Budowa płyty CD

Budowa płyty CD

Autorem artykułu jest Łukasz Gajewski

Artykuł opisujący budowę płyty CD - informatyka
Dysk CD jest cienkim nośnikiem powleczonym optyczną warstwą poliwęglanów z milionami mikroskopijnych wgłębień odciśniętych i układających się w kształt spirali rozciągającej się do zewnątrz nośnika. Generalnie, CD-R składa się z czterech warstw: warstwy nośnej z poliwęglanu (plastikowa tarcza), warstwy barwnej (Dye, topi się podczas zapisu), złotej lub aluminiowej warstwy odbijającej i ochronnej warstwy z lakieru. Właściwe informacje laser wypala w warstwie barwnika umieszczonej przed warstwą odbijającą. W procesie zapisu barwnik wytapia się, odsłaniając odbijającą światło powierzchnię. Podobnie jak stara dobra płyta długogrająca, również CD-R posiada spiralny rowek prowadzący (groove). Podczas zapisu i odczytu rowek wskazuje laserowi drogę poprzez całą powierzchnię płyty. Ułożenie wgłębień na dysku tworzy cyfrowy kod sygnału audio a także jest nośnikiem informacji dla lasera odtwarzacza. Wiązka lasera oświetla dysk i podąża za spiralnym ułożeniem kolejnych wgłębień. Światło odbija się od powierzchni dysku dzięki cienkiej warstwie aluminium nakładanej na krążek w procesie produkcyjnym. Warstwa aluminium jest chroniona przed utlenieniem i zniszczeniem przez warstwę żywicy. Najbardziej podatną na uszkodzenia częścią dysku jest jego powierzchnia. Wiązka lasera zostaje skupiona na warstwie aluminium nieco ponad powierzchnią dolnej części dysku, tak więc drobne rysy i uszkodzenia nie powodują utrudnień w odczycie. Warstwa plastiku wspomaga skupianie wiązki lasera działając jak soczewka i redukując szerokość wiązki z 0,8 mm (przy wejściu) do 0,001 mm (przy wyjściu z warstwy plastiku). Światło lasera skupione na wewnętrznej warstwie aluminiowej zostaje odbite i trafia ponownie do czujnika optycznego w odtwarzaczu. Sensor interpretuje wartość powracającego sygnału na podstawie zmian kąta odbicia wiązki napotykającej zagłębienia i powierzchnie płaskie na nośniku, generując w ten sposób cyfrowy sygnał "zmiana/bez zmian" zawierający informacje o zapisanej ścieżce oraz informacje dotyczące adresów. Konstruktorzy płyty CD, zdając sobie sprawę z możliwości powstawania błędów na płytach w skutek fizycznych uszkodzeń, zaszyfrowali dane na płycie w sposób nieuporządkowany (np. ścieżka dźwiękowa utworu jest rozrzucona na całej powierzchni płyty). Dzięki temu drobne fizyczne uszkodzenia nie powodują błędów w odczycie ścieżek przez odtwarzacz. Elektroniczny układ korekcji błędów odtwarzacza odnajduje i łączy kolejne fragmenty ścieżki, a część utraconą na skutek zniszczenia fizycznego, odbudowuje na podstawie zadanego algorytmu.

(Compact Disc Recordable) - jednokrotnie zapisywalna płyta kompaktowa. Budową różni się od "fabrycznej" płyty, choć zasada działania jest taka sama. Warstwa nagrywalna, to specjalny organiczny polimer, który pod wpływem światła laserowego (dla nagrywania mającego większą moc niż dla odczytu) zmienia swoje właściwości optyczne. Odróżnia się również jeszcze jednym szczegółem. Zawiera mianowicie obszar kalibracji lasera i bit początku zapisu. Po wypaleniu płyta CD-R staje się zwykłą płytą CD-ROM, CD-Audio, CD-I lub tp.
Compact Disc ReWritable) - wielokrotnie zapisywalna płyta kompaktowa. Idea jednokrotnie zapisywanego CD-R została w Pomarańczowej księdze rozszerzona o możliwość kasowania. Zasada działania opiera się na zjawisku zmiany fazy. Warstwa czynna składa się z mieszaniny srebra, antymonu, teluru i irydu. Jak w każdym materiale, tak i w tym możliwa jest zmiana właściwości pod wpływem temperatury.

Metody zapisu danych na CD

Single Session CD
W tej metodzie zapisu wszystkie dane zapisywane są na CD-ROM-ie za jednym zamachem. Po zakończeniu procesu wypalania krążek jest raz na zawsze zamknięty, co oznacza, że w przyszłości nie będzie można do niego dopisać żadnych nowych danych. Zapisana na Single Session CD informacja rozpoczyna się od znacznika inicjującego (lead-in), po którym następuje TOC, właściwe dane oraz znacznik zamykający (lead-out). Multi Session CD
Technika rejestracji, w której CD zapisywany jest w kilku sesjach. Zatem w trakcie jednej sesji wypalany jest tylko jeden fragment całej ścieżki danych. Aby po każdym procesie zapisywania wszystkie dotychczasowe dane można było jednoznacznie adresować na CD, każda sesja prócz właściwych danych użytkowych zawiera swój własny znacznik inicjujący (lead-in), TOC i znacznik zamykający (lead-out). Spisy treści każdej z sesji powiązane są w łańcuch, dzięki czemu komputer, wychodząc od ostatnio zapisanego TOC, może dotrzeć do danych wszystkich poprzednich sesji. Wielką zaletą rejestracji wielosesyjnej jest to, że do CD można dopisywać dane kilkakrotnie, jednak za tę możliwość płaci się wysoką cenę. Pierwsza sesja zajmuje 23 megabajty na dane organizacyjne, każda następna 15 MB. Jeśli więc chcielibyśmy na CD zmieścić pełnych 650 megabajtów danych użytkowych, musimy jako metodę zapisu wybrać Single Session.
Multi Volume CD
Ta metoda zapisu jest szczególną odmianą MultiSession CD. Wprawdzie w przypadku dysków wielowoluminowych dane nagrywane są także w kilku sesjach, jednak odpowiednie oprogramowanie nie tworzy powiązań (link) pomiędzy poszczególnymi TOC. Dlatego każda sesja jest zamkniętą w sobie jednostką informacyjną (woluminem) na CD. Kompakty wielowoluminowe mają kilka wad: zwykłe napędy CD-ROM potrafią najczęściej odczytać tylko ostatnio zapisany wolumin. Dostęp do wszystkich woluminów zrealizować można wyłącznie w nagrywarce CD-ROM-ów, co zresztą wymaga zainstalowania specjalnego windowsowego sterownika, który każdy wolumin przypisuje do jednej litery napędu.
Audio-CD
W audio CD poszczególne utwory muzyczne pamiętane są na swojej własnej ścieżce. Chociaż taki muzyczny kompakt zawiera kilka ścieżek, nie jest bynajmniej CD wielosesyjnym, gdyż wszystkie te ścieżki zarządzane są przez jeden jedyny TOC. MultiSession CD zawierają jak wiadomo kilka TOC, powiązanych ze sobą odsyłaczami. Muzyczny TOC może pomieścić do 99 wpisów dla nagranych na audio CD utworów muzycznych.
On the Fly
Technika rejestracji, w której zapisywane dane generowane są dopiero w trakcie procesu zapisywania. Stawia to przed komputerem i systemem operacyjnym wysokie wymagania, ponieważ podczas zapisywania otwieranych i zamykanych jest wiele plików.

Zapis danych na CD - Zakładki
Zapis CD. W zakładce tej ustawiamy parametry zapisu. Zaznaczenie opcji Określ maksymalną prędkość zapisu CD umożliwi przeprowadzenie testu szybkości odczytu wybranych przez nas danych oraz automatyczną korektę ustawionej przez nas prędkości zapisu. Ma to istotne znaczenie zwłaszcza wówczas, gdy nie mamy doświadczenia w wypalaniu płyt CD-R lub gdy nie znamy parametrów urządzeń zamontowanych w komputerze i ich szczegółowych konfiguracji.
Operacja weryfikacji nie jest zbyt czasochłonna i zwykle zajmuje kilkadziesiąt dodatkowych sekund. W przeciwieństwie do niej operacja Przeprowadź symulację zapisu, ze względu na czasochłonność (trwa dokładnie tyle czasu, ile rzeczywisty proces nagrywania), jest praktycznie bardzo rzadko używana. Ponieważ dane są odczytywane i przesyłane do napędu CD-RW w taki sam sposób jak podczas normalnego nagrywania, za pomocą tej opcji jest możliwe wykrycie niektórych wad funkcjonowania systemu, np. zakłóceń transmisji danych między urządzeniami.
W przypadku zaznaczenia opcji Zamknij CD - dodatkowy wpis tej płyty nie będzie już możliwy! zamykamy sobie drogę do późniejszej możliwości modyfikacji zawartości płyty. Jeśli wybraliśmy opcję Pojedyncza sesja (zakładka Multisesja), to zamknięcie CD jest uzasadnione. Gdy została wybrana opcja Rozpocznij multisesyjny CD lub Kontynuuj multisesyjny CD, a po nagraniu zostało jeszcze sporo wolnego miejsca na płycie, nie powinniśmy zamykać płyty. Jedynym odstępstwem od tej reguły jest przypadek, gdy będziemy chcieli odczytać utworzoną płytę w starych napędach CD. Zawsze możemy dokonać zamknięcia otwartej płyty, nawet jeśli nie będziemy przy tej okazji modyfikować jej zawartości. W następnym polu wybieramy z rozwijanego menu prędkość zapisu. Mimo że współczesne napędy CD-R potrafią zapisywać dane z bardzo wysokimi prędkościami, to w praktyce zaleca się używanie prędkości zapisu nie większej niż 20x. Wtedy proces wypalania będzie dokonywany z większą precyzją, zwykle owocującą wysoką jakością nagrania, a nasza nagrywarka będzie nam dłużej służyć. Podczas pracy z maksymalną prędkością płyta CD obraca się bardzo szybko, powodując drgania przyspieszające zużycie mechanicznych elementów napędu. Przy dużych prędkościach laser musi operować bardzo silnym strumieniem, co też przyspiesza zużycie układu optycznego.
Przykład
Dla porównania czasu nagrywania płyty z różnymi prędkościami można nagrać tę samą porcję danych z małą i dużą prędkością, np. 16x i 40x. Chociaż czas potrzebny do wypalenia płyty może być różny w zależności od typu wykorzystywanego napędu CD-R, to prawdopodobnie różnica czasu nagrywania nie będzie zbyt wielka. Z testu przeprowadzonego przez nas dla porcji danych o wielkości 735 MB otrzymaliśmy odpowiednio następujące wartości:
• 16x - 5 minut 30 sekund,
• 40x - 3 minuty 30 sekund.
Najlepiej wykonać taki test, tworząc identyczne kopie na płytach CD-R. Do testu nie można, niestety, używać płyt CD-RW, ponieważ nie są one zwykle przystosowane do zapisu z dużą prędkością. Ocenie Czytelników pozostawiamy pytanie, czy dla zaoszczędzenia ok. 2 minut warto ryzykować, że nasza nagrywarka będzie nam krócej służyć.
Rozwijana lista w polu Metoda zapisu płyty daje nam możliwość wyboru jednej z dwu opcji:
• Track-At-Once - po nagraniu każdej ścieżki następuje wyłączenie lasera. W miejscach tych na wypalanym dysku jest zapisywany znacznik końca ścieżki. Dzięki tej opcji możemy zapisywać płyty na raty, czyli w kilku podejściach (zapis multisesyjny).
• Disc-At-Once - podczas nagrywania całej płyty laser nie będzie wyłączany, czyli cały dysk zostanie zapisany za jednym razem. Ten tryb jest zalecany podczas nagrywania płyt audio oraz zawierających dane (oprócz multisesji). Użycie tego trybu jest wymagane w przypadku wykonywania wiernych kopii CD (brak znacznika końca ścieżki), a także gdy dokonujemy kompilacji z użyciem mechanizmu overburning, czyli przy wypalaniu krążków o pojemnościach przekraczających dopuszczalne normy.
Wybór między powyższymi opcjami pozostawia się użytkownikowi, jeżeli oczywiście nie koliduje to z innymi ustawieniami. Przykładem takiej sytuacji jest zaznaczenie opcji Rozpocznij multisesyjny CD w zakładce Multisesja. Wówczas rozwijane menu metody zapisu staje się niedostępne. W tym przypadku jest dopuszczalny jedynie tryb Track-At-Once. Pozostaje jeszcze ustawienie wartości w polu Liczba kopii, która decyduje o liczbie kolejno wykonywanych identycznych nagrań płyt CD. Powinniśmy także upewnić się, czy została zaznaczona opcja System ochrony zapisu, warunkująca wykorzystanie wewnętrznego mechanizmu nagrywarki. Ponieważ użycie tej opcji nie ma żadnych ujemnych skutków, a dzięki niej możemy znacznie zmniejszyć ryzyko niepowodzenia procesu nagrywania, zawsze więc warto z niego korzystać. Jak już wcześniej wspomniano, zadaniem systemu podtrzymywania zapisu jest kontrolowane jego wstrzymania w sytuacji braku danych w buforze nagrywarki i powrót do przerwanej operacji po zapełnieniu się pamięci urządzenia. Różne napędy CD-RW mogą korzystać z odmiennych technik podtrzymywania zapisu, a więc i efekt ich działania może się nieznacznie różnić. Starsze modele, mimo niewielkich prędkości zapisu, nie były wyposażone w żadne tego typu mechanizmy, co często powodowało zniszczenie nośników.

---

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl