Оптический диск

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Стабильная версия, проверенная 30 июля 2020. 34 правки ожидают проверки.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Хорошо известный компакт-диск
 — это вид оптического диска

Опти́ческий диск (англ. optical disc) — собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического (лазерного) излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками — «питами» (от англ. pit — «ямка», «углубление») на специальном слое, на основании декодирования этих изменений устройством чтения восстанавливается записанная на диск информация.

История

[править | править код]

Технология лазерной записи информации на оптические диски появилась на свет задолго до рождения персональных компьютеров и разрабатывалась скорее для специальных музыкальных проигрывателей или для дополнительных телеустройств. По утверждению одного из источников, приоритет в разработке «лазерной» технологии принадлежит советским учёным Александру Прохорову и Николаю Басову — создателям тех самых «холодных» лазеров, которые стали основой различных устройств чтения информации не только в компьютерах, но и во множестве других видов бытовой техники[источник не указан 2693 дня] (в 1964 году оба учёных были удостоены Нобелевской премии). Спустя всего лишь четыре года компанией «Philips» был получен уже и первый патент на способ воспроизведения данных с помощью лазерного луча[1].

Однако на всемирном электротехническом конгрессе в 1977 году Вячеслав Васильевич Петров, учёный в области оптоэлектронного материаловедения, информационных технологий и оптической записи информации, академик АН Украины, впервые в мире, за пять лет до появления первых компакт-дисков, предложил концепцию оптического диска как «единого носителя информации», где обоснованы принципы создания оптико-механических запоминающих устройств[2], также является главным конструктором первого накопителя информации ЕС5150 для ЭВМ со сменным оптическим диском ёмкостью 2500 Мбайт и принципиально нового первого в мире малогабаритного накопителя с иммерсионной записью на оптических цилиндрах ЕС5153 ёмкостью 200 Мбайт для использования в персональных ЭВМ.

Первым, согласно другому источнику, способ воспроизводить данные с оптических дисков изобрёл в 1958 году американский электроинженер Дэйвид Грегг?! (англ. David Paul Gregg), запатентовавший его в 1961 году[3] и, с улучшениями, в 1969-м[4]. По его словам, идея использовать луч для получения картинки пришла к нему, когда он увидел в магазине фотографию, полученную с помощью новейшего электронного микроскопа[3]. Способ записи и воспроизведения, описанный в патенте Грегга, является, по сути, самой ранней формой DVD-дисков, и был использован в 1990 году корпорацией «Pioneer» для разработки собственного патента на оптический диск[5].

Другой американский изобретатель, Джеймс Рассел, считается первооткрывателем способа записи на оптическом носителе цифрового сигнала, который наносился на тонкую металлическую плёнку прожиганием с помощью мощной галогенной лампы. Рассел подал заявку на патент в 1966, патент был выдан ему в 1970. После судебного разбирательства крупнейшие производители оптических дисков, начавшие их массовое производство в начале 1980-х, компании «Sony» и «Philips», были вынуждены заплатить Расселу за соответствующие лицензии, а затем права на патент у него выкупила канадская компания «Optical Recording Corporation»[6][7][8].

Диски, получаемые по технологиям и Грегга, и Рассела, были гибкими и использовали транспарентный (прозрачный) метод чтения, который имел массу недостатков. В 1969 году, в Голландии, физик-естествоиспытатель из исследовательской лаборатории компании «Philips» Питер Крамер (Pieter Kramer) изобрёл оптический видеодиск с рефлексивным методом чтения, — с подложкой, отражающей сфокусированный лазерный луч. Заявка на патент была собрана в 1972 году, но выдан патент был лишь в 1991-м[9]. По существу, именно изобретение Крамера стало стандартом для оптических дисков. В 1975 году компании «Philips» и «MCA» приступили к совместной разработке промышленного образца оптического видеодиска. Через три года долгожданный образец был представлен в Атланте под названием «Laserdisc». «MCA» занялось производством дисков, а «Philips» — проигрывающих устройств. Однако, на высококонкурентном рынке товар оказался слишком дорогим и коммерчески неуспешное партнёрство было прекращено.

В Японии и США, до появления DVD-носителей, лидером по производству оптических видеодисков оставалась компания «Pioneer». Распростившись с «MCA», компания «Philips» организовала партнёрство с японской компанией «Sony», совместно с которой в 1979 году приступила к разработке уже не видео, а аудиодиска. Существовавшим на тот момент магнитным носителям заметно не хватало объёма и надёжности хранения аудиозаписей, потенциально они на порядок уступали носителям, произведённым с использованием оптических технологий. Результатом сотрудничества стало изобретение и промышленный выпуск в начале 1980-х аудио-дисков, ставших своеобразным техническим прорывом в области хранения информации, — постепенное развитие этой технологии, с переходом с аналогового на цифровой способ кодировки, вскоре совершенно вытеснили магнитные носители.

В происшедшем развитии технологии производства оптических дисков различают так называемые генерации или поколения, основным признаком которых служит объём информации, доступный для хранения на одном диске, от поколения к поколению увеличивавшийся во много раз. Увеличить объём и улучшить прочие существенные характеристики позволяли новые способы лазерной записи, использующие всё более тонкие материалы.

Исследователи из австралийского университета RMIT и Вуханьского технологического института, Китай, разработали радикально новый тип высокопроизводительных оптических дисков большой ёмкости. Один новый диск способен сохранить до 10 ТБ (терабайт) данных и обеспечить сохранность этих данных на протяжении более шести сотен лет. Показатели нового оптического диска в четыре раза превышают информационную ёмкость существующих технологий и в 300 раз — по продолжительности хранения информации[10].

Первое поколение оптических дисков

[править | править код]

Второе поколение оптических дисков

[править | править код]

Третье поколение оптических дисков

[править | править код]

Четвёртое поколение оптических дисков

[править | править код]

Некоторые параметры оптических дисков

[править | править код]
Слои CD:
A. Поликарбонат. диск с данными, записанными чередованием «ямок»; B. Слой, отражающий лазерный луч.
C. Лаковый слой, от окисления.
D. Слой для полиграфии.
E. Лазерный луч, передающий полученные отражения декодеру
Базовая (1×) и максимальная (ориентировочно) скорости чтения
Поколение Базовая Максимальная
(Mbit/s) (Mbit/s) - 1-е (CD) 1.17 65.62 56×
2-е (DVD) 10.55 210.94 20×
3-е (BD) 36 432 12×[13]
Сравнение CD, DVD, HDDVD и BD
Ёмкость и номенклатура[14][15]
Обозначение Сторон Слоёв Диаметр Ёмкость
(см) (GB) (GiB)
CD-ROM 74 min SS SL 1 1 12 0.682 0.635
CD-ROM 80 min SS SL 1 1 12 0.737 0.687
CD-ROM SS SL 1 1 8 0.194 0.180
DDCD-ROM SS SL 1 1 12 1.364 1.270
DDCD-ROM SS SL 1 1 8 0.387 0.360
DVD-1 SS SL 1 1 8 1.46 1.36
DVD-2 SS DL 1 2 8 2.66 2.47
DVD-3 DS SL 2 2 8 2.92 2.72
DVD-4 DS DL 2 4 8 5.32 4.95
DVD-5 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD-9 SS DL 1 2 12 8.54 7.95
DVD-10 DS SL 2 2 12 9.40 8.74
DVD-14 DS DL/SL 2 3 12 13.24 12.32
DVD-18 DS DL 2 4 12 17.08 15.90
DVD-R 1.0 SS SL 1 1 12 3.95 3.68
DVD-R (2.0), +R, -RW, +RW SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD-R, +R, -RW, +RW DS SL 2 2 12 9.40 8.75
DVD-RAM SS SL 1 1 8 1.46 1.36
DVD-RAM DS SL 2 2 8 2.65 2.47
DVD-RAM 1.0 SS SL 1 1 12 2.58 2.40
DVD-RAM 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 4.38
DVD-RAM 1.0 DS SL 2 2 12 5.16 4.80
DVD-RAM 2.0 DS SL 2 2 12 9.40 8.75
HD DVD SS SL 1 1 8 4.70 4.38
HD DVD SS DL 1 2 8 9.40 8.75
HD DVD DS SL 2 2 8 9.40 8.75
HD DVD DS DL 2 4 8 18.80 17.50
HD DVD SS SL 1 1 12 15.00 13.97
HD DVD SS DL 1 2 12 30.00 27.94
HD DVD DS SL 2 2 12 30.00 27.94
HD DVD DS DL 2 4 12 60.00 55.88
HD DVD-RAM SS SL 1 1 12 20.00 18.63
Внутреннее устройство привода компакт-дисков

Привод оптических дисков

[править | править код]
Основная статья: Привод оптических дисков

При́вод оптических дисков — электромеханическое устройство для считывания и (в большинстве современных моделей) записи, посредством лазера, информации с оптических дисков в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. п.). Разработанный компаниями Philips и Sony в конце 1970-х первоначально для чтения компакт-дисков, для абстрагирования от формата и типа диска, в обиходе называется обобщающим названием дисковод, по принципу чтения информации с носителя. Сам по себе оптический привод может быть в виде составляющей конструкции в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения (PATA, SATA, USB), например, для установки в компьютер.

Карусель (CD-чейнджер) музыкального центра на 3 диска

Существуют следующие типы приводов:

  • привод CD-ROM — самый простой вид cd-привода, предназначенный только для чтения cd-дисков.
  • привод CD-RW — такой же, как и предыдущий, но способен записывать только на CD-R/RW-диски.
  • привод DVD-ROM — предназначение его состоит только в чтении DVD-дисков.
  • привод DVD/CD-RW — тот же DVD-ROM, но способный записывать на CD-R/RW-диски (комбо-привод).
  • привод DVD-RW — привод, способный не только читать DVD-диски, но и записывать на них.
  • привод DVD-RW DL — в отличие от предыдущего типа DVD RW, способен также записывать на двухслойные оптические DVD-носители, отличающиеся от обычных большей ёмкостью.
  • привод Blu-Ray (BD-ROM) — усовершенствованная технология оптических носителей, в основе которой лежит использование лазера с длиной волны 405 нм «синего» (в действительности фиолетового) цвета.
  • привод BD-RE способен читать/записывать на диски формата Blu-Ray.
  • привод HD DVD — это новое поколение оптических дисков, которые предназначены в первую очередь для хранения фильмов высокого разрешения (HDTV). Новый формат носителей позволяет записывать в три раза больший объём данных, по сравнению с DVD. Однослойные HD DVD-диски имеют ёмкость 15 Гб, двухслойные — 30 Гб. Как правило, HD DVD-привод может читать все форматы DVD и CD-дисков.
  • привод HD DVD-ROM — привод, читающий диски формата HD DVD. Формат закрыт в феврале 2008 года.
  • привод HD DVD/DVD-RW — в отличие от предыдущего, способен записывать на диски таких форматов, как DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, CD-R, CD-RW.
  • привод GD-ROM
  • привод UMD.
Внутренний привод магнитооптических дисков с диском внутри

Конструктивно приводы всех типов дисков довольно схожи. Они содержат:

  • шасси (с лотком для загрузки, либо щелевым загрузчиком);
  • шпиндельный электродвигатель, служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью.
  • Система оптической головки состоит из самой головки и системы её перемещения:
    • в узле головки размещены лазерный излучатель, на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя — изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и фокусировку лазерного луча.
    • система перемещения головки имеет собственный приводной двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче — подпружиненные шарики, при зубчатой — подпружиненные в разные стороны пары шестерней.
  • плата электроники, где размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала.

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Весомый вклад в разработку «холодных лазеров» внёс и другой русский учёный — ученик и последователь академика Прохорова Жорес Алферов, ставший Нобелевским лауреатом «за разработки полупроводниковых элементов, используемых в сверхбыстрых компьютерах и оптоволоконной связи» 2000 года. См. Леонтьев В. П. Оптические дисководы // Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2005. — Москва: ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2005. — С. 79. — 800 с. — ISBN 5-94849-713-5.
  2. ↑ [1].
  3. ↑ 1 2 Milster, Tom D. Optical Data Storage (неопр.). — The Pennsylvania State University.
  4. ↑ US Patent № 3,430,966
  5. ↑ US Patent 4,893,297
  6. ↑ Dudley, Brier (2004-11-29). "Scientist's invention was let go for a song". The Seattle Times. Дата обращения: 24 июля 2014.
  7. ↑ "Inventor and Physicist James Russel '53 Will Receive Vollum Award at Reed's Convocation" (Press release). Reed College public affairs office. 2000. Дата обращения: 24 июля 2014.
  8. ↑ Inventor of the Week. — James T. Russell. — The Compact Disc. MIT (декабрь 1999). Архивировано 17 апреля 2003 года.
  9. ↑ U.S. Patent 5 068 846 — англ.
  10. ↑ «Next-gen optical disc has 10TB capacity and six-century lifespan» Kurzweil, March 26, 2018
  11. ↑ SuperRens Disc (недоступная ссылка)
  12. ↑ Sony представила оптическую систему хранения данных на дисках объёмом до 1,5 Тбайт
  13. ↑ "LG 6x Blu-ray Burner Available in Korea". CDRinfo.com.
  14. ↑ MPEG: DVD, Book A — Physical parameters
  15. ↑ DVD in Detail Архивировано 9 апреля 2008 года.

Ссылки

[править | править код]
  • Reference Guide for Optical Media by Terence O’Kelly (Memorex Inc.)
  • Taylor, J., Zink, M., Crawford, C. & Armbrust, C. Blu-ray Disc Demystified. McGraw-Hill Education, 2008
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Оптический_диск&oldid=108454533