Оптикалық дискілер: дерек сақтау құралы

Кіріспе

Жазық, көбінесе дөңгелек пішінді дискі, бинарлық деректерді кодтайтын және CD мен DVD сияқты цифрлық сақтау құралдары.

Оптикалық дискі – бұл жарық сәулесінің көмегімен оқылатын, бетіндегі физикалық өзгерістер түрінде ақпарат сақтайтын, жалпақ, көбінесе дискі пішінді нысан. Оптикалық дискілер шағылыстырушы немесе өткізуші болуы мүмкін. Шағылыстырушы дискілерде жарық көзі мен детекторы дискінің бір жағында орналасса, өткізуші дискілерде жарық дискі арқылы өтіп, екінші жағында анықталады. Оптикалық дискілер аналогтық ақпаратты (мысалы, лазерлік дискі), цифрлық ақпаратты (мысалы, DVD) немесе оларды бір дискіде (мысалы, CD Video) сақтай алады. Олардың негізгі қолданылуы – медиа және деректерді тарату, сондай-ақ ұзақ мерзімді сақтау.

Құрылыс және технология

Кодтау материалы, әдетте поликарбонаттан жасалған, дискідің негізгі бөлігін құрайтын және шаңды шашырату қабаты болып табылатын қалың субстраттың үстінде орналасқан. Кодтау үлгісі үздіксіз, спиральді жолмен жүреді, ол дискідің бүкіл бетін қамтиды және ең ішкі жолдан ең сыртқы жолға дейін созылады. Деректер лазер немесе штамптау машинасы арқылы дискідің бетіне жазылады және оптикалық дискіні 200-ден 4000 айналымға дейін (диск түріне, форматқа және оқу басының диск ортасынан қашықтығына байланысты) айналдыратын дискі оқу құрылғысында лазерлік диодпен жарықтандырылғанда қолжетімді болады. (Сыртқы жолдар бірдей бұрыштық жылдамдықтарда жоғары сызықтық жылдамдықтарға байланысты жоғары деректер жылдамдығымен оқылады). Көптеген оптикалық дискілердің ойықтарынан пайда болатын дифракциялық тордың нәтижесінде ерекше жарық сезімі байқалады. Дискідің осы жағында деректер орналасқан және әдетте лак сияқты мөлдір материалмен қапталған. Дискідің артқы жағында әдетте таңба болады, ол қағаздан жасалған болуы мүмкін, бірақ көбінесе дискідің өзіне басылып немесе таңбаланады. 31/2 дюймдік дискетадан айырмашылығы, көптеген оптикалық дискілерде ендірілген қорғаныш корпусы болмайды, сондықтан олар сызықтар, саусақ іздері және басқа да сыртқы факторларға байланысты деректерді беруде қиындықтарға ұшырайды. Blu-ray дискілерінде осы мәселелерді азайтатын "Durabis" деп аталатын жабын бар. Оптикалық дискілердің диаметрі әдетте шамасында болады, ең көп таралған өлшем – . Деректерді сақтайтын бағдарламалық аймақ әдетте диск ортасынан 25 миллиметр қашықтықта басталады. Типтік диск шамамен қалыңдығында болады, ал жол аралығы (бір жолдың ортасынан келесі жолдың ортасына дейінгі қашықтық) CD-лер үшін 1,6 мкм-ден Blu-ray дискілері үшін 320 нм-ге дейін өзгереді.

Жазу түрлері

Оптикалық диск үш түрлі жазу режимін қолдауға арналған: тек оқу (мысалы, CD және CD ROM), жазуға болатын (бір рет жазу, мысалы, CD-R) немесе қайта жазуға болатын (қайта жазу, мысалы, CD-RW). Бір рет жазуға арналған оптикалық дискілерде көбінесе органикалық бояу (соның ішінде негізінен Verbatim қолданған (фталоциан) азо бояуы немесе Fujifilm қолданған оксонол бояуы болуы мүмкін) жазғыш қабаты субстрат пен шағылыстыратын қабат арасында орналасады. Қайта жазылатын дискілерде әдетте фазалық өзгерістерге ұшырайтын материалдардан тұратын қорытпалық жазғыш қабат болады, көбінесе AgInSbTe – күміс, индий, антимон және теллур қорытпасы. Азо бояулары 1996 жылы енгізілді, ал фталоциан тек 2002 жылдан бастап кеңінен қолданыла бастады. Оптикалық дискідегі бояу түрі мен шағылыстыратын қабатта қолданылған материалды диск арқылы жарық сәулесін бағыттап анықтауға болады, себебі әртүрлі бояулар мен материалдардың үйлесімдері әртүрлі түске ие. Blu-ray дискілерінде әдетте органикалық бояу жазғыш қабаты қолданылмайды, оның орнына органикалық емес жазғыш қабат қолданылады. Мұндай дискілер төменнен жоғарыға дейін (LTH) дискілер деп аталады және CD мен DVD өндіріс желілерінде жасалуы мүмкін, бірақ олар дәстүрлі Blu-ray дискілерінен төмен сапалы болады.

Қолданылуы

Оптикалық дискілер көбінесе арнайы корпусшаларда сақталады, кейде оларды зергерлік корпусшалар деп те атайды және ең көп қолданылатыны – цифрлық сақтау, музыканы сақтау (мысалы, CD-плеерде пайдалану үшін), бейне (мысалы, Blu-ray плеерде пайдалану үшін) немесе жеке компьютерлер (PC) үшін деректер мен бағдарламалар, сондай-ақ басқа медиа түрлеріне қарағанда бірлік бағасы төмен болғандықтан желіден тыс деректерді тарату үшін қолданылады. Оптикалық сақтау технологиялары қауымдастығы (OSTA) стандартталған оптикалық сақтау форматтарын насихаттады. Кітапханалар мен мұрағаттар компьютердің оптикалық дискісін немесе сәйкес дискі ойнатқышында пайдаланудың жалғасуын қамтамасыз ету үшін оптикалық медианы сақтау процедураларын енгізеді. Флэш-дискілер, жад карталары және қатты дискілер сияқты дәстүрлі жаппай сақтау құрылғыларының файлдық операцияларын UDF тірі файлдық жүйесін пайдалану арқылы имитациялауға болады. Компьютерлік деректерді сақтық көшірмелеу және физикалық деректерді беру үшін CD және DVD сияқты оптикалық дискілер біртіндеп жылдам, кішкентай қатты күйдегі құрылғылармен, әсіресе USB флеш-дискілермен алмастырылуда. USB флеш-дискілердің сыйымдылығы артып, бағасы төмендеуіне байланысты бұл тенденция жалғасады деп күтілуде. Сонымен қатар, интернеттен сатып алынған, бөлісілген немесе трансляцияланған музыка, фильмдер, ойындар, бағдарламалық қамтамасыз ету және телешоулар аудио CD, видео DVD және Blu-ray дискілерінің жылдық сатылымын айтарлықтай азайтты. Дегенмен, аудио CD және Blu-ray дискілері әлі де кейбір адамдар үшін сүйікті туындыларын қолдаудың және оларға материалдық нәрсе алудың мүмкіндігі ретінде танымал, сондай-ақ аудио CD-лер (винил пластинкалары мен кассеталармен қатар) MP3 сияқты жоғалтулы сығылу алгоритмдерінің салдарынан туындайтын артефактілерсіз сығылмаған дыбысты қамтиды, ал Blu-ray дискілері жоғары бит-реті және үлкен сақтау көлемі арқасында ағылған медиаға қарағанда жақсы бейне және дыбыс сапасын ұсынады, көрінетін сығылу артефактілері болмайды. Алайда, Blu-ray дискілерін кейде интернеттен жүктеуге болады, бірақ жүктеудің жылдамдығы төмен болуы, жеткілікті сақтау кеңістігінің болмауы немесе провайдерлердің заңдық немесе авторлық құқықтар бойынша шектеулеріне байланысты бұл әдіс барлығына қолайлы болмайды, өйткені мазмұн бірнеше ондаған гигабайтқа жете алады. Blu-ray дискілері сенімсіз немесе баяу интернет байланысы арқылы жүктеусіз үлкен ойындар ойнағысы келетін адамдар үшін жалғыз мүмкіндік болуы мүмкін, сондықтан олар әлі де (2020 жылға қарай) PlayStation 4 және Xbox One X сияқты ойын консольдарында кеңінен қолданылады. 2020 жылы компьютерлік ойындардың Blu-ray сияқты физикалық форматта болуы сирек кездеседі. Дискілерде жапсырмалар болмауы керек және қағазбен бірге сақталмауы керек; сақтаудан бұрын қағаздарды зергерлік корпусшадан алып тастау керек. Дискілерді сызып алудың алдын алу үшін оларды жиектерінен ұстаған жөн, баспаңдайды дискінің ішкі жиегіне тигізіп ұстау керек. ISO 18938:2008 стандарты – оптикалық дискілерді дұрыс пайдалану техникалары туралы. Дискіде концентрлі шеңберлердің пайда болуын болдырмау үшін оптикалық дискіні тазалауды дөңгелек қозғалыспен жасауға болмайды. Дұрыс тазаланбаған жағдайда дискіде сызықтар пайда болуы мүмкін. Жазуға арналған дискілерді ұзақ уақытқа жарыққа ұстауға болмайды. Оптикалық дискілерді ұзақ қызмет етуі үшін құрғақ және салқын жағдайда сақтау керек, температурасы 10 және 23 °C аралығында болуы тиіс, ешқашан 32 °C-тан аспауы керек, ал ылғалдылығы 10%-дан төмен болмауы керек, ылғалдылықты 20-50% аралығында ұстау ұсынылады, ауытқулар ±10% болмауы керек.

Optical discs are often stored in special cases sometimes called jewel cases and are most commonly used for digital preservation, storing music (e. g. for use in a CD player), video (e. g. for use in a Blu ray player), or data and programs for personal computers (PC), as well as offline hard copy data distribution due to lower per unit prices than other types of media. The Optical Storage Technology Association (OSTA) promoted standardized optical storage formats. Libraries and archives enact optical media preservation procedures to ensure continued usability in the computer's optical disc drive or corresponding disc player. File operations of traditional mass storage devices such as flash drives, memory cards and hard drives can be simulated using a UDF live file system. For computer data backup and physical data transfer, optical discs such as CDs and DVDs are gradually being replaced with faster, smaller solid state devices, especially the USB flash drive. This trend is expected to continue as USB flash drives continue to increase in capacity and drop in price. Additionally, music, movies, games, software and TV shows purchased, shared or streamed over the Internet has significantly reduced the number of audio CDs, video DVDs and Blu ray discs sold annually. However, audio CDs and Blu rays are still preferred and bought by some, as a way of supporting their favorite works while getting something tangible in return and also since audio CDs (alongside vinyl records and cassette tapes) contain uncompressed audio without the artifacts introduced by lossy compression algorithms like MP3, and Blu rays offer better image and sound quality than streaming media, without visible compression artifacts, due to higher bitrates and more available storage space. However, Blu rays may sometimes be torrented over the internet, but torrenting may not be an option for some, due to restrictions put in place by ISPs on legal or copyright grounds, low download speeds or not having enough available storage space, since the content may weigh up to several dozen gigabytes. Blu rays may be the only option for those looking to play large games without having to download them over an unreliable or slow internet connection, which is the reason why they are still (as of 2020) widely used by gaming consoles, like the PlayStation 4 and Xbox One X. As of 2020, it is unusual for PC games to be available in a physical format like Blu ray. Discs should not have any stickers and should not be stored together with paper; papers must be removed from the jewel case before storage. Discs should be handled by the edges to prevent scratching, with the thumb on the inner edge of the disc. The ISO Standard 18938:2008 is about best optical disc handling techniques. Optical disc cleaning should never be done in a circular pattern, to avoid concentric cirles from forming on the disc. Improper cleaning can scratch the disc. Recordable discs should not be exposed to light for extended periods of time. Optical discs should be stored in dry and cool conditions to increase longevity, with temperatures between 10 and 23 °C, never exceeding 32 °C, and with humidity never falling below 10%, with recommended storage at 20 to 50% of humidity without fluctuations of more than ±10%.

Ұзаққа созылмалылық

Оптикалық дискілер бұрынғы аудиовизуалды және дерек сақтау форматтарына қарағанда мықтырақ болғанымен, дұрыс қолданбағанда не күнделікті пайдалану кезінде сыртқы факторлар мен зақымдануға ұшырауы мүмкін. Оптикалық дискілерде қатты дискілер мен флэш-жадта кездесетін, бақылаусыз апаттық бұзылулар – мысалы, оқу басының істен шығуы, қуаттың кенеттен өзгеруі немесе суға түсу сияқты жағдайларға бейім емес. Себебі оптикалық дискілердің сақтау контроллері, қатты дискілер мен флэш-жад контроллерлері сияқты, дискінің өзімен тікелей байланысты емес, ал бұзылған оптикалық дискіден дискіні авариялық шығару тесігіне өткір емес ине енгізу арқылы көбінесе құтқаруға болады, сондай-ақ дискіде судың кіретін тікелей тесігі де, интегралдық тізбегі де жоқ.

Қауіпсіздік

Медианың өзіне тек лазер сәулесі арқылы қол жеткізіледі, ішкі басқару тізбегі болмайды, сондықтан «резеңке қаз» немесе USB өлтірушілер деп аталатын зиянды аппараттарды қамтуы мүмкін емес. Зыянды бағдарлама зауытта дайындалған, түйінделген немесе лазерлері дерек жазуға жеткілікті қуаты жоқ ROM (тек оқу жады) тасымалдағыштарында тарала алмайды. Зыянды бағдарлама әдетте флеш-жетектер, сыртқы күйдік жетектер және қатты дискілер сияқты дәстүрлі жаппай сақтау құрылғыларын анықтап, тарату үшін бағдарламаланады.

Тарих

Оптикалық дискіні алғашқы рет тарихи тұрғыда қолдануы 1884 жылы болған, сол кезде Александр Грэм Белл, Чичестер Белл және Чарльз Самнер Тейнтер жарық сәулесін пайдаланып, шыны дискке дыбысты жазған. Оптофония – жарықты қолдана отырып, дыбыс сигналдарын жазу және ойнату үшін ашық фотосуретте дыбыс сигналдарын пайдаланудың өте ерте (1931) мысалы. 1935 жылы Welte-дің Lichttonorgel [de] үлгі алу органында қолданылған алғашқы аналогты оптикалық диск жүйесі пайда болды. Видеожазуға пайдаланылатын алғашқы аналогты оптикалық дискіді 1958 жылы Дэвид Пол Грег ойлап тапты және АҚШ-та 1961 және 1969 жылдары патент алды. Бұл оптикалық диск түрі DVD-нің ерте нұсқасы болды. 1989 жылы тіркелген және 1990 жылы шығарылған патент, 2007 жылға дейін Pioneer Corporation-ның DVA компаниясына авторлық төлем түрінде кіріс әкелді, содан кейін CD, DVD және Blu-ray жүйелерін қамтыды. 1960 жылдардың басында Американың Музыкалық корпорациясы Греггтің патенттерін және оның Gauss Electrophysics компаниясын сатып алды. Америкалық өнертапқыш Джеймс Т. Расселл алғашқы рет цифрлық сигналды оптикалық мөлдір фольгаға жоғары қуатты галогендік шаммен арт жағынан жарықтандырып жаздырған жүйенің авторы ретінде танылды. Расселлдің патенттік өтініші алғаш рет 1966 жылы берілді және 1970 жылы патент алды. Сот процестерінен кейін Sony және Philips 1980 жылдары Расселлдің патенттерін лицензиялады (ол кезде Канадалық Optical Recording Corp. компаниясының меншігінде болды). Грегг пен Расселлдің дискілерінің екеуі де мөлдір режимде оқылатын икемді дискілер болып табылады, бұл елеулі кемшіліктерге әкеледі. Нидерландыда 1969 жылы Philips Research физигі Питер Крамер шоғырланған лазер сәулесімен оқылатын қорғаныс қабаты бар рефлективті режимдегі оптикалық бейнедискіні ойлап тапты, 1972 жылы тіркелді және 1991 жылы патент алды. Крамердің физикалық форматы барлық оптикалық дискілерде қолданылады. 1975 жылы Philips және MCA бірлесіп жұмыс істей бастады, ал 1978 жылы, коммерциялық тұрғыдан тым кеш, олар Атлантада көптен күткен Laserdisc-ті ұсынды. MCA дискілерді, ал Philips ойнатқыштарды жеткізді. Алайда, презентация коммерциялық сәтсіздікке ұшырады және ынтымақтастық аяқталды. Жапония мен АҚШ-та Pioneer DVD пайда болғанға дейін Laserdisc-пен сәтті болды. 1979 жылы Philips пен Sony консорциумы аудио компакт-дискісін табысты дамытты. 1979 жылы Exxon STAR Systems компаниясы Пасаденада, Калифорния штатында компьютермен басқарылатын WORM дискісін құрды, ол 12 дюймдік диаметрлі шыны дискіде телурий мен селеннің жұқа пленкалы қаптамаларын пайдаланды. Жазу жүйесі жазу үшін 457 нм толқын ұзындығындағы көк сәуле, ал оқу үшін 632,8 нм толқын ұзындығындағы қызыл сәуле қолданылды. STAR Systems компаниясын 1981 жылы Storage Technology Corporation (STC) сатып алды және Боулдер қаласына көшірді. WORM технологиясын дамыту 14 дюймдік диаметрлі алюминийлі субстраттарды пайдаланумен жалғастырылды. Алғашында "Лазерлік сақтау дискісі 2000" (LSD 2000) деп аталған дискінің бета-тестілеуі орташа сәттілікке жетті. Көптеген дискілер RCA зертханаларына (қазіргі Дэвид Сарнофф зерттеу орталығы) Конгресс кітапханасының архивтік жұмыстарында пайдаланылу үшін жіберілді. CD-ROM форматы 1984 жылы Sony және Philips компаниялары Compact Disc Digital Audio форматын кеңейту ретінде әзірледі және кез келген сандық деректерді сақтауға бейімделді. Сол жылы Sony 3,28 ГБ үлкен деректер сыйымдылығы бар LaserDisc деректерді сақтау форматын көрсетті. 1980 жылдардың соңы мен 1990 жылдардың басында Роквиллдегі Optex, Inc. (MD) электронды тұтқындау оптикалық медиасын (ETOM) пайдалана отырып, өшірілетін оптикалық цифрлық бейне дискі жүйесін жасады. Бұл технология туралы 1994 жылғы желтоқсан айындағы "Video Pro Magazine" журналында "таспаның өлімі" деп жазылғанмен, ол ешқашан сатылған жоқ. 1990 жылдардың ортасында өндірушілердің консорциумы (Sony, Philips, Toshiba, Panasonic) оптикалық дискінің екінші буынын, DVD-ні жасады. Магниттік дискілер деректерді үлкен көлемде сақтауда шектеулі қолданысқа ие болды. Сондықтан, деректерді сақтаудың жаңа әдістерін табу қажет болды. Нәтижесінде оптикалық құралдарды пайдалану арқылы үлкен деректерді сақтау құрылғыларын жасауға болады, бұл өз кезегінде оптикалық дискілерді тудырды. Бұл түрдің алғашқы қолданылуы компакт-диск (CD) болды, ол аудио жүйелерде қолданылды. Sony және Philips 1980 жылдардың ортасында осы құрылғылардың толық сипаттамаларымен бірге CD-нің бірінші буынын жасады. Технологияның осы түрінің көмегімен аналогты сигналды цифрлық сигналға бейнелеу мүмкіндігі үлкен деңгейде пайдаланылды. Осы мақсатта аналогты сигналдың 16 биттік үлгілері секундына 44,100 үлгі мөлшерінде алынды. Бұл үлгі алу жылдамдығы Nyquist жылдамдығы бойынша секундына 40 000 үлгі алу жылдамдығына негізделген, 20 кГц дейінгі дыбыс жиілік диапазонын бұрмалаусыз қамтамасыз ету үшін, сондай-ақ жоғары жиіліктерді жоюға арналған аналогты аудио алдын сүзгілердің кемшіліктерін ескере отырып, қосымша төзімділік берілді. Стандарттың алғашқы нұсқасы 75 минуттық музыканы қамтиды, ол 650 МБ сақтау көлемін қажет етті. DVD дискісі CD-ROM кеңінен таралғаннан кейін пайда болды. Үшінші буын оптикалық дискі 2000–2006 жылдары жасалды және Blu-ray Disc ретінде ұсынылды. Blu-ray дискілеріндегі алғашқы фильмдер 2006 жылдың маусымында жарық көрді. Blu-ray жоғары ажыратымдылықтағы оптикалық дискі форматы үшін HD DVD форматымен болған бәсекеде жеңіске жетті. Стандартты Blu-ray дискісі шамамен 25 ГБ дерек сақтай алады, DVD шамамен 4,7 ГБ, ал CD шамамен 700 МБ.

The first recorded historical use of an optical disc was in 1884 when Alexander Graham Bell, Chichester Bell and Charles Sumner Tainter recorded sound on a glass disc using a beam of light. Optophonie is a very early (1931) example of a recording device using light for both recording and playing back sound signals on a transparent photograph. An early analogue optical disc system existed in 1935, used on Welte's Lichttonorgel [de] sampling organ. An early analog optical disc used for video recording was invented by David Paul Gregg in 1958 and patented in the US in 1961 and 1969. This form of optical disc was a very early form of the DVD It is of special interest that , filed 1989, issued 1990, generated royalty income for Pioneer Corporation's DVA until 2007 —then encompassing the CD, DVD, and Blu ray systems. In the early 1960s, the Music Corporation of America bought Gregg's patents and his company, Gauss Electrophysics. American inventor James T. Russell has been credited with inventing the first system to record a digital signal on an optical transparent foil that is lit from behind by a high power halogen lamp. Russell's patent application was first filed in 1966 and he was granted a patent in 1970. Following litigation, Sony and Philips licensed Russell's patents (then held by a Canadian company, Optical Recording Corp.) in the 1980s. Both Gregg's and Russell's disc are floppy media read in transparent mode, which imposes serious drawbacks. In the Netherlands in 1969, Philips Research physicist, Pieter Kramer invented an optical videodisc in reflective mode with a protective layer read by a focused laser beam , filed 1972, issued 1991. Kramer's physical format is used in all optical discs. In 1975, Philips and MCA began to work together, and in 1978, commercially much too late, they presented their long awaited Laserdisc in Atlanta. MCA delivered the discs and Philips the players. However, the presentation was a commercial failure, and the cooperation ended. In Japan and the U. S., Pioneer succeeded with the Laserdisc until the advent of the DVD. In 1979, Philips and Sony, in consortium, successfully developed the audio compact disc. In 1979, Exxon STAR Systems in Pasadena, CA built a computer controlled WORM drive that utilized thin film coatings of Tellurium and Selenium on a 12" diameter glass disk. The recording system utilized blue light at 457 nm to record and red light at 632.8 nm to read. STAR Systems was bought by Storage Technology Corporation (STC) in 1981 and moved to Boulder, CO. Development of the WORM technology was continued using 14" diameter aluminum substrates. Beta testing of the disk drives, originally labeled the Laser Storage Drive 2000 (LSD 2000), was only moderately successful. Many of the disks were shipped to RCA Laboratories (now David Sarnoff Research Center) to be used in the Library of Congress archiving efforts. The STC disks utilized a sealed cartridge with an optical window for protection
The CD ROM format was developed by Sony and Philips, introduced in 1984, as an extension of Compact Disc Digital Audio and adapted to hold any form of digital data. The same year, Sony demonstrated a LaserDisc data storage format, with a larger data capacity of 3.28 GB. In the late 1980s and early 1990s, Optex, Inc. of Rockville, MD, built an erasable optical digital video disc system using Electron Trapping Optical Media (ETOM). Although this technology was written up in Video Pro Magazine's December 1994 issue promising "the death of the tape", it was never marketed. In the mid 1990s, a consortium of manufacturers (Sony, Philips, Toshiba, Panasonic) developed the second generation of the optical disc, the DVD. Magnetic disks found limited applications in storing the data in large amount. So, there was the need of finding some more data storing techniques. As a result, it was found that by using optical means large data storing devices can be made that in turn gave rise to the optical discs. The very first application of this kind was the compact disc (CD), which was used in audio systems. Sony and Philips developed the first generation of the CDs in the mid 1980s with the complete specifications for these devices. With the help of this kind of technology the possibility of representing the analog signal into digital signal was exploited to a great level. For this purpose, the 16 bit samples of the analog signal were taken at the rate of 44,100 samples per second. This sample rate was based on the Nyquist rate of 40,000 samples per second required to capture the audible frequency range to 20 kHz without aliasing, with an additional tolerance to allow the use of less than perfect analog audio pre filters to remove any higher frequencies. The first version of the standard allowed up to 75 minutes of music, which required 650 MB of storage. The DVD disc appeared after the CD ROM had become widespread in society. The third generation optical disc was developed in 2000–2006 and was introduced as Blu ray Disc. First movies on Blu ray Discs were released in June 2006. Blu ray eventually prevailed in a high definition optical disc format war over a competing format, the HD DVD. A standard Blu ray disc can hold about 25 GB of data, a DVD about 4.7 GB, and a CD about 700 MB.

Қате түрлері

Қате өлшеудің әр түрлі түрлері бар, соның ішінде CD-дегі "C1", "C2" және "CU" қателері, ал DVD-дегі "PI/PO (ішкі/сыртқы паритет) қателері" және одан да маңыздырақ "PI/PO сәтсіздіктері". CD-дегі өте сирек кездесетін, ұсақ бөлшектегі қате өлшемдері E11, E21, E31, E22, E32 деп аталады. "CU" дерек CD-леріндегі, ал "POF" дерек DVD-леріндегі түзетілмейтін қателерді көрсетеді, осылайша дерек жоғалады, және бұл көптеген тізбектелген кіші қателердің салдары болуы мүмкін. Аудио CD-лерде (Қызыл кітап стандарты) және Видео CD-лерде (Ақ кітап стандарты) қолданылатын нашар қателерді түзетуге байланысты, C2 қателері дерек жоғалуына алып келеді. Дегенмен, тіпті C2 қателері болған жағдайда да, зақымдану белгілі бір деңгейде естілмейді. Blu-ray дискілері LDC (Ұзақ қашықтық кодтары) және BIS (Жарылыс көрсеткіш субкодтары) қате параметрлерін пайдаланады. Opti Drive Control бағдарламалық құралын жасаған әзірлеушінің сөзіне сәйкес, LDC қате деңгейі 13-тен және BIS қате деңгейі 15-тен төмен болса, дискіні жақсы жағдайда деп санауға болады.

Оптикалық диск өндіру

Оптикалық дискілер көшіру арқылы жасалады. Бұл процесті барлық дискілерге қолдануға болады. Жазуға болатын дискілерде өндіруші, дискі түрі, ең жоғары оқу және жазу жылдамдығы сияқты маңызды ақпарат алдын ала жазылған. Көшіру кезінде сары жарық бар таза бөлме, жарыққа сезімтал фоторезистті қорғау және дискідегі деректерді шаңның зақымдауына жол бермеу үшін қажет. Көшіру кезінде шыны мастер қолданылады. Мастер айналмалы щеткамен және деионизацияланған сумен мүмкіндігінше тазартылып, келесі қадамға дайындалады. Келесі қадамда, беттік анализатор фоторезист жағылғанға дейін мастердің тазалығын тексереді. Содан кейін фоторезист пешке пісіріліп, қатайтылады. Экспозиция процесінде мастер айналмалы үстелге орналастырылып, лазер фоторезистті таңдамалы түрде жарыққа шығарады. Сонымен қатар, ашық қалған фоторезистті жою үшін проявка және деионизацияланған су қолданылады. Бұл процесс дискідегі деректерді көрсететін шұңқырлар мен тегіс жерлерді қалыптастырады. Содан кейін мастерге металлдың жұқа қабаты жағылып, шұңқырлар мен тегіс жерлердің негативі жасалады. Негатив мастерден ажыратылып, жұқа пластик қабатымен жабылады. Пластик қаптаманы қорғайды, ал содан кейін дискінің ортасына тесік салып, артық материалды кесіп тастайды. Негатив енді көшіруге арналған қалыптың бөлігі болып табылады. Ол қалыптың бір жағына орналастырылады, деректер жағындағы шұңқырлар мен тегіс жерлер сыртқа қарап тұрады. Бұл инъекциялық қалыптау машинасының ішінде жасалады. Машина қалыпты жабады және қалыптың қабырғалары арасындағы қуысқа поликарбонат құяды, осылайша дискіні және оның деректерін қалыптастырады. Еріген поликарбонат негативтегі шұңқырларды немесе тегіс жерлер арасындағы кеңістіктерді толтырып, қатайғанда олардың пішінін алады. Бұл қадам пластинка басуға ұқсас. Поликарбонат дискі тез суытылып, машинадан дереу алынады, басқа дискі жасамас бұрын. Дискі металдандырылып, алюминийдің жұқа қабатымен жабылады. Алюминий негативтің орнын толтырады. Алюминий қабатын қорғау үшін лакталған қабат жағылады және баспаға арналған беттік қабат құрылады. Лак дискінің ортасына жақын жағылады, ал дискі айналып, лакты дискі бетінде біркелкі бөледі. Лак ультракүлгін сәулелермен қатайтылады. Дискілер жібек басу арқылы немесе басқа тәсілмен таңбаланады. Жазуға болатын дискілерге бояу қабаты қосылады, ал қайта жазуға болатын дискілерге фазалық өзгеріс қорытпасының қабаты қосылады, ол жоғарғы және төменгі диэлектрлік (электр оқшаулағыш) қабаттармен қорғалады. Қабаттар шашырауы мүмкін. Қосымша қабат дискінің ойықтары мен шағылыстыратын қабатының арасында орналасқан. Жазуға болатын дискілерде көшіру дискілеріндегі дәстүрлі шұңқырлар мен тегіс жерлердің орнына ойықтар жасалады, және екеуі де бірдей экспозиция процесінде жасалуы мүмкін. DVD дискілерде CD дискілеріндегідей процестер орындалады, бірақ дискі жұқарақ болады. Содан кейін жұқа диск екінші, сондай-ақ жұқа, бірақ бос дискке UV-сәулемен қатырылатын сұйық оптикалық таза жабысқыш материалды қолдана отырып, DVD дискісін құрайды. Бұл деректерді дискінің ортасында қалдырады, бұл DVD-нің сақтау сыйымдылығын қамтамасыз ету үшін қажет. Көп қабатты дискілерде соңғы қабаттан басқа барлық қабаттар үшін жартылай шағылыстыратын қаптамалар қолданылады, ал ең терең қабат дәстүрлі шағылыстыратын қаптаманы қолданады. Екі қабатты DVD-лер сәл өзгеше жасалады. Металданғаннан кейін (сәуленің өтуіне мүмкіндік беру үшін жұқа металл қабатымен), негіздік және шұңқырлы шайырлар қолданылады және дискінің ортасында алдын ала қатырылады. Содан кейін диск басқа штампермен тағы да басылады, ал шайырлар штамперден бөлінбей тұрып, УФ-сәулемен толықтай қатырылады. Содан кейін дискке тағы бір қалың металданған қабат жағылады, содан кейін LOCA желімімен бос дискке жабысады. DVD R DL және DVD+R DL дискілері қатырудан кейін, бірақ металдандырудан бұрын бояу қабатын алады. CD R, DVD R және DVD+R дискілері басудан кейін, бірақ металдандырудан бұрын бояу қабатын алады. CD RW, DVD RW және DVD+RW екі диэлектрлік қабаттың арасында орналасқан металл қорытпасы қабатын алады. HD DVD DVD сияқты жасалады. Жазуға және қайта жазуға болатын медиада штамптың көп бөлігі шұңқырлар мен тегіс жерлер емес, ойықтардан тұрады. Ойықтар дискідегі оқу немесе жазу лазерінің орнын анықтау үшін қолданылатын тербеліс жиілігін қамтиды. DVD дискілер тұрақты жиілікпен тербелістегі алдын ала шұңқырларды қолданады. Вафли шыны мастер сияқты өңделеді. Содан кейін вафли электропластикалық өңдеуден өтіп, 300 микрон қалыңдығындағы никель штампер жасалады, ол вафлиден ажыратылады. Штампер қалыпқа орнатылып, дискіні басу немесе бедерлеу машинасына орналастырылады. Поликарбонат дискілер DVD және CD дискілері сияқты қалыптастырылады. Егер өндірілетін дискілер BD R немесе BD RE болса, қалып дискілерге ойық үлгісін басатын штампермен жабдықталады, BD ROM дискілеріндегі шұңқырлар мен тегіс жерлердің орнына. Суығаннан кейін дискіге 35 нанометрлік күміс қорытпасының қабаты шашыратылып жағылады. Содан кейін екінші қабат негіздік және шұңқырлы шайырларды дискіге жағу арқылы жасалады, олар ортасында алдын ала қатырылады. Жағылғаннан және алдын ала қатырылғаннан кейін диск штампермен басылады немесе бедерленеді, ал шайырлар бірден интенсивті УФ-сәулемен қатырылады, дискі штамперден бөлінбей тұрып. Штампер дискіге берілетін деректерді қамтиды. Бұл процесс бедерлеу деп аталады және ол деректерді дискіге қашап жазатын қадам болып табылады, ал ол көп қабатты DVD дискілері үшін де қолданылады. Содан кейін 30 нанометрлік күміс қорытпасының қабаты дискіге шашыратылады және процесс қажет болғанша қайталанады. Әр қайталау жаңа деректер қабатын жасайды. (Шайырлар қайтадан жағылады, алдын ала қатырылады, штампталады (деректермен немесе ойықтармен) және қатырылады, күміс қорытпасы шашыратылады және т.б.)

Optical discs are made using replication. This process can be used with all disc types. Recordable discs have pre recorded vital information, like manufacturer, disc type, maximum read and write speeds, etc. In replication, a cleanroom with yellow light is necessary to protect the light sensitive photoresist and to prevent dust from corrupting the data on the disc. A glass master is used in replication. The master is placed in a machine that cleans it as much as possible using a rotating brush and deionized water, preparing it for the next step. In the next step, a surface analyzer inspects the cleanliness of the master before photoresist is applied on the master. The photoresist is then baked in an oven to solidify it. Then, in the exposure process, the master is placed in a turntable where a laser selectively exposes the resist to light. At the same time, a developer and deionized water are applied to the disc to remove the exposed resist. This process forms the pits and lands that represent the data on the disc. A thin coating of metal is then applied to the master, making a negative of the master with the pits and lands in it. The negative is then peeled off the master and coated in a thin layer of plastic. The plastic protects the coating while a punching press punches a hole into the center of the disc, and punches excess material. The negative is now a stamper a part of the mold that will be used for replication. It is placed on one side of the mold with the data side containing the pits and lands facing out. This is done inside an injection molding machine. The machine then closes the mold and injects polycarbonate in the cavity formed by the walls of the mold, which forms or molds the disc with the data on it. The molten polycarbonate fills the pits or spaces between the lands on the negative, acquiring their shape when it solidifies. This step is somewhat similar to record pressing. The polycarbonate disc cools quickly and is promptly removed from the machine, before forming another disc. The disc is then metallized, covered with a thin reflective layer of aluminum. The aluminum fills the space once occupied by the negative. A layer of varnish is then applied to protect the aluminum coating and provide a surface suitable for printing. The varnish is applied near the center of the disc, and the disc is spun, evenly distributing the varnish on the surface of the disc. The varnish is hardened using UV light. The discs are then silkscreened or a label is otherwise applied. Recordable discs add a dye layer, and rewritable discs add a phase change alloy layer instead, which is protected by upper and lower dielectric (electrically insulating) layers. The layers may be sputtered. The additional layer is between the grooves and the reflective layer of the disc. Grooves are made in recordable discs in place of the traditional pits and lands found in replicated discs, and the two can be made in the same exposure process. In DVDs, the same processes as in CDs are carried out, but in a thinner disc. The thinner disc is then bonded to a second, equally thin but blank, disc using UV curable Liquid optically clear adhesive, forming a DVD disc. This leaves the data in the middle of the disc, which is necessary for DVDs to achieve their storage capacity. In multi layer discs, semi reflective instead of reflective coatings are used for all layers except the last layer, which is the deepest one and uses a traditional reflective coating. Dual layer DVDs are made slightly differently. After metallization (with a thinner metal layer to allow some light to pass through), base and pit transfer resins are applied and pre cured in the center of the disc. Then the disc is pressed again using a different stamper, and the resins are completely cured using UV light before being separated from the stamper. Then the disc receives another, thicker metallization layer, and is then bonded to the blank disc using LOCA glue. DVD R DL and DVD+R DL discs receive a dye layer after curing, but before metallization. CD R, DVD R, and DVD+R discs receive the dye layer after pressing but before metallization. CD RW, DVD RW and DVD+RW receive a metal alloy layer sandwiched between 2 dielectric layers. HD DVD is made in the same way as DVD. In recordable and rewritable media, most of the stamper is composed of grooves, not pits and lands. The grooves contain a wobble frequency that is used to locate the position of the reading or writing laser on the disc. DVDs use pre pits instead, with a constant frequency wobble. The wafer is processed in the same way a glass master would. The wafer is then electroplated to form a 300 micron thick nickel stamper, which is peeled off from the wafer. The stamper is mounted onto a mold inside a press or embosser. The polycarbonate discs are molded in a similar fashion to DVD and CD discs. If the discs being produced are BD Rs or BD REs, the mold is fitted with a stamper that stamps a groove pattern onto the discs, in lieu of the pits and lands found on BD ROM discs. After cooling, a 35 nanometre thick layer of silver alloy is applied to the disc using sputtering. Then the second layer is made by applying base and pit transfer resins to the disc, and are pre cured in its center. After application and pre curing, the disc is pressed or embossed using a stamper and the resins are immediately cured using intense UV light, before the disc is separated from the stamper. The stamper contains the data that will be transferred to the disc. This process is known as embossing and is the step that engraves the data onto the disc, replacing the pressing process used in the first layer, and it is also used for multi layer DVD discs. Then, a 30 nanometre thick layer of silver alloy is then sputtered onto the disc and the process is repeated as many times as required. Each repetition creates a new data layer. (The resins are applied again, pre cured, stamped (with data or grooves) and cured, silver alloy is sputtered and so on)

BD R және BD RE дискілері (шашырату арқылы) металл (жазу қабаты) қорытпасын (BD RE-де екі диэлектрлік қабаттың арасында орналасқан, сондай-ақ шашыратылған) алады, содан кейін 30 нанометрлік металданған (күміс қорытпасы, алюминий немесе алтын) қабатын алады, ол шашыратылады. Балама ретінде, күміс қорытпасы жазу қабаты қолданылғаннан бұрын қолданылуы мүмкін. Күміс қорытпалары көбінесе Blu-ray дискілерінде қолданылады, ал алюминий көбінесе CD және DVD дискілерінде қолданылады. Алтын кейбір "мұрағаттық" CD және DVD дискілерінде қолданылады, өйткені ол алюминийге қарағанда химиялық тұрақтырақ және коррозияға төзімді, алюминий алюминий тотығына коррозияланады, ол дискінің бұзылуында дискідегі түзілуі мүмкін. Алюминийдің жұқа қабаты болғандықтан коррозияға ұшырауы мүмкін. Содан кейін 98 микрон қалыңдығындағы қаптама UV-сәулемен қатырылатын сұйық оптикалық таза жабысқыш материалды қолдана отырып жағылады, сондай-ақ 2 микрон қалыңдығындағы қатты жабын (мысалы, Durabis) қолданылады және UV-сәулемен қатырылады. Соңғы қадамда 10 нанометрлік кремний нитридінің қабылдағыш қабаты дискінің таңбалық жағына ылғалдан қорғау үшін жағылады. Blu-ray дискілеріндегі деректер дискінің оқу бетіне өте жақын орналасқан, бұл Blu-ray дискілерінің сыйымдылығын қамтамасыз ету үшін қажет. Үлкен көлемдегі дискілер көшіру немесе дубликаттау арқылы жасалуы мүмкін. Көшіруде жоғарыда сипатталған процесс дискілерді жасау үшін қолданылады, ал дубликаттауда CD R, DVD R немесе BD R дискілері жазылып, одан әрі жазуды болдырмау және кеңірек үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін аяқталады. (Оптикалық дискіні жасауды қараңыз). Жабдық да өзгеше: көшіру толық автоматтандырылған, мақсатқа арналған машиналармен жүзеге асырылады, олардың құны қолданылған нарықта жүз мыңдаған АҚШ долларын құрайды, ал дубликаттау автоматтандырылуы мүмкін (не қолданылады...).

BD R and BD RE discs receive (through sputtering) a metal (recording layer) alloy (that is sandwiched between two dielectric layers, also sputtered, in BD RE), before receiving the 30 nanometre metallization (silver alloy, aluminum or gold) layer, which is sputtered. Alternatively, the silver alloy may be applied before the recording layer is applied. Silver alloys are usually used in Blu rays, and aluminum is usually used on CDs and DVDs. Gold is used in some "Archival" CDs and DVDs, since it is more chemically inert and resistant to corrosion than aluminum, which corrodes into aluminum oxide, which can be seen in disc rot as transparent patches or dots in the disc, that prevent the disc from being read, since the laser light passes through the disc instead of being reflected back into the laser pickup assembly to be read. Normally aluminum doesn't corrode since it has a thin oxide layer that forms on contact with oxygen. In this case it can corrode due to its thinness. Then, the 98 micron thick cover layer is applied using UV curable liquid optically clear adhesive, and a 2 micron thick hard coat (such as Durabis) is also applied and cured using UV light. In the last step, a 10 nanometre thick silicon nitride barrier layer is applied to the label side of the disc to protect against humidity. Blu rays have their data very close to the read surface of the disc, which is necessary for Blu rays to achieve their capacity. Discs in large quantities can either be replicated or duplicated. In replication, the process explained above is used to make the discs, while in duplication, CD R, DVD R or BD R discs are recorded and finalized to prevent further recording and allow for wider compatibility. (See Optical disc authoring). The equipment is also different: replication is carried out by fully automated purpose built machinery whose cost is in the hundreds of thousands of US dollars in the used market, while duplication can be automated (using what's known as an autoloader) or be done by hand, and only requires a small tabletop duplicator.

Сипаттамалар

+ Негізгі (1×) және (қазіргі) ең жоғары жылдамдықтар буын бойынша Буын Негізгі Макс. (Мбит/с) (Мбит/с) × 1-ші (CD) 1.17 65.6 56× 2-ші (DVD) 10.57 253.6 24× 3-ші (BD) 36 504 14× 4-ші (AD) ? ?

+ Сыйымдылығы және номенклатурасы Белгілеу Жақтары Қабаттар (барлығы) Диаметрі Сыйымдылығы (см) (ГБ) BD SS SL 1 1 8 7.8 BD SS DL 1 2 8 15.6 BD SS SL 1 1 12 25 BD SS DL 1 2 12 50 BD SS TL 1 3 12 100 BD SS QL 1 4 12 128 CD–ROM 74 мин SS SL 1 1 12 0.682 CD–ROM 80 мин SS SL 1 1 12 0.737 CD–ROM SS SL 1 1 8 0.194 DDCD–ROM SS SL 1 1 12 1.364 DDCD–ROM SS SL 1 1 8 0.387 DVD–1 SS SL 1 1 8 1.46 DVD–2 SS DL 1 2 8 2.66 DVD–3 DS SL 2 2 8 2.92 DVD–4 DS DL 2 4 8 5.32 DVD–5 SS SL 1 1 12 4.70 DVD–9 SS DL 1 2 12 8.54 DVD–10 DS SL 2 2 12 9.40 DVD–14 DS DL/SL 2 3 12 13.24 DVD–18 DS DL 2 4 12 17.08 DVD–R 1.0 SS SL 1 1 12 3.95 DVD–R (2.0), +R, –RW, +RW SS SL 1 1 12 4.7 DVD R, +R, –RW, +RW DS SL 2 2 12 9.40 DVD–RAM SS SL 1 1 8 1.46 DVD–RAM DS SL 2 2 8 2.65 DVD–RAM 1.0 SS SL 1 1 12 2.58 DVD–RAM 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 DVD–RAM 1.0 DS SL 2 2 12 5.16 DVD–RAM 2.0 DS SL 2 2 12 9.40