Տեղեկատվություն սկավառակի վրա գրելու սկզբունքը. ձայնասկավառակներ

Նշանակումներ

CD կրիչներ CD-ROM-ը, CD-R-ն և CD-RW-ն օպտիկական պահեստավորման սարքեր են, որոնք ընթերցվում և գրվում են (միայն CD-R և CD-RW կրիչների համար) լազերային ճառագայթով:

Պահպանումը միացված է CD-ROMնախատեսված է տեղեկատվության պահպանման և ընթերցման համար: CD-ROM (CompactDiskRead-OnlyMemory) հապավումը նշանակում է «Կոմպակտ սկավառակ միայն կարդալու համար»: Սկավառակի վերաբերյալ տեղեկատվությունը ներկայացված է որպես անցքերով և ելուստների հաջորդականություն, որը գտնվում է պարուրաձև ուղու վրա, որը դուրս է գալիս սկավառակի առանցքի մոտ գտնվող տարածքից: Խորքերը և ելուստները կիրառվում են արդյունաբերական եղանակով՝ սկավառակի բլանկները դրոշմելով: ելուստը նշանակում է «1» երկուական թվանշանի արժեքը, իսկ անկումը նշանակում է «0»: CD-ROM-ը պարունակում է 780 ՄԲ տեղեկատվություն: Առաջին CD-ROM-ների ընթերցման արագությունը 150 Կբ/վ էր։ Հետագա սկավառակների մոդելների ընթերցման արագությունը սկսեց նշանակվել և հաշվարկվել որպես xN, որտեղ N-ն այն բազմապատկիչն է, որով նախնական արագությունը պետք է բազմապատկվի՝ ցանկալին ստանալու համար: Այսպիսով, «x52» սկավառակի վրա գրելը նշանակում է ընթերցման արագություն 52 անգամ ավելի արագ, քան առաջին CD-ROM-ի ընթերցման արագությունը:

Դիզայն

Սարքի հիմքը կոշտ ալյումինե կամ պողպատե շրջանակ է: Ինչպես կրիչների այլ տեսակներում, շրջանակն այն կառուցվածքային մասն է, որին կցված են բոլոր մյուս բաղադրիչները՝ և՛ մեխանիկական, և՛ էլեկտրոնային: Դրանք ներառում են, մասնավորապես, ճակատային վահանակը, կեղծ վահանակը, ձայնի կարգավորիչը և սկավառակի արտանետման կոճակը, որոնք սարքին տալիս են ֆունկցիոնալ ամբողջական և գրավիչ տեսք: Մեդիա ընդունիչ սարքերը կարող են լինել տարբեր տեսակի և նախատեսված են կա՛մ հատուկ տարաներում (caddy) սկավառակներ տեղադրելու համար, կա՛մ հետ քաշվող սկուտեղների համար, այնպես որ առջևի վահանակներն ու կեղծ վահանակները, ինչպես նաև դրանց ամրացման եղանակները կարող են տարբեր լինել: .

Չնայած այն հանգամանքին, որ սկավառակներ ձայնագրելու (CD-R) և մի քանի անգամ վերաշարադրելու (SO-V\L/5) ունակությամբ, տեղադրված են այլ լազերային արտանետիչներ և էլեկտրոնային բաղադրիչներ, դրանց դիզայնը, սկզբունքորեն, նույնն է, ինչ սովորական CD կրիչներ -ROM:

Շարժիչի մեխանիզմի հիմնական նախագծային տարրերը Շարժվող սկուտեղը նախատեսված է սկավառակը տեղադրելու համար։ Այն բանից հետո, երբ սկուտեղը սահում է սկավառակի մեջ, հատուկ սեղմակով (լուսանկարում այն ​​սպիտակ է) սկավառակը բարձրացնում է սկուտեղի վերևում, իսկ սեղմակի տակ գտնվող spindle շարժիչը պտտում է սկավառակը որոշակի արագությամբ: CD-ROM կրիչների ամենակարևոր բաղադրիչը օպտիկական գլուխն է, որը ներառում է գալիումի արսենիդի (GaAlAs) լազերային դիոդային թողարկիչ (ալիքի երկարությունը՝ 780 նմ, ճառագայթման հզորությունը՝ մոտ 0,6 մՎտ), ֆոտոսենսոր, ճառագայթների ավտոմատ կենտրոնացման օպտիկական համակարգ և ճշգրիտ ճշգրիտ համակարգ։ ուղու հետևման մեխանիզմ: Օպտիկական գլուխը շարժվում է երկու ուղեցույցներով. լազերային ճառագայթը դիպչում է սկավառակի մակերեսին սկուտեղի միջով: Օպտիկական գլխից և ուղեցույցներից բաղկացած հավաքը երբեմն կոչվում է սահնակ:

CD-ROM, CD-R և CD-RW կրիչներ օգտագործում են լազերային արտանետիչներ տարբեր բնութագրերով (դրանք ներառում են հզորությունը և աշխատանքային ալիքի երկարությունը): Բայց արտաքուստ նրանք գործնականում չեն տարբերվում միմյանցից։

Սահնակը պետք է հետևի սկավառակի մակերևույթի վրա պարուրաձև տեղեկատվական ուղու շրջադարձերի դիրքին: Ի տարբերություն անգործունյա սկավառակի կրիչների, որոնցում ձայնագրման/նվագարկման մագնիսական գլուխները կարող են ողջամիտ ճշգրտությամբ «մատնացույց անել» դեպի հետքերը՝ օգտագործելով սովորական քայլային շարժիչը, CD կրիչների ճնշող մեծամասնությունը օգտագործում է գծային շարժվող կծիկի շարժիչներ, ինչպիսիք են այդ նպատակով օգտագործվողները: շարժվող գլուխները կոշտ սկավառակի կրիչներում: Փաստն այն է, որ անգործունյա սկավառակների վրա համակենտրոն գծերի դիրքերը խստորեն ամրագրված են, ինչը լավ համահունչ է քայլային շարժիչի գործառնական սկզբունքին. նրա ռոտորը կարող է զբաղեցնել միայն մի քանի առանձին դիրքեր: Բացի այդ, հետքերն իրենք բավական լայն են, ինչը վերացնում է գլուխների դիրքը ճշգրտելու անհրաժեշտությունը: Նեղ CD տեղեկատվական ուղու պարույրի շառավիղը անընդհատ փոխվում է, ուստի գլխի դիրքը պետք է անընդհատ ճշգրտվի: Դա կատարվում է գծային շարժիչի շարժվող կծիկի մեջ հսկիչ հոսանքը փոխելով: Այնուամենայնիվ, որոշ CD կրիչներ դեռ օգտագործում են աստիճանային շարժիչներ՝ չափազանց փոքր ռոտորի բարձրությամբ: Էլեկտրոնային բաղադրիչները, որոնք ապահովում են սլայդի շարժումը ցանկալի ուղղությամբ, տեղադրվում են սկավառակի հիմնական տպագիր տպատախտակի վրա: Սլայդը տեղափոխելով՝ կատարվում է միայն օպտիկական գլխի կոպիտ ուղղում դեպի ուղու վրա: Դրա ճշգրիտ մոնիտորինգը և այս կամ այն ​​ուղղությամբ արագ շեղումների ուղղումը (կատարված անկատար լրատվամիջոցներից) իրականացվում է հենց գլխի օպտիկական սարքի միջոցով: Սլայդի քաշը չափազանց մեծ է, որպեսզի այն կարողանա արձագանքել նման շեղումներին:

CD-DRIVES-ի էլեկտրոնային բաղադրիչներ

Սկավառակի էլեկտրոնային բովանդակությունը սովորաբար գտնվում է սկավառակի ներքևի մասում և ծածկված է ալյումինե էկրանով: Դրա հիմնական խնդիրն է վերահսկել սկավառակի մեխանիզմը, մշակել ձայնային տվյալները՝ ականջակալների վարդակից ազդանշան դուրս բերելու և միջերեսի ներդրումը: համակարգչով։ Ներկայումս սկավառակի կրիչների ճնշող մեծամասնությունը օգտագործում է ATAPI IDE կամ SCSI ինտերֆեյս:

Տիպիկ CD-ROM սկավառակի բլոկային դիագրամ: Այն պայմանականորեն կարելի է բաժանել երկու մասի՝ կարգավորիչի ենթահամակարգի և շարժիչի կառավարման ենթահամակարգի: Կարգավորիչի ենթահամակարգը փոխազդում է համակարգի ծայրամասային սարքերի ինտերֆեյսի հետ, մասնավորապես՝ սկավառակի կարգավորիչի հետ: Ամենաբարդ էլեկտրոնային սկավառակի բաղադրիչների մեծ մասը կապված է այս ենթահամակարգի հետ:

Սկավառակի կառավարման ենթահամակարգը ստեղծում է հրամաններ իր մեխանիկական մասի համար (ապահովում է ձայնասկավառակի ընդունումը և արտանետումը, դրա պտտման արագության կարգավորումը, սլայդը տեղափոխելը և այլն), ինչպես նաև վերծանում է տվյալները (ից

EFM նորմալ երկուական ձևաչափի) և սխալի ուղղում: Ֆոտոսենսորի ելքից ստացվող անալոգային ազդանշանները սկզբում վերածվում են EFM ազդանշանների, այնուհետև երկուական տվյալների հոսքի և CIRC կոդերի (Cross-Interleaved Reed-Solomon Codes): Բոլոր գործողությունները, ինչպիսիք են լազերային ճառագայթի կենտրոնացումը, ուղու հետագծումը, սահնակի շարժիչի կառավարումը (հետադարձ կապի միջոցով), spindle շարժիչը և սկավառակի ընդունման և արտանետման մեխանիզմը, իրականացվում են շարժիչի կառավարման սխեմայի և servo drive պրոցեսորի միջոցով:

CD-ROM-ը CD կրիչի ամենապարզ տեսակն է, որը նախատեսված է միայն սկավառակներ կարդալու համար:

CD-RW - նույնը, ինչ նախորդը, բայց կարող է գրել միայն CD-R/RW սկավառակների վրա:

CD և DVD սկավառակների ընթերցիչը բաղկացած է կոմպակտ սկավառակը պտտվող շարժիչից, սկավառակի բեռնման համակարգից, օպտիկական ընթերցման համակարգից և կառավարման սարքից: Այս բոլոր բաղադրիչները տեղավորված են մեկ պատյանում, որը տեղադրվում է համակարգչի պատյանի հինգ դյույմ անկյունում: Արտաքին CD-ROM կրիչներ, ինչպես նաև DVD-ROM կրիչներ, նախագծված են որպես առանձին սարք:

Կենցաղային սարքերում շարժիչը պետք է պտտի CD-ն անընդհատ գծային արագությամբ, որպեսզի տեղեկատվության ընթերցման արագությունը չփոխվի: Ժամանակակից համակարգչային սարքերը փոխում են ընթերցման արագությունը՝ կախված օգտագործվող սկավառակի որակից: Շարժիչի առանցքի վրա կա հարթակ, որի վրա սեղմված է սկավառակը: Սկավառակները պտտվում են զգալի արագությամբ, ինչը բավականին բարձր, տհաճ աղմուկ է առաջացնում: Վերջերս աշխատանքներ են տարվել արագընթաց սկավառակակիրների աղմուկը նվազեցնելու ուղղությամբ։

Սկավառակների բեռնման մի քանի տարբերակ կա: Ամենատարածված օգտագործվողը ձգվող սկուտեղն է, որը կոչվում է սկուտեղ: Օգտագործելով հատուկ շարժիչ, սկուտեղը դուրս է շարժվում և հետ է քաշվում ներսից այն բանից հետո, երբ ցանկալի CD-ն տեղադրվի դրա վրա:

Կոմպակտ սկավառակների ձայնագրման սարքերը գրեթե չեն տարբերվում ընթերցանության սարքերից: Այնուամենայնիվ, օպտիկական համակարգում օգտագործվող լազերը կարող է տաքացնել աշխատանքային մասի տարածքները, որպեսզի ձայնագրող շերտն այդ հատվածում մթագնի: Գրելու ժամանակ լազերային հզորությունը մոտավորապես տասն անգամ ավելի մեծ է, քան կարդալիս:

CD ձայնագրելիս լազերը միացվում է մեծացած հզորությամբ: Լազերը շարժվում է ուղու երկայնքով՝ արձանագրելով անհրաժեշտ տեղեկատվությունը։ Անհնար է ընդհատել այս գործընթացը։ Եթե ​​համակարգիչը ժամանակ չունենա հաջորդ տեղեկատվությունը փոխանցելու ձայնագրման համար, գործընթացը կդադարեցվի, և օգտագործված աշխատանքային մասը կվնասվի: Տեղեկատվության հոսքի ընդհատումներից պաշտպանվելու համար ժամանակակից սարքերն ունեն մի քանի մեգաբայթ չափի բուֆեր։ Բացի այդ, շատ ժամանակակից CD/DVD-RW մոդելներ օգտագործում են հատուկ տեխնոլոգիա, որը թույլ է տալիս ժամանակավորապես ընդհատել ձայնագրությունը և վերսկսել այն տվյալների հաջորդ մասի հայտնվելուց հետո:

Սկավառակների ձայնագրման համար նախատեսված բացերը նախապես նշված են: Այն պարունակում է հատուկ նշաններ և համաժամացման ազդանշաններ: Նախնական նշումն օգնում է լազերին շարժվել ցանկալի ճանապարհով: Բացի այդ, նախքան ձայնագրելը, դուք կարող եք կարդալ օգտագործված աշխատանքային մասի որոշ պարամետրեր: Սա կօգնի ձեզ լավ կարգավորել ձայնագրման ծրագիրը: Ազդանշանները գրանցվում են կրճատված ամպլիտուդով և հետագայում համընկնում են գրանցված ազդանշանով:

DVD-R և DVD+R ձևաչափեր

DVD-R(W) ձայնագրման ստանդարտը մշակվել է 1997 թվականին ճապոնական Pioneer ընկերության և դրան միացած մի խումբ ընկերությունների կողմից և ներառվել են DVDForum-ում՝ որպես ձայնագրվող (և հետագայում վերագրանցելի) սկավառակների պաշտոնական բնութագրում:

DVD-RW սկավառակները, որոնք ստեղծվել են DVD-R-ի հիման վրա, ի սկզբանե ունեին հին սկավառակների անհամատեղելիության խնդիր այս նոր սկավառակների հետ (խնդիրը տեղեկատվության «պահպանման» համար պատասխանատու օպտիկական շերտի տարբերությունն էր, որն ավելի քիչ էր (համեմատ մեկ անգամ գրվող մեդիա) և դրոշմված սկավառակներ) արտացոլում): Հետագայում այս խնդիրը գրեթե ամբողջությամբ լուծվեց, չնայած նախկինում հենց դրա պատճառով էր, որ հին DVD կրիչները սովորաբար չէին կարող նվագարկել նոր վերագրանցվող սկավառակներ:

Քանի որ DVD-R և DVD-RW ստանդարտների մշակումը հաշվի չի առել Sony-ի, Philips-ի և մի քանի այլ ընկերությունների զարգացումները (և այս տեխնոլոգիայի լիցենզիայի գինը չափազանց բարձր էր), ձայնագրող սկավառակների և ձայնագրող կրիչների այս արտադրողները միավորվել են. DVD+RWAlliance (անգլերեն), որը մշակել է DVD+R(W) ստանդարտը 2002 թվականի կեսերին, որի լիցենզիայի արժեքը ավելի ցածր էր։

Ստեղծված այլընտրանքային ձևաչափը, որը կոչվում է DVD+R և DVD+RW, ուներ ռեֆլեկտիվ շերտի տարբեր նյութ և հատուկ գծանշումներ, որոնք հեշտացնում են գլխի դիրքավորումը (LPP, Landpre-pits – նախօրոք գրանցված փոսեր ուղու միջև, որոնք պարունակում են հասցեային տվյալներ և ծառայության այլ տեղեկություններ, այս տվյալները: թույլ է տալիս սկավառակի DVD սկավառակը գրել տեղեկատվությունը սկավառակի վրա ցանկալի վայրերում) - հիմնական տարբերությունն այդպիսի «գումարած» և «մինուս» սկավառակների միջև: Դրանով DVD+RW սկավառակները կարող են ձայնագրել (գոյություն ունեցողի վրա) մի քանի քայլով, ինչպես սովորական տեսաերիզների ձայնագրիչի դեպքում՝ վերացնելով ամբողջ բովանդակության ձանձրալի նախնական ջնջումը (DVD-RW-ի համար նախ պետք է ամբողջությամբ ջնջել առկա ձայնագրություն):

Բացի այդ, վերագրանցելի «պլյուս» սկավառակներ օգտագործելիս սխալների թիվը նվազում է, և ձայնագրման ճշգրտությունը մեծանում է, ինչի արդյունքում վատ հատվածը կարող է հեշտությամբ վերագրվել, այլ ոչ թե ամբողջ սկավառակը նորից ջնջել կամ ձայնագրել: Հետևաբար, եթե դուք մտադիր եք ակտիվորեն օգտագործել կրկնօրինակման և ձայնագրման գործառույթը, ապա ավելի լավ է ընտրել ձայնագրիչ, որն աջակցում է «պլյուս» ձևաչափին (որն այժմ ունակ է մոդելների մեծամասնությունը):

1995 թվականի դեկտեմբերին DVD կոնսորցիումում միավորված 10 ընկերություններ պաշտոնապես հայտարարեցին միասնական միասնական ստանդարտի՝ DVD-ի ստեղծման մասին: DVD հապավումը սկզբում նշանակում էր «Թվային վիդեո սկավառակ», սակայն հետագայում դրա նշանակությունը փոխվեց և դարձավ «Թվային բազմակողմանի սկավառակ»: Սկավառակը լիովին համապատասխանում էր Կարմիր գրքի և Դեղին գրքի ստանդարտներին:

DVD-ն արտաքնապես նույնական է CD-ին, սակայն թույլ է տալիս ձայնագրել 24 անգամ ավելի մեծ ծավալով տեղեկատվություն, այսինքն՝ մինչև 17 ԳԲ: Դա հնարավոր դարձավ սկավառակի ֆիզիկական բնութագրերի փոփոխությունների և նոր տեխնոլոգիաների կիրառման շնորհիվ։ Հետագծերի միջև հեռավորությունը կրճատվել է մինչև 0,74 մկմ, իսկ փոսերի երկրաչափական չափերը՝ միաշերտ սկավառակի համար՝ մինչև 0,4 մկմ և երկշերտ սկավառակի համար՝ 0,44 մկմ։ Տվյալների տարածքը մեծացել է, սեկտորների ֆիզիկական չափերը՝ նվազել։ Օգտագործվել է ավելի արդյունավետ սխալի ուղղման կոդը՝ RSPC (Reed Solomon Product Code), և հնարավոր է դարձել ավելի արդյունավետ բիթային մոդուլյացիա։

DVD տեխնոլոգիան ապահովում է վիթխարի թվով ձևաչափեր և չորս տեսակի ձևավորում երկու չափսի: Այս ստանդարտի սկավառակը կարող է լինել ինչպես միակողմանի, այնպես էլ երկկողմանի: Յուրաքանչյուր կողմում կարող է լինել մեկ կամ երկու աշխատանքային շերտ: Դիտարկենք տարբեր տեսակի DVD-ների հիմնական բնութագրերը:

Սկավառակի չափսը՝ 80 մմ (3,1 դյույմ):

– DVD-1 (միակողմանի, միաշերտ) – միակողմանի և միաշերտ սկավառակ: Կարող է պարունակել մինչև 1,36 ԳԲ տեղեկատվություն (նկ. 1.5):

– DVD-2 (միակողմանի, երկշերտ) – միակողմանի երկշերտ սկավառակ: Պարունակում է մինչև 2,48 ԳԲ տեղեկատվություն (նկ. 1.6):

– DVD-3 (Երկկողմանի, երկշերտ) – երկշերտ սկավառակ՝ յուրաքանչյուր կողմում մեկ տեղեկատվական շերտով: Տարողությունը – մինչև 2,74 ԳԲ տեղեկատվություն (նկ. 1.7):

– DVD-4 (Երկկողմանի, երկշերտ) – սկավառակ՝ յուրաքանչյուր կողմում երկու տեղեկատվական շերտով: Նման սկավառակի հզորությունը կազմում է մինչև 4,95 ԳԲ (նկ. 1.8):

Սկավառակի չափս – 120 մմ (4,75 դյույմ):

– DVD-5 (միակողմանի, միաշերտ) – միակողմանի միաշերտ սկավառակ: Պարունակում է մինչև 4,7 ԳԲ տեղեկատվություն:

Բրինձ. 1.5. DVD-1-ի և DVD-5-ի կառուցվածքը:

– DVD-9 (միակողմանի, երկշերտ) – միակողմանի և երկշերտ սկավառակ: Տարողությունը – մինչև 8,5 ԳԲ:

– DVD-10 (Երկկողմանի, երկշերտ) – երկշերտ սկավառակ՝ յուրաքանչյուր կողմում մեկ տեղեկատվական շերտով: Պարունակում է մինչև 9,4 ԳԲ տեղեկատվություն:

– DVD-18 (Երկկողմանի, երկշերտ) – երկշերտ սկավառակ՝ յուրաքանչյուր կողմում երկու տեղեկատվական շերտով: Կարող է պահել մինչև 17 ԳԲ տեղեկատվություն:

Բրինձ. 1.6. DVD-2-ի և DVD-9-ի կառուցվածքը:

Բրինձ. 1.7. DVD-3-ի և DVD-10-ի կառուցվածքը:

Բրինձ. 1.8. DVD-4-ի և DVD-18-ի կառուցվածքը:

Նշում.

Սկավառակի անվանման համարը՝ DVD-1, DVD-4, DVD-10 և այլն, կլորացված հզորության արժեք է:

Միաշերտ DVD-ների այրումը նման է ձայնասկավառակների ձայնագրմանը, սակայն երկշերտ սկավառակների այրումը զգալիորեն տարբերվում է ավելի վաղ նկարագրված գործընթացից:

DVD-2 և DVD-9 տեսակների երկշերտ սկավառակներն ունեն տեղեկատվության ձայնագրման երկու աշխատանքային շերտ: Այս շերտերը բաժանվում են հատուկ կիսաթափանցիկ նյութի միջոցով: Իր գործառույթն իրականացնելու համար նման նյութը պետք է ունենա փոխադարձ բացառիկ հատկություններ՝ արտաքին շերտը կարդալիս լավ արտացոլի լազերային ճառագայթը և միևնույն ժամանակ լինի հնարավորինս թափանցիկ ներքին շերտը կարդալիս: Philips և Sony կորպորացիաների խնդրանքով 3M-ը ստեղծեց նյութ, որը համապատասխանում է հետևյալ պահանջներին՝ ունենալ 40% անդրադարձողություն և անհրաժեշտ թափանցիկություն:

Նման սկավառակից տեղեկություն կարդալիս լազերային ճառագայթը նախ անցնում է կիսաթափանցիկ շերտով՝ կենտրոնանալով ներքին շերտի հետքերի վրա։ Ներքին շերտի ամբողջ տեղեկատվությունը կարդալուց հետո լազերային ճառագայթը ավտոմատ կերպով փոխում է իր կենտրոնացումը և կարդում է տեղեկատվությունը կիսաթափանցիկ շերտից: DVD սկավառակի մեջ բուֆերի առկայությունը և ֆոկուսը արագ փոխելու հնարավորությունը թույլ են տալիս անընդհատ տվյալները փոխանցել մայր տախտակին:

Երկշերտ սկավառակ պատրաստելիս առաջին շերտը, որը հիմնված է պոլիկարբոնատների վրա, նախ դրոշմվում է: Այնուհետև կիրառվում է կիսաթափանցիկ նյութ, որն իր հերթին ծածկված է ֆոտոպոլիմերային նյութի թաղանթով։ Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման միջոցով ֆոտոպոլիմերը կարծրացվում է, իսկ DVD-ն լցվում է պոլիկարբոնատով, որը ծառայում է որպես սկավառակի պաշտպանիչ շերտ։

DVD-ների հաստությունը 0,6 մմ է: CD-ների հետ ֆիզիկական համատեղելիության համար DVD-ի վրա լրացուցիչ սոսնձվել է 0,6 մմ հաստությամբ պոլիկարբոնատային հիմք: DVD-ի հաստությունը ոչ միայն 1,2 մմ-ի հասցնելու, այլև դրա ֆունկցիոնալությունը կրկնապատկելու համար Toshiba-ն ստեղծել է երկկողմանի սկավառակ (տեսակները DVD-3 և DVD-10): DVD-3 սկավառակ ստանալու համար պարզապես սոսնձեք երկու DVD-1 պիտակի կողմում; DVD-10 ձեռք բերելու համար միացված են երկու DVD-5: Այսպիսով, երկու 0,6 մմ հաստությամբ սկավառակներ իրար սոսնձելով՝ ստանում ենք մեկ սկավառակ, որն իր հաստությամբ հավասար է CD-ին և ունի կրկնակի շատ ինֆորմացիա գրանցելու հնարավորություն։

DVD-4 սկավառակներ ստանալու համար դուք պետք է սոսնձեք երկու DVD-2, DVD-18-ի համար՝ համապատասխանաբար, երկու DVD-9:

DVD-R-ում (Digital Versatile Disk Read-only - գրել-մեկ անգամ DVD) տեղեկատվություն գրելու և դրանից կարդալու սկզբունքը նման է CD-R գրելուն և կարդալուն: Հատուկ ձայնագրիչներով DVD ձայնագրելիս բարձր հզորության լազերային ճառագայթը «այրում» է ակտիվ շերտի անցքերը (փոսերը): Տեղեկատվությունը կարդալիս նորմալ հզորության լազերային ճառագայթը, ազատորեն անցնելով ստացված անցքից, արտացոլվում է մետաղացված շերտից և հարվածում ֆոտոսենսորին, այնուհետև միկրոպրոցեսորին:

DVD-RW-ից տեղեկատվություն գրելու և կարդալու համար (Digital Versatile Disk ReWritable - rewritable DVD) օգտագործվում է Phase Change Technology: Լազերային ճառագայթը ձայնագրման ընթացքում շարժվում է պարուրաձև ճանապարհով: Փնջի ակտիվության բարձրացման ժամանակաշրջանում ձայնագրող շերտը փոխում է իր կառուցվածքը՝ բյուրեղային վիճակից անցնելով ամորֆ վիճակի։ Տեղեկատվությունը կարդալիս դետեկտորը ճանաչում է, թե որ մակերեսից է արտացոլվել լազերային ճառագայթը` բյուրեղային, թե ամորֆ, և տվյալները վերածում է թվային հոսքի: Որոշակի հզորության լազերային ճառագայթի ազդեցության տակ ակտիվ (ձայնագրող) շերտը վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին, և սկավառակը կարող է բազմիցս վերաշարադրվել։

Նյութը, որն ի վիճակի է բազմիցս փոխել իր կառուցվածքը, մշակվել է TDK-ի կողմից և կոչվում է AVIST (Advanced Versatile Information Storage Technology - տեղեկատվության պահպանման ժամանակակից ունիվերսալ տեխնոլոգիա):

Նշում.

AVIST նյութը բյուրեղային վիճակում ունի 25–35% անդրադարձման ունակություն, իսկ ամորֆ վիճակին անցնելիս մթնում է և չի արտացոլում լազերային ճառագայթը։

DVD-ROM-ի, VideoDVD-ի, AudioDVD-ի և այլնի համար օգտագործվում է OSTA (Optical Storage Technology Association) կողմից մշակված UDF (Universal Disk Format) ֆայլային համակարգը: Այս ֆայլային համակարգը CD-ROM ֆայլային համակարգի մշակումն է (CDFS կամ ISO 9660):

DVD տեխնոլոգիան ի սկզբանե մշակվել է ֆիլմեր ձայնագրելու և նվագելու համար: VideoDVD-ն պետք է ապահովի հետևյալ հատկանիշները.

Ֆիլմերի նվագարկումը առնվազն 133 րոպե տևողությամբ;

Լայնէկրան տեսանյութի ցուցադրման տարբեր տարբերակներ;

Մինչև 32 ենթագրերի տարբերակներ տարբեր լեզուներով;

Շրջապատող ձայն;

Պատճենների պաշտպանություն և տարածաշրջանային կոդավորում;

Ինտերակտիվության դիտում:

Նավիգացիոն տվյալներ;

Վերարտադրման առարկաներ.

Նվագարկման առարկաները բաժանվում են վիդեո, աուդիո և գրաֆիկայի:

Թվային վիդեո նվագարկելու համար պահանջվում է 167 Մբիթ/վրկ արագություն: Հետևաբար, 4,7 ԳԲ սկավառակը կարող է պահել չորս րոպե թվայնացված տեսանյութ: Առնվազն 133 րոպե բարձրորակ պատկերներ պահպանելու համար օգտագործվում է տվյալների սեղմում: Տեսանյութը կոդավորված է հատուկ MPEG-2 ձևաչափով, որը մշակվել է MPEG խմբի կողմից (Moving Picture Experts Group):

Ֆիլմեր դիտելիս հավանաբար նկատել եք, որ այն ֆոնը, որի վրա շարժվում են կերպարները, որպես կանոն, մնում է անփոփոխ։ Փաստն այն է, որ կրկնվող ֆոնային պատկերների մոտավորապես 95%-ը կարող է վերացվել թվայնացման ընթացքում՝ առանց որակի նկատելի կորստի, մինչդեռ թվային բիթային արագության քանակը զգալիորեն կրճատվում է:

Ձայնը կոդավորվում և սեղմվում է տարբեր տեխնոլոգիաների միջոցով՝ Dolby Digital, MPEG-1 և MPEG-2: AudioDVD-ն օգտագործում է LPCM (Linear Pulse Code Modulation) տեխնոլոգիա, որը չի օգտագործում սեղմում: LPCM ձևաչափը թույլ է տալիս փոխանցել ձայնային ալիքները ամենաբարձր որակով և ճշգրտությամբ (նմուշառման հաճախականությունը՝ 48 կամ 96 կՀց, թվայնացման խորությունը՝ 16, 20 կամ 24 բիթ), օգտագործելով մեկից ութ աուդիո ալիք և ստանալ ձայնագրման դինամիկ տիրույթ։ մինչև 120 դԲ: Այս դեպքում թվային տվյալների հոսքը կարող է լինել 6,144 Մբիթ/վրկ:

Ձայնային ազդանշանի սեղմումը Dolby Digital տեխնոլոգիայի միջոցով՝ AC-3 (Աուդիո ջրանցքներ) – ապահովում է 5.1 ձայն (5 հիմնական աուդիո ալիք և մեկ ցածր հաճախականության ալիք) 20–20000 Հց տիրույթով: Աուդիո սեղմման համար օգտագործվում է Dolby-ի կողմից մշակված հատուկ ալգորիթմ, որը կոչվում է Multichannel Perceptual Coding: Մարդու լսողությունը, կախված սեռից և տարիքից, տարբեր զգայունությամբ ընկալում է տարբեր հաճախականությունների տիրույթում հնչյուններ: Բացի այդ, կան որոշակի հաճախականություններ և տեմբրեր, որոնք դժվար է տարբերել բոլոր մարդկանց համար: Dolby Digital տեխնոլոգիայի միջոցով որոշակի հաճախականությունների միջակայքերը, որոնք դժվար է լսել մարդու ականջը, ճնշվում են, ինչը հանգեցնում է տվյալների որոշակի կորստի: Այնուամենայնիվ, արդյունքում թվային հոսքը զգալիորեն կրճատվում է, օրինակ, վեց ալիքի համար բավարար է ընդամենը 348 Կբիթ/վրկ:

Ձայնային ազդանշանի սեղմումը MPEG-1 և MPEG-2 տեխնոլոգիաների միջոցով նույնպես կապված է տվյալների կորստի հետ: MPEG-1 ձևաչափը նախատեսված է միայն մոնո կամ ստերեո ձայնի համար: MPEG-2 ձևաչափը կարող է լինել բազմալիք և ի վիճակի է ապահովել 5.1 կամ 7.1 շրջապատող ձայն:

Ձայնային ազդանշանի սեղմումը DTS (Digital Theatre System - թվային թատրոն շրջապատող ձայնով) տեխնոլոգիայի միջոցով, որը մշակվել է ԱՄՆ-ում, Dolby Digital-ի այլընտրանքն է։ Ձայնի որակը մի փոքր ավելի բարձր է, ձայնային էֆեկտների ընկալումը տարածականորեն ավելի իրատեսական է, սակայն տվյալների հոսքն այս դեպքում կարող է հասնել 1536 Կբիթ/վրկ:

Սկավառակների բաշխումը վերահսկելու և հեղինակային իրավունքները պաշտպանելու համար DVD արտադրողները աշխարհը բաժանեցին վեց աշխարհագրական գոտիների և յուրաքանչյուր գոտու համար մշակեցին հատուկ պատկերակներ և ծածկագրեր: Թե՛ սկավառակների, թե՛ դրանց նվագարկիչների նման տարածաշրջանային կոդավորման օգտագործումը անհնարին դարձրեց մեկ գոտուց սկավառակներ նվագարկել մեկ այլ գոտու DVD կրիչներով:

Գոտի 1 – ԱՄՆ և Կանադա:

Գոտի 2 – Արևմտյան Եվրոպա, Ճապոնիա, Հարավային Աֆրիկա, Մերձավոր Արևելք:

Գոտի 3 – Հարավարևելյան և Արևելյան Ասիա, ներառյալ Թայվանը և Հոնկոնգը:

Գոտի 4 – Լատինական Ամերիկա, Հարավային Ամերիկա, Կարիբյան կղզիներ, Ավստրալիա և Նոր Զելանդիա:

Գոտի 5 - նախկին Խորհրդային Միության երկրներ, Աֆրիկա (բացի Հարավային Աֆրիկայից), Հնդկաստան, Պակիստան, Մոնղոլիա և Հյուսիսային Կորեա։

Գոտի 6 - Չինաստան.

Ներկայումս DVD նվագարկիչների արտադրողները արտադրում են այսպես կոչված «բազմագոտի» սարքեր, որոնք աջակցում են ձևաչափերի մեծամասնությանը:

| |

Դիզայնի առումով CD-R սկավառակը (ձայնագրվող դատարկ), ինչպես իր «կնքված» նմանակը, նման է շերտի թխվածքի (նկ. 1) և տարբերվում է միայն ակտիվ (ձայնագրող) շերտի առկայությամբ:

CD-R սկավառակի հիմնական «մասը» հիմքն է: Ամբողջ սկավառակի որակի գրեթե կեսը կախված է բազայի որակից: Ճիշտ է, հատուկ պահանջներ չկան այն նյութի բնութագրերի համար, որից պատրաստված է հիմքը, օգտագործվում է նույն պոլիկարբոնատը, որն օգտագործվում է CD-ROM-ների արտադրության մեջ: Բայց բազայի ռելիեֆը շատ ավելի բարդ է, քան ձայնագրված սկավառակի (CD-ROM): Դժվարությունները սկսվում են նրանից, որ «մաքուր», չգրված աշխատանքային կտորը որևէ տեղեկատվություն չի պարունակում և, համապատասխանաբար, դրա մակերեսին փոսեր չպետք է լինեն: Բայց փոսերը ոչ միայն պահվող տեղեկատվություն են, այլ նաև տվյալների աղբյուր՝ հետևելու համակարգի աշխատանքի համար: Ինչպե՞ս կարող եք ձայնագրման գլուխը պահել երևակայական պարույրի վրա՝ բավարար ճշգրտությամբ չգրանցված աշխատանքային մասի վրա: Դա անելու համար CD-R սկավառակի հիմքը արտադրության ընթացքում նշումներ է ստանում՝ շարունակական պարուրաձև ակոս (Pregroove): CD-R բազայի մակերեսի եռաչափ պատկերը, որը կառուցվել է Ուկրաինայի ԳԱԱ Կիսահաղորդիչների ֆիզիկայի ինստիտուտի ատոմային ուժային մանրադիտակի լաբորատորիայում չափումների արդյունքների հիման վրա, ներկայացված է Նկար 2-ում։ .

Կողային պատերի լայնության, խորության և նույնիսկ թեքության անկյան ճշգրիտ արժեքները CD-R արտադրող ընկերության ամենամեծ նոու-հաուն են:

Այս ուղեցույցի ակոսը լցված է օրգանական ներկով: Ներկանյութի շնորհիվ լազերային ճառագայթը որոշակիորեն թուլանում է, ուստի ավելի քիչ լույս է մտնում ֆոտոդետեկտորների մեջ հենց ակոսից, քան սկավառակի այլ մասերից: Սա բավարար է ձայնագրող սարքի հետագծման համակարգի հուսալի աշխատանքի համար: Իհարկե, ներկը չի կարող շատ մուգ լինել։ Ի վերջո, դրա առկայությունը հետագայում չպետք է խանգարի ընթերցման սարքերին, որոնք կարող են չպահանջել պարուրաձև գծանշումների առկայությունը: Սակայն ձայնագրող սարքի հետագծման համակարգը հատուկ նախագծված է համեմատաբար ցածր կոնտրաստ ուղու դիրքը հետևելու համար:

CD-ROM-ում փոսերը ոչ միայն պարունակում են օգտակար տեղեկատվություն և թույլ են տալիս վերահսկել տեղեկատվական ուղին, այլև ծառայում են իրենց ժամացույցի գեներատորի հաճախականությունը համաժամեցնելու ընթերցված սերիական կոդի բիթային հաճախականության հետ: Չգրված CD-R-ում փոսերի բացակայությունը ստիպում է օգտագործել շատ հնարամիտ տեխնիկական լուծումներ՝ ժամացույցի գեներատորի հաճախականությունը (այս դեպքում սկավառակի պտտման արագության հետ) համաժամեցնելու համար։ Մասնավորապես, CD-R-ում ակոսը արված է ոչ թե հարթ պարույրի տեսքով, ինչպես պատկերացրել էր Արքիմեդը, այլ մանրադիտակային շեղումներով՝ տատանումներ (նկ. 3):

Ակոսի տատանումների հաճախականությունը պարուրաձև հետագծի նկատմամբ 22,05 կՀց է (սկավառակի պտտման 1x արագության դեպքում): Համապատասխանաբար, այս տատանումների մեկ շրջանը զբաղեցնում է 60 մկմ պարուրաձև հետագիծ։ Տատանումների ամպլիտուդան ընդամենը 0,03 միկրոն է, ինչը զգալիորեն պակաս է բուն ակոսի լայնությունից, բայց դա բավարար է 22,05 կՀց հաճախականությամբ տատանումները մեկուսացնելու և իր ժամացույցի գեներատորի հաճախականությունը այդ տատանումների հետ համաժամացնելու համար:

Ցավոք սրտի, ձայնագրման գլխի գտնվելու վայրը որոշելու հետ կապված դժվարությունները դրանով չեն ավարտվում: Ինչպես գիտեք, CD-ROM-ի տեղեկատվությունը գրանցվում է առանձին հատվածներով՝ շրջանակներով (սեկտորներ, բլոկներ): Յուրաքանչյուր շրջանակի վերնագիրը պարունակում է ծառայության տեղեկատվություն, ներառյալ ընթացիկ շրջանակի համարը: Կադրի համարը ներկայացված է BCD-ում ձևաչափով (րոպե). (երկրորդ). (կադրի համարը տվյալ վայրկյանում): Յուրաքանչյուր վայրկյանը պարունակում է 75 կադր։ Քանի դեռ CD-R-ում գրանցված շրջանակներ չկան, շրջանակի համարի մասին տեղեկություն չի կարող լինել: Բայց նա պետք է:

Փաստորեն, այս տեղեկատվությունը նույնպես անմշակ CD-R-ի վրա է: Այն նույնպես թաքնված է ակոսի տեսքով։ Սա այսպես կոչված իրական ժամանակն է pregroove-ում (ATIP): Ամբողջ պարուրաձև գծանշումը բաժանված է շրջանակների, որոնցից յուրաքանչյուրը տևողությամբ համապատասխանում է տեղեկատվության մեկ շրջանակին: Շրջանակի համարի (ապագա շրջանակի) մասին տեղեկատվությունը ներկայացվում է նշագրման վրա՝ տատանումների հաճախականությունը 1 կՀց-ով տեղափոխելով 22,05 կՀց արժեքից, այսինքն. իրականում տատանումների հաճախականությունը վերցնում է 21,05 կՀց կամ 23,05 կՀց արժեքներ: Տատանումների հաճախականության այս կամ այն ​​ընթացիկ արժեքը նույն դերն է խաղում, ինչ փոսերը և վայրէջք են կատարում CD-ROM-ի մակերեսին: Շրջանակի համարը 42 անընդմեջ ժամանակային սլոտներն են, որոնք կոդավորված են վերը քննարկված EFM կոդով: 42 ժամանակային միջակայքերի շարքը վերծանվում է 3 բայթով, որոնցից մեկ բայթը (երկու տասնորդական նիշ) րոպեն է, մեկ բայթը (երկու տասնորդական նիշ) երկրորդն է, և մեկ բայթը (նաև երկու տասնորդական նիշ) շրջանակի համարն է: ընթացիկ երկրորդ.

CD-R-ի պարուրաձև ակոսը սկսվում է սկավառակի կենտրոնից մի փոքր ավելի մոտ, քան սովորական CD-ROM-ի փոսերի հաջորդականությունը: Այս սկզբնական տարածքում, որը սովորաբար անհասանելի է CD-ROM կրիչների համար, կան երկու սպասարկման տարածքներ՝ PCA-ի ձայնագրումից առաջ լազերային էներգիայի չափորոշման համար (Power Calibration Area) և սկավառակի բովանդակության PMA-ի (Ծրագրի հիշողության տարածք) ժամանակավոր պահպանման համար: . PCA-ն օգտագործվում է յուրաքանչյուր գրումից առաջ օպտիմալ լազերային հզորությունը ընտրելու համար, իսկ PMA-ն օգտագործվում է գրելու գործընթացում սկավառակի բովանդակության աղյուսակը ժամանակավորապես պահելու համար:

PCA-ն և PMA-ն ֆիքսված երկարությամբ աղյուսակներ են՝ յուրաքանչյուրը 99 տարրի հզորությամբ, ինչը սահմանափակում է նիստերի հնարավոր քանակը:

Այս բաժնում կա նաև հատուկ աղյուսակ, որը պարունակում է այս CD-R-ն բնութագրող որոշ տեղեկություններ: Աղյուսակը պարունակում է հատուկ տեղեկատվություն, որը միշտ առկա է, և լրացուցիչ տեղեկություններ, որոնք կարող են լինել կամ չլինել սկավառակի վրա: Հատուկ տեղեկատվություն է, օրինակ, մատրիցայի արտադրողի մասին տեղեկատվությունը, որից պատրաստված է այս CD-R-ի հիմքը, օգտագործվող ներկանյութի և լազերային օպտիմալ հզորության մասին տեղեկատվություն, կիրառման ծածկագիրը (օրինակ, կենցաղային աուդիո ձայնագրիչների համար): Լրացուցիչ տեղեկություններն են, օրինակ, գրելու առավելագույն և նվազագույն արագությունը: Աղյուսակը կազմված է իրական «փոսեր» և «հողեր» ձևավորելով, ինչպես CD-ROM-ում, այսինքն. ոչ մի կերպ չի կարող փոխվել. Բայց դա կարելի է կարդալ։ Դրա համար կան տարբեր ծրագրեր, օրինակ՝ CDR Media Code Identifier (ամենահաջող և տարածվածներից մեկը)։

Ցավոք, նման ծրագրերը հաճախ անօգուտ են, հատկապես նոր CD-R-ների համար: Փաստն այն է, որ աղյուսակների և մատրիցների արտադրողի ծածկագրերի ճշգրիտ բովանդակությունը որոշվում է Orange ֆորումի կողմից՝ CD-R ոլորտում ստանդարտացման մեջ ներգրավված կազմակերպություն: Նախկինում այս ամբողջ տեղեկատվությունը հասանելի էր հանրությանը: Այժմ Orange-ի ֆորումի կայքը այնքան էլ տեղեկատվական տեսք չունի, և այս կոդերի մասին տեղեկատվությունը հանրային տիրույթում է:

Ակտիվ շերտ. Ակտիվ շերտը իրականում ներկ է, որը լրացնում է ուղեցույցի ակոսը: Նա այդպես էր մտածում։ Բայց, չնայած այն հանգամանքին, որ այժմ մենք այս շերտը համարում ենք միայն հատուկ ակոս ներկով լցնելը, այն դեռ շերտ է։ Թե ինչու է դա այդպես, մեզ համար չափազանց պարզ կդառնա այն բանից հետո, երբ մենք հասկանանք CD-R-ի արտադրության տեխնոլոգիական առանձնահատկությունները: Առայժմ եկեք միայն տեսնենք, թե ինչպես է տեղեկատվությունը ձայնագրվում CD-R-ի վրա, կամ, այլ կերպ ասած, ինչպես է ակոսը վերածվում փոսերի:

Մենք այրում ենք տեղեկատվությունը. Առանձին տարածքներում ձայնագրման գործընթացում լազերային հզորությունը 0,7 մՎտ-ից (ընթերցման հզորություն) ավելանում է մինչև մոտ 8 մՎտ արժեք (առաջին արագության համար): Լազերային ճառագայթից ստացվող էներգիան կլանում է օրգանական ներկը և վերածվում ջերմության: Այս գործընթացը երբեմն կոչվում է «այրում»: «Այրում» տերմինը լիովին ճշգրիտ չէ և որոշ առումներով նույնիսկ վնասակար է: Թվում է, թե ռեֆլեկտիվ շերտում կամ մեկ այլ տեղ «անցքեր» են ստեղծվում։ Իրականում առաջացած ջերմության ազդեցությամբ տեղի են ունենում տարբեր փոփոխություններ (նկ. 4):

Նկ.4. Այսպիսով, ակոսը վերածվում է փոսերի

Տաքացման արդյունքում ներկանյութը ածխանում է, և դրա մեջ հայտնվում են միկրոսկոպիկ գազի պղպջակներ։ Գազերի արտանետմամբ ներկանյութի ծավալը մեծանում է, իսկ անդրադարձող շերտը դեֆորմացվում է։ Ներկանյութը տաքացվում է մինչև պոլիկարբոնատի հալման կետը գերազանցող ջերմաստիճանը, ինչի արդյունքում հիմքն ինքնին հալվում և դեֆորմացվում է այս պահին։

Տարբեր սկավառակների և ձայնագրման տարբեր ռեժիմների դեպքում կարող են գերակշռել որոշակի էֆեկտներ: Սա այնքան էլ կարևոր չէ, ամեն դեպքում, լազերային տեսանկյունից նման տարածքի թափանցիկությունը զգալիորեն վատթարանում է, ինչը համարժեք է սովորական CD-ROM-ի «փոսին»: Միայն շփոթություն կա, թե ինչպես կարելի է այդ ամենը անվանել: Ի վերջո, «հող» տերմինը վերաբերում է սկավառակի ամբողջ մակերեսին, որը չի զբաղեցված փոսերով: Իրականում հող բառը անգլերենից թարգմանվում է որպես «մակերես»: Իսկ CD-R սկավառակները պարունակում են իրական հող. սրանք մակերեսային տարածքներն են ուղեցույցի ակոսի շրջադարձերի միջև: Ուստի չձայնագրված CD-R սկավառակի վրա ակոսը պարզապես կոչվում է ակոս, և ձայնագրվելուց հետո ամբողջ ակոսը համարվում է բաժանված մի շարք փոսերի։ Միայն որոշ փոսեր են փոսային նշանների փոսեր, իսկ մյուս փոսերը՝ հողային նշանների փոսեր:

Սկավառակը ձայնագրվելուց հետո ATIP ակոսի կարիք չկա: Պայմանական CD-ROM կրիչներ նույնիսկ չգիտեն դրա գոյության մասին, այլ պարզապես վերլուծում են սկավառակի մութ և լուսավոր հատվածները: Ավելին, երբ սկավառակը կարդում է ձայնագրված սկավառակ, նրա համար նույնիսկ ավելի հեշտ է հետևել ուղու վրա: Նույնիսկ «ալյումինե» սկավառակի վրա գտնվող հողին համապատասխանող տարածքներում, այսինքն. թեթև տարածքներում ճանապարհն ինքնին մի փոքր ավելի մուգ է, քան մնացած մակերեսը: Բայց ձայնագրված տեղեկատվությունը կարդալն ավելի դժվար է, քան CD-ROM-ը: Սա արտացոլման ավելի ցածր գործակից է լրացուցիչ շերտի առկայության և լազերային ճառագայթով փոսի առաջացման որակի պատճառով: Փոսի ձևավորման որակը, իհարկե, կախված է հիմնականում ներկանյութի հատկություններից, ուստի մենք ավելի մանրամասն կքննարկենք այս հարցը:

Իրականում լազերային ճառագայթի փոխազդեցությունը ակտիվ շերտի հետ շատ ավելի բարդ է։ Բայց մենք կկարողանանք ավելի խստորեն դիտարկել ակտիվ շերտի պարամետրերի ազդեցությունը CD-R-ի որակական բնութագրերի վրա միայն CD-R-ի արտադրական գործընթացի առանձնահատկությունների համառոտ վերլուծությունից հետո, որը կկատարվի շարունակության մեջ: այս հոդվածի. Այժմ մենք կարող ենք քննարկել ներկերի բնութագրերը միայն որպես նյութ, որը լրացնում է ուղեցույցի ակոսը և ձայնագրման ընթացքում «այրվում է»:

DVD սկավառակի վրա տեղեկատվության ձայնագրման սկզբունքները

DVD-ի վրա տեղեկատվությունը այրելու համար օգտագործվող մեթոդները նման են ավանդական CD ձայնագրելու մեթոդներին: Ներկայումս արտադրվում են միայն նվագարկման ձայնասկավառակներ, մեկ անգամ գրել CD-R և վերագրանցվող CD-RW-ներ:

CD-ների, CD-ROM-ների, DVD-ROM-ների վրա տեղեկատվության ձայնագրման սկզբունքները.

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում, սովորական կոմպակտ սկավառակը (CD) բաղկացած է թափանցիկ պոլիմերային հիմքից ( 1 ), մետաղացված ռեֆլեկտիվ շերտ ( 2 ) «անցքերով» ( Բ), որի օգնությամբ գրանցվում է թվային տեղեկատվությունը և պաշտպանիչ շերտը ( 3 ), անհրաժեշտ է սկավառակին կոշտություն հաղորդելու համար: Ռեֆլեկտիվ շերտ ( 2 ) սովորական CD-ում և տեղեկատվությունը պահող շերտ է: Այն արտադրվում է գործարանային մեթոդով և մի տեսակ մատրիցա է՝ որոշակի տեղերում «կնքված» «անցքերով», որոնք ցույց են տալիս տրամաբանական միավոր: «Փոսի» բացակայությունը ենթադրում է տրամաբանական զրո։
Տեղեկատվությունը կարդացվում է լազերային ճառագայթի միջոցով, որն արտացոլվում է դրանից
սկավառակի մակերեսը. Երբ արտացոլվում է «անցքից», լազերային ճառագայթը ճշգրիտ հարվածում է հատուկ դետեկտորին, որը թողարկում է «1»: Մակերեւույթից արտացոլվելիս ճառագայթն անցնում է դետեկտորի մոտով, որն այս դեպքում ճանաչում է «0»: Առաջին սերնդի DVD-ների հիմքում ընկած են տեղեկատվության ձայնագրման բացարձակապես նույն սկզբունքները. դրանք նախատեսված են միայն դրանց վրա գրանցված տեղեկատվությունը գործարանային եղանակով (այսպես կոչված՝ DVD-ROM), CD-R, DVD-R կարդալու համար:
Կոմպակտ սկավառակի մեկ անգամ (CD-R) նախագծում, ենթաշերտի միջև ( 1 ) և արտացոլող շերտ ( 2 ) առկա է պիգմենտային շերտ ( 4 ) մետաղով կայունացված ցիանիդից (օրգանական նյութ)։ Այս դեպքում դա պիգմենտային շերտն է, որի վրա գործարանային «արտամղված» են հետքերը ( Ա), որի երկայնքով շարժվում է լազերային ճառագայթը, պահպանում է տեղեկատվությունը։ Նման սկավառակը հատուկ ձայնագրիչներում ձայնագրելիս բարձր հզորության լազերային ճառագայթը «այրում է» «անցքերը» պիգմենտային շերտի պահանջվող տեղերում ( Բ) Տեղեկատվություն կարդալիս նորմալ հզորության լազերային ճառագայթը ազատորեն անցնում է պիգմենտային շերտի «անցքով» ( 4 ), արտացոլված մետաղացված շերտից ( 2 ) և հարվածում է դետեկտորին, որը ճանաչում է տրամաբանականը: «Փոսի» բացակայության դեպքում լազերային ճառագայթը կլանում է պիգմենտային շերտը, լազերային ճառագայթը չի արտացոլվում, և դետեկտորը դուրս է բերում տրամաբանական զրո: Հարկ է նշել, որ կա լրացուցիչ կոպիտ շերտ (5), որի վրա օգտատերը տեղեկությունը գրանցելուց հետո կարող է նկարել իր սեփական պիտակը` օգտագործելով գնդիկավոր գրիչ, ֆլոմաստեր կամ նույնիսկ հատուկ թանաքային տպիչ:

CD-RW, DVD-RAM:
Վերագրանցելի DVD-ների վրա ձայնագրման սկզբունքը (որը ի սկզբանե մշակվել է CD-Erasable աշխատանքային անվանումով կոմպակտ սկավառակների համար) առաջարկվել է Philips-ի, Ricoh-ի և Hewlett-Packard-ի կողմից և աջակցել այնպիսի ընկերությունների կողմից, ինչպիսիք են IBM, Sony, 3M, Olympus, Matsushita և Mitsumi: . Կոմպակտ սկավառակի վերագրանցելի (CD-RW) դիզայնը նման է CD-ի, սակայն արտացոլող շերտի փոխարեն այն օգտագործում է հատուկ նյութ ( 6 ), կարող է բազմիցս փոխել իր կառուցվածքը: Այս նյութը մշակվել է TDK-ի կողմից և կոչվում է AVIST; այն ունի գրեթե իդեալական հատկանիշներ:
Դրա բարձր արտացոլումը (25-35%) բավարար է նվագարկման ընթացքում DVD համատեղելիության համար: AVIST նյութի բնութագրերը կայուն են ինչպես բարձր, այնպես էլ ցածր ձայնագրման արագության դեպքում, ինչը հատկապես կարևոր է տարբեր հավելվածների հետ աշխատելիս: Վերագրանցվող ձայնասկավառակների դեպքում (օրինակ՝ CD-Erasable), ձայնագրումը տեղի է ունենում 3 մ/վ-ից ցածր արագությամբ: Վերագրանցելի DVD-RAM ձևաչափով տվյալների հետ աշխատելու համար աշխատանքային շերտը պետք է ունենա 3-ից 6 մ/վ արագություն: Սեղմված վիդեո տեղեկատվության հետ աշխատելիս ձայնագրման արագությունն արդեն պետք է լինի 6 մ/վ-ից բարձր:
Գերազանց ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը և փուլային փոփոխության բնութագրերը թույլ տվեցին TDK-ին հասնել չափազանց փոքր մարկերների չափերի (0,66 մմ-ից պակաս):
Նոր AVIST նյութը կարող է դիմակայել առնվազն 1000 վերաշարադրման ցիկլերի 3 մ/վ-ից ցածր արագությամբ: Գրելու ավելի բարձր արագության դեպքում վերագրման ցիկլերի այս թիվը պետք է ավելանա:
Ինչպես ձայնագրվող սկավառակի պիգմենտային շերտի վրա, այնպես էլ հետքերը «արտամղված» են AVIST աշխատանքային շերտի վրա ( Ա), ուղղելով լազերային ճառագայթը: Նման սկավառակ ձայնագրելիս նյութը հզոր լազերային ճառագայթի ազդեցության տակ փոխում է իր կառուցվածքը մակերեսի ցանկալի կետում՝ բյուրեղային վիճակից անցնելով ամորֆ վիճակի։ Քանի որ նման անցումը շրջելի է (այսինքն՝ նյութը կարող է հետ տեղափոխվել բյուրեղային վիճակ), տեսականորեն սկավառակը կարող է վերագրվել գրեթե անսահման թվով անգամ։ Ամեն ինչ կախված է տեղեկատվական շերտում օգտագործվող նյութի հատկություններից ( 6 ), և քանի որ այն ավելի բարելավվում է, ցիկլերի իրական հասանելի թիվը կավելանա և կկազմի առնվազն հինգ միլիոն վերագրում: Ընթերցանությունը կատարվում է նորմալ հզորության լազերային ճառագայթով։ Սկավառակի մակերևույթից արտացոլվելիս լազերային ճառագայթի փուլը փոխվում է՝ կախված նրանից, թե արտացոլումն առաջացել է ամորֆ կամ բյուրեղային կառուցվածք ունեցող մակերեսից: Արտացոլվող ճառագայթի փուլի փոփոխությունները ճանաչվում են դետեկտորի կողմից, որը դրանք վերածում է թվային հոսքի: Այս մեթոդը կոչվում է Phase Change Technology:
Միաշերտ DVD-ներ: Ինչպես արդեն նշել ենք, DVD-ն շատ առումներով նման է CD-ին, սակայն զգալիորեն տարբերվում է նրանից ձայնագրման խտությամբ: Ինչպես պարզ է վերը նկարագրված ձայնագրման սկզբունքներից, սկավառակի մակերևույթի վրա տեղադրվող «անցքերի» առավելագույն քանակն է, որը որոշում է դրա տեղեկատվական հզորությունը:
Նոր ստանդարտ ստեղծելու առաջին քայլը կարելի է համարել ձայնագրման խտության ավելացման պատճառով CD-ի հզորության յոթ անգամ ավելացումը, ինչը հնարավոր դարձավ ավելի առաջադեմ լազերային ճառագայթների աղբյուրների օգտագործման շնորհիվ: տարբերություններ «անցքերի» չափի և խտության մեջ

Նկար 2-ը ցույց է տալիս DVD և CD սկավառակների միջև աշխատանքային շերտի «անցքերի» չափերի և խտության տարբերությունները:
Սովորական CD-ROM կրիչներն օգտագործում են 780 նմ լազերային աղբյուր, որը արձակում է անտեսանելի ինֆրակարմիր լույս: DVD նվագարկիչներն ու DVD-ROM-ները օգտագործում են 650 (635) նմ ալիքի երկարությամբ կարմիր լույս արձակող լազեր: Ալիքի երկարության այս կրճատումը հնարավորություն տվեց կարդալ ավելի փոքր «անցքեր» սկավառակի աշխատանքային շերտում, որը գտնվում է ավելի խիտ տարածված հետքերում (ձայնագրման հետքեր): Ոսպնյակի թվային բացվածքի համապատասխան աճը (Numerical Aperture - օպտիկական սարք մտնող լույսի կոնի արտաքին ճառագայթների միջև ընկած անկյունը) 0,45-ից մինչև 0,60 թույլ է տալիս կենտրոնացնել լազերային ճառագայթը շատ ավելի մեծ ճշգրտությամբ: Միայն ձայնագրման խտությունը մեծացնելով է հնարավոր եղել սկավառակի ծավալը հասցնել 4,7 ԳԲ-ի։
Բացի այդ, թվային մոդուլյացիայի և սխալների ուղղման սխեմաները զգալի արդիականացման են ենթարկվել: Բարձր արդյունավետության մոդուլյացիայի առաջադեմ սխեման (EFM Plus) գործում է ինչպես 8-ի, այնպես էլ 16-բիթանոց ռեժիմներում՝ ապահովելով համատեղելիությունը առկա CD ձևաչափերի հետ՝ միաժամանակ թույլ տալով հասնել ավելի բարձր որակի նոր DVD կրիչներով: Սխալների ուղղման նոր սխեման (RS-PC Reed Solomon Product Code) մոտավորապես 10 անգամ ավելի արդյունավետ է, քան ժամանակակից ընթերցման համակարգերում օգտագործվողը: միակողմանի միաշերտ սկավառակ (վերևում) և միակողմանի երկշերտ սկավառակ (ներքևում)
Երկշերտ DVD-ներ: Սկավառակի հզորության հետագա աճը ձեռք է բերվել երկշերտ DVD սկավառակի մշակման շնորհիվ (DVD-9 ստանդարտ): Ինչպես երևում է Նկ. 3, երկշերտ սկավառակը (ստորին դիագրամ) ունի երկու ամբողջ աշխատանքային շերտ՝ տեղեկատվության ձայնագրման համար։ Այս մոդելն իրականացնելու համար արտաքին տեղեկատվական շերտի համար ստեղծվել է հատուկ կիսաթափանցիկ նյութ։ Նման սկավառակից տեղեկություն կարդալիս լազերային ճառագայթը նախ անցնում է այս կիսաթափանցիկ շերտով՝ կենտրոնանալով բացառապես ներքին շերտի հետքերի վրա (ընթերցման սկզբունքները նկարագրված են վերևում)։ Կարդալով առաջին (ներքին) շերտից ստացված ամբողջ տեղեկատվությունը, լազերային ճառագայթը ավտոմատ կերպով փոխում է իր ֆոկուսը, դրանով իսկ փոխելով «ներթափանցման խորությունը» և սկսում է տեղեկատվություն կարդալ երկրորդ (արտաքին կիսաթափանցիկ) շերտից: Երկու աշխատանքային շերտերի առկայությունը թույլ է տալիս ավելացնել հզորությունը մինչև 8,5 ԳԲ: Քանի որ ֆոկուսի փոխարկումը գրեթե ակնթարթային է, և էլեկտրոնային բուֆերի օգտագործումը երաշխավորում է, որ ելքային թվային հոսքում ընդհատումներ չկան, երկշերտ DVD մոդելը նախատեսված է օգտագործել մեծ և «շարունակական» հզորություն պահանջող ծրագրերում:

Երկշերտ DVD-ի առաջին շերտը դրոշմված է սովորական պոլիկարբոնատային հիմքով պլաստմասսայից և ձայնագրությունը կրում է մի կողմից: Այնուհետև այս կողմը լցվում է կիսաթափանցիկ նյութի բարակ շերտով, որն իր հերթին ծածկվում է ֆոտոպոլիմերային նյութի թաղանթով՝ ձևավորելով արտաքին աշխատանքային շերտը։ Ֆոտոպոլիմերային նյութը կարծրանում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման արդյունքում, իսկ DVD-ն լցված է թափանցիկ պլաստիկով, որը ծառայում է որպես սկավառակի պաշտպանիչ շերտ։ Հիմնական դժվարությունը կայանում է ձայնագրող շերտերը բաժանող կիսաթափանցիկ նյութի ստեղծման մեջ, քանի որ դրա պահանջները բավականին հակասական են. այն պետք է լավ արտացոլի լազերային ճառագայթը (պահանջվող անդրադարձումը մոտ 40%) արտաքին շերտը կարդալու գործընթացում և ժ. միաժամանակ լինել հնարավորինս թափանցիկ ներքին մեկ շերտը կարդալիս։ Նման նյութի մշակման առաջնահերթությունը պատկանում է 3M-ին, որն աշխատել է Philips-Sony-ի անունից:

Երկկողմանի DVD-ներ.
DVD սկավառակի բոլոր շերտերի ընդհանուր հաստությունը (ինչպես միաշերտ, այնպես էլ երկշերտ) ընդամենը 0,6 մմ է, ինչը CD սկավառակի հաստության կեսն է: Ավանդական CD-ների հետ ֆիզիկապես համատեղելի լինելու համար DVD-ի հաստությունը պետք է հավասար լինի CD-ի հաստությանը, այսինքն. 1,2 մմ: Միակողմանի միաշերտ սկավառակի մեջ (DVD-5 ստանդարտ) 0,6 մմ հաստությամբ լրացուցիչ հիմք սոսնձված է հետևի մասում (այն, որտեղ տեղադրված է CD պիտակը):

Բայց այս հաստությունը հնարավորություն է տալիս արտադրել երկկողմանի միաշերտ սկավառակ (DVD-10 ստանդարտ): Այս գաղափարն առաջարկել է Toshiba-ն։ Կառուցվածքային առումով, արտադրության գործընթացը հետևյալն է. երկու առանձին միակողմանի DVD սկավառակներ սոսնձված են իրենց հետևի կողմերի հետ: Արդյունքում սկավառակի ընդհանուր հաստությունը նույնն է, ինչ ստանդարտ CD-ի հաստությունը՝ 1,2 մմ, բայց այդպիսի սկավառակը կարող է կրկնակի ավելի շատ տեղեկատվություն պահել; Բացի այդ, նվազեցնելով պաշտպանիչ շերտի հաստությունը, կրճատվում է տեղեկատվության ընթերցման սխալների հավանականությունը, որոնք տեղի են ունենում CD-ներում՝ թափանցիկ պաշտպանիչ շերտում լազերային ճառագայթի պատահական շեղումների պատճառով:
Այսպիսով, աշխատանքային մակերեսների թիվը «կրկնապատկելու» երկու տեխնոլոգիաների (այո կամ ոչ) համատեղելով, մենք ստանում ենք ստանդարտում նշված չորս կառուցվածքային տարբեր ձևաչափեր:
Միաշերտ, միակողմանի DVD-5 սկավառակը հիմնականում օգտագործվում է տեսաֆիլմերի համար, քանի որ դրա հզորությունը բավարար է ֆիլմերի 92%-ի համար, ինչպես նաև համակարգչային ծրագրերի մեծ մասի համար, որոնց համար բավարար է 4,7 ԳԲ հզորությունը: Միևնույն ժամանակ, պարզվում է, որ նման սկավառակը համեմատաբար էժան միջոց է. դրա արժեքը ընդամենը 14%-ով բարձր է ավանդական CD-ի արտադրության արժեքից:
Հաջորդ ամենաբարդ սկավառակի տեսակը միակողմանի, երկշերտ DVD-9 է: Սկավառակի այս տեսակը առավել լայնորեն օգտագործվում է այն ծրագրերում, որտեղ բարձր հզորությունը նախապայման է առանց ընթերցման ընդհատումների:
Toshiba-ի DVD-10 (երկկողմանի միաշերտ սկավառակ) ձևաչափը ներառում է սկավառակը մի կողմից նվագելուց հետո ձեռքով շրջելը; Ցանկալի է օգտագործել այն, օրինակ, շատ երկար ֆիլմերի կամ հեռուստասերիալների կրկնօրինակման համար, որոնք չեն տեղավորվում միաշերտ, միակողմանի սկավառակի վրա։ Հետագայում, սկավառակի բոլոր աշխատանքային շերտերի ընդհանուր հաստության հետագա կրճատմամբ, հնարավոր է ստեղծել բարձր հզորությամբ երկկողմանի երկշերտ DVD-17:

Տեխնիկական բնութագրերը DVD սկավառակի բնութագրերով