stringtranslate.com

Оптический диск

Нижняя поверхность компакт-диска диаметром 12 см ( CD-R ) с характерной радужной окраской .
Оптическая линза привода компакт -дисков .
LaserCard производства Drexler Technology Corporation.

Оптический диск — это плоский, обычно [примечание 1] дискообразный объект, который хранит информацию в виде физических изменений на своей поверхности, которые можно считать с помощью луча света. Оптические диски могут быть отражающими, когда источник света и детектор находятся на одной стороне диска, или пропускающими, когда свет проходит через диск и обнаруживается на другой стороне.

Оптические диски могут хранить аналоговую информацию (например, Laserdisc ), цифровую информацию (например, DVD ) или хранить обе информации на одном диске (например, CD Video ).

Их основными целями являются распространение медиа-контента и данных, а также долгосрочное архивирование .

Дизайн и технологии

Кодирующий материал располагается поверх более толстой подложки (обычно поликарбоната ), которая составляет большую часть диска и образует слой, рассеивающий пыль. Кодирующий рисунок следует непрерывной спиральной траектории, покрывающей всю поверхность диска и простирающейся от самой внутренней дорожки до самой внешней дорожки.

Данные сохраняются на диске с помощью лазера или штамповочной машины и могут быть прочитаны, когда дорожка данных освещается лазерным диодом в оптическом приводе, который вращает диск со скоростью примерно от 200 до 4000 об/мин или более, в зависимости от типа привода, формата диска и расстояния считывающей головки от центра диска (внешние дорожки считываются с более высокой скоростью из-за более высоких линейных скоростей при тех же угловых скоростях ).

Большинство оптических дисков демонстрируют характерную радужность , возникающую из-за дифракционной решетки, образованной их канавками. [1] [2] Эта сторона диска содержит фактические данные и обычно покрыта прозрачным материалом, обычно лаком .

Обратная сторона оптического диска обычно имеет напечатанную этикетку, иногда из бумаги, но часто напечатанную или проштампованную на самом диске. В отличие от 3 1 ⁄ 2 -дюймовой дискеты , большинство оптических дисков не имеют встроенного защитного корпуса и поэтому подвержены проблемам с передачей данных из-за царапин, отпечатков пальцев и других проблем окружающей среды. Blu-ray имеют покрытие, называемое durabis , которое смягчает эти проблемы.

Оптические диски обычно имеют диаметр от 7,6 до 30 см (от 3,0 до 11,8 дюйма), а наиболее распространенным размером является 12 см (4,7 дюйма). Так называемая программная область , содержащая данные, обычно начинается на расстоянии 25 миллиметров от центральной точки. [3] Типичный диск имеет толщину около 1,2 мм (0,047 дюйма), а шаг дорожки (расстояние от центра одной дорожки до центра следующей) составляет от 1,6 мкм (для компакт-дисков) до 320 нм (для дисков Blu-ray ).

Типы записи

Оптический диск предназначен для поддержки одного из трех типов записи: только для чтения (например, CD и CD-ROM ), записываемый (однократно записываемый, например, CD-R ) или перезаписываемый (перезаписываемый, например, CD-RW ). Оптические диски с однократной записью обычно имеют органический краситель (также может быть ( фталоцианин ) азокраситель , в основном используемый Verbatim , или оксоноловый краситель, используемый Fujifilm [4] ) записывающий слой между подложкой и отражающим слоем. Перезаписываемые диски обычно содержат сплавный записывающий слой, состоящий из материала с фазовым переходом , чаще всего AgInSbTe , сплава серебра , индия , сурьмы и теллура . [5] Азокрасители были введены в 1996 году, а фталоцианин начал широко использоваться только в 2002 году. Тип красителя и материал, используемый в отражающем слое оптического диска, можно определить, пропустив свет через диск, поскольку различные комбинации красителя и материала имеют разные цвета.

Записываемые диски Blu-ray Disc обычно не используют органический записывающий слой, вместо этого используется неорганический записывающий слой. Те, которые используют, известны как диски low-to-high (LTH) и могут быть изготовлены на существующих линиях по производству CD и DVD, но они более низкого качества, чем традиционные записываемые диски Blu-ray.

Файловые системы

Специально для оптических дисков созданы файловые системы ISO9660 и Universal Disk Format (UDF).

ISO9660 может быть расширен с помощью расширения "Joliet" для хранения более длинных имен файлов, чем автономный ISO9660. Расширение "Rock Ridge" может хранить еще более длинные имена файлов и разрешения файлов в стиле Unix/Linux, но не распознается Windows и DVD-плеерами и аналогичными устройствами, которые могут читать диски с данными.

Для обеспечения кроссплатформенной совместимости несколько файловых систем могут сосуществовать на одном диске и ссылаться на одни и те же файлы. [6] [7]

Использование

Оптические диски часто хранятся в специальных футлярах, иногда называемых Jewel Cases, и чаще всего используются для цифрового сохранения , хранения музыки (например, для использования в CD-плеере ), видео (например, для использования в Blu-ray -плеере) или данных и программ для персональных компьютеров (ПК), а также для распространения данных в офлайн-режиме из- за более низких цен за единицу, чем у других типов носителей. Ассоциация технологий оптического хранения (OSTA) продвигала стандартизированные оптические форматы хранения .

Библиотеки и архивы применяют процедуры сохранения оптических носителей , чтобы обеспечить их постоянное использование в оптическом дисководе компьютера или соответствующем проигрывателе дисков.

Файловые операции традиционных запоминающих устройств, таких как флэш-накопители , карты памяти и жесткие диски, можно моделировать с помощью файловой системы UDF в реальном времени.

Для резервного копирования компьютерных данных и физической передачи данных оптические диски, такие как CD и DVD, постепенно заменяются более быстрыми и компактными твердотельными устройствами, особенно USB-флеш-накопителями . [8] [ необходима цитата ] Ожидается, что эта тенденция сохранится, поскольку USB-флеш-накопители продолжают увеличивать емкость и падать в цене. [ необходима цитата ]

Кроме того, музыка, фильмы, игры, программное обеспечение и телешоу, купленные, распространенные или транслируемые через Интернет, значительно сократили количество ежегодно продаваемых аудио-CD, видео-DVD и дисков Blu-ray. Тем не менее, аудио-CD и Blu-ray по-прежнему предпочитаются и покупаются некоторыми, как способ поддержки своих любимых произведений, получая взамен что-то осязаемое, а также потому, что аудио-CD (наряду с виниловыми пластинками и кассетами ) содержат несжатый звук без артефактов, вносимых алгоритмами сжатия с потерями, такими как MP3 , и Blu-ray предлагают лучшее качество изображения и звука, чем потоковое мультимедиа, без видимых артефактов сжатия, из-за более высоких битрейтов и большего доступного места для хранения. [9] Тем не менее, Blu-ray иногда могут передаваться через Интернет через торренты , но для некоторых торренты могут быть недоступны из-за ограничений, налагаемых интернет-провайдерами на основании закона или авторских прав, низкой скорости загрузки или недостаточного количества доступного места для хранения, поскольку контент может весить до нескольких десятков гигабайт. Blu-ray могут быть единственным вариантом для тех, кто хочет играть в большие игры, не загружая их через ненадежное или медленное интернет-соединение, поэтому они по-прежнему (по состоянию на 2020 год) широко используются игровыми консолями, такими как PlayStation 4 и Xbox One X. По состоянию на 2020 год игры для ПК редко бывают доступны в физическом формате, таком как Blu-ray.

Диски не должны иметь никаких наклеек и не должны храниться вместе с бумагой; перед хранением бумага должна быть удалена из футляра. Диски следует брать за края, чтобы не поцарапать, при этом большой палец должен находиться на внутреннем крае диска. Стандарт ISO 18938:2014 описывает лучшие методы обращения с оптическими дисками. Чистка оптических дисков никогда не должна производиться по кругу, чтобы избежать образования концентрических кругов на диске. Неправильная чистка может поцарапать диск. Записываемые диски не должны подвергаться воздействию света в течение длительного времени. Оптические диски следует хранить в сухих и прохладных условиях, чтобы продлить срок их службы, при температуре от -10 до 23 °C, но не выше 32 °C и влажности воздуха не ниже 10 %, при этом рекомендуется хранить при влажности от 20 до 50 % без колебаний более ±10 %. [10]

Прочность

Оптические диски неуязвимы к воздействию воды.

Хотя оптические диски более долговечны, чем предыдущие форматы хранения аудиовизуальной информации и данных, они подвержены повреждениям, связанным с окружающей средой и повседневным использованием, если с ними обращаться неправильно.

Оптические диски не подвержены неконтролируемым катастрофическим отказам, таким как поломки головок , скачки напряжения или воздействие воды, как жесткие диски и флэш-память , поскольку контроллеры памяти оптических приводов не привязаны к самим оптическим дискам, как в случае жестких дисков и контроллеров флэш-памяти , и диск обычно можно восстановить из неисправного оптического привода, вставив неострую иглу в отверстие для аварийного извлечения, и не имеют точек непосредственного попадания воды и не имеют встроенной схемы.

Безопасность

Поскольку доступ к самому носителю осуществляется только через лазерный луч, а не через внутреннюю схему управления, он не может содержать вредоносное оборудование, такое как так называемые «резиновые уточки» или USB-убийцы .

Вредоносное ПО не может распространяться через носители, изготовленные на заводе, финализированные носители или типы накопителей ПЗУ ( постоянное запоминающее устройство ), лазеры которых не обладают достаточной мощностью для записи данных. [ сомнительно – обсудить ] Вредоносное ПО обычно программируется для обнаружения и распространения через традиционные устройства хранения данных , такие как флэш-накопители , внешние твердотельные накопители и жесткие диски . [11]

История

Более ранний аналоговый оптический диск, записанный в 1935 году для Lichttonorgel  [de] (орган для сэмплирования)
Lichttonorgel и система оптических дисков

Первое зафиксированное историческое использование оптического диска произошло в 1884 году, когда Александр Грэхем Белл , Чичестер Белл и Чарльз Самнер Тейнтер записали звук на стеклянный диск с помощью луча света. [12]

Optophonie — очень ранний (1931) пример записывающего устройства, использующего свет как для записи, так и для воспроизведения звуковых сигналов на прозрачной фотографии. [13]

Ранняя аналоговая система оптических дисков существовала в 1935 году и использовалась в органе сэмплирования Lichttonorgel  [de] компании Welte. [14]

Ранний аналоговый оптический диск, используемый для видеозаписи, был изобретен Дэвидом Полом Греггом в 1958 году [15] и запатентован в США в 1961 и 1969 годах. Эта форма оптического диска была очень ранней формой DVD ( патент США 3,430,966 ). Особый интерес представляет тот факт, что патент США 4,893,297 , поданный в 1989 году и выданный в 1990 году, приносил доход от роялти для DVA корпорации Pioneer до 2007 года — тогда он охватывал системы CD, DVD и Blu-ray. В начале 1960-х годов Music Corporation of America купила патенты Грегга и его компанию Gauss Electrophysics.

Американскому изобретателю Джеймсу Т. Расселу приписывают изобретение первой системы для записи цифрового сигнала на оптической прозрачной фольге, которая освещается сзади мощной галогенной лампой. Заявка на патент Рассела была впервые подана в 1966 году, и он получил патент в 1970 году. После судебного разбирательства Sony и Philips лицензировали патенты Рассела (тогда принадлежавшие канадской компании Optical Recording Corp.) в 1980-х годах. [16] [17] [18]

Диски Грегга и Рассела представляют собой гибкие носители, считываемые в прозрачном режиме, что имеет серьезные недостатки. После этого было разработано четыре поколения оптических приводов, в том числе Laserdisc (1969), WORM (1979), Compact Discs (1984), DVD (1995), Blu-ray (2005), HD-DVD (2006), а в настоящее время разрабатываются и другие форматы.

Первое поколение

С самого начала оптические диски использовались для хранения аналогового видео вещательного качества, а позднее и цифровых носителей, таких как музыка или компьютерное программное обеспечение. Формат LaserDisc хранил аналоговые видеосигналы для распространения домашнего видео , но коммерчески проиграл формату видеокассет VHS , в основном из-за его высокой стоимости и невозможности перезаписи; другие форматы дисков первого поколения были разработаны только для хранения цифровых данных и изначально не могли использоваться в качестве цифрового видеоносителя.

Большинство дисковых устройств первого поколения имели инфракрасную лазерную считывающую головку. Минимальный размер лазерного пятна пропорционален длине волны лазера, поэтому длина волны является ограничивающим фактором для количества информации, которая может быть сохранена в заданной физической области на диске. Инфракрасный диапазон находится за пределами длинноволнового конца видимого светового спектра, поэтому он поддерживает меньшую плотность, чем коротковолновый видимый свет. Одним из примеров емкости хранения данных высокой плотности, достигаемой с помощью инфракрасного лазера, является 700 МБ чистых пользовательских данных для компакт-диска размером 12 см.

К другим факторам, влияющим на плотность хранения данных, относятся: наличие нескольких слоев данных на диске, метод вращения ( с постоянной линейной скоростью (CLV), с постоянной угловой скоростью (CAV) или зонированный CAV), состав площадок и углублений, а также размер неиспользуемого поля в центре и на краях диска.

Типы оптических дисков:

Лазердиск

В 1969 году в Нидерландах физик компании Philips Research Питер Крамер изобрел оптический видеодиск в отражательном режиме с защитным слоем, считываемым сфокусированным лазерным лучом (патент США 5,068,846 , подан в 1972 году, выдан в 1991 году). Физический формат Крамера используется во всех оптических дисках.

В 1975 году Philips и MCA начали работать вместе, а в 1978 году, с коммерческой точки зрения слишком поздно, они представили свой долгожданный Laserdisc в Атланте . MCA поставляла диски, а Philips — проигрыватели. Однако презентация оказалась коммерчески неудачной, и сотрудничество закончилось.

В Японии и США Pioneer преуспела с Laserdisc до появления DVD. В 1979 году Philips и Sony в консорциуме успешно разработали аудиокомпакт-диск .

ЧЕРВЯЧНЫЙ привод

В 1979 году компания Exxon STAR Systems в Пасадене, штат Калифорния, создала управляемый компьютером диск WORM, в котором использовались тонкопленочные покрытия из теллура и селена на стеклянном диске диаметром 12 дюймов. Система записи использовала синий свет с длиной волны 457 нм для записи и красный свет с длиной волны 632,8 нм для считывания. В 1981 году компания STAR Systems была куплена корпорацией Storage Technology Corporation (STC) и переехала в Боулдер, штат Колорадо. Разработка технологии WORM была продолжена с использованием алюминиевых подложек диаметром 14 дюймов. Бета-тестирование дисковых накопителей, первоначально называвшихся Laser Storage Drive 2000 (LSD-2000), было лишь умеренно успешным. Многие из дисков были отправлены в RCA Laboratories (теперь Исследовательский центр Дэвида Сарноффа) для использования в архивных работах Библиотеки Конгресса. Диски STC использовали герметичный картридж с оптическим окном для защиты патента США 4 542 495 .

CD-ROM

Формат CD-ROM был разработан Sony и Philips , представлен в 1984 году как расширение Compact Disc Digital Audio и адаптирован для хранения любых форм цифровых данных. В том же году Sony продемонстрировала формат хранения данных LaserDisc с большей емкостью данных 3,28 ГБ. [19]

В конце 1980-х и начале 1990-х годов компания Optex, Inc. из Роквилла, штат Мэриленд, создала стираемую оптическую цифровую видеодисковую систему ( патент США 5 113 387) , использующую оптический носитель с захватом электронов (ETOM), патент США 5 128 849. Хотя эта технология была описана в выпуске журнала Video Pro Magazine за декабрь 1994 года, обещая «смерть ленте», она так и не была выпущена на рынок.

Магнитные диски нашли ограниченное применение в хранении данных в больших объемах. Поэтому возникла необходимость в поиске дополнительных методов хранения данных. В результате было обнаружено, что с помощью оптических средств можно создавать устройства для хранения больших объемов данных, что в свою очередь дало начало оптическим дискам. Самым первым применением такого рода стал компакт-диск (CD), который использовался в аудиосистемах.

Sony и Philips разработали первое поколение компакт-дисков в середине 1980-х годов с полными спецификациями для этих устройств. С помощью такого рода технологий возможность представления аналогового сигнала в цифровой сигнал была использована на высоком уровне. Для этой цели 16-битные выборки аналогового сигнала брались со скоростью 44 100 выборок в секунду . Эта частота выборки была основана на частоте Найквиста 40 000 выборок в секунду, необходимой для захвата слышимого диапазона частот до 20 кГц без наложения спектров, с дополнительным допуском, позволяющим использовать неидеальные аналоговые предварительные фильтры звука для удаления любых более высоких частот. [20] Первая версия стандарта допускала до 75 минут музыки, что требовало 650 МБ памяти.

Второе поколение

Оптические диски второго поколения предназначались для хранения больших объемов данных, включая цифровое видео вещательного качества. Такие диски обычно считываются с помощью лазера видимого света (обычно красного); более короткая длина волны и большая числовая апертура [21] позволяют использовать более узкий световой луч, что позволяет создавать меньшие углубления и выемки на диске. В формате DVD это позволяет хранить 4,7 ГБ на стандартном одностороннем однослойном диске размером 12 см; в качестве альтернативы, меньшие носители, такие как формат DataPlay , могут иметь емкость, сопоставимую с емкостью большего стандартного компактного диска размером 12 см. [22]

DVD-ROM

В 1995 году консорциум производителей (Sony, Philips, Toshiba , Panasonic ) разработал второе поколение оптических дисков — DVD . [23] DVD - диск появился после того, как CD-ROM получил широкое распространение в обществе.

Третье поколение

Оптические диски третьего поколения используются для распространения видео высокой четкости и видеоигр и поддерживают большую емкость хранения данных, достигаемую с помощью коротковолновых лазеров видимого света и больших числовых апертур. Blu-ray Disc и HD DVD используют сине-фиолетовые лазеры и фокусирующую оптику с большей апертурой для использования с дисками с меньшими углублениями и площадями, тем самым увеличивая емкость хранения данных на слой. [21] На практике эффективная емкость представления мультимедиа улучшается с помощью усовершенствованных кодеков сжатия видеоданных , таких как H.264/MPEG-4 AVC и VC-1 .

Анонсировано, но не выпущено:

Blu-ray и HD-DVD

Третье поколение оптических дисков было разработано в 2000–2006 годах и представлено как Blu-ray Disc. Первые фильмы на Blu-ray Disc были выпущены в июне 2006 года. [27] В конечном итоге Blu-ray одержал победу в войне форматов оптических дисков высокой четкости над конкурирующим форматом HD DVD . Стандартный диск Blu-ray может вмещать около 25 ГБ данных, DVD — около 4,7 ГБ, а CD — около 700 МБ.

Сравнение различных оптических носителей информации

Четвертое поколение

Следующие форматы выходят за рамки современных дисков третьего поколения и обладают потенциалом хранения более одного терабайта (1 ТБ ) данных, и по крайней мере некоторые из них предназначены для холодного хранения данных в центрах обработки данных : [28] [ сомнительно – обсудить ]

Анонсировано, но не выпущено:

В 2004 году началась разработка Holographic Versatile Disc (HVD), которая обещала хранение нескольких терабайт данных на диске. Однако разработка застопорилась к концу 2000-х годов из-за отсутствия финансирования.

В 2006 году сообщалось, что японские исследователи разработали ультрафиолетовые лазеры с длиной волны 210 нанометров, которые позволят обеспечить более высокую плотность битов , чем диски Blu-ray. [29] По состоянию на 2022 год никаких обновлений по этому проекту не поступало.

Folio Photonics планирует выпустить диски большой емкости в 2024 году по цене 5 долларов за ТБ, с перспективой довести ее до 1 доллара за ТБ, потребляя на 80% меньше энергии, чем HDD . [30]

Обзор оптических типов

Примечания
  1. ^ Прототипы и теоретические значения.
  2. ^ Количество лет от (известного) начала разработки до окончания продаж или разработки.

Записываемые и перезаписываемые оптические диски

На рынке представлено множество форматов оптических устройств прямой записи на диск , все из которых основаны на использовании лазера для изменения отражательной способности цифрового носителя записи с целью дублирования эффектов впадин и площадок, создаваемых при прессовании коммерческого оптического диска. Такие форматы, как CD-R и DVD-R, являются " Write once read many " или однократно записываемыми, в то время как CD-RW и DVD-RW являются перезаписываемыми, больше похожими на жесткий диск с магнитной записью (HDD).

Технологии носителей различаются, например, носитель M-DISC использует каменистый слой для хранения данных дольше, чем обычные записываемые носители. Несмотря на то, что носитель M-DISC совместим только с существующими приводами DVD и Blu-ray, на него можно записывать только с помощью более мощного лазера, специально созданного для этой цели, который встроен в меньшее количество моделей оптических приводов.

Сканирование поверхностных ошибок

Измерение частоты ошибок на DVD+R. Частота ошибок все еще в пределах нормы.

Оптические носители могут быть прогностически просканированы на наличие ошибок и ухудшения состояния носителя задолго до того, как какие-либо данные станут нечитаемыми. [32] Оптические форматы включают некоторую избыточность для исправления ошибок , которая работает до тех пор, пока количество ошибок не превысит пороговое значение. Более высокий уровень ошибок может указывать на ухудшение и/или низкое качество носителя, физическое повреждение, грязную поверхность и/или запись носителя с использованием неисправного оптического привода.

Точное сканирование ошибок требует доступа к сырому, неисправленному считыванию диска, что не всегда обеспечивается приводом. В результате поддержка этой функциональности различается в зависимости от производителя и модели оптического привода. На обычных приводах без этой функциональности все еще можно искать неожиданное снижение скорости чтения как косвенную, гораздо менее надежную меру. [33]

Оптические носители, такие как CD и DVD , можно сканировать для обнаружения ошибок и признаков ухудшения задолго до того, как данные станут нечитаемыми. Эти форматы включают встроенные механизмы исправления ошибок , которые функционируют путем добавления избыточных данных. Однако, как только частота ошибок превышает порог исправления, носитель становится уязвимым для сбоев. Высокий уровень ошибок может указывать на физическое ухудшение, низкое качество изготовления, поверхностное загрязнение или данные, записанные неисправным оптическим приводом.

Точное сканирование ошибок требует доступа к необработанным, неисправленным данным считывания диска. Однако не все оптические приводы предоставляют такую ​​возможность, и поддержка этой функции может значительно различаться в зависимости от производителя и модели привода. На приводах, не имеющих доступа к необработанным данным, пользователи могут полагаться на менее точный метод: мониторинг неожиданного снижения скорости чтения, хотя это гораздо менее надежный показатель состояния диска.

Для выполнения сканирования на наличие ошибок на оптических носителях доступно несколько специализированных инструментов. Популярные программы включают Nero DiscSpeed , K-Probe , Opti Drive Control (ранее известный как "CD Speed ​​2000") и DVD Info Pro для Windows . Для пользователей кросс-платформенных систем доступен QPxTool, который помогает контролировать и поддерживать целостность оптических носителей. Каждый из этих инструментов позволяет проводить подробный анализ частоты ошибок и условий, влияющих на оптические диски.

Типы ошибок

Существуют различные типы измерений ошибок, включая так называемые ошибки "C1" , " C2 " и "CU" на CD , а также "PI/PO (внутренняя/внешняя четность) ошибки" и более критические "PI/PO сбои" на DVD . Более тонкие измерения ошибок на CD, поддерживаемые очень немногими оптическими приводами, называются E11 , E21 , E31 , E21 , E22 , E32 .

«CU» и «POF» представляют собой неисправимые ошибки на CD и DVD-дисках с данными соответственно, что приводит к потере данных , и может быть результатом слишком большого количества последовательных мелких ошибок. [34]

Из-за более слабой коррекции ошибок, используемой на аудио-CD ( стандарт Red Book ) и видео-CD ( стандарт White Book ), ошибки C2 уже приводят к потере данных. Однако даже при ошибках C2 ущерб в некоторой степени неслышим.

Blu-ray диски используют так называемые параметры ошибок LDC ( Long Distance Code s) и BIS ( Burst Indication Subcode s). По словам разработчика программного обеспечения Opti Drive Control , диск можно считать исправным при частоте ошибок LDC ниже 13 и частоте ошибок BIS ниже 15. [35]

Производство оптических дисков

Оптические диски изготавливаются с помощью репликации. Этот процесс может использоваться со всеми типами дисков. Записываемые диски имеют предварительно записанную важную информацию, такую ​​как производитель, тип диска, максимальные скорости чтения и записи и т. д. При репликации необходима чистая комната с желтым светом для защиты светочувствительного фоторезиста и предотвращения порчи данных на диске пылью.

При репликации используется стеклянный мастер. Мастер помещается в машину, которая очищает его максимально с помощью вращающейся щетки и деионизированной воды, подготавливая его к следующему этапу. На следующем этапе анализатор поверхности проверяет чистоту мастера перед нанесением на него фоторезиста.

Затем фоторезист запекается в печи для его затвердевания. Затем, в процессе экспонирования, мастер помещается на поворотный стол, где лазер выборочно экспонирует резист светом. В то же время на диск наносят проявитель и деионизированную воду для удаления экспонированного резиста. Этот процесс формирует углубления и площадки, которые представляют данные на диске.

Затем на мастер наносится тонкое покрытие из металла, что делает негатив мастера с углублениями и площадками в нем. Затем негатив снимается с мастера и покрывается тонким слоем пластика. Пластик защищает покрытие, в то время как пробивной пресс пробивает отверстие в центре диска и пробивает лишний материал.

Теперь негатив — это штамп — часть формы, которая будет использоваться для репликации. Он помещается на одну сторону формы так, чтобы сторона с данными, содержащая углубления и площадки, была обращена наружу. Это делается внутри литьевой машины. Затем машина закрывает форму и впрыскивает поликарбонат в полость, образованную стенками формы, которая формирует или отливает диск с данными на нем.

Расплавленный поликарбонат заполняет углубления или пространства между площадками на негативе, приобретая их форму при затвердевании. Этот шаг чем-то похож на прессование пластинки .

Поликарбонатный диск быстро остывает и немедленно вынимается из машины, перед тем как сформировать другой диск. Затем диск металлизируется, покрывается тонким отражающим слоем алюминия. Алюминий заполняет пространство, которое когда-то занимал негатив.

Затем наносится слой лака, чтобы защитить алюминиевое покрытие и обеспечить поверхность, пригодную для печати. ​​Лак наносится около центра диска, и диск вращается, равномерно распределяя лак по поверхности диска. Лак затвердевает с помощью УФ-излучения. Затем на диски наносится шелкография или иным способом наносится этикетка. [36] [37] [38]

Записываемые диски добавляют слой красителя, а перезаписываемые диски добавляют вместо этого слой сплава с изменением фазы, который защищен верхним и нижним диэлектрическими (электроизолирующими) слоями. Слои могут быть напылены. Дополнительный слой находится между канавками и отражающим слоем диска. Канавки сделаны на записываемых дисках вместо традиционных углублений и площадок, имеющихся в реплицированных дисках, и оба могут быть сделаны в одном и том же процессе экспонирования. [39] [40] [41] [42] [43] В DVD выполняются те же процессы, что и в CD, но на более тонком диске. Затем более тонкий диск приклеивается ко второму, такому же тонкому, но пустому, диску с помощью УФ-отверждаемого жидкого оптически прозрачного клея , образуя DVD-диск. [44] [4] [45] [46] Это оставляет данные в середине диска, что необходимо для достижения DVD-дисками их емкости хранения. В многослойных дисках для всех слоев, кроме последнего, который является самым глубоким и использует традиционное отражающее покрытие, вместо отражающего используются полуотражающие покрытия. [47] [48] [49]

Двухслойные DVD-диски изготавливаются немного по-другому. После металлизации (более тонким слоем металла, пропускающим немного света) в центре диска наносятся и предварительно отверждаются смолы для переноса базовых и пит-переходных слоев. Затем диск снова прессуется с помощью другого штампа, и смолы полностью отверждаются с помощью УФ-излучения перед тем, как отделиться от штампа. Затем диск получает еще один, более толстый слой металлизации, а затем приклеивается к пустому диску с помощью клея LOCA. Диски DVD-R DL и DVD+R DL получают слой красителя после отверждения, но до металлизации. Диски CD-R, DVD-R и DVD+R получают слой красителя после прессования, но до металлизации. Диски CD-RW, DVD-RW и DVD+RW получают слой металлического сплава, зажатый между 2 диэлектрическими слоями. HD-DVD изготавливается так же, как DVD. В записываемых и перезаписываемых носителях большая часть штампа состоит из канавок, а не из питов и площадок. Канавки содержат частоту колебания , которая используется для определения положения лазера чтения или записи на диске. DVD-диски используют вместо этого пре-питы с постоянной частотой колебания. [40]

Blu-ray

HTL ( тип high-to-low ) Blu-ray диски изготавливаются по-другому. Во-первых, вместо стеклянного мастера используется кремниевая пластина . [50] Пластина обрабатывается так же, как стеклянный мастер.

Затем пластина подвергается гальваническому покрытию для формирования никелевого штампа толщиной 300 микрон, который отслаивается от пластины. Штамп устанавливается на форму внутри пресса или тиснителя.

Поликарбонатные диски формуются аналогично DVD и CD-дискам. Если производятся диски BD-R или BD-RE, форма оснащается штампом, который штампует на дисках рисунок канавок вместо углублений и площадок, имеющихся на дисках BD-ROM.

После охлаждения на диск методом распыления наносится слой серебряного сплава толщиной 35 нанометров . [51] [52] [53] Затем наносится второй слой путем нанесения на диск базовых и пит-трансферных смол, которые предварительно отверждаются в его центре.

После нанесения и предварительной вулканизации диск прессуется или тиснится с помощью штампа, а смолы немедленно вулканизируются с помощью интенсивного УФ-излучения, прежде чем диск отделяется от штампа. Штамп содержит данные, которые будут перенесены на диск. Этот процесс известен как тиснение и является шагом, который гравирует данные на диске, заменяя процесс прессования, используемый в первом слое, и он также используется для многослойных DVD-дисков.

Затем на диск напыляется слой серебряного сплава толщиной 30 нанометров, и процесс повторяется столько раз, сколько требуется. Каждое повторение создает новый слой данных. (Смолы наносятся снова, предварительно отверждаются, штампуются (с данными или канавками) и отверждаются, напыляется серебряный сплав и т. д.)

Диски BD-R и BD-RE получают (путем напыления) металлический (записывающий слой) сплав (который находится между двумя диэлектрическими слоями, также напыленными, в BD-RE), перед получением 30-нанометрового слоя металлизации (серебряный сплав, алюминий или золото), который напыляется. В качестве альтернативы серебряный сплав может быть нанесен до нанесения записывающего слоя. Серебряные сплавы обычно используются в Blu-ray, а алюминий обычно используется на CD и DVD. Золото используется в некоторых «архивных» CD и DVD, так как оно более химически инертно и устойчиво к коррозии, чем алюминий, который корродирует в оксид алюминия , который можно увидеть при гниении диска в виде прозрачных пятен или точек на диске, которые мешают считыванию диска, поскольку лазерный луч проходит через диск вместо того, чтобы отражаться обратно в узел лазерного считывателя для считывания. Обычно алюминий не корродирует, так как он имеет тонкий оксидный слой, который образуется при контакте с кислородом. В этом случае он может подвергнуться коррозии из-за своей тонкости.

Затем наносится слой покрытия толщиной 98 микрон с использованием УФ-отверждаемого жидкого оптически прозрачного клея , а также наносится твердое покрытие толщиной 2 микрона (например, Durabis ), которое отверждается с помощью УФ-излучения. На последнем этапе на сторону этикетки диска наносится барьерный слой нитрида кремния толщиной 10 нанометров для защиты от влажности. [41] [51] [54] [55] Blu-ray-диски имеют данные, расположенные очень близко к считываемой поверхности диска, что необходимо для достижения Blu-ray их емкости.

Диски в больших количествах могут быть либо реплицированы, либо дублированы. При реплицировании для изготовления дисков используется описанный выше процесс, в то время как при дублировании диски CD-R, DVD-R или BD-R записываются и финализируются, чтобы предотвратить дальнейшую запись и обеспечить более широкую совместимость. [56] (См. Авторинг оптических дисков ). Оборудование также отличается: репликация выполняется полностью автоматизированным специально созданным оборудованием, стоимость которого на вторичном рынке составляет сотни тысяч долларов США, [57] в то время как дублирование может быть автоматизировано (с использованием так называемого автозагрузчика [58] ) или выполняться вручную, и для этого требуется только небольшой настольный дубликатор. [59]

Технические характеристики

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Shinya Yoshioka (2013). "Структурный цвет в природе: основные наблюдения и анализ". В Shuichi Kinoshita (ред.). Pattern formations and oscillatory effects (Online-Ausg. ed.). Waltham: Elsevier. стр. 240. doi :10.1016/B978-0-12-397014-5.00006-7. ISBN 978-0-12-397014-5.
  2. ^ Корнуолл, Малкольм Г. (январь 1993 г.). «CD означает цветную дифракцию». Physics Education . 28 (1): 12–14. Bibcode : 1993PhyEd..28...12C. doi : 10.1088/0031-9120/28/1/002. S2CID  250742863.
  3. ^ "Fundamentos De Hardware. - Бесплатная загрузка PDF". docplayer.es . Архивировано из оригинала 2022-02-23 . Получено 2020-08-02 .
  4. ^ ab "Fujifilm [Global]" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2018-07-14 . Получено 2020-04-13 .
  5. ^ Руководства/Хранилище/CD-R/CD-RW – Руководство по технологиям ПК Архивировано 30.03.2009 на Wayback Machine . Pctechguide.com (22.02.1999). Получено 09.10.2011.
  6. ^ Спецификация UDF 2.60: Формат моста UDF 6.11.4.
  7. ^ Спецификация UDF 1.02: 6.9 Требования к DVD-ROM
  8. ^ Авадханулу, МН (2001). Введение в теорию лазеров и их применение. S. Chand Publishing. ISBN 9788121920711. Архивировано из оригинала 2018-02-03.
  9. ^ https://www.reviewgeek.com/6416/is-it-better-to-watch-a-4k-movie-on-blu-ray-or-through-streaming/ Архивировано 12 апреля 2020 г. на Wayback Machine (Для потоковой передачи контента 4K поставщик потокового мультимедиа Netflix рекомендует интернет-соединение на скорости 25 Мбит/с, что предполагает битрейт 25 Мбит/с. https://help.netflix.com/en/node/306 Архивировано 11 апреля 2020 г. на Wayback Machine Для сравнения, спецификация оптического диска Ultra HD Blu-ray 2018 года допускает битрейт от 72 до 144 Мбит/с для контента 4K http://www.blu-raydisc.com/Assets/Downloadablefile/White_Paper_General_5th_20180216.pdf Архивировано 11 апреля 2020 г. на Машина Wayback )
  10. ^ ИСО 18938:2014, ИСО
  11. ^ "USB-угрозы от вредоносного ПО до майнеров". securelist.com . 2018-09-25. Архивировано из оригинала 2021-02-02 . Получено 2021-02-02 .
  12. ^ "Воспроизведение: раскрыты звуки 130-летней давности - Newsdesk". newsdesk.si.edu . Архивировано из оригинала 30 сентября 2017 года . Получено 3 мая 2018 года .
  13. ^ "Das Photo als Schalplatte" (PDF) (на немецком языке). Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-09 . Получено 2020-07-02 .
  14. ^ Буш, Дуглас; Кассель, Ричард, ред. (2004). «Электронный орган». Орган: Энциклопедия . Тейлор и Фрэнсис. стр. 164. ISBN 978-1-135-94796-5. Архивировано из оригинала 2023-06-05 . Получено 2023-03-21 . В большинстве последних инструментов itmbres были «сэмплами» (цифровая запись) из существующих духовых органов или ресинтезированы из сэмплов. (Эта технология была предвосхищена электромеханическими осцилляторами в 1930-х годах, в том, что можно ретроспективно описать как «аналоговое сэмплирование»; примерами были фотоэлектрический LichttonOrgel и электростатический Compton Electrone, оба из которых использовали формы волн, полученные из известных духовых органов.)
  15. ^ Milster, TD (2004). "Оптическое хранение данных". The Optics Encyclopedia: Basic Foundations and Practical Applications . Vol. 3 [M–O]. Wiley. ISBN 978-3-527-40320-2. OCLC  314463541.
  16. ^ Дадли, Брайер (29.11.2004). «Изобретение ученого было продано за бесценок». The Seattle Times . Архивировано из оригинала 10.08.2014 . Получено 24.07.2014 .
  17. ^ "Изобретатель и физик Джеймс Рассел '53 получит премию Vollum на собрании Рида" (пресс-релиз). Офис по связям с общественностью колледжа Рида. 2000. Архивировано из оригинала 2013-10-09 . Получено 2014-07-24 .
  18. ^ "Изобретатель недели - Джеймс Т. Рассел - Компакт-диск". Массачусетский технологический институт . Декабрь 1999. Архивировано из оригинала 17 апреля 2003 года.
  19. ^ Японские ПК (1984) Архивировано 2017-07-07 в Wayback Machine (14:24), Computer Chronicles
  20. ^ Hass, J. Introduction to Computer Music , Indiana University CECM (получено 8 октября 2014 г.), Том первый, Глава пятая: Цифровое аудио. "Глава пятая: Принципы цифрового аудио". Архивировано из оригинала 2014-06-08 . Получено 2014-10-08 .
  21. ^ ab Обновление войны форматов: Blu-ray побеждает HD DVD Архивировано 10 января 2008 г. на Wayback Machine . Crutchfieldadvisor.com. Получено 09 октября 2011 г.
  22. ^ "Оптические носители" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-12-14 . Получено 2013-11-27 .
  23. ^ Хаван Ким, Сунг (2004). Июнь 2004 (PDF) (Диссертация). Массачусетский технологический институт. Архивировано (PDF) из оригинала 2013-12-04.
  24. ^ Рикер, Томас (2008-07-07). "Blu-ray disk от Pioneer достигает 400 ГБ на 16 слоях". www.engadget.com . Архивировано из оригинала 2017-08-24.
  25. ^ "400 ГБ Blu-ray Disc от Pioneer". www.gizmag.com . 8 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 25-09-2013.
  26. ^ Чиннок, Крис (22 января 2018 г.). «Ассоциация Blu-ray Disc остановилась на формате 8K» . Получено 24 августа 2023 г.
  27. ^ Drawbaugh, Ben (19 июня 2006 г.). "HD DVD и Blu-ray фильмы выпущены 20 июня 2006 г.". Engadget International Editions. Архивировано из оригинала 2018-04-11.
  28. ^ "Sony Everspan Optical Disc Data Archive System Ready For IoT". www.hughsnews.ca . Архивировано из оригинала 2023-06-05 . Получено 2023-03-02 .
  29. ^ Кляйнер, Курт (17 мая 2006 г.). «Ультрафиолетовый светодиод может увеличить емкость диска». New Scientist . Архивировано из оригинала 2022-04-18 . Получено 2022-04-18 .
  30. ^ "Оптические диски по 5 долларов за ТБ? Folio Photonics пытается сделать новый виток". Tom's Hardware . 31 августа 2022 г. Архивировано из оригинала 3 сентября 2022 г. Получено 3 сентября 2022 г.
  31. ^ "100 GB Disc - M-DISC". www.mdisc.com . Архивировано из оригинала 18 октября 2015 . Получено 3 мая 2018 .
  32. ^ "QPxTool - проверьте качество". qpxtool.sourceforge.io . Архивировано из оригинала 2020-08-06 . Получено 2020-07-06 .
  33. ^ "Список поддерживаемых устройств программным обеспечением для сканирования качества дисков QPxTool". Архивировано из оригинала 2020-07-06 . Получено 2020-07-06 .
  34. ^ "Глоссарий QPxTool". qpxtool.sourceforge.io . QPxTool. Архивировано из оригинала 1 августа 2021 г. Получено 22 июля 2020 г. .
  35. ^ "Blu-Ray Writing Quality Tests Vol 2". www.cdrinfo.com . Информация CDR. 2009-06-19. Архивировано из оригинала 2010-01-07 . Получено 1 августа 2020 .
  36. ^ AG, SINGULUS TECHNOLOGIES (3 марта 2020 г.). "CD Production Replication Machine". www.singulus.com . Архивировано из оригинала 11 апреля 2020 г. . Получено 11 апреля 2020 г. .
  37. ^ "SKYLINE II Replication Line for CD & DVD 5" (PDF) . Singulus . Архивировано из оригинала (PDF) 11 апреля 2020 г.
  38. ^ Как это сделано: Компакт-диски, Сезон 1, Эпизод 2
  39. ^ "White Paper Blu-ray Disc™ Format" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-10-16 . Получено 2020-04-11 .
  40. ^ ab "White Paper, Blu-ray Disc Format" (PDF) . Blu-Ray Disc . Архивировано из оригинала (PDF) 11 апреля 2020 г.
  41. ^ ab "White Paper Blu-ray Disc™ Format General 5th Edition" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2020-04-11 . Получено 2020-04-11 .
  42. ^ "White Paper Blu-ray Disc™ Format 1.C Physical Format Specifications for BD-ROM 9th Edition" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2019-05-31 . Получено 2020-04-11 .
  43. ^ "MAU ART & DESIGN GLOSSARY｜Musashino Art University". MAU ART & DESIGN GLOSSARY｜Musashino Art University . Архивировано из оригинала 2019-10-04 . Получено 2020-04-09 .
  44. ^ "Как работают диски Blu-ray". 16 октября 2004 г. Архивировано из оригинала 2019-12-20 . Получено 21-04-2020 .
  45. ^ "SPACELINE II" (PDF) . Singulus . Архивировано из оригинала (PDF) 11 апреля 2020 г.
  46. ^ AG, SINGULUS TECHNOLOGIES (3 марта 2020 г.). "DVD Production Replication Machine". www.singulus.com . Архивировано из оригинала 11 апреля 2020 г. . Получено 11 апреля 2020 г. .
  47. ^ "Архивная копия" (PDF) . docs-europe.electrocomponents.com . Архивировано из оригинала (PDF) 13 апреля 2020 г. . Получено 14 января 2022 г. .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  48. ^ "TDK разрабатывает четырехслойные и восьмислойные диски Blu-ray". TechPowerUp . 12 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала 21.04.2020 . Получено 09.04.2020 .
  49. ^ "База знаний | DVD+R DL - CDROM2GO". www.cdrom2go.com . Архивировано из оригинала 2020-04-21 . Получено 2020-04-09 .
  50. ^ "Пост-мастеринг: гальваника и подготовка штампа" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 сентября 2009 г.
  51. ^ ab "BLULINE II" (PDF) . Singulus . Архивировано из оригинала (PDF) 11 апреля 2020 г.
  52. ^ "Как создать Blu-ray?" (PDF) . HOFA . Архивировано (PDF) из оригинала 2020-04-11 . Получено 2020-04-11 .
  53. ^ "Blu Ray Technology and Disc Structure". Архивировано из оригинала 2012-03-05 . Получено 2020-04-21 .
  54. ^ "BLULINE II: Enabling Fascination 3D" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 апреля 2020 г.
  55. ^ "BLULINE III" (PDF) . Singulus . Архивировано из оригинала (PDF) 11 апреля 2020 г.
  56. ^ "Разница между репликацией и дублированием". Replicat . Архивировано из оригинала 2020-03-11 . Получено 2020-04-09 .
  57. ^ "Cinram Machines". www.cdvdpacking.com . Архивировано из оригинала 2019-09-30 . Получено 2020-04-11 .
  58. ^ "Aero Blu-ray/DVD/CD Autoloader - CD Copier, DVD Duplicator, Blu-Ray Duplicator". Vinpower Digital . Архивировано из оригинала 2020-04-11 . Получено 2020-04-11 .
  59. ^ "Slim Micro Blu-ray DVD CD Duplicator - CD Copier, DVD Duplicator, Blu-Ray Duplicator". Vinpower Digital . Архивировано из оригинала 2020-04-11 . Получено 2020-04-11 .
  60. ^ "LG BH14NS40 14x Blu-ray Disc ReWriter". CDRinfo.com. Архивировано из оригинала 2012-10-11.
  61. ^ "DVD, Книга A – Физические параметры". MPEG. Архивировано из оригинала 2012-01-17 . Получено 2011-10-09 .
  62. ^ "DVD in Detail" (PDF) . Cinram. 27 ноября 2000 г. Архивировано из оригинала 29 октября 2008 г.{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  1. ^ Некруглые оптические диски существуют в целях моды; см. фигурный компакт-диск .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Оптические диски» .