اصول ذخیره سازی اطلاعات روی دیسک های لیزری دیسک ها و درایوهای لیزری

LaserDisc چیست 24 ژانویه 2016

به نوعی من حتی نمی دانستم که چنین حامل هایی وجود دارند. بسیاری از مردم فکر می کنند که اینها همان سی دی ها هستند، اما اینطور نیست. نگاه کن...

LaserDisc (LD) اولین وسیله ذخیره سازی نوری تجاری بود که عمدتاً برای مشاهده فیلم های خانگی در نظر گرفته شده بود. با این حال، علیرغم برتری تکنولوژیکی آن نسبت به VHS و Betamax، لیزردیسک موفقیت قابل توجهی در بازار جهانی نداشت: عمدتاً در ایالات متحده آمریکا و ژاپن توزیع شد، در اروپا با سردی رفتار می شد، در روسیه دیسک های لیزری به طور گسترده استفاده نمی شد، عمدتاً به دلیل ویدیو کلکسیونرهای آماتور

برخلاف سی‌دی‌های ویدئویی، دی‌وی‌دی‌ها و دیسک‌های بلو-ری، LaserDisc حاوی ویدئوهای آنالوگ به صورت کامپوزیت (تلویزیون تمام رنگی) و صدا به شکل آنالوگ و/یا دیجیتال است. یک دیسک لیزر خانگی استاندارد دارای قطر 30 سانتی متر (11.81 اینچ) است و از دو دیسک آلومینیومی با روکش پلاستیکی یک طرفه چسبانده شده است. اطلاعات سیگنال در میلیاردها حفره میکروسکوپی که در لایه آلومینیومی زیر سطح حک شده اند، ذخیره می شود. یک لایه سطحی اکریلیک (1.1 میلی متر) آنها را از گرد و غبار و اثر انگشت محافظت می کند. برای خواندن داده ها از یک دیسک، از یک پرتو لیزر کم مصرف استفاده می شود که از طریق یک سیستم نوری آینه ای، یک پرتو نازک نور (قطر 1 میکرومتر) روی سطح دیسک ایجاد می کند و در صورت انعکاس، بر روی آن می افتد. سنسور عکس و سپس به عنوان یک سیگنال صوتی/تصویری با چگالی بالا کدگذاری شده برای پخش بعدی ارسال می شود.

فرآیند نوشتن و خواندن اطلاعات با استفاده از لیزر انجام می شود.

فرمت محتوا: NTSC، PAL
ظرفیت:
60 دقیقه در هر سمت CLV (سرعت خطی ثابت)
30 دقیقه در هر سمت CAV (سرعت زاویه ای ثابت)
مکانیسم خواندن: لیزر، طول موج 780 نانومتر (مادون قرمز)
طراحی شده توسط: Philips MCA
اندازه: قطر 30 سانتی متر (11.81 اینچ)
کاربرد: ذخیره سازی صوتی، تصویری
سال انتشار: 1978

فناوری لیزر دیسک با استفاده از یک رسانه انتقال نور توسط دیوید پل گرگ در سال 1958 توسعه یافت. در سال 1969، فیلیپس یک دیسک ویدئویی برگشتی ایجاد کرد که مزیت زیادی نسبت به حالت نور پس زمینه دارد. MCA و فیلیپس با هم متحد شدند و اولین دیسک ویدئویی را در سال 1972 منتشر کردند. اولین دیسک لیزری در 15 دسامبر 1978 در آتلانتا به فروش رسید - دو سال پس از معرفی VCR های فرمت VHS در بازار و چهار سال قبل از سی دی های مبتنی بر فناوری LaserDisc. فیلیپس صفحات گرامافون ساخت و دیسک های MCA منتشر کرد، اما همکاری آنها چندان موفق نبود و پس از چند سال پایان یافت. چندین دانشمند که این فناوری را توسعه دادند، شرکت Optical Disc را تشکیل دادند.

اولین دیسک لیزری که در آمریکای شمالی به فروش رفت، فیلم Jaws در سال 1978 توسط MCA DiscoVision بود. جدیدترین آنها فیلم های Sleepy Hollow و Raising the Dead محصول 2000 پارامونت هستند. در ژاپن، حداقل دوازده فیلم دیگر تا پایان سال 2001 منتشر شد. آخرین فیلم ژاپنی که با فرمت LaserDisc اکران شد «توکیو رایدر» بود.

از آنجایی که کدگذاری دیجیتال (فشرده سازی ویدئو) در سال 1978 یا در دسترس نبود یا غیرعملی بود، سه روش ضبط فشرده سازی بر اساس تغییر سرعت چرخش دیسک استفاده شد:

CAV (سرعت زاویه‌ای ثابت انگلیسی - سرعت زاویه‌ای ثابت (مانند پخش یک ضبط گرامافون)) - دیسک‌های ویدئویی استاندارد (بازی استاندارد انگلیسی)، عملکردهایی مانند فریز فریم، حرکت آهسته متغیر به جلو و عقب. دیسک های CAV با سرعت ثابت (1800 دور در دقیقه برای NTSC (525 خط) و 1500 دور در دقیقه برای PAL (625 خط)) پخش می شوند و در هر دور یک فریم خوانده می شود. در این حالت، 54000 فریم جداگانه - 30 دقیقه مواد صوتی / تصویری - را می توان در یک طرف یک دیسک CAV ذخیره کرد. از CAV کمتر از CLV استفاده می شد، عمدتاً برای نسخه های ویژه فیلم های بلند، برای مواد جایزه و جلوه های ویژه. یکی از مزایای این روش امکان پرش مستقیم به هر فریم با تعداد آن است. دسترسی تصادفی و عملکرد فریز فریم به سازندگان اجازه می‌دهد تا با قرار دادن تصاویر ثابت جداگانه روی دیسک علاوه بر مواد ویدئویی، ساده‌ترین دیسک‌های ویدئویی تعاملی را ایجاد کنند.

CLV (سرعت خطی ثابت - سرعت خطی ثابت (مانند پخش سی‌دی)) - دیسک‌های ویدیویی با پخش طولانی (English Extended Play) ویژگی خاصی برای پخش دیسک‌های CAV ندارند و فقط پخش ساده را در همه پخش‌کننده‌های لیزر دیسک ارائه می‌دهند، به جز موارد بالا. کلاسی که عملکرد قاب فریز دیجیتال را دارد. این پخش‌کننده‌ها می‌توانند ویژگی‌های جدیدی را اضافه کنند که معمولاً با دیسک‌های CLV در دسترس نیستند، مانند سرعت متغیر پخش به جلو و معکوس و مکث نوار مانند. با کاهش تدریجی سرعت چرخش (از 1800 تا 600 دور در دقیقه) دیسک های CLV با سرعت خطی ثابت می توانند 60 دقیقه مواد صوتی/تصویری را در هر طرف یا دو ساعت روی دیسک ذخیره کنند. فیلم‌های کمتر از 120 دقیقه می‌توانند روی یک دیسک قرار بگیرند، در نتیجه هزینه هر فیلم کاهش می‌یابد و حواس‌پرتی ناشی از تعویض دیسک دیگر، حداقل برای آنهایی که پخش‌کننده دو طرفه دارند، از بین می‌رود. اکثریت قریب به اتفاق نسخه ها فقط در CLV در دسترس بودند (چند عنوان تا حدی توسط CLV و قسمتی توسط CAV منتشر شد).

CAA (انگلیسی Constant Angular Acceleration - شتاب زاویه ای ثابت). در اوایل دهه 1980، به دلیل مشکلات تداخلی با دیسک های لیزری CLV با پخش طولانی، Pioneer Video فرمت CAA را برای دیسک های لیزری با پخش طولانی معرفی کرد. رمزگذاری شتاب زاویه ای ثابت بسیار شبیه به رمزگذاری سرعت خطی ثابت است، با این تفاوت که CAA به جای کاهش تدریجی با سرعت ثابت، مانند هنگام خواندن دیسک های CLV، به طور لحظه ای در جابجایی زاویه ای با یک پله معین کاهش می یابد. به استثنای 3M / Imation، همه تولیدکنندگان دیسک لیزری از طرح کدگذاری CAA استفاده کردند، اگرچه این اصطلاح به ندرت (اگر هرگز) در بسته بندی مصرف کننده استفاده می شد. کدگذاری CAA به طور قابل توجهی کیفیت تصویر را بهبود بخشید و تداخل و سایر مشکلات ردیابی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

در سال 1998، پخش کننده های LaserDisc در حدود 2 درصد از خانه های آمریکایی بودند. برای مقایسه، در سال 1999 در ژاپن این رقم 10 درصد بود.

در بخش اصلی، LaserDisc به طور کامل جای خود را به DVD ها داد و تولید دیسک ها و پخش کننده های فرمت منسوخ متوقف شد. امروزه قالب LaserDisc فقط برای آماتورهایی که دیسک های لیزری را با ضبط های مختلف - فیلم، موسیقی، نمایش جمع آوری می کنند، محبوب است.

بسیاری از علاقه مندان استدلال می کنند که فرمت LaserDisc قادر است مراحل حرکت را به طور طبیعی تر از ویدیوی دیجیتال منتقل کند، و در اکثر موارد، ویدیوی LaserDisc راحت تر از دیجیتال به نظر می رسد. دلیلی برای این وجود دارد: LaserDisc یک فرمت آنالوگ است، فشرده سازی درون فریم یا بین فریم وجود ندارد، ضبط سیگنال ترکیبی، باندهای فرکانسی است.

علاوه بر این، هنوز ویدیوهای زیادی وجود دارد که بر روی DVD / BluRay منتشر نشده اند یا با کیفیت پایین تر از LaserDisc منتشر نشده اند. مثلا «المپیا» اثر لنی ریفنشتال.

دیسک لیزری

(دیسک لیزری)دیسکی با سطح نقره‌ای که روی آن جمع می‌شود و با لیزر قابل خواندن است. سطح دیسک با مسیرهای دایره ای، متشکل از فرورفتگی های کوچک حاوی اطلاعات پوشیده شده است. هنگام ثبت اطلاعات، از یک پرتو لیزر قدرتمند برای سوزاندن این فرورفتگی ها استفاده می شود. هنگامی که نور لیزر در حین چرخش دیسک به مسیرها هدایت می شود خوانده می شود. دیسک های لیزری فقط خواندنی یا یک بار نوشتنی وجود دارد. با این حال، دیسک های پاک شدنی نیز در دسترس هستند. نمونه های رایج دیسک های لیزری سی دی های موسیقی و ویدئو با کیفیت بالا هستند. همچنین برای ذخیره اطلاعات کامپیوتری که در این صورت معمولاً دیسک های نوری (دیسک مغناطیسی) نامیده می شوند و برای چاپ بانک های داده بزرگ استفاده می شود.

کسب و کار. فرهنگ لغت. - M .: "INFRA-M"، انتشارات "وس میر". گراهام بتس، بری بریندلی، اس. ویلیامز و همکاران ویراستاری عمومی: Ph.D. Osadchaya I.M.. 1998 .

ببینید "LASER DISK" در فرهنگ های دیگر چیست:

دیسک لیزری دیسک نوری که توسط لیزر خوانده می شود: دیسک لیزری نام دیگری برای رسانه های ذخیره سازی نوری مانند سی دی، دی وی دی و بلو ری است. از نظر تاریخی اولین دیسک لیزر تجاری ... ... ویکی پدیا

- (CD ROM)، وسیله ای نوری برای ذخیره داده ها و برنامه های کامپیوتری. یادآور سی دی مورد استفاده در سیستم های hi fi (کیفیت بالا). اطلاعات بسیار بیشتری را می توان بر روی یک دیسک لیزری نسبت به دیسک مشابه قرار داد ... ...

حال، تعداد مترادف: 7 لوح فشرده (7) لوح فشرده (15) لیزر لیزر (7) ... فرهنگ لغت مترادف

دیسک لیزری- - EN CD ROM یک لوح فشرده که می توان روی آن مقدار زیادی داده دیجیتالی فقط خواندنی ذخیره کرد. مباحث حفاظت از محیط زیست ... راهنمای مترجم فنی

دیسک نوری - دیسک نوری، دیسک لیزری- حامل داده به صورت دیسک که با پرتو لیزر خوانده می شود ... فرهنگ لغت تجارت الکترونیک

میز گردان لیزری- پخش کننده جهانی صدا و فیلم لیزری برای پخش رکوردها از سی دی و دیسک های ویدئویی. پخش کننده صدا و فیلم لیزری همه کاره برای پخش سی دی و دیسک های ویدئویی در هر اندازه. لیزر...... دایره المعارف "مسکن"

وسیله ای برای بازتولید اطلاعات (صوت، تصویر، داده های کامپیوتری و برنامه هایی برای پردازش آنها) ضبط شده بر روی دیسک های نوری (سی دی، دیسک های ویدئویی). واحد اصلی دستگاه پخش لیزری یک واحد نوری-مکانیکی است، ... ... دایره المعارف فناوری

دیسک دانه- بزرگ شد دیسک لیزر eng. سی دی، دیسک فشرده، نشانه هایی برای ضبط، جمع آوری و ویرایش اطلاعات بی اهمیت، که در آن برای ضبط و خواندن، از فناوری های لیزری نوری استفاده می شود. بر روی vidminu از لیزر دیسک مغناطیسی سخت ... ... واژگان Tlumachny علوم کامپیوتر و سیستم های اطلاعاتی برای اقتصاد

COMPACT DISK، دیسکی است که برای بازتولید متون یا صدا با کیفیت بالا در ضبط دیجیتال طراحی شده است. این یک دیسک پلاستیکی است که یک لایه فلزی براق روی آن اعمال شده و یک پوشش پلاستیکی محافظ شفاف دارد. فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

لعنتی، سی دی، سی دی ویدئو، سی دی صوتی، سی دی صوتی، سی دی سی دی، سی دی سی دی، سی دی سی دی، سی دی سی دی، سی دی سی دی، سی دی سی دی، سی دی سی دی، سی دی، سی دی، سی دی دیکشنری مترادف های روسی. دیسک فشرده n.، تعداد مترادف: 15 دیسک صوتی (2) ... فرهنگ لغت مترادف

درایوهای CD-ROM و DVD-ROM لیزری از یک اصل نوری برای خواندن و نوشتن اطلاعات استفاده می کنند. در فرآیند ثبت اطلاعات بر روی دیسک های لیزری، از فناوری های مختلفی برای ایجاد مناطق سطحی با ضرایب بازتاب متفاوت استفاده می شود: از مهر زنی ساده تا تغییر انعکاس نواحی سطح دیسک با استفاده از یک لیزر قدرتمند. اطلاعات روی یک دیسک لیزری بر روی یک مسیر مارپیچی (مانند یک صفحه گرامافون)، حاوی نواحی متناوب با بازتاب متفاوت ثبت می‌شود. در فرآیند خواندن اطلاعات از دیسک های لیزری، پرتو لیزر نصب شده در دیسک درایو روی سطح دیسک چرخان می افتد و منعکس می شود. از آنجایی که سطح دیسک لیزر دارای مناطقی با ضرایب انعکاس متفاوت است، پرتو منعکس شده نیز شدت خود را تغییر می دهد (منطقی 0 یا 1). سپس پالس های نور منعکس شده توسط فتوسل ها به پالس های الکتریکی تبدیل می شوند و از طریق خط به رم منتقل می شوند.

درایوها و دیسک های لیزری

درایوهای لیزری (CD-ROM و DVD-ROM) از اصل نوری خواندن اطلاعات استفاده می کنند. دیسک های سی دی رام لیزری (CD - Compact Disk) و DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) اطلاعاتی را که در طول فرآیند تولید بر روی آنها ضبط شده است ذخیره می کنند. نوشتن اطلاعات جدید برای آنها غیرممکن است، که در قسمت دوم نام آنها منعکس شده است: ROM (Real Only Memory - read only). چنین دیسک هایی با مهر زنی تولید می شوند و رنگ نقره ای دارند. ظرفیت اطلاعات یک دیسک CD-ROM می تواند به 650-700 مگابایت برسد و سرعت خواندن اطلاعات در درایو CD-ROM به سرعت چرخش دیسک بستگی دارد. اولین درایوهای CD-ROM تک سرعته بودند و سرعت خواندن 150 کیلوبایت بر ثانیه را ارائه می کردند. در حال حاضر، درایوهای CD-ROM 52 سرعته به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند که سرعت خواندن اطلاعات را 52 برابر سریعتر (تا 7.8 مگابایت بر ثانیه) ارائه می دهند. دی وی دی ها ظرفیت ذخیره سازی بسیار بالاتری (تا 17 گیگابایت) نسبت به سی دی ها دارند. ابتدا از لیزرهایی با طول موج کوتاه‌تر استفاده می‌شود که به مسیرهای نوری اجازه می‌دهد متراکم‌تر قرار بگیرند. ثانیاً، اطلاعات روی دی‌وی‌دی‌ها را می‌توان در دو طرف و با دو لایه در یک طرف ضبط کرد. اولین نسل از درایوهای DVD-ROM سرعت خواندن تقریباً 1.3 مگابایت بر ثانیه را ارائه کردند. در حال حاضر، درایوهای 16 سرعته DVD-ROM به سرعت خواندن تا 21 مگابایت بر ثانیه دست می یابند.

4. دستگاه های خروجی اضافی:

یک چاپگر--بخشی جدایی ناپذیر از میز الکترونیکی ویرایش. سیستم، دستگاهی است که به طور خودکار متن وارد شده به حافظه رایانه را با استفاده از برنامه ای چاپ می کند که از مطابقت آن با مجموعه تایپوگرافی حاشیه ها یا خطوط اطمینان حاصل می کند. پرینت یا به عنوان چاپ های تصحیح کننده یا به عنوان نواری از طرح اصلی برای تکثیر استفاده می شود. جت ها

پلاتربرای خروجی اشیاء گرافیکی پیچیده و بزرگ (پوستر، نقشه ها، مدارهای الکتریکی و الکترونیکی) از دستگاه های خروجی ویژه - پلاترها استفاده می شود. اصل عملکرد پلاتر مانند همان است چاپگر جوهر افشان

سخنرانان / سخنرانان- دینکیمی- صدایی را که رایانه شما ایجاد می کند، از موسیقی ضبط شده گرفته تا گفتار سنتز شده یا جلوه های صوتی مورد استفاده توسط ویندوز، بازتولید کنید. بلندگوهای کامپیوتر (بلندگوها) دارای کیفیت های مختلفی هستند: از جعبه های پلاستیکی ارزان قیمت با صدای کسل کننده گرفته تا یک سیستم استریوی گران قیمت با صدای عالی. اتصال بلندگوهای جدید بسیار ساده است: سیم را از بلندگوهای قدیمی بیرون بکشید و سیم را از بلندگوهای جدید وارد کنید. آمپلی فایر در بلندگوها تعبیه شده است و نیازی به اتصال جداگانه ندارد. سیستم های چند بلندگو نیز وجود دارد، محبوب ترین آنها یک سیستم دو یا سه بلندگو با یک ساب ووفر است که می توانید آن را زیر میز پنهان کنید و بلندگوهای کوچک را در دو طرف مانیتور قرار دهید.

مثال اصلی از عملکرد لیزرهای نیمه هادی، ذخیره سازی مغناطیسی نوری (MO) است.

درایو MO بر اساس ترکیبی از اصول مغناطیسی و نوری ذخیره سازی اطلاعات ساخته شده است. اطلاعات با استفاده از پرتو لیزر و میدان مغناطیسی و خواندن تنها با استفاده از یک لیزر ثبت می شود.

در فرآیند نوشتن بر روی دیسک MO، پرتو لیزر نقاط خاصی را روی دیسک گرم می کند و تحت تأثیر دما، مقاومت در برابر معکوس شدن قطبیت، برای نقطه گرم شده، به شدت کاهش می یابد، که به میدان مغناطیسی اجازه می دهد تا تغییر کند. قطبیت نقطه پس از پایان گرمایش، مقاومت مجدداً افزایش می یابد، اما قطبیت نقطه گرم شده مطابق با میدان مغناطیسی اعمال شده به آن در زمان گرمایش باقی می ماند. در درایوهای MO موجود امروزی، از دو چرخه برای ثبت اطلاعات استفاده می شود، یک چرخه پاک کردن و یک چرخه نوشتن. در طی فرآیند پاک کردن، میدان مغناطیسی قطبیت یکسانی دارد که مربوط به صفرهای دوتایی است. پرتو لیزر کل ناحیه را که باید پشت سر هم پاک شود گرم می کند و بنابراین دنباله ای از صفرها را روی دیسک می نویسد. در طول چرخه نوشتن، قطبیت میدان مغناطیسی معکوس می شود که مطابق با یک دوتایی است. در این چرخه، پرتو لیزر فقط در مناطقی روشن می شود که باید دارای دودویی باشند و نواحی دارای صفرهای باینری بدون تغییر باقی می مانند.

در فرآیند خواندن از دیسک MO، از اثر کر استفاده می شود که شامل تغییر صفحه قطبش پرتو لیزر منعکس شده، بسته به جهت میدان مغناطیسی عنصر بازتابنده است. عنصر انعکاسی در این مورد، نقطه ای است که در حین ضبط روی سطح دیسک مغناطیسی می شود که مربوط به یک بیت از اطلاعات ذخیره شده است. هنگام خواندن، از یک پرتو لیزر با شدت کم استفاده می شود که منجر به گرم شدن ناحیه خوانده نمی شود، بنابراین در حین خواندن، اطلاعات ذخیره شده از بین نمی روند.

این روش بر خلاف روش معمولی که در دیسک های نوری استفاده می شود، سطح دیسک را تغییر شکل نمی دهد و امکان ضبط مجدد بدون تجهیزات اضافی را فراهم می کند. این روش همچنین از نظر قابلیت اطمینان نسبت به ضبط مغناطیسی سنتی مزیت دارد. از آنجایی که معکوس مغناطیسی مقاطع دیسک تنها تحت تأثیر دمای بالا امکان پذیر است، بر خلاف ضبط مغناطیسی سنتی که از دست دادن آن می تواند ناشی از میدان های مغناطیسی تصادفی باشد، احتمال برگشت مغناطیسی تصادفی بسیار کم است.

منطقه کاربرد دیسک های MO با ویژگی های بالای آن از نظر قابلیت اطمینان، حجم و قابلیت تعویض تعیین می شود. دیسک MO برای کارهایی که نیاز به فضای دیسک بزرگ دارند ضروری است، اینها کارهایی مانند CAD، پردازش تصویر صدا هستند. با این حال، سرعت کم دسترسی به داده ها امکان استفاده از دیسک های MO را برای کارهایی با واکنش پذیری بحرانی سیستم ها ممکن نمی کند. بنابراین، استفاده از دیسک های MO در چنین کارهایی به ذخیره اطلاعات موقت یا پشتیبان بر روی آنها کاهش می یابد. برای دیسک های MO، یک استفاده بسیار مفید، پشتیبان گیری از هارد دیسک ها یا پایگاه های داده است. برخلاف استریمرهایی که به طور سنتی برای این اهداف استفاده می‌شوند، هنگام ذخیره اطلاعات پشتیبان بر روی دیسک‌های MO، سرعت بازیابی اطلاعات پس از خرابی به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. این به دلیل این واقعیت است که دیسک های MO دستگاه های دسترسی تصادفی هستند که به شما امکان می دهد فقط داده هایی را که در آنها خرابی پیدا شده است بازیابی کنید. علاوه بر این، با این روش بازیابی، تا زمان بازیابی کامل اطلاعات، نیازی به خاموش کردن کامل سیستم نیست. این مزایا، همراه با قابلیت اطمینان بالای ذخیره سازی داده ها، استفاده از دیسک های MO را برای پشتیبان گیری سودآور، هرچند گران تر از درایوهای نوار، می کند.

استفاده از دیسک های MO هنگام کار با مقادیر زیادی از اطلاعات خصوصی نیز توصیه می شود. قابلیت جابجایی آسان دیسک ها به آنها اجازه می دهد فقط در حین کار استفاده شوند، بدون نگرانی در مورد محافظت از رایانه در ساعات غیرفعال، داده ها را می توان در مکانی جداگانه و محافظت شده ذخیره کرد. همین ویژگی باعث می‌شود دیسک‌های MO در شرایطی که لازم است حجم زیادی از مکانی به مکان دیگر منتقل شوند، به عنوان مثال از محل کار به خانه و برگشت، ضروری هستند.

چشم انداز اصلی توسعه دیسک های MO در درجه اول با افزایش سرعت ضبط داده ها مرتبط است. سرعت آهسته در درجه اول توسط الگوریتم نوشتن دو گذر تعیین می شود. در این الگوریتم، صفر و یک در گذرهای مختلف نوشته می‌شوند، زیرا میدان مغناطیسی که جهت قطبش نقاط خاص روی دیسک را تعیین می‌کند، نمی‌تواند به اندازه کافی جهت خود را تغییر دهد.

واقع بینانه ترین جایگزین برای ضبط دو پاس، فناوری تغییر فاز است. چنین سیستمی قبلاً توسط برخی از شرکت های تولیدی پیاده سازی شده است. چندین پیشرفت دیگر در این جهت مربوط به رنگهای پلیمری و مدولاسیون میدان مغناطیسی و قدرت تابش لیزر است.

فناوری مبتنی بر تغییر در حالت فاز بر اساس توانایی یک ماده برای عبور از حالت کریستالی به حالت آمورف است. کافی است نقطه خاصی از سطح دیسک را با یک پرتو لیزر با قدرت معین روشن کنیم و ماده در این نقطه به حالت بی شکل تبدیل می شود. این امر بازتاب دیسک را در این نقطه تغییر می دهد. نوشتن اطلاعات بسیار سریعتر است، اما این فرآیند سطح دیسک را تغییر شکل می دهد، که تعداد چرخه های بازنویسی را محدود می کند.

فناوری مبتنی بر رنگ های پلیمری نیز قابل بازنویسی است. با این فناوری سطح دیسک با دو لایه پلیمر پوشانده می شود که هر کدام به نور با فرکانس خاصی حساس هستند. برای ضبط، از فرکانسی استفاده می شود که توسط لایه بالایی نادیده گرفته می شود، اما در لایه پایین باعث واکنش می شود. در نقطه برخورد پرتو، لایه زیرین متورم می شود و برآمدگی ایجاد می کند که بر خواص بازتابی سطح دیسک تأثیر می گذارد. برای پاک کردن، فرکانس متفاوتی استفاده می شود که فقط لایه بالایی پلیمر به آن واکنش نشان می دهد؛ در طی واکنش، برآمدگی صاف می شود. این روش، مانند روش قبلی، دارای تعداد محدودی چرخه نوشتن است، زیرا تغییر شکل سطح در هنگام نوشتن رخ می دهد.

در حال حاضر، فناوری در حال توسعه است که امکان تغییر قطبیت میدان مغناطیسی را به قطب مخالف تنها در چند نانوثانیه ممکن می‌سازد. این امکان تغییر میدان مغناطیسی را به طور همزمان با ورود داده ها برای ضبط فراهم می کند. همچنین فناوری مبتنی بر مدولاسیون تابش لیزر وجود دارد. در این فناوری، درایو در سه حالت کار می کند - حالت خواندن با شدت کم، حالت نوشتن با شدت متوسط ​​و حالت نوشتن با شدت بالا. مدولاسیون شدت پرتو لیزر به ساختار دیسک پیچیده‌تر و افزودن یک آهنربای آغازگر در مقابل آهنربای بایاس و داشتن قطبیت مخالف با مکانیسم درایو دیسک نیاز دارد. در ساده ترین حالت، دیسک دارای دو لایه کاری است - مقداردهی اولیه و ضبط. لایه اولیه از ماده ای ساخته شده است که آهنربای اولیه می تواند قطبیت خود را بدون اعمال لیزر اضافی معکوس کند. در حین ضبط، لایه اولیه با صفر نوشته می شود و زمانی که در معرض یک پرتو لیزر با شدت متوسط ​​قرار می گیرد، لایه ضبط توسط لایه اولیه مغناطیسی می شود، زمانی که در معرض یک پرتو با شدت بالا قرار می گیرد، لایه ضبط مطابق با قطبیت مغناطیس بایاس بنابراین، هنگام تعویض برق لیزر، ضبط داده ها می تواند در یک گذر انجام شود.

البته دیسک‌های MO دستگاه‌هایی امیدوارکننده و به سرعت در حال توسعه هستند که می‌توانند مشکلات نوظهور را با حجم زیادی از اطلاعات حل کنند. اما توسعه بیشتر آنها نه تنها به فناوری ضبط روی آنها، بلکه به پیشرفت در زمینه سایر رسانه های ذخیره سازی نیز بستگی دارد. و اگر روش کارآمدتری برای ذخیره سازی اطلاعات اختراع نشود، دیسک های MO ممکن است نقش های غالب را ایفا کنند.

در دیسک های لیزری یا نوری، اطلاعات به دلیل بازتاب متفاوت بخش های جداگانه چنین دیسکی ثبت می شود. همه دیسک های نوری از این نظر شبیه هستند که محیط (دیسک) همیشه از درایو جدا است که یک دستگاه استاندارد در رایانه است. بر خلاف هارد دیسک ها یا درایوهای فلش، مشکلات سخت افزاری دیسک های لیزری بسیار کمتر است و حل آنها بسیار ساده تر است - با تعویض درایو. مکان فیزیکی داده ها روی دیسک لیزر کاملاً استاندارد شده است و اطلاعات مربوط به تمام استانداردها به صورت عمومی در دسترس است، اگرچه مشخصات زیادی وجود دارد.

انواع رسانه ها و فناوری ها

اولین دیسک های لیزری در سال 1980 توسط سونی و فیلیپس برای ضبط صدا ساخته شد. این دیسک ها (CD-DA) روی پخش کننده های مصرف کننده پخش می شد. از آن زمان، ظاهر و ابعاد هندسی هر دیسک لیزری بدون تغییر باقی مانده است. دیسک یک صفحه پلی کربنات به قطر 120 میلی متر و ضخامت 1.2 میلی متر است که در مرکز آن سوراخی به قطر 15 میلی متر وجود دارد. دیسک دارای یک مسیر مارپیچی است که از قسمت مرکزی شروع می شود و به سمت حاشیه می رود. در ابتدا، فقط دیسک هایی وجود داشت که به صورت صنعتی از ماتریس های ساخته شده خاص تکثیر می شدند، اما بعدها فناوری هایی توسعه یافتند که امکان ضبط دیسک های لیزری بر روی درایوهای CD-R کامپیوتر و سپس CD-RW را فراهم کردند.

در آغاز قرن بیست و یکم استانداردهای DVD توسعه یافت که به تدریج باید جایگزین سی دی شود. این دیسک ها با افزایش چند برابری تراکم آهنگ با سی دی ها تفاوت دارند و برای خواندن و نوشتن آنها از لیزری با طول موج کوتاهتر استفاده می شود. دیسک های دو طرفه (DS) و دولایه (DL) ظاهر شده اند که دارای دو لایه بازتابنده هستند و در مقایسه با دیسک های معمولی تقریباً دو برابر ظرفیت دارند. پیشرفت‌های اخیر - استانداردهای Blu-Ray و HD-DVD اجازه داده‌اند تا میزان داده‌های ذخیره‌شده روی دیسک لیزری را بیشتر افزایش دهند، اگرچه اصل ضبط تقریباً یکسان باقی مانده است. اهمیت زیادی به سازگاری با استانداردها و فرمت‌ها داده شده است تا درایوهای جدیدتر بتوانند با دیسک‌های قدیمی‌تر نیز کار کنند.

در دیسک‌های کارخانه‌ای یا مهر شده، مسیر با فرورفتگی‌ها و برآمدگی‌های متناوب ایجاد می‌شود که بر روی سطح صفحه در فرآیند مهر زنی دیسک فشرده می‌شوند. این سطح متعاقباً با یک لایه بازتابنده نازک از آلومینیوم پاشیده می شود. از آنجایی که برجستگی ها و دره ها پرتو لیزر را به روش های مختلف منعکس می کنند، الگوی حاصل را می توان خواند.

در دیسک‌های قابل ضبط و بازنویسی ("خالی")، هر دو سطح صفحه کاملاً صاف هستند و ضبط و خواندن اطلاعات با تغییر در ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی یک لایه نازک قابل ضبط که در قسمت بالایی صفحه اعمال می‌شود، همراه است. شکل 5.1). لایه قابل ضبط در دیسک های یکبار نوشتن (CD-R یا DVD-R) از یک رنگ آلی تشکیل شده است که تحت تأثیر پرتو لیزر قدرتمند به طور غیر قابل برگشت تغییر می کند و در دیسک های قابل بازنویسی (CD-RW یا DVD-RW) تشکیل می شود. توسط یک فیلم از یک آلیاژ خاص که قادر است بازتاب خود را بسته به شرایط گرمایش و سرمایش تغییر دهد. به هر حال، کیفیت فیزیکی ضبط کاملاً به کیفیت خود دیسک و ویژگی های درایوی که ضبط روی آن انجام شده است بستگی دارد: سرعت، دقت تمرکز و قدرت پرتو.

در تمام موارد، تعدادی لایه محافظ بر روی سطح بالایی، دورتر از لیزر، سطح دیسک اعمال می شود تا لایه بازتابنده را از آسیب محافظت کند. اگرچه لایه‌های محافظ کاملاً قوی هستند، اما دیسک در این سمت بسیار آسیب‌پذیرتر از سمت زیرلایه است. دیسک‌های قابل بازنویسی مخصوصاً محافظت نشده‌اند - لایه فعال از نظر خواص مشابه کریستال‌های مایع است و حتی به فشار یا خمش جزئی دیسک واکنش نشان می‌دهد.

از مرکز تا حاشیه، دیسک به چندین ناحیه متحدالمرکز یا ناحیه تقسیم می شود (شکل 5.2). قطر هر منطقه کاملاً استاندارد است:

برنج. 5.2. مناطق دیسک لیزری

قسمت نشیمن یا گیره حاوی هیچ داده ای نیست و بر روی اسپیندل درایو قرار دارد. بی نظمی و کثیفی در این ناحیه می تواند بر تعادل و خروج دیسک در هنگام چرخش تأثیر بگذارد.

ناحیه کالیبراسیون توان (PC A) فقط روی دیسک‌های قابل ضبط وجود دارد و برای ضبط آزمایشی و تنظیم خودکار توان لیزری ضبط بسته به ویژگی‌های فردی دیسک و درایو استفاده می‌شود.

منطقه حافظه برنامه (PMA) نیز فقط روی دیسک های قابل ضبط وجود دارد. یک فهرست موقت از مطالب (Table of Content - TOC) از قبل در آن ثبت شده است. در پایان جلسه ضبط، این اطلاعات در مسیر 0 بازنویسی می شود.

آهنگ صفر (Lead-in) حاوی فهرست محتویات دیسک یا جلسه ضبط است. فهرست مطالب شامل آدرس های شروع و طول تمام آهنگ ها، طول کل ناحیه داده و اطلاعات مربوط به هر یک از جلسات ضبط است. اگر یک دیسک در چندین جلسه ضبط شود، برای هر یک از جلسات یک آهنگ جداگانه 0 ایجاد می شود. اندازه استاندارد آهنگ صفر 4500 سکتور یا حدود 9.2 مگابایت داده است.

ناحیه داده حاوی داده های مفید است. این بدنه اصلی دیسک است.

Lead-Out به عنوان یک نشانگر برای پایان جلسه ضبط عمل می کند. اگر دیسک در یک جلسه ضبط شده باشد، اندازه خروجی 6750 سکتور است. اگر دیسک در چندین جلسه ضبط شده باشد، برای هر جلسه بعدی منطقه خروجی خود از 2250 بخش ایجاد می شود.

اطلاعاتی که روی یک سی دی نوشته می شود چندین برابر اضافی است. این برای اصلاح خطاهای احتمالی ضروری است. اگرچه تصور می شود یک درایو CD-ROM حدود 700 مگابایت ظرفیت دارد، اما در واقع حدود 2.5 گیگابایت اطلاعات را حمل می کند!

مسیر مارپیچی به بخش‌هایی تقسیم می‌شود، طول یک بخش از یک CD-ROM 17.33 میلی‌متر است و یک دیسک استاندارد می‌تواند تا 333000 سکتور را در خود جای دهد. برای یک دیسک DVD، تعداد استاندارد سکتورها 2298496 (DVD تک لایه، DVD-R (W)) یا 2295104 (تک لایه DVD + R (W)) است. هر بخش از 98 بلوک یا فریم تشکیل شده است. فریم حاوی 33 بایت اطلاعات است که 24 بایت آن داده های مفید، 1 بایت حاوی اطلاعات سرویس و 8 بایت برای برابری و تصحیح خطا استفاده می شود. این 8 بایت حاوی کد Reed-Solomon است که از 24 بایت مفید محاسبه شده است. بنابراین، اندازه بخش 3234 بایت است که 882 بایت آن اضافی است. به گفته آنها، سیستم عامل درایو قادر است در صورت بروز خطا، مقادیر واقعی 2352 بایت باقیمانده را دوباره ایجاد کند. علاوه بر این، از 2352 بایت باقی مانده، 304 بایت برای کدهای همگام سازی، بیت های شناسایی، کد تصحیح خطا ECC و تشخیص و کد تصحیح خطا EDC اختصاص داده شده است. در نتیجه، 2048 بایت در یک بخش مفید است.

برای به حداقل رساندن اثرات خراش ها و سایر عیوب فیزیکی، از چرخش متقاطع بلوک بین بخش های مجاور استفاده می شود. به همین دلیل، هر نقص محدودی احتمالاً بر بلوک ها در بخش های مختلف تأثیر می گذارد و در دو یا سه بلوک متوالی ظاهر نمی شود. در این صورت تصحیح خطا می تواند بسیار موثر باشد.

از نظر فیزیکی، دنباله ای از مناطق "تاریک" و "روشن" ناشی از مدولاسیون EFM روی دیسک ضبط می شود. مدولاسیون هشت تا چهارده لایه دیگری است که برای ارائه افزونگی و یکپارچگی داده ها طراحی شده است. به جای هر بایت، یعنی 8 بیت، دنباله ای از 14 مقدار باینری (بیت) نوشته می شود. سه بیت ادغام به این 14 بیت اضافه می شود و طول دنباله به 17 بیت افزایش می یابد. یک شماره همگام 24 بیتی به ابتدای هر بلوک اضافه می شود.

الگوریتم هایی که به صورت شماتیک در اینجا توضیح داده شده استاندارد هستند و در سیستم عامل هر درایو تعبیه شده اند. در فرآیند خواندن دیسک، سفت‌افزار درایو در صورت لزوم تصحیح خطا را انجام می‌دهد و بخش‌های 2048 بایتی را از طریق رابط نشان می‌دهد.

درایوهای دیسک نوری

طراحی هر درایو دیسک لیزری از قرن بیستم تقریباً بدون تغییر باقی مانده است (شکل 5.3). تمام تفاوت های قابل توجه بین درایوهای CD یا DVD، خواندن یا نوشتن، فقط در لیزرها، حسگرها و عناصر نوری است. البته، پشتیبانی از استانداردهای جدید نیز نیازمند الگوریتم های تصحیح خطای جدید تعبیه شده در سیستم عامل درایو بود.

برنج. 5.3. نمودار درایو دیسک لیزری

دیسک بر روی محور دوک می چرخد. سرعت چرخش می تواند تا 12000 دور در دقیقه باشد. در زیر دیسک، یک کالسکه در امتداد راهنماها حرکت می کند که روی آن یک لیزر نیمه هادی مینیاتوری، یک سیستم لنزها، منشورها و آینه ها و یک گیرنده فتوسل نصب شده است. درایوهای ترکیبی مدرن می توانند چندین لیزر داشته باشند. پرتو لیزر از سیستم نوری عبور می کند، روی سطح زیرین دیسک دوار متمرکز می شود، از آن منعکس می شود و دوباره از طریق همان لنزها و منشورها وارد گیرنده می شود. گیرنده پرتو نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که به پیش تقویت کننده و سپس به الکترونیک درایو تغذیه می شود.

لنز بالایی فوکوس می کند. بر روی سیستم تعلیق بسیار سبک نصب می شود و می تواند نسبت به بقیه سیستم نوری کمی جابجا شود. موقعیت این لنز توسط اتوماسیون پیچیده کنترل می شود، بنابراین پرتو باید همیشه به طور دقیق بر روی لایه بازتابنده CD متمرکز شود. با حرکت دادن کالسکه می توان پرتو لیزر را به هر قسمت از دیسک هدایت کرد.

استاندارد برای دیسک های فشرده، عرض مسیر حدود 0.6 میکرومتر و فاصله بین مسیرهای مجاور حدود 1.6 میکرومتر است. هر عنصر مسیر (کاهش یا ناحیه، یا قسمتی که از نظر بازتاب با قسمت مجاور روی دیسک قابل ضبط متفاوت است) باید 0.9 تا 3.3 میکرومتر طول داشته باشد. برای DVD، این اندازه ها بسیار کوچکتر هستند. تفاوت انعکاس نواحی "تاریک" و "روشن" بسیار کم است و بیش از چند ده درصد نیست. هنگام خواندن، درایو دیسک لیزری نوسانات نسبتاً جزئی در روشنایی پرتو بازتاب شده را تشخیص می دهد. هنگامی که پرتو لیزر بر روی لایه بازتابنده دیسک متمرکز می شود، نقطه ای که ایجاد می کند باید تقریباً با ابعاد هندسی مسیرها مطابقت داشته باشد. اگر لکه بزرگتر باشد، نوسانات در روشنایی پرتو منعکس شده حتی کوچکتر می شود و انحراف در موقعیت موقعیت را تشدید می کند.

قدرت لیزر، دقت فوکوس، سرعت واکنش سیستم فوکوس و همچنین میزان لرزش و ضربان دیسک برای مدل های مختلف درایو متفاوت است. علاوه بر این، سایش یاتاقان ها و راهنماها، و همچنین پیری سیستم تعلیق، نقش منفی در عملکرد یک نمونه خاص از دستگاه دارد.

این مورد را توضیح می دهد که برای همه آشنا است، زمانی که یک دیسک به طور معمول در یک درایو خوانده می شود، در دیگری قابل خواندن است، اما با اطمینان نیست، و در مورد سوم اصلاً با یک پیام خطا قابل خواندن نیست. به طور متناقض، اصلاً لازم نیست که دیسک در همان درایوی که روی آن ضبط شده است به بهترین شکل خوانده شود! تنوع پارامترها، هم خود دیسک ها و هم درایوها، بسیار زیاد است. حتی ارزش صحبت در مورد بلک های ارزان قیمت از تولید کنندگان ناشناس و سهم نقص در بین آنها را ندارد. همچنین در ابتدا مدل های درایو ناموفق وجود دارد.

کیفیت درایو مفهومی مبهم است. این شامل کامل بودن و دقت ساخت و مونتاژ مکانیک و اپتیک، ویژگی‌های طراحی، از جمله مکانیسم‌هایی برای متعادل کردن و جبران عکس‌العمل، ویژگی‌های ساطع کننده لیزر و ویژگی‌های ریزبرنامه است.

سیستم عامل بر رفتار درایو در هنگام خواندن ناپایدار دیسک های مشکل دار تأثیر می گذارد. به طور کلی، هرچه سرعت کمتر باشد، احتمال خواندن موفقیت آمیز دیسکی با عملکرد نوری ضعیف بیشتر است. هنگامی که تعداد زیادی خطا رخ می دهد، درایو باید به تدریج سرعت خواندن را کاهش دهد تا زمانی که خواندن پایدار شود، اما این مکانیسم در درایوهای مختلف به طور متفاوت اجرا می شود. هرچه سرعت چرخش دیسک کمتر باشد، الزامات کیفیت آن ساده تر است. تمرین نشان می دهد که کیفیت یک درایو CD یا DVD را می توان به طور غیرمستقیم با نسبت پلاستیک / فلز، یعنی وزن دستگاه و قیمت آن قضاوت کرد. در این مورد، ما در مورد قیمت مدل های هم نسل صحبت می کنیم.

درایوهای Plextor به خوبی شناخته شده اند. آنها هزینه ای دارند که دو یا سه برابر قیمت متوسط ​​درایوهای معمولی است، اما پایدار و بادوام هستند. علاوه بر این، برخی از مدل های درایوهای برند ال جی این قابلیت را دارند که حتی یک دیسک به شدت خراشیده یا بی کیفیت ترین دیسک را بخوانند. درایوهای Teas نیز با خواندن پایدار مشخص می شدند، اما مدل هایی که پس از سال 2006 منتشر شدند به دلایلی شروع به انتقاد کردند. کاربران باتجربه کامپیوتر که اغلب به دلیل شغلی که دارند، مجبور به بازیابی اطلاعات از دیسک های قابل خواندن ناپایدار هستند، معمولا زمان زیادی را برای انتخاب و سپس استفاده از درایو با دقت نیاز دارند. گاهی اوقات چنین درایوی فقط به منظور خواندن یک دیسک مشکل دار به رایانه متصل می شود و بقیه زمان ها به صورت فیزیکی قطع می شود تا از فرسودگی و پارگی غیر ضروری جلوگیری شود.