Для считывания информации с компакт-диска используется лазерная головка (ЛГ). В корпусе ЛГ установлены лазерный диод, внутренняя оптическая система (дифракционная решетка, цилиндрическая, коллиматорная и другие линзы, призма), катушки фокусировки и трекинга с фокусирующей линзой, лазерный диод (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Конструкция лазерной головки
При подаче напряжения питания полупроводниковый лазерный диод генерирует когерентный (разность фаз волн постоянна во времени) луч, который с помощью дифракционной решетки разделяется на основной луч и два дополнительных. Пройдя через элементы оптической системы и фокусирующую линзу, эти лучи попадают на компакт-диск (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Фокусировка луча на поверхности диска
Точную фокусировку лучей на диске осуществляют катушки фокусировки, устанавливающие нужное положение линзы. Отразившись от диска, лучи снова попадают на фокусирующую линзу и дальше в оптическую систему. При этом отраженные лучи отделяются от падающих благодаря их разной поляризации. Перед тем, как попасть на фотодатчики (фотодиодную матрицу), основной луч проходит через цилиндрическую линзу, в которой используется эффект дисторсии для определения точности фокусировки (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Лучи и сигналы на фотодетекторах
Если луч сфокусирован точно на поверхности компакт-диска, отраженный луч на фотодатчиках имеет форму круга, если перед или за поверхностью - форму эллипса.
Сигналы с фотодатчиков предварительно усиливаются, и по разности сигналов (A+C) и (B+D) определяется ошибка фокусировки FE (Focus Error). При точной фокусировке сигнал FE равен нулю.
Два боковых луча попадают на датчики E и F. Они используются для отслеживания прохождения основного луча по считываемой дорожке (треку) (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Принцип отслеживания трека: а). точное прохождение луча по треку; б). ошибочное
Разность сигналов E и F определяет ошибку трекинга (отслеживания дорожки) TE (Tracking Error).
Суммарный сигнал с датчиков A, B, C и D представляет собой высокочастотный (RF) сигнал (>4 МГц) в формате EFM (Eight-to-Fourteen Modulation). Он содержит закодированную аудиоинформацию и дополнительные данные.
1.2 Работа сервосхем и основные сигналы в процессе считывания диска
При установке компакт-диска двигатель позиционирования (Slide motor) перемещает лазерную головку в начальное положение, пока не замкнется концевик "Начальное положение головки". (В некоторых моделях для передвижения каретки и позиционирования имеется не два, а один двигатель.) Дальше головка начинает медленно отъезжать, пока не разомкнется концевик.
По сигналу LDON сервосхема автоматического питания лазера (ALPC - Automatic Laser Power Control) подает питание на лазерный диод. Иногда могут применяться дополнительные концевики для блокировки включения лазера и предотвращения попадания в глаза лазерного луча при разобранном механизме, а иногда лазер постоянно включен при закрытой каретке. Система ALPC поддерживает на заданном уровне мощность излучения лазерного диода. Текущую мощность излучения контролирует фотоприемник, помещенный в одном корпусе с лазерным диодом.
Сервопроцессор начинает вырабатывать импульсы начального поиска фокуса (FSR), которые поступают к сервосхемам фокусировки и далее через драйвер - на фокусирующую линзу. Сервосхема фокусировки предназначена для компенсации биений компакт-диска (вверх-вниз). Драйвер (выходной каскад) используется для усиления мощности сигналов. Линза начинает перемещаться вверх-вниз. При точной фокусировке луча на поверхности компакт-диска сигнал ошибки фокусировки FE=(A+C)-(B+D) станет минимальным, отключится подача импульсов FSR, и сервосхема фокусировки начнет управлять фокусирующей катушкой с помощью сигнала FEM, который представляет собой скорректированный сигнал FE. После удачной фокусировки вырабатывается сигнал FOK (FocusOk). Если после 3-4 FSR-импульсов сигнал FOK не вырабатывается, то определяется отсутствие компакт-диска, и работа проигрывателя останавливается.
Сигнал FOK поступает к сервосхемам управления скоростью вращения двигателя (СУСВД). Они вырабатывают сигналы MON (разрешение), MDS (обороты), MDP (фаза), CLV (управление) для управления работой двигателя и регулирования его скорости вращения. Двигатель начинает вращаться и набирать скорость. В некоторых проигрывателях импульсы запуска двигателя генерируются еще до подачи сигнала FOK вместе с FSR-импульсами. При постоянной угловой скорости вращения от начала к концу диска увеличиваются диаметр дорожки и линейная скорость. СУСВД поддерживает на постоянном уровне линейную скорость вращения диска, а после остановки проигрывателя притормаживает обороты двигателя.
Номинальная скорость потока считываемой информации с диска 4,3218 Мбит/с.
Одновременно сигнал FOK поступает к сервосхеме трекинга и активизирует ее работу. Эта сервосхема обеспечивает точное прохождение луча по центру дорожки. Для отслеживания положения луча используется сигнал ошибки трекинга (TE=E-F). Отфильтрованная высокочастотная составляющая сигнала TE (сигнал TER) поступает на катушку трекинга. Катушка трекинга перемещает линзу в перпендикулярном к дорожкам направлению и может обеспечить считывание до 20 треков без перемещения ЛГ. Отфильтрованная низкочастотная составляющая сигнала TE (сигнал RAD) подается на двигатель позиционирования, который перемещает ЛГ по полю диска. Лазерная головка периодически перемещается, когда количество прочитанных дорожек выходит за пределы, допустимые для катушки трекинга.
Схемы трекинга не могут самостоятельно определить нахождение луча на информационной дорожке или между ними. Для этого используется зеркальный детектор, который по амплитуде высокочастотного сигнала EFM определяет положение луча и корректирует его. Если луч находится между дорожками, то амплитуда сигнала EFM минимальна. При удачном отслеживании сервосхемы трекинга вырабатывают сигнал TOK (Tracking OK).
После этого начинается считывание информации с диска. Протактированный импульсами с кварцевого генератора, PLL-детектор подстраивается по частоте и фазе к высокочастотному EFM-сигналу и выделяет из него данные. В сдвиговом регистре последовательные данные преобразуются в параллельные. Дальше информация декодируется, проходит начальную обработку (деперемежение, коррекция ошибок и т.п.) и помещается в буфер "половинного состояния". СУСВД поддерживает заполнение буфера на уровне 50%. Если скорость вращения низкая и буфер заполнен менее чем на 50%, то сервосхема увеличит обороты двигателя, и наоборот. Можно на некоторое время притормозить диск, но звук не прервется. Это объясняется наличием буфера. Похожий принцип работы в AntiShock-схемах, но у них емкость и процент заполнения больше.
Информация в буфер записывается и считывается по импульсам WFCK и RFCK соответственно. Считанная информация разделяется на аудиоданные и субкод. Субкод - это служебная информация, которая содержит синхронизирующие биты, сведения о текущем треке, времени. Субкод используют сервосхемы для позиционирования лазерной головки в нужную точку. Скорость потока субкода составляет 58,8 кбит/с. Аудиоданные обрабатываются в звуковых схемах, и на выход поступает аналоговый аудиосигнал.
1.3 Преобразование звука
Преобразование звука из цифрового в аналоговый формат происходит в звуковых схемах. Первоначально данные левого и правого каналов смешаны (мультиплексированы) и размещены в одном потоке. Аудиоданные проходят дальнейшую обработку (интерполяция, замещение) в цифровых аудиосхемах.
Для улучшения качества звука и уменьшения шумов могут использоваться цифровые фильтры и схемы ускоренной выборки (OVERSAMPLING). Цифровые фильтры преобразуют разрядность аудиосигнала с 16 до 18 или 20 бит, уменьшая ступеньку квантования в выходном сигнале. При использовании 18-разрядного фильтра и ЦАП ступенька уменьшается в 4 раза и, соответственно, звук становится более приятным. Схемы ускоренной выборки перемещают шумы квантования (>22 кГц) в область более высоких частот. Данные для ЦАП считываются и преобразуются со скоростью в 2, 4, 8 или 16 раз большей, чем номинальная.
ЦАП преобразовывает цифровые сигналы в аналоговую форму. Возможны два варианта (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Включение ЦАП в звуковых схемах
В дорогих моделях используется вариант, показанный на рис. 1.5,а. Мультиплексированный цифровой сигнал поступает на демультиплексор, который по тактирующим импульсам разделяет его на 2 цифровых потока соответственно для левого и правого каналов. Для каждого канала используется свой ЦАП. В другом варианте (рис. 1.5,б) применяется один ЦАП, аналоговый сигнал с которого разделяется коммутатором на два канала. В обоих случаях линия задержки используется для выравнивания по времени данных правого и левого каналов.
Аудиосигналы с выхода ЦАП усиливаются и поступают на выходные фильтры. Фильтры обрезают высокочастотные составляющие (>20 кГц), шумы квантования и сглаживают ступеньку.
В аудиосхемах используются транзисторные ключи, которые управляются сигналом MUTE и закорачивают выходной сигнал на корпус. Если диск считывается нормально, то в режимах "Воспроизведение" или "Перемотка по треку" процессор отключает блокировку звука. Во всех остальных режимах функция MUTE активизирована.
От качества фильтра напрямую зависит качество аудиосигнала. В дорогих моделях используют фильтры более высоких порядков.
1.4 Функционирование проигрывателя в различных режимах
1.4.1 Загрузка диска
При включении проигрывателя в сеть вырабатывается сигнал сброса Reset, который обнуляет регистры процессора. Процессор проверяет положение каретки, лазерной головки (при необходимости позиционирует в начальное положение) и наличие компакт-диска. В некоторых моделях при наличии диска проигрыватель переходит в режим воспроизведения.
При нажатии клавиши "Open/Close" процессор подает сигнал на двигатель каретки, каретка выезжает. При полном выезде каретки срабатывает концевик "Конечное положение каретки", и процессор останавливает двигатель. В некоторых моделях проигрывателей применяются электрические схемы без концевиков, которые по силе тока, потребляемого двигателем, определяют начальное и конечное положения каретки.
Диск устанавливается в каретку. При повторном нажатии клавиши "Open/Close" процессор запускает двигатель. Каретка заезжает, пока не сработает концевик "Начальное положение каретки". Диск устанавливается на столик и прижимается к нему. Проигрыватель пытается считать заголовок диска.
Информация с диска считывается в направлении от центра. Физически заголовок расположен в начале компакт- диска. В нем записана информация о количестве композиций, общем времени и т.п. Если информация считается удачно, на экране высветятся характеристики диска. В противном случае на дисплее появится сообщение "Error", "No Disc" или "-", а в некоторых моделях режим воспроизведения будет заблокирован.
1.4.2 Воспроизведение
ЛГ начинает считывать диск, ищет начало первого трека и начинает воспроизводить его. Одновременно отображаются номер и время трека на дисплее.
1.4.3 Пауза
Приостанавливается воспроизведение диска. Выходной аудиосигнал блокируется. Лазерная головка остается на одном месте.
1.4.4 Перемотка по трекам "<<",">>"
ЛГ ищет начало нужного трека и начинает его воспроизводить.
1.4.5 Перемотка по треку "<", ">
В этом режиме ускоренно проигрывается трек. Процессор вырабатывает сигналы JF (прыжок вперед) и JP (прыжок назад). Катушка трекинга и ЛГ медленно перемещаются вперед (назад). Считывающий луч постоянно перепрыгивает с текущей дорожки на следующую. С помощью детектора подсчитывается количество пересеченных дорожек. Соответственно вырабатывается сигнал для управления катушкой трекинга (до 25 треков) и двигателем позиционирования. Амплитуда аудиосигнала на выходе немного снижается.
Что такое LaserDisc January 24th, 2016
Как то я даже не знал, что существовали такие носители. Многие подумают, что это те же самые CD-диски, но это не так. Вот смотрите...
LaserDisc (LD) — первый коммерческий оптический носитель данных, предназначавшийся, прежде всего, для домашнего просмотра кинофильмов. Однако, несмотря на технологическое превосходство над VHS и Betamax, Laserdisc не имел существенного успеха на мировом рынке: в основном был распространён в США и Японии, в Европе к нему отнеслись прохладно, в России лазердиски имели небольшое распространение, в основном за счёт коллекционеров — любителей видео.
В отличие от Video CD, DVD и Blu-ray дисков, LaserDisc содержит аналоговое видео в композитном представлении (полный цветной телевизионный сигнал) и звуковое сопровождение в аналоговой и/или в цифровой форме. Стандартный лазердиск для домашнего использования имеет диаметр 30 см (11,81 дюймов) и склеен из двух односторонних покрытых пластиком алюминиевых дисков. Информация о сигнале хранится в миллиардах микроскопических углублений (питах), выгравированных в алюминиевом слое под поверхностью. Поверхностный акриловый слой (1,1 мм) защищает их от пыли и отпечатков пальцев. Для чтения данных с диска применяется маломощный лазерный луч, который через зеркально-оптическую систему создает тонкий пучок света (диаметром 1 мкм) на поверхности диска и, отражаясь, попадают на фото датчик и, далее, передаётся как закодированный аудио/видео сигнал высокой плотности для последующего воспроизведения.
Процесс записи и считывания информации осуществляется при помощи лазера.
Формат контента: NTSC, PAL
Ёмкость:
60 минут на сторону CLV (постоянная линейная скорость)
30 минут на сторону CAV (постоянная угловая скорость)
Считывающий механизм: лазер, длина волны 780 нм (инфракрасный)
Разработан: Philips MCA
Размер: диаметр 30 см (11.81″)
Применение: хранение аудио, видео
Год выпуска: 1978
Технология Laserdisc с использованием светопропускающего носителя была разработана Дэвидом Полом Греггом в 1958 году. В 1969 году компания Philips создала видеодиск, работающий в режиме отражённого света, имеющий большие преимущества перед режимом на просвет. MCA и Philips объединили свои усилия и продемонстрировали первый видеодиск в 1972 году. В продажу первый лазердиск поступил в Атланте 15 декабря 1978 года — через два года после появления на рынке видеомагнитофонов формата VHS и за четыре года до CD, основывавшихся на технологии LaserDisc. Компания Philips производила проигрыватели, а MCA издавала диски, но их сотрудничество было не очень успешным и закончилось через несколько лет. Несколько ученых, занимавшихся разработкой технологии, организовали фирму Optical Disc Corporation.
Первым лазердиском, поступившим в продажу в Северной Америке, был выпущенный MCA DiscoVision в 1978 году фильм "Челюсти". Последними — фильмы "Сонная лощина" и "Воскрешая мертвецов" компании Paramount, выпущенные в 2000 году. В Японии было издано ещё не меньше дюжины фильмов вплоть до конца 2001 года. Последним японским фильмом выпущенным в формате LaserDisc был "Tokyo Raiders".
Так как цифровое кодирование (сжатие видео) было в 1978 году либо недоступно, либо нецелесообразно, применялись три метода уплотнения записи на основе изменения скорости вращения диска:
CAV (англ. Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость (как при воспроизведении грампластинки)) — стандартные видеодиски (англ. Standard Play), поддерживающие такие функции как стоп-кадр, изменяемое замедленное воспроизведение вперёд и назад. CAV-диски при воспроизведении имеют постоянную скорость вращения (1800 оборотов в минуту для стандарта NTSC (525 строк) и 1500 оборотов в минуту для стандарта PAL (625 строк)), и за один оборот считывается один кадр. В этом режиме на одной стороне диска CAV может храниться 54 000 отдельных кадров - 30 минут аудио/видео материала. CAV использовали реже, чем CLV, в основном для специальных изданий художественных фильмов, для бонусных материалов и специальных эффектов. Одно из преимуществ этого метода является возможность переходить на любой кадр непосредственно по его номеру. Произвольный доступ и функция стоп-кадра позволили производителям создавать простейшие интерактивные видеодиски, размещая на диске помимо видеоматериалов отдельные статичные изображения.
CLV (англ. Constant Linear Velocity — постоянная линейная скорость (как при воспроизведении компакт-дисков)) — долгоиграющие видеодиски (англ. Extended Play) не имеют специальных возможностей воспроизведения CAV-дисков, предлагая только простое воспроизведение на всех проигрывателях Laserdisс, кроме проигрывателей высокого класса, имеющих функцию цифрового стоп-кадра. Эти проигрыватели могут добавлять новые функции, обычно не доступные для CLV дисков, такие как воспроизведение вперед и назад с переменной скоростью, и паузу, как на магнитофонах. Постепенно замедляя скорость вращения (с 1800 до 600 об/мин) CLV-диски с постоянной линейной скоростью, могут хранить 60 минут аудио/видео материала с каждой стороны, или два часа на диске. Фильмы длительностью менее 120 минут могли поместиться на один диск, тем самым снижая стоимость одного фильма и устраняя отвлекающую от просмотра необходимость заменять диск на следующий, по крайней мере для тех, кто обладал двухсторонним проигрывателем. Подавляющее большинство релизов были доступны только в CLV (несколько наименований было выпущено частично CLV, частично CAV).
CAA (англ. Constant Angular Acceleration — постоянное угловое ускорение). В начале 1980-х годов, из-за проблем с перекрестными помехами на долгоиграющих лазерных CLV-дисках, компанией Pioneer Video было представлено CAA-форматирование долгоиграющих лазерных дисков. Кодирование с постоянным угловым ускорением очень похоже на кодирование с постоянной линейной скоростью, за исключением того, что в CAA происходит мгновенное снижение скорости при угловом смещении на определённый шаг, вместо постепенного замедления в устойчивом темпе, как при чтении CLV-дисков. За исключением 3М/Imation, все производители Laserdisc приняли схему CAA кодирования, хотя этот термин редко (если вообще) использовался на потребительских упаковках. CAA кодирование заметно улучшило качество изображения и значительно сократило перекрестные помехи и другие проблемы слежения.
В 1998 году проигрыватели LaserDisc были примерно в 2 % американских домов. Для сравнения в 1999 году в Японии эта цифра составляла 10 %.
В массовом секторе LaserDisc полностью уступил место DVD, и производство дисков устаревшего формата и проигрывателей для них было прекращено. Сегодня формат LaserDisc пользуется успехом лишь у любителей, собирающих лазердиски с различными записями — фильмы, музыка, шоу.
Многие из энтузиастов утверждают, что формат LaserDisc способен более натурально, чем цифровое видео, передавать фазы движений, и в подавляющем большинстве случаев видео с LaserDisc смотрится более комфортно, чем цифровое. Этому есть основание: LaserDisc — аналоговый формат, здесь отсутствует как внутрикадровое, так и межкадровое сжатие, это запись композитного сигнала, полосы частот.
Кроме того, на данный момент до сих пор есть множество видео, не вышедших на DVD / BluRay или изданных в качестве, уступающем качеству LaserDisc. Например, "Олимпия" Лени Рифеншталь.
На лазерных, или оптических, дисках информация записывается благодаря разной отражающей способности отдельных участков такого диска. Все оптические диски схожи тем, что носитель (диск) всегда отделен от привода, который является стандартным устройством компьютера. В отличие от жестких дисков или flash-накопителей аппаратных проблем с лазерными дисками гораздо меньше, и решаются они намного легче - простой заменой привода. Физическое расположение данных на лазерном диске строго стандартизировано, а сведения обо всех стандартах общедоступны, хотя спецификаций создано много.
Виды носителей и технологии
Первые лазерные диски были созданы в 1980 году компаниями Sony и Philips для записи звука. Эти диски (CD-DA) воспроизводились на бытовых проигрывателях. С тех пор внешний вид и геометрические размеры любых лазерных дисков остаются неизменными. Диск представляет собой поликарбонатную пластину диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, в центре которой находится отверстие диаметром 15 мм. На диск нанесена спиральная дорожка, начинающаяся в центральной части и идущая к периферии. Первоначально существовали лишь диски, тиражируемые промышленным способом со специально изготавливаемых матриц, но впоследствии были разработаны технологии, позволяющие записывать лазерные диски на компьютерных приводах CD-R, а затем и CD-RW
В начале XXI века были разработаны стандарты DVD, которые постепенно должны заменить CD. Эти диски отличаются от CD возросшей в несколько раз плотностью дорожек, а для их чтения и записи используется лазер с меньшей длиной волны. Появились двухсторонние (Double-Sided - DS) и двухслойные (Double Layer - DL) диски, которые содержат два отражающих слоя и обладают почти удвоенной, по сравнению с обычными дисками, емкостью. Последние разработки - стандарты Blu-Ray и HD-DVD позволили еще больше увеличить объем данных, хранящихся на лазерном диске, хотя принцип записи остался почти тем же. Большое значение придается обратной совместимости стандартов и форматов, чтобы более современные приводы могли работать и со старыми дисками.
На заводских, или штампованных, дисках дорожка образована чередованием впадин и выступов, выдавливаемых на поверхности пластины в процессе штамповки диска. На эту поверхность впоследствии напыляется тонкий отражающий слой алюминия. Поскольку выступы и впадины отражают лазерный луч по-разному, становится возможным считывание получившегося узора.
На записываемых и перезаписываемых дисках («болванках») обе поверхности пластины совершенно гладкие, а запись и считывание информации связаны с изменением физико-химических характеристик тонкого записываемого слоя, нанесенного на верхнюю сторону пластины (рис. 5.1). Записываемый слой в дисках однократной записи (CD-R или DVD-R) состоит из органического красителя, необратимо изменяющегося под воздействием мощного лазерного луча, а в перезаписываемых дисках (CD-RW или DVD-RW) он образован пленкой специального сплава, способного менять свою отражающую способность в зависимости от условий нагрева и остывания. Так или иначе, физическое качество записи всецело зависит от качества самой болванки и характеристик привода, на котором производилась запись: скорости, точности фокусировки и мощности луча.
Во всех случаях на верхнюю, дальнюю от лазера, поверхность диска наносится ряд защитных слоев, предохраняющих отражающий слой от повреждений. Хотя защитные слои довольно прочны, с этой стороны диск гораздо уязвимее, чем со стороны подложки. Особенно незащищенными являются перезаписываемые диски - активный слой близок по своим свойствам к жидким кристаллам и реагирует даже на незначительное давление или сгибание диска.
От центра к периферии диск разбит на несколько концентрических областей, или зон (рис. 5.2). Диаметр каждой области строго стандартизирован:
Рис. 5.2. Зоны лазерного диска
Область посадки, или фиксации, не содержит каких-либо данных и ложится на шпиндель привода. Неровности и грязь в этой области могут повлиять на балансировку и биения диска при его вращении;
Область калибровки мощности (Power Calibration Area - PC А) присутствует только на записываемых дисках и служит для пробной записи и автоматической регулировки мощности записывающего лазера в зависимости от индивидуальных особенностей диска и привода;
Программируемая область памяти (Program Memory Area - РМА) также существует только на записываемых дисках. В ней предварительно записывается временная таблица оглавления (Table of Content - ТОС). При завершении сеанса записи эта информация переписывается на нулевую дорожку;
Нулевая дорожка (Lead-in) содержит оглавление диска или сеанса записи. Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех дорожек, общую длину области данных и информацию о каждом из сеансов записи. Если диск записывается в несколько сеансов, своя нулевая дорожка создается для каждого из сеансов. Стандартный размер нулевой дорожки - 4500 секторов, или около 9,2 Мбайт данных;
Область данных содержит полезные данные. Это основная часть диска;
Конечная зона (Lead-Out) служит маркером конца сеанса записи. Если диск записан в один сеанс, размер конечной зоны составляет 6750 секторов. Если диск записывался в несколько сеансов, для каждого последующего сеанса создается своя конечная зона размером 2250 секторов.
Информация при записи на компакт-диск является многократно избыточной. Это нужно для коррекции возможных ошибок. Хотя считается, что емкость диска CD-ROM составляет около 700 Мбайт, в действительности такой диск несет около 2,5 Гбайт информации!
Спиральная дорожка разделена на секторы, длина одного сектора CD-ROM составляет 17,33 мм, а на стандартном диске помещается до 333 ООО секторов. Для диска DVD стандартное количество секторов составляет 2 298 496 (однослойный DVD, DVD-R(W)) или 2 295 104 (однослойный DVD+R(W)). Каждый сектор состоит из 98 блоков, или фреймов (frames). Фрейм содержит 33 байта информации, из которых 24 байта несут полезные данные, 1 байт содержит служебную информацию, а 8 байтов служат для контроля четности и коррекции ошибок. Эти 8 байтов содержат так называемый код Рида - Соломона, вычисляемый на основании 24 полезных байтов. Таким образом, объем сектора составляет 3234 байта, из которых 882 байта являются избыточными. По ним микропрограмма привода способна воссоздать истинные значения остальных 2352 байтов в случае возникновения ошибок. Более того, из оставшихся 2352 байтов 304 байта отведены для синхронизирующих кодов, битов идентификации, кода коррекции ошибок ЕСС и кода обнаружения и исправления ошибок EDC. В результате в одном секторе полезными являются 2048 байтов.
Чтобы минимизировать влияние царапин и других физических дефектов, используется перекрестное чередование блоков между смежными секторами. Благодаря этому любой ограниченный дефект, скорее всего, затронет блоки, относящиеся к разным секторам, и не окажется на двух или трех последовательных блоках. В таком случае коррекция ошибок может оказаться весьма эффективной.
Физически на диск записываются последовательности «темных» и «светлых» участков, получаемых в результате EFM-модуляции. Eight-to-Fourteen Modulation - еще один уровень, призванный обеспечить избыточность и сохранность данных. Вместо каждого байта, то есть 8 битов, записывается последовательность из 14 двоичных значений (битов). К этим 14 битам добавляются по три объединяющих бтз, (merge bits), и длина последовательности возрастает до 17 битов. В начало каждого блока добавляется 24-разрядное число синхронизации.
Схематично описанные здесь алгоритмы являются стандартными и заложены в микропрограмму любого привода. В процессе чтения диска микропрограмма привода осуществляет при необходимости коррекцию ошибок и показывает через интерфейс уже чистые секторы по 2048 байтов каждый.
Приводы оптических дисков
Конструкция любых приводов лазерных дисков практически не изменилась с XX века (рис. 5.3). Все существенные различия приводов CD или DVD, читающих или записывающих, состоят только в лазерах, датчиках и оптических элементах. Разумеется, поддержка новых стандартов потребовала и новых алгоритмов коррекции ошибок, закладываемых в микропрограммы дисководов.
Рис. 5.3. Схема привода лазерных дисков
Диск вращается на оси шпинделя. Частота вращения может доходить до 12 ООО об/мин. Под диском перемещается по направляющим каретка, на которой закреплены миниатюрный полупроводниковый лазер, система линз, призм и зеркал, а также приемник-фотоэлемент. В современных комбинированных приводах может быть несколько лазеров. Лазерный луч проходит через оптическую систему, фокусируется на нижней поверхности вращающегося диска, отражается от нее и через те же линзы и призмы вновь попадает на приемник. Приемник преобразует световой луч в электрические сигналы, которые поступают на предварительный усилитель и далее в электронную схему привода.
Верхняя линза является фокусирующей. Она закреплена на очень легких подвесах и может немного смещаться относительно остальных деталей оптической системы. Положением этой линзы управляет сложная автоматика, поэтому луч всегда должен точно фокусироваться на отражающем слое компакт-диска. За счет перемещения каретки лазерный луч можно направить на любой участок диска.
По стандарту на компакт-дисках ширина дорожки составляет около 0,6 мкм, расстояние между соседними дорожками - около 1,6 мкм. Каждый элемент дорожки (впадина или площадка либо участок, отличающийся по отражающей способности от соседнего на записываемом диске) должен иметь протяженность от 0,9 до 3,3 мкм. Для DVD эти размеры значительно меньше. Разница в отражающей способности «темных» и «светлых» участков совсем невелика и составляет не более нескольких десятков процентов. При чтении привод лазерных дисков улавливает довольно незначительные колебания яркости отраженного луча. Когда лазерный луч сфокусирован на отражающем слое диска, создаваемое им пятно должно примерно соответствовать геометрическим размерам дорожек. Если пятно больше, колебания яркости отраженного луча становятся еще меньше, а отклонения в позиционировании усугубляют ситуацию.
Мощность лазера, точность фокусировки, скорость реакции фокусирующей системы, а также степень вибрации и биения диска различны у разных моделей приводов. Кроме того, в работу конкретного экземпляра устройства вносит свой отрицательный вклад износ подшипников и направляющих, а также старение подвесов.
Этим объясняется знакомый всем случай, когда на одном приводе диск читается нормально, на другом читается, но неуверенно, а на третьем не читается вовсе с выводом сообщения об ошибке. Парадоксально: вовсе не обязательно, что диск будет лучше всего читаться на том же приводе, на котором он был записан! Разнообразие параметров, как самих дисков, так и приводов, достаточно велико. О дешевых болванках от неизвестных производителей и доле брака среди них даже не стоит говорить. Существуют и изначально неудачные модели приводов.
Качество привода - понятие весьма расплывчатое. К нему можно отнести тщательность и точность изготовления и сборки механики и оптики, конструктивные особенности, в том числе механизмы балансировки и компенсации люфта, свойства лазерного излз^ателя, а также особенности микропрограммы.
От микропрограммы зависит поведение привода при неустойчивом чтении проблемных дисков. В общем случае, чем ниже скорость, тем больше шансов успешно считать диск с плохими оптическими характеристиками. При возникновении большого количества ошибок привод должен ступенчато снижать скорость чтения до тех пор, пока чтение не станет устойчивым, но этот механизм по-разному реализован в различных приводах. Чем ниже скорость вращения диска, тем проще требования, предъявляемые к его качеству. Практика показывает, что о качестве привода CD или DVD можно косвенно судить по соотношению пластмасса/металл, то есть по весу устройства и его цене. При этом речь идет о ценах на модели одного поколения.
Хорошо известны приводы от компании Plextor. Они имеют стоимость, превышающую среднюю цену для распространенных приводов вдвое или втрое, однако отличаются стабильностью работы и долговечностью. Кроме того, способностью прочитать даже сильно поцарапанный диск или самую некачественную болванку обладают некоторые модели дисководов марки LG. Стабильным чтением характеризовались и приводы Теас, однако модели выпуска после 2006 года по каким-то причинам стали вызывать нарекания. Опытные компьютерные пользователи, которым по роду занятий часто приходится извлекать данные с нестабильно читающихся дисков, обычно долго выбирают, а затем бережно используют привод. Иногда такой привод подключают к компьютеру лишь для того, чтобы прочитать проблемный диск, а в остальное время отключают физически во избежание лишнего износа.
ЛАЗЕРНЫЙ ДИСК
(laser disk) Диск с серебристой поверхностью, на котором накапливается , считываемая лазером. Поверхность диска покрыта круговыми дорожками, состоящими их крохотных углублений, содержащих информацию. При записи информации используется мощный лазерный луч, выжигающий эти углубления. считывается, когда лазерный свет направляется на дорожки при вращении диска. Есть лазерные диски, предназначенные только для чтения или с однократной записью; однако имеются и стираемые диски. Распространенными примерами лазерных дисков являются компактные диски с высококачественной записью музыки и видеодиски. Они используются и для хранения компьютерной информации, в таком случае их обычно называют оптическими дисками (optical disks) (магнитный диск (magnetic disk), и для печатания больших банков данных.
Бизнес. Толковый словарь. - М.: "ИНФРА-М", Издательство "Весь Мир". Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М. . 1998 .
Синонимы :Смотреть что такое "ЛАЗЕРНЫЙ ДИСК" в других словарях:
Лазерный диск оптический диск, считывание информации с которого производится лазером: Лазерный диск другое название оптических носителей информации, таких, как CD, DVD и Blu Ray. Лазердиск исторически первый коммерческий… … Википедия
- (CD ROM), оптическое приспособление для хранения компьютерных данных и программ. Напоминает компакт диск, какие используют в системах hi fi (высокого качества). На лазерный диск можно поместить намного больше информации, чем на аналогичный по… …
Сущ., кол во синонимов: 7 компакт (7) компакт диск (15) лазерник (7) … Словарь синонимов
лазерный диск - — EN CD ROM A compact disc on which a large amount of digitalised read only data can be stored. Тематики охрана окружающей … Справочник технического переводчика
OPTICAL DISK - оптический диск, лазерный диск - носитель данных в виде диска, считывание с которого производится посредством лазерного луча … Словарь электронного бизнеса
лазерный проигрыватель - Универсальный лазерный звуко и видеопроигрыватель для воспроизведения записей с компакт и видеодисков. Универсальный лазерный звуко и видеопроигрыватель для воспроизведения записей с компакт и видеодисков всех выпускаемых размеров. лазерный… … Энциклопедия «Жилище»
Устройство для воспроизведения информации (звуковой, изобразительной, компьютерных данных и программ их обработки), записанной на оптических дисках (компакт дисках, видеодисках). Основной узел лазерного проигрывателя – оптико механический блок,… … Энциклопедия техники
диск лáзерний - рос. диск лазерный англ. CD, compact disk диск, призначений для запису, тривалого зберігання і відтворення інформації, в якому для запису і читання використовуються оптично лазерні технології. На відміну від жорсткого магнітного диска лазерний… … Тлумачний словник з інформатики та інформаційних систем для економістів
КОМПАКТ ДИСК, диск, предназначенный для высококачественного воспроизведения текстов или звука в ЦИФРОВОЙ записи. Он представляет собой пластиковый диск с нанесенным на него блестящим слоем металла и прозрачным защитным пластиковым покрытием.… … Научно-технический энциклопедический словарь
Блин, диск, видео диск, аудио сиди, аудио диск, видео сиди, сиди ром диск, сидюха, сиди ром, сидюшка, сидюк, сиди, лазерник, компакт, лазерный диск Словарь русских синонимов. компакт диск сущ., кол во синонимов: 15 аудио диск (2) … Словарь синонимов
ВведениеПомните, во времена MS-DOS существовал драйвер, позволяющий записывать на обычную 740 Кб дискету до 800 Кб информации? А 900.com помните? О, времена, о нравы! Сегодня, когда дискеты давно вышли из моды, а емкость массовых носителей информации перешагнула через отметку в 650 Мб, старые идеи дают новые всходы...
Емкость CD-R/RW болванок, объявляемая производителем, всегда много меньше физической емкости данного диска и равна объему информации, который можно записать в режиме MODE 1. Разумеется, помимо MODE 1 существуют и другие режимы записи данных, отличающиеся друг от друга в первую очередь емкостью и надежностью.
Если целостность данных не является превалирующим фактором, вместимость лазерного диска можно существенно увеличить, выиграв порядка 15% дополнительного пространства за счет отказа от избыточных корректирующих кодов Рида-Соломона. Использование незадействованных каналов подкода дает еще 4% емкости, а отказ от выводной области - 2%. Наконец, не стоит забывать о такой полезной возможности как overburn ("перепрожиг" диска).
Таким образом, на обычный 700 Мб лазерный диск при желании можно вместить от 800 Мб до ~900 Мб данных, а на 90-минутный - от 900 Мб до 1 Гб. Ниже будет рассказано - как.
Сколько бит в байте? Правильно, восемь. А сколько бит в семистах мегабайтах? А это - смотря в каких мегабайтах! Так, например, стандартная 700 Мб CD-R/RW болванка вмещает в себя по меньшей мере 23 миллиона бит или порядка трех гигабайт "сырой" информации, большая часть их которой расходуется на служебные структуры данных, обеспечивающие лазерному диску работоспособность. Колоссальная избыточность принятой системы кодирования объясняется физическими свойствами светового луча, который в силу своих волновых свойств, одиночные "питы" и "ленды" просто огибает. Минимальной "горной формацией" уверенно распознаваемой лазерным лучом, является последовательность из трех "питов" ("лендов"), соответствующая трем логическим нулям. Переход от пита и ленду или наоборот - соответствует логической единице. Поскольку две соседние единицы всегда оказываются разделены по меньшей мере тремя нулями, приходится прибегать к сложной системе перекодировки, преобразующий всякий 8-битный символ исходных данных в 15 битное EFM-слово (от английского Eight to Fifteenth Modulation - Модуляция Восемь в Пятнадцать), причем EFM-слова не могут следовать вплотную друг за другом (задумайтесь, что произойдет, если за EFM-словом, оканчивающимся на единицу, попробовать записать EFM-слово с той же самой единицы и начинающиеся) и вынуждены разделяться тремя merging-битами. Таким образом, на каждые 4 бита исходных данных приходится 9 бит физических. Очевидно, что стандартная схема модуляции не является идеальной и оставляет достаточный запас для ее усовершенствования (см. раздел "Резерв-6 или дополнительные источники емкости").
Минимальной порцией данных, непосредственно адресуемой на программной уровне, является сектор (или в терминологии Audio CD - блок). Один блок состоит из 98 фреймов, каждый из которых, в свою очередь, содержит 24 байта полезных данных, 8 байт кодов Рида-Соломона, часто называемых CIRC-кодами, хотя с технической точки зрения это и не совсем верно, 3 синхробайта и 8 бит каналов подкода - по одному биту на каждый из восьми каналов, условно обозначаемых латинскими буквами P, Q, R, S, T, U, V и W соответственно. Q-канал хранит служебную информацию о разметке диска, P-канал служит для быстрого поиска пауз, остальные каналы - свободны.
Таким образом, эффективная емкость одного блока составляет 2352 байта или даже 2400 байт с учетом каналов подкода (из 98 байт субканальных данных - 34 байта отданы под служебные нужды). Корректирующие коды Рида-Соломона позволяют исправлять до 4 разрушенных байт на каждый фрейм, что составляет 392 байт на целый блок.
Диски с данными (CD-Data), ведущие свою родословную от Audio-дисков, поддерживают два основных режима обработки данных: MODE 1 и MODE 2. В режиме MODE 1 из 2352 байт сырой емкости сектора, лишь 2048 байт отданы непосредственно под пользовательские данные. Остальные распределены между заголовком сектора (16 байт), контрольной суммой сектора (4 байта) и дополнительными корректирующими кодами, увеличивающие стойкость диска к физическим повреждениям (276 байт). Оставшиеся 8 байт никак не задействованы и обычно проинициализированы нулями.
В режиме MODE 2 из 2352 байт сырой емкости сектора только 16 байт отданы под служебные структуры (заголовок), а остальные 2336 байт содержат пользовательские данные. Легко видеть, что при записи диска в MODE 2 его эффективная емкость становится на ~15% больше, но и надежность хранения данных при этом приблизительно на треть ниже. Однако, при использовании качественных носителей информации (от ведущих брэндов отрасли) и бережном обращении с ними, риск невосстановимого разрушения данных достаточно невелик (см. "Приложение: тестирование дисков на надежность"). К тому же, многие форматы данных безболезненно переносят даже множественные искажения средней и высокой степени тяжести. К этой категории относятся DivX, MP3, JPEG и другие типы файлов. C некоторой долей риска можно записывать архивы и исполняемые файлы, потерей которой вы не сильно огорчитесь или которые возможно восстановить из основного хранилища (например, при переносе файлов между компьютерами, дублировании дисков, взятых напрокат и т.д.).
Чистый MODE 2 в живой природе встречается крайне редко, однако с его производными нам приходится сталкиваться буквально на каждом шагу. Это и CD-ROM XA MODE 2 (применяющийся в много-сессионных дисках), и Video CD/Super Video CD, и CD-I, и многое другое.
Формат CD-ROM XA, возникший на фундаменте MODE 2, выгодно отличается от своего предшественника возможностью динамической смены типа трека на всем его протяжении. Часть трека может быть записана в режиме FORM 1, практически идентичном режиму MODE 1, но задействовавшего восемь ранее пустующих байт под нужды специального заголовка, а часть - в FORM 2, - усовершенствованном MODE 2: 2324 байта пользовательских данных, 16 байт основного и 8 байт вспомогательного заголовков плюс 4 байта контрольной суммы для контроля целостности (но не восстановления!) содержимого сектора. Режим FORM 1 предполагалось использовать для критических к разрушению данных (исполняемых файлов, архивов и т. д.), а FORM 2 - для аудио/видеоданных. Увы, этим замыслам было не суждено сбыться и широкого распространения режимы FORM 2 так и не получили. Единственным более или менее популярным форматом, опирающимся на режим XA MODE 2 FORM 2 стал Video CD/Super Video CD, позволяющий записать на обычном 700 Мб диске до 800 Мб информации и 900 Мб на 90-минутном (плюс overburn), что приблизительно на четыре мегабайта меньше чистого MODE 2, но такими потерями можно и пренебречь. Зато, в отличии от чистого MODE 2, формат Video CD/Super Video CD поддерживается операционными системами семейства Windows и Linux.
Рисунок 1. "Табель о рангах" - схема распределения объема лазерного диска по различным структурам. Как видно, на пользовательские данные отводится немногим более половины общего дискового пространства.
Рисунок 2. Поверхность лазерного диска под электронным микроскопом. Видны чередующиеся цепочки углублений - "питов" (от английского pit - ямка, впадина) и возвышенностей - "лендов" (от английского land - равнина, земля). Ленды отражают большую часть падающего на них света лазерного излучателя, а питы в силу своей удаленности от точки фокуса не отражают практически ничего (рисунок взят с сайта фирмы EPOS).
Рисунок 3. "Питы" и "ленды" образуют цепочки с длинной от трех до десяти "питов" ("лендов") каждая. Переход от "пита" к "ленду" (или наоборот) соответствует логической единице, а логический нуль представляется отсутствуем переходов в данном месте. Поскольку диаметр сфокусированного лазерного пятна равен трем "питам", более короткие цепочки уже не распознаются лазером, а ограничение длины цепочек сверху обусловлено степенью точности тактового генератора и равномерности вращения диска. В самом деле, если точность такового генератора составляет порядка 10%, то при измерении 10-питовой цепочки мы получаем погрешность в 1 пит (рисунок взят с сайта фирмы EPOS). Некоторые производители уменьшают длину одного "пита" на 30%, что во столько же раз увеличивает эффективную емкость диска. Возникает вопрос: как же таком случае привод ухитряется определить длину той или иной цепочки? Ведь в отсутствии каких бы то ни было опорных значений, провод вынужден сравнивать длину "питов" со стандартным эталоном, а это значит, что цепочка из N уплотненных "питов" будет интерпретирована как N/2! Дизассемблировав прошивку своего PHILIPS"a, автор выяснил, что привод имеет автоматический регулятор скорости, подбирающий такое значение T, которое соответствовало бы наименьшему количеству ошибок чтения.
Рисунок 4. На CD-R дисках никаких "питов" в прямом смысле этого слова нет, но их заменяет специальный слой прожигаемого красителя, деформирующего отражающий слой и препятствующий отражению лазерного луча в данном месте. Однако, с точки зрения CD-ROM привода, штампованные и CD-R диски выглядят практически одинаково, за тем исключением, что штампованные диски более контрастны (рисунок взят с сайта фирмы EPOS).
Проблемы
Сам по себе MODE 2 никаких сложностей не вызывает. Это стандартный режим, штатно поддерживаемый всеми приводами, носителями и драйверами. Проблема в том, что праматерь ISO9660 и все ее потомство налагают на размер сектора жесткие ограничения, требуя, чтобы он представлял собой степень двойки (т. е. равнялся 512, 1024, 2048, 4096... байтам). Размер пользовательской области данных сектора, записанного в MODE 1, удовлетворяет этому требованию (211 = 2048), а MODE 2 - нет, и в конце сектора остается "хвост" из 288 неиспользуемых байт (211 + 288= 2336).Программы профессионального "прожига" позволяют записывать диск как в XA MODE 2 FORM 1, так и в XA MODE 2 FORM 2, однако это ни на йоту не увеличивает его объема, поскольку хвостовая часть секторов, записанных в FORM 2, вынуждена пустовать, снижая надежность хранения данных и ничего не давая взамен.
Теоретически возможно создать драйвер, транслирующий n MODE 2 секторов в k*n MODE 1 секторов (и такой драйвер действительно был создан настоящим автором), однако, целесообразность его использования весьма сомнительна, поскольку далеко не каждый пользователь согласится устанавливать в свою систему "кустарный" драйвер - ошибки драйверов зачастую обходятся очень дорого (вплоть до потери всех данных на жестком диске), а программисты, как и все люди в этом мире, склонны ошибаться. Так или иначе, от идеи использования драйвера автор отказался, поскольку его тестирование выглядело слишком масштабным проектом.
Немногим лучше обстоят дела и с Video CD/Super Video CD. На первый взгляд кажется: ну какие тут могут быть проблемы? Берем Ahead Nero Burning ROM, в меню диалогового окна "New Compilation" выбираем Video CD и... диск действительно записывается, но только в MPEG1. Формат Super Video CD в свою очередь соответствует MPEG2. Никакого обмана здесь нет, - вы получаете 800/900 Мб настоящего MPEG1/MPEG2, что на 100 Мб превосходит емкость стандартного CD-R.
В тоже время использование DivX (MPEG4) дает значительно больший выигрыш в емкости, сжимая два Video CD в один CD-ROM. Но что нам мешает записать в формате Video CD тот же самый MPEG4 или MP3? Увы, не все так просто! Большинство программ записи (и Ahead Nero Burning ROM в том числе) осуществляют тщательную проверку всего, записываемого на диск и, столкнувшись с MPEG-4, либо насильно перекодируют его в MPEG1/MPEG2, либо вообще отказываются от записи. Мотивация этого такова - Video CD должен соответствовать Стандарту, иначе это не Video CD. Действительно, автономные Video-плееры поддерживают диски строго определенных типов и на декодирование MPEG4 у них не хватит ни ума, ни аппаратной мощности. Персональный компьютер - другое дело. При наличии соответствующих кодеков, он воспроизведет любой мультимедийный формат, независимо от того, каким способом тот будет записан.
Но даже если волшебным образом "отучить" Ahead Nero Burning ROM задавать лишние вопросы и заставить его записывать MPEG4 как Video CD, это ни к чему не приведет, поскольку операционные системы семейства Windows "поддерживают" Video CD диски весьма извращенным образом. "Сырой" видео поток в формате "настоящего" MPEG1/MPEG2 их, видите ли, не устраивает, и они насильно добавляют к нему свой RIFF-заголовок (Resource Interchange File Format - Формат Файла для Обмена Ресурсами), явным образом специфицирующий формат файла. Очевидно, что после таких вмешательств никакой нормальный формат воспроизводиться не будет, и попытка проиграть MPEG4 как MPEG1/MPEG2 навряд ли увенчается успехом.
Тупик? Вовсе нет! Из всякой ситуации существует выход, и не один...
Рисунок 5. Запись Video CD/Super Video CD средствами Ahead Nero Burning ROM. Емкость одного такого диска составляет порядка 800 Мб (900 Мб на 90-минутных CD-R), однако исходные данные должны быть представлены в формате MPEG1/MPEG2.
Pешение
Решение MODE2-проблемы сводится к записи диска не в режиме ISO 9660. Самое простое - оформить каждый файл в виде самостоятельного трека, отказавшись от использования файловой системы вообще. Конечно, штатными средствами операционной системы такой диск читаться не будет, однако, содержимое такого трека без труда может быть "сграблено" на жесткий диск и нормальным образом прочитано оттуда. Единственный минус такого решения заключается в невозможности проиграть записанный файл непосредственно на самом диске, что создает определенные проблемы и нервирует Windows-пользователей, привыкших открывать всякий файл простым щелчком мыши и не согласных выполнять никакие дополнительные действия. Правда, UNIX-сообщество, умело владеющее клавиатурой, командными файлами и скриптами, решает эту задачу без проблем. Действительно, грабеж трека легко автоматизировать (и позже мы покажем как), причем перед началом проигрывания файла вовсе не обязательно дождаться извлечения всего трека целиком - эти операции могут выполняться и параллельно (ведь Windows и UNIX - многозадачные системы!).Как вариант - можно записать диск в формате Video CD. Для этого нам потребуется программа, не слишком педантично относящаяся к требованиям Стандарта и послушно записывающая все, что ей дают. Естественно, если формат записываемых файлов отличен от MPEG1/MPEG2, при попытке их воспроизведения возникнут серьезные проблемы, поскольку операционная система Windows принудительно "наклеивает" на них MPEG1-заголовок, вводящий штатный медиаплейрер в глубокое заблуждение, зачастую граничащее с зависанием. Существует по меньшей мере два выхода из этой ситуации: самое простое (и самое универсальное) оснастить систему специальным DirectShow - фильтром, поддерживающим RIFF/CDXA - разбиение (так же называемое "парсингом" от английского parsing). Примером такого фильтра является XCD DirectShow filter/NSIS installer от Alex"а Noe и DeXT"а, который может быть найдет тут . Другой путь: использовать программное обеспечение, спокойно переносящее "лишний" заголовок и игнорирующее его (например, Freecom Beatman CD/MP3 Player ).
Cеанс практической магии в MODE 2
Среди программ, поддерживающих запись диска в режиме MODE 2, в первую очередь следует выделить утилиту CDRWin, пользующуюся неизменной любовью профессионалов. Это чрезвычайно мощный инструмент, возможности которого ограничены разве что фантазией самого прожигателя. Самую свежую версию программы можно скачать, в частности, отсюда . Так же нам пригодится консольная редакция программы, управляемая из командной строки, которая лежит здесь .Процесс прожига диска мы начнем с подготовки исходного файла. Первым и единственным предъявляемым к нему требованием будет выравнивание его длины до целого количества секторов. Пусть длина файла равна 777.990.272 байтам, тогда, чтобы уложиться в целое число 2336-байтовых секторов, мы должны либо отрезать 1824 байта от конца файла, либо дописать к нему 512 нулей. Аудио/видео-файлы безболезненно переносят как усечение своего тела, так и "мусор" в хвосте. Обе этих операции можно осуществить в любом HEX-редакторе, например HIEW"e . Усечение файлов выполняется очень просто. Открываем файл, запускам стандартный Windows-калькулятор и, перейдя в "Инженерный" режим, переводим десятичную длину файла в ее шестнадцатеричное значение: 777990272 - 1824
Переходим ко второму этапу - созданию cue sheet-файла, содержащего в себе всю информацию о структуре прожигаемого образа. Типичный cue sheet-файл должен выглядеть приблизительно так:
FILE "my_file.dat" BINARY
TRACK 1 MODE2/2336
INDEX 1 00:00:00
Здесь: "my_file.dat" - имя записываемого на диск файла, "TRACK 1" - номер трека, "MODE2/2336" - режим записи, а "INDEX 1" - номер индекса внутри файла. Подробнее о синтаксисе cue sheet-файлов вы можете прочитать в прилагаемой к CDRWin документации.
Вставляем CD-R/CD-RW диск в привод, запускам CDRWin, нажимаем "Load Cuesheet" и указываем путь к только что сформированному cue-файлу. Дождавшись завершения его компиляции нажимаем "Record Disk", предварительно убедившись, что галочка RAW MODE не взведена. Вот, собственно, и все. Несмотря на то, что размер исходного файла намного превышает заявленную емкость диска, процесс прожига протекает без каких-либо проблем.
Рисунок 6. Запись 800/900 Мб диска в режиме MODE 2 средствами CDRWin. Исходные данные могут быть представлены в любом формате, однако, штатными средствами операционной системы такой диск не поддерживается.
Однако попытка просмотра оглавления только что записанного диска штатными средствами операционной системы ни к чему хорошему не приводит и нас пытаются убедить в том, что данный диск пуст. Но ведь это не так! Запускаем CDRWin, выбираем "Extract Disc/Tracks/Sectors" и в окне "Track Selection" видим наш трек TRACK 1 собственной персоной. Хотите его проиграть? Легким движением мыши перемещаем "Extract mode..." в "Select Track", а в "Reading Options" сбрасываем галочку "RAW" (если этого не сделать, содержимое трека будет читаться в сыром режиме, перемежевывая полезные данные вместе с заголовками, что никак не входит в наши планы). Выбираем трек, который мы будем извлекать и, выбрав номинальную скорость чтения, нажимаем на "START" (чтение MODE 2-трека на максимальной скорости зачастую приводит к многочисленным ошибкам).
Рисунок 7. Чтение диска, записанного в MODE 2 средствами CDRWin путем предварительного копирования одного или нескольких треков на винчестер.
Вернув файлу его законное расширение (которое рекомендуется записывать на коробке диска фломастером, т. к. в процессе записи оно необратимо теряется), запускаем "Универсальный Проигрыватель" (или любой другой аудио/видео плеер по вашему вкусу) и расслабляемся в свое удовольствие.
При желании процесс "грабежа" файла можно автоматизировать, воспользовавшись утилитой SNAPSHOT.EXE из пакета консольной версии программы CDRWin. Используя утилиту MAKEISO.EXE, поставляемую вместе с CDRWin, создайте один легальный трек, записанный в формате MODE 1/ISO9660 и содержащий командный файл для автоматического извлечения выбранного пользователем MODE 2-трека. Подробности этого процесса вы найдете в документации на CDRWin. Минимальные навыки программирования вам так же не помешают.
Cеанс практической магии в Video CD
Для записи DivX/MP3 файлов в формате Video CD нам понадобится утилита MODE 2 CD MAKER, бесплатную копию которой можно найти здесь . Если командная строка вызывает у вас уныние (а MODE 2 CD MAKER - это утилита командной строки), воспользуйтесь специальной графической оболочкой, загружаемой отсюда .Интерфейс программы прост и вполне традиционен: вы перетаскиваете мышкой записываемые файлы в большое белое окно (или нажимаете на "Add Files"), внизу которого отображается индикатор-змейка, показывающий использованный объем. По умолчанию программа закладывается на MODE 2 FORM 1 (2048 байт на сектор) и для перехода на MODE 2 FORM 2 (2324 байта на сектор) необходимо кликнуть по кнопке "Set/Unset Form 2".
Другое вредное умолчание - размещать каждый файл в "своем" треке - отключается установкой галочки напротив пункта "Single Track". Дело в том, что на создание одного трека расходуется порядка 700 Кб дискового пространства и раздельная запись большого количества файлов становится попросту невыгодна (правда, диск, записанный в Single track-mode, не поддерживается операционной системой Linux).
Наконец, когда все приготовления завершены, вы нажимаете "Write ISO" и через некоторое время спустя на диске образуется CUE-образ, для прожига которого можно воспользоваться все тем же CDRWin или Alcohol/Clone CD, - но это уже на любителя.
Рисунок 8. Запись 800/900 Мб Video CD диска средствами MODE 2 CD MAKER"a. При наличии установленных RIFF/CDXA - фильтров, такой диск вполне корректно поддерживается операционной системой.
Не забудьте только установить специальный DirectShow фильтр, без которого вы не сможете работать с Video CD диском и в штатном режиме!
Pезерв-6 или дополнительные источники емкости
Хотите верьте, хотите нет, но 800/900 Мб на диск - это далеко не предел! Помимо основного канала данных, в котором, собственно, сырые сектора и хранятся, существуют и каналы подкода, в количестве восьми штук. Один из них используется устройством позиционирования оптической головки, а остальные семь - свободны. В общей сложности мы теряем порядка 64 байт на сектор или ~20 Мб на стандартный 700 Мб диск.К сожалению, непосредственное хранение пользовательских данных в каналах подкода невозможно, поскольку операционные системы семейства Windows отказываются поддерживать такую возможность. Подходящих утилит от сторонних разработчиков так же не наблюдается. Однако, в каналы подкода нетрудно спрятать конфиденциальную информацию, предназначенную не для чужих глаз.
Используя Clone CD или любой другой копировщик дисков аналогичного назначения, снимете образ прожигаемого диска, предварительно разместив его на CD-RW. По окончании операции на жестком диске образуются три файла: IMAGE.CCD, хранящий оглавление диска (содержимое TOC"a); IMAGE.IMG, хранящий содержимое основного канала данных и IMAGE.SUB с субканальными данными внутри. Откройте последний файл в каком-нибудь HEX-редактором (например, HIEW). Первые 12 байт принадлежат каналу P, предназначенному для быстрого поиска пауз, его мы трогать не будем (хотя подавляющее большинство современных приводов P-канал попросту игнорируют). Следующие 12 байт заняты служебной информацией Q-канала, содержащим данные разметки. Модифицировать его ни в коем случае нельзя, в противном случае один или несколько секторов перестанут читаться. Байты с 24 по 96 принадлежат незадействованным каналам подкода и могут быть использованы по нашему усмотрению. За ними вновь идут 12 байт P/Q каналов и 72 байта пустых субканальных данных и т.д. - чередуясь в указанном порядке вплоть до конца файла.
Нажав
Внимание! Не все приводы поддерживают чтение/запись "сырых" субканальных данных. Убедитесь, что в "Параметрах профиля" Clone CD стоит "чтение субканалов из треков с данными" и галочка "не восстанавливать субканальные данные" сброшена. В противном случае, у вас ничего не получится.
Рисунок 9. Использование пустующих каналов подкода для сокрытия от посторонних глаз конфиденциальной информации.
Наконец, дополнительные 13,5 Мб можно получить за счет выводной области диска, закрывать которую в общем-то и необязательно. Диски с отсутствующей выводной областью вполне успешно читаются подавляющим большинством современных приводов и риск встречи с "неправильным" приводом - минимален. Просто сбросьте галочку "всегда закрывать последнюю сессию" в используемой вами программе прожига.
Но и это еще не все! Недостатки стандартной EFM-кодировки - очевидны (и об этом уже говорилось выше), однако навязать приводу более совершенные способы модуляции - невозможно. Пока - невозможно, но в обозримом будущем ситуация может радикально измениться. Уже появились рекордеры, позволяющие "вручную" формировать объединяющие биты (что значительно упрощает копирование защищенных дисков), однако, все еще отсутствуют приводы, позволяющие читать объединяющие биты с интерфейсного уровня иерархии управления. Тем не менее, практически любой существующий CD-ROM/CD-RW привод поддается соответствующей доработке - достаточно лишь слегка модернизировать его микропрограммную прошивку. Экспериментируя со своим скоропостижно умершим PHILIPS"ом - модель CD-RW 2400 ("полетел" автоматический регулятор скоростей, в результате чего привод всегда работает на скорости 42х, безошибочно читая только высококачественные диски), автор увеличил физическую плотность хранения информации на 12%, и это - практически без снижения надежности. Благодаря чему эффективная емкость 700 Мб диска возросла до одного гигабайта! А это, согласитесь, уже кое-что.
Главным (и единственным) минусом такого способа записи является его несовместимость со стандартным оборудованием и как следствие - полная непереносимость. Тем не менее, предложенная технология выглядит вполне перспективной и многообещающей...
Приложение: тестирование дисков на надежность
Использование режима MODE 2 предъявляет достаточно жесткие требования как качеству самих носителей, так и технологическому совершенству пишущего и читающего приводов. В противном случае, риск необратимой потери данных становится слишком велик, а сам режим MODE 2 - нецелесообразен.Тестировать только что записанные болванки - бессмысленно. Во-первых, нам необходимо знать характер нарастания количества разрушений с течением времени, а, во вторых, - набрать определенную статистику надежности по нескольким партиям одних и тех же носителей.
Для получения достоверных результатов совершенно необязательно исследовать диски, записанные в MODE 2. Ведь с физической точки зрения режимы MODE 1 и MODE 2 - совершенно идентичны друг другу, и все, что нам необходимо знать: достаточно ли восстанавливающей способности CIRC-кодов или нет. Используя утилиту Ahead Nero CD Speed или любую другую аналогичную ей, протестируйте свою коллекцию CD-R/CD-RW дисков на предмет выявления разрушений. Квадратики, закрашенные зеленым цветом, означают хорошие (good) сектора, ошибки чтения которых восстанавливаются еще на уровне CIRC-декодера. Квадратики, закрашенные желтым, символизируют частично разрушенные (damaged) сектора, восстановимые на уровне MODE 1. На CIRC-уровне такие ошибки уже неустранимы и диск, содержащий большое количество damaged-секторов, для записи в режиме MODE 2 категорически непригоден. Красные квадратики указывают на полностью разрушенные (unreadable) сектора, не восстановимые ни на каком уровне. Присутствие даже одного-единственного unreadable сектора сигнализирует о ненормальности ситуации и требует перехода на более качественные болванки или же указывает на неисправность читающего/пишущего приводов (наличие разрушений в конце диска вполне допустимо, поскольку здесь располагается 150 секторов области пост-зазора, не содержащей никаких данных).
Рисунок 10. Болванка от Verbatim (слева), прожженная на TEAC 552E, демонстрирует высочайшее качество записи, идеально подходя для режима MODE 2. Болванка от безымянного производителя (справа), прожженная на том же самом приводе, обнаруживает большое количество разрушенных секторов и для записи в MODE 2 непригодна.
Для чего все это нужно . Копеечная стоимость "болванок" практически полностью обесценивает достоинства режима MODE 2. Исходя из средней цены диска в 15 рублей, сотня дополнительных мегабайт экономит нам немногим более рубля пятьдесят, многократно снижая надежность хранения данных, которая на дешевых болванках и без того невелика. Даже при записи 100 Гб данных, мы выигрываем порядка 20 дисков или немногим менее 300 рублей. Стоит ли овчинка выделки?
Все зависит от того, что записывать. В частности, при перекодировке DVD на CD-R неизбежно снижается качество изображения, а записывать фильм на два CD-R диска - слишком накладно. Сотня дополнительных мегабайт в такой ситуации оказывается как нельзя кстати. С другой стороны, при выборе коэффициента сжатия никогда невозможно заранее рассчитать точную длину перекодированного файла, и как бывает обидно, когда таким трудом сформированный файл превышает объем CD-R диска на какие-то жалкие 30-50 мегабайт! Приходится, скрепя сердце, удалять файл с диска и повторять всю процедуру сжатия вновь, а это - от трех до двенадцати часов в зависимости от скорости вашего процессора. Стоит ли говорить, что запись такого файла в режиме MODE 2 позволяет сэкономить не сколько деньги, сколько время.
