Cd-rom ir dvd įrašai
5 (100%) 1 vote

Cd-rom ir dvd įrašai

CD-ROM ir DVD įtaisai

1. Įvadas

2. Optinė informacijos saugojimo technologija ir diskų struktūros

2.1 CD-ROM technologija

2.2 CD-R technologija

2.3 CD-MO technologija

2.4 CD-RW technologija

2.5 CD diskų informacijos kodavimas

2.6 Duomenų išdėstymas kompaktiniuose diskuose

2.7 DVD diskai

2.8 DVD-R diskai

2.9 DVD diskų informacijos kodavimas

3. CD įtaisai

3.1 Kaupiklių struktūra

3.2 Kaupiklių optika ir mechanika

3.3 Kaupiklių duomenų perdavimo sparta

3.4 Klaidų detekcija ir korekcija

4. DVD įtaisai

4.1 DVD įtaisų struktūra

4.2 DVD optika

4.3 Personalinių kompiuterių DVD įrenginiai

5. Kompaktinių diskų standartai

6. DVD diskų standartai

7. Išvados

8. Naudota literatūra

1. Įvadas

Optiniai informacijos kaupikliai buvo sukurti prieš penkioliką metų. Pirmasis kompaktinių diskų audio grotuvas buvo sukurtas firmoje Sony. Greitai jos pėdomis pasekė analogiška Philips firmos produkcija. Philips, kaip ir Sony, buvo viena iš pagrindinių šios technologijos kūrėjų. Pagrindine varomąją jėga kuriant kompaktinius diskus buvo garso įrašų industrija. CD (Compact disk) technologija dar ir dabar neturi sau lygių konkurentų muzikos pramonėje.

Kompiuterių pramonėje kompaktiniai diskai pradėti naudoti žymiai vėliau. Dar prieš penkis metus jie buvo retenybė, ir daugumai atrodė, kad 650Mb kompaktinis diskas ilgą laiką patenkins net pačių reikliausių vartotojų poreikius. Vienok ir kompiuterių ir kompaktinių diskų naudojimas labai plečiasi, taip kaip plečiasi ir informacijos kiekis, kurį reikia išsaugoti.

Numatydami tokią situaciją, elektronikos gamintojai iš anksto pradėjo kurti sekančios kartos optinius informacijos kaupiklius. Čia, kaip ir kompaktinių diskų kūrimo procese pagrindinis variklis buvo laisvalaikio organizavimo industrija . Konstruktoriams buvo duotas tikslas – padidinti diskų talpį iki tokio lygio, kad vienoje jo pusėje tilptų aukštos kokybės skaitmeninis filmas.

Pradžioje, pagrindinės firmos-konstruktorės nesutarė dėl bendro formato, ir ateityje tai galėjo tapti didžiule formatų kova, na o tai tik sumažintų vartotojų susidomėjimą nauja produkcija ir žinoma sumažintų pelną, kaip tai atsitiko buitinių video magnetofonų istorijoje. Galutiniam standarto priėmimui 1995 metais dešimt elektronikos gigantų (Hitachi, Matsushita, Electronic Indu strial, Mitsubishi Electric, Philips Electronics, Pioneer Electronics, Sony, Thomson Multimedia, Time Warner, Toshiba ir JVC) įkūrė organizaciją DVD Consortium. Naujieji diskai gavo DVD pavadinimą. Iš pradžių tai reiškė skaitmeninis video diskas (Digital video disk), vėliau tai pradėjo šifruoti kaip universalus skaitmeninis diskas (Digital versatile disk).

Šiame darbe apžvelgsime kompaktinių diskų ir DVD technologijas. Kadangi kompaktiniai diskai vartotojams yra žinomi jau beveik 15 metų informacijos apie tai ir standartų yra gana daug.

DVD pasirodė tik keletą metų atgal, todėl dar nėra susiformavįę griežti standartai, o tik principai. Todėl šiuo metu įmanoma tik susipažinti su DVD principais, o ne išsamiai išnagrinėti visą DVD technologiją. Todėl darbe optinių kompaktinių technologija bus išnagrinėta plačiau negu DVD.2. Optinė informacijos saugojimo technologija ir diskų struktūros

CD-ROM pavadinimas kilęs sutrumpinant žodžius „Compact Disk Read Only Memory“ tai yra „tik skaitomos atminties kompaktiškas diskas“ Šie diskai buvo kuriami nenumatant, kad juo s reikės naudoti kompiuterių informacijai saugoti, todėl jie buvo optimizuoti skaitmeninio garso įrašams saugoti. Juos kuriant buvo iškeltas uždavinys – diske sutalpinti valandos trukmės HiFi kokybės garso įrašą. Pradėjus taikyti šiuos diskus kompiuterijoje iškilo begalės trūkumų.

Pradėti kurti nauji diskų standartai, didinamas duomenų perdavimo greitis. Buvo sukurta daug CD modifikacijų tai CD-ROM/XA, VIDEO CD, CD-Extra, CD-I, CD-R, CD-RW. Tai laikinai patenkino vartotojų poreikius ir dabar CD įrenginiai faktiš kai yra neatsiejama PC periferijos dalis. 2.1 CDROM technologija

CDROM diskai yra skirti tik skaitomos (read only) informacijos saugojimui. Rašymo į CDROM pagrindai yra paimti iš muzikinių plokštelių rašymo metodo -naudojamas besisukantis diskas su spiralės formos t akeliu. Optiniame rašyme lazerio spindulys panaudojamas ne tik informacijos įrašymui, bet ir jos nuskaitymui.

Pradinis įrašas į diską padaromas ant poliruoto stiklinio disko, padengto 0,12-0,15 um lako, jautraus šviesai, sluoksniu. Rašymas vyksta lazerio spindulio pagalba. Spindulio paveiktos sluoksnio vietos panaikin amos tirpikliu ir lako paviršiuje kas 1,6 um susidaro 0,12 um aukščio ir 0,6 um pločio kauburėliai. Šie kauburėliai vadinami pitais (paviršiaus informacinis vienetas analogiškas dvejetainėje sistemoje bitui). Jų ilgis atsižvelgiant į įrašomus duomenis bū na nuo 1 ik 3 um. Išsidėstę paeiliui pitai sudaro spiralinį takelį, kuris prasideda disko centre.1 pav. Padidintas CDROM disko vaizdas

Diskų kopijų gaminimas taip pat panašus į patefono plokštelių tiražavimą. Nuo stiklinio disko, padengto laku, gaunamos metalinės kopijos, kurios ir naudojamos kaip matricos presuojant karšto (skysto) polikarbo nato diskus. Ant šių diskų užgarinamas metalo sluoksnis atlieka reflektoriaus funkciją. Gauti diskai padengiami skaidriu apsauginiu polikarbonato
sluoksniu, atspariu mechaniniam poveikiui, drėgmei ir temperatūrai.

Kompaktinio disko pjūvis pateikiamas 2 pav.

2. pav. CDROM disko konstrukcija.

CDROM diskų fiziniai parametrai yra pateikiami 1 lentelėje.

1 Lentelė. CDROM disko fiziniai parametrai

Diametras (mm) 120

Disko storis (mm) 1,2

Informacinio sluoksnio storis (mm) 1,2

Takelio plotis (um) 1,6

Minimalus pito ilgis (um) 0,83

Maksimalus pito ilgis (um) 3,1

Pito plotis (um) 0,4

Pito gylis (um) 0,1

Tarpeliai tarp pitų (um) 1

Tarpai tarp takelių (um) 1,6

Naudojamo lazerio bangos ilgis (nm) 780

Vieno sluoksnio talpa (Gb) 0,65

2.2 CD-R technologija

Kalbant apie visus kompaktinius diskus pridedama dalis „tik skaitomi diskai“ (read only discs) Tai primena, kad juos galima skaityti su kompaktinių diskų grotuvais ir CDROM įrenginiais, bet informacijos juose šiais įrenginiais pakeisti negalima. Tai yra naudinga, kai reikia pagaminti daug disko kopijų už žemą savikainą, bet nenaudinga, kai kopijų skaičius yra mažas.

Tobulėjant optinių kaupimo įtaisų technologijoms, buvo sukurti keli optiniai informacijos įrašymo būdai. Vienas iš jų WORM (Write Once-Read Many, rašyti vieną kartą – skaityti daug kartų). Gaila, bet šis procesas yra negrįžtamas. Informaciją į diską galima įrašyti tik vieną kartą, jos ištrinti neįmanoma.

WORM technologija buvo sukurta Japonijos kompanijoje Taiyo Yuden. Šį standartą Philips ir Sony korporacijos priėmė 1990 metais. CD-R diskus galima skaityti su standartiniais CDROM įrenginiais. Taip pat buvo įvesti papildomi patobul inimai. Rašant informaciją, dalį WORM disko galima palikti tuščia. Šią vietą galima užpildyti kitos rašymo sesijos metu. Tai vadinamasis „multisession“ (daugkartinio rašymo) režimas. Šių CD-R dis kų struktūra ir gamyba yra panaši į paprastų CDROM.

Diskas yra pagamintas iš polikarbonato kurio vidinis paviršius yra padengtas specialių dažų sluoksniu. Lazerio spindulys gali pakeisti dažų sluoksnio šviesos absorbcijos laipsnį. Sekantis sluoksnis yra pagamintas iš aukso ar paauksuoto metalo (naujausios technologijos jau leidžia naudoti sidabrą). Šis metalo sluoksnis padengtas apsauginiu lako paviršiumi.

Padidintas CD-R disko fragmento pjūvis pavaizduotas 3 paveiksle.3 pav. CD-R fragmento pjūvis

Šie diskai gamybos metu yra suformatuojami. Tai yra jų neskaidriame dažų sluoksnyje yra suformuotas 0,6-0,7um spiralinis takelis (griovelis) , kuris ir „rodo kelią“. Šiame takelyje informacija įrašoma galingu lazerio spinduliu išdegina nt skylutes iki atsispindinčiojo sluoksnio. Informacija skaitoma mažos galios spinduliu, matuojant atsispindėjusios šviesos intensyvumą. Šviesos srauto pokytis atsiranda lazerio spinduliui einant per duobutės kraštą, yra koduojamas vienetu, o nekintantis šviesos srautas – nuliu. Informacijos įrašymo patikimumui padidinti tarp dviejų vienetų daromas mažiausiai dviejų nulių tarpelis.

Pagrindinis trūkumas dėl ko WORM technologija nepaplito – buvo tas, kad CD-R diskelyje įrašytos informacijos negalima pakeisti. Privalumas – gana žema vieno disko savikaina.2.3 CD-MO technologija

Kadangi WORM technologija turi savo trūkumų, buvo pradėta ieškoti naujų optinių informacijos saugojimo būdų. Kitas, jau ne WORM, informacijos saugojimo būdas – magneto optinis. Šiuo būdu išsaugotą informaciją galima keisti kiek norima kartų, išsaugojant panašią įtaisų struktūrą.

Klasikinį CD-MO diskelį sudaro pagrindas, šviesą atspindintis aliuminio sluoksnis, informacinis ir apsauginis sluoksnis. Magneto optinis metodas pagrįstas Kero efektu. Šis efektas pasireiškia tuo, kad įmagnetintas paviršius keičia atsispindėjusio poliarizuoto šviesos srauto poliarizaciją priklausomai nuo magnetinio lauko poliškumo. Informacija įrašoma naudojant lazerio spindulio ir megnetinio lauko derinį, o skaitoma matuo jant grįžtančio lazerio spindulio poliarizaciją.

Informacinį sluoksnį sudaro tik kelių atomų storio įmagnetintas, temperatūrai jautrus, šviesą poliarizuojančio oksido sluoksnis. Informacijos vienetas įrašomas lazerio spinduliu įkaitinus šio sluoksnio mikrosritį iki Kiuri taško (K iuri taškas – tamperatūra prie kurios medžiagos diamagnetinės savybės susilpnėja, tai yra apie 145 laipsniai Celsijaus) ir tuo pat metu rašymo galvutės sukurtu stipriu magnetiniu lauku mikrosrityje pakeičiant sluoksnio dalelių įmagnetinimo poliškumą, kuris užsifiksuoja mikrosričiai auštant. Įmagnetinimo kryptis ir poliarizacinės mikrosrities savybės priklauso nuo to, kas buvo įrašyta – vienetas ar nulis. Skaitant informaciją, jau mažos galios lazerio s pindulys pereina permagnetintą mikrosritį, atsispindi nuo aliuminio sluoksnio ir jau poliarizuotas grįžta į analizatorių, kuris ir nustato, kas toje mikrosrityje buvo įrašyta. Pabaigai galima pastebėti, kad šie diskai nėra labai paplitę, iš dalies dėl to, kad buvo sukurta paprastesnė su fazės detekcija PD (Phase Detected, ) technologija.

4 pav. CD-MO fragmento pjūvis

2.4 CD-RW technologija

Ateityje, matyt, labiausiai pasiteisins ir paplis CD-RW diskai. Tai Compact Disc ReWritable ( perrašomi kompaktiniai diskai ). Nors ir CD-MO diskai yra perrašomi, jie turi daug trūkumų, vienas iš pagrindinų – rašymo proceso sudėtingumas ir nesuderinamumas su ankstesniais CD. CD-RW diskai dar vadinami CD-PD (compact disc phase detected). Taip
todėl, kad informacija saugoma keičiant medžia gos fizinę būseną (fazę).

Tokį diską sudaro : pagrindas, šviesą atspindintis sluoksnis, informacinis sluoksnis ir apsauginis sluoksnis. Pagrindinė šios struktūros dalis – informacinis sluoksnis. Jį sudaro : sidabras, indis, antimonis, teliūras (Ag-In-Sb-Te) . Tai keičantis savo fazę sluoksnis. Trumpam lazerio spinduliu įkaitinus mikrosritį, ji pakeičia savo būseną – iš amorfinės į kristalinę, įkaitinus dar kartą sritis grįžta į pradinę būseną iš kristalinės į amorfinę. Informacijos nuskaitymo metodas yra labai paprastas ir pagrįstas tuo, kad amorfinė medžiagos būsena yra neskaidri, o kristalinė atvirkščiai – skaidri, grįžtančiojo lazerio spindulio intensyvumas priklauso nuo informacinio paviršiaus fazės. Informacija skaitoma, kaip ir CD-ROM arba CD-R kaupikliuose, matuojant asispindėjusios mažos galios lazerio šviesos intensyvumą.

CD-RW disko struktūra pavaizduota 5 paveiksle.

5 pav. CD-RW disko struktūros pjūvis

2.5 CD diskų kodavimas

Audio kompaktiniuose diskuose analoginiai stereo signalai keičiami į skaitmeninę formą. Skaitmeninio 16 bitų signalo diskretizacijos dažnis Fd=44,1 kHz (aukščiausias perduodamo analoginio signalo d ažnis 20 kHz). Diskretizacijos periodas lygus :

Td = 1 / Fd = 22,676 ms

Bandras skaitmeninio signalo srautas :

C = 2 * Fd * m = 2 * 44,1 * 1000 * 16 = 1,4112 Mbit/s.

Kas 6 kairio ir dešinio kanalų signalų taktus duomenys grupuojami į kadrus, jų talpa:

Rk = 2 * 6 * 16 = 192 signalo bitai.

Šie bitai grupuojami į 24 blokus po 8 bitus į bloką. Kadro ilgis lygus

Tk = 6 * Td = 6 * 22,676 = 136,05 ms ,

o dažnis :

Fk = 1 / Tk = 1 / 136,05 = 7,350 kHz.

Skaitmeninio signalo srauto greitis :

C = Rk / Tk = Rk * Fk.

Skaitant gautą skaitmeninį signalą gali įsivelti klaidų, todėl reikia naudoti klaidų detekciją ir korekciją. Tam naudojamas „Rido Saliamono“ kodavimas. Rezultate į signalo kadrą įvedami aštuoni kontrol iniai blokai (po 8 bitus į bloką) t.y koreguojantys 64 bitų talpos duomenys. Kadro talpa su koreguojančiais duomenimis lygi:

Rk = 24 + 8 = 32 blokai = 256 bitai,

o srauto greitis :

C = Rk * Fk = 256 * 7,350 * 1000 = 1,8816 Mbit/s

Toliau prie kiekvieno kadro informacinių ir koreguojančių duomenų pridedamos 8 papildomos skiltys, sudarančios vieną bloką reikalingą valdymui ir indikacijai. Šie duomenys naudojami kaupiklyje reguliuoj ant disko sukimosi greitį, lazerio spindulio fokusavimą, takelio sekimui ir norimo tako radimui. Šiuo atveju kadro talpa gaunasi Rk = 24 + 8 + 1 = 33 blokai = 264 bitai,

o skaitmeninio signalo srautas : C = 1,9404 Mbit/s.

Vėliau vykdoma kanalinė moduliacija pagal kodą 8 / 14. Iš kiekvieno 8 skilčių bloko suformuojamas 14 skilčių žodis (naujas blokas) ir 3 papildomi skiriamieji bitai žodžių kraštuose. Kiekvieno kadro pra džia pažymima 24 skilčių sinchrožodžiu. Šis kodas supaprastina taktinio dažnio išskyrimą iš atkuriamo skaitmeninio srauto.

Gaunama tokia rašomo skaitmenio signalo struktūra kadro tėkmėje :

Informacijos valdymo ir indikacijos žodis,

12 informacinių žodžių,

4 koreguojantys duomenų žodžiai,

12 informacinių žodžių,

4 koreguojantys žodžiai,

24 skilčių sinchrožodis,

3 skiriamieji bitai.

Gaunama tokia rašomo kadro talpa :

Rk = 33 * ( 14 + 3 ) + ( 24 + 3 ) = 558 bitai

Srauto greitis :

C = 588 * 7,350 * 1000 = 4,3218 Mbit/s.2.6 Duomenų išdėstymas kompaktiniuose diskuose

Kompaktinio disko duomenų takelis prasideda disko centre ir baigiasi jo pakraštyje. Tai išilginė spiralinė juosta. Takelio diagrama pavaizduota 6 paveiksle.6 pav. Takelio išsidėstymas kompaktiniame diske

Disko takelio ilgis siekia 10 km., o takelių tankumas yra apie 16 000 į colį (TPI Track Per Inch – takeliai į colį). Palyginimui galima paimti lankstų diskelį (floppy disc) kuris turi 69 takelius į colį.

Informacijos išdėstymą galima aprašyti dviem terminais : takeliais ir sesijomis. Kompaktinis diskas padalintas į individualius takelius (track) . Šis padalinimas buvo reikalingas atskirti dainas viena nuo kitos audio kompakte. Audi o kompakte vienai dainai yra skirtas vienas takelis, na o CD-ROM turi vieną ilgą kompiuterio duomenų takelį. Kompaktai ( Mixed Mode CD – maišyto tipo CD ) kompiuterio duomenims naudoja pirmą takelį ir p o vieną takelį kiekvienai dainai.

Kiekvieną kartą rašant į kompaktinį diską sukuriama nauja sesija. Sesija yra fizikinis disko padalinimo būdas, taip pat kaip ir takelis. Kiekvienos sesijos pradžioje į diską įrašomas lead-in (įvadas), o pabaigoje lead-out (išvadas) . Kompaktai kuriuose yra tik viena sesija vadinami vienasesijiniais (singlesession). Kiekviena sesija gali turėti keletą takelių, o kiekvienas kompaktinis diskas keletą sesijų. Tokie kompaktai vadinami daugiasesijiniai ( multisession ). Norint įrašyti daugiasesijinį diską reikia, kad CD kaupiklis palaikytų tokį režimą. Bet astiranda tokia problema, kad dauguma senesnės laidos CD kaupiklių ir kompaktin ių diskų grotuvai gali skaityti tik vienasesijinius diskus. Todėl specialistai rekomenduoja be būtino reikalo nekurti daugiasesijinių diskų.

Šiuo metu Jūs matote 31% šio straipsnio.
Matomi 2170 žodžiai iš 7073 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.