КРУЖАТСЯ ДИСКИ
В начале 80-х годов практически на всех крупных международных выставках, представляющих новинки бытовой радиотехники, появился необычный экспонат — небольшой диск, отливающий всеми цветами радуги. Его быстро окрестили лазерным или компакт-диском (Compact Disk, CD), а фирма Philips — создательница этого «чуда техники» — объявила о совершенной ею революции в области записи и воспроизведения звука. Одним из главных достижений новой технологии стало отсутствие механического контакта между диском и считывающим устройством за счет использования лазерного луча вместо иглы. Это преимущество заставило производителей задуматься о применении компакт-дисков в компьютерах. С тех пор оптические диски превратились в универсальное средство хранения компьютерной информации. Причем традиционный CD считается уже несколько устаревшим, его теснят новые, более совершенные носители.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Внутреннее устройство компакт-диска.
Изображение одного пита на поверхности компакт-диска CD-DA, полученное в сканирующий электронный микроскоп.
Микрофотография фрагмента металлической матрицы, используемой для штамповки компакт-дисков.
Схема считывания данных с компакт-диска.
Привод CD-ROM.
Однократно записываемый диск CD-R.
Так выглядит в сканирующий электронный микроскоп последовательность питов, ‘записанная’ лазером на поверхности диска CD-R.
Устройство для чтения и записи лазерных компакт-дисков CD-ROM/R/RW.
Размер информационных ячеек — питов и расстояние между соседними дорожками на дисках DVD (справа) почти в два раза меньше, чем на компакт-дисках (слева). Поэтому на DVD-диске помещается гораздо больше информации.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Различные типы DVD-дисков: односторонний однослойный (а), односторонний двухслойный (б), двусторонний однослойный (в).
Оптический диск будущего — флуоресцентный многослойный диск (FMD) — совершенно прозрачен. Причина тому — отсутствие отражающего свет металлического слоя.
Внутреннее устройство флуоресцентного многослойного диска.
Схема, иллюстрирующая работу флуоресцентного многослойного диска.
График зависимости качества считываемого сигнала от числа информационных слоев в дисках DVD и FMD.
Запись информации на обычный и многоуровневый компакт-диски. В первом случае используются две градации сигнала, во втором — восемь градаций.
ЧТО ЗАПИСАНО В ROM , НЕ ВЫРУБИШЬ ТОПОРОМ
Первые компьютерные компакт-диски, выпущенные в 1986 году, получили название CD-ROM (от англ. Read Only Memory — память только для чтения). Чтобы не путать компьютерные носители с появившимися ранее аудиодисками, последние стали именовать CD-DA (Digital Audio — цифровое аудио). Название CD-ROM указывало на то, что новый компакт-диск предназначался только для считывания уже записанной на него информации, стереть ее или записать что-то новое было невозможно. Емкость первого CD-ROM составляла 680 Мб — в те годы такой объем казался поистине огромным. Объем типичного жесткого диска (винчестера) был в несколько раз меньше. Не существовало программ, способных целиком заполнить компакт-диск. Сегодня ситуация изменилась: емкость жестких дисков в современных ПК составляет десятки гигабайт, многие мультимедийные приложения уже не помещаются на одном CD-ROM. Однако популярность компакт-дисков все еще велика.
Как же устроен обычный CD-диск? По своей структуре он напоминает слоеный пирог. Первый слой — основной — изготавливается из пластмассы (поликарбоната), второй — отражающий — выполнен из металла (алюминия, золота, серебра), третий — защитный — из прозрачного лака полиакрилата. Поверх лака часто наносятся рисунки, надписи и прочее декоративное оформление.
Основной слой содержит полезную информацию, закодированную в нанесенных на него микроскопических углублениях, называемых питами (от англ. pit — ямка, впадина). Питы, представляющие, по сути, битовые ячейки, располагаются вдоль спиральной дорожки, идущей от центра к периферии. Информация составляется чередованием питов (логических нулей) и промежутков между ними (логических единиц). При производстве компакт-дисков используются методы штамповки, или прессования. Эталонный диск изготавливается из очень чистого стекла и покрывается специальной пластиковой пленкой. Мощный записывающий лазер с программным управлением выжигает в пленке ямочки, содержащие закодированную информацию. Затем изготавливается металлическая матрица, с помощью которой штампуются серийные компакт-диски.
Отражающий слой компакт-диска служит для оптического считывания информации. Основной принцип системы считывания состоит в том, что лазерный луч направляется на поверхность компакт-диска, вращающегося с большой скоростью. Отраженны й от поверхности сигнал попадает на светоприем ник (фотодиод), который в зависимости от характеристик падающего на него света выдает слабые электрические импульсы различной величины. Свет, идущий от углублений, оказывается значительно более слабым, чем отраженный от плоских участков. Таким образом, двигаясь вдоль дорожки, система считывания «видит» последовательность темных и светлых участков. После фотоприемника электрический сигнал проходит через усилитель и далее преобразуется в цифровую информацию.
Чтение данных с компакт-диска осуществляет специальный дисковод, или привод, который многие называют так же, как и сам диск, — CD-ROM. Привод может быть внутренним (встроенным в системный блок) и внешним (в виде отдельного устройства). Типичный привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска. Двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью, а также для его торможения. При установке диска в привод его положение фиксируется путем зажима между подставкой, закрепленной на оси двигателя, и шайбой, расположенной с другой стороны диска. Подставка и шайба притягиваются друг к другу постоянными магнитами. Система оптической головки включает в себя инфракрасный полупроводниковый лазер, систему фокусировки лучей, фотоприемник и предварительный усилитель сигнала, а также систему перемещения головки.
Важные характеристики CD-приводов — время доступа, показывающее, как быстро происходит поиск нужной информации на диске, и скорость чтения данных после того, как файл найден. Последнюю обычно измеряют в единицах, равных скорости считывания информации с аудио CD (около 150 килобайт в секунду). Тогда, например, параметр «52x» означает, что дисковод может вращать диск в 52 раза быстрее, чем это делает стандартный CD-плейер. Однако, если надежность считывания информации ухудшается, например из-за низкого качества самого диска, скорость автоматически снижается.
ЗАПИСЫВАЕМЫЕ И ПЕРЕЗАПИСЫВАЕМЫЕ CD
Первое время главным недостатком компакт-диска была невозможность записи на него данных в домашних условиях. Пользователи, привыкшие самостоятельно переписывать музыку с пластинок на магнитные ленты, ожидали аналогичных возможностей и от оптических дисков. Вскоре их ожидания оправдались — сначала появился однократно записываемый диск CD-R (CD-Recordable), а потом и диск для многократной перезаписи CD-RW (СD-ReWritable).
Хотя внешне записываемые диски очень похожи на обычный CD-ROM, их внутренняя структура и способ записи информационного сигнала заметно отличаются.
Пластиковая основа для CD-R не несет полезной информации — вместо питов на ней отпечатаны лишь пустые дорожки (они необходимы для ориентации привода головки). Сверху наносится тонкая пленка органических молекул, а затем диск покрывается слоем отражающего металла. Используемые органические молекулы (цианины, фталоцианины) способны необратимо менять свои оптические свойства при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки поверхности, они перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам. В результате на CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дисках. Таким образом при помощи соответствующего оборудования и программного обеспечения можно записывать различные диски, в том числе и звуковые, а затем использовать их в традиционых CD-приводах или в бытовых плейерах. Заметим, однако, что отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R немного хуже по сравнению со штампованными CD-ROM. Поэтому недостаточно качественные приводы CD-ROM либо вовсе не могут считывать с них данные, либо часто дают сбои.
В многократно перезаписываемых дисках СD-RW применяется иная технология. Вместо слоя органических молекул используется пленка металла (точнее, сплава редкоземельных металлов), способного обратимо менять свое фазовое состояние под воздействием лазерного облучения. При нагреве лазером выше критической температуры соответствующий участок металла переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания (достаточно быстрого). Так как аморфные участки хуже, чем кристаллические, отражают свет, они выглядят более темными и могут тем самым выполнять роль питов. Повторный нагрев до температуры значительно ниже критической восстанавливает исходное кристаллическое состояние, стирая тем самым записанную информацию. Таким образом, в отличие от CD-R, допускающего только однократную запись, информацию на СD-RW можно перезаписывать многократно: стандартный диск выдерживает порядка тысячи циклов перезаписи. Любопытно, что система многократной записи первоначально называлась не CD-RW, а CD-E (CD-Erasable). Однако производители решили сменить название, так как слово «erasable» — стираемый — могло ассоциироваться у пользователей с потерей данных.
Отражающая способность CD-RW существенно ниже по сравнению как с CD-ROM, так и с CD-R (легко заметить, что поверхность RW-диска выглядит более темной). Поэтому считывание многократно записываемых дисков в обычных приводах нередко проблематично, и все же те из них, которые имеют качественную оптическую систему, справляются с этой задачей.
Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, но чаще на нем организуется специальная файловая система UDF (Universal Disk Format), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске. В этом случае можно использовать CD-RW как обычный сменный диск и писать на него файлы прямо из приложений.
Устройство, способное записывать (и, конечно, читать) данные на компакт-диски, называется CD-рекордером. Современные CD-рекордеры могут работать как с дисками CD-R, так и с CD-RW, хотя раньше для использования CD-RW необходимо было специальное устройство.
DVD — УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ДИСК
Сегодня, несмотря на огромную популярность дисков CD-ROM/R/RW, считается, что стандартный компакт-диск безнадежно устарел. Для многих современных приложений емкости 600-700 Мб уже недостаточно. В частности, это касается цифрового видео. Действительно, одна минута высококачественного цифрового видеофильма требует до 100 Мб памяти. Как правило, видеоданные компрессируются (сжимаются) согласно формату MPEG2, что уменьшает необходимый объем памяти до 30 Мб на минуту показа. Легко подсчитать, что при таком сжатии двухчасовой фильм займет 3,6 Гб памяти — это почти в шесть раз больше емкости стандартного CD-диска. Конечно, можно сжать видеофильм и так, что он поместится на один компакт-диск, однако при этом качество записи будет несколько ниже, чем на обычной видеокассете.
Поэтому в начале 90-х годов ряд фирм занялся разработкой оптических дисков большего по сравнению с CD объема. В результате создания объединенного консорциума, в который вошли такие компании, как Sony, Philips, Toshiba, Hitachi и др., родился формат DVD. Первоначально эта аббревиатура расшифровывалась как Digital Video Disc (цифровой видеодиск), однако ее быстро сменила более логичная расшифровка Digital Versatile Disc (цифровой универсальный диск). В самом деле, DVD — прекрасный носитель для данных любого типа.
Технология DVD совершила огромный скачок в области носителей информации. Диски DVD могут хранить от 4,7 до 17 Гб данных — такого объема вполне достаточно для высококачественной записи полнометражных видеофильмов, компьютерных игр, мультимедийных энциклопедий и т.п.
По внешнему виду и внутреннему устройству диски CD и DVD очень похожи. В DVD используется такая же технология нанесения на пластиковую основу углублений-питов, регистрации отраженного от металлического покрытия сигнала и его интерпретации в виде нулей и единиц. Принципиальное отличие состоит в плотности записи информации: если для CD минимальный размер пита составляет 0,83 микрона, а расстояние между соседними дорожками 1,6 микрона, то для DVD эти значения равны 0,4 и 0,74 микрона соответственно. Увеличение плотности записи стало возможным благодаря использованию полупроводникового лазера с меньшей длиной волны. В то время как длина волны лазера в CD-приводе равна 780 нм, устройства для считывания данных с DVD используют лазер с длиной волны 650 или 635 нм. Это позволяет записывать и считывать почти вдвое больше питов на одной дорожке и вдвое больше дорожек на одной поверхности. В итоге на самый простой DVD-диск можно записать до 4,7 Гб данных.
Кроме того, диски DVD могут быть двухслойными и двухсторонними. В первом случае два простых DVD-диска как бы последовательно соединяются друг с другом, образуя один диск с двумя информационными слоями — верхним и нижним. Чтобы лазер мог считывать данные с обоих слоев, верхнее отражающее покрытие делается полупрозрачным. Перефокусируя луч, можно регистрировать характеристики отраженного сигнала на разной глубине. На двухслойном DVD-диске можно разместить 8,5 Гб данных, то есть на 3,5 Гб больше, чем на обычном DVD. (Следовало бы ожидать увеличение емкости в два раза, однако, чтобы минимизировать препятствия, возникающие на пути лазера при прохождении через внешний слой, минимальный размер питов на двухслойном диске увеличен с 0,4 до 0,44 микрона.)
При создании двухстороннего DVD-диска опять же, по сути, соединяют два простых диска, но на этот раз тыльными сторонами друг к другу. В результате между двумя пластинками поликарбоната с отпечатанными на них питами оказывается общий отражающий слой металла. На двухстороннем DVD-диске помещается 9,4 Гб данных (по 4,7 Гб на каждой стороне). Однако, поскольку данные располагаются с двух сторон, придется либо переворачивать диск вручную, либо использовать специальное устройство, способное считывать данные с обеих сторон.
Комбинации двухслойной и двухсторонней технологий породили несколько типов DVD. Диски DVD-5 — односторонние и однослойные (цифра указывает примерный объем диска в гигабайтах); диски DVD-9 — односторонние и двухслойные; диски DVD-10 — двухсторонние однослойные; наконец, диски DVD-18 — двухсторонние двухслойные. Последний вариант — самый сложный. По сути, он представляет собой два сложенных вместе односторонних двухслойных диска и позволяет разместить на диске до 17 Гб данных — по 8,5 Гб на каждой стороне. (Заметим, что во всех приведенных выше значениях емкостей дисков гигабайт считался равным миллиарду байтов. Если перевести эти цифры в настоящие компьютерные гигабайты, получится 4,38; 7,95; 8,75 и 15,9 Гб соответственно.)
Естественно, что при уменьшении размеров отдельных информационных ячеек (питов) возрастает вероятность ошибок при считывании. Поэтому в DVD используется более совершенные по сравнению с CD механизмы представления данных и исправления ошибок. С помощью последнего возможно чтение звука или видеоизображения с поврежденных участков — царапин длиной до шести миллиметров — без заметной потери качества.
Для считывания данных с DVD-диска требуется специальное устройство — привод DVD (или DVD-ROM). Благодаря совместимости технологии DVD с технологией CD привод DVD также читает и старые диски CD-ROM, причем разных форматов. (К сожалению, обратное неверно: прочитать DVD с помощью CD-ROM не удастся.) Поэтому все производители понемногу сворачивают выпуск приводов CD-ROM и переходят на DVD-ROM. Для пользователей сдерживающим фактором пока остается довольно высокая цена на новые приводы. К тому же сейчас на отечественном рынке практически вся программная продукция, в том числе и мультимедийная, по-прежнему распространяется на компакт-дисках. На DVD можно найти разве что фильмы.
Стандарт DVD-ROM имеет подмножества DVD-Video и DVD-Audio. Диски DVD-Video специально предназначены для хранения видеозаписей, они проигрываются бытовыми DVD-плейерами, подключенными к видеовходу обычного телевизора. Предусмотрена возможность многоканального звукового сопровождения и отображения титров на нескольких языках. Диски DVD-Audio служат для записи только звука, но зато с высоким качеством, многоканальностью и возможностью размещения на диске различной сопутствующей информации.
Для записи видео- и звука на DVD применяется уже упоминавшаяся выше технология компрессии данных MPEG-2. Это следующее после MPEG-1 поколение стандарта на сжатие видео- и звуковых данных, разработанное Экспертной группой кинематографии (Moving Picture Experts Group, MPEG). Поскольку более 97% цифровых данных, представляющих собой видеосигнал, от кадра к кадру дублируются, алгоритм MPEG-2 (так же, как и MPEG-1) анализирует видеоизображение в поисках повторов и удаляет их без ущерба качеству изображения. Но главное новшество MPEG-2 заключается в применении переменного коэффициента сжатия: быстро меняющиеся сцены сжимаются с большими потерями, в то время как видеоинформация, фигурирующая в значительном количестве кадров, кодируется более качественно. Кроме того, MPEG-2 выигрывает и чисто количественно — разрешение в 500 телевизионных линий против 240 у MPEG-1.
Звук на DVD может быть записан в стандарте АС-3 (он же Dolby Digital 5.1) раздельно для шести каналов — центр, два фронтальных, два тыловых канала и сабвуфер, воспроизводящий только самые низкие частоты.
Уже существуют однократно записываемые диски DVD-R, использующие адаптированную для DVD технологию CD-R. Они могут быть прочитаны большинством приводов и проигрывателей DVD. Для многократной перезаписи разработан стандарт DVD-RAM, допускающий около ста тысяч циклов стирания-записи. Диск DVD-RAM так же, как и CD-RW, поддерживает файловую систему UDF и потому может использоваться как обычный сменный носитель. К сожалению, современные DVD-RAM не читаются большинством стандартных DVD-приводов. Однако в следующем поколении перезаписываемых дисков этот недостаток будет исправлен.
ЧТО ДИСК ГРЯДУЩИЙ НАМ ГОТОВИТ?
Прогресс в области цифровых технологий идет бешеными темпами. С каждым годом потребность во все более совершенных и емких носителях информации увеличивается. Если еще совсем недавно возможность хранить на диске DVD до 17 Гб данных казалась фантастической, то сегодня производители уже всерьез обеспокоены разработкой оптических дисков нового поколения — еще более емких, быстрых и, конечно же, дешевых.
Как повысить емкость оптических носителей? Наиболее очевидный путь — увеличивать плотность записи информации, то есть уменьшать размер питов и расстояние между соседними дорожками. Однако плотность записи на оптических дисках ограничена длиной волны считывающего лазера: дифракция не позволяет сфокусировать луч на поверхности в пятно диаметром меньше длины волны. Именно поэтому переход к более высокочастотному (коротковолновому) лазеру позволил сделать скачок от CD к DVD. Таким образом, следующий шаг — создание полупроводникового лазера, излучающего в синей или фиолетовой области спектра (450-400 нм). Ожидается, что в этом случае емкость одного информационного слоя составит 14-20 Гб. Разработки по созданию «голубого лазера» активно ведут многие компании. Уже имеются действующие прототипы, но до массового производства технология пока не дошла.
Другой способ увеличения емкости — наращивание числа информационных слоев. Однако попытки создать DVD с числом слоев больше двух (с каждой стороны) пока не увенчались успехом — многократная интерференция и рассеяние лучей в толще материала портят качество сигнала до неприемлемого уровня, а использование сверхточных детекторов слишком дорого и нерентабельно. Таким образом, на пути к многослойности традиционная технология, основанная на использовании отражающих покрытий, столкнулась с непреодолимыми трудностями.
Компания Constellation 3D (C3D) решила пойти другим путем и, похоже, совершила революцию. Идея была проста: вместо того, чтобы регистрировать сигнал за счет отражения, можно заставить материал, содержащий информацию, сам излучать свет. В итоге был разработан флуоресцентный многослойный диск (Fluorescent Multilayer Disk, FMD) — самый емкий на сегодняшний день носитель информации. Так, созданный компанией 10-слойный прототип FMD способен хранить до 140 Гб данных. А, вообще, как заявляют разработчики, число информационных слоев может быть увеличено до ста и более — тогда на одной 5-дюймовой пластинке поместится до терабайта информации!
Внешне флуоресцентный диск очень похож на обычный компакт-диск или DVD, если не считать того, что он совершенно прозрачен (из-за отсутствия отражающих свет металлических покрытий). Каждый информационный слой FMD, изготовленный из поликарбоната, содержит ячейки-питы, заполненные органическим материалом (фотохромом). Молекулы фотохрома можно переводить во флуоресцентное (то есть способное испускать свет) состояние и обратно с помощью записывающего лазера определенной длины волны и мощности. Это свойство используется для записи и стирания информации.
Записанная на диск информация читается устройством, похожим на обычный привод CD-ROM. При освещении считывающим лазером флуоресцентные питы испускают свет, причем их излучение оказывается немного сдвинутым в красную область по отношению к излучению лазера (на 30-50 нм). Благодаря этому удается легко различить рассеяный сигнал лазера и флуоресценцию материала диска. Последняя улавливается фотоприемником и принимается за логическую единицу.
Разработчики FMD-технологии поддерживают ее совместимость с форматами CD и DVD, используя ту же систему распределения данных на каждом слое. Кроме того, многие этапы производства флуоресцентных дисков унифицированы под уже давно существующие методы производства CD/DVD, хотя, конечно, введены и существенные технологические новшества, связанные с отсутствием металлического покрытия и необходимостью заполнения питов флуоресцентным материалом. Вероятно, в будущем устройства для чтения FMD будут поддерживать DVD как подмножество своих функций.
Важная особенность новой технологии — возможность параллельного считывания данных. Если записывать последовательность битов не вдоль дорожки, а вглубь по слоям, то можно значительно повысить скорость выборки информации. Таким образом, создание FMD — это, по сути, шаг к объемной записи информации. Не случайно новый носитель часто называют «трехмерный диск».
По-настоящему объемная запись информации возможна при использовании трехмерной голографии. В этом случае в кристалле размером с сахарный кубик поместилось бы около терабайта данных. Запись может производиться освещением фоточувствительного материала опорным лучом и лучом, несущим полезную информацию. А восстановление — повторным освещением опорным лучом. Меняя при записи длину волны и угол падения опорного луча, можно на одном и том же носителе сохранить огромное число голографических изображений. При считывании данных угол падения и длина волны опорного сигнала служат адресом информации. Голографический носитель, скорее всего, уже не будет похож на диск, так как вращать его при чтении данных необязательно. Хотя идея голографической памяти известна с 60-х годов прошлого века, ее применение в компьютерах еще впереди.
СТАРЫЙ ДРУГ ЛУЧШЕ НОВЫХ ДВУХ
Казалось бы, перед лицом столь многообещающих технологий старый добрый компакт-диск уже совсем ни на что не годится. И тем не менее сегодня СD остается самым дешевым и популярным оптическим носителем информации. Более того, многие производители считают, что компакт-диски рано выбрасывать на помойку, так как возможности этой технологии далеко не исчерпаны.
Например, компании TDK и Calimetrics Inc. создали принципиально новый тип CD-дисков. Технология, получившая название Multilevel Recording, основана на многоуровневом способе записи данных. Если на обычном компакт-диске все питы имеют одинаковую глубину, то в данном случае она может принимать несколько значений. Луч лазера, отраженный от питов различной глубины, создает на фотоприемнике электрические сигналы разного уровня. Сегодня уже созданы диски, имеющие питы с семью градациями глубины, а также приводы для их чтения. На такой диск можно записать до 2 Гб данных. При этом в три раза возрастает не только плотность записи, но и скорость ее чтения. Новая технология применяется также для однократно и многократно записываемых дисков CD-R/RW — при этом создаются питы с несколькими градациями изменения оптических свойств.
По мнению разработчиков, совершенствование компакт-дисков только начинается. В ближайшие несколько лет они надеются увеличить емкость CD до десятков и даже сотен гигабайт.
Читайте в любое время
Детальное описание иллюстрации
Схема считывания данных с компакт-диска. Система фокусиpовки включает подвижную линзу (1), пpиводимую в движение электpомагнитной системой Voice Coil, сделанной по аналогии с подвижной системой гpомкоговоpителя. Изменение напpяженности магнитного поля, создаваемо го катушкой (2), вызывает пеpемещение подвешенного на упругом держателе (3) магнита (4), к которому крепится линза, и соответственно пеpефокусиpовку лазеpного луча. Благодаpя малой инеpционности такая система эффективно отслеживает веpтикальные биения диска даже пpи значительных скоpостях вpащения.
Можно ли улучшить звучание CD-диска с помощью бритвы? Проект Audio Desk Systeme
Нас часто удивляют странные решения, к которым прибегают люди в попытках любой ценой улучшить звучание их аудиосистемы. На ум сразу приходят экзотические плоские акустические кабели, ценой с автомобиль, вручную доработанные усилители звука или оцифровка винила с предельно высоким разрешением.
Большая часть этих известных аудиофильских приемов в лучшем случае сомнительна, но автор YouTube-канала Techmoan недавно поднял вопрос, который многие в своё время пропустили: бритьё компакт-дисков с помощью устройства, которое в начале нулевых преподносилось как «улучшитель звука CD».
Как это работает?
По заверениям немецкого производителя Audio Desk Systeme, из-за рассеивания света лазера (который применяется в CD-плеерах) существенно снижается качество извлекаемого с компакт-дисков дисков звука. А предлагаемое решение этой проблемы заключается в том, чтобы при помощи лезвия сбрить часть защитного слоя на кромке диска и сделать 36-градусный скос, в котором свет будет концентрироваться и поглощаться.
Для этого после обработки диска необходимо было закрасить скос черным маркером, который шел в комплекте. Научное обоснование данного проекта размещалось на официальном сайте, и соответствующую страничку до сих пор можно найти в сети благодаря Веб-архиву.
По сути, устройство представляет собой коробку, внутри которой размещена вращающуюся платформа с ременным приводом, бритвенное лезвие с фиксатором и отверстие для подключения пылесоса. С одной стороны, изобретение Audio Desk Systeme кажется чем-то нелепым. С другой стороны, с помощью обычного маркера некоторые умельцы в своё время обходили даже защиту от копирования компакт-дисков.
Сколько стоило улучшение CD-диска?
Немецкое изобретение появилось в рознице в 1999 году по цене 495 долларов за базовую версию, что в пересчете на современные деньги эквивалентно 896 долларам. Эта версия оснащалась «базовым» лезвием с ресурсом около 400 дисков. Была доступна и Про-версия за $550, оснащенная закаленным лезвием, заявленный ресурс которого был в 5 раз выше. Сменные лезвия продавались отдельно по $35 и $90 для базовой и про-версии соответственно.
Впрочем, в девяностых и начале нулевых был и альтернативный, куда более доступный способ улучшения дисков — специальный «зеленый фломастер». Он также был призван поглощать рассеивающийся свет от лазера. Об этом средстве упоминали на ixbt ещё в далеком 1998 году, уже тогда ставя под сомнение его эффективность.
Но гаджет за 5 сотен «вечнозеленых» — не чета какому-то фломастеру, так ведь? Поэтому в рекламных проспектах указывались и другие преимущества бритья дисков: уменьшение вибраций в проигрывателе и даже улучшение воспроизводимой картинки с DVD. Такие профильные издания, как Stereophile, Hi-Fi News, hi-fi+ и многие другие один краше другого расхваливали немецкое изобретение, отмечая повысившуюся детализацию и чистоту звучания.
Меняется ли звук на практике?
Судя по архивным данным с официального сайта, эта машинка для бритья дисков продавалась тысячами, и дефицита в положительных отзывах тоже не было. Однако едва ли от этого устройства в действительности есть какая-либо польза. Techmoan проверил его работу на двух дисках c альбомом The Dave Brubeck Quartet — Time Out. Энтузиасту не удалось услышать разницу в звучании на слух. После этого он сравнил оцифрованные файлы с оригинального и «обработанного» дисков при помощи аудиоредактора и также не выявил каких-либо отличий.
Кажется, что споры о том, насколько сильно небольшие изменения в оборудовании влияют на звук, не угаснут никогда. К сожалению, большинство простых и (не всегда) дешевых «лайфхаков» действуют лишь как плацебо, а добиться серьезного улучшения качества звука гораздо сложнее.
Cd диск как спектральный прибор
Конструкция диска CD-DA (Compact Disk — Digital Audio, компакт-диск — цифровой звук) и способ записи звука на нем описывается стандартом предложивших его фирм Sony и Philips, изданным в 1980 году под названием Red Book (Красная Книга).
Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного.
Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф.
Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы).
Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака — так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой.
Общая толщина диска — 1.2 мм.
Информационный рельеф диска представляет собой непрерывную спиральную дорожку, начинающуюся от центра и состоящую из последовательности углублений — питов (pits).
Промежутки между питами носят название lands.
Чередованием питов и промежутков различной длины на диске записывается закодированный цифровой сигнал: переход от промежутка к питу и наоборот обозначает единицу, а длина пита или промежутка — длину серии нулей.
Расстояние между витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1.6 мкм.
Каким образом на диске представляется звуковой сигнал?
Исходный стереофонический звуковой сигнал подвергается оцифровке в 16-ти-разрядные отсчеты (линейное квантование) с частотой дискретизации 44.1 кГц.
Полученный цифровой сигнал носит название PCM (Pulse Code Modulation — импульсно-кодовая модуляция, ИКМ), так как каждый импульс исходного сигнала представляется отдельным кодовым словом.
Каждые шесть отсчетов левого и правого каналов оформляются в первичные кадры, или микрокадры, размером 24 байта (192 бита), поступающие со скоростью 7350 штук в секунду, которые подвергаются кодированию при помощи двухуровневого кода CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code — избыточный код Рида-Соломона с перекрестным перемежением) по схеме: перемежение с задержкой на 1 байт, кодирование уровнем C2, перекрестное перемежение с переменной задержкой, кодирование уровнем C1, перемежение с задержкой на 2 байта.
Уровень C1 предназначен для обнаружения и коррекции одиночных ошибок, C2 — групповых. В результате получается блок длиной 256 бит, данные в котором снабжены разрядами обнаружения и коррекции ошибок, и к тому же «размазаны» до блока, что приводит к записи смежных звуковых данных в физически несмежных областях диска и снижает влияние ошибок на отдельные отсчеты.
Код Рида-Соломона имеет избыточность 25% и позволяет обнаруживать до четырех ошибочных байтов и корректировать до четырех потерянных или двух ошибочных байтов.
Максимальная длина полностью исправляемого пакета ошибок — около 4000 бит (~2.5 мм длины дорожки), однако не любой пакет такой длины может быть полностью исправлен.
После второго перемежения к каждому полученному блоку добавляются разряды субкодов — P, Q, R, S, T, U, V, W; каждый блок получает восемь субкодных битов. Затем каждые 98 блоков с субкодами оформляются в один сверхкадр длительностью 1/75 сек (объем чистых звуковых данных — 2352 байта), называемый также сектором, в котором субкоды первых двух блоков служат признаком синхронизации, а оставшиеся 96 разрядов каждого субкода образуют P-слово, Q-слово и т.д. На протяжении всей дорожки последовательность субкодных слов называют также субкодными каналами.
Слова или каналы субкодов используются для управления форматом записи, индикации фрагментов фонограммы и т.п. — например, канал P служит для пометки звуковых дорожек и пауз между ними (0 — пауза, 1 — звук), а канал Q — для пометки формата дорожек и секторов, записи оглавления TOC (Table Of Contents — таблица содержимого) и временнЫх меток, по которым отслеживается время воспроизведения.
Канал Q может использоваться также для записи информации в ISRC (International Standard Recording Code — международный стандартный код записи), предназначенном для представления сведений о производителе, времени выпуска и т.п., а также — для разделения дорожки на отдельные фрагменты (всего на звуковом диске может быть до 99 звуковых дорожек, каждая из которых может включать до 99 фрагментов).
В конце концов оформленные таким образом кадры подвергаются канальному кодированию в терминах «пит — промежуток» с использованием избыточного кода 8/14 (Eight to Fourteen Modulation — EFM).
В котором исходные байты кодируются 14-битными словами, повышающими разборчивость сигнала. Между словами вставляется по три связующих бита для соблюдения ограничений на количество смежных нулей и единиц, что облегчает демодуляцию и уменьшает постоянную составляющую сигнала.
В результате из каждого первичного микрокадра получается 588 канальных битов, и полученный битовый поток записываются на диск со скоростью 4.3218 (588 x 7350) Мбит/с. Поскольку EFM-кодирование дает цифровой поток, в котором нулей больше, чем единиц, и была выбрана система представления единиц границами пита и промежутка, а количества нулей между единицами — длиной пита или промежутка соответственно.
В начале диска располагается так называемая вводная (lead-in) зона, содержащая информацию о формате диска, структуре звуковых программ, адресах фрагментов, названиях произведений и т.п.
В конце записывается выводная (lead-out) зона (дорожка с номером AA), выполняющая роль границы записанной области диска; бит P-кода в этой зоне изменяется с частотой 2 Гц. Ряд бытовых проигрывателей не может опознать диск без этой зоны, однако многие могут обходиться без нее.
Между вводной и выводной зонами записывается программная область (Program Memory Area — PMA), содержащая собственно звуковые данные. Программная область отделена от вводной зоны участком из 150 пустых блоков (2 секунды), играющим роль зазора (pre-gap).
Общая длительность записи на компакт-диске — 74 минуты, однако при уменьшении стандартного шага дорожки и расстояния между питами можно достичь увеличения времени записи — за счет снижения надежности считывания в стандартном дисковом приводе.
Как записываются и изготавливаются компакт-диски?
Основной способ изготовления дисков — прессование с матрицы.
Оригинал формируется с исходной цифровой мастер-ленты, содержащей уже подготовленный и закодированный цифровой сигнал, специальным высокоточным станком на стеклянном диске, покрытом слоем фоторезиста — материала, изменяющего свою растворимость под воздействием лазерного луча.
При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальванопластики переносится на никелевый оригинал (негатив), который может служить матрицей при мелкосерийном производстве, либо основой для снятия позитивных копий, с которых, в свою очередь, снимаются негативы для массового тиражирования.
Штамповка выполняется методом литья под давлением: с негативной матрицы прессуется поликарбонатная подложка с рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносятся информационные надписи и изображения.
Диски с возможностью записи (CD-R, «болванки») изготавливаются таким же методом, но между основой и отражающим слоем располагается слой органического вещества, темнеющего при нагревании.
В исходном состоянии слой прозрачен, при воздействии лазерного луча образуются непрозрачные участки, эквивалентные питам. Для облегчения слежения за дорожкой при записи на диске в процессе изготовления формируется предварительный рельеф (разметка), дорожка которого содержит метки кадров и сигналы синхронизации, записанные со сниженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.
Записываемые диски за счет наличия органического фиксирующего слоя имеют более низкий коэффициент отражения, чем штампованные, отчего некоторые проигрыватели (Compact Disk Player — CDP), рассчитанные на стандартные алюминиевые диски и не имеющие запаса по надежности чтения, могут воспроизводить диски CD-R менее надежно, чем обычные.
Как воспроизводятся компакт-диски?
При воспроизведении звуковой компакт-диск вращается с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocuty — CLV), при которой скорость дорожки относительно воспроизводящей головки приблизительно равна 1.25 м/с.
Система стабилизации скорости вращения поддерживает ее на таком уровне, чтобы обеспечить скорость считанного цифрового потока равной 4.3218 Мбит/с, поэтому в зависимости от длины питов и промежутков действительная скорость может изменяться. Угловая скорость диска при этом изменяется от 500 об/мин при чтении самых внутренних участков дорожки до 200 об/м на самых внешних.
Для считывания информации с диска используется полупроводниковый лазер с длиной волны около 780 нм (инфракрасный диапазон). Луч лазера, проходя через фокусирующую линзу, падает на отражающий слой, отраженный луч попадает в фотоприемник, где происходит определение питов и промежутков, а также проверка качества фокусировки пятна на дорожке и его ориентации по центру дорожки.
При нарушении фокусировки происходит перемещение линзы, работающей по принципу диффузора громкоговорителя (voice coil — звуковая катушка), при отклонении от центра дорожки — перемещение всей головки по радиусу диска. В сущности, системы управления линзой, головкой и шпиндельным двигателем в приводе являются системами автоматической регулировки (САР) и находятся в режиме постоянного слежения за выбранной дорожкой.
Полученный от фотоприемника сигнал в коде 8/14 демодулируется, в результате чего восстанавливается результат кодирования по CIRC с добавленными субкодами. Затем производится отделение субкодных каналов, деперемежение и декодирование CIRC на двухступенчатом корректоре (C1 — для одиночных ошибок и C2 — для групповых).
В результате чего обнаруживается и исправляется большая часть ошибок, внесенных нарушениями при штамповке, дефектами и неоднородностью материалов диска, царапинами на его поверхности, нечетким определением пита/промежутка в фотоприемнике и т.п. В итоге поток «чистых» звуковых отсчетов направляется на ЦАП для преобразования в аналоговую форму.
В звуковых проигрывателях после корректора имеется также интерполятор различной сложности, приближенно восстанавливающий ошибочные отсчеты, которые не удалось исправить в декодере. Интерполяция может быть линейной — в простейшем случае, полиномиальной или с использованием сложных гладких кривых. Для выполнения деперемежения любое CD-читающее устройство имеет буферную память (стандартный объем — 2 кб), которая заодно используется для стабилизации скорости цифрового потока. Для декодирования может использоваться несколько различных стратегий, в которых вероятность обнаружения групповых ошибок обратно пропорциональна надежности их коррекции; выбор стратегии отдается на усмотрение разработчика декодера. Например, для CD-проигрывателя с мощным интерполятором может выбираться стратегия с упором на максимальное обнаружение, а для CDP с простым интерполятором или привода CD-ROM — на максимальную коррекцию.
Стандартные параметры оцифровки — частота дискретизации 44.1 кГц и разрядность отсчета 16 — определяют следующие теоретически вычисленные характеристики сигнала:
Диапазон частот: 0..22050 Гц
Динамический диапазон: 98 дБ
Уровень шума: -98 дБ
Коэффициент нелинейных искажений: 0.0015% (на максимальном уровне сигнала)
В реальных устройствах записи и воспроизведения CD верхние частоты нередко обрезаются на уровне 20 кГц для создания запаса по крутизне АЧХ фильтра.
Уровень шума может быть как меньше 98 дБ в случае линейного ЦАП и шумного выходного усилителя, так и больше — в случае передискретизации на более высокой частоте с использованием ЦАП типа Delta-Sigma, Bitstream или MASH и малошумящих усилителей. Коэффициент нелинейных искажений сильно зависит от применяемого ЦАП выходных цепей и качества источника питания.
Динамический диапазон в 98 дБ определяется для CD, исходя из разницы между минимальным и максимальным уровнем звукового сигнала, однако на малом сигнале значительно возрастает уровень нелинейных искажений, отчего реальный динамический диапазон, внутри которого сохраняется приемлемый уровень искажений, обычно не превышает 50-60 дБ.
Коэффициент детонации в системе «компакт-диск» лишен смысла, поскольку нестабильность скорости вращения диска напрямую никак не связана с нестабильностью выходного сигнала, которая практически целиком определяется задающими генераторами.
Однако «тонкая» зависимость звука от работы механических и электронных систем CDP может проявляться благодаря распространению помех по цепям питания, наводкам между сигнальны ми линиями, микрофонному эффекту отдельных деталей и прочим паразитным воздействиям на звуковой тракт.
В частности, помехи по питанию вызывают дрожание фазы (jitter) опорных генераторов, приводящее к такому же дрожанию фазы цифрового сигнала, поступающего на ЦАП. Что в итоге нарушает фазовые характеристики звукового сигнала, ощущаемые на слух как «размывание» и потеря локализации источников звука в пространстве.
Джиттер — быстрое по отношению к длительности периода дрожание фазы цифрового сигнала, когда нарушается строгая равномерность следования фронтов импульсов.
Такое дрожание возникает из-за нестабильности тактовых генераторов, а также в местах выделения синхросигнала из комплексного сигнала методом PLL (Phase Locked Loop — петля с захватом фазы, или фазовая автоподстройка частоты — ФАПЧ).
Такое выделение имеет место, например, в демодуляторе сигнала, считанного с диска, в результате чего образуется опорный синхросигнал, который путем коррекции скорости вращения диска «подгоняется» к эталонной частоте 4.3218 МГц.
Частота синхросигнала, а следовательно — его фаза и фаза информационного сигнала — при этом непрерывно колеблются с различной частотой.
Дополнительный вклад может вносить неравномерность расположения питов на диске, порожденная, например, некачественным прессованием или нестабильной записью.
Однако неравномерности сигнала с диска полностью компенсируются входным буфером декодера, так что любое дрожание и детонация, возникшие до помещения сигнала в буфер, на этом этапе уничтожаются.
Выборка из буфера управляется стабильным генератором с фиксированной частотой, однако таким генераторам тоже присуща определенная, хотя и гораздо меньшая, нестабильность.
В частности, она может быть вызвана помехами по цепям питания, которые, в свою очередь, могут возникать в моменты срабатывания САР и коррекции скорости диска или положения головки/линзы.
На дисках низкого качества эти коррекции происходят чаще, давая ряду экспертов повод напрямую связывать стабильность выходного сигнала с качеством диска, хотя на самом деле причиной является недостаточно хорошая развязка систем CDP.
Буквы этой аббревиатуры отражают формы звукового сигнала, использованные при создании диска: первая — при исходной записи, вторая — при обработке и сведении, третья — конечный мастер-сигнал, с которого формируется диск.
«A» обозначает аналоговую (analog) форму, «D» — цифровую (digital). Мастер-сигнал для CD всегда существует только в цифровой форме, поэтому третья буква аббревиатуры всегда «D».
И аналоговая, и цифровая формы сигнала имеют свои достоинства и недостатки. При записи и обработке сигнала в аналоговой форме наиболее полно сохраняются его «тонкие элементы», в частности — высшие гармоники, однако возрастает уровень шума и искажаются амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики (АЧХ/ФЧХ).
При обработке в цифровой форме высшие гармоники принудительно обрезаются на половине частоты дискретизации, а часто и еще ниже, однако все дальнейшие операции выполняются с предельно возможной для выбранного разрешения точностью.
Сигнал, прошедший аналоговую обработку, ряд экспертов оценивает, как более «теплый» и «живой», однако многие современные методы обработки сигнала приемлемо реализуются только в цифровом варианте.
Могут ли два одинаковых диска звучать по-разному?
Прежде всего, необходимо убедиться, что диски действительно содержат идентичный цифровой звуковой сигнал. Полное двоичное совпадение двух дисков на уровне конфигурации питов и промежутков практически невозможно за счет мелких дефектов материала и искажений при обработке матриц и прессовании, однако благодаря избыточному кодированию подавляющее большинство этих ошибок исправляется при декодировании, обеспечивая один и тот же цифровой поток «высокого уровня».
Сравнить цифровое содержимое дисков можно путем чтения их в приводе CD-ROM, поддерживающем режим Read Long или Raw Read — считывания «длинных секторов», которые на самом деле являются сверхкадрами CD-DA объемом 2352 байта каждый.
Подробнее об этом можно прочитать в FAQ по CD-ROM или в руководстве к программам считывания звука (CD-DA Grabbers/Rippers). Сравнить диски можно также на студийной аппаратуре, умеющей читать диски в цифровом виде на DAT-магнитофон.
Причин для возникновения цифровых различий между похожими на слух дисками может быть несколько. Некоторые приводы CD-ROM и другие аппараты цифрового чтения CD-DA могут в целях недопущения прямого копирования вносить в сигнал малозаметные на слух искажения (например, применяя сглаживающие полиномы), а большинство приводов, поддерживающих команды чтения полных кадров, делают это неаккуратно и неточно. При изготовлении копий (перепечаток) звуковых дисков, особенно пиратским способом, они нередко копируются с передискретизацией на другую частоту (например, 48 кГц в DAT) с последующей передискретизацией на исходную, либо вовсе через аналоговый тракт с двойным преобразованием цифра/аналог. Ряд версий записывающих программ для CD-R также намеренно или случайно искажает исходные данные, так что копия не совпадает с оригиналом.
Если цифровое содержимое двух дисков совпадает, они тем не менее тоже могут давать различное звучание на одном CDP. Возможными причинами этого могут быть:
Недостаточно надежная система считывания и декодирования во многих дорогих CDP, преднамеренно рассчитанная на столь же редкие и дорогие диски. Это косвенно подтверждается тем, что нередко диски низкого качества, успешно считываемые дешевыми CDP, крайне плохо воспроизводятся проигрывателями класса High End.
Применение в декодере CIRC стратегий, ориентированных на обнаружение ошибок, нежели на их исправление, в результате чего безошибочно считываются только очень качественные диски, а большая часть обычных порождает ошибки, маскируемые интерполятором.
Недостаточно полное подавление помех, создаваемых механической системой CDP, которая при плохом качестве сигнала с диска работает с большей нагрузкой и создает помехи большей интенсивности.
Различные коэффициенты отражения/преломления луча, глубина/форма питов, неровность дорожки, а также прочие особенности дисков, влияющие на интенсивность отраженного луча и форму сигнала, создаваемого им в фотоприемнике. Даже если восстановленный при декодировании цифровой сигнал в обоих случаях будет одинаковым, тем не менее электрические процессы, происходящие в CDP, в общем случае будут различны.
Отголоски этих процессов в виде паразитных помех могут проникать в схему ЦАП и влиять на выдаваемый им звуковой сигнал.
Надо отметить, что даже если цифровое содержимое двух дисков совпало при их сравнении в некоторой системе (CD-ROM, специальные устройства для сравнения оригинала/копии и т.п.), это вовсе не означает, что на том или ином CDP с них также будут декодироваться идентичные цифровые сигналы. Поэтому наиболее надежным способом выяснения причины различий в звуке будет использование CDP с цифровым выходом, с которого во время прослушивания обоих дисков ведется запись на какое-либо устройство хранения. Последующее цифровое сравнение полученных сигналограмм покажет, в каком месте проигрывателя в сигнал вносятся слышимые ухом изменения.
Разумеется, перед сравнением оригинала и копии таким способом необходимо убедиться в повторяемости результатов многократного считывания одних и тех же дисков. Различные цифровые сигналограммы в этом случае могут свидетельствовать о ненадежном считывании диска или плохой работе цифровых интерфейсов (приемник, передатчик, кабель, разъемы).
Идентичность цифровых данных при повторных воспроизведениях нескольких дисков можно считать достаточным признаком надежности как самих дисков, так и систем считывания, декодирования и межмодульной передачи. Слуховое сравнение звучания дисков должно быть корректным — наиболее признанным является двойной слепой тест (double-blind test).
Суть метода состоит в том, что эксперт (слушатель) не должен видеть манипуляций с аппаратурой и производящего их человека, а сам этот человек, произвольным образом меняющий диски, не должен знать особенностей их содержимого. Таким образом максимально исключаются любые влияния, в том числе «тонкие» и неизученные, людей на аппаратуру и друг на друга, а мнение эксперта считается предельно непредвзятым.
Что такое HDCD?
High Definition Compatible Digital — «сверх-система» кодирования звука на CD, использующая стандартный формат CD-DA. Звуковой сигнал с более высокой разрядностью и частотой дискретизации подвергается цифровой обработке, в результате которой из него выделяется основная часть, кодируемая, как обычно, методом PCM, а дополнительная информация, уточняющая мелкие детали, кодируется в младших битах отсчетов (LSB) и маскируемых спектральных областях. При проигрывании диска HDCD на обычном CDP используется только основная часть сигнала, а при использовании специального CDP со встроенным декодером и процессором HDCD из цифрового кода извлекается вся информация о сигнале.
Как обращаться с компакт-дисками?
Избегая механического повреждения любой из поверхностей, попадания на диск органических растворителей и прямого яркого света, ударов и перегибов диска. Надписи на записываемых дисках допускается делать только карандашами или специальными фломастерами, исключая нажим и использование шариковых или перьевых ручек.
При извлечении диска из коробки следует остерегаться его перегиба. Один из удобных и безопасных методов требует участия двух рук — большой палец левой руки слегка нажимает на фиксатор, ослабляя его, в то время как другая рука снимает диск с фиксатора. Метод с использованием одной руки, когда указательный палец ослабляет фиксатор, а большой и средний снимают диск, требует более точного согласования усилий, без которого легко перегнуть диск или сломать лепестки фиксатора.
Загрязненный диск можно мыть теплой водой с мылом или неагрессивным поверхностно-активным веществом (шампунь, стиральный порошок), либо специально выпускаемыми жидкостями. Неглубокие царапины на прозрачном слое можно заполировать — полирующими пастами, не содержащими органических растворителей и масел, или обычной зубной пастой.
Что такое «зеленый фломастер» и зачем он нужен?
Это фломастер, наполненный специальным составом, хорошо поглощающим инфракрасное излучение.
Им закрашивается внешняя кромка диска с целью ослабить отражения луча от ее внутренней поверхности, и тем самым снизить помехи от паразитных отражений на основной луч.
Многие пользователи и эксперты утверждают, что обработанный таким образом диск дает более чистое звучание в аппаратах высокого класса, приписывая это более точному считыванию цифровой информации с диска, который в своем исходном виде якобы не может быть достоверно считан в большинстве приводов.
Однако тщательно выполненная система (привод и декодер) в состоянии правильно считывать не только необработанные диски, но и диски среднего качества, и даже слегка загрязненные и поцарапанные, поэтому возможные причины улучшения звучания следует искать не в диске.
Наиболее вероятными объяснениями этого феномена представляются те же факторы, которые создают различное звучание совпадающих по цифровому содержимому экземпляров дисков.
Как работают дисководы CD-R
В настоящее время существует столько видов сменных носителей, на которых пользователи ПК могут хранить данные, что при выборе впору растеряться — картриджи DAT и DLT, флоппи-диски, Zip, Jaz, Orb, SyQuest, Travan и т.
При всем разнообразии выбора сменных носителей оптические диски одни из самых популярных
В настоящее время существует столько видов сменных носителей, на которых пользователи ПК могут хранить данные, что при выборе впору растеряться — картриджи DAT и DLT, флоппи-диски, Zip, Jaz, Orb, SyQuest, Travan и т. д. Однако, несмотря на такое обилие вариантов выбора, универсальный, недорогой и долговечный оптический диск во всех своих воплощениях — CD-ROM, CD-R и CD-RW — один из самых популярных носителей. Дисководами оптических дисков того или иного типа комплектуется большинство современных ПК. Учитывая, что технология DVD погрязла в болоте диспутов о стандартах, дисководы компакт-дисков, по-видимому, будут широко применяться еще в течение нескольких лет.
Большинство компакт-дисков могут хранить до 650 Мбайт данных. CD-ROM записываются только промышленным способом, на CD-R пользователь «в домашних условиях» может записать данные однократно, а на CD-RW — сотни раз. Дисководы CD-RW имеют дополнительное преимущество в виде возможности записывать на CD-R.
Диски всех трех типов хранят информацию на дорожках толщиной 1,6 мкм (для сравнения, средняя толщина человеческого волоса — 50 мкм). В отличие от носителей типа жестких дисков, которые хранят данные на магнитной поверхности в виде поляризованных частиц, на CD-R и CD-RW данные представлены микроскопическими фрагментами дорожки, отражающими или не отражающими свет. Дисковод считывает данные с диска, светя на его поверхность лучом лазера, который отражается от нее по-разному в зависимости от типа фрагмента дорожки.
Музыкальные компакт-диски и CD-ROM массового производства имеют алюминиевое или золотое покрытие и изготовляются при помощи прессов, которые формируют в дорожках микроскопические впадины. От впадин лазерный луч отражается по-иному, чем от промежутков между ними, дисковод различает участки по интенсивности отраженного света. В CD-R и CD-RW между слоями защитного пластика помещаются светочувствительные химические соединения. Попадая на светочувствительные материалы, луч записывающего лазера большой интенсивности делает одни участки отражающими, другие — нет.
Дисководы CD-ROM, CD-R, CD-RW и даже DVD могут считывать диски практически любого типа. Исключение составляют некоторые ранние модели дисководов CD-ROM и CD-R, которые не могут считывать перезаписываемые диски. Лазерные считывающие головки старого образца не способны различить отражающие и поглощающие участки поверхности CD-RW. Такие дисководы при попытке установить в них диск CD-RW выдадут сообщение об ошибке.
Большая часть персональных компьютеров, проданных за последние несколько лет, оснащены каким-либо оптическим дисководом, способным считывать компакт-диски. Дисководы CD-R, CD-RW и CD-ROM можно найти практически в любом магазине, торгующем периферийными устройствами. Их стоимость находится в пределах от 40 до 500 и более долл.: дешевле всего стоят простейшие устройства чтения CD-ROM от компаний наподобие Hi-Val и Iomega, а дороже всего — самые быстрые из CD-RW, которые выпускают такие производители, как Hewlett-Packard и Plextor. Стоимость дисководов CD-R, как правило, находится в середине указанного ценового диапазона, однако они постепенно вытесняются с рынка накопителями на дисках CD-RW.
Немного о CD-R
Главное технологическое отличие дисков CD-R заключается в наличии активного записываемого слоя (DYE)
 |