Компактдиск
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Компактдискът („CD“, „CD-ROM“) е оптичен носител на информация във вид на диск с отвор в центъра, информацията от който се чете с помощта на лазер. Първоначално компактдискът е бил създаден за цифрово съхранение на звукови записи (т. н. Audio-CD), обаче в днешно време той широко се използва като устройство за съхранение на данни с широко предназначение (т. нар. CD-ROM). Аудио-компактдисковете по формат се различават от компактдисковете с данни и обикновено CD-плейърите могат да възпроизвеждат само тях (на компютър, разбира се, може да се четат и двата вида дискове). Срещат се дискове, съдържащи както аудиоинформация, така и данни — те могат както да се прослушват на CD-плейър, така и да се четат на компютър. С появата на формата mp3 производителите на битови CD-плейъри и музикални уредби започнаха да ги снабдяват с възможността да четат и mp3-файлове от CD-ROM.
Абревиатурата „CD-ROM“ означава „Compact Disk Read Only Memory“ и означава компактдиск като носител на информация за широко използване (за разлика от аудио-компактдиска, CD). CD-ROM често погрешно се нарича CD-ROM устройството за четене на компактдискове.
Съдържание |
[редактиране] История на създаването
Компактдискът е създаден през 1979 г. от компаниите Philips и Sony. Във Philips е разработен общият процес на производство, като е използвана тяхната по-ранна технология за лазерни дискове. Sony, на свой ред, е работила над метода за корекция на грешките. През 1982 г. е започнало масовото производство на компактдискове в завода в г. Лангенхаген край Хановер в Германия. Значителен принос в популяризирането на компактдисковете са внесли Microsoft и Apple Computer. Джон Скали, тогавашният CEO на Apple Computer, през 1987 г. е казал, че компактдисковете ще направят революция в света на персоналните компютри.
[редактиране] Технически подробности
Компактдискът се изработва от поликарбонат с дебелина 1,2 mm, покрит с много тънък слой алуминий (в началото се е използвало злато) със защитно покритие от лак, върху който обикновено се отпечатва етикетът. Затова, въпреки разпространеното мнение за обратното, компактдискът никога не трябва да се поставя обърнат (т. е. с етикета надолу), тъй като отражаващият алуминиев слой, на който именно се съхраняват данните, отдолу е защитен, както беше казано по-горе, с 1,2-милиметров слой от поликарбонат, а отгоре — само с тънък слой лак (5-10 µm).
Обикновено компактдискът е с диаметър 12 cm и в първите години на производство е събирал до 650 мегабайта информация (или 74 минути аудиозапис). Смята се, че разработчиците са сметнали обема така, че на диска да се събере Деветата симфония на Бетовен, продължаваща именно 74 минути. Впоследствие все по-голямо разпространение получават дискове с обем 700 мегабайта (80 минути аудиозапис). Срещат се и носители с обем 800 мегабайта (90 минути) и даже повече, обаче те може и да не се четат от някои устройства за компактдискове. Съществуват също мини-CD-та (да не се бъркат с мини-дисковете) с диаметър 8 cm, на които се събират около 140 МB данни или 21 минути аудиозапис, както и CD с форма, напомняща кредитна карта (т. нар. диск-визитка).
Форматът за съхранение на данните на диска, известен като „Червена книга“ („Red Book“ (да не се бърка с Червената книга в обичайния смисъл), е бил разработен от компанията Philips. В съответствие с този формат на компактдиска може да се записва звук в два канала с 16-битова импулсно-кодова модулация (PCM) и с честота на дискретизация 44,1 kHz. Благодарение на корекцията на грешките с помощта на кода на Рид-Соломон, малки надрасквания не влияят на прочитането на диска. Philips също притежава всички права върху знака „Compact disk digital audio“, който се отпечатва на дисковете.
Информацията на диска се записва във вид на спирална пътечка чрез т. нар. питове (ямички, вдлъбнатини), издълбавани в поликарбонатния слой. Всеки пит е голям примерно 125 nm на дълбочина и 500 nm на широчина. Дължината на пита варира от 850 nm до 3,5 µm. Разстоянието между съседните пътечки на спиралата е 1,5 µm. Всъщност по стандарт това разстояние варира от 1,5 до 1,7 микрона. Вие може да срещнете пълната гама 1,5-1,7 µm при аудио CD, докато при 74 минутния CD-R то е 1,6 µm, а при 80 минутния CD-R - 1,5 µm. Данните от диска се четат с помощта на лазерен лъч с дължина на вълната 780 nm, който минава през поликарбонатния слой, отразява се от алуминиевото покритие и се улавя от фотодиод. Лъчът на лазера образува върху отражателния слой петно с диаметър примерно 1,5 µm. Тъй като дискът се чете от долната страна, всеки пит изглежда за лазера като възвишение. Местата, където такива възвишения отсъстват, се наричат площадки (land).
За да си представим нагледно отношението между размерите на диска и пита, нека си представим, че компактдискът е голям колкото стадион; тогава питът би бил с размерите примерно на песъчинка.
Светлината от лазера, ако попадне на площадка, се отразява и се улавя от фотодиода. Ако пък светлината попадне на възвишение, тя претърпява интерференция със светлината, отразена от площадката около възвишението и не се отразява. Този ефект се получава вследствие на факта, че височината на всяко възвишение е равна на една четвърт от дължината на вълната на светлината на лазера, което води до разлика във фазите, равна на половината от дължината на вълната, между светлината, отразена от площадката, и светлината, отразена от възвишението.
Компактдисковете биват „обикновени“ CD (щамповани на производствената линия), за еднократен запис CD-R и за многократен запис CD-RW. Дисковете от последните два типа са предназначени за запис в домашни условия на специални записващи устройства за компактдискове. В някои CD-плейъри и музикални уредби такива дискове може да не се четат (в последно време всички производители на битови музикални уредби и CD-плейъри включват в своите устройства поддръжка на четенето на записваеми дискове).
Скоростта на четене/запис на CD се посочва като кратна на 150 KB/s, т. е. (например) устройство с означена скорост 48х осигурява максимална скорост на четене (или запис) на дисковете, равна на 48 × 150 = 7200 KB/s (7,03 МB/s).
[редактиране] Защита срещу копиране
Спецификацията на компактдисковете не предвижда никакъв механизъм за защита срещу копиране — дисковете може свободно да се размножават и възпроизвеждат. Обаче от 2002 г. насам различни звукозаписни компании започнаха да предприемат опити да създадат компактдиск, защитен срещу копиране. Същността на почти всички методи се свежда до нарочно внасяне на грешки в данните, записвани на диска, и то така, че на домашен CD-плейър или музикална уредба дискът да се чете, но на компютър — не. В резултат се получава „игра на котка с мишка“: такива дискове се четат далеч не на всички битови плейъри, а на някои компютри се четат, появява се програмно осигуряване, позволяващо да се копират даже защитени дискове и т. н. Звукозаписната индустрия, обаче, не се предава и продължава да пробва все нови и нови методи.
Philips заяви, че на подобни дискове, не съответстващи на спецификациите на „Червената Книга“, се забранява да се поставя знакът „Compact disk digital audio“.
[редактиране] Процесът на запис на потребителска информация
Обикновените компактдискове (CD с предварителен запис) се щамповат в заводите с помощта на никелова матрица' (stamper) с гравирана на нея рисунка на питовете, с която се пресова пластмасовата (поликарбонат) подложка на диска. Никеловата матрица се изработва чрез галванично копиране на т.нар. стъклен мастердиск (glassmaster). Стъкления мастердиск се изработва чрез експониране с помощта на специално лазерно записващо устройство върху светочувствителен (фоторезистивен) слой нанесен върху стъклена подложка.
Съществуват и дискове, предназначени за запис в домашни условия: CD-R (Compact Disk Recordable) за еднократен запис, и CD-RW (Compact Disk ReWritable) - за многократен. Те се записват с помощта на CD-R/CD-RW устройство/записвачка монтирани на персонален компютър.
[редактиране] Обем на съхранените данни
| Тип | Продължителност, минути | Брой сектори | Макс. размер CD-DA, байта | Макс. размер CD-DA, MiB | Макс. размер на данните, байта | Макс. размер на данните, MiB |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 21 | 94 500 | 222 264 000 | 212,0 | 193 536 000 | 184,6 | |
| 63 | 283 500 | 666 792 000 | 635,9 | 580 608 000 | 553,7 | |
| «650 MB» | 74 | 333 000 | 783 216 000 | 746,9 | 681 984 000 | 650,3 |
| «700 MB» | 80 | 360 000 | 846 720 000 | 807,4 | 737 280 000 | 703,1 |
| 90 | 405 000 | 952 560 000 | 908,4 | 829 440 000 | 791,0 | |
| 99 | 445 500 | 1 047 816 000 | 999,3 | 912 384 000 | 870,1 |
[редактиране] Срок на годност
Оптическата технология предлага добра надеждност, но тя не е еднаква при всички видове носители. Фабрично щампованите компакт-дискове използват алуминий като отражателна повърхност и имат най-дълъг живот.
Според експеримент на Йерун Хорлингс (Jeroen Horlings), редактор в нидерландското списание „PC Active“, 10% от записваемите дискове (CD-R) е невъзможно да бъдат прочетени след две години правилно съхранение. Причината е в оцветителите, чиято отражателна способност трябва да може да се промени в процеса на запис, но също се променя в процеса на стареене.
Презаписваемите дискове (CD-RW) е невъзможно да бъдат записвани след определен брой цикли презапис (обикновено 1000 цикъла според производителите). Възможността да бъдат записвани повторно ги прави най-уязвими към стареене.
