ОСНОВНІ ТИПИ КОМПАКТ-ДИСКІВ

В даний час використовуються такі основні типи компакт-дисків:

  • зчитування компакт-диск або компакт-диск з пам'яттю тільки для читання (Compact Disk Read Only Memory - CD-ROM), виготовлений промисловим способом штампування, який містить інформацію і призначений для багаторазового зчитування;
  • записується компакт-диск (Compact Disk Recordable - CD-R), що дозволяє користувачеві здійснити одноразову (многосеансную) запис даних, після чого використовувати диск для багаторазового зчитування;
  • перезаписуваний компакт-диск (Compact Disk Re- Writable - CD-RW), призначений для багаторазового запису та зчитування;
  • цифровий універсальний диск (Digital Versatile Disk - DVD), призначений для якісного відтворення відеозображень, звуку і цифрових даних. Відрізняється від інших дисків високою щільністю запису.
  • диск Blu-ray Disc, BD (від англ, blue ray - синій промінь і disc - диск; написання иі замість blue - навмисне), який використовується для запису з підвищеною щільністю і зберігання цифрових даних, включаючи відео високої частоти.

Фізична структура компакт-диска створюється в процесі його технологічного виготовлення та визначається кількістю шарів і їх розташуванням. Тому розглянемо технологію виготовлення і особливості основних типів компакт-дисків.

Диски CD-ROM. Фізична структура такого диска (уздовж доріжки) зображена на рис. 6.8, а. При масовому виробництві компакт-диски виготовляються штампуванням або пресуванням. Спочатку створюється диск-оригінал, що складається зі скляної основи з нанесеним на неї реєструючим шаром. В процесі запису даних на диск-оригінал з використанням складної прецизійної апаратури змінюється рельєф його реєструючого шару. отриманий

Фізичні структури CD-ROM (a), CD-R (б) і CD-RW (в)

Мал. 6.8. Фізичні структури CD-ROM (a), CD-R (б) і CD-RW ( в )

рельєф з диска-оригіналу переноситься на металеву матрицю. Виготовлена матриця використовується при масовому виробництві штампованих компакт-дисків CD-ROM з полікарбонатною основою. Для створення відбивної поверхні на відштампований диск напилюється тонкий (0,05-0,1 мкм) шар алюмінію. Для захисту алюмінієвого шару від окислення наноситься шар акрилового лаку, затвердевающего під дією ультрафіолетових променів. На поверхню диска методом трафаретного друку наноситься текст етикетки.

Диски CD-R. Основними технологічними етапами процесу виготовлення диска є:

  • • пресування розплавленої полікарбонатною маси з використанням формотворною матриці, в результаті якого створюється полікарбонатна підкладка;
  • • формування на диску за допомогою матриці спиралеобразной початкової борозенки (Pre-groove), або канавки у вигляді виступу. З боку лазера ця канавка має хвилеподібну форму (відхилення становить 0,03 мкм при відстані між канавками 1,6 мкм). Відхилення канавки від осьової лінії служать додатковою інформацією, яка зчитується накопичувачем. Сигнал, що формується в результаті коливань доріжки, називається абсолютним часом початкової доріжки ATIP (Absolute Time In Pre-groove);
  • • нанесення рівномірного шару органічного барвника способом ценріфугірованія;
  • • створення відбиває шару з золота, що володіє високою корозійною стійкістю і має максимально можливу відбивну здатність;
  • • покриття поверхні диска акриловим лаком для захисту відбиває шару і шару барвника;
  • • нанесення шару фарби способом трафаретного друку, який використовується для ідентифікації та додаткового захисту диска.

Як випливає з рис. 6.8, б, на якому показано перетин диска CD-R поперек доріжки, в його структурі міститься більша кількість шарів в порівнянні з CD-ROM (з'явилися записує шар і шар з початковими канавками).

У режимі запису використовується лазерний промінь з довжиною хвилі 780 нм підвищеної потужності. Лазер працює в імпульсному режимі. Шар органічного барвника нагрівається до температури 250-300 ° С. Барвник вигорає і стає непрозорим, тому процес запису часто називають випалюванням. Вигоріла частина барвника відповідає рівню логічного нуля, збережена частина - рівню логічної одиниці. Випалені ділянки не відновлюються, тому диски CD-R називаються носіями з одноразовою записом.

У режимі читання використовується промінь лазера низької інтенсивності. При попаданні на випалені ділянки промінь не відбивається: зчитується логічний нуль, на інших ділянках зчитується логічна одиниця.

Диски CD-RW. Основні технологічні процеси процесу виготовлення:

  • • створення полікарбонатною підкладки;
  • • форматування спиралеобразной канавки хвилястої форми, коливання якої визначають інформацію позиціонування;
  • • нанесення першого шару діелектрика;
  • • нанесення записуючого шару зі зміною фази стану, який являє собою сплав срібла, індію, сурми і телуру (Ag-In-Sb-Te), що має полікристалічну структуру з відбивною здатністю 20% і має здатність фазових перетворень (з аморфного стану в кристалічний і назад);
  • • нанесення другого шару діелектрика;
  • • нанесення відбиває шару з алюмінію;
  • • нанесення акрилового лаку в якості захисного покриття.

На відміну від CD-R диски CD-RW мають шари діелектрика (рис. 6.8, в), розташовані вище і нижче записуючого шару. Вони призначені для захисту полікарбонатною підкладки і шару, що відображає від перегріву в режимі запису. Крім того, в CD-RW використовується записує шар, що володіє властивостями, завдяки яким можливо багаторазове перезапісиваніе інформації.

Під час запису лазер може працювати в двох режимах:

  • • в режимі P-записи лазерний промінь нагріває матеріал записуючого шару до температури 500-700 ° С, що призводить до його плавлення. У рідкому стані молекули сплаву починають вільно переміщатися, матеріал втрачає кристалічну структуру, переходить в аморфний стан, після чого в застиглому стані відбивна здатність знижується до 5%;
  • • в режимі Р-стирання шар активного матеріалу нагрівається до температури 200 ° С, при якій відбувається розм'якшення матеріалу. При охолодженні матеріалу відбувається його перехід з аморфного в кристалічний стан. Відбивна здатність відновлюється до 20%. Незважаючи на назву режиму, стирання не відбувається.

Завдяки можливості зміни відбивної здатності на дисках CD-RW застосовується технологія прямого перезапису даних. В процесі перезапису постійно включений лазер генерує імпульси різної потужності, створюючи області аморфної і полікристалічний структури. Структура областей абсолютно не залежить від їх попереднього стану. Носії дисків можуть перезаписуватися 1000 разів і більше.

Диски DVD. Цифровий універсальний диск DVD представляє собою компакт-диск високої ємності. Збільшення ємності досягнуто завдяки:

  • • зменшення довжини штриха сигналограмми в 2,25 рази (0,9-0,4 мкм) і відстані між доріжками в 2,16 рази (1,6-0,74 мкм);
  • • збільшення поверхні диска для запису даних (8,6-8,76 мм 2);
  • • зменшення секторів з 2048/2352 до 2048/2064 байт (збільшується їх кількість);
  • • використання більш ефективних способів модуляції і коду корекції помилок;
  • • використання для запису даних двох сторін диска і двох шарів записи на кожній зі сторін.

Диск DVD має такі ж розміри, що і звичайний компакт-диск. Єдина доріжка, що складається з западин і майданчиків, починається на внутрішній частині диска і доходить по спіралі до зовнішньої. Довжина доріжки перевищує 11 км. DVD-диски бувають одно- і двосторонніми, з одним або двома записуючими шарами на кожній стороні. Технологія DVD подібна технології звичайних компакт-дисків за винятком того, що шари і сторони дисків штампуються з окремих полікарбонатних заготовок. На рис. 6.9 представлені чотири відомих типу DVD-дисків:

Фізичні структури чотирьох типів DV

Мал. 6.9. Фізичні структури чотирьох типів DVD

  • • односторонній одношаровий диск DVD-5 ємністю 4,7 Гбайт, що складається з двох з'єднаних між собою підкладок (верхня порожня, нижня з одним шаром записи);
  • • односторонній двошаровий диск DVD-9 ємністю 8,5 Гбайт, що складається з двох з'єднаних між собою підкладок (верхня порожня, нижня з двома шарами записи);
  • • двосторонній одношаровий диск DVD-10 ємністю 9,4 Гбайт, що складається з двох штампованих підкладок, з'єднаних один з одним (верхня і нижня з одним шаром записи);
  • • двосторонній двошаровий диск DVD-18 ємністю 17,1 Гбайт, що складається з двох з'єднаних між собою підкладок (верхня і нижня з двома шарами записи);

Стандарт DVD задовольняє вимогам, що пред'являються до відтворення відеозображень і до зберігання даних. Рівень якості зображення і звуку, що зберігається в форматі DVD, дуже близький до рівня професійних студійних відеозаписів. Висока якість звучання забезпечується використанням 16-, 20- або 24-розрядної лінійної імпульсно-кодової модуляції з частотою дискретизації 48 або 96 кГц, що відповідає запису звуку в смузі частот шириною 22 або 44 кГц відповідно.

Зчитування звукової інформації в форматі DVD виробляється зі швидкістю 384 Кбайт / с, що дозволяє організувати багатоканальне звуковий супровід.

Застосовуючи стиснення MPEG-2, на DVD-диску можна розмістити повнометражний відеофільм (тривалістю до 135 хв) з трьома каналами якісного звукового супроводу і чотирма каналами субтитрів. Для дисків з ємністю 9,4 і 17 Гбайт тривалість відтворення записаної на них інформації становить відповідно 4,5 і 8 ч.

Робоча довжина хвилі випромінювання лазера знижена з 0,78 мкм до 0,63-0,65 мкм, що дозволило зменшити розміри западин (штрихів) записи практично в два рази, а відстань між доріжками запису - з 1,6 до 0,74 мкм .

При зчитуванні інформації лазерний промінь спочатку фокусується на першому шарі (зчитується перший шар), а потім на другому (зчитується другий шар). Для двостороннього диска кращими є приводи DVD, оснащені двома незалежними прочитуючими системами.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >