Оптические носители

Если рассматривать устройства хранения данных, в которых используются сменные носители, то безоговорочным лидером по популярности в данном классе являются накопители на оптических дисках. Уже устоявшиеся в индустрии стандарты оптических дисков представлены двумя основными разновидностями: компакт-диск (CD) и DVD. CD и DVD имеют одина­ковые физические размеры (полноформатный диск диаметром 120 мм или «миньон» диаметром 80 мм), но отличаются плотностью записи данных и характеристиками используемых для считывания данных оптических головок.

Оптические носители

Близок тот час, когда и эти два стандарта станут частью истории. Им на смену идут приводы нового поколения Blu-ray. Им мы посвятим отдельный подраздел, а по­ка несколько слов о том, что должно быть практически в каждом компьютере.

Ширина дорожки старого доброго компакт-диска составляет 1,6 мкм, а минималь­ная длина пита 0,833 мкм. Для считывания данных в приводах формата СГ) ис­пользуется инфракрасный лазер с длиной волны 780 нм и оптическая система с числовой апертурой 0,45. Емкость стандартных компакт-дисков, используемых для хранения данных, составляет 650 или 700 Мбайт (для 80-миллиметровых но­сителей — 185 или 210 Мбайт). Компакт-диски, записанные в формате AudioCD (который был разработан для бытовых звуковоспроизводящих устройств), вмеща­ют до 80 мин стереофонической записи (РСМ, 16 бит/44,1 кГц).

Ширина дорожки DVD составляет 0,8 или 0,74 мкм, а минимальная длина пи­та — 0,44 или 0,40 мкм. Для считывания данных в DVD-приводах используется красный лазер с длиной волны 650 нм и оптическая система с числовой апер­турой 0,6. Емкость стандартных DVD составляет 4,7 Гбайт (для 80-миллиметровых носителей — 1,4 Гбайт). В отличие от компакт-дисков, DVD-носители могут быть двухслойными или двухсторонними. Емкость двухслойного DVD составляет 8,5 Гбайт, двухстороннего — 9,4 Гбайт. Двухсторонние диски фактически представ­ляют собой два одинаковых носи геля, склеенных друг с другом (для считывания второй стороны диск необходимо переворачивать).

Приводы компакт-дисков позволяют работать только с носителями, относящими­ся к группе CD. Приводы DVD позволяют работать как с DVD, так и с CD носи­телями. Классификация оптических дисков приведена ниже:

 

Классификация оптических CD и DVD

Классификация оптических CD и DVD

В каждой из групп носителей можно выделить три основных типа дисков:

1. диски только для чтения (CD-ROM, DVD-ROM);

2. диски с возможностью однократной записи (CD-R, DVD-R, DVD+R, DVD-R DL, DVD+R DL);

3. диски с возможностью многократной записи (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM).

Разновидности оптических приводов

В зависимости от имеющихся функций оптические приводы можно разделить на несколько основных видов.

1. CD-ROM — приводы, позволяющие считывать информацию с носителей, от­носящихся к группе компакт-дисков.

2. DVD-ROM — приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD  и DVD-носителей.

3. CD-RW — приводы, позволяющие выполнять чтение информации с оптических дисков, относящихся к группе компакт-дисков, а также осуществлять запись на CD-R и CD-RW.

4. DVD-ROM/CD-RW — так называемые комбинированные приводы, позволя­ющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей, а также осуществлять запись на CD-R и CD-RW.

5. DVD-RW, DVD+RW, DVD±RW — универсальные записывающие приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD носителей, а также осуществлять запись на CD-R, CD-RW, записываемые и перезаписы­ваемые DVD (набор поддерживаемых DVD-носителей зависит от конкретной модели).

Для измерения скоростных характеристик оптических приводов используются условные единицы, причем различающиеся для CD и DVD форматов. В качестве точки отсчета (1х) для носителей группы компакт-дисков была выбрана скорость считывания данных, равная 150 Кбайт/с. Следовательно, 8х для CD привода со­ответствует скорости передачи данных 1200 Кбайт/с, 12х — 1800 Кбайт/с и т. д.

В случае DVD устройств однократная скорость равна уже 1350 Кбайт/с. Таким образом, 4х для DVD носителей соответствует скорости 5400 Кбайт/с — что экви­валентно 36х по шкале CD.

В характеристиках приводов, поддерживающих чтение и/или запись разных типов оптических дисков, обычно указывается максимальная скорость для каждого из них. Краткое обозначение скоростных характеристик носителя называют скорост­ной формулой. Например, в случае привода DVD-ROM скоростная формула 8/52 означает максимальную скорость чтения, эквивалентную 52х для CD и 8х для DVD. Для привода CD-RW скоростная формула 32/24/48 означает максимальную ско­рость записи на CD-R и CD-RW соответственно 32х и 24х и максимальную скорость чтения 48х.

Необходимо отдельно отметить формат DVD-RAM, который получил распростра­нение главным образом в странах Азиатско-Тихоокеанского региона (особенно в Японии), в то время как в Европе и США доминируют форматы DVD-R/RW и DVD+R/RW. По этой причине во многих приводах DVD Dual, поставляемых в европейские страны (и в Россию), поддержка носителей DVD-RAM не предусмот­рена. В общем-то, для подавляющего большинства отечественных пользователей совместимость с DVD-RAM действительно не нужна. Исключением из этого правила являются немногочисленные обладатели видеокамер и бытовых видеоре­кордеров, производящих запись непосредственно на диски DVD-RAM.

Если говорить о скоростных характеристиках записывающих DVD-приводов, то к настоящему времени у большинства новых моделей максимальная скорость за­писи DVD+R и DVD-R составляет 16х, DVD+R DL и DVD-R DL — 8х, DVD+RW и DVD-RW — 6х.

Впрочем, далеко не всегда имеет смысл выбирать модель записывающего привода, обладающую максимальными (на момент покупки) скоростными характеристика­ми. С одной стороны, вполне очевидно, что привод, обладающий более высокой скоростью записи, позволяет сохранить тот же объем данных за более короткий промежуток времени. Однако с практической точки зрения приобретение привода с максимальной скоростной формулой не всегда целесообразно.

Во-первых, необходимо учитывать, что запись на DVD носители с относительно высокими скоростями (8х и 16х) производится в режиме Z-CLV. В этом случае диск делится на несколько зон, в пределах каждой из которых привод работает на определенной скорости. Запись начинается на минимальной скорости во внутрен­ней зоне, расположенной в центре диска, и скачкообразно повышается при пере­ходе из одной зоны в другую. На максимальной скорости запись производится лишь в самой последней (внешней) зоне. По этой причине DVD привод с макси­мальной заявленной скоростью 8х даже теоретически не позволит записать диск вдвое быстрее, чем четырехскоростной привод. Иными словами, удвоение значения максимальной скорости записи отнюдь не означает двукратного сокращения вре­мени, необходимого для записи того же объема данных. И чем выше максимальная скорость, тем менее заметной становится эта разница.

Во-вторых, стоимость носителей DVD-R и DVD+R зависит от максимальной ско­рости записи, для которой они сертифицированы. Так, диски DVD+R, сертифици­рованные для записи со скоростью 16х, стоят заметно дороже, чем аналогичные носители, сертифицированные для записи на скорости 4х.

Существует также проблема обеспечения надежности при записи с высокой ско­ростью. Во многих приводах имеется функция автоматической подстройки скоро­сти записи в зависимости от характеристик используемого носителя. Как показы­вает практика, довольно часто фактическая скорость записи на носители 8х и 16х оказывается ниже номинального значения.

Исходя из сложившегося положения вещей, логично будет предположить, что рубеж 16х, скорее всего, станет для записывающих DVD приводов практическим «потолком» возможностей. С одной стороны, дальнейшему росту скорости препят­ствуют чисто технические проблемы: при линейной скорости DVD диска, необхо­димой для достижения уровня 16х, шпиндель привода вращается со скоростью порядка 10 ООО об/мин. Дальнейшее увеличение скорости вращения возможно только при использовании эффективных средств для борьбы с вибрацией. Нельзя сказать, что проблема неразрешима в принципе, однако существующие на сегодня решения нельзя внедрить без значительного удорожания изделий.

Технология LightScribe

Одной из наиболее интересных технологических новинок 2005 года, реализованных в области записываемых оптических дисков, стала технология LightScribe. Она позволяет наносить на декоративную поверхность дисков монохромные изобра­жения высокого качества непосредственно в записывающем приводе.

Принцип, положенный в основу технологии LightScribe, довольно прост. Как из­вестно, под воздействием лазерного луча активный слой записываемых дисков теряет свою прозрачность. Засвечивая лазером одни участки рабочего слоя и остав­ляя нетронутыми другие, с помощью записывающего привода можно сформировать монохромное изображение.

В начале 2004 года компания HP объявила о создании усовершенствованной сис­темы прямого маркирования дисков (Direct Disc Labeling System), получившей впоследствии коммерческое название LightScribe. Данная технология разработана специалистами Mitsubishi Kagaku Media (МКМ) и HP. В отличие от другой тех­нологии — DiscT@2, LightScribe предусматривает нанесение изображений не на рабочий слой диска, а с обратной стороны — туда, где обычно располагается эти­кетка (разумеется, записываемые диски для этого должны быть снабжены допол­нительным светочувствительным слоем).

Чтобы воспользоваться технологией LightScribe, необходимо иметь три компонен­та: LightScribe-совместимый записывающий привод, носитель с дополнительным светочувствительным слоем и специальное программное обеспечение. В этом слу­чае пользователь по окончании записи информации может перевернуть диск и с по­мощью записывающего привода нанести изображение на его декоративную поверх­ность.

Разумеется, реализация дополнительных возможностей повлечет некоторое уве­личение цен на записывающие приводы и чистые носители. Правда, по данным HP, внедрение поддержки LightScribe приведет к удорожанию записывающего приво­да примерно на $10. Что касается носителей LightScribe, их производство по впол­не понятным причинам обходится дороже по сравнению с обычными записыва­емыми дисками, но разница в цене также будет незначительной.

В 2005 году HP подписала соглашения о продаже лицензий на использование этой технологии некоторым крупным производителям записывающих приводов (в част­ности, LG, Toshiba, Philips и Lite-On (Sony)).

Оптические носители высокой плотности записи

Улучшение возможностей медиасистем и, как следствие, потребность в данных высокого качества (видео и аудио) привели к тому, что такого рода информации стало тесно на стандартном DVD. Разработки новых форматов велись и ведутся различными компаниями, однако для коммерческой эксплуатации созрели два стандарта.

1. Blu-ray Disc (от англ. blue ray — «голубой луч», сокращенно BD) — новое по­коление оптических накопителей высокой плотности, разработанное консор­циумом компаний во главе с Sony. Этот стандарт не имеет общих корней с DVD. Плотность записи на один слой составляет 25 Гбайт.

Примечание

При выборе названия для нового стандарта разработчикам пришлось исказить слово blue, так как при правильном написании его нельзя было использовать для регистрации торговой марки.

2.  HD DVD (High-Definition DVD) — формат нового поколения, разработанный Toshiba и NEC в противовес Blu-ray. HD DVD признан эволюционным разви­тием стандарта DVD. Плотность записи дисков этого формата составляет 15 Гбайт на один слой.

До конца 2007 года не было понятно, какой из стандартов станет доминирующим в отрасли. Однако начало 2008 года расставило все точки над «i». Компания Toshiba объявила об отказе от этого проекта в пользу строительства фабрик по производ­ству флэш-памяти, которую она считает более перспективной.

Что касается Blu-ray, то он не стал в одночасье популярным и распространенным. Как оказалось, позиции DVD еще сильны, а потребители не спешат переходить на новый формат. Быстрому распространению «голубого луча» препятствует и высокая стоимость самих устройств. В свете мировых экономических потрясений до сих пор непонятно, как сложится динамика цен на этот тип устройств в 2010 году. Диски Blu-ray сохранили те же размеры, которые были свойственны их предшест­венникам CD и DVD: 120 и 80 мм. Из-за технологических особенностей покрытия они первоначально были очень чувствительны к различного рода механическим воздействиям. Разработчики опытных образцов подумывали даже о том, чтобы защитить носители особым картриджем. В будущем такой нюанс оказался бы явно не в пользу нового стандарта. Поэтому инженерные умы все-таки смогли решить эту проблему. Было найдено новое полимерное покрытие, способное защитить данные от внешних воздействий. По заявлению некоторых источников, новые диски могут сохранять работоспособность даже будучи поцарапанными отверткой. Следует отметить, что эти впечатляющие возможности привели к удорожанию производства данных носителей.

В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Напомним, что обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 и 780 нм соответственно. Такое умень­шение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD — до 0,32 мкм — и увеличить плотность записи данных.

Базовое значение скорости 1х для BD составляет 36 864 Кбит/с, что в 27 раз боль­ше, чем у DVD, и в 243 раза превосходит CD. Проигрыватели с двукратной скоро­стью передачи данных способны превзойти скорость 73 000 Кбит/с.

Важной характеристикой новых носителей является объем. Изначально совместимость BD с дисками предыдущих поколений стандартом не предусмотрена, однако ассоциация BDA рекомендует всем производителям реа- лизовывать поддержку DVD для обеспечения обратной совместимости.

В процессе разработки находятся версии дисков емкостью 100 Гбайт и выше.

Яндекс.Метрика