Сергей Яремчук
Видеосамоучитель записи CD и DVD
Введение
При выборе компонентов для своего компьютера пользователи чаще всего руководствуются маркой процессора и его частотой, объемом установленной оперативной памяти, а также возможностями видеокарты, которая должна поддерживать современные игры.
Периферии уделяется меньше внимания, и напрасно. Через некоторое время многие забывают, что в точности находится внутри закрытого крышкой системного блока, зато о периферийных устройствах готовы сказать очень много как хорошего, так и плохого: о том, качественно ли печатает принтер и сколько стоит картридж, насколько удобна мышь, не залипают ли кнопки на клавиатуре.
К устройствам, с которыми приходится работать каждый день, относится и привод компакт-дисков или DVD. Нередко через некоторое время после покупки компьютера выясняется, что привод не поддерживает нужный формат, компакт-диски, записанные на другом компьютере, не читаются, а программа записи непонятна и неудобна и в ней не хватает нужных функций, а разобраться с другими решениями не так просто, да и не хочется. К тому же выясняется, что некоторые совсем новые компакт-диски почему-то не копируются. Так постепенно накапливается большое количество вопросов, на которые хотелось бы получить ответы.
От издательства
Ваши замечания, предложения и вопросы отправляйте по адресу электронной почты dgurski@minsk.piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).
Мы будем рады узнать ваше мнение!
На сайте издательства http://www.piter.com вы найдете подробную информацию о наших книгах.
Глава 1
Оптические носители информации и приводы для работы с ними
• История появления компакт-дисков
• Строение компакт-дисков и DVD
• Процесс записи дисков
• Типы заготовок
• Какие бывают приводы
• Методы записи данных на диск
Первая глава – теоретическая. В ней вы познакомитесь с современными технологиями создания и записи компакт-дисков и DVD, научитесь определять основные возможности привода по аббревиатуре на корпусе, а также получите дополнительную информацию, которая будет полезна при работе с дисками.
История появления компакт-дисков
Сейчас трудно представить себе компьютер без привода для компакт-дисков, но когда-то все было иначе. Первые компьютеры, занимавшие целые здания, вообще не имели никаких устройств для хранения информации: все настройки в них осуществлялись с помощью многочисленных ручек и переключателей, которые нужно было устанавливать в требуемые положения. Позже были придуманы жесткие диски и дискеты, объемы которых считались достаточными для любых задач.
Принято считать, что цифровые компакт-диски были изобретены силами двух компаний, Philips и Sony, в 1979 году. Philips разработала общий процесс производства, a Sony занималась коррекцией ошибок. Сам диск и привод для его воспроизведения были представлены общественности 2 марта 1982 года. В этом же году в Германии началось их массовое производство. Публика встретила новинку без особого восторга, и еще долгое время любители виниловых дисков предрекали этому изобретению скорое забвение.
Примечание
Существует и другая версия создания компакт-диска. Согласно этой версии, устройство было изобретено американским ученым-физиком и страстным любителем классической музыки Дж. Расселом. Однако подтверждения этой теории нет.
С момента представления новой технологии широкой публике стали очевидны ее широкие перспективы. Первые компакт-диски предназначались не для хранения данных, а для воспроизведения музыки с помощью бытовых проигрывателей. Интересно, что стандартное время звучания записи на компакт диске – 74 минуты 33 секунды (или 650 Мбайт) – выбрано неслучайно. Это продолжительность звучания Девятой симфонии Бетховена, которая была в то время самым популярным музыкальным произведением в Японии.
В 1980 году был разработан первый стандарт записи звука, получивший название Red Book («Красная книга»). В нем представлена спецификация цифрового носителя CD-DA (Compact Disc Digital Audio – компакт-диск цифрового аудио), или Audio CD (Аудио CD).
История записываемых компакт-дисков начинается с 1985 года, когда Sony представила портативный проигрыватель компакт-дисков DiscMan, что привело к настоящему буму на рынке компакт-дисков. Тогда и появилась мысль создать диск, на который пользователь смог бы самостоятельно записать любую информацию.
В 1987 году появился формат видеодиска – Video CD (Видео CD), а 1988 году компания Tajyo Yuden обнаружила новую, более удачную комбинацию металлов для покрытия дисков – золото и цианин, что значительно улучшило качество носителей. К «Красной книге» стали добавлять другие стандарты, «окрашенные» в разные цвета. Так, в «Желтой книге» (Yellow Book) был описан стандарт, позволяющий записывать на компакт-диск данные. «Оранжевая книга» (Orange Book), вышедшая в 1990 году, также заслуживает особого внимания – в ней был описан стандарт CD-R (Compact Disc-Recordable – записываемый компакт-диск), давший возможность пользователям записывать компакт-диски на обычном компьютере. До этого диски изготавливались только заводским методом штамповки. Технология становилась все популярнее, а приводы и заготовки для записи («болванки») постепенно дешевели.
В 1996–1997 годах на мировом рынке возник дефицит компакт-дисков: время требовало новых объемов и возможностей. Они не заставили себя долго ждать.
В 1996 году общественности была представлена следующая технология – DVD (Digital Video Disk – цифровой видеодиск). Изначально такие диски предназначались для записи видео, на что указывает расшифровка аббревиатуры, но постепенно на них стали записывать любую информацию – от музыки до данных, поэтому расшифровка со временем изменилась на Digital Versatile Disk (цифровой двухсторонний диск).
Следующим шагом явилось появление в 1997 году CD-RW (Compact Disc Re-Writable – перезаписываемый компакт-диск). В процессе разработки он еще назывался CD-Erasable – стираемый компакт-диск. Такой диск можно было использовать несколько раз, при необходимости стирая старые данные. В этом же году был разработан стандарт записи DVD-R (Digital Versatile Disk Read-only – однократно записываемый DVD), а проигрыватели DVD и фильмы в этом формате стали массово появляться на рынке. Через два года DVD стал основным стандартом для видео.
В 1998 году появился новый стандарт – DVD-RAM (DVD Random Access Memory – перезаписываемый DVD; дословно – DVD с произвольным доступом к памяти) с увеличенным количеством циклов записи/перезаписи. Были разработаны системы, записывающие в разных форматах DVD. В это же время появились и первые инструменты авторской защиты.
Сегодня на рынок выходят новые устройства – Blu-ray Disc (BD) (от англ. blue ray – «голубой луч») и HD DVD (High Definition DVD – «DVD высокой четкости»), позволяющие записать еще большее количество информации. Цены на них пока высоки, но через год-два они вполне могут стать стандартным атрибутом компьютеров верхнего и среднего ценового диапазона.
Строение компакт-дисков и DVD
Обычная «болванка», предназначенная для записи и стоящая, по сегодняшним меркам, копейки, кажется на первый взгляд простой, но это не так. Компакт-диск имеет сложное строение и многослойную структуру, и его низкая стоимость обусловлена современными технологиями, которые наработаны годами и массовостью производства таких дисков.
Компакт-диски изготавливаются из поликарбоната толщиной приблизительно 1,2 мм, покрытого тончайшим слоем алюминия. Сначала для покрытия использовалось золото, поэтому и цены на диски были соответствующими. Современные производители держат материал покрытия, который используется в их дисках, в секрете. Устойчивость к внешним воздействиям и качество самого материала определяют многое – от успеха записи до срока хранения информации на диске, так как окисление может привести к ошибкам при чтении записанных на диск данных.
Сверху заготовка покрыта защитным слоем лака, на котором обычно печатается этикетка. Кстати, опытные пользователи никогда не кладут диск «вверх ногами», то есть на этикетку. Снизу компакт-диск защищен гораздо лучше, чем со стороны этикетки. Для надписи на компакт-диске подойдет не всякий маркер или фломастер, хотя в последнее время можно встретить диски со специальным покрытием для нанесения этикетки непосредственно на поверхность. Это InkJet Printable Surface – поверхность, впитывающая чернила, которые наносятся при печати специальными струйными принтерами, и Thermal Transfer Surface – поверхность для термической печати. Альтернативными технологиями нанесения рисунка на обратную поверхность компакт-диска являются Labelflash фирмы NEC и LightScribe компании HP. По этим технологиям рисунок наносится на специальное покрытие с помощью лазера привода, а диск при нанесении рисунка просто переворачивается. Технология DiskT@2 (Disc Tattoo), предложенная корпорацией Yamaha и совместимая с Labelflash, позволяет наносить изображение прямо на рабочую поверхность, правда, ценой потери части объема.
Информация на компакт-диске представлена в виде питов (pit – яма, углубление). На рис. 1.1 показано, как поверхность диска с записью выглядит на снимке, который можно просмотреть, например, в лаборатории атомно-силовой микроскопии Института физики полупроводников Национальной академии наук Украины (http://microscopy.org.ua/).
Рис. 1.1. Поверхность диска с записью под микроскопом
Участок, не занятый питами, называется лендом (land – «поверхность», «площадка»). Пит имеет примерно 125 нм в глубину и 500 нм в ширину, длина пита изменяется от 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали – около 1,5 мкм. Это значит, что, если бы компакт-диск был величиной со стадион, пит был бы песчинкой. Данные читаются с компакт-диска с помощью лазерного луча, длина волны которого – 780 нм. Луч беспрепятственно проходит через прозрачный поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого слоя, после чего сигнал считывается фотодиодом. Если же свет попадает на возвышение, то он гасится и в фотодиод не попадает.
Питы и ленды часто связывают с логическим 0 или 1. Это неправильно. Перед записью на компакт-диск информация подвергается сложным преобразованиям, среди которых – помехоустойчивое кодирование, позволяющее даже при наличии некоторого количества ошибок правильно считывать данные. Непосредственно перед записью производится так называемое канальное кодирование с использованием специальной таблицы. В результате на диске это все выглядит как непрерывная последовательность бит, причем между двумя единицами никогда не может быть меньше двух или более 10 нулей. Именно эта последовательность и представлена в виде питов и лендов.
Компакт-диски, изготовляемые на заводах, штампуются с помощью стеклянной матрицы, на которую нанесен рисунок дорожек. С CD-R дело обстоит несколько иначе. Особый секрет любой фирмы – направляющая канавка, которая заполняется органическим красителем. Здесь как раз тот случай, когда все имеет значение: ширина, глубина и даже угол наклона боковых стенок. Благодаря канавкам луч лазера несколько ослабляется, и в фотоприемники попадает меньше света, чем от остальных участков диска. Эта особенность также используется, так как помогает работе следящей системы устройства записи. Органический краситель и есть тот активный слой, участвующий в процессе записи. В CD-R можно встретить один из следующих видов записывающего слоя.
• Cyanine – цианиновый краситель с сине-зеленым оттенком рабочей поверхности. Этот материал использовался еще в первых заготовках, описан в «Оранжевой книге» и лицензирован компанией Taiyo Yuden. Такой краситель химически нестоек и может выцвести за несколько лет, особенно материал чувствителен к ультрафиолетовому излучению. Диски с таким покрытием имеют относительно небольшой срок гарантированного хранения записанной информации. Сейчас на рынке доступны улучшенные варианты цианина с более стабильными добавками (например, выпускаемые TDK), однако диски с таким покрытием не рекомендуется использовать для записи информации, предназначенной для длительного хранения.
• Metallized Azo – металлизированный краситель с темно-синим цветом поверхности и с химически стойким красителем, основанным на цианине, позволяющем хранить информацию несколько десятков лет. Разработан в Mitsubishi Chemical и применяется в дисках серии Verbatim, хотя встречаются разработки сторонних производителей, утверждающих, что именно их Metal Azo настоящий.
• PhthaloCyanine – фталоцианин – почти бесцветен, иногда с бледным оттенком золотистого или салатового цвета (поэтому такие диски часто называют GOLD – золотые). Разработан в Mitsui Toatsu Chemicals, является еще одним вариантом доработанного цианинового покрытия. Такие диски менее чувствительны к солнечному свету и ультрафиолетовому излучению и обладают большей долговечностью (по официальным данным – сотни лет). В последнее время появились бесцветные разработки той же фирмы – Advanced PhthaloCyanine.
• Formazan – гибридная разработка компании Kodak, основанная на Cyanine и PhthaloCyanine. Такие диски имеют ярко-зеленый цвет и считаются одними из лучших.
Внимание!
К сожалению, приведенные сроки «жизни» дисков весьма далеки от реальных. Они рассчитываются на основе искусственных тестов, поэтому воспринимать их следует скептически. Некоторые производители используют красители, чтобы выпускаемые ими цианиновые «болванки» были похожи по цвету на фталоцианиновые. Ценовая политика привела к тому, что качество носителей приносится в жертву себестоимости и может зависеть также от марки, то есть завода, на котором изготовлен диск. Не следует забывать и о механических повреждениях. Принято считать, что при частом использовании и бережном отношении записанный диск будет нормально читаться от одного до двух лет, фирменный – до пяти, поэтому дублируйте важную информацию и осторожно обращайтесь с дисками.
Часто можно услышать мнение, что цианиновые диски лучше считываются, чем, например, Azo. Вероятно, такой вывод не был сделан на пустом месте – он основан либо на личных наблюдениях, либо на ненаучных исследованиях, потому как с технической точки зрения бесцветность фталоцианина как раз и обеспечивает совместимость дисков на его основе с более широким спектром считывающих устройств. С другой стороны, лазер (как и фотодиод) не различает цвета, он в некотором смысле «дальтоник». Задача одного – послать сигнал с определенной длиной волны, а другого – его принять или зафиксировать отсутствие, и не более того, то есть цвет диска роли в этой схеме не играет или несущественен. Именно поэтому сегодня на прилавках магазинов можно встретить компакт-диски всевозможных цветов: желтых, красных, зеленых и даже черных, радующих глаз и отлично работающих.
