Fyzická a logická struktura CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, Blue-Ray

Z MediaWiki SPŠ a VOŠ Písek

Přejít na: navigace, hledání

Obsah

1 CD-ROM
2 CD-R
3 CD-RW
4 DVD
5 Blue-Ray
6 Zdroje:

CD-ROM

CD-ROM (anglická zkratka pro Compact Disc Read-Only Memory) je nepřepisovatelné optické záznamové médium fyzicky totožné jako audio CD, formát uložení informací je však přizpůsoben uchování a čtení počítačových dat. Kapacita média může být 650 až 700 MB.

Na rozdíl od diskových zařízení (disketa, pevné disky, ZIP disky, magnetooptické disky apod.) nejsou data ukládána do soustředných kružnic, ale do jedné dlouhé spirály podobně jako na gramofonové desce. Záznam na CD-ROM disku je jednostranný, délka celé spirály je zhruba 6 km a hustota dat v ní uložených je konstantní.

Data se zaznamenávají do sektorů, které mají velikost 2352 B. Data mohou být zaznamenána 3 způsoby:

1. Mode 1, má 2048 užitečných B/sektor (standard) - MSCDEX podporuje jen 2048B

2. Mode 2, 2336 B/sektor

3. Audio, 2352 B/sektor

Sektor se skládá z 98 rámců. Každý rámec začíná 24 synchronizačními bity a pak následují 2 bloky s 12ti uživatelskými byty a 4mi byty CIRC - korekce. Každý bajt začíná trojicí spojovacích nulových bitů a 14ti bitovým kódem bajtu. Při zakódování nesmí být dvě jedničky vedle sebe. Aby toto nenastalo při spojování bajtů jsou proloženy 3mi spojovacími nulovými bity. Každá sekunda záznamu obsahuje 75 sektorů.

CD-R

CD-R je zkratka označující kompaktní disk s možností zápisu (Compact Disk - Recordable).

Jedná se o standardní disk ve tvaru kotouče o průměru 12 cm, méně často o průměru 8 cm. Médium může mít libovolný tvar, avšak musí mít standardizovaný středový otvor a musí mít těžiště ve středu tohoto otvoru (z důvodu stabilní rotace). Nejčastějším nediskovým tvarem je obdélník, který má zbroušené rohy, aby se dal snadno použít v mechanikách jako 8 cm disk. V tomto tvaru se používá zejména jako reklamní materiál, např. jako vizitka. Kapacita 12 cm disku je stejná jako u běžného disku CD-ROM, tzn. 74 minut audia ve formátu CD-DA nebo 650 MB dat. V současnosti se díky toleranci normy můžeme již setkat pouze s disky o kapacitě 700 MB či 80 min, což je maximum, co norma umožňuje. Větší média již nemusí být čitelná ve všech přehrávačích.

Data jsou uložena ve spirálovité stopě začínající u středu disku. Disk je vyroben z polykarbonátového pružného výlisku, na který je nanesena světloodrazivá vrstva s obsahem zlata či stříbra a ochranný lak.

Princip záznamu spočívá ve změnách odrazivosti reflexního média. Záznam se provádí v mechanikách umožnujících zápis v tzv. vypalovačkách - dnes již standardní součást PC. Při zápisu se pomocí laserového paprsku zahřeje místo na teplotu přesahující 300 °C. Dojde k nevratné změně barvy a toto místo (pit) již neodráží laserový paprsek. Rozdíl mezi tmavým a světlým místem je však nižší než u lisovaných médií, kde se rozdílu v odrazivosti dosahuje pomocí prohlubní. Z tohoto důvodu nemusí některé starší CD mechaniky číst pálená média - jedná se zejména o hudební věže či starší mechaniky u PC. Vytvořená odrazivá a neodrazivá místa však nejsou přímo jedničkami a nulami. Jedničku ve skutčenosti tvoří přechod mezi odrazivým a neodrazivým místem (jak ve směru z odrazivého na neodrazivé tak ve směru opačném). Nulu potom tvoří přechod mezi stejnými pity (odrazivý-odrazivý a neodrazivý-neodrazivý). Kde pit končí není na disku fyzicky viditelné, ale je to dáno normou, díky tomu taky mechanika pozná, kolik za sebou následuje nul. Tyto jedničky a nuly se poté převádí pomocí EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) na skutečné bity. Každých 14 jedniček a nul na CD tak tvoří 1B, což částečně umožňuje detekci chyb.

CD-RW

Média CD-RW (Compact Disk ReWritable) mají všechny vlastnosti jako CD-R, navíc však umožňují smazání jejich obsahu a nahrání nového. Počet takových přepisů (rewrite) se uvádí kolem 1000. Na rozdíl od CD a CD-R má toto médium v sobě chemickou vrstvu, která může být v amorfní nebo krystalické struktuře; tyto fáze se liší odrazivostí (reflektivitou).

Princip detekce

Detekce probíhá na základě rozdílné odrazivosti krystalické a amorfní vrstvy (odrazivost krystalické vrstvy je přibližně o 10% vyšší než u amorfní vrstvy). Potřebný výkon laseru pro úspěšnou detekci se pohybuje v řádech desetin mW.

Princip zápisu

Zápis je realizován krátkým pulsem o vysokém výkonu (řádově desítky mW) kdy dojde k ohřátí záznamové vrstvy nad teplotu tání a následnému rychlému chladnutí záznamové vrstvy za vzniku amorfní struktury.

Vymazání zápisu

Mazání z těchto médii je realizováno delším pulsem o nižším výkonu (řádově jednotky mW) než u zápisu. Tak dochází pouze k zahřátí nad teplotu krystalizace při níž dochází k rekrystalizaci vrstvy → smazání záznamu.

DVD

DVD (anglicky Digital Versatile Disc nebo Digital Video Disc) je formát digitálního optického datového nosiče, který může obsahovat filmy ve vysoké obrazové a zvukové kvalitě nebo jiná data. Při vývoji DVD byl kladen důraz na zpětnou kompatibilitu s CD, takže se mu DVD disk velmi podobá.

Technické informace

Média DVD jsou plastové disky, navenek stejná jako média CD. Disky DVD mají průměr 120 mm a jsou 1,2 mm silná. Data se ukládají pod povrch do jedné nebo dvou vrstev ve stopě tvaru spirály (jako CD). Pro čtení dat se používá laserové světlo s vlnovou délkou 660 nm, tedy kratší než v případě CD; to je jeden z důvodů jejich vyšší kapacity. Stejně tak příčný odstup stop je menší - 0,74 μm oproti 1,6 μm u CD.

DVD oproti CD poskytuje:

efektivnější korekci chyb
vyšší kapacitu záznamu (asi 4,7 GB/4,4 GiB oproti 0,7 GB)
odlišný souborový systém Universal Disk Format, který není zpětně kompatibilní s ISO 9660, který se používá na CD-ROM.

Rychlost mechaniky typu DVD se udává jako násobek 1350 kiB/s, což znamená, že mechanika s rychlostí 16× umožňuje přenosovou rychlost 16 × 1350 = 21600 kiB/s (nebo 21,09 MiB/s).

Médium umožňuje zápis na jednu nebo obě dvě strany, v jedné nebo dvou vrstvách na každou stranu. Na počtu stran a vrstev závisí kapacita média.

DVD-5: jedna strana, jedna vrstva, kapacita 4,7 GB (4,38 GiB)
DVD-9: jedna strana, dvě vrstvy, 8,5 GB (7,92 GiB)
DVD-10: dvě strany, jedna vrstva na každé straně, 9,4 GB (8,75 GiB)
DVD-14: dvě strany, dvě vrstvy na jedné straně, jedna vrstva na druhé, 13,2 GB (12,3 GiB)
DVD-18: dvě strany, dvě vrstvy na každé straně, 17,1 GB (15,9 GiB)

DVD-ROM

DVD-ROM (read only, jen pro čtení, vyrábí se lisováním) je pomyslný nástupce formátu CD-ROM, tedy víceúčelový formát pro přehrávání počítačových dat a multimediálních aplikací. Čtení DVD je možné ve všech PC (a ostatních platforem) vybavených jednotkou DVD s podporou logického formátu UDF.

Zapisovatelná a přepisovatelná DVD

Existují tři typy zapisovatelných a přepisovatelných DVD disků: DVD-R/RW, DVD+R/RW (plus), DVD-RAM.

DVD+R/RW (R = Recordable, jen pro jeden zápis, RW = ReWritable, pro přepisování)

Formát DVD+R je mezi široce rozšířenými formáty nejmladší, kupodivu mladší než formát DVD+RW. Disky DVD+R lze v současnosti běžně zapisovat osminásobnou rychlostí oproti standardní rychlosti DVD, tedy 10 800 kiB za sekundu. Touto rychlostí trvá zápis na disk přibližně 10 minut. DVD+RW je přepisovatelná verze formátu DVD+. Standardní rychlost pro zápis na toto médium je čtyřnásobná oproti základní rychlosti čtení DVD.

První mechaniky, které byly schopny zapisovat DVD-R, DVD-RW, CD-R a CD-RW, vyráběla firma Pioneer v roce 2001. Kompatibilita však nebyla nejlepší, docházelo k chybné identifikaci medií s nižší odrazivostí.

DVD+R DL (R = Recordable, jen pro jeden zápis, DL = DualLayer, dvě vrstvy)
DVD-R/RW (R = Recordable, jen pro jeden zápis, RW = ReWritable, na přepisování)

Formát DVD-R vychází z technologie klasického kompaktního disku, existuje tedy ve dvou verzích – verze R, na kterou lze pouze zapisovat, a verze RW, kterou lze přepisovat. Tento formát byl navržen tak, aby byl co nejkompatibilnější s lisovanými disky DVD (DVD-ROM). Z toho plyne výhoda tohoto formátu, kterou je kompatibilita se staršími mechanikami a přehrávači, které vznikly dříve, než se dalo na DVD zapisovat. Tato výhoda se však v dnešní době ztrácí, protože téměř všechny vyráběné přehrávače a mechaniky dokáží přehrávat jak DVD-R, tak DVD+R formáty.

DVD-RAM – libovolně přepisovatelné médium - dá se s ním pracovat stejným způsobem jako s pevným diskem.

Blue-Ray

Blu-ray disk patří k třetí generaci optických disků, určených pro ukládání digitálních dat. Data se ukládají ve stopě tvaru spirály 0,1 mm pod povrch disku, příčný odstup stop je 0,35 μm. Pro čtení disků Blu-ray se používá laserové světlo s vlnovou délkou 405 nm. Technologii vyvinula japonská firma Sony, podílí se na ní také např. firma Philips. Název disku pochází z anglického Blue ray, tj. modrý paprsek, označení související s barvou světla používaného ke čtení.

Srovnání s jinými médii

Tak jako CD, má i blu-ray disk průměr 12 cm (v menší variantě 8 cm) a tloušťku 1,2 mm. Disky umožňují záznam dat s celkovou kapacitou až 25 GB u jednovrstvého disku, 50 GB u dvouvrstvého disku až po 80 GB u oboustranné dvouvrstvé varianty. Díky umístění záznamu 0,1 mm pod povrch je možné vyrobit hybridní disk s DVD i Blu-ray záznamem na jedné straně disku. Čtecí zařízení pro disky blu-ray jsou vyvíjena s ohledem na kompatibilitu s CD a DVD, tj. mají umožňovat čtení všech tří typů disků.

Jeho konkurenčním formátem byl jiný nově vyvíjený typ optického média - HD DVD. V rámci snahy o co největší kompatibilitu byly vyvinuty také hybridní mechaniky schopné číst jak HD DVD, tak Blu-ray. V únoru 2008 (19. února 2008) však firma Toshiba oznámila zastavení vývoje formátu HD DVD, čímž se Blu-ray stal de facto nástupnickým standardem nahrazujícím DVD.

Maximální (standardní) rozlišení videa na Blu-ray je 1920 × 1080.