, деформация могут стать причиной механического разрушения диска во время записи или считывания информации в результате действия центробежных сил. В связи с этим они являются наиболее опасными видами повреждений. Загрязнения в большинстве случаев могут быть устранены с помощью доступных средств.

Для исключения или снижения вероятности повреждения оптических дисков и обеспечения сохранности записанной информации необходимо соблюдать следующие правила.

— Использовать диски и устройства записи известных производителей и поставщиков с соответствующей маркировкой. При этом следует осторожно относиться к заявлениям производителей CDи DVD±R о 30, 40 или даже 100 годах сохранности записанной информации. Не использовать для записи диски, время хранения которых до момента записи превышает 2 года. В сети Интернет регулярно публикуются отчеты о тестировании оптических дисков и устройств считывания информации различных производителей, которые помогут сделать правильный выбор.

— Если цена не является решающим фактором при выборе носителя, следует отдавать предпочтение DVD±R, как более надежному.

— Создавать дубликаты дисков с особо важной информацией.

— Использовать для маркировки дисков только специально предназначенные для этого маркеры.

— Не наклеивать на поверхность диска стикеры, клеящие ленты и т. п. и, тем более, не воспроизводить, диск с наклейками на его поверхности.

— Избегать соприкосновения и трения информационной зоны диска и его этикетки с твердыми, острыми предметами, а также источниками загрязнения. Вставлять и извлекать диск из футляра и устройства считывания, прилагая минимальные усилия, избегая его деформации и перекосов.

— При появлении загрязнений выполнять очистку диска путем протирания чистым мягким х/б тампоном без длинного ворса, пропитанным водой, этиловым (ГОСТ 18 300−87) или изопропиловым (ГОСТ 9805−84) спиртом. Протирание выполнять по радиусу от центра к краю диска.

— При появлении сколов на кромке диска скопировать записанную информацию на другой носитель, предварительно установив минимальную скорость считывания Виктор Устинов. Хранение данных на CDи DVD-дисках: на наш век хватит? Журнал «Broadcasting. Телевидение и радиовещание» № 4, 2006.

Несмотря на то, что оптические диски достаточно устойчивы к кратковременным воздействиям повышенной влажности, высоких температур и механических нагрузок, надежное хранение записанной информации можно обеспечить только соблюдая правила хранения.

— Для хранения дисков использовать только специально предназначенные для этого футляры. Диск в футляре хранить в вертикальном положении.

— В помещении для длительного хранения дисков допустимы температура воздуха от 10 °C до 20 °C при относительной влажности от 20% до 65%. Допускаются максимальные суточные колебания температуры 2С и относительной влажности воздуха — 5%.

— Хранить и использовать диски на ближе 0,5 м к источникам тепла и влаги: радиаторы отопления, кондиционер и т. п.

— Хранить диски в темноте или при освещении рассеянным светом, не содержащим ультрафиолетовое излучение. Недопустимо освещение дисков прямыми солнечными лучами.

— При хранении и использовании дисков принять меры к предотвращению ударов, перемещению и вибрации дисков внутри футляров.

— При хранении и использовании дисков принять меры к предотвращению проникновения влаги, агрессивных жидкостей, вредных газов, пыли, солнечных лучей и образованию конденсата внутри футляров Виктор Устинов. Надежность оптических дисков: как их правильно хранить и использовать. Журнал «625» № 7, 2005.

Соблюдение перечисленных правил использования и хранения CD-R и DVD±R может обеспечить сохранность записанной на них информации в течение 10 лет и более. При хранении и эксплуатации CD-R и DVD±R в условиях офиса не следует рассчитывать на сохранность записанной информации в течение более чем 3−5 лет даже без перечисленных повреждений.

Заключение

В конце 1970;х годов 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 12 см, так как данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 году в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска.

В стандарте Red Book (Красная книга) были определены следующие параметры.

— Физический размер диска.

— Структура диска и организация данных.

— Запись данных единым потоком от центра к периферии.

— Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).

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.

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 году был опубликован стандарт, названный Yellow Book. Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок — EDC и ECC. 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. 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. В конце 1990;х годов 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. 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.

1. ГОСТ 28 376–89. Компакт-диск. Параметры и размеры.

2. ГОСТ Р 7.02−2006. Консервация документов на компакт-дисках. Общие требования.

3. Александр Заика, Сохраним информацию, http://region.computerra.ru/offline/2004/200 445/36789/

4. Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/

5. Виктор Устинов. Надежность оптических дисков: как их правильно хранить и использовать. Журнал «625» № 7, 2005.

6. Виктор Устинов. Хранение данных на CDи DVD-дисках: на наш век хватит? Журнал «Broadcasting. Телевидение и радиовещание» № 4, 2006.

7. Все о компакт-дисках http://www.disc-info.ru/

8. Доступно и профессионально о технологиях http://www.ferra.ru/

9. Петров В. В., Крючин А. А., Шанойло С. М. Новейшие технологии долговременного хранения электронных информационных ресурсов

10. Сайт о компьютерах, Программах, Интернете и Web-технологиях http://kainsk.tomsk.ru/

11. Скорая Компьютерная Помощь http://www.helpcomp.net/

12. Электронный ресурс+ // Б-ки нац. акад. наук: пробл. функционирования, тенденции развития. — Электрон. дан. (1 файл). — К., 2005. — Вып. 3. — Режим доступа: http://www.nbuv.gov.ua/articles/2005/05pvveir.html.