CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – диск только для чтения.

Размер: 120 мм, толщина 1,2 мм (5”) 640-700 МБ (из них 8 МБ служебная информация)

Структура диска:

Поликарбонатная пластмасса (Back layer)

Тонкий слой алюминия

Защитный слой (лаковое покрытие/лакировка)

Этикетка диска (декоративное покрытие)

Информация на диске записывается вдоль одной спиральной дорожки (как на грампластинке), начало дорожки отсчитывается от центра диска к краю, т.е. дорожки диска имеют форму спирали. Лазерный луч определяет цифровую последовательность 0 и 1, записанных на CD, по форме микроскопических ямок (Pit-слой) на его спирали.

Принцип считывания информации c CD-ROM 4 этапа:

Лазерный луч, попадая на отражающий свет островок(возвышенность), отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную 1. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается, фотодетектор фиксирует двоичный 0.

1. луч слабого лазера дисковода двигается через систему линз и фокусируется на спирали диска
2. луч «считывает», отражаясь от pit-слоя диска с разной интенсивностью
3. отраженный луч попадает в группу призм, преломляется и отражается на фотодетекторе
4. фотодетектор определяет интенсивность светового потока и передает микропроцессору дисковода, тот переводит все в цифровую последовательность (0 или 1).

Принцип записи на CD-ROM:

CD-ROM изготавливаются только в заводских условиях на специализированном промышленном оборудовании в 2 этапа:

1. Создается мастер-диск (матрица). На заготовке диска (рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла — алюминия) формируется спиралевидная дорожка вдоль которой лазерный луч «прожигает» в ней крохотные ямки. (pit-участки).
2. Штамповка тиража с мастер-диска. Матрица отправляется в производственный цех, где с нее штампуется множество копий. Потом рельефная основа металлизируется, добавляется еще один более тонкий слой лака, защищающего металлическую поверхность, сверху наносятся рисунки (этикетка).

Информация с лазерного диска считывается с помощью привода (CD-дисковода) Конструкция привода:

1. Плата электроники (Размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала)
2. Шпиндельный двигатель (электродвигатель) – служит для вращения диска в дисководе с постоянной или переменной линейной скоростью
3. Оптическая система считывающей головки состоит из оптической головки и системы ее позиционирования. В головке размещены маломощный лазерный излучатель, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель.

Система загрузки диска — может быть в двух вариантах:

1. специальный футляр для диска (caddy), вставляемый в приемное отверстие привода (как floppy-disk)
2. выдвижной лоток подноса (tray-механизм), который выдвигается из накопителя после нажатия кнопки Eject. На него устанавливается диск, задвигается диск повторным нажатием кнопки Eject (задвигать tray-механизм «в ручную» не следует, можно повредить дисковод.

На передней панели дисковода имеются:

1. кнопка Eject для выгрузки и загрузки диска
2. гнездо для подключения наушников (с электронным или механическим регулятором громкости)
3. индикатор обращения к приводу
4. в ряде моделей может быть кнопка Play/Next –для проигрывания звуковых дисков (при этом кнопка Eject используется для остановки проигрывания). Качество воспроизведения музыкальных дисков уступает стационарному проигрывателю, т.к. это вспомогательная функция CD-ROM, а не основная – качество близко к плееру.
5. небольшое отверстие для аварийного извлечения диска, (например, при выходе из строя лотка дисковода, при аварийном отключении питания). В отверстие нужно вставить шпильку (распрямленную скрепку) и аккуратно нажать, при этом снимается блокировка лотка и его можно выдвинуть вручную и извлечь диск.

На задней панели:

Почти все CD-приводы имеют на задней панели добавочно к обычному аналоговому выходу (в виде импульсов тока) цифровой выход для прямого подключения к звуковой карте, что позволяет обойти звуковую часть привода и использовать соответствующие схемы звуковой карты (звук качественнее).

Характеристики дисковода:

Главной характеристикой является скорость чтения данных , зависит от скорости вращения диска, увеличив скорость вращения можно повысить скорость чтения данных. В CD-ROM (2,4,8 скоростных) постоянная линейная скорость(CLV — Constant Linear Velocity), частота вращения является переменной величиной и обратно пропорциональна расстоянию от считывающей головки до центра. Пример: 2-х скоростной привод 200 об/мин (внутр. дорожка) 530 об/мин (внешняя дорожка) Начиная с 12 скоростных CD-приводов диапазон частот составляет 2400-6360 об/мин, эту скорость на сменном носителе реализовать тяжело, поэтому используется другой режим CAV (Constant Angular Velocity) – режим с постоянной угловой скоростью, в котором частота вращения постоянна и близка к max, а скорость чтения пропорциональна радиусу. На этом режиме работают 16, 24, 32, 40, 50 скоростные СD- дисководы. Скорость вынесенная в маркировку дисковода – это max скорость чтения, а не усредненная – а это значит что перед вами не 24 скоростной дисковод, а 14-16 скоростной (по среднему значению). Совет высокоскоростными приводами не увлекаться, т.к. чем выше скорость чтения данных тем меньше качество, надежность чтения, тем больше вылезает ошибок (особенно с пиратских копий). 40-50 скоростных приводов вполне достаточно.

Интерфейс подключения CD-привода к материнской плате:

1. EIDE (вторым с винчестером на одном шлейфе) или отдельно в IDE
2. SCSI (устанавливается в гнездо расширения ПК материнской платы) Вместе с CD-ROM.- поставляется дискета с программным обеспечением для установки CD-ROM под операционную систему- специальный шнур для подключения к звуковой карте- комплект крепежных винтов

Фирмы-производители: NEC, ASUSTEK, Toshiba, Sony, Pioneer, Panasonic Правила эксплуатации дисководов и дисков:

• Боятся пыли и грязи на поверхности дисков, это может повредить систему линз и приведет к отказу от чтения (проскакивание дорожек). Недопустимы отметины от рук(отпечатки), царапины, грязь.
• Нельзя хватать за поверхность диска пальцами, только за боковые поверхности.
• Если диск грязный, существует единственный способ его очистить: диск смочить чистящим составом (на основе изопропилового спирта), провести салфеткой из микрофибры от центра к краю, ни в коем случае по окружности, вдоль дорожек.
• Существуют специальные платформы (приводы) для чистки дисков.
• Осторожно относится к эксплуатации в дисководе дисков сомнительного производства (случаи разрыва дисков в дисководе при раскручивании и как следствие поломка привода)

CD-R — Compact Disk Recordable – диск с однократной записью и многократным чтением

Для записи информации на такой диск необходимы: специальный пишущий привод, заготовка диска (болванка или матрица CD-R), специальное ПО. Эти диски используются для создания архива данных, аудио-видео-диски, дистрибутив программного обеспечения Емкость такая же как у CD-ROM. Есть 780-800 МБ для записи звука 74 мин по 176 КБ

Структура диска:

Прозрачный защитный слой

Краситель (регистрирующий слой – цианин или фталоцианин)

Подложка

Металлическое покрытие (алюминий, серебро, золото и др. сплавы)

Защитный слой лака с этикеткой

Цианиновый краситель обладает сине-зеленым (цвет «морской волны») или насыщенно синим оттенком рабочей поверхности, фталоцианин, в большинстве случаев, практически бесцветен, с бледным оттенком салатового или золотистого цвета. Цианиновый краситель более терпим к предельным сочетаниям мощности чтения/записи, чем «золотой» фталоцианиновый, поэтому зачастую диски на основе цианинового слоя проще считывать на некоторых дисководах. Фталоцианин — несколько более современная разработка. Диски на основе этого активного слоя менее чувствительны к солнечному свету и ультрафиолетовому излучению, что способствует увеличению долговечности записанной информации и несколько более надежному хранению в неблагоприятных условиях.

Принцип записи на CD-R:

Сфокусированным мощным лазерным лучом (CD — рекодером) нагреваются небольшие области слоя красителя. Краситель предает тепло смежной с ним подложке, под действием тепла подложка изменяет свои свойства и начинает рассеивать свет (темнеет и становится непрозрачной). В областях, не нагреваемых лазером, подложка остается прозрачной и при считывании данных пропускает луч. Последний проходит до металлического слоя, отражается от него и через подложку попадает на светочувствительный датчик. Способ записи информации отличается от CD-ROM, результат же один и тот же – последовательность отражающих и неотражающих участков (Образуются pit-участки подобно CD-ROM), которые читает любой CD-ROM Считываются такие CD-R немного хуже, чем обычные CD-ROM диски, из-за наличия дополнительного слоя, уменьшающего коэффициент отражения. Большое значение имеет и качество формирования «питов» на диске, что зависит как от свойств органического красителя, так и от самого CD рекордера. Конструкция привода такая же, отличие структура диска и мощность лазера. Как выбрать CD-R диск При выборе болванки для записи лучше всего ориентироваться на производителя диска. Именно на производителя, а не на торговую марку продавца (например диски Taiyo Yuden (TY) продаются под торговыми марками как самой Taiyo Yuden, так и Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf и некоторых других). На нашем рынке наиболее распространены диски следующих производителей (в скобках указаны некоторые торговые марки):

• Taiyo Yuden Company Limited (Taiyo Yuden,Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf)
• Mitsui Chemicals (Hewlett Packard, Mitsui, Philips, Sony)
• TDK Corporation (3M, TDK)
• SKC Company Limited (SKC)
• Multi Media Masters & Machinery SA (Mirex, BASF)
• Mitsubishi Chemicals Corporation (Traxdata, Verbatim)
• Ritek Co. (Dysan, FujiFilm, Memorex, MMore, Philips, BASF, TDK, Samsung, Targa, Traxdata)
• Fuji Photo Film Co, Ltd.(FujiFilm)
• Kodak Japan Limited (BASF & Kodak)
• Princo Corporation (BTC, Princo & KingTech)
• CMC Magnetics Corporation (BASF, MMORE, Imation, Memorex)

Для записи аудиодисков стоит обратить внимание на качественные цианиновые CD-R. При выборе CD-R для записи данных, чтобы информация хранилась на них максимально долгое время, следует отдать предпочтение качественным фталоцианиновым дискам.

CD-RW — Compact Disk ReWritable – многократно записываемый диск.

Структура диска:

Защитный прозрачный слой

Комбинированный слой

Металлическое покрытие (алюминий и др.)

Защитный слой

Принцип записи на CD-RW: Запись информации производится специальным комбинированным слоем, который реверсивно изменяет свои характеристики. Записывающий слой изменяет свое состояние (из кристаллического — прозрачного в аморфное непрозрачное). Такой процесс называется фазовым переходом и широко применяется в магнитооптических устройствах. Запись на CD-RW основана на изменении отражающей способности поверхности. Эти диски более «капризны» при чтении, т.к. изменение отражательных свойств у них намного ниже, чем у CD-R CD-RW показывают более низкую скорость работы, в отличии от CD-R, но справляется со всеми задачами что и CD-R и дополнительно можно перезаписывать диски. Скорость 4-8-12-16-24x Запись на CD-R (RW) может производиться в 2-х режимах:

1. режим (односеансный) DAO (Disk At Once –весь диск за один сеанс) – записывается (нарезается) весь диск за 1 сеанс без перерывов. После записи на такой диск на него невозможно будет дописать новые данные.
2. режим (многосеансный) TAO (Track At Once – одна дорожка за один сеанс) – данными заполняется за несколько сеансов, информация в виде отдельных томов или пакетов (пакетный режим).

Существуют CD-рекордеры – это привод способный писать на CD и читать их. Все современные рекордеры работают с CD-R и CD-RW. Скорость вращения указывается в трех числах: Например 50x/24х/16x/ 50х — скорость чтения CD 24x — скорость записи на CD-R 16x- скорость записи на СD-RW

DVD-Диски Digital Video Disk (цифровой видеодиск)

Дисковый DVD-накопитель имеет более коротковолновый лазер, чем CD, поэтому дорожки на диске размещаются ближе к друг другу, а также увеличивается объем информации, хранящейся на участке дорожки данной длины. В результате на одной стороне DVD-диска можно записать до 4,7Гб данных. Существуют двухслойные диски с возможностью записи 8,5Гб данных на одной стороне, а также двухсторонние «перекидные» (Flippy) диски с записью на обеих сторонах емкость 17Гб.

Существуют следующие структурные типы DVD:

1. Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный) – самый простой тип дисков емкость 4,7 Гб

2. Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный) . Диски имеют два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя считывают с одной стороны и на таком диске можно разместить 8,5 Гб данных, то есть на 3,5 Гб больше, чем на однослойном/одностороннем диске

3. Double Side/Single Layer(двухсторонний/однослойный) . На таком диске помещается 9,4 Гб данных. Не трудно заметить что на таком диске вдвое больше емкости. Данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать информацию с обеих сторон диска самостоятельно

4. Double Side/Double/Layer (двухсторонний/двухслойный) . Самый сложный вариант. Обеспечивает возможность разместить на диске 17 Гб данных. Понятно, что такой диск по сути представляет собой два сложенных вместе односторонних/двухслойных.

Запись DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable) DVD-R — формат однократной записи, разработанный компанией Pioneer. Технология записи аналогична используемой в CD-R и базируется на необратимом изменении под воздействием лазера спектральных характеристик информационного слоя, покрытого специальным органическим составом. Односторонние диски DVD-R вмещают 4,7 или 3,95 ГБ на сторону. Двусторонние диски выпускаются только общей емкостью 9,4 ГБ (4,7 ГБ на сторону).

Для защиты от нелегального копирования разработаны две спецификации: DVD-R(A) и DVD-R(G). Две эти версии одной спецификации используют различную длину волны лазера при записи информации. DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW.

Все известные спецификации перезаписываемых DVD дисков используют технологию многократной записи, основанную на физическом принципе смены фазового состояния (кристаллическое /аморфное) информационного слоя под воздействием лазера с длиной волны 650 (635) нм (phase-change recording). Считывание информации осуществляется путем определения оптических характеристик информационного слоя в различных его фазовых состояниях при отражении лучей лазера (того же, что и при записи).

DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory) — перезаписываемый формат, разработанный компаниями Panasonic, Hitachi, Toshiba. Формат одобрен DVD-форумом в июле 1997 г. На сегодня это самый распространенный DVD формат в компьютерной индустрии. Диски современного — второго — поколения несут 4.7 ГБ на стороне или 9.4 ГБ для двусторонней модификации. Главной особенностью DVD-RAM являются специальные метки, нанесенные на матрицу диска при его производстве. Эти метки отмечают начало секторов. Особенность DVD-RAM в том, что его можно отформатировать в обычную файловую систему FAT32. Для записи диск DVD-RAM должен быть в картридже, причем зачастую картриджи намертво запаяны. Если все же извлечь диск DVD-RAM из картриджа, то появляется возможность использовать его в обычном приводе DVD-ROM.

DVD-RW (Digital Versatile Disc ReWecordable) — встречаются другие названия этого формата: DVD-R/W и реже DVD-ER. DVD-RW — формат многократной записи, разработанный компанией Pioneer. Диски формата DVD-RW вмещают 4,7 ГБ на одну сторону, выпускаются в односторонней и двусторонней модификациях и могут быть использованы для хранения видео, аудио и других данных.

DVD+RW . Этот стандарт без благословения DVD Форума, является конкурирующим перезаписываемым форматом, предлагаемым Philips, Sony, Hewlett-Packard и другими, основана на технологии CD-RW. Дисководы DVD+RW будут читать диски DVD-ROM и CD, но не будут совместимы с DVD-RAM. Диски DVD+RW, способны хранить 2.8 гигабайта (3G) данных, используют технологию изменения фазы. DVD+RW приводы поддерживают запись в несколько сеансов. Благодаря более точному позиционированию лазера в процессе записи привод позволяет перезаписывать любую часть содержимого диска прямо на верх, не стирая старого содержимого. Это же позволяет осуществить и уникальную коррекцию ошибок при записи – плохо записавшийся сектор автоматически перезаписывается заново.

DVD+R. Технология записи DVD+R построена на тех же принципах, что и DVD+RW. Единственное отличие состоит в том, что для отражающего слоя используется материал, сходный с используемым на простых CD-R. По сравнению с DVD+RW недостатком DVD+R является то, что на них не работает коррекция ошибок, основанная на простой перезаписи сбойного сектора. Зато диски DVD+R лучше читаются на стационарных плеерах и простых DVD-ROM за счет более высокой отражающей способности записываемого слоя. Kodak Japan Limited.

Для считывания информации с компакт-диска используется лазерная головка (ЛГ). В корпусе ЛГ установлены лазерный диод, внутренняя оптическая система (дифракционная решетка, цилиндрическая, коллиматорная и другие линзы, призма), катушки фокусировки и трекинга с фокусирующей линзой, лазерный диод (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Конструкция лазерной головки

При подаче напряжения питания полупроводниковый лазерный диод генерирует когерентный (разность фаз волн постоянна во времени) луч, который с помощью дифракционной решетки разделяется на основной луч и два дополнительных. Пройдя через элементы оптической системы и фокусирующую линзу, эти лучи попадают на компакт-диск (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Фокусировка луча на поверхности диска

Точную фокусировку лучей на диске осуществляют катушки фокусировки, устанавливающие нужное положение линзы. Отразившись от диска, лучи снова попадают на фокусирующую линзу и дальше в оптическую систему. При этом отраженные лучи отделяются от падающих благодаря их разной поляризации. Перед тем, как попасть на фотодатчики (фотодиодную матрицу), основной луч проходит через цилиндрическую линзу, в которой используется эффект дисторсии для определения точности фокусировки (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Лучи и сигналы на фотодетекторах

Если луч сфокусирован точно на поверхности компакт-диска, отраженный луч на фотодатчиках имеет форму круга, если перед или за поверхностью - форму эллипса.

Сигналы с фотодатчиков предварительно усиливаются, и по разности сигналов (A+C) и (B+D) определяется ошибка фокусировки FE (Focus Error). При точной фокусировке сигнал FE равен нулю.

Два боковых луча попадают на датчики E и F. Они используются для отслеживания прохождения основного луча по считываемой дорожке (треку) (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Принцип отслеживания трека: а). точное прохождение луча по треку; б). ошибочное

Разность сигналов E и F определяет ошибку трекинга (отслеживания дорожки) TE (Tracking Error).

Суммарный сигнал с датчиков A, B, C и D представляет собой высокочастотный (RF) сигнал (>4 МГц) в формате EFM (Eight-to-Fourteen Modulation). Он содержит закодированную аудиоинформацию и дополнительные данные.

1.2 Работа сервосхем и основные сигналы в процессе считывания диска

При установке компакт-диска двигатель позиционирования (Slide motor) перемещает лазерную головку в начальное положение, пока не замкнется концевик "Начальное положение головки". (В некоторых моделях для передвижения каретки и позиционирования имеется не два, а один двигатель.) Дальше головка начинает медленно отъезжать, пока не разомкнется концевик.

По сигналу LDON сервосхема автоматического питания лазера (ALPC - Automatic Laser Power Control) подает питание на лазерный диод. Иногда могут применяться дополнительные концевики для блокировки включения лазера и предотвращения попадания в глаза лазерного луча при разобранном механизме, а иногда лазер постоянно включен при закрытой каретке. Система ALPC поддерживает на заданном уровне мощность излучения лазерного диода. Текущую мощность излучения контролирует фотоприемник, помещенный в одном корпусе с лазерным диодом.

Сервопроцессор начинает вырабатывать импульсы начального поиска фокуса (FSR), которые поступают к сервосхемам фокусировки и далее через драйвер - на фокусирующую линзу. Сервосхема фокусировки предназначена для компенсации биений компакт-диска (вверх-вниз). Драйвер (выходной каскад) используется для усиления мощности сигналов. Линза начинает перемещаться вверх-вниз. При точной фокусировке луча на поверхности компакт-диска сигнал ошибки фокусировки FE=(A+C)-(B+D) станет минимальным, отключится подача импульсов FSR, и сервосхема фокусировки начнет управлять фокусирующей катушкой с помощью сигнала FEM, который представляет собой скорректированный сигнал FE. После удачной фокусировки вырабатывается сигнал FOK (FocusOk). Если после 3-4 FSR-импульсов сигнал FOK не вырабатывается, то определяется отсутствие компакт-диска, и работа проигрывателя останавливается.

Сигнал FOK поступает к сервосхемам управления скоростью вращения двигателя (СУСВД). Они вырабатывают сигналы MON (разрешение), MDS (обороты), MDP (фаза), CLV (управление) для управления работой двигателя и регулирования его скорости вращения. Двигатель начинает вращаться и набирать скорость. В некоторых проигрывателях импульсы запуска двигателя генерируются еще до подачи сигнала FOK вместе с FSR-импульсами. При постоянной угловой скорости вращения от начала к концу диска увеличиваются диаметр дорожки и линейная скорость. СУСВД поддерживает на постоянном уровне линейную скорость вращения диска, а после остановки проигрывателя притормаживает обороты двигателя.

Номинальная скорость потока считываемой информации с диска 4,3218 Мбит/с.

Одновременно сигнал FOK поступает к сервосхеме трекинга и активизирует ее работу. Эта сервосхема обеспечивает точное прохождение луча по центру дорожки. Для отслеживания положения луча используется сигнал ошибки трекинга (TE=E-F). Отфильтрованная высокочастотная составляющая сигнала TE (сигнал TER) поступает на катушку трекинга. Катушка трекинга перемещает линзу в перпендикулярном к дорожкам направлению и может обеспечить считывание до 20 треков без перемещения ЛГ. Отфильтрованная низкочастотная составляющая сигнала TE (сигнал RAD) подается на двигатель позиционирования, который перемещает ЛГ по полю диска. Лазерная головка периодически перемещается, когда количество прочитанных дорожек выходит за пределы, допустимые для катушки трекинга.

Схемы трекинга не могут самостоятельно определить нахождение луча на информационной дорожке или между ними. Для этого используется зеркальный детектор, который по амплитуде высокочастотного сигнала EFM определяет положение луча и корректирует его. Если луч находится между дорожками, то амплитуда сигнала EFM минимальна. При удачном отслеживании сервосхемы трекинга вырабатывают сигнал TOK (Tracking OK).

После этого начинается считывание информации с диска. Протактированный импульсами с кварцевого генератора, PLL-детектор подстраивается по частоте и фазе к высокочастотному EFM-сигналу и выделяет из него данные. В сдвиговом регистре последовательные данные преобразуются в параллельные. Дальше информация декодируется, проходит начальную обработку (деперемежение, коррекция ошибок и т.п.) и помещается в буфер "половинного состояния". СУСВД поддерживает заполнение буфера на уровне 50%. Если скорость вращения низкая и буфер заполнен менее чем на 50%, то сервосхема увеличит обороты двигателя, и наоборот. Можно на некоторое время притормозить диск, но звук не прервется. Это объясняется наличием буфера. Похожий принцип работы в AntiShock-схемах, но у них емкость и процент заполнения больше.

Информация в буфер записывается и считывается по импульсам WFCK и RFCK соответственно. Считанная информация разделяется на аудиоданные и субкод. Субкод - это служебная информация, которая содержит синхронизирующие биты, сведения о текущем треке, времени. Субкод используют сервосхемы для позиционирования лазерной головки в нужную точку. Скорость потока субкода составляет 58,8 кбит/с. Аудиоданные обрабатываются в звуковых схемах, и на выход поступает аналоговый аудиосигнал.

1.3 Преобразование звука

Преобразование звука из цифрового в аналоговый формат происходит в звуковых схемах. Первоначально данные левого и правого каналов смешаны (мультиплексированы) и размещены в одном потоке. Аудиоданные проходят дальнейшую обработку (интерполяция, замещение) в цифровых аудиосхемах.

Для улучшения качества звука и уменьшения шумов могут использоваться цифровые фильтры и схемы ускоренной выборки (OVERSAMPLING). Цифровые фильтры преобразуют разрядность аудиосигнала с 16 до 18 или 20 бит, уменьшая ступеньку квантования в выходном сигнале. При использовании 18-разрядного фильтра и ЦАП ступенька уменьшается в 4 раза и, соответственно, звук становится более приятным. Схемы ускоренной выборки перемещают шумы квантования (>22 кГц) в область более высоких частот. Данные для ЦАП считываются и преобразуются со скоростью в 2, 4, 8 или 16 раз большей, чем номинальная.

ЦАП преобразовывает цифровые сигналы в аналоговую форму. Возможны два варианта (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Включение ЦАП в звуковых схемах

В дорогих моделях используется вариант, показанный на рис. 1.5,а. Мультиплексированный цифровой сигнал поступает на демультиплексор, который по тактирующим импульсам разделяет его на 2 цифровых потока соответственно для левого и правого каналов. Для каждого канала используется свой ЦАП. В другом варианте (рис. 1.5,б) применяется один ЦАП, аналоговый сигнал с которого разделяется коммутатором на два канала. В обоих случаях линия задержки используется для выравнивания по времени данных правого и левого каналов.

Аудиосигналы с выхода ЦАП усиливаются и поступают на выходные фильтры. Фильтры обрезают высокочастотные составляющие (>20 кГц), шумы квантования и сглаживают ступеньку.

В аудиосхемах используются транзисторные ключи, которые управляются сигналом MUTE и закорачивают выходной сигнал на корпус. Если диск считывается нормально, то в режимах "Воспроизведение" или "Перемотка по треку" процессор отключает блокировку звука. Во всех остальных режимах функция MUTE активизирована.

От качества фильтра напрямую зависит качество аудиосигнала. В дорогих моделях используют фильтры более высоких порядков.

1.4 Функционирование проигрывателя в различных режимах

1.4.1 Загрузка диска

При включении проигрывателя в сеть вырабатывается сигнал сброса Reset, который обнуляет регистры процессора. Процессор проверяет положение каретки, лазерной головки (при необходимости позиционирует в начальное положение) и наличие компакт-диска. В некоторых моделях при наличии диска проигрыватель переходит в режим воспроизведения.

При нажатии клавиши "Open/Close" процессор подает сигнал на двигатель каретки, каретка выезжает. При полном выезде каретки срабатывает концевик "Конечное положение каретки", и процессор останавливает двигатель. В некоторых моделях проигрывателей применяются электрические схемы без концевиков, которые по силе тока, потребляемого двигателем, определяют начальное и конечное положения каретки.

Диск устанавливается в каретку. При повторном нажатии клавиши "Open/Close" процессор запускает двигатель. Каретка заезжает, пока не сработает концевик "Начальное положение каретки". Диск устанавливается на столик и прижимается к нему. Проигрыватель пытается считать заголовок диска.

Информация с диска считывается в направлении от центра. Физически заголовок расположен в начале компакт- диска. В нем записана информация о количестве композиций, общем времени и т.п. Если информация считается удачно, на экране высветятся характеристики диска. В противном случае на дисплее появится сообщение "Error", "No Disc" или "-", а в некоторых моделях режим воспроизведения будет заблокирован.

1.4.2 Воспроизведение

ЛГ начинает считывать диск, ищет начало первого трека и начинает воспроизводить его. Одновременно отображаются номер и время трека на дисплее.

1.4.3 Пауза

Приостанавливается воспроизведение диска. Выходной аудиосигнал блокируется. Лазерная головка остается на одном месте.

1.4.4 Перемотка по трекам "<<",">>"

ЛГ ищет начало нужного трека и начинает его воспроизводить.

1.4.5 Перемотка по треку "<", ">

В этом режиме ускоренно проигрывается трек. Процессор вырабатывает сигналы JF (прыжок вперед) и JP (прыжок назад). Катушка трекинга и ЛГ медленно перемещаются вперед (назад). Считывающий луч постоянно перепрыгивает с текущей дорожки на следующую. С помощью детектора подсчитывается количество пересеченных дорожек. Соответственно вырабатывается сигнал для управления катушкой трекинга (до 25 треков) и двигателем позиционирования. Амплитуда аудиосигнала на выходе немного снижается.

Что такое LaserDisc January 24th, 2016

Как то я даже не знал, что существовали такие носители. Многие подумают, что это те же самые CD-диски, но это не так. Вот смотрите...

LaserDisc (LD) — первый коммерческий оптический носитель данных, предназначавшийся, прежде всего, для домашнего просмотра кинофильмов. Однако, несмотря на технологическое превосходство над VHS и Betamax, Laserdisc не имел существенного успеха на мировом рынке: в основном был распространён в США и Японии, в Европе к нему отнеслись прохладно, в России лазердиски имели небольшое распространение, в основном за счёт коллекционеров — любителей видео.

В отличие от Video CD, DVD и Blu-ray дисков, LaserDisc содержит аналоговое видео в композитном представлении (полный цветной телевизионный сигнал) и звуковое сопровождение в аналоговой и/или в цифровой форме. Стандартный лазердиск для домашнего использования имеет диаметр 30 см (11,81 дюймов) и склеен из двух односторонних покрытых пластиком алюминиевых дисков. Информация о сигнале хранится в миллиардах микроскопических углублений (питах), выгравированных в алюминиевом слое под поверхностью. Поверхностный акриловый слой (1,1 мм) защищает их от пыли и отпечатков пальцев. Для чтения данных с диска применяется маломощный лазерный луч, который через зеркально-оптическую систему создает тонкий пучок света (диаметром 1 мкм) на поверхности диска и, отражаясь, попадают на фото датчик и, далее, передаётся как закодированный аудио/видео сигнал высокой плотности для последующего воспроизведения.

Процесс записи и считывания информации осуществляется при помощи лазера.

Формат контента: NTSC, PAL
Ёмкость:
60 минут на сторону CLV (постоянная линейная скорость)
30 минут на сторону CAV (постоянная угловая скорость)
Считывающий механизм: лазер, длина волны 780 нм (инфракрасный)
Разработан: Philips MCA
Размер: диаметр 30 см (11.81″)
Применение: хранение аудио, видео
Год выпуска: 1978

Технология Laserdisc с использованием светопропускающего носителя была разработана Дэвидом Полом Греггом в 1958 году. В 1969 году компания Philips создала видеодиск, работающий в режиме отражённого света, имеющий большие преимущества перед режимом на просвет. MCA и Philips объединили свои усилия и продемонстрировали первый видеодиск в 1972 году. В продажу первый лазердиск поступил в Атланте 15 декабря 1978 года — через два года после появления на рынке видеомагнитофонов формата VHS и за четыре года до CD, основывавшихся на технологии LaserDisc. Компания Philips производила проигрыватели, а MCA издавала диски, но их сотрудничество было не очень успешным и закончилось через несколько лет. Несколько ученых, занимавшихся разработкой технологии, организовали фирму Optical Disc Corporation.

Первым лазердиском, поступившим в продажу в Северной Америке, был выпущенный MCA DiscoVision в 1978 году фильм "Челюсти". Последними — фильмы "Сонная лощина" и "Воскрешая мертвецов" компании Paramount, выпущенные в 2000 году. В Японии было издано ещё не меньше дюжины фильмов вплоть до конца 2001 года. Последним японским фильмом выпущенным в формате LaserDisc был "Tokyo Raiders".

Так как цифровое кодирование (сжатие видео) было в 1978 году либо недоступно, либо нецелесообразно, применялись три метода уплотнения записи на основе изменения скорости вращения диска:

CAV (англ. Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость (как при воспроизведении грампластинки)) — стандартные видеодиски (англ. Standard Play), поддерживающие такие функции как стоп-кадр, изменяемое замедленное воспроизведение вперёд и назад. CAV-диски при воспроизведении имеют постоянную скорость вращения (1800 оборотов в минуту для стандарта NTSC (525 строк) и 1500 оборотов в минуту для стандарта PAL (625 строк)), и за один оборот считывается один кадр. В этом режиме на одной стороне диска CAV может храниться 54 000 отдельных кадров - 30 минут аудио/видео материала. CAV использовали реже, чем CLV, в основном для специальных изданий художественных фильмов, для бонусных материалов и специальных эффектов. Одно из преимуществ этого метода является возможность переходить на любой кадр непосредственно по его номеру. Произвольный доступ и функция стоп-кадра позволили производителям создавать простейшие интерактивные видеодиски, размещая на диске помимо видеоматериалов отдельные статичные изображения.

CLV (англ. Constant Linear Velocity — постоянная линейная скорость (как при воспроизведении компакт-дисков)) — долгоиграющие видеодиски (англ. Extended Play) не имеют специальных возможностей воспроизведения CAV-дисков, предлагая только простое воспроизведение на всех проигрывателях Laserdisс, кроме проигрывателей высокого класса, имеющих функцию цифрового стоп-кадра. Эти проигрыватели могут добавлять новые функции, обычно не доступные для CLV дисков, такие как воспроизведение вперед и назад с переменной скоростью, и паузу, как на магнитофонах. Постепенно замедляя скорость вращения (с 1800 до 600 об/мин) CLV-диски с постоянной линейной скоростью, могут хранить 60 минут аудио/видео материала с каждой стороны, или два часа на диске. Фильмы длительностью менее 120 минут могли поместиться на один диск, тем самым снижая стоимость одного фильма и устраняя отвлекающую от просмотра необходимость заменять диск на следующий, по крайней мере для тех, кто обладал двухсторонним проигрывателем. Подавляющее большинство релизов были доступны только в CLV (несколько наименований было выпущено частично CLV, частично CAV).

CAA (англ. Constant Angular Acceleration — постоянное угловое ускорение). В начале 1980-х годов, из-за проблем с перекрестными помехами на долгоиграющих лазерных CLV-дисках, компанией Pioneer Video было представлено CAA-форматирование долгоиграющих лазерных дисков. Кодирование с постоянным угловым ускорением очень похоже на кодирование с постоянной линейной скоростью, за исключением того, что в CAA происходит мгновенное снижение скорости при угловом смещении на определённый шаг, вместо постепенного замедления в устойчивом темпе, как при чтении CLV-дисков. За исключением 3М/Imation, все производители Laserdisc приняли схему CAA кодирования, хотя этот термин редко (если вообще) использовался на потребительских упаковках. CAA кодирование заметно улучшило качество изображения и значительно сократило перекрестные помехи и другие проблемы слежения.

В 1998 году проигрыватели LaserDisc были примерно в 2 % американских домов. Для сравнения в 1999 году в Японии эта цифра составляла 10 %.

В массовом секторе LaserDisc полностью уступил место DVD, и производство дисков устаревшего формата и проигрывателей для них было прекращено. Сегодня формат LaserDisc пользуется успехом лишь у любителей, собирающих лазердиски с различными записями — фильмы, музыка, шоу.

Многие из энтузиастов утверждают, что формат LaserDisc способен более натурально, чем цифровое видео, передавать фазы движений, и в подавляющем большинстве случаев видео с LaserDisc смотрится более комфортно, чем цифровое. Этому есть основание: LaserDisc — аналоговый формат, здесь отсутствует как внутрикадровое, так и межкадровое сжатие, это запись композитного сигнала, полосы частот.

Кроме того, на данный момент до сих пор есть множество видео, не вышедших на DVD / BluRay или изданных в качестве, уступающем качеству LaserDisc. Например, "Олимпия" Лени Рифеншталь.

Внешняя память

Оптические диски

Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.

Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки впадин и выступов с различной отражающей способностью.

При считывании информации с оптических дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). Затем отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы.

В процессе записи информации на оптические диски применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера.

Существует два типа оптических дисков:

CD-диски (CD - Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации;

DVD-диски (DVD - Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную емкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно.
DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию.
Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.

В настоящее время (2006 год) на рынок поступили оптические диски (HP DVD и Blu-Ray), информационная емкость которых в 3-5 раз превосходит информационную емкость DVD-дисков за счет использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

Накопители оптических дисков делятся на три вида:

• Без возможности записи - CD-ROM и DVD-ROM
  (ROM - Read Only Memory, память только для чтения).
  На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна.
• С однократной записью и многократным чтением -
  CD-R и DVD±R (R - recordable, записываемый).
  На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.
• С возможностью перезаписи - CD-RW и DVD±RW
  (RW - Rewritable, перезаписываемый).На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.
  Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния, которые характеризуются различной степенью прозрачности. При записи (стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из таких состояний.
  При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.

Основные характеристики оптических дисководов:

емкость диска (CD - до 700 Мбайт, DVD - до 17 Гбайт)

скорость передачи данных от носителя в оперативную память - измеряется в долях, кратных скорости
150 Кбайт/сек для CD-дисководов (Такая скорость считывания информации была у первых CD-дисководов) и
1,3 Мбайт/сек для DVD-дисководов (Такая скорость считывания информации была у первых DVD-дисководов)

В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы - до 7,8 Мбайт/сек.
Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х кратной).
Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения Х скорость записи CD-R Х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»

время доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80-400мс).

При соблюдении правил хранения (хранения в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Дополнительная информация о структуре дисков

Диск, созданный промышленным способом, состоит из трех слоев. На основу диска, созданного из прозрачного пластика методом штамповки наносится информационный узор. Для штамповки существует специальная матрица-прототип будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой, а затем сверху еще и защитный слой из тонкой пленки или специального лака. На этот слой часто наносятся различные рисунки и надписи. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу.

Записываемые и перезаписываемые компакт-диски имеют дополнительно еще один слой. У таких дисков основа не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой, который может менять под воздействием высокой температуры.При записи лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор.

DVD-диск может иметь два регистрирующих слоя. Если один из них выполняется по стандартной технологии, то другой - полупрозрачный, наносится ниже первого и имеет прозрачность около 40%. Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем информационном слое, а по завершении его чтения перефокусируется на внешний слой.

В проигрывателях CD используется лазер почти инфракрасного спектра с длиной 780 нм. Считается, что в видимый световой спектр входят волны длиной от 400 до 700 нм. Практически никто не может увидеть свет с длиной волны более 720 нм.

Лазер "просвечивает" пластиковую основу диска из поликарбоната и проникает до самого последнего слоя носителя. Затем луч отклоняется от отражающего слоя, снова проходит сквозь поликарбонат и считывается фотодатчиком, установленным в считывающей головке привода. Коэффициент преломления поликарбоната составляет около 1,55, что позволяет еще более сфокусировать лазерный луч (от 800 um в глубине поликарбонатной подложки до около 1,7 um на поверхности отражающего слоя). Это свойство сводит к минимуму влияние на считывание информации пыли и царапин на диске. Если бы лазер фокусировался только до значения 200 um, то, к примеру, любая грязь размером 400 um на поверхности диска привела бы к сбою. Однако для CD-проигрывателя такие загрязнения не имеют практически никакого значения.

Если в фотодатчик попадает яркий свет (стандартом предусмотрено, что при полном отражении должно отражаться не менее 70 процентов света), то проигрыватель "понимает", что это ровное место на диске ("land"), а если в датчик проникает менее яркий свет, это означает, что в данном месте на диске имеется углубление ("pit"). Строго говоря, поскольку луч проходит "под" регистрирующим слоем, углубление воспринимается им как возвышение. Высота этого возвышения составляет 1/4 от длины волны лазера в поликарбонате, поэтому отраженный от возвышения свет имеет фазовую разницу в половину длины волны лазера. Свет, отраженный от возвышения и от окружающих ровных мест, самопоглощается. (Возвышение отражает около 25 процентов светового потока. Ширина возвышения составляет 0,5 um или около 1/3 сфокусированной точки лазерного луча.)

При считывании CD используется множество оптических явлений, включая поляризацию света и диффракционные решетки. К примеру, в считывающей головке устанавливается трехлучевая система автофокусировки, при помощи которой лазер точно позиционируется на спиральной дорожке диска, а также на правильном расстоянии от самого диска. Необходимо также отметить, что поскольку свет распространяется в поликарбонате медленнее, чем в воздухе, длина волны лазера в CD близка к 500 нм.

В отличие от штампованных CD, на дисках CD-R и CD-RW нет ни углублений, ни плоских мест. На CD-R луч записывающего лазера нагревает органический краситель примерно до 250 градусов Цельсия, благодаря чему этот краситель тает и/или химически разлагается и формирует метку на диске, которая снижает коэффициент отражения. На носителях CD-RW записывающий лазер изменяет структуру регистрирующего слоя из кристаллического (отражающего 25 процентов света) в аморфный (отражающий 15 процентов света) и наоборот. Это происходит при нагревании регистрирующего слоя до точки плавления (от 500 до 700 градусов Цельсия), а затем быстрого его охлаждения для перехода в аморфное состояние, либо при нагревании его до точки перехода (200 градусов Цельсия), а затем медленного охлаждения для перехода в более стабильную кристаллическую форму. Из-за низкого коэффициента отражения CD-RW такие диски невозможно прочитать на большей части старых CD-проигрывателях.