Оптический диск - Томский политехнический университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Принцип записи информации на
оптические диски в зависимости от типа
Разработчики:
студенты группы 0А34
Киблер Э. В., Сергеева Н. Д.
и студент группы 0А33
Мельченко С. В.
Томск - 2013
План доклада
 Историческая справка. Типы дисков.
 Оптический принцип записи и считывания информации
• CD-ROM и DVD-ROM
• СD-R и DVD-R
• CD-RW и DVD-RW
 Типы DVD-дисков
 Принцип работы приводов компакт-дисков
 Интересные факты
2
Что такое оптический диск
 Оптический диск (англ. optical disc) — собирательное
название для носителей информации, выполненных в
виде дисков, чтение с которых ведётся с
помощью оптического излучения
3
Историческая справка
В конце 1970-х годов компании Sony и Philips начали
совместную разработку единого стандарта оптических
носителей информации
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
4
Историческая справка
 CD (Compact Disk) получили
свое название из-за
относительно небольшого
размера по сравнению с
виниловыми пластинками
 DVD изначально
предназначались
для записи видео
(Digital Video Disk)
Но впоследствии переименованы
в Digital Versatile Disk (Цифровой
двухсторонний диск)
5
Историческая справка
 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 компактдисках
6
7
Типы дисков
Digital
Versatile Disc
- DVD
Compact
Disk - CD
ReadOnly Memory –
только для чтения
•CD-ROM
•DVD-ROM
(Recordable –
записываемый
•CD-R)
•DVD-R
ReWritable –
перезаписываемый
•CD-RW
•DVD-RW
Оптический принцип записи и
считывания информации
 Информация на лазерном диске
записывается на одну спиралевидную
дорожку (как на грампластинке),
содержащую чередующиеся участки с
различной отражающей способностью
 Различие коэффициентов отражения
разных
участков
достигается
различными технологиями: от простой
штамповки до изменения отражающей
способности участков поверхности с
помощью мощного лазера
8
Структура диска
 Информация записывается в
виде спиральной дорожки из
питов (углублений) и лендов
(пространств между питами)
 Считывание
производится
лазерным лучом
 Питы
рассеивают
или
поглощают падающий на них
свет, а ленды — отражают
 Различие между дисками
только для чтения (CD) и
перезаписываемыми
дисками
(CD-R/RW)
заключается
в
способе
формирования питов.
9
CD-ROM и DVD-ROM
 На лазерных CD-ROM и
DVD-ROM дисках хранится
информация, которая была
записана на них в процессе
изготовления. Запись на них
новой
информации
невозможна, что отражено
во второй части их названий:
ROM (Read Only Memory только чтение)
10
Главное различие DVD и CD
DVD и CD диски
отличаются размером и
плотностью
«дырок»
объемом информации
11
Структура CD
12
Структура CD-R
 Активный
слой
изготавливают
из
органических
соединений: цианина и его производной – фталоцианина.
Считается, что фталоцианин более надежен и долговечен,
так как менее чувствителен к солнечному свету
13
CD-RW и DVD-RW
 CD-RW имеет два дополнительных термозащитных слоя,
что позволяет записывать на него более 1000 раз
 Конструкция перезаписываемого компакт-диска (CD-RW)
напоминает CD-диск, но вместо отражающего слоя в нем
используется специальное вещество, способное
многократно изменять свою структуру
 Такой материал получил название AVIST; он обладает
практически идеальными характеристиками:
высокая отражающая способность (35-40%)
способность перехода в аморфное состояние и обратно
в твердое при воздействии лазеров разных частот
14
Структура CD-RW
15
Типы DVD-дисков
 DVD – диски подразделяются:
 По числу сторон:
• Односторонние
• Двусторонние
 По числу слоев на стороне:
• Однослойные
• Двуслойные
16
Однослойные и двуслойные DVD
 Двуслойные диски имеют два слоя
для записи информации: внешний –
из
полупрозрачного
материала,
внутренний - из обычных пластмасс
на основе поликарбонатов
 При считывании лазер проходит по
трекам внутреннего слоя, затем
происходит смена фокусировки и
считывается внешний слой
 Фокусировка переключается почти
мгновенно
=>
считывание
происходит без перерыва
 Емкость увеличивается до 8,5ГБ
17
Запись на двуслойные DVD
18
 Два рабочих слоя разделены полупрозрачным материалом,
который должен обладать взаимоисключающими свойствами:
• хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания
наружного слоя
• одновременно
быть
максимально
считывании внутреннего слоя
 По заказу корпораций Philips и Sony
компания 3M создала материал,
удовлетворяющий таким требованиям
прозрачным
при
Двусторонние DVD
 Общая толщина DVD-дисков (как однослойных, так и
двухслойных) 0,6 мм – в 2 раза меньше толщины CD
 В одностороннем однослойном диске с задней стороны
приклеивается дополнительная подложка толщиной 0,6мм
 Конструктивно
процесс
производства
выглядит
следующим образом: два отдельных односторонних DVDдиска склеивают между собой задними сторонами
 В результате общая толщина диска та же, что у
стандартного CD - 1,2 мм, но информации такой диск
способен вместить в два раза больше
 Эта идея была предложена компанией Toshiba
19
Виды дисков
Однослойные
Односторонние
Двусторонние
20
Двухслойные
Принцип работы приводов
компакт-дисков
Схема работы устройства чтения – записи :
 1. Лазерный диод излучает маломощный пучок света,
который, проходя через направляющую призму и
разделитель луча, попадает на отражающее зеркало. Во
время записи мощность лазерного луча значительно
возрастает, а при стирании данных уменьшается
 2. Подчиняясь командам микропроцессора, каретка с
отражающим зеркалом перемещается к нужной дорожке
21
Принцип работы приводов
компакт-дисков
 3. Лазерный луч отражается от
диска, попадает на зеркало,
затем на разделитель луча и
далее на направляющую призму
 4. Из призмы луч попадает в
фотодатчик,
фотодатчик
посылает
сигналы
во
встроенный в привод компактдисков микропроцессор, где
данные
обрабатываются
и
передаются по шлейфу на
материнскую плату
22
Сравнение разных типов дисков
Метод
записи
Емкость
CD
до 700 Мбайт
DVD
4,7 – 17 Гбайт
CD
до 700 Мбайт
DVD
4,7 – 17 Гбайт
CD
до 700 Мбайт
DVD
4,7 – 17 Гбайт
ROM
R
RW
штамповка
лазер
лазер
Скорость
записи
Скорость
считывания
-
до 52х
-
до 16х
40х
до 52х
8х
до 16х
24х
до 52х
2х
до 16х
* Nx – коэффициент увеличения относительно базовой скорости:
• для CD – 150 Кбайт/с (1х)
• для DVD - 1,32 Мбайт/с (1х)
Интересные факты
Оптические диски нового поколения
 Новое поколение дисков
было представлено двумя
конкурирующими
технологиями – Blue-ray
(Sony) и HD DVD (Toshiba)
 Носитель Blu-ray позволяет
записать
25
Гбайт
информации на один слой,
а на двухслойных дисках
можно хранить до 50 Гбайт
 Недостаток
высокая
стоимость как приводов, так
и дисков
23
Зонирование
 Для контроля за распространением дисков и защиты
авторских прав производители DVD разделили мир на шесть
географических зон и разработали специальные коды
 Использование такого регионального кодирования сделало
невозможным воспроизведение дисков одной зоны на DVDприводах другой зоны
• Зона 1 – США и Канада
• Зона 2 – Западная Европа, Япония, ЮАР, Ближний Восток
• Зона 3 – Юго-Восточная и Восточная Азия, включая Тайвань и
Гонконг
• Зона 4 – Латинская Америка, Южная Америка, Карибские
острова, Австралия и Новая Зеландия
• Зона 5 – страны бывшего Советского Союза, Африка (кроме
ЮАР), Индия, Пакистан, Монголия и Северная Корея
• Зона 6 – Китай
24
Видео
 http://www.youtube.com/watch?v=Rsh0rAPjMyQ
25
Вывод
 В начале 21 века оптические диски были наиболее
распространенным носителем информации
 В настоящее время в большей степени используются
альтернативные носители, такие как флеш-память
 Сейчас намечена тенденция к более широкому
распространению интернет-серверов как носителей
информации, какими являются кибердиски и другие
ресурсы
 Таким образом, есть вероятность, что в будущем
оптические
диски
будут
полностью
заменены
альтернативными носителями информации
26
Вариант использования
оптических дисков в будущем
27
Источники
 http://dvd---format.blogspot.ru/2012/08/dvd_2385.html
 http://www.5byte.ru/10/0023.php
 http://www.razlib.ru/kompyutery_i_internet/zapis_cd_i_dvd_pr
ofessionalnyi_podhod/p3.php
 http://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EF%F2%E8%F7%E5%F1
%EA%E8%E9_%E4%E8%F1%EA
 http://www.compumir.ru/m/591
 http://ru.wikipedia.org
28