Оптикалық дискілер мен оқу-жазу құрылғылары

Кіріспе

Компьютерлік дискілік сақтау құрылғысының түрі

Компьютерлік жүйеде оптикалық дискілік құрылғы – деректерді оптикалық дискілерге оқу немесе жазу процесінің бір бөлігі ретінде көрінетін жарық спектріндегі немесе оған жақын лазерлік сәуле немесе электромагниттік толқындарды пайдаланатын дискілік құрылғы. Кейбір құрылғылар тек белгілі бір дискілерден ғана оқи алады, бірақ жаңа құрылғылар оқуға және жазуға қабілетті, оларды жағылғыштар немесе жазушылар деп те атайды (өйткені олар CD-R, DVD-R және BD-R LTH дискілеріне бір рет жазу үшін органикалық бояуды физикалық түрде күйдіреді). Компакт-дискілер, DVD және Blu-ray дискілері – мұндай құрылғыларда оқуға және жазуға болатын оптикалық медианың кең таралған түрлері. Көптеген ноутбук өндірушілері енді өнімдерімен оптикалық дискілік құрылғыларды бірге шығармайды, бірақ сыртқы құрылғыларды жеке сатып алуға болады.

Қозғалтқыштар түрлері

2021 жылдан бастап нарықтағы оптикалық дискілердің басым бөлігі DVD ROM және BD ROM дискілері болып табылады, олар осы форматтардан мәліметтерді оқиды және жазады, сонымен қатар CD, CD-R және CD ROM дискілерімен кері үйлесімділікке ие. Компакт-дискілер енді тек аудио құрылғыларында ғана шығарылады. Тек оқуға арналған DVD және Blu-ray дискілері де өндіріледі, бірақ олар тұтынушылар нарығында сирек кездеседі және көбінесе ойын консольдары және дискілік медиа плеерлер сияқты медиа құрылғыларымен шектеледі. Соңғы он жылда ноутбуктерде құн төмендету және құрылғыларды жеңілдету мақсатында оптикалық дискілер енгізілмейді, сондықтан тұтынушылар сыртқы оптикалық дискілерді сатып алуға мәжбүр болады.

Құрылғылар мен функционалдық

Оптикалық дисктер CD ойнатқыштар, DVD ойнатқыштар, Blu-ray Disc ойнатқыштар, DVD жазғыштар және бейне ойын консольдары сияқты жеке құрылғылардың ажырамас бөлігі болып табылады. 2017 жылғы мәліметтер бойынша, PlayStation және Xbox консольдары қазіргі уақытта оптикалық дисктерді негізгі сақтау форматы ретінде пайдаланатын жалғыз үй видео ойын консольдары болып табылады, себебі Wii U-дың ізбасары Nintendo Switch ойын картридждерін қолдана бастады, ал PlayStation Portable – Sony-дің эксклюзивті UMD форматын қолдана отырып, оптикалық дисктерді пайдаланатын жалғыз портативті консоль. Олар сондай-ақ компьютерлерде дисктерде таратылатын бағдарламалық қамтамасыз ету мен медиані оқу және архивтік мақсаттарда, сондай-ақ деректер алмасу үшін дисктерді жазу үшін кеңінен қолданылады. 1,44 МБ сыйымдылығы бар дискеттер қолданыстан шықты: оптикалық медиа арзан және дискеттердің пайдалану кезеңінен бері қолданылатын үлкен файлдарды өңдеуге қабілетті, ал компьютерлердің көп бөлігі мен көптеген тұтынушылық ойын-сауық құрылғыларында оптикалық жазғыштар бар. USB флэш-дискілер, үлкен сыйымдылығымен, кішкентай өлшемімен және төмен бағасымен, оқу/жазу қабілеті қажет болған жағдайларда ыңғайлы. Дискіні жазу тұтынушылық құрылғыларда ойнатылатын файлдарды (фильмдер, музыка және т.б.) сақтаумен, салыстырмалы түрде шағын көлемдегі деректерді (мысалы, стандартты DVD 4,7 гигабайтты сақтайды, бірақ көп қабатты Blu-ray дисктері сияқты жоғары сыйымдылық форматтары бар) жергілікті пайдалану үшін және таратуға арналған деректермен шектеледі, бірақ тек шағын көлемде; көптеген бірдей дисктерді басу (көшірмелеу) жеке жазуға (көшірмелеуге) қарағанда арзан және жылдам. 8 сантиметрлік диаметрлі дискілерді қолдау үшін, механикалық дискіні салу жүйесі бар (десктоптық компьютерлік дискілер) дискілерде ойық болады. Бірақ оны тек көлденең режимде пайдалануға болады. Ойын консольдары мен автомобиль радиоларында жиі қолданылатын слоттық жүктеу дискілері 8 сантиметрлік дискілерді қабылдай алады және дискіні автоматты түрде ортаға келтіреді. Оптикалық дискілер салыстырмалы түрде аз көлемдегі деректерді сақтық көшірмелеу үшін қолданылады, бірақ 2015 жылға қарай әдетте жүздеген гигабайт немесе тіпті бірнеше терабайтты қамтитын бүкіл қатты дискілерді сақтық көшірмелеу тиімді емес. Үлкен сақтық көшірмелер көбінесе сыртқы қатты дискілерде жасалады, себебі олардың бағасы осыны мүмкін ететін деңгейге дейін төмендеді; кәсіби ортада магниттік ленталық дискілер де қолданылады. Кейбір оптикалық дискілер дискінің бетін қателерді алдын ала тексеруге және жазба сапасының нашарлығын анықтауға мүмкіндік береді. Оптикалық дисктерді жасау бағдарламалық жасақтамасында оптикалық диск жазғыштары CD-R, CD-RW, DVD-R және DVD-RW дискілерінде жазу процесін симуляциялай алады, бұл жазу жылдамдықтары мен үлгілерін (мысалы, тұрақты бұрыштық жылдамдық, тұрақты сызықтық жылдамдық және P-CAV және Z-CLV нұсқалары) әртүрлі жазу жылдамдықтарымен бақылауға және дискке ешқандай дерек жазбай, үдемелі жазу арқылы қол жетімді болатын жеке дискінің ең жоғары сыйымдылығын сынауға мүмкіндік береді. Аз ғана оптикалық дискілер ISO9660/Joliet және UDF файлдық жүйелері немесе аудио тректері бар (wav файлдары ретінде симуляцияланған) оптикалық дискілерден FAT32 флэш-дискісін симуляциялауға мүмкіндік береді, бұл көптеген USB мультимедиялық құрылғыларымен үйлесімділікті қамтамасыз етеді.

Optical disc drives are an integral part of standalone appliances such as CD players, DVD players, Blu ray Disc players, DVD recorders, and video game consoles. As of 2017, the PlayStation and Xbox consoles are the only home video game consoles that are currently using optical discs as its primary storage format, as the Wii U's successor, the Nintendo Switch, began using game cartridges, while the PlayStation Portable is the only handheld console to use optical discs, using Sony's proprietary UMD format. They are also very commonly used in computers to read software and media distributed on disc and to record discs for archival and data exchange purposes. Floppy disk drives, with capacity of 1.44 MB, have been made obsolete: optical media are cheap and have vastly higher capacity to handle the large files used since the days of floppy discs, and the vast majority of computers and much consumer entertainment hardware have optical writers. USB flash drives, high capacity, small, and inexpensive, are suitable where read/write capability is required. Disc recording is restricted to storing files playable on consumer appliances (films, music, etc. ), relatively small volumes of data (e. g. a standard DVD holds 4.7 gigabytes, however, higher capacity formats such as multi layer Blu ray Discs exist) for local use, and data for distribution, but only on a small scale; mass producing large numbers of identical discs by pressing (replication) is cheaper and faster than individual recording (duplication). To support 8 centimetre diameter discs, drives with mechanical tray loading (desktop computer drives) have an indentation in the tray. It can however only be used in horizontal operation. Slot loading drives, frequently used in game consoles and car radios, might be able to accept 8 centimetre discs and center the disc automatically. Optical discs are used to back up relatively small volumes of data, but backing up of entire hard drives, which as of 2015 typically contain many hundreds of gigabytes or even multiple terabytes, is less practical. Large backups are often instead made on external hard drives, as their price has dropped to a level making this viable; in professional environments magnetic tape drives are also used. Some optical drives also allow predictively scanning the surface of discs for errors and detecting poor recording quality. With an option in the optical disc authoring software, optical disc writers are able to simulate the writing process on CD R, CD RW, DVD R and DVD RW, which allows for testing such as observing the writing speeds and patterns (e. g. constant angular velocity, constant linear velocity and P CAV and Z CLV variants) with different writing speed settings and testing the highest capacity of an individual disc that would be achievable using overburning, without writing any data to the disc. Few optical drives allow simulating a FAT32 flash drive from optical discs containing ISO9660/Joliet and UDF file systems or audio tracks (simulated as wav files), for compatibility with most USB multimedia appliances.

Форма факторлары

Компьютерлерге арналған оптикалық дискілер екі негізгі формат факторларында келеді: жарты биіктік (десктоп дискісі деп те аталады) және жұқа тип (ноутбук компьютерлерінде және шағын десктоп компьютерлерінде қолданылады). Олар ішкі және сыртқы нұсқаларында болады. Жарты биіктіктегі оптикалық дискілердің биіктігі шамамен 4 сантиметр, ал жұқа типтегі оптикалық дискілердің биіктігі шамамен 1 сантиметр. Жарты биіктіктегі оптикалық дискілер жұқа типтегі дискілерге қарағанда екі есе жоғары жылдамдықпен жұмыс істейді, себебі жұқа типтегі дискілердің жылдамдығы оптикалық оқу жүйесінің емес, дискінің қозғалтқыш моторының айналу жылдамдығының (шамамен 5000 айналым) физикалық шектеулерімен анықталады. Жарты биіктік дискілерге 12 В тұрақты кернеумен көп электр қуаты қажет, ал жұқа дискілер 5 вольтпен жұмыс істейді, сондықтан сыртқы жарты биіктік дискілерге жеке сыртқы қуат көзі қажет, ал сыртқы жұқа дискілер компьютердің USB порты арқылы берілетін қуатпен жұмыс істей алады. (Кейбір жұқа дискілерде екі USB ұңғышы қажет, олардың әрқайсысы қуатты жеткізеді, бірақ деректерді тек біреуі ғана жеткізеді.) Жарты биіктік дискілер жұқа дискілерге қарағанда жылдам, себебі дискіні жоғары жылдамдықпен айналдыру үшін көбірек қуат қажет. Жарты биіктік оптикалық дискілер дискіні екі жағынан ұстайды, ал жұқа типтегі оптикалық дискілер дискіні төменнен бекітеді. Жарты биіктік дискілер дискіні екі шпиндель арқылы бекітеді, олардың әрқайсысында дискінің табағының астында және үстінде магнит болады. Шпиндельдер дискіге сүрткіс күшін беру үшін флокингпен немесе текстуралы силикон материалмен қапталуы мүмкін, осылайша дискінің сырғанауын болдырмауға болады. Жоғарғы шпиндель сәл бос және магниттерінің әсерінен төменгі шпиндельге тартылады. Таба ашылғанда, табаның қозғалысымен басқарылатын механизм төменгі шпиндельді жоғарғы шпиндельден алыстатады, ал таба жабылғанда керісінше болады. Таба жабылғанда төменгі шпиндель дискінің ішкі шеңберіне тиіп, дискіні жоғарғы шпиндельге көтереді, ол төменгі дискідегі магнитке тартылып, дискіні орнында бекітеді. Тек төменгі шпиндель моторланған. Жарты биіктік дискілердегі табалар көбінесе толық ашылып, жабылу үшін моторланған механизмді пайдаланады, оны компьютермен басқаруға болады немесе дискідегі батырманы қолдану арқылы басқаруға болады. Жарты биіктік және жұқа дискілердегі табаларды оны пайдаланатын бағдарлама арқылы құлыптауға болады, бірақ оны қағаз қыстырғыштың ұшын дискінің алдыңғы жағындағы авариялық шығару тесігіне енгізу арқылы да шығаруға болады. Sony CDP 101 сияқты ерте CD ойнатқыштар дискіні моторланған шпиндельге бекіту үшін жеке моторланған механизмді қолданды. Жұқа дискілерде сыртқа қарай сәулеленетін, серпімді пішіндес тіректер бар арнайы шпиндель қолданылады, олар дискінің ішкі жиегіне қысым жасайды. Пайдаланушы дискіні шпиндельге бекіту үшін дискінің ішкі шеңберіне біркелкі қысым жасап, одан кейін сыртқы шеңберінен тартып, шпиндельге бас бармағын қойып, дискіні алып тастауы керек, осы процесте оны сәл иіп, алып тастағаннан кейін қалыпты пішініне келтіреді. Шпиндельдің сыртқы жиегінде дискінің сырғанауын болдырмау үшін текстуралы силикон беті болуы мүмкін. Жұқа дискілерде көптеген, егер барлық компоненттері болмаса, дискі табасында орналасқан, компьютермен басқарылатын серпімді механизмді пайдалана отырып ашылады. Бұл табалар өздігінен жабыла алмайды, оларды таба тоқтағанша итеріп отыру керек. Ол әдетте жартылай өткізгіш лазерлік диодтан, лазер сәулесін бағыттауға арналған линзадан және дискінің бетінен шағылысқан жарықты анықтауға арналған фотодиодтардан тұрады. Бастапқыда CD типті лазерлер 780 нм толқын ұзындығында (инфрақызыл) қолданылды. DVD үшін толқын ұзындығы 650 нм-ге дейін (қызыл түсті), ал Blu-ray Disc үшін бұл одан әрі 405 нм-ге дейін (көк түсті) қысқартылды. Екі негізгі сервомеханизм қолданылады: біріншісі линза мен дискі арасындағы дұрыс қашықтықты сақтау үшін, лазер сәулесінің дискідегі шағын лазерлік нүкте ретінде шоғырланғанын қамтамасыз ету үшін. Екінші серво дискінің радиусы бойынша оқу басын жылжытады, сәулені тректе ұстап, үздіксіз спиральді деректер жолын жасайды. Оптикалық дискілердегі ақпарат ішкі радиустан бастап сыртқы жиегіне дейін оқылады. Лазерлік линзаның жанында оптикалық дискілер әдетте бір-үш шағын потенциометрмен жабдықталады (әдетте CD, DVD үшін бөлек, ал Blu-ray дискілері үшін үшіншісі де болуы мүмкін, егер дискі оны қолдаса), оны ұсақ бұрандамен бұрауға болады. Потенциометр лазерлік линзамен қатарлы тізбекте орналасқан. DVD жазушыларда қолданылатын лазерлік диодтың қуаты 100 милливатқа дейін жете алады, мұндай жоғары қуат жазу кезінде қолданылады. Кейбір CD ойнатқыштарда CD RW дискілерінің сенімді ойнатылуын қамтамасыз ету үшін лазердің қуатын өзгертетін автоматтік күшейткіш басқару (AGC) жүйесі бар. Оптикалық оқу жүйелерінің, бағдарламалық құралдарының және зақымдану үлгілерінің айырмашылықтарына байланысты оптикалық дискілердің оқу қабілеті (физикалық зақымдалған немесе ластанған дискілерді оқу қабілеті) әртүрлі болуы мүмкін.

Optical drives for computers come in two main form factors: half height (also known as desktop drive) and slim type (used in laptop computers and compact desktop computers). They exist as both internal and external variants. Half height optical drives are around 4 centimetres tall, while slim type optical drives are around 1 cm tall. Half height optical drives operate upwards of twice the speeds as slim type optical drives, because speeds on slim type optical drives are constrained to the physical limitations of the drive motor's rotation speed (around 5000rpm) rather than the performance of the optical pickup system. Because half height demand much more electrical power and a voltage of 12 V DC, while slim optical drives run on 5 volts, external half height optical drives require separate external power input, while external slim type are usually able to operate entirely on power delivered through a computer's USB port. (In some slim drives, two USB connectors are required, each supplying power, but only one the data.) Half height drives are also faster than Slim drives due to this, since more power is required to spin the disc at higher speeds. Half height optical drives hold discs in place from both sides while slim type optical drives fasten the disc from the bottom. Half height drives fasten the disc using 2 spindles containing a magnet each, one under and one above the disc tray. The spindles may be lined with flocking or a texturized silicone material to exert friction on the disc, to keep it from slipping. The upper spindle is left slightly loose and is attracted to the lower spindle because of the magnets they have. When the tray is opened, a mechanism driven by the movement of the tray pulls the lower spindle away from the upper spindle and vice versa when the tray is closed. When the tray is closed, the lower spindle touches the inner circumference of the disc, and slightly raises the disc from the tray to the upper spindle, which is attracted to the magnet on the lower disc, clamping the disc in place. Only the lower spindle is motorized. Trays in half height drives often fully open and close using a motorized mechanism that can be pushed to close, controlled by the computer, or controlled using a button on the drive. Trays on half height and slim drives can also be locked by whatever program is using it, however it can still be ejected by inserting the end of a paper clip into an emergency eject hole on the front of the drive. Early CD players such as the Sony CDP 101 used a separate motorized mechanism to clamp the disc to the motorized spindle. Slim drives use a special spindle with spring loaded specially shaped studs that radiate outwards, pressing against the inner edge of the disc. The user has to put uniform pressure onto the inner circumference of the disc to clamp it to the spindle and pull from the outer circumference while placing the thumb on the spindle to remove the disc, flexing it slightly in the process and returning to its normal shape after removal. The outer rim of the spindle may have a texturized silicone surface to exert friction keeping the disc from slipping. In slim drives most if not all components are on the disc tray, which pops out using a spring mechanism that can be controlled by the computer. These trays cannot close on their own; they have to be pushed until the tray reaches a stop. It usually consists of a semiconductor laser diode, a lens for focusing the laser beam, and photodiodes for detecting the light reflected from the disc's surface. Initially, CD type lasers with a wavelength of 780 nm (within the infrared) were used. For DVDs, the wavelength was reduced to 650 nm (red color), and for Blu ray Disc this was reduced even further to 405 nm (violet color). Two main servomechanisms are used, the first to maintain the proper distance between lens and disc, to ensure the laser beam is focused as a small laser spot on the disc. The second servo moves the pickup head along the disc's radius, keeping the beam on the track, a continuous spiral data path. Optical disc media are 'read' beginning at the inner radius to the outer edge. Near the laser lens, optical drives are usually equipped with one to three tiny potentiometers (usually separate ones for CDs, DVDs, and usually a third one for Blu ray Discs if supported by the drive) that can be turned using a fine screwdriver. The potentiometer is in a series circuit with the laser lens. The laser diode used in DVD writers can have powers of up to 100 milliwatts, such high powers are used during writing. Some CD players have automatic gain control (AGC) to vary the power of the laser to ensure reliable playback of CD RW discs. Readability (the ability to read physically damaged or soiled discs) may vary among optical drives due to differences in optical pickup systems, firmwares, and damage patterns.

Тек оқу үшін арналған медиа

Өндіріс процесінде тек оқуға арналған (ROM) құралдарда іздер термопластикалық шайырды, көтеріңкі "дөңгелекшелермен" шыны "негізгі" дискіге жалатылған никель штампқа басу арқылы қалыптасады, осылайша пластикалық дискіде шұңқырлар мен тегіс жерлер пайда болады. Шұңқырлардың тереңдігі лазер толқын ұзындығының шамамен төрттен бірінен алтыдан біріне тең болғандықтан, шағылысқан сәуленің фазасы кіріс сәулеге қатысты өзгереді, бұл өзара құрылымдық бұзуға алып келіп, шағылысқан сәуленің қарқындылығын төмендетеді. Бұл фотодиодтармен анықталады, олар тиісті электр сигналдарын жасайды.

Жазуға жарамды құралдар

Оптикалық дискілік жазғыш (бояу қабаты тұрақты күйдірілгендіктен, күйдіру деп те аталады) деректерді CD R, DVD R, DVD+R немесе BD R дискісіне (бос дискі деп аталады) лазер сәулесімен органикалық бояу қабатының бөліктерін таңдап қыздыру (күйдіру) арқылы жазады. Бұл бояудың шағылыстыру қасиетін өзгертіп, басқан дискілердегі ойықтар мен тегіс жерлер сияқты оқуға болатын іздерді құрайды. Жазуға болатын дискілер үшін бұл процесс өзгертілмейді және ақпаратты дискіге бір рет ғана жазуға болады. Оқу лазерінің қуаты көбінесе 5 мВт-тан аспайды, ал жазу лазерінің қуаты одан әлдеқайда жоғары. DVD лазерлері шамамен 2,5 вольт кернеуде жұмыс істейді. Жазу жылдамдығы жоғарылаған сайын, лазердің дискідегі бір нүқтені қыздыруға кеткен уақыты азаяды, сондықтан оның қуаты да пропорционалды түрде артуы керек. DVD жазғыштарының лазерлері көбінесе 200 мВт-қа жетеді, үздіксіз толқын және импульстар түрінде, бірақ кейбір диодтар 400 мВт-қа дейін соққыға ұшыраған, бірақ олар бұзылғанша.

Қайта жазылатын медиа

Қайта жазуға болатын CD RW, DVD RW, DVD+RW, DVD RAM немесе BD RE медиасы үшін лазер дискінің жазу қабатындағы кристалды металл қорытпасын балқытуға қолданылады. Қолданылатын қуаттың мөлшеріне қарай, зат қайтадан балқып (фазасын өзгертіп) кристалдық күйге көшуіне немесе аморфты күйде қалуына мүмкіндік беріледі, осы арқылы әртүрлі шағылыстыру қасиеттеріне ие белгілер жасалады.

Екі жақты құрал-жабдықтар

Екі жақты тасымалдағыштарды пайдалануға болады, бірақ оларды стандартты дискі арқылы қол жеткізу қиын, себебі екінші жақтан деректерді алу үшін оларды физикалық түрде аударып қою қажет.

Екі қабатты құрал-жабдықтар

Екі қабатты немесе қос қабатты (DL) медиада жартылай шағылыстыратын қабатпен бөлінген екі тәуелсіз дерек қабаты болады. Екі қабатқа да бір жақтан қол жеткізуге болады, бірақ лазердің фокусын өзгерту үшін оптика қажет. Дәстүрлі бір қабатты (SL) жазуға арналған медиалар қорғаушы поликарбонат қабатына (деректерді жазу қабатына емес) қалыптастырылған спиральді ойықпен шығарылады, ол жазу басшысының жылдамдығын басқару және синхрондау үшін қолданылады. Қос қабатты жазуға арналған медиада: бірінші поликарбонат қабаты (саңылауы бар), бірінші дерек қабаты, жартылай шағылыстыратын қабат, екінші (аралық) поликарбонат қабаты басқа (терең) ойықпен және екінші дерек қабаты болады. Бірінші ойық спиралі әдетте ішкі жиегінен басталып сыртқа қарай созылады, ал екінші ойық сыртқы жиегінен басталып ішке қарай созылады.

Фототермиялық басып шығару

Кейбір дискілер Hewlett Packard-тың LightScribe технологиясын немесе арнайы жабынталған дискілерді таңбалауға арналған LabelFlash фототермиялық басып шығару технологиясын қолдайды.

Көп сәулелі дискілер

Zen Technology және Sony компаниялары бірнеше лазер сәулелерін бір уақытта пайдаланып, дисктерді бір лазер сәулесімен салыстырғанда жоғары жылдамдықпен оқуға және жазуға мүмкіндік беретін дисктерді әзірледі. Бір лазер сәулесінің шектелуі жоғары айналу жылдамдығында дискіде болатын тербелістен туындайды; 25 000 айн/мин жылдамдықта CD-лер оқылмайды, ал Blu-ray дискілерін 5 000 айн/мин асып жазу мүмкін емес. Бір лазер сәулесімен дискідегі ұяшықтардың ұзындығын қысқартусыз (бұл дискіге көбірек ұяшықтарды және айналымға көбірек деректер битін орналастыруға мүмкіндік береді, бірақ бұл үшін қысқа толқындылықтағы жарық қажет болуы мүмкін) оқу және жазу жылдамдығын арттырудың жалғыз жолы – дискінің айналу жылдамдығын арттыру, бұл аз уақытта көбірек ұяшықты оқиды, деректер ағынын арттырады; сондықтан жылдам дискілер дискіні жоғары жылдамдықпен айналдырады. Сонымен қатар, 27 500 айн/мин жылдамдықтағы CD-лер жарылуы мүмкін, бұл дискінің айналасына елеулі зақым келтіреді, ал нашар сапалы немесе зақымдалған дискілер төмен жылдамдықтарда да жарылуы мүмкін. Sony жүйесінде (олардың эксклюзивті Optical Disc Archive жүйесінде қолданылады, ол Archival Disc негізінде, ал ол Blu-ray негізінде) дискіде 4 оптикалық оқу құрылғысы бар, олардың екеуі дискінің әр жағында орналасқан, әр құрылғыда екі линза бар, барлығы 8 линза және лазер сәулесі бар. Бұл дискінің екі жағын да бір уақытта оқуға және жазуға, сондай-ақ жазу кезінде дискінің мазмұнын тексеруге мүмкіндік береді.

Айналу механизмі

Оптикалық дискідегі айналу механизмі қатты дискінен едәуір өзгеше, себебі соңғысы тұрақты бұрыштық жылдамдықты (CAV), яғни минутына айналымдар санын (RPM) тұрақты ұстайды. CAV жағдайында, ішкі бөлігімен салыстырғанда, дискінің сыртқы бөлігінде әдетте жоғары өнімділікке қол жеткізіледі. Ал оптикалық дискілер тұрақты өтімділікке қол жеткізу мақсатымен жасалған, ал CD дискілері бастапқыда 150 КиБ/с-қа тең болды. Бұл тұрақты бит жылдамдығын қажет ететін аудио деректерін ағынмен беру үшін маңызды мүмкіндік болды. Бірақ дискінің сыйымдылығын ысырап етпеу үшін, бастың дискінің сыртқы жиегінде баяуламай, әрқашан максималды сызықтық жылдамдықпен деректерді беруі қажет болды. Осыдан оптикалық дискілер, соңғы кезге дейін, тұрақты сызықтық жылдамдықпен (CLV) жұмыс істеді. Дискінің спиральді жолағы оның басынан тұрақты жылдамдықпен өтетін. CLV-нің, CAV-ға қарағанда, айырмашылығы – дискінің бұрыштық жылдамдығы тұрақты емес, ал шпиндельдік қозғалтқыш дискінің сыртқы жиегінде 200 RPM, ішкі жиегінде 500 RPM аралығында жылдамдығын өзгертуге арналған, бұл деректер жылдамдығын тұрақты ұстайды. Кейінгі CD дискілері CLV қағидатын сақтап, жоғары айналу жылдамдықтарына қол жеткізу үшін дамыды, олар негізгі жылдамдыққа қатысты еселіктермен сипатталды. Мысалы, 4× CLV дискісі 800-2000 RPM айналымдарда айналып, деректерді 600 КиБ/с жылдамдықпен тұрақты түрде жібереді, бұл 4 × 150 КиБ/с-қа тең. DVD үшін негізгі немесе 1× жылдамдық 1,385 МБ/с, 1,32 МиБ/с-қа тең, бұл CD негізгі жылдамдығынан шамамен тоғыз есе жоғары. Blu-ray дискілері үшін негізгі жылдамдық 6,74 МБ/с, 6,43 МиБ/с-қа тең. Көптеген қазіргі CD қолданыстарында бүкіл дискі үшін тұрақты беру жылдамдығын сақтау соншалықты маңызды емес болғандықтан, деректерді беру жылдамдығын барынша арттыру үшін, дискінің айналу жылдамдығын қауіпсіз деңгейде ұстау үшін таза CLV тәсілінен бас тартылды. Кейбір дискілер жартылай CLV (PCLV) схемасында жұмыс істейді, айналу шегіне жеткенде ғана CLV-ден CAV-ға ауысады. Бірақ CAV-ға ауысу аппараттық жобалауда елеулі өзгерістерді қажет етеді, сондықтан көптеген дискілер аймақтық тұрақты сызықтық жылдамдық (Z CLV) схемасын қолданады. Бұл дискіні әрқайсысының өзіндік тұрақты сызықтық жылдамдығы бар бірнеше аймаққа бөледі. Мысалы, "52×" деп бағаланған Z CLV жазғышы ең ішкі аймақта 20× жылдамдықпен жазады, содан кейін жылдамдықты бірнеше дискретті қадамдармен сыртқы жиегінде 52× дейін арттырады. Жоғары айналу жылдамдықтары болмаса, деректерді бір уақытта бірнеше нүктеден оқу арқылы оқу өнімділігін арттыруға болады, бұл "көп сәулелі" деп те аталады, бірақ мұндай механизмдерге ие дискілер қымбат, үйлесімділігі төмен және сирек кездеседі.

The rotational mechanism in an optical drive differs considerably from that of a hard disk drive's, in that the latter keeps a constant angular velocity (CAV), in other words a constant number of revolutions per minute (RPM). With CAV, a higher throughput is generally achievable at the outer disc compared to the inner. On the other hand, optical drives were developed with an assumption of achieving a constant throughput, in CD drives initially equal to 150 KiB/s. It was a feature important for streaming audio data that always tend to require a constant bit rate. But to ensure no disc capacity was wasted, a head had to transfer data at a maximum linear rate at all times too, without slowing on the outer rim of the disc. This led to optical drives—until recently—operating with a constant linear velocity (CLV). The spiral groove of the disc passed under its head at a constant speed. The implication of CLV, as opposed to CAV, is that disc angular velocity is no longer constant, and the spindle motor needed to be designed to vary its speed from between 200 RPM on the outer rim and 500 RPM on the inner, keeping the data rate constant. Later CD drives kept the CLV paradigm, but evolved to achieve higher rotational speeds, popularly described in multiples of a base speed. As a result, a 4× CLV drive, for instance, would rotate at 800 2000 RPM, while transferring data steadily at 600 KiB/s, which is equal to 4 × 150 KiB/s. For DVDs, base or 1× speed is 1.385 MB/s, equal to 1.32 MiB/s, approximately nine times faster than the CD base speed. For Blu ray drives, base speed is 6.74 MB/s, equal to 6.43 MiB/s. Because keeping a constant transfer rate for the whole disc is not so important in most contemporary CD uses, a pure CLV approach had to be abandoned to keep the rotational speed of the disc safely low while maximizing data rate. Some drives work in a partial CLV (PCLV) scheme, by switching from CLV to CAV only when a rotational limit is reached. But switching to CAV requires considerable changes in hardware design, so instead most drives use the zoned constant linear velocity (Z CLV) scheme. This divides the disc into several zones, each having its own constant linear velocity. A Z CLV recorder rated at "52×", for example, would write at 20× on the innermost zone and then progressively increase the speed in several discrete steps up to 52× at the outer rim. Without higher rotational speeds, increased read performance may be attainable by simultaneously reading more than one point of a data groove, also known as multi beam, but drives with such mechanisms are more expensive, less compatible, and very uncommon.

Шектілік

DVD және CD дискілері зақымданғанда немесе тым жоғары жылдамдықпен айналғанда жарылуы мүмкін. Бұл дискілердің жұмыс істей алатын ең жоғары қауіпсіз жылдамдықтарын (CD үшін 56× CAV немесе DVD үшін шамамен 18× CAV) шектейді. 2007 жылдан бері шығарылған көптеген жартылай биіктіктегі оптикалық дискілердің оқу жылдамдығы CD үшін ×48, DVD үшін ×16 және Blu-ray дискілер үшін ×12 (бұрыштық жылдамдықтар) деңгейінде шектелген. Белгілі бір жазғыш дискілерде жазу жылдамдығы жоғарырақ болуы мүмкін. Кейбір оптикалық дискілер дискінің мазмұнына байланысты оқу жылдамдығын қосымша шектейді, мысалы, Аудио CD тректерін цифрлық аудио көшіру (DAE) үшін максимум 40× CAV (тұрақты бұрыштық жылдамдық).

Ыдыс және саңылауды тиеу

Қазіргі оптикалық дискілерде диск моторизацияланған табақшаға (жартылай биіктіктегі "десктоптық" дискілерде қолданылғандай) жүктелетін механизм, қолмен басқарылатын табақша (ноутбук компьютерлерінде қолданылғандай, сондай-ақ жұқа типті деп аталады) немесе диск тілікшеге енгізіліп, моторизацияланған роликтермен тартылатын тілікше механизмі қолданылады. Тілікшеге жүктелетін оптикалық дискілер жарты биіктікте (десктоп) және жұқа типте (ноутбук) форма факторларында болады. Егер компьютерді өшіргеннен кейін диск немесе DVD дискісі дискіжетекте қалса, дискіні дискіжектің қалыпты шығару механизмін қолдану арқылы шығару мүмкін болмайды. Алайда, табақшалы дискіжетектер осы жағдайды ескере отырып, дискіні қолмен ашу үшін қағаз қыстырғышты енгізуге болатын кішкентай тесікпен жабдықталады. Тілікшеге жүктелетін оптикалық дискілер ойын консольдары мен көлік құралының аудио жүйелерінде жиі қолданылады. Оларды ыңғайлырақ енгізуге мүмкіндік берсе де, олардың кемшіліктері бар: әдетте диаметрі 80 мм-ден кіші дискілерді (80 мм оптикалық диск адаптері қолданылмаса) немесе стандартты емес өлшемдерді қабылдамайды, көбінесе авариялық шығару тесігі немесе шығару батырмасы болмайды, сондықтан дискіні қалыпты түрде шығаруға болмаған жағдайда оларды бөлшектеу қажет. Дегенмен, кейбір тілікшеге жүктелетін оптикалық дискілер шағын дискілерді қолдау үшін жасалған. Nintendo Wii, GameCube ойындарымен кері үйлесімділігінің арқасында, ал PlayStation 3 бейне ойындары консольдары стандартты өлшемдегі DVD және 80 мм дискілерді бір тілікшеге жүктей алады. Алайда, оның ізбасары Wii U шағын дискілермен үйлесімді емес. Бұрынғы үстелдік компьютерлерге арналған CD-ROM дискілерінің кейбірінде табақша механизмі сәл шығып, пайдаланушы дискіні жүктеу үшін табақшаны қолмен шығаруға мәжбүр болатын, бұл қазіргі заманғы ноутбуктердің және сыртқы жұқа портативті оптикалық дискілердің табақшасын шығару әдісіне ұқсас. Жоғарыдан жүктелетін механизм сияқты, оларда серіппелі шарлы подшипниктер орналасқан.

Current optical drives use either a tray loading mechanism, where the disc is loaded onto a motorized tray (as utilized by half height, "desktop" drives), a manually operated tray (as utilized in laptop computers, also called slim type), or a slot loading mechanism, where the disc is slid into a slot and drawn in by motorized rollers. Slot loading optical drives exist in both half height (desktop) and slim type (laptop) form factors. With both types of mechanisms, if a CD or DVD is left in the drive after the computer is turned off, the disc cannot be ejected using the normal eject mechanism of the drive. However, tray loading drives account for this situation by providing a small hole where one can insert a paperclip to manually open the drive tray to retrieve the disc. Slot loading optical disc drives are prominently used in game consoles and vehicle audio units. Although allowing more convenient insertion, those have the disadvantages that they cannot usually accept the smaller 80 mm diameter discs (unless 80 mm optical disc adapter is used) or any non standard sizes, usually have no emergency eject hole or eject button, and therefore have to be disassembled if the optical disc cannot be ejected normally. However, some slot loading optical drives have been engineered to support miniature discs. The Nintendo Wii, because of backward compatibility with GameCube games, and PlayStation 3 video game consoles are able to load both standard size DVDs and 80 mm discs in the same slot loading drive. Its successor's slot drive however, the Wii U, lacks miniature disc compatibility. There were also some early CD ROM drives for desktop PCs in which its tray loading mechanism will eject slightly and user has to pull out the tray manually to load a CD, similar to the tray ejecting method used in internal optical disc drives of modern laptops and modern external slim portable optical disc drives. Like the top loading mechanism, they have spring loaded ball bearings on the spindle.

Ең жоғары жүктеме

Кішкене сандағы диск модельдері, көбінесе ықшам портативті құрылғылар, жоғарыдан жүктеу механизмімен жабдықталған, онда диск қақпағы қолмен жоғарыға ашылады және диск тікелей шпиндельге орналастырылады (мысалы, барлық PlayStation One консольдері, PlayStation 2 Slim, PlayStation 3 Super Slim, GameCube консольдері, Nintendo Wii Mini, көптеген портативті CD-плеерлер және кейбір жеке CD-жазу құрылғылары жоғарыдан жүктеу дискілерін пайдаланады). Бұлар кейде дискті бекіту үшін серіппелі шарлы подшипниктерді қолдану арқасында дискіге зақым келтіру мүмкіндігін азайтады, егер диск айналып тұрғанда құрылғы қозғалса. Құрама және ойық жүктеу механизмдерінен өзгеше, жоғарыдан жүктелетін оптикалық дискілерді қуатқа қосылмаған күйінде де ашуға болады.

Қапшық жүктемесі

Кейбір ерте CD-ROM дискілері CD-лерді арнайы картридждерге немесе қаптарға салыстыруды талап ететін механизмді қолданды, олар сыртқы түрінен 3,5 дюймдік микродискетаға ұқсас болды. Бұл дискіні мықты пластик қаптамаға салып, кездейсоқ зақымданудан қорғау мақсатында жасалған, бірақ қосымша құн мен үйлесімділік туралы алаңдаушылықтарға байланысты кеңінен қолданылмады. Мұндай дискілерге "қорғансыз" дискілерді пайдалану алдында ашылатын қапқа қолмен салу қажет болатын. Ultra Density Optical (UDO), Магнитооптикалық дискілер, Universal Media Disc (UMD), DataPlay, Professional Disc, MiniDisc, Optical Disc Archive, сондай-ақ ерте DVD RAM және Blu-ray дискілері оптикалық дискілердің картридждерін пайдаланады.

SCSI конфигурациясы

Диск модельдері өнімділікті оңтайландыру және сынау мақсатында, мысалы, оқу қайталау саны (RRC), жазу қайталау саны (WRC) және қателерді түзетуді (DCR) деактивациялау опциясы сияқты мінез-құлық параметрлерін реттеуді қолдай алады. Мысалы, оқу қайталау саны дискінің зақымдалған секторды қанша рет оқуға тырысуын анықтайды. Жоғары мән жеке зақымдалған секторларды сәтті оқу ықтималдығын арттыра алады, бірақ жауап беру жылдамдығы төмендеуі мүмкін, себебі ол құрылғы компьютерге жауап бермей тұрғандай көрінетін кешігулерді тудырады. sdparm командалық қатарлық утилитасы мұндай параметрлерді қолмен басқаруға мүмкіндік береді. Мысалы, sdparm set RRC=10 /dev/sr0 командасы оптикалық диск құрылғысының файлы "sr0" үшін оқу қайталау санын 10-ға орнатады, ал sdparm all /dev/sr0 командасы барлық код беттерін тізімдейді. Мәндер диск модельдеріне немесе өндірушілерге қарай әртүрлі интерпретациялануы мүмкін.

Қозғалтқыштың ішкі механизмі

Фотосуреттердегі оптикалық дискілер тура жағымен көрсетілген; дискі олардың үстіне қойылады. Лазерлік және оптикалық жүйе дискінің төменгі жағын сканерлейді. Жоғарыдағы суретте көрсетілгендей, сурет орталығының оң жағында дискілік қозғалтқыш, металл цилиндр, үстінде сұр түсті орталықтандыру торабы және қара резеңке қозғалтқыш сақинасы бар. Дискі пішіндес дөңгелек иілгіш бар, ол қақпақтың ішінде бос ұсталады және айналады; ол фотода жоқ. Дискі табаны ішке қарай қозғалмай қалғаннан кейін, мотор мен оған бекітілген бөліктері көтерілген кезде, айналатын құралымның жоғарғы жағындағы магнит байланысады және дискіні ұстап, ортаға қою үшін иілгішті күшті тартады. Бұл мотор "аутраннер" стиліндегі щеткасыз тұрақты ток моторы, оның сыртқы роторы бар – оның барлық көрінетін бөлігі айналады. Суреттегі жоғарғы сол және төменгі оң жақ аралығында жүретін екі параллель жетекші таяқша "шананы" – қозғалатын оптикалық оқу-жазу басын алып жүреді. Көрсетілгендей, бұл "шана" дискінің шетіне жақын немесе сол жерде дискіні оқитын немесе жазатын орынға жақын. "Шаны" үздіріссіз оқу немесе жазу кезінде қозғалту үшін қадамдық мотор жетектік бұранданы айналдырып, "шананы" оның барлық қозғалыс диапазонында жылжытады. Мотордың өзі – ең алыс соққыға қарсы орнатудың сол жағындағы қысқа сұр цилиндр; оның білігі тірек таяқшаларына параллель. Жетектік бұранда – бұл біркелкі араласқан қараңғы бөліктері бар таяқша; бұл "шанадағы" штырға ілісетін спиральды ойыстар. Ал, екінші фотодағы механизм арзан DVD ойнатқышынан алынған, ол дискіні айналдыру және "шананы" жылжыту үшін дәлдігі төмен және тиімділігі аз щеткалы тұрақты ток моторларын қолданады. Кейбір ескі дискілер "шананы" жылжыту үшін тұрақты ток моторын қолданады, бірақ сонымен қатар орнын бақылау үшін магниттік ротациялық энкодері де бар. Компьютерлердегі дискілердің көпшілігі қадамдық моторларды қолданады. Сұр металл шасси төрт бұрышында соққыға қарсы орнатылған, сыртқы соққыларға сезімталдығын азайту және жоғары жылдамдықпен жұмыс істеген кездегі қалдық тепе-теңсіздіктен туындаған шуды азайту үшін. Жұмсақ соққыға қарсы төсемдер төрт бұрыштағы мыс түсті бұрандалардың астында орналасқан (сол жақтағысы көрінбейді). Үшінші фотода линза механизмінің қақпағының астындағы компоненттер көрінеді. Линза ұстағышының екі жағындағы екі тұрақты магнит және линзаны жылжытатын орамдарды көруге болады. Бұл линзаны жоғары, төмен, алға және артқа жылжытуға мүмкіндік береді, сәуленің фокусын тұрақтандырады. Төртінші фотода оптикалық жиынтықтың ішкі жағы көрінеді. Бұл CD-ROM дискі болғандықтан, тек бір лазер бар, ол жиынтықтың төменгі сол жағында орнатылған қара компонент. Лазердің үстінде бірінші фокустау линзасы және призмасы орналасқан, олар сәулені дискіге бағыттайды. Ортадағы биік, жұқа нысан – лазер сәулесін бірнеше бағытта бөлетін жартылай күміспен қапталған айна. Айнаның оң жағындағы төменгі жағында дискіден шағылысқан сәулені сезінетін негізгі фотодиод орналасқан. Негізгі фотодиодтың үстінде лазердің қуатын сезіну және реттеу үшін екінші фотодиод бар. Арам сары материал – жұқа пластик табақпен қолдау тапқан иілгіш мыс фольга; бұл "иілгіш тізбектер", олардың барлығын электроникаға (көрсетілмеген) қосады.

The optical drives in the photos are shown right side up; the disc would sit on top of them. The laser and optical system scans the underside of the disc. With reference to the top photo, just to the right of image center is the disc motor, a metal cylinder, with a gray centering hub and black rubber drive ring on top. There is a disc shaped round clamp, loosely held inside the cover and free to rotate; it's not in the photo. After the disc tray stops moving inward, as the motor and its attached parts rise, a magnet near the top of the rotating assembly contacts and strongly attracts the clamp to hold and center the disc. This motor is an "outrunner" style brushless DC motor which has an external rotor – every visible part of it spins. Two parallel guide rods that run between upper left and lower right in the photo carry the "sled", the moving optical read write head. As shown, this "sled" is close to, or at the position where it reads or writes at the edge of the disc. To move the "sled" during continuous read or write operations, a stepper motor rotates a leadscrew to move the "sled" throughout its total travel range. The motor, itself, is the short gray cylinder just to the left of the most distant shock mount; its shaft is parallel to the support rods. The leadscrew is the rod with evenly spaced darker details; these are the helical grooves that engage a pin on the "sled". In contrast, the mechanism shown in the second photo, which comes from a cheaply made DVD player, uses less accurate and less efficient brushed DC motors to both move the sled and spin the disc. Some older drives use a DC motor to move the sled, but also have a magnetic rotary encoder to keep track of the position. Most drives in computers use stepper motors. The gray metal chassis is shock mounted at its four corners to reduce sensitivity to external shocks, and to reduce drive noise from residual imbalance when running fast. The soft shock mount grommets are just below the brass colored screws at the four corners (the left one is obscured). In the third photo, the components under the cover of the lens mechanism are visible. The two permanent magnets on either side of the lens holder as well as the coils that move the lens can be seen. This allows the lens to be moved up, down, forwards, and backwards to stabilize the focus of the beam. In the fourth photo, the inside of the optics package can be seen. Note that since this is a CD ROM drive, there is only one laser, which is the black component mounted to the bottom left of the assembly. Just above the laser are the first focusing lens and prism that direct the beam at the disc. The tall, thin object in the center is a half silvered mirror that splits the laser beam in multiple directions. To the bottom right of the mirror is the main photodiode that senses the beam reflected off the disc. Above the main photodiode is a second photodiode that is used to sense and regulate the power of the laser. The irregular orange material is flexible etched copper foil supported by thin sheet plastic; these are "flexible circuits" that connect everything to the electronics (which is not shown).

Тарих

Алғашқы лазерлік диск 1972 жылы 12 дюймдік Laservision видеодискісі болды. Видеосигнал видеокассетаға ұқсас аналогты форматта сақталды. Алғашқы цифрлық жазылған оптикалық диск – бұл Sony және Philips компаниялары 1975 жылы жасаған, тек оқу режиміндегі 5 дюймдік аудио компакт-диск (CD). Sony және Kokusai Denshin Denwa (KDDI) компаниялары. Sony ақырында 1987 жылы алғашқы коммерциялық өшірілетін және қайта жазылатын 5 1/4 дюймдік оптикалық диск дискісін шығарды, екі жақты дисктер бір жағына 325 МБ сыйымдылықпен ие болатын. 1992 жылдың қыркүйегінде Sony компаниясы CD-нің дыбыстық сапасын және кассетаның ыңғайлы өлшемін біріктіретін MiniDisc форматын жариялады. Стандартты сыйымдылығы 80 минуттық аудионы қамтиды. 2004 жылдың қаңтар айында Sony жаңартылған Hi MD форматын ұсынды, ол сыйымдылықты 1 ГБ-қа дейін (48 сағат аудио) арттырды. Panasonic, Sony және Toshiba компаниялары әзірлеген DVD форматы 1995 жылы шығарылды және бір қабатқа 4,7 ГБ сыйымдылықпен ие болатын. Алғашқы DVD ойнатқыштар 1996 жылдың 1 қарашасында Panasonic және Toshiba компаниялары Жапонияда, ал алғашқы DVD ROM-мен үйлесімді компьютерлер сол жылдың 6 қарашасында Fujitsu компаниясы арқылы жеткізілді. АҚШ-та компьютерлерге арналған DVD ROM дисктерін сату 1997 жылдың 24 наурызында Creative Labs өзінің PC DVD жиынтығын нарыққа шығарғаннан кейін басталды. 1999 жылы Kenwood 72x жылдамдыққа жететін көп сәулелі оптикалық диск шығарды, бұл бір сәулелі жазу үшін қауіпті айналу жылдамдығын қажет етеді. Алайда, ол сенімділік мәселелеріне тап болды. Бірінші Blu-ray прототипі 2000 жылдың қазанында Sony ұсынды, ал алғашқы коммерциялық жазба құрылғысы 2003 жылдың 10 сәуірінде нарыққа шығарылды. 2005 жылдың қаңтар айында TDK Blu-ray дисктері үшін өте қатты, бірақ жұқа полимерлік қаптама ("Durabis") әзірлегенін жариялады; бұл маңызды техникалық жетістік болды, өйткені тұтынушылар нарығында жалаңаш дисктерді сызып тастаудан және зақымданудан қорғау үшін жақсырақ қорғаныс қажет болды. Техникалық тұрғыдан Blu-ray Disc сонымен қатар тар сәуле мен қысқа толқын ұзындығы бар "көк" лазер үшін жұқа қабатты қажет етті. Бірінші BD ROM ойнатқыштары (Samsung BD P1000) 2006 жылдың маусым айының ортасында жеткізілді. Алғашқы Blu-ray диск атауларын Sony және MGM 2006 жылдың 20 маусымында шығарды. Компьютерлерге арналған алғашқы Blu-ray дискінің қайта жазылатын дискісі Sony компаниясының 2006 жылдың 18 шілдесінде шығарған BWU 100A болды. 2010 жылдардың ортасынан бастап компьютер өндірушілері өз өнімдеріне оптикалық дисктерді енгізуді тоқтата бастады, себебі арзан, берік (сызықтар бұзылған деректерге, қолжетімсіз файлдарға немесе аудио/бейне өткіріп жіберуге себеп болмайды), жылдам және жоғары сыйымдылықтағы USB дисктері мен интернет арқылы бейнеге сұраныс пайда болды. Оптикалық дискіні алып тастау ноутбуктердегі схемалық тақталардың үлкенірек және тығыздығы төмен болуына мүмкіндік береді, аз қабаттар қажет, өндіріс шығындары төмендейді, сонымен қатар салмақ пен қалыңдық азаяды немесе батареялар үлкенірек болады. Компьютерлік корпус өндірушілері де оптикалық дисктерді орнату үшін 5 1/4 дюймдік ұяларды қосуды тоқтата бастады. Алайда, жаңа оптикалық дисктер әлі де (2020 жылға қарай) сатып алуға болады. Белгілі оптикалық диск дискінің OEM-деріне Hitachi, LG Electronics (Hitachi LG Data Storage-ке біріктірілген), Toshiba, Samsung Electronics (Toshiba Samsung Storage Technology-ге біріктірілген), Sony, NEC (Optiarc-ке біріктірілген), Lite On, Philips (Philips & Lite On Digital Solutions-ке біріктірілген), Pioneer Corporation, Plextor, Panasonic, Yamaha Corporation және Kenwood кіреді.

The first laser disc, demonstrated in 1972, was the Laservision 12 inch video disc. The video signal was stored as an analog format like a video cassette. The first digitally recorded optical disc was a 5 inch audio compact disc (CD) in a read only format created by Sony and Philips in 1975. Sony, and Kokusai Denshin Denwa (KDDI). Sony eventually released the first commercial erasable and rewritable 5 1/4 inch optical disc drive in 1987, with dual sided discs capable of holding 325 MB per side. In September 1992, Sony announced the MiniDisc format, which was supposed to combine the audio clarity of CD's and the convenience of a cassette size. The standard capacity holds 80 minutes of audio. In January 2004, Sony revealed an upgraded Hi MD format, which increased the capacity to 1 GB (48 hours of audio). The DVD format, developed by Panasonic, Sony, and Toshiba, was released in 1995, and was capable of holding 4.7 GB per layer; with the first DVD players shipping on November 1, 1996, by Panasonic and Toshiba in Japan and the first DVD ROM compatible computers being shipped on November 6 of that year by Fujitsu. Sales of DVD ROM drives for computers in the U. S. began on March 24, 1997, when Creative Labs released their PC DVD kit to the market. In 1999, Kenwood released a multi beam optical drive that achieved burning speeds as high as 72×, which would require dangerous spinning speeds to attain with single beam burning. However, it suffered from reliability issues. The first Blu ray prototype was unveiled by Sony in October 2000, and the first commercial recording device was released to market on April 10, 2003. In January 2005, TDK announced that they had developed an ultra hard yet very thin polymer coating ("Durabis") for Blu ray Discs; this was a significant technical advance because better protection was desired for the consumer market to protect bare discs against scratching and damage compared to DVD. Technically Blu ray Disc also required a thinner layer for the narrower beam and shorter wavelength 'blue' laser. The first BD ROM players (Samsung BD P1000) were shipped in mid June 2006. The first Blu ray Disc titles were released by Sony and MGM on June 20, 2006. The first mass market Blu ray Disc rewritable drive for the PC was the BWU 100A, released by Sony on July 18, 2006. Starting in the mid 2010s, computer manufacturers began to stop including built in optical disc drives on their products, with the advent of cheap, rugged (scratches can not cause corrupted data, inaccessible files or skipping audio/video), fast and high capacity USB drives and video on demand over the internet. Excluding an optical drive allows for circuit boards in laptops to be larger and less dense, requiring less layers, reducing production costs while also reducing weight and thickness, or for batteries to be larger. Computer case manufacturers also began to stop including 5 1/4 inch bays for installing optical disc drives. However, new optical disc drives are still (as of 2020) available for purchase. Notable optical disc drive OEMs include Hitachi, LG Electronics (merged into Hitachi LG Data Storage), Toshiba, Samsung Electronics (merged into Toshiba Samsung Storage Technology), Sony, NEC (merged into Optiarc), Lite On, Philips (merged into Philips & Lite On Digital Solutions), Pioneer Corporation, Plextor, Panasonic, Yamaha Corporation and Kenwood.

Жазу орындалуы

CD жазу құрылғылары пайда болған кезде, олар көбінесе үш түрлі жылдамдықпен белгіленеді. Мұндай жағдайларда, бірінші жылдамдық бір рет жазу (R) операциялары үшін, екінші жылдамдық қайта жазу (RW) операциялары үшін, ал соңғы жылдамдық тек оқу (ROM) операциялары үшін арналған. Мысалы, 40×/16×/48× CD жазу құрылғысы CD R медиасына 40× (6000 кбит/с) жылдамдықпен, CD RW медиасына 16× (2400 кбит/с) жылдамдықпен жазуға және CD ROM медиасынан 48× (7200 кбит/с) жылдамдықпен оқуға қабілетті. Комбиналды (CD RW/DVD ROM) құрылғылар кезінде DVD ROM медиасын оқу операциялары үшін қосымша жылдамдық көрсетіледі (мысалы, 52×/32×/52×/16×). DVD жазу құрылғылары, Blu-ray Disc комбиналды құрылғылары және Blu-ray Disc жазу құрылғылары үшін олардың тиісті оптикалық медиаға жазу және оқу жылдамдығы сату қорабында, пайдаланушы нұсқаулығында немесе қосымша брошюраларда немесе буклеттерде көрсетіледі. 1990 жылдардың соңында буфердің толуы өте кең таралған мәселеге айналды, себебі жоғары жылдамдықты CD жазғыштар үй және кеңсе компьютерлерінде пайда бола бастады, олар түрлі себептерге байланысты I/O өнімділігін жеткілікті деңгейде ұстап, деректер ағынын жазғышқа тұрақты түрде жеткізе алмады. Жазғыш деректер жетіспесе, жазу процесі тоқтатылып, дискіде пайдасыз із қалдырады. Осыған жауап ретінде CD жазғыштардың өндірушілері "буфер толуынан қорғау" (Sanyo-ның "BURN Proof", Ricoh-ның "JustLink" және Yamaha-ның "Lossless Link" сияқты әртүрлі саудалық атаулармен) технологиясы бар құрылғыларды шығара бастады. Бұл технологиялар деректер ағыны тоқтаған кезде жазу процесін тоқтата және қайта бастай алады, ал тоқтау салдарынан пайда болған үзілісті CD ойнатқыштар мен CD-ROM дискілеріне енгізілген қателерді түзету логикасымен өңдеуге болады. Бұл технологияны қолдайтын алғашқы құрылғылар 12× және 16× жылдамдықпен бағаланды. DVD-ді 16× жылдамдықпен жазуды қолдайтын алғашқы оптикалық құрылғы – 2004 жылдың екінші жартысында шыққан Pioneer DVR 108 болды. Алайда, сол кезде жазғыш DVD медиасының ешқайсысы мұндай жоғары жылдамдықты қолдамады. Дисктер DVD+R, DVD+RW және барлық Blu-ray форматтарын жазғанда, оларға қателерді түзетуді қалпына келтіру қажет емес, өйткені жазғыш жаңа деректерді тоқтатылған жазудың соңына дәл орналастыра алады, нәтижесінде үздіксіз із жасалады (осыны DVD+ технологиясы қамтамасыз етті). Кейінгі интерфейстер қажетті жылдамдықпен деректерді жіберсе де, көптеген құрылғылар қазір "аймақты тұрақты сызықтық жылдамдықпен" ("Z CLV") жазады. Бұл құрылғының жылдамдықты өзгерткен кезде жазу процесін уақытша тоқтатып, жаңа жылдамдыққа жеткеннен кейін қайта бастауы керек екенін білдіреді. Бұл буфер толуымен байланысты мәселені шешу үшін қолданылатын әдіспен бірдей. Оптикалық диск жазу құрылғыларының ішкі буфері: BD R, BD R DL, BD RE немесе BD RE DL медиасын жазғанда 8 МБ немесе 4 МБ; DVD R, DVD RW, DVD R DL, DVD+R, DVD+RW, DVD+RW DL, DVD RAM, CD R немесе CD RW медиасын жазғанда 2 МБ.

During the times of CD writer drives, they are often marked with three different speed ratings. In these cases, the first speed is for write once (R) operations, the second speed for re write (RW) operations, and the last speed for read only (ROM) operations. For example, a 40×/16×/48× CD writer drive is capable of writing to CD R media at speed of 40× (6,000 kbit/s), writing to CD RW media at speed of 16× (2,400 kbit/s), and reading from a CD ROM media at speed of 48× (7,200 kbit/s). During the times of combo (CD RW/DVD ROM) drives, an additional speed rating (e. g. the 16× in 52×/32×/52×/16×) is designated for DVD ROM media reading operations. For DVD writer drives, Blu ray Disc combo drives, and Blu ray Disc writer drives, the writing and reading speed of their respective optical media are specified in its retail box, user's manual, or bundled brochures or pamphlets. In the late 1990s, buffer underruns became a very common problem as high speed CD recorders began to appear in home and office computers, which—for a variety of reasons—often could not muster the I/O performance to keep the data stream to the recorder steadily fed. The recorder, should it run short, would be forced to halt the recording process, leaving a truncated track that usually renders the disc useless. In response, manufacturers of CD recorders began shipping drives with "buffer underrun protection" (under various trade names, such as Sanyo's "BURN Proof", Ricoh's "JustLink" and Yamaha's "Lossless Link"). These can suspend and resume the recording process in such a way that the gap the stoppage produces can be dealt with by the error correcting logic built into CD players and CD ROM drives. The first of these drives were rated at 12× and 16×. The first optical drive to support recording DVDs at 16× speed was the Pioneer DVR 108, released in the second half of 2004. At that time however, no recordable DVD media supported that high recording speed yet. While drives are burning DVD+R, DVD+RW and all Blu ray formats, they do not require any such error correcting recovery as the recorder is able to place the new data exactly on the end of the suspended write effectively producing a continuous track (this is what the DVD+ technology achieved). Although later interfaces were able to stream data at the required speed, many drives now write in a 'zoned constant linear velocity' ("Z CLV"). This means that the drive has to temporarily suspend the write operation while it changes speed and then recommence it once the new speed is attained. This is handled in the same manner as a buffer underrun. The internal buffer of optical disc writer drives is: 8 MiB or 4 MiB when recording BD R, BD R DL, BD RE, or BD RE DL media; 2 MiB when recording DVD R, DVD RW, DVD R DL, DVD+R, DVD+RW, DVD+RW DL, DVD RAM, CD R, or CD RW media.

Тіркеу жүйелері

Жеке компьютерлерде CD жазу бастапқыда пакеттік тапсырма болды, себебі ол арнайы авторлық бағдарламаны деректердің «бейнесін» жасау және оны бір сеанста дискіге жазу үшін қажет етті. Бұл архивтік мақсаттар үшін қолайлы болды, бірақ CD R және CD RW дискілерін алынатын сақтау құралы ретінде пайдалану ыңғайлылығын шектеді. Пакеттік жазу – бұл жазу құрылғысының дискіге қысқа импульстармен немесе пакеттермен біртіндеп жазатын схемасы. Сызықтық пакеттік жазу дискіні төменнен жоғарыға қарай пакеттермен толтырады. CD-ROM және DVD-ROM дискілерінде оқылатын болу үшін дискіні кез келген уақытта дискінің басына соңғы мазмұн кестесін жазып жабуға болады; одан кейін дискіге пакеттерді жазу мүмкін болмайды. Пакеттік жазу, операциялық жүйемен және UDF сияқты файлдық жүйемен бірге, флэш-жад және магниттік дискілер сияқты құралдардағы кездейсоқ жазуға қол жеткізуді имитациялау үшін пайдаланылуы мүмкін. Белгілі ұзындығы бар пакеттік жазу (CD RW және DVD RW құралдарында) дискіні төсеммен толтырылған, белгіленген өлшемдегі пакеттерге бөледі. Төсем дискінің сыйымдылығын азайтады, бірақ жазу құрылғысына көрші пакеттерге әсер етпей жеке пакетте жазуды бастауға және тоқтатуға мүмкіндік береді. Бұл магниттік құралдар ұсынатын блок бойынша жазуға ұқсас, сондықтан көптеген дәстүрлі файлдық жүйелер өзгеріссіз жұмыс істейді. Дегенмен, мұндай дискілерді көптеген CD-ROM және DVD-ROM дискілерінде немесе операциялық жүйелерде қосымша үшінші тарап драйверлері болмаса оқуға болмайды. Пакеттерге бөлу CD R(W) және DVD R(W) дискілері деректерді дерек блогының ішінде ғана анықтай алатындықтан, аса сенімді емес. Блоктар арасында кеңінен бос орын (жоғарыда аталған төсем) қалдырылса да, дискі кейде деректерді табуға қателік жіберіп, кейбір қолданыстағы деректерді жоюы немесе дискіні оқылмайтын етеді. DVD+RW дискі форматы осы сенімсіздікті дискінің дерек жолағына дәлірек уақыттық белгілерді енгізу арқылы жояды және кері үйлесімділікті бұзбай жеке дерек блоктарын (немесе тіпті байттарды) алмастыруға мүмкіндік береді («жоғалмайтын байланыс» деп аталатын мүмкіндік). Форматтың өзі үздіксіз жазумен күресу үшін жасалған, себебі ол цифрлық бейне тіркегіштерде кеңінен қолданылатыны күтілді. Көптеген мұндай бейне тіркегіштер өзгермелі жылдамдықты бейне сығу схемаларын қолданады, оларға қысқа импульстармен жазу қажет; кейбіреулері дискінің соңына жазуды және басқа жерден оқуды жылдам ауыстыру арқылы бір уақытта ойнатуға және жазуға мүмкіндік береді. Blu-ray Disc жүйесі де осы технологияны қамтиды. Mount Rainier пакеттік CD RW және DVD+RW дискілерін алмалы-салмалы магниттік дискілер сияқты пайдалануға ыңғайлы етуді мақсат етеді, жаңа дискілерді фондық режимде форматтап, дискідегі ақауларды басқаруға мүмкіндік береді (дискідегі тозған бөліктерді автоматты түрде басқа жердегі бос орынға картаға түсіру арқылы). 2007 жылдың ақпан айынан бастап Mount Rainier қолдауы Windows Vista жүйесінде енгізілген. Windows-тың барлық бұрынғы нұсқаларына, сондай-ақ Mac OS X жүйесіне үшінші тарап шешімі қажет.

CD recording on personal computers was originally a batch oriented task in that it required specialised authoring software to create an "image" of the data to record and to record it to disc in the one session. This was acceptable for archival purposes, but limited the general convenience of CD R and CD RW discs as a removable storage medium. Packet writing is a scheme in which the recorder writes incrementally to disc in short bursts, or packets. Sequential packet writing fills the disc with packets from bottom up. To make it readable in CD ROM and DVD ROM drives, the disc can be closed at any time by writing a final table of contents to the start of the disc; thereafter, the disc cannot be packet written any further. Packet writing, together with support from the operating system and a file system like UDF, can be used to mimic random write access as in media like flash memory and magnetic disks. Fixed length packet writing (on CD RW and DVD RW media) divides up the disc into padded, fixed size packets. The padding reduces the capacity of the disc, but allows the recorder to start and stop recording on an individual packet without affecting its neighbours. These resemble the block writable access offered by magnetic media closely enough that many conventional file systems will work as is. Such discs, however, are not readable in most CD ROM and DVD ROM drives or on most operating systems without additional third party drivers. The division into packets is not as reliable as it may seem as CD R(W) and DVD R(W) drives can only locate data to within a data block. Although generous gaps (the padding referred to above) are left between blocks, the drive nevertheless can occasionally miss and either destroy some existing data or even render the disc unreadable. The DVD+RW disc format eliminates this unreliability by embedding more accurate timing hints in the data groove of the disc and allowing individual data blocks (or even bytes) to be replaced without affecting backward compatibility (a feature dubbed "lossless linking"). The format itself was designed to deal with discontinuous recording because it was expected to be widely used in digital video recorders. Many such DVRs use variable rate video compression schemes which require them to record in short bursts; some allow simultaneous playback and recording by alternating quickly between recording to the tail of the disc whilst reading from elsewhere. The Blu ray Disc system also encompasses this technology. Mount Rainier aims to make packet written CD RW and DVD+RW discs as convenient to use as that of removable magnetic media by having the firmware format new discs in the background and manage media defects (by automatically mapping parts of the disc which have been worn out by erase cycles to reserve space elsewhere on the disc). As of February 2007, support for Mount Rainier is natively supported in Windows Vista. All previous versions of Windows require a third party solution, as does Mac OS X.

Рекордтаушының бірегей идентификаторы

Музыка индустриясының IFPI және RIAA ұйымдарының қысымымен Philips медианы оны жазған құрылғымен бірегей байланыстыруға мүмкіндік беретін Жазу идентификациялық кодын (RID) әзірледі. Бұл стандарт "Көктөбе кітаптарында" сипатталған. RID коды жеткізушінің кодынан (мысалы, Philips үшін "PHI"), модель нөмірінен және жазу құрылғысының бірегей идентификаторынан тұрады. Philips компаниясының мәлімдемесінше, RID "жазудағы кодталған ақпаратты пайдалана отырып, әрбір дискіні оны жасаған нақты құрылғыға дейін іздеуге мүмкіндік береді. RID кодын қолдану міндетті." RID бастапқыда музыка және бейне индустриясы үшін енгізілгенімен, ол деректерді және резервтік дискілерді қоса алғанда, жазылған әрбір дискіге енгізіледі. RID-тің құндылығы күмәнді, себебі (қазіргі таңдағы) жеке құрылғыларды табу мүмкін емес, өйткені тиісті деректер базасы жоқ.

Бастапқы идентификациялық код

Source Identification Code (SID) – өндірушілер оптикалық дискілерге жазатын сегіз таңбалы жеткізуші коды. SID тек өндірушіні ғана емес, сонымен қатар дискіні өндірген нақты зауытты және машинаны анықтайды. SID кодтарын басқаратын Phillips компаниясының мәлімдемесінше, SID коды оптикалық дискіні өндіруші мекемеге өз зауытында жасалған немесе көшірілген барлық дискілерді, соның ішінде лазерлік сәулелік жазу (LBR) сигналды өңдегішін немесе нақты штампты немесе дискіні жасаған қалыпты анықтауға мүмкіндік береді. SID кодын енгізудің басты себебі – коммерциялық CD-лердің рұқсатсыз көшірмелерін шығаратын дискіні өндіруші зауыттарды анықтау болды. 1990 жылдарға қарай CD-дискілерді өндіру процесі бірнеше кезеңдерді қамтитын, «таза бөлме» жағдайында жүзеге асырылатын және үлкен инвестиция талап ететін, көбінесе «жауапты» ұйымдармен шектелетін процесс, «монолайнерлік» жабдықтарды пайдаланатынға дейін өзгерді. Бұл жабдықтар 1980-жылдардың соңында жасалған және «барлық процесті бір қорапқа» сыйыруға қабілетті, ол «бірнеше кеңсе үстелінен артық орын алмайтын» еді. Осының салдарынан CD өндіруші индустриясына сенімсіз ұйымдар да қосылды және 1994 жылға қарай «заңды CD-лерге» деген сұраныстың екі еселенген көлемінде дискілер өндіріле бастады. Музыка индустриясының ұйымдары кейбір нарықтарда заңсыз көшірмелердің заңды көшірмелерден айтарлықтай көп сатылатынын мәлімдеді. Philips және IFPI дискіні мастерингтік өңдеу мекемесін және нақты дискіні жасау үшін пайдаланылған өндіріс зауытын анықтайтын кодтардың үйлесімінің заңсыз CD өндірісіне жауаптыларды анықтауға көмектесетінін күтті. Алайда, бұл шараны енгізу үшін қолданыстағы өндіріс орындары өз жабдықтарын жаңартуы қажет болды және мұндай мекемелерді сендіру, егер олар заңсыз дискілерді көптеп жасауға қатысқан болса, «біршама қиын» болар деп есептелді.

The Source Identification Code (SID) is an eight character supplier code that is placed on optical discs by the manufacturer. The SID identifies not only manufacturer, but also the individual factory and machine that produced the disc. According to Phillips, the administrator of the SID codes, the SID code provides an optical disc production facility with the means to identify all discs mastered or replicated in its plant, including the specific Laser Beam Recorder (LBR) signal processor or mould that produced a particular stamper or disc. A significant motivation for introducing the SID code was to identify disc manufacturing plants producing unauthorised copies of commercial CDs. By the 1990s, the production process for CDs had evolved from requiring a "clean room" environment involving multiple processes, this demanding a substantial investment and likely to be confined to "responsible" organisations, into an activity that could be undertaken with "mono liner" equipment, this having been developed in the late 1980s and capable of packaging "the whole process into a single box" that could occupy "no more space than a couple of office desks". Consequently, the CD manufacturing industry had grown to include less reputable organisations and, by 1994, could produce a volume of discs twice that of the estimated demand for "legitimate CDs", with music industry organisations claiming that illicit copies were outselling legitimate copies by significant margins in some markets. Philips and the IFPI envisaged that combinations of codes, each identifying a disc mastering establishment and the manufacturing plant used to make a particular disc, would assist in identifying those responsible for illicit CD production. However, the scheme relied on existing manufacturing plants upgrading their equipment to support the introduction of this measure, and the accompanying challenge of convincing such facilities was perceived as "a little difficult" in cases where those facilities were already involved in making considerable numbers of illicit discs.