Носители на информация в CD и DVD оптични дискове
Министерство на образованието и науката на България
Таганрогски технологичен институт
Южен федерален университет
Резюме по курса „Материалознание”
По темата „Материали-носители на информация вCDиDVDоптични дискове”
Попълнено от студент e-76
Широко разпространени са два вида представяне на информация: аналогово и цифрово.
Аналогов начин за запис на информация.
Помислете за примера на аналогов магнитен запис. Това е метод за запис на информация чрез промяна на магнитното състояние на носителя и създаване на разпределение на намагнитването в него, което съответства на записвания сигнал. Магнитният носител съдържа материал, който може да се намагнетизира под действието на външно магнитно поле и да запази придобитата намагнитност за почти неограничено време. Такива материали включват метали - желязо, кобалт и никел, както и някои метални оксиди и ферити, например гама модификация на железен оксид g-Fe2O3, хромов диоксид CgO2, бариев ферит.
По време на процеса на магнитен запис, носителят се транспортира с постоянна скорост спрямо магнитната записваща глава, която е електромагнит с пръстеновидна междина.
В процеса на възпроизвеждане на магнитен запис, възпроизвеждаща магнитна глава, която има подобно устройство със записваща глава, се влияе от магнитен поток Ф, излизащ от намагнетизираните участъци на движещата се среда.
Сърцевината на възпроизвеждащата глава, подобно на записващите глави, е направена от материал с висока магнитна пропускливост. Следователно, когато главата е в контакт с носача, магнитният поток, излизащ от нея, се затварясърцевина, проникваща в намотката, разположена върху нея. Когато носителят се движи, магнитният поток в сърцевината се променя с времето по същия начин като остатъчния магнитен поток по протежение на носителя.
В този случай в намотката се индуцира индукционен ЕМП, който е изходният сигнал на главата.
Метод на запис, при който аналогов сигнал се преобразува и записва на носител за съхранение в цифрова форма, т.е. под формата на импулси с двоичен код. Такъв запис е комбинация от само две състояния на носителя, съответстващи на 0 и 1, които са лесни за разграничаване и в същото време практически елиминират влиянието на смущенията.
При магнитен цифров запис две състояния могат да бъдат инвариантността на остатъчния магнитен поток на носителя и, обратно, промяна в посоката на този поток към противоположната в рамките на дадена въображаема клетка на паметта. Тези клетки на носителя със запис 0 или 1 се определят от часовников сигнал, който ви позволява да отговорите на въпроса кой знак - 0 или 1 - е в клетката.
При запис върху магнитооптичен носител двете състояния, които се разглеждат, са положителната и отрицателната остатъчна намагнитност на дадена клетка от носителя. Такава проста двойка състояния обикновено не може да се използва при магнитен запис, тъй като конвенционалната магнитна глава за възпроизвеждане реагира на промяна в намагнитването и може да различи само положителното и отрицателното намагнитване при прехода от едното към другото.
В различни други разновидности на лазерен запис, състоянията на носителя, представляващи 0 и 1, зависят от специфичните характеристики на записа: наличието и липсата на вдлъбнатина в клетката на паметта на повърхността на носителя; разлики в цвета, отразяващата способност или оптичната плътност на клетките и др.
Основната разлика между аналогинформация и цифрова в това, че аналоговата информация е непрекъсната, а цифровата е дискретна.
Недостатъци на аналоговия запис:
1) Неудобството при работа с лентата.
3) Невъзможността за бързо редактиране, изтриване, обработка на записания сигнал.
4) Влошаване на качеството на записа с времето. Наистина, при дългосрочно съхранение на фонограма качеството на записа се влошава. При дълго (около година или повече) съхранение се появява така нареченият копирен ефект. Това се дължи на факта, че сигналът от един завой на лентата се копира на друг. Дори и да не вземете това предвид, трябва да запомните, че аналоговият саундтрак губи качество при всяко възпроизвеждане.
5) Високата цена на професионалното аналогово оборудване и магнитната лента. Лентата не е физически способна да издържи толкова цикли запис-изтриване, колкото един компютърен диск.
Предимства на аналоговия запис:
на добро оборудване с добър филм, първите копия ще бъдат по-точни, отколкото биха били в цифровата версия, защото всяка дискретизация неизбежно води до загуба на информация между съседни измервания, а при аналогов запис информацията се записва непрекъснато. Ето защо класическата музика, записана на добър ролков касетофон, ще звучи по-живо от по-сухия "дискретен" звук на компактдиск.
Предимства на цифровия запис:
2) Без изкривяване при копиране. При правилно превключване са възможни неограничен брой презаписи на цифров сигнал от един носител на друг.
3) Дългосрочно съхранение на архивни материали на CD без загуба на качество.
4) Относително ниска цена на цифровите системи за запис на звук.
Сега, след като говорихме за различните начини за представяне на информация, нека се съсредоточим върху цифровитеметод и се справят с компактдискове.
Физическото устройство на CD-ROM устройството.
Нека разгледаме от какво се състои устройство за четене на данни от CD-ROM (CompactDisc - ReadOnlyMemory) - CD-ROM устройство.
Типично разположение на това устройство е показано на фигурата. Нека да разгледаме алгоритъма на CDROM устройството и да видим как работи.
Полупроводниковият лазер (4) генерира лазерен лъч с ниска мощност, който удря отразяващо огледало. Двигателят, управляван от микропроцесорното CDROM устройство, премества подвижната каретка (6) с отразяващо огледало и фокусираща леща (7) към желаната CD песен (1). Лазерният лъч се фокусира върху повърхността на CDROM с помощта на леща, а след това лещата фокусира лъча, отразен от повърхността на диска. С помощта на оптична система (5) този лъч се подава към фотодетектор (3), който преобразува получените светлинни импулси в електрически, които след това се декодират правилно от контролера (2) и се предават на компютъра под формата на цифрови данни.
Разсейването или поглъщането на лъча възниква на местата, където са нанесени вдлъбнатини (щрихи или ями) върху диска по време на процеса на запис. Силно отражение възниква в онези области на диска, където няма такива удари. Фотосензорът възприема лазерния лъч, отразен от повърхността на диска, след което тези сигнали влизат в микропроцесора на четеца, където се преобразуват в двоични данни. Дълбочината на всеки удар върху диска е 0,12 µm, ширината е 0,60 µm. Щриховете са подредени под формата на спирална писта, чието разстояние между съседните навивки е 1,60 микрона, което съответства на плътност от 16 хиляди навивки на инч, или 625 навивки на mm. Дължината на ударите по протежение на записващата писта може да варира от 0m 0,9 µm до 3,3 µm. Пътеката започва на известно разстояние от центъраотвор на диска и завършва на приблизително 5 мм от ръба на диска.
Ако е необходимо да се намери място за записване на определени данни на компактдиск (звук или информация), тогава неговите координати предварително се четат от съдържанието на диска, след което четецът се придвижва до желания завой на спиралата и чака да се появи определена последователност от битове.
Записът върху компакт диск с щампована продукция се извършва веднъж и се състои в нанасяне на подходящ модел от щрихи върху чиста повърхност на алуминиев слой. Такъв запис се извършва или чрез изгаряне с лазерен лъч, или чрез щамповане. Тъй като записаната повърхност вече не може да бъде върната в първоначалното си състояние, е невъзможно да се презапише информация върху CD.
Фигура 6. CD
За да разберем как е възможно да се постигне толкова значително увеличение на количеството информация на DVD, нека го сравним с CD-ROM. Основната разлика, разбира се, е повишената плътност на запис на информация.