Оптический диск - Optical disc

Оптическая линза из компактного диска привода .
Нижняя поверхность 12-сантиметрового компакт-диска ( CD-R ), демонстрирующая характерную переливчатость .
LaserCard производства Drexler Technology Corporation.

В вычислительных и записи оптических дисков технологий , оптический диск ( OD ) представляет собой плоский, как правило , круглый диск , который кодирует двоичные данные ( биты ) в виде яма и земель по специальному материалу, часто алюминий , на одной из ее плоских поверхностей. Его основные области применения - физическое распространение данных в автономном режиме и долгосрочное архивирование . Изменения от ямы к земле или от земли к яме соответствуют двоичному значению 1; в то время как никакие изменения, независимо от того, на земле или в яме, соответствуют двоичному значению 0.

Некруглые оптические диски существуют в модных целях; см. Формованный компакт-диск .

Дизайн и технология

Кодирующий материал расположен поверх более толстой подложки (обычно из поликарбоната ), которая составляет основную часть диска и образует слой расфокусировки пыли. Шаблон кодирования следует непрерывному спиральному пути, покрывающему всю поверхность диска и простирающемуся от самой внутренней дорожки к самой внешней дорожке.

Данные хранятся на диске с помощью лазера или штамповочной машины , и к ним можно получить доступ, когда путь данных освещается лазерным диодом в приводе оптических дисков, который вращает диск со скоростью примерно от 200 до 4000 об / мин или более, в зависимости от тип привода, формат диска и расстояние считывающей головки от центра диска (внешние дорожки считываются с более высокой скоростью передачи данных из-за более высоких линейных скоростей при одинаковых угловых скоростях ).

Большинство оптических дисков имеют характерную радужность из-за дифракционной решетки, образованной ее канавками. Эта сторона диска содержит фактические данные и обычно покрыта прозрачным материалом, обычно лаком .

На обратной стороне оптического диска обычно есть напечатанная этикетка, иногда сделанная из бумаги, но часто напечатанная или проштампованная на самом диске. В отличие от 3 1 / 2 - дюймовый флоппи - диск , большинство оптических дисков не имеют встроенный защитный кожух и поэтому восприимчивы к проблемам передачи данных из - за царапин, отпечатков пальцев и других экологических проблем. Blu-ray имеет покрытие под названием durabis, которое смягчает эти проблемы.

Оптические диски обычно имеют диаметр от 7,6 до 30 см (от 3 до 12 дюймов), наиболее распространенный размер - 12 см (4,75 дюйма). Так называемая программная область , содержащая данные, обычно начинается в 25 миллиметрах от центральной точки. Типичный диск имеет толщину около 1,2 мм (0,05 дюйма), а шаг дорожки (расстояние от центра одной дорожки до центра следующей) составляет от 1,6 мкм (для компакт-дисков ) до 320 нм (для дисков Blu-ray ). .

Типы записи

Оптический диск поддерживает один из трех типов записи: только для чтения (например: CD и CD-ROM ), записываемый (однократная запись, например, CD-R ) или перезаписываемый (перезаписываемый, например, CD-RW ). . Оптические диски с однократной записью обычно имеют записывающий слой органического красителя (может также быть ( фталоцианиновым ) азокрасителем , в основном используемым Verbatim , или оксонольным красителем, используемым Fujifilm ) между подложкой и отражающим слоем. Перезаписываемые диски обычно содержат записывающий слой из сплава, состоящего из материала с фазовым переходом , чаще всего AgInSbTe , сплава серебра , индия , сурьмы и теллура . Азокрасители были представлены в 1996 году, а фталоцианин начал широко применяться только в 2002 году. Тип красителя и материал, используемый для отражающего слоя на оптическом диске, можно определить, пропуская свет через диск, поскольку различные комбинации красителя и материала иметь разные цвета.

На записываемых дисках Blu-ray Disc обычно не используется записывающий слой с органическими красителями, вместо этого используется неорганический записывающий слой. Те, которые есть, известны как диски low-to-high (LTH) и могут изготавливаться на существующих производственных линиях CD и DVD, но имеют более низкое качество, чем традиционные записываемые диски Blu-ray.

использование

Оптические диски часто хранятся в специальных футлярах, иногда называемых футлярами для драгоценностей, и чаще всего используются для цифрового хранения , хранения музыки (например, для использования в проигрывателе компакт-дисков ), видео (например, для использования в проигрывателе Blu-ray ) или данных и программ. для персональных компьютеров (ПК), а также для распространения данных в печатном виде в автономном режиме из-за более низкой цены за единицу по сравнению с другими типами носителей. Ассоциация оптических запоминающих устройств (OSTA) продвигала стандартизованные форматы оптических запоминающих устройств .

Библиотеки и архивы вводят в действие процедуры сохранения оптических носителей, чтобы гарантировать непрерывное использование в дисководе оптических дисков компьютера или соответствующем проигрывателе дисков.

Файловые операции традиционных запоминающих устройств, таких как флэш-накопители , карты памяти и жесткие диски, могут быть смоделированы с использованием файловой системы в реальном времени UDF .

Для резервного копирования компьютерных данных и физической передачи данных оптические диски, такие как компакт-диски и DVD-диски , постепенно заменяются более быстрыми твердотельными устройствами меньшего размера, особенно флэш-накопителями USB . Ожидается, что эта тенденция сохранится, поскольку емкость флэш-накопителей USB продолжает увеличиваться в объеме и снижаться в цене.

Кроме того, музыка, фильмы, игры, программное обеспечение и телешоу, приобретаемые, распространяемые или передаваемые в потоковом режиме через Интернет, значительно сократили количество ежегодно продаваемых аудио-компакт-дисков, видео-DVD-дисков и дисков Blu-ray. Тем не менее, аудио компакт-диски и Blu-ray по-прежнему предпочтительны и покупаются некоторыми как способ поддержки своих любимых произведений, получая взамен что-то осязаемое, а также поскольку аудио компакт-диски (наряду с виниловыми пластинками и кассетами ) содержат несжатый звук без артефактов. с помощью алгоритмов сжатия с потерями , таких как MP3 и Blu-ray, обеспечивает лучшее качество изображения и звука, чем потоковые мультимедиа, без видимых артефактов сжатия из-за более высоких битрейтов и большего объема доступного места для хранения. Тем не менее, Blu-лучи могут иногда torrented через Интернет, но torrenting не может быть вариантом для некоторых, из - за ограничений , введенных с помощью интернет - провайдеров по юридическим или авторских основаниях, низкими скоростями загрузки или не имеющих достаточно свободного места для хранения, так как контент может весить до нескольких десятков гигабайт. Blu-ray может быть единственным вариантом для тех, кто хочет играть в большие игры без необходимости загружать их через ненадежное или медленное интернет-соединение, поэтому они по-прежнему (по состоянию на 2020 год) широко используются игровыми консолями, такими как PlayStation. 4 и Xbox One X . Начиная с 2020 года, игры для ПК не всегда доступны в физическом формате, таком как Blu-ray.

На дисках не должно быть наклеек и их нельзя хранить вместе с бумагой; перед хранением бумаги необходимо извлечь из футляра для драгоценностей. Диски следует брать за края, чтобы не поцарапать, большой палец должен находиться на внутреннем крае диска. Стандарт ISO 18938: 2008 описывает лучшие методы работы с оптическими дисками. Очистка оптического диска никогда не должна производиться по кругу, чтобы на диске не образовывались концентрические круги. Неправильная очистка может поцарапать диск. Записываемые диски не следует подвергать длительному воздействию света. Оптические диски следует хранить в сухих и прохладных условиях, чтобы продлить срок их службы, при температуре от -10 до 23 ° C, никогда не превышающей 32 ° C, и при влажности, никогда не опускающейся ниже 10%, с рекомендуемым хранением при 20-50% влажности без колебания более ± 10%.

Долговечность

Хотя оптические диски более долговечны, чем более ранние форматы аудиовизуальных материалов и хранения данных, они подвержены влиянию окружающей среды и при повседневном использовании при неправильном обращении.

Оптические диски не подвержены неконтролируемым катастрофическим сбоям, таким как поломка головки , скачки напряжения или воздействие воды, как жесткие диски и флеш-накопители , поскольку контроллеры запоминающих устройств оптических приводов не привязаны к самим оптическим дискам, как жесткие диски и флеш-память. контроллеры , и диск обычно можно восстановить из неисправного оптического привода, вставив нерезкую иглу в отверстие для аварийного выброса, и на нем нет точки немедленного проникновения воды и нет интегральной схемы.

Безопасность

Поскольку доступ к самому носителю осуществляется только через лазерный луч, без внутренней схемы управления, он не может содержать вредоносное оборудование, такое как так называемые резиновые утки или USB-убийцы .

Вредоносное ПО не может распространяться на запечатанные на заводе носители, финализированные носители или типы накопителей -ROM ( постоянное запоминающее устройство ), лазерам которых не хватает мощности для записи данных. Вредоносное ПО обычно программируется для обнаружения и распространения на традиционных запоминающих устройствах, таких как флэш-накопители , внешние твердотельные накопители и жесткие диски .

История

Более ранний аналоговый оптический диск, записанный в 1935 году для Lichttonorgel (пробоотборный орган)

Первое зарегистрированное историческое использование оптического диска было в 1884 году, когда Александр Грэм Белл , Чичестер Белл и Чарльз Самнер Тейнтер записали звук на стеклянный диск с помощью луча света.

Optophonie - это очень ранний (1931 год) пример записывающего устройства, использующего свет как для записи, так и для воспроизведения звуковых сигналов на прозрачной фотографии.

Ранняя система оптических дисков существовала в 1935 году под названием Lichttonorgel .

Ранний аналоговый оптический диск, используемый для видеозаписи, был изобретен Дэвидом Полом Греггом в 1958 году и запатентован в США в 1961 и 1969 годах. Эта форма оптического диска была очень ранней формой DVD ( патент США 3 430 966 ). Особый интерес представляет тот факт, что патент США 4 893 297 , поданный в 1989 г., выданный в 1990 г., обеспечил доход от лицензионных отчислений для DVA корпорации Pioneer до 2007 г. - затем охватил системы CD, DVD и Blu-ray. В начале 1960-х Музыкальная корпорация Америки купила патенты Грегга и его компанию Gauss Electrophysics .

Американскому изобретателю Джеймсу Т. Расселу приписывают изобретение первой системы для записи цифрового сигнала на оптической прозрачной фольге, освещаемой сзади мощной галогенной лампой. Заявка на патент Рассела была впервые подана в 1966 году, и он получил патент в 1970 году. После судебного разбирательства Sony и Philips лицензировали патенты Рассела (в то время принадлежавшие канадской компании Optical Recording Corp.) в 1980-х годах.

И диски Грегга, и Рассела являются дискетами, читаемыми в прозрачном режиме, что имеет серьезные недостатки. В 1969 году в Нидерландах физик- исследователь Philips Питер Крамер изобрел оптический видеодиск в отражающем режиме с защитным слоем, считываемым сфокусированным лазерным лучом. Патент США № 5068846 , подана в 1972 году, выдан в 1991 году. Физический формат Крамера используется во всех оптических дисках. В 1975 году Philips и MCA начали работать вместе, а в 1978 году, коммерчески слишком поздно, они представили свой долгожданный лазерный диск в Атланте . MCA доставила диски, а Philips - плееры. Однако презентация оказалась коммерческим провалом, и сотрудничество прекратилось.

В Японии и США компания Pioneer преуспела с лазерными дисками до появления DVD. В 1979 году Philips и Sony совместно разработали аудиокомпакт-диск .

В 1979 году компания Exxon STAR Systems в Пасадене, Калифорния, построила управляемый компьютером привод WORM, в котором использовались тонкопленочные покрытия из теллура и селена на стеклянном диске диаметром 12 дюймов. Система записи использовала синий свет на 457 нм для записи и красный свет на 632,8 нм. В 1981 году компания STAR Systems была куплена Storage Technology Corporation (STC) и переехала в Боулдер, штат Колорадо. Развитие технологии WORM было продолжено с использованием алюминиевых подложек диаметром 14 дюймов. Бета-тестирование дисководов, первоначально обозначенных как Laser Storage Drive 2000 (LSD-2000), было лишь умеренно успешным. Многие из дисков были отправлены в RCA Laboratories (ныне Исследовательский центр Дэвида Сарноффа) для использования в архивных работах Библиотеки Конгресса. В дисках STC использовался герметичный картридж с оптическим окном для защиты по патенту США 4542495 .

Формат CD-ROM был разработан Sony и Philips , введен в 1984 году как расширение Compact Disc Digital Audio и адаптирован для хранения любых цифровых данных. В том же году Sony продемонстрировала формат хранения данных LaserDisc с большей емкостью данных - 3,28 ГБ.

В конце 1980-х - начале 1990-х годов компания Optex, Inc. из Роквилля, штат Мэриленд, создала стираемую оптическую систему цифровых видеодисков в патенте США 5 113 387, используя оптические носители с захватом электронов (ETOM), патент США 5 128 849 . Хотя об этой технологии было написано в выпуске журнала Video Pro Magazine за декабрь 1994 года, обещавшем «смерть ленты», она никогда не продавалась.

В середине 1990-х годов консорциум производителей (Sony, Philips, Toshiba , Panasonic ) разработал второе поколение оптических дисков, DVD .

Магнитные диски нашли ограниченное применение при хранении данных в больших объемах. Итак, возникла необходимость найти еще несколько методов хранения данных. В результате было обнаружено, что с помощью оптических средств могут быть созданы большие устройства для хранения данных, которые, в свою очередь, дали начало оптическим дискам. Самым первым приложением такого рода был компакт-диск (CD), который использовался в аудиосистемах.

Sony и Philips разработали первое поколение компакт-дисков в середине 1980-х годов с полными спецификациями для этих устройств. С помощью такой технологии возможность представления аналогового сигнала в цифровой была использована в полной мере. Для этого были взяты 16-битные выборки аналогового сигнала со скоростью 44 100 выборок в секунду . Эта частота дискретизации была основана на частоте Найквиста 40 000 отсчетов в секунду, необходимой для захвата слышимого диапазона частот до 20 кГц без наложения спектров, с дополнительным допуском, позволяющим использовать неидеальные предварительные фильтры аналогового звука для удаления любых более высоких частот. частоты. Первая версия стандарта позволяла воспроизводить до 75 минут музыки, что требовало 650 МБ дискового пространства.

DVD диск появился после того, как компакт-диск стал широко распространенным в обществе.

Оптический диск третьего поколения был разработан в 2000–2006 годах и был представлен как диск Blu-ray. Первые фильмы на дисках Blu-ray были выпущены в июне 2006 года. Blu-ray в конечном итоге победил в войне форматов оптических дисков высокой четкости над конкурирующим форматом, HD DVD . Стандартный диск Blu-ray может содержать около 25 ГБ данных, DVD - около 4,7 ГБ, а компакт-диск - около 700 МБ.

Сравнение различных оптических носителей информации

Первое поколение

С самого начала оптические диски использовались для хранения аналогового видео вещательного качества, а затем и цифровых носителей, таких как музыка или компьютерное программное обеспечение. Формат LaserDisc хранит аналоговые видеосигналы для распространения домашнего видео , но коммерчески проигрывает формату видеокассет VHS , в основном из-за его высокой стоимости и невозможности перезаписи; другие форматы дисков первого поколения были разработаны только для хранения цифровых данных и изначально не могли использоваться в качестве носителя цифрового видео .

Большинство дисковых устройств первого поколения имели инфракрасную лазерную считывающую головку. Минимальный размер лазерного пятна пропорционален длине волны лазера, поэтому длина волны является ограничивающим фактором для количества информации, которая может быть сохранена в данной физической области на диске. Инфракрасный диапазон выходит за пределы длинноволнового диапазона видимого света, поэтому он поддерживает меньшую плотность, чем более коротковолновый видимый свет. Одним из примеров емкости хранения данных высокой плотности, достигаемой с помощью инфракрасного лазера, является 700 МБ нетто пользовательских данных на 12-сантиметровом компакт-диске.

Другие факторы, которые влияют на плотность хранения данных, включают: наличие нескольких слоев данных на диске, метод вращения ( постоянная линейная скорость (CLV), постоянная угловая скорость (CAV) или зонированная-CAV), состав площадок и ямки, а сколько неиспользованных полей указано в центре и на краю диска.

Второе поколение

Оптические диски второго поколения предназначались для хранения больших объемов данных, включая цифровое видео вещательного качества. Такие диски обычно читаются с помощью лазера видимого света (обычно красного); более короткая длина волны и большая числовая апертура позволяют получить более узкий световой луч, позволяя меньшие ямки и участки в диске. В формате DVD это позволяет хранить 4,7 ГБ на стандартном одностороннем однослойном диске диаметром 12 см; в качестве альтернативы, носители меньшего размера, такие как формат DataPlay , могут иметь емкость, сравнимую с емкостью более крупного стандартного компактного 12-сантиметрового диска.

Третье поколение

Оптические диски третьего поколения используются для распространения видео высокой четкости и видеоигр и поддерживают большую емкость хранения данных, что достигается за счет использования коротковолновых лазеров видимого света и большей числовой апертуры. В дисках Blu-ray и HD DVD используются сине-фиолетовые лазеры и фокусирующая оптика с большей апертурой для использования с дисками с меньшими углублениями и площадками, что обеспечивает большую емкость хранения данных на каждый слой. На практике эффективная емкость мультимедийного представления улучшается за счет улучшенных кодеков сжатия видеоданных, таких как H.264 / MPEG-4 AVC и VC-1 .

Объявлено, но не выпущено:

Четвертое поколение

Следующие форматы выходят за рамки текущих дисков третьего поколения и имеют потенциал для хранения более одного терабайта (1 ТБ ) данных и , по крайней мере некоторые из них предназначены для холодного хранения данных в центрах обработки данных :

Объявлено, но не выпущено:

Обзор оптических типов

Имя Емкость Экспериментальный Годы
Лазерный диск (LD) 0,3 ГБ 1971–2001
Запись один раз, чтение с большого количества дисков (WORM) 0,2–6,0 ГБ 1979–1984
Компакт-диск (CD) 0,7–0,9 ГБ 1982 – настоящее время
Оптическая память для захвата электронов (ETOM) 6.0–12.0 ГБ 1987–1996
Мини-диск (MD) 0,14–1,0 ГБ 1989 – настоящее время
Магнитооптический диск (MOD) 0,1–16,7 ГБ 1990 – настоящее время
Цифровой универсальный диск (DVD) 4,7–17 ГБ 1995 – настоящее время
LIMDOW (прямая перезапись модуляции интенсивности лазера) 2,6 ГБ 10 ГБ 1996 – настоящее время
GD-ROM 1,2 ГБ 1997 – настоящее время
Флуоресцентный многослойный диск 50–140 ГБ 1998-2003 гг.
Универсальный многослойный диск (VMD) 5–20 ГБ 100 ГБ 1999-2010
Гипер CD-ROM 1 ПБ 100 ЭБ 1999? -?
DataPlay 500 МБ 1999-2006
Оптическая сверхплотность (UDO) 30–60 ГБ 2000 – настоящее время
FVD (FVD) 5,4–15 ГБ 2001 – настоящее время
Расширенный универсальный диск (EVD) DVD 2002-2004 гг.
HD DVD 15–51 ГБ 1 ТБ 2002-2008 гг.
Диск Blu-ray (BD) 25 ГБ
50 ГБ
100 ГБ ( BDXL )
128 ГБ ( BDXL )
1 ТБ 2002 – настоящее время
2010 – настоящее время (BDXL)
Профессиональный диск с данными (PDD) 23 ГБ 2003-2006 гг.
Профессиональный диск 23–128 ГБ 2003 – настоящее время
Цифровой многослойный диск 22-32 ГБ 2004–2007 гг.
Мультиплексное оптическое хранилище данных (MODS-Disc) 250 ГБ – 1 ТБ 2004 – настоящее время
Универсальный медиа-диск (UMD) 0,9–1,8 ГБ 2004–2014 гг.
Голографический универсальный диск (HVD) 6.0 ТБ 2004–2012
Диск  [ ы ] с белковым покрытием (PCD) 50 ТБ 2005–2006
M-ДИСК 4,7 ГБ (формат DVD)
25 ГБ (формат Blu-ray)
50 ГБ (формат Blu-ray)
100 ГБ ( формат BDXL )
2009 – настоящее время
Архивный диск 0,3–1 ТБ 2014 – настоящее время
Ультра HD Blu-ray 50 ГБ
66 ГБ
100 ГБ
2015 – настоящее время
Примечания
  1. ^ Прототипы и теоретические значения.
  2. ^ Годы от (известного) начала разработки до конца продаж или разработки.

Записываемые и перезаписываемые оптические диски

На рынке существует множество форматов оптических записывающих устройств, записывающих непосредственно на диск , все из которых основаны на использовании лазера для изменения отражательной способности цифрового носителя записи , чтобы дублировать эффекты ямок и уступов, возникающих при использовании коммерческого оптического диска. нажата. Такие форматы, как CD-R и DVD-R, являются « записывать один раз, читать много » или однократно записывать, в то время как CD-RW и DVD-RW перезаписываются, что больше похоже на жесткий диск с магнитной записью (HDD). Технологии мультимедиа различаются, M-DISC использует другие методы записи и носители по сравнению с DVD-R и BD-R.

Сканирование ошибок поверхности

Измерение частоты ошибок на DVD + R. Частота ошибок все еще находится в нормальном диапазоне.

Оптические носители могут предсказанием проверяться на наличие ошибок и СМИ deterioation задолго до каких - либо данных становится нечитаемым.

Более высокий уровень ошибок может указывать на износ и / или низкое качество носителя, физическое повреждение, нечистую поверхность и / или носитель, записанный с использованием неисправного оптического привода. Эти ошибки в некоторой степени могут быть компенсированы исправлением ошибок .

Программное обеспечение для сканирования ошибок включает Nero DiscSpeed , k-probe , Opti Drive Control (ранее «CD speed 2000» ) и DVD info Pro для Windows и QPxTool для кросс-платформенных .

Поддержка функции сканирования ошибок зависит от производителя и модели оптического привода.

Типы ошибок

Существуют различные типы измерений ошибок, включая так называемые ошибки «C1» , « C2 » и «CU» на компакт-дисках , « ошибки PI / PO (внутренняя / внешняя парность)» и более критические « ошибки PI / PO». на DVD . Более точные измерения ошибок на компакт-дисках, поддерживаемых очень небольшим количеством оптических приводов, называются E11 , E21 , E31 , E21 , E22 , E32 .

«CU» и «POF» представляют собой неисправимые ошибки на компакт-дисках с данными и DVD-дисках соответственно, что приводит к потере данных и может быть результатом слишком большого количества последовательных более мелких ошибок.

Из-за более слабой коррекции ошибок, используемой на аудио компакт-дисках ( стандарт Красной книги ) и видео компакт-дисках ( стандарт Белой книги ), ошибки C2 уже приводят к потере данных. Однако даже с ошибками C2 ущерб в какой-то степени невосприимчив.

Диски Blu-ray используют так называемые параметры ошибок LDC ( Long Distance Code s) и BIS ( Burst Indication Subcode s). По словам разработчика программного обеспечения Opti Drive Control , диск можно считать исправным при частоте ошибок LDC ниже 13 и частоте ошибок BIS ниже 15.

Производство оптических дисков

Оптические диски изготавливаются методом репликации. Этот процесс можно использовать со всеми типами дисков. Записываемые диски содержат предварительно записанную важную информацию, такую ​​как производитель, тип диска, максимальная скорость чтения и записи и т. Д. При репликации необходимо чистое помещение с желтым светом, чтобы защитить светочувствительный фоторезист и предотвратить повреждение данных на диск.

Стеклянный мастер используется в репликации. Мастер помещается в машину, которая его максимально очищает с помощью вращающейся щетки и деионизированной воды, подготавливая его к следующему этапу. На следующем этапе анализатор поверхности проверяет чистоту мастера перед нанесением фоторезиста на мастер.

Затем фоторезист запекают в духовке, чтобы он затвердел. Затем в процессе экспонирования мастер помещается на поворотный столик, где лазер выборочно подвергает резист воздействию света. В то же время на диск наносится проявитель и деионизированная вода для удаления открытого резиста. Этот процесс формирует углубления и ленточки, которые представляют данные на диске.

Затем на мастера наносят тонкий слой металла, делая негатив мастера с ямками и приземлениями в него. Затем негатив снимается с мастера и покрывается тонким слоем пластика. Пластик защищает покрытие, пока штамповочный пресс пробивает отверстие в центре диска и пробивает лишний материал.

Теперь негатив - это штамп - часть слепка, который будет использоваться для тиражирования. Он размещается на одной стороне формы так, чтобы сторона с данными, содержащая ямки и площадки, была обращена наружу. Это делается внутри термопластавтомата. Затем машина закрывает форму и впрыскивает поликарбонат в полость, образованную стенками формы, которая формирует или формует диск с данными на нем.

Расплавленный поликарбонат заполняет ямки или промежутки между площадками на негативе, приобретая их форму при затвердевании. Этот шаг чем-то похож на прессование записи .

Диск из поликарбоната быстро охлаждается и сразу же снимается с машины перед формированием следующего диска. Затем диск металлизируется и покрывается тонким отражающим слоем алюминия. Алюминий заполняет пространство, когда-то занимаемое негативом.

Затем наносится слой лака для защиты алюминиевого покрытия и обеспечения поверхности, пригодной для печати. Лак наносится около центра диска, и диск вращается, равномерно распределяя лак по поверхности диска. Лак затвердевает под воздействием ультрафиолета. Затем диски подвергаются шелкографии или наносится этикетка.

Записываемые диски добавляют слой красителя, а перезаписываемые диски вместо этого добавляют слой сплава с фазовым переходом, который защищен верхним и нижним диэлектрическими (электроизоляционными) слоями. Слои можно распылять. Дополнительный слой находится между канавками и отражающим слоем диска. Канавки создаются на записываемых дисках вместо традиционных ямок и площадок, встречающихся на реплицированных дисках, и эти две можно сделать в одном процессе экспонирования. На DVD-дисках выполняются те же процессы, что и на компакт-дисках, но на более тонком диске. Затем более тонкий диск приклеивается ко второму, столь же тонкому, но пустому диску с помощью УФ-отверждаемого жидкого оптически прозрачного клея , образуя DVD-диск. При этом данные остаются в середине диска, что необходимо для того, чтобы DVD-диски достигли своей емкости. В многослойных дисках для всех слоев используются полуотражающие, а не отражающие покрытия для всех слоев, кроме последнего слоя, который является самым глубоким и использует традиционное отражающее покрытие.

Двухслойные DVD изготавливаются несколько иначе. После металлизации (с более тонким металлическим слоем, чтобы пропустить немного света) в центре диска наносятся базовые и питательные смолы, которые предварительно отверждаются. Затем диск снова прессуется с использованием другого штампа, и смолы полностью отверждаются УФ-светом перед отделением от штампа. Затем на диск наносится еще один, более толстый слой металлизации, который затем приклеивается к чистому диску с помощью клея LOCA. Диски DVD-R DL и DVD + R DL получают слой красителя после отверждения, но до металлизации. Диски CD-R, DVD-R и DVD + R получают слой краски после прессования, но до металлизации. CD-RW, DVD-RW и DVD + RW содержат слой металлического сплава, расположенный между двумя диэлектрическими слоями. HD-DVD изготавливается так же, как и DVD. На записываемых и перезаписываемых носителях большая часть штампа состоит из канавок, а не углублений и выступов. Канавки содержат частоту колебаний, которая используется для определения положения считывающего или записывающего лазера на диске. DVD вместо этого используют пре-питы с постоянным колебанием частоты.

Блю рей

Диски Blu-ray HTL (типа high-to-low ) изготавливаются по-другому. Во-первых, вместо стеклянного мастера используется силиконовая пластина . Вафля обрабатывается так же, как и мастер по стеклу.

Затем на пластину наносят гальваническое покрытие, чтобы сформировать никелевый штамп толщиной 300 микрон, который отслаивается от пластины. Штамп устанавливается на форму внутри пресса или тиснителя.

Диски из поликарбоната формуются аналогично DVD и CD дискам. Если производятся диски BD-R или BD-RE, пресс-форма оснащена штампом, который наносит рисунок канавок на диски вместо углублений и площадок, имеющихся на дисках BD-ROM.

После охлаждения на диск с помощью распыления наносится слой сплава серебра толщиной 35 нанометров . Затем создается второй слой путем нанесения на диск основы и смолы для переноса ямок, которые предварительно отверждаются в его центре.

После нанесения и предварительного отверждения диск прессуется или тиснится с использованием штампа, а смолы немедленно отверждаются интенсивным ультрафиолетовым светом, прежде чем диск отделяется от штампа. Штамп содержит данные, которые будут перенесены на диск. Этот процесс известен как тиснение и представляет собой этап, на котором данные гравируются на диске, заменяя процесс прессования, используемый в первом слое, и он также используется для многослойных DVD-дисков.

Затем на диск напыляется слой сплава серебра толщиной 30 нанометров, и процесс повторяется столько раз, сколько требуется. Каждое повторение создает новый уровень данных. (Смолы наносятся снова, предварительно отвержденные, штампованные (с данными или канавками) и отвержденные, серебряный сплав напыляется и т. Д.)

Диски BD-R и BD-RE получают (посредством распыления) металлический (записывающий слой) сплав (который зажат между двумя диэлектрическими слоями, также напыляемый в BD-RE) перед нанесением 30-нанометровой металлизации (серебряный сплав, алюминий или золото) слой, который напыляется. В качестве альтернативы сплав серебра может быть нанесен до нанесения записывающего слоя. Серебряные сплавы обычно используются в Blu-ray, а алюминий обычно используется на компакт-дисках и DVD. Золото используется в некоторых «архивных» компакт-дисках и DVD, поскольку оно более химически инертно и устойчиво к коррозии, чем алюминий, который разъедает оксид алюминия , который можно увидеть при гниении диска в виде прозрачных пятен или точек на диске, которые предотвращают повреждение. диск от считывания, поскольку лазерный луч проходит через диск, а не отражается обратно в узел лазерного считывающего устройства для считывания. Обычно алюминий не подвержен коррозии, поскольку имеет тонкий оксидный слой, который образуется при контакте с кислородом. В этом случае он может подвергнуться коррозии из-за своей тонкости.

Затем наносится покровный слой толщиной 98 микрон с использованием УФ-отверждаемого жидкого оптически прозрачного клея , а также наносится твердое покрытие толщиной 2 микрона (например, Durabis ) и отверждается с помощью УФ-излучения. На последнем этапе на этикеточную сторону диска наносится барьерный слой из нитрида кремния толщиной 10 нанометров для защиты от влаги. Данные Blu-ray хранятся очень близко к читаемой поверхности диска, что необходимо для достижения максимальной емкости Blu-ray.

Диски в больших количествах можно тиражировать или дублировать. При тиражировании описанный выше процесс используется для создания дисков, в то время как при дублировании диски CD-R, DVD-R или BD-R записываются и финализируются, чтобы предотвратить дальнейшую запись и обеспечить более широкую совместимость. (См. Создание оптических дисков ). Оборудование также отличается: тиражирование выполняется полностью автоматизированным специализированным оборудованием, стоимость которого составляет сотни тысяч долларов США на рынке подержанных автомобилей, в то время как дублирование может быть автоматизировано (с использованием так называемого автозагрузчика) или выполняться с помощью рукой, и требуется только небольшой настольный дубликатор.

Характеристики

Базовая (1 ×) и (текущая) максимальные скорости по поколениям
Поколение База Максимум
(Мбит / с) (Мбит / с) ×
1-й (CD) 1.17 65,6 56 ×
2-й (DVD) 10,57 253,6 24 ×
3-й (BD) 36 504 14 ×
4-й (AD) ? ? 14 ×
Емкость и номенклатура
Обозначение Стороны Слои
(всего)
Диаметр Емкость
(см) ( ГБ )
BD СС SL 1 1 8 7,8
BD СС DL 1 2 8 15,6
BD СС SL 1 1 12 25
BD СС DL 1 2 12 50
BD СС TL 1 3 12 100
BD SS QL 1 4 12 128
CD – ROM 74 мин. СС SL 1 1 12 0,682
CD – ROM 80 мин. СС SL 1 1 12 0,737
CD – ROM СС SL 1 1 8 0,194
DDCD – ROM СС SL 1 1 12 1,364
DDCD – ROM СС SL 1 1 8 0,387
DVD – 1 СС SL 1 1 8 1,46
DVD – 2 СС DL 1 2 8 2,66
DVD – 3 DS SL 2 2 8 2,92
DVD – 4 DS DL 2 4 8 5,32
DVD – 5 СС SL 1 1 12 4,70
DVD – 9 СС DL 1 2 12 8,54
DVD – 10 DS SL 2 2 12 9,40
DVD – 14 DS DL / SL 2 3 12 13,24
DVD – 18 DS DL 2 4 12 17.08
DVD – R 1.0 СС SL 1 1 12 3,95
DVD – R (2.0), + R, –RW, + RW СС SL 1 1 12 4,7
DVD-R, + R, –RW, + RW DS SL 2 2 12 9,40
DVD – RAM СС SL 1 1 8 1,46
DVD – RAM DS SL 2 2 8 2,65
DVD – RAM 1.0 СС SL 1 1 12 2,58
DVD – RAM 2.0 СС SL 1 1 12 4,70
DVD – RAM 1.0 DS SL 2 2 12 5,16
DVD – RAM 2.0 DS SL 2 2 12 9,40

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки