Navigacijos kompaktinio disko įrašymas ir optinių diskų technologijos apžvalga

Kompaktiniai diskai (CD) per kelias dešimtmečius iš esmės pakeitė mūsų santykį su muzika, duomenimis ir informacija. Šiandien, nors srautinio perdavimo platformos dominuoja, CD technologija ir toliau lieka svarbi tam tikrose srityse, ypač archyvavime ir tam tikros informacijos platinime.

Kompaktinio disko (CD) istorija ir evoliucija

Kompaktinio disko istorija prasideda ne nuo muzikos, o nuo vaizdo. 1970-aisiais olandų kompanija „Philips” dirbo prie vaizdo disko technologijos - LaserDisc, kuri, nors ir nebuvo komerciškai sėkminga, padėjo pagrindus optinio duomenų skaitymo technologijai. Lūžio momentas įvyko 1979 metais, kai „Philips” ir „Sony” suvienijo jėgas. „Philips” turėjo optinio skaitymo technologiją, o „Sony” - skaitmeninio garso apdorojimo patirtį. Pirmasis CD prototipas buvo pristatytas 1980 metais. Diskų dydis - 120 milimetrų skersmens - buvo pasirinktas ne atsitiktinai. Legenda sako, kad šis matmuo atsirado dėl to, jog „Sony” vadovas Norio Ohga norėjo, kad į vieną diską tilptų visa Bethoveno 9-oji simfonija (apie 74 min).

1982 metų rugpjūčio mėnesį „Philips” ir „Sony” oficialiai pristatė CD-Audio standartą, kuris vėliau tapo žinomas kaip „Red Book” (dėl raudonos viršelio spalvos). „Red Book” standartas nustatė, kad CD gali saugoti iki 74 minučių stereo garso 16-bitų kokybe ir 44,1 kHz dažniu. Pirmasis komercinis CD, ABBA albumas „The Visitors”, buvo išleistas 1982 metų spalio 1 dieną Japonijoje.

CD veikimo principai

CD technologija grindžiama optinio skaitymo koncepcija. Duomenys diske saugomi kaip mikroskopinės duobelės (pits) ir plokštumos (lands), išdėstyti spirale nuo centro link krašto. Skaitymo procesas vyksta naudojant lazerį - paprastai tai 780 nanometrų bangos ilgio infraraudonasis lazeris. Kai lazerio spindulys pataiko į duobelę, jis išsiskleidžia kitaip nei pataikęs į plokštumą. Vienas iš genialiausių CD sprendimų - klaidų taisymo sistema. Diskas gali turėti smulkių įbrėžimų ar dulkių, bet specialūs algoritmai (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code arba CIRC) gali atkurti prarastus duomenis. CD sukasi kintamu greičiu - nuo 500 apsisukimų per minutę centre iki 200 prie krašto. Tai reikalinga tam, kad duomenų skaitymo greitis būtų pastovus visame diske.

CD formatų įvairovė

Muzikos CD sėkmė paskatino kurti kitus formatus.

• CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory): atsirado 1985 metais, skirtas kompiuterių duomenims saugoti. Ilgus metus CD-ROM buvo pagrindinė priemonė duomenų perkėlimui ir programų diegimui, pakeisdama disketes. Šis formatas optimizuotas ne muzikai, o skaitmeniniams duomenims.
• CD-I (Compact Disc Interactive): pristatytas 1988 metais, bandė sujungti garsą, vaizdą ir interaktyvumą.
• CD-R (Compact Disc Recordable): pasirodė 1990-aisiais, tai buvo diskai, į kuriuos vartotojai galėjo įrašyti duomenis tik vieną kartą. Tai buvo revoliucija, nes pirmą kartą žmonės galėjo kurti savo CD namuose.
• CD-RW (Compact Disc ReWritable): pristatyti 1997 metais, leidžiantys perrašyti informaciją daug kartų. Jie dar vadinami CD-PD (compact disc phase detected). CD-RW diskas gali atlaikyti apie tūkstantį perrašymo ciklų.

Kiekvienas naujas formatas išplėtė CD galimybes, bet išlaikė pagrindinį 120 mm dydį ir optinio skaitymo principą.

CD įtaka ir techninis aprašymas

CD poveikis muzikos industrijai buvo milžiniškas. Skaitmeninė kokybė buvo nepalyginamai geresnė už kasetes ar vinilo plokšteles - jokių šnypštimų, spraksėjimų ar garso degradacijos. CD taip pat pakeitė muzikos klausymo įpročius, suteikdamas galimybę lengvai peršokti į bet kurią dainą. Muzikos industrija patyrė tikrą renesansą, o CD taip pat demokratizavo muzikos platinimą.

CD struktūra ir duomenų saugojimas

Diskas susideda iš kelių sluoksnių: pagrindas - polikarbonatas, jo storis 1,2 mm, skersmuo 120 mm. Ant pagrindo dedamas metalo sluoksnis (aukso, sidabro arba aliuminio), kuris apsaugomas laku, ant kurio uždedama grafika. Skylės skersmuo yra 15 mm.

Duomenys į diską įrašomi spiraliniu takeliu iš vadinamųjų duobių (įdubų), kurios išspaudžiamos į polikarbonato pagrindą. Kiekvienos duobės gylis yra maždaug 100 nm, o plotis - 500 nm. Duobės ilgis nuo 850 nm iki 3,5 µm. Duobės išsklaido arba sugeria šviesą, substratas atspindi. Diskas nuskaitomas naudojant 780 nm bangos ilgio lazerio spindulį, kurį skleidžia puslaidininkinis lazeris. Skaitymo principas - registruoti atspindėtos šviesos intensyvumo pokyčius.

CD gamybos procesas

1. Duomenų paruošimas serializavimui.
2. Fotolitografija ir disko antspaudo kūrimas: sukuriamas stiklinis diskas, padengtas fotorezisto medžiaga, į kurią lazeriu įrašoma informacija.
3. Fotorezistas išgraviruojamas, pašalinant lazerio nepaveiktas vietas.
4. Diskas dedamas į galvaninę vonią, kur ant jo paviršiaus nusėda nikelio sluoksnis.
5. Diskai štampuojami liejimo būdu, naudojant originalų stiklinį diską kaip pirminę medžiagą.
6. Ant informacinio sluoksnio purškiamas metalas.
7. Ant išorinės pusės užtepamas apsauginis lakas, ant kurio užtepamas grafinis vaizdas.

Duomenų struktūra ir sesijos

Kompaktinio disko duomenų takelis prasideda disko centre ir baigiasi jo pakraštyje. Tai išilginė spiralinė juosta, kurios ilgis siekia 10 km, o takelių tankumas yra apie 16 000 viename colyje (TPI - Track Per Inch). Informacijos išdėstymą galima aprašyti dviem terminais: takeliais ir sesijomis.

• Takeliai (tracks): kompaktinis diskas padalintas į individualius takelius, reikalingus atskirti dainas audio kompakte. Audio kompakte vienai dainai yra skirtas vienas takelis, o CD-ROM turi vieną ilgą kompiuterio duomenų takelį.
• Sesijos (sessions): kiekvieną kartą rašant į kompaktinį diską sukuriama nauja sesija. Sesija yra fizikinis disko padalinimo būdas. Kiekvienos sesijos pradžioje į diską įrašomas lead-in (įvadas), o pabaigoje lead-out (išvadas). Kompaktai, kuriuose yra tik viena sesija, vadinami vienasesijiniais (single-session). Kiekviena sesija gali turėti keletą takelių, o kiekvienas kompaktinis diskas keletą sesijų. Tokie kompaktai vadinami daugiasesijiniai (multi-session).

Senesnės laidos CD kaupikliai ir kompaktinių diskų grotuvai gali skaityti tik vienasesijinius diskus, todėl rekomenduojama be būtino reikalo nekurti daugiasesijinių diskų.

DVD ir „Blu-Ray“ - tolimesnė optinių diskų evoliucija

Susidūrus su CD talpumo problemomis, 1995 metais buvo nuspręsta priimti vieningą naujos kartos, didelio tankumo optinių diskų formatą - DVD. Pradžioje tai buvo skaitoma kaip skaitmeninis vaizdo diskas (Digital Video Disc), vėliau tai pradėjo šifruoti kaip universalus arba įvairiapusis skaitmeninis diskas (Digital Versatile Disc), nes DVD, kaip ir CD, gali saugoti įvairiarūšę informaciją. DVD diskų forma identiška CD kaupiklių formai - 12 cm skersmens ir 1,2 mm storio. Naudojant raudoną lazerį, kurio bangos ilgis yra 650 nm, buvo galima padidinti įrašymo pajėgumą išlaikant tuos pačius matmenis, o takelio žingsnis yra perpus mažesnis nei kompaktinio disko ir yra 0,74 mikrono.

„Blu-Ray“ yra pažangiausia optinė laikmena, turinti daug didesnį duomenų tankį nei CD ar DVD. Standartą sukūrė tarptautinis konsorciumas BDA, o pirmasis prototipas pasirodė 2000 m. spalį. Ši technologija apima trumpųjų bangų lazerio (bangos ilgis 405 nm) naudojimą, o tai leido susiaurinti takelį iki 0,32 mikrono, padidinant duomenų įrašymo tankį. Medijos skaitymo greitis padidintas iki 432 Mbit/s.

Navigacijos kompaktinių diskų įrašymas ir problemų sprendimas

Daugelis senesnio modelio automobilių grotuvų ar namų sistemų, ypač tokios kaip „SC-901“, gali turėti problemų su įrašytais CD, net jei originalius diskus skaito be problemų. Nėra jokios magijos „originalių” diskų įrašyme; tiesiog CD laikmenos įrašomos atitinkamu muzikos formatu su pasirinktu atitinkamu greičiu ir kokybiškomis medžiagomis. Dažnai problemos kyla dėl nusilpusio lazerio, netinkamo įrašymo arba prastos kokybės CD-R diskų.

Programinė įranga CD įrašymui

Norėdami įrašyti garso kompaktinį diską, galite naudoti įvairias programas. Internete pilna daug nemokamų programų, kurios MP3 ir kitus formatus suformatuoja į atitinkamą seniems muzikos grotuvams formatą (WAV), muziką įrašo tinkamu greičiu, ir tai padaro be vargo, bei garantuoja muzikos disko skaitymą sename grotuve.

• „Windows“ medijos leistuvas: leidžia įrašyti trijų tipų diskus: garso kompaktinius diskus, duomenų kompaktinius diskus ir duomenų DVD diskus.
• „Free ISO Burner“: minimalistinė programa .ISO formato failų įrašymui į CD ar DVD diskus.
• „AnyBurn“: universalus CD/DVD/Blu-Ray įrašymo įrankis, turintis Audio CD nukopijavimo/įrašymo (MP3/flac/ape/WMA/WV formatu), atvaizdo sukūrimo iš disko ar failų/katalogų (ISO/CUE/BIN formatu), įdiegimo iš USB laikmenos ir įrašomojo įrenginio/disko informacijos suteikimo funkcijas.
• „FreeRIP“: galinga programa, konvertuojanti CD garso takelius į įvairius populiarius formatus, įskaitant MP3, WMA, WAV, OGG ir FLAC.
• „Easy Disc Burner“: leidžia įrašyti failus į CD, DVD ar Blu-ray diskus be didesnių pastangų.
• „Nero 9“: lengvai naudojama ir galinga multimedijai pritaikyta programa, kuri suteikia galimybę laisvai įrašinėti duomenis į CD ar DVD diskus, juos „ripinti”, kopijuoti, konvertuoti ir kitaip tvarkyti įvairius failus.
• „BurnAware Free“: universali CD, DVD ir Blu-Ray diskų įrašymo programa. Taip pat ji leis juos ištrinti, kopijuoti, sukurti ISO virtualius diskus ar juos įrašyti.
• „Ashampoo Burning Studio“: viena iš geresnių nemokamų programų, ypač įrašinėjant muziką į Audio CD formatą. Ji leidžia lengvai įrašyti muziką, rodo disko talpą minutėmis ir palaiko įvairius garso formatus.

Rekomenduojami garso formatai ir įrašymo greitis

Kalbant apie muzikos kokybę, geriausią įrašyto disko kokybę išgausite su .FLAC, .WAV muzikos formatais. Ne blogai skambės aukštos kokybės „kbit/s” .MP3 muzikos formatas. Dainos parsiųstos iš Youtube ar prastos kokybės .MP3 bylos gali šiek tiek nuvilti. Įrašinėjant diskus, rekomenduojama tai daryti kuo lėčiau. Per „Nero” programą galite naudoti „Verify Disc” funkciją, kuri patikrina įrašymo kokybę.

CD diskų pasirinkimas ir kokybė

Renkantis CD-R diskus, svarbu atkreipti dėmesį ne į prekės ženklą, o į tai, kur diskai pagaminti. Daugelis diskų gaminami tose pačiose gamyklose ir tiesiog peržymimi. Skirtingi diskai turi skirtingos kokybės dažiklius, tokius kaip Oxonol, Phthalocyanine dye, Cyanine dye ir Metal AZO dye. Pigius diskus su cianino dažikliu reikėtų vengti, nes jie gali greitai sugesti. Du geri CD-R šaltiniai yra Taiyo Yuden ir Mitsubishi Chemicals. Taiyo Yuden daugelio laikomas geriausiu dėl aukštos kokybės dažiklio ir gamybos standartų. Verbatim diskai su METAL AZO dažikliu, pagaminti Mitsubishi Chemicals, taip pat yra gana geros kokybės, tačiau senesni Verbatim diskai su tamsesniu dažikliu ir stipresniu plastiku buvo geresni. Nepaisant to, Verbatim vis dar laikomi vienais kokybiškiausių diskų rinkoje. Prastos kokybės diskai, net ir iš gerai žinomų prekės ženklų, gali tapti neįskaitomi po kelerių metų.

Problemų sprendimas, kai CD neaptinkamas

CD arba DVD diskas gali būti neaptinkamas dėl įvairių priežasčių.

• Įsitikinkite, kad diskas suaktyvintas BIOS sistemoje.
• Gali būti, kad problemą sukėlė sugadinti „Windows“ registro įrašai. Dialogo lange „Vykdyti“ įveskite regedit ir paspauskite „Enter“. Dešiniojoje srityje pasirinkite ir ištrinkite „UpperFilters“ ir „LowerFilters“ įrašus (būkite atidūs, darykite tai tik prisijungę kaip administratorius).
• Patikrinkite įrenginio tvarkykles. Jei tvarkyklė sugadinta arba jos nėra, „Windows“ negalės įkelti įrenginio.
• Gali būti, kad lazeris yra nusilpęs arba nefokusuotas.
• Pabandykite įrašyti CD kitu kompiuteriu, jei įrašymo įrenginys yra nelabai vykęs.

UDF - universalus disko formatas

UDF (Universal Disk Format) yra failų sistemos formato specifikacija, nepriklausoma nuo operacinės sistemos. Jis skirtas failams saugoti optinėse laikmenose - tiek CD, tiek DVD, tiek „Blu-Ray”. UDF neriboja 2 GB ar 4 GB įrašomų failų, todėl jis idealiai tinka didelės talpos DVD ir „Blu-Ray” diskams.

Optiniai diskai ir ateities perspektyvos

Nors šiandien CD populiarumas mažėja dėl srautinio perdavimo paslaugų ir skaitmeninių atsisiuntimų, šios technologijos palikimas tęsiasi. Profesionalioje srityje CD technologija vis dar naudojama archyvavimui ir ilgalaikiam duomenų saugojimui. Optinio skaitymo technologijos toliau vystosi, apimdamos 5D duomenų saugojimą kvarciniame stikle, holografinius diskus ir net DNR pagrįstus saugojimo metodus. Jei terabaitų optiniai diskai bus pradėti gaminti, jų naudojimas bus ribotas - galbūt jie bus naudojami platinant 4K filmus ir šiuolaikinius žaidimus su įvairiais bonusais, tačiau dažniausiai jie bus naudojami atsarginėms kopijoms kurti.

tags: #navigacijos #kompaktinio #disko #irasymas