oldi

Современные оптические носители и накопители

Мы уже дожили до «дисковых» комбайнов, а с перезаписываемыми DVD — воз и ныне там

Олег Тимофеев

Технологии оптических компакт-дисков и приводов

DVD и дисковые комбайны

DVD и дисковые комбайны DRW

Выбор оптического дисковода

 

Формат DVD+RW представлен. Неужели они договорились?

Перезаписываемый DVD: интрига затянулась, зрители уснули…

 

Подсчитано, что постоянная поддержка компьютера в актуальном состоянии путем регулярной модернизации отдельных компонентов на ПК обходится минимум 200 долл. в месяц. Смысла в такой гонке, наверное, нет, но выбор следует делать немного «провидчески» — с учетом своих потребностей в обозримом будущем.

Поэтому, прежде чем выбрать подходящее устройство, нужно сначала четко определить, для каких целей оно будет использовано и какие задачи будет выполнять.

Пишущие дисководы оптических компакт-дисков (CD-R/RW) уже давно стали незаменимым средством резервного копирования, а порой — и оперативного хранения информации. Но и DVD постепенно берут свое: на этих носителях сегодня выпускаются не только фильмы, но и игры, а также мультимедийные энциклопедии. Что же следует делать, если есть потребность параллельно записывать компакт-диски и проигрывать DVD? Еще недавно ответ был однозначен: покупать оба дисковода и устанавливать их на одну машину. Хорошо, если для этого есть пара свободных 5,25-дюймовых отсеков. А если у вас корпус Micro ATX micro-tower или desktop с единственным 5,25-дюймовым отсеком? Для объединения дисководов оптических дисков CD и DVD в одном приводе около года назад были разработаны так называемые дисковые комбайны (combo-drive), именуемые также DRW (что удобно, но, строго говоря, неправильно). Напомним, что современные комбайны совмещают в себе сразу четыре функции: обычный CD-проигрыватель, средство однократной записи CD-R, устройство для перезаписи дисков CD-RW и DVD-проигрыватель. Данная статья — обзор оптических технологий, комбинация которых позволила создать подобный дисковый комбайн.

Технологии оптических компакт-дисков и приводов

Для того чтобы в полной мере осознать инженерную сложность создания приводов «все в одном», полезно будет еще раз вспомнить о различиях между разными форматами оптических дисков. Основой работы всех оптических дисководов (от CD-ROM до DVD) является то, что различные участки дисков обладают разной отражающей способностью. Именно так создаются условия для хранения двоичной информации, с которой может работать компьютер. Считывание информации осуществляется при помощи лазера, который воспринимает одни участки диска как нуль, а другие как единицу.

Рассмотрим технологии изготовления и записи компакт-дисков подробнее.

Прессование так называемых алюминиевых дисков CD-ROM — самая старая технология, предполагающая использование чрезвычайно дорогостоящего заводского оборудования. Печать дисков осуществляется с помощью специальной матрицы. Рабочая поверхность изготовлена из алюминия. По такому методу создаются всем известные диски CD-ROM (от слов Read Only Memory — только читаемая память), которые допускают только считывание информации и не позволяют производить какую-либо запись. По этой технологии делают музыкальные компакт-диски и дистрибутивные диски с программным обеспечением, играми и мультимедийными справочниками. Как правило, они содержат до 650 Мбайт данных и до 74 минут музыки. Особенно сложным процессом является изготовление матрицы. Приобретенные на пиратском рынке диски CD-ROM зачастую не читаются как раз потому, что в погоне за чистоганом пираты, как правило, не соблюдают все тонкости технологического процесса.

CD-R (R — от. англ. recordable — записываемый) — технология однократной записи на оптический диск. По своему строению диск CD-R, как и CD-ROM, напоминает слоеный пирог, состоящий из активного отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу (субстрат) — пластиковый кружок с отверстием для фиксации на шпинделе вращающегося привода. На CD-R-диск можно записать собственную информацию, но только один раз. Перезаписать ее уже не удастся.

Весь секрет этой технологии заключается в активном (или регистрирующем) слое. Он состоит из красителя, способного изменять свои отражающие характеристики под действием лазера. Лазерный луч «прожигает» точки на его поверхности, не влияя на остальные слои. Эти точки и кодируют информацию. Изменения данного слоя являются необратимыми (при правильном хранении диска), благодаря чему информация может храниться многие десятки лет. Но, с другой стороны, эта самая необратимость изменений является препятствием для перезаписи информации на диске, то есть уже записанную информацию невозможно стереть или изменить. Одним из первых веществ, использовавшихся для изготовления активного слоя, был цианин. Затем компанией Mitsui был создан фталоцианин, который является производной цианина, но менее чувствителен к воздействию света после записи, что способствует увеличению срока хранения информации. Позднее на основе цианина стали выпускаться и другие активные слои, обладающие теми или иными специфическими особенностями. Например, концерном Mitsubishi Chemical был разработан активный слой Metal Azo. Диски на его основе продаются под торговой маркой Verbatim и имеют характерный густой синий цвет на стороне рабочей поверхности. Особенностью этого активного слоя является еще более малая чувствительность дисков к воздействию лучей солнечного спектра, способных химически разлагать краситель. Над активным слоем CD-R-диска находится светоотражающий слой. Этот слой — тончайшая пластинка из серебра. Изначально в этих целях использовалось только промышленное золото, но вскоре оно было вытеснено серебром, которое не только дешевле, но и обладает большим коэффициентом отражения света. Правда, «золотые» диски еще иногда применяются, например, для хранения медицинских архивов.

Защитный слой, наносимый поверх светоотражающего, служит для механической защиты CD-R-диска и нанесения на него этикетки. Однако здесь не все так очевидно. В самом простом случае это всего лишь лаковое покрытие, ненадежное не только с точки зрения механики, но и с точки зрения химии. Надпись, сделанная на таком диске маркером с активным красителем, может привести к химической реакции и потере информации из-за проникновения красителя сквозь тонкий слой лака. Поэтому в последнее время большинство производителей используют специальные устойчивые лаки, что придает дискам дополнительную надежность.

CD-RW (RW — от англ. rewritable — перезаписываемый) — технология многократной перезаписи с изменением фазового состояния. Перезаписываемые компакт-диски сегодня стали одними из самых выгодных носителей, пригодных даже для оперативного хранения информации. Технология многократной перезаписи основана на изменении фазового состояния вещества рабочей поверхности диска при помощи лазера. На тех участках, где это вещество находится в аморфном состоянии, оно обладает высокой поглощающей способностью, а там, где оно в кристаллической форме, лазерный луч беспрепятственно проникает сквозь него, а затем отражается от следующего, отражающего, слоя. Для того чтобы перевести вещество в аморфное состояние, его сильно разогревают лазером, а затем быстро охлаждают. В итоге оно не успевает кристаллизоваться. А чтобы диск заново кристаллизовать, его снова нагревают — правда, до более низкой температуры, а затем медленно охлаждают. Кристаллическая решетка восстанавливается, и чувствительный слой становится прозрачным. При перезаписи происходит повторное изменение фазового состояния в соответствии с перезаписываемой информацией. Согласно обещаниям производителей, диски CD-RW рассчитаны более чем на 1000 перезаписей. Внешне эти диски похожи на алюминиевые и называются дисками CD-RW (CD Rewritable), то есть перезаписываемыми компакт-дисками). К сожалению, диски CD-RW читаются не во всех приводах CD-ROM, а лишь в тех, которые поддерживают спецификацию MultiRead.

В начало В начало

DVD и дисковые комбайны

Цифровой универсальный диск DVD (Digital Versatile Disc) считается самым перспективным форматом архивирования и записи больших объемов информации. Он был специально разработан, чтобы преодолеть ограничения по качеству записи и емкости Video CD, аудио-компакт-дисков и даже кассет домашних видеомагнитофонов. Требования к формату DVD сложились еще в сентябре 1995 года и основывались на соглашении между несколькими крупнейшими компаниями в области цифрового видео, такими как Sony, Philips, Toshiba и Matsushita. DVD внешне похож на обычные CD. На самом деле, единственное, что их объединяет, это диаметр, равный 12 см (есть и 8 см, но он куда менее распространен), и оптическая природа хранения информации.

DVD (тогда еще Digital Video Disc) задумывался как цифровой носитель для видеофильмов и лишь потом был назван универсальным. Тогда казалось, что с приходом DVD у кинопрокатчиков появится прекрасная возможность защитить фирменную продукцию от пиратов, которая (на мой взгляд, благодаря «встречным» технологиям азиатских фирм) с треском провалилась (и слава богу!), не успев родиться. Как всегда, кто-то вкладывает сотни миллиардов в разработку самолета-невидимки, а кому-то требуются всего десятки миллионов на разработку технологии его обнаружения. Краткая история такова: разработчики DVD придумали размещать на видеодисках зональный код, который мог бы распознаваться плейером и MPEG-декодером. Предполагалось, что воспроизведение диска, купленного в Америке, будет блокироваться плейером, установленным в Восточной Европе или Азии. Но на практике это могло нанести удар, пожалуй, только по легальным пользователям. Например, честно купленный в США видеофильм не будет воспроизводиться в России. Ну разве так делается?

Сегодня существует уже около полутора десятков официальных форматов цифровых универсальных дисков, включая различные типоразмеры. Самыми распространенными (потому что стандарты утверждены) можно считать DVD-Video и DVD-ROM. Диск DVD-Video может содержать целый фильм с цифровым звуком и изображением и может быть просмотрен как на соответствующем проигрывателе, подсоединенном к телевизору, так и на компьютере с DVD-приводом. Для комфортного просмотра видеофильмов в формате DVD необходим MPEG-2-декодер или мощный процессор, позволяющий работать с программным проигрывателем (программно декодировать MPEG-2). На видеокомпакт-диске DVD имеется также специальная звуковая дорожка с возможностью записи нескольких каналов (левого, правого, центрального, двух каналов объемного звучания и сабвуфера). Эта система аналогична Dolby Digital AC-3. Помимо этого имеется и стандартный стереоканал. Воспроизведение DVD-видеофильмов производится на стандартной скорости 1х, которая для DVD составляет 1385 Кбайт/с. Здесь главное — не перепутать с 1х для CD-ROM, которая составляет 150 Кбайт/с. Современные приводы DVD-ROM для работы с данными используют скорости около 12х, достигая пиковой скорости передачи данных в 16,6 Мбайт/с.

Диски DVD-ROM содержат только информацию, так что их можно использовать исключительно на компьютере. Поддержка файловой структуры на физическом уровне одинакова у обоих типов, но отличается от традиционных дисков CD-ROM. При этом DVD-диски могут быть разной емкости. Как мы знаем, классические CD-ROM-диски содержат до 650 Мбайт информации или 74 минуты музыки. Емкость же DVD зависит от их конструкции.

CD и DVD сохраняют информацию при помощи серии микроуглублений, формирующих спиральные дорожки начиная от центра диска. Однако на DVD эти микроуглубления более маленькие и, следовательно, более плотно прилегают друг к другу. Кроме того, сами треки (дорожки) DVD располагаются гораздо плотнее, что позволяет разместить на диске почти в семь раз больше данных, чем на обычном CD-ROM. Для чтения данных с DVD применяется точно сфокусированный лазер с меньшей длиной волны, чем излучают диоды обычных приводов CD-ROM (635-650 нанометров против 780 нм у CD).

Каждый DVD-диск может иметь на одной стороне два слоя, хранящих информацию, один над другим. Первый слой полупрозрачен, и лазер читает его без проблем. Для чтения содержимого второго слоя необходимо так перефокусировать лазер, чтобы луч проходил через первый слой и отражался только от второго. Таким образом, емкость диска увеличивается вдвое, а сложность конструкции привода существенно возрастает. И наконец, информацию на DVD можно записывать с двух сторон (а каждая из сторон может содержать два уровня). Теперь уже емкость диска увеличена в четыре раза по сравнению с классическими однослойным и односторонним. Единственное неудобство заключается в том, что переворачивать диск приходится вручную. Сводка о форматах 12-сантиметровых DVD приведена в таблице.

В начало В начало

DVD и дисковые комбайны DRW

Первые дисковые комбайны DRW, способные записывать диски CD-R/RW и воспроизводить носители форматов CD-ROM и DVD, появились на рынке менее года назад. Эти модели были довольно сырыми, и в них чувствовался конфликт технологий — между DVD- и CD-составляющими. В современных дисковых комбайнах разработчикам удалось добиться совместимости различных механизмов чтения/записи, но при этом пришлось пойти на компромисс. В частности, DVD имеют более высокое время доступа (в 2-3 раза), чем CD-приводы. Это закономерно, поскольку DVD изначально проектировался для быстрого чтения непрерывных потоков данных, то есть длинных файлов — видео например. А чтобы резво перескакивать с одного участка диска на другой, нужна поистине прецизионная механика и интеллектуальная головка. Поэтому в дисковых комбайнах первой волны время поиска при чтении CD-ROM всегда существенно большее, чем на специализированных CD-приводах. Вообще, режимы работы с CD у комбайна еще долго будут несколько уступать по производительности отдельным специализированным дисководам СD-ROM/R/RW.

Впрочем, задача дискового комбайна — не обеспечить производительность, достойную Книги рекордов Гиннесса, а стать комплексным, совместимым решением, заведомо более дешевым и удобным, чем покупка и размещение нескольких отдельных специализированных дисководов. Один из первых дисковых комбайнов AOpen DRW-6424, испытанный в тестовой лаборатории «КомпьютерПресс», обладал следующими показательными техническими характеристиками: время доступа для CD-ROM < 120 мс (очень плохо), а для DVD-ROM < 200 мс; производительность при записи: CD-R — 6х (1х = 150 Кбайт/с), CD-RW — 4х (1х = 150 Кбайт/с); производительность при чтении: DVD — до 4х (для DVD 1х = 1385 Кбайт/с), CD — до 24х (1х = 150 Кбайт/с).

Сегодня модели дисковых комбайнов можно пересчитать по пальцам. Усредненная модель современного комбайна условно обладает следующими характеристиками: внутренний E-IDE/ATAPI-интерфейс, буфер объемом 2 Мбайт, работа на скоростях 4х CD-R, 4х CD-RW, 24х CD Read и 4х DVD. Несколько лучше характеристики модели от фирмы Ricoh (модель MP9120A), которая способна записывать в режиме CD-R со скоростью 12х, в режиме CD-RW — 10х, читать лазерные диски при 32х и имеет 8х DVD. Фаворитом у авторов аппаратных Web-ресурсов на сегодняшний день является недавно выпущенный внешний комбайн от компании Addonics MOBILE DVD/CD-RW. Он отличается не только тем, что является единственным внешним дисководом со столь широким спектром функций, но и тем, что способен работать на высоких скоростях: 12х CD-R, 10х CD-RW, 32х CD-ROM и 8х DVD. Подключаться к компьютеру DRW от Addonics может через различные интерфейсы — это и ATAPI PCMCIA (PC Card), и USB, и даже FireWire.

В начало В начало

Выбор оптического дисковода

Ознакомившись с принципами работы оптических дисков и приводов, можно приступить к выбору оптического дисковода, наиболее полно отвечающего вашим требованиям.

Если вы не планируете использовать дисковод для оперативного и резервного хранения рабочей информации, не собираетесь смотреть видеофильмы на DVD и рассчитываете потратить минимальную сумму денег, то вам лучше всего приобрести обычный дисковод CD-ROM. Даже высокоскоростные модели таких приводов сейчас стоят довольно дешево. Правда, не следует приобретать старые модели, так как они могут не поддерживать режим MultiRead, а если вам однажды необходимо будет воспользоваться CD-RW-диском, они попросту не смогут его прочитать. Впрочем, и к самым современным высокоскоростным моделям тоже следует относиться осторожно. Из-за большой скорости работы они довольно привередливы к качеству читаемого диска. Стандартный компакт-диск должен иметь определенные физические и оптические параметры: толщину и отражающую способность алюминиевого слоя, глубину и форму элементов записи, расстояние между дорожками, прозрачность защитного слоя, эксцентриситет (распределение массы диска и расположение его центра тяжести). Соответственно чем выше скорость работы привода, тем большую роль будет играть четкое соблюдение этих характеристик. Конечно, ведущие фирмы, производящие компакт-диски, имеют отработанные технологии и надежное оборудование, и если вы собираетесь пользоваться только легальными программными продуктами, вам бояться нечего. Впрочем, нарушение равновесия (того самого эксцентриситета) встречается довольно часто — даже на дистрибутивах Microsoft. А вот при использовании пиратских продуктов могут возникнуть определенные трудности.

CD-R-дисководы позволят вам сохранить на сменном носителе важный архив или резервную копию диска. Такие диски поддерживаются большинством современных музыкальных центров, плейеров и всеми дисководами CD-ROM. Однако CD-R-дисководы таят в себе еще одно неудобство: если во время записи диска произошла ошибка, то весь диск можно смело выбрасывать. Исправить эту ошибку не удастся. Поэтому «классических» CD-R-дисководов становится все меньше. Большинство пишущих приводов уже поддерживают как CD-R, так и CD-RW. Так что если вам необходимо сохранять большие объемы данных, а места на жестком диске катастрофически не хватает или если эту информацию необходимо переносить с помощью сменного носителя на другой компьютер, а потом продолжать работать с ней, то незаменимым для вас станет CD-RW-дисковод. Тем более что на ближайшие несколько лет этот тип устройств обещает сохранить свою актуальность. Я думаю, что пройдет еще много времени до того момента, когда на смену им придут перезаписывающие DVD-дисководы по доступной цене. Устройства с возможностью записывать не 650 Мбайт, а хотя бы 4,7 Гбайт, как это позволяет DVD-формат, уже существуют. Например, модель LF-D103U от Panasonic способна записывать в DVD-RAM- и PD-форматах и читать DVD-ROM-, DVD-R-, CD-ROM XA-, CD-R-, CD-RW-, CD-DA-, Video CD-, CD-EXTRA- и Photo CD-форматы. Правда, обойдется вам такая новинка более чем в тысячу долларов. Более того, в скором времени планируется выпуск универсального дисковода, который позволит свободно работать с дисками любого формата, записывать и перезаписывать не только в CD-R- и CD-RW-форматах, но и в DVD.

По данным маркетингового исследования высокотехнологического рынка, проведенного Cahners In-Stat Group, в 2004 году DVD-формат будет занимать основную долю рынка носителей информации. Словом, производителям отпущен достаточный срок, чтобы разобраться со стандартами и выпустить необходимое количество пишущих DVD-приводов по цене менее 300 долл.

КомпьютерПресс 4'2001