Технології та режими записування оптичних дисків
Історично склалося, що для записування даних на оптичні диски існують декілька технологій.
Використовуючи найпершу технологію (її іноді називають RОМ-технологією), процес записування поділяють на кілька етапів.
І. Перший етап полягає у формуванні інформаційного файлу (зазвичай на жорсткому диску) для наступного записування на склопластиковий диск із покриттям з фоторезистивного матеріалу.
ІІ. Другий етап - це записування даних на носій за допомогою лазерного променя великої потужності у вигляді послідовності розміщених по спіралі заглиблень (pits) глибиною 0,12 мкм і незмінних ділянок.
ІІІ. На третьому етапі проявляється фоторезистивний шар і виконується металізація диска.
Виготовлений за такою технологією диск називають майстер-диском.
IV. Четвертий етап − тиражування, тобто процес реплікації дисків, здійснюється методом гарячого пресування пластикового диска. Після пресування ту сторону диска, на якій знаходяться дані, піддають вакуумній металізації шаром алюмінію. Потім диск CD покривають захисним шаром лаку а диск DVD - допоміжним шаром, а також захисним шаром лаку, але меншої товщини, ніж CD-диск. У результаті і CD-диск, і DVD-диск мають однакову товщину - 1,2 мм. У захисний шар диска DVD теж стали поміщати дані.
Такий диск називають двошаровим (на відміну від звичайного одношарового диска DVD).
Отримані в такий спосіб оптичні диски називають відповідно дисками CD-ROM і дисками DVD-ROM, тобто дисками тільки для зчитування, оскільки дані на цих дисках ущільнені і змінити їх не можна.
Технологія виготовлення дисків CD-ROM і DVD-ROM потребує спеціалізованого дорогого устаткування і придатна тільки за умов масового тиражування дисків.
Довгий час ця технологія залишалася єдиною технологією записування оптичних дисків.
Першою технологією, що дозволила істотно спростити й зробити дешевшим записування на диски CD була технологія CD-R (CD Recordable - записуваний CD).
Ця технологія передбачає використання спеціальних дисків CD-R із заздалегідь нанесеною розміткою спіралі на пыдкладку та поділу диска на блоки для точнішого позиціонування даних під час записування.
У розмітці записано також додаткову інформацію про диск − коди, рекомендовані значення швидкості обертання і потужності записувального лазера.
Крім того, диск CD-R містить дві службові ділянки:
1. ділянку РСА (Power Calibration Area - ділянка калібрування потужності), використовувану для вибору оптимальної потужності лазера (у цій ділянці робиться кілька пробних записів за різної потужності, що потім зчитуються);
2. ділянку РМА (Program Memory Area - ділянка пам'яті програми), що містить тимчасову таблицю вмісту вже записаних на диск даних (за цією таблицею по закінченні записування всього диска будується остаточна таблиця вмісту).
Як і CD-ROM, диск CD-R покривають шаром захисного лаку.
Під час записування даних на диск CD-R окремі ділянки шару барвника нагріваються за допомогою лазера. Цей процес іноді називають пропалюванням. У результаті шар барвника тьмяніє і розсіює світло аналогічно поглибленням звичайного диска CD-ROM.
Так, для однократного записування DVD на диски використовують дві технології: DVD- R і DVD + R .
За технологією DVD-R, так само, як і за технологією CD-R, у реєструвальному шарі диска використовують органічні барвники. Але для розмічування спіралі, на відміну від прямих канавок, на диск наносять синусоїдні канавки, названі коливними. Такі канавки не порушують процес зчитування, але під час записування даних забезпечують точне позиціонування і синхронізацію даних (для цього в канавці через визначені відстані нанесено спеціальні мітки).
Диски DVD - R мають таку саму структуру, що й диски CD-R.
Існують два різновиди технології DVD- R : DVD - R(A) і DVD-R(G); вони сумісні щодо зчитування дисків, але не сумісні щодо записування.
DVD-R(A) більш рання технологія (буква А означає Authoring - авторизована версія) призначалася для професійного використання (здебільшого для копіювання фільмів),
DVD-R(G) (буква G означає General - загальна) - для широкого використання (може використовуватися як для копіювання даних, так і для фільмів).
Ці різновиди передусім відрізняються структурою даних і довжиною хвилі записувального лазера.
У комп'ютерах використовують переважно дисководи DVD - R(G) .
Технологія DVD+R також ґрунтується на технології CD-R, але у розмітці спіралі використано коливні канавки більшого розмаху. Технологія підтримує як постійну лінійну швидкість для послідовного відеодоступу, так і постійну кутову швидкість для довільного доступу до даних, тому її можна використовувати і для відеозапису, і для зберігання комп'ютерних даних. Диски DVD+R мають таку саму структуру, що й диски CD-R, але вони доповнені ще одним відбивальним та одним в'язким шарами як між підкладкою, так і між відбивальним шаром.
3. Технологія CD-RW ( CD-ReWritable - перезаписуваний CD) дозволяє багаторазово (від тисяч до десятків тисяч разів) перезаписувати дані на компакт-диски.
У дисках CD-RW викopиcтoвyють peєструвальний шар з органічної плівки, яка змінює під впливом променя світла, свій фазовий стан. Цей шар оточений двома діелектричними шарами (вони забезпечують відведення тепла від шару під час нагрівання). Крім того, поверх підкладки наносять ще й і відбивальний шар (зазвичай з алюмінію). У природному (кристалічному) стані плівка добре відбиває світло.
Повторне записування на диск виконується за два етапи: спочатку всі ділянки чи фрагменти диска переводяться в кристалічний стан, тобто всі дані стираються, а на диск записуються нові дані.
Для багаторазового записування на диски DVD розроблено три технології: DVD-RW, DVD-І-RW і DVD-RAM.
У технології DVD-RW, як і CD-RW, використовується зміна фази, а також коливні канавки технології DVD-R. Диски DVD-RW мають таку саму структуру, що й диски CD-RW.
Технологія DVD+RW грунтується на зміні фази та коливних канавках, аналогічних дискам DVD-I-R. Диски DVD+RW мають таку саму структуру, що й диски CD-RW, але до них добавлено в'язкий шар між підкладкою і відбивальним шаром.
У дисках за технологією DVD-RAM використано подвійну зміну фази (за якою дані на диск записуються за один етап, па відміну від двох етапів записування за технологією CD-RW), а також технології, застосовувані для виготовлення магнітооптичних дисків.
У дисках DVD-RAM для синхронізації даних також використовують коливні канавки, але іншого розмаху, ніжу дисках DVD-RWi DVD-i-RW. Диски DVD-RAM мають таку саму структуру, що й диски CD-RW. Дані на диски DVD-RAM записуються на ділянку (districts), що містить кілька секторів (sectors) зі своєю унікальною фізичною адресою, тобто структура даних на цих дисках аналогічна структурі даних на жорстких дисках (звідси назва технології).
Існує декілька режимів записування на оптичні диски:
1. У разі використання режиму записування диска за одне проходження DAO(Disk At Once) підготовлені на жорсткому диску дані записуються за один сеанс (при цьому лазер під час записування не вимикається). Можливості додавати дані на диск при цьому немає.
2. Режим ТАО (Track-At-Once) записування доріжки за одне проходження) дозволяє записувати окремі ділянки диска - доріжки за кілька сеансів і поступово нарощувати обсяг даних на диску в кожному наступному сеансі. Записувальний лазер вимикається після записування кожної доріжки і знову вмикається, якщо треба записати ще одну, навіть у разі, якщо кілька доріжок записуються підряд за одну операцію записування.
Дані для записування на диск беруться з буферної пам'яті. Якщо дані з буферної пам'яті не встигають обновитися під час записування доріжки, то процес записування буде аварійно перервано (така ситуація цілком можлива за одночасної роботи декількох програм у комп'ютері). У цьому разі однократно записаний оптичний диск буде зіпсований, а перезаписуваний диск доведеться записувати заново.
3. Режим Packet Writing (пакетний запис) для CD-дисків дозволяє записувати дані на диск невеликими порціями, при цьому, коли дані в буферній пам'яті закінчуються, лазер вимикається, а з надходженням нових даних відновлює свою роботу. У цьому режимі дані можна записувати або як пакети фіксованої довжини (fixed-length packets), або як пакети змінної довжини (variable-length packets).
Пакети фіксованої довжини (32Кбайт) використовують здебільшого в перезаписуваних дисках, оскільки вони дозволяють для повторного записування стерти деякі ділянки диска.
Пакети змінної довжини, коли розмір пакета може змінюватися залежно від кількості записуваних даних, більше придатні для перезаписуваних дисків, оскільки заощаджують місце на диску.
Для записування даних на двошарові DVD-диски використовують два режими:
режим записування рівнобіжних доріжок РТР (Parallel Track Path), коли обидві доріжки записуються від центра до краю диска,
режим записування протилежних доріжок OTP (Opposite Track Path), коли доріжка, що лежить ближче до поверхні, записується від центра до краю, а доріжка, що знаходиться під нею, записується від краю до центра.