Оптические дисководы: типы, применение и тенденции развития.

Введение

Тип дискового накопителя

В вычислительной технике оптический дисковый привод – это устройство для работы с дисками, использующее лазерный свет или электромагнитные волны в видимом спектре для чтения и записи данных на оптические диски и с них. Некоторые приводы могут только читать данные с определенных дисков, но современные приводы умеют как читать, так и записывать данные, и называются также записывающими устройствами (поскольку они физически изменяют органический краситель на одноразовых CD-R, DVD-R и BD-R LTH дисках). Компакт-диски, DVD и Blu-ray диски – распространенные типы оптических носителей, которые могут быть прочитаны и записаны такими приводами. Хотя большинство производителей ноутбуков больше не комплектуют свои продукты оптическими приводами, внешние приводы все еще можно приобрести отдельно.

Типы приводов

По состоянию на 2021 год, большинство оптических приводов на рынке – это DVD ROM и BD ROM, которые способны читать и записывать данные на диски этих форматов, а также обеспечивают обратную совместимость с CD, CD-R и CD ROM дисками. Производство отдельных CD-приводов прекращено, за исключением аудиоустройств. Приводы DVD и Blu-ray, предназначенные только для чтения, также производятся, но встречаются на потребительском рынке реже и в основном используются в медиаустройствах, таких как игровые консоли и проигрыватели дисков. В течение последних десяти лет ноутбуки больше не комплектуются оптическими приводами с целью снижения стоимости и уменьшения веса устройств, что вынуждает потребителей приобретать внешние оптические приводы.

Устройства и функциональность

Оптические дисковые накопители являются неотъемлемой частью автономных устройств, таких как CD-плееры, DVD-плееры, Blu-ray Disc-плееры, DVD-регистраторы и игровые приставки. По состоянию на 2017 год консоли PlayStation и Xbox – единственные домашние видеоигровые консоли, которые в настоящее время используют оптические диски в качестве основного формата хранения, поскольку преемник Wii U, Nintendo Switch, начал использовать игровые картриджи, а PlayStation Portable – единственная портативная консоль, использующая оптические диски в фирменном формате UMD от Sony. Они также широко используются в компьютерах для чтения программного обеспечения и медиаданных, распространяемых на дисках, и для записи дисков с целью архивирования и обмена данными. Дискеты емкостью 1,44 МБ устарели: оптические носители дешевы и обладают значительно большей емкостью для работы с большими файлами, которые используются с тех пор, как появились дискеты, и подавляющее большинство компьютеров и значительная часть потребительской развлекательной техники оснащены оптическими записывающими устройствами. USB-накопители, обладающие большой емкостью, компактными размерами и низкой стоимостью, подходят для случаев, когда требуется возможность чтения и записи. Запись на диски ограничена хранением файлов, воспроизводимых на бытовых устройствах (фильмы, музыка и т. д.), относительно небольшими объемами данных (например, стандартный DVD вмещает 4,7 ГБ, однако существуют форматы большей емкости, такие как многослойные Blu-ray Disc) для локального использования и данными для распространения, но только в небольших масштабах; массовое производство большого количества идентичных дисков методом прессования (репликации) дешевле и быстрее, чем индивидуальная запись (дубликация). Для поддержки дисков диаметром 8 см дисководы с механической загрузкой (дисководы настольных компьютеров) имеют углубление в лотке. Однако использовать их можно только в горизонтальном положении. Дисководы со щелевой загрузкой, часто используемые в игровых приставках и автомобильных магнитолах, могут принимать 8-сантиметровые диски и автоматически центрировать их. Оптические диски используются для резервного копирования относительно небольших объемов данных, но создание резервных копий целых жестких дисков, которые к 2015 году обычно содержали сотни гигабайт или даже несколько терабайт, менее практично. Большие резервные копии часто создаются на внешних жестких дисках, поскольку их цена снизилась до уровня, делающего это экономически целесообразным; в профессиональной среде также используются накопители на магнитной ленте. Некоторые оптические дисководы также позволяют прогнозирующе сканировать поверхность дисков на наличие ошибок и выявлять низкое качество записи. С помощью опции в программном обеспечении для создания оптических дисков авторы оптических дисков могут имитировать процесс записи на CD-R, CD-RW, DVD-R и DVD-RW, что позволяет тестировать, например, скорости и шаблоны записи (например, постоянную угловую скорость, постоянную линейную скорость и варианты P-CAV и Z-CLV) с различными настройками скорости записи и тестировать максимальную емкость отдельного диска, которая может быть достигнута с помощью overburning, без записи каких-либо данных на диск. Лишь немногие оптические дисководы позволяют имитировать флэш-накопитель FAT32 с оптических дисков, содержащих файловые системы ISO9660/Joliet и UDF или аудиодорожки (симулируемые в виде WAV-файлов), для совместимости с большинством USB-мультимедийных устройств.

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.

Форм-факторы

Оптические приводы для компьютеров выпускаются в двух основных форм-факторах: полувысокий (также известный как настольный привод) и тонкий тип (используется в ноутбуках и компактных настольных компьютерах). Они доступны как во внутренних, так и во внешних исполнениях. Полувысокие оптические приводы имеют высоту около 4 сантиметров, а тонкие – около 1 сантиметра. Полувысокие оптические приводы работают более чем вдвое быстрее, чем тонкие, поскольку скорость вращения тонких приводов ограничена физическими возможностями двигателя привода (около 5000 об/мин), а не производительностью оптической системы считывания. Полувысокие приводы требуют значительно больше электрической мощности и напряжения 12 В постоянного тока, в то время как тонкие оптические приводы работают от 5 вольт. Поэтому внешние полувысокие приводы требуют отдельного внешнего источника питания, а внешние тонкие приводы обычно могут работать полностью от питания, подаваемого через USB-порт компьютера. (В некоторых тонких приводах требуется два USB-разъема, каждый из которых обеспечивает питание, но только один – передачу данных.) Полувысокие приводы также быстрее, чем тонкие, поскольку для раскрутки диска до более высоких скоростей требуется больше мощности. Полувысокие приводы фиксируют диск с обеих сторон, а тонкие – снизу. Полувысокие приводы фиксируют диск с помощью двух шпинделей, каждый из которых содержит магнит – один под диском, а другой над ним. Шпиндели могут быть покрыты флоком или текстурированным силиконовым материалом для создания трения и предотвращения проскальзывания диска. Верхний шпиндель слегка ослаблен и притягивается к нижнему шпинделю благодаря магнитам. При открытии лотка механизм, связанный с движением лотка, отодвигает нижний шпиндель от верхнего, и наоборот – при закрытии лотка. При закрытии лотка нижний шпиндель касается внутренней окружности диска и слегка приподнимает его от лотка к верхнему шпинделю, который притягивается к магниту на нижнем шпинделе, зажимая диск на месте. Моторизован только нижний шпиндель. Лотки в полувысоких приводах часто полностью открываются и закрываются с помощью моторизованного механизма, который можно нажать для закрытия, управляться компьютером или кнопкой на приводе. Лотки в полувысоких и тонких приводах также могут быть заблокированы программой, использующей привод, однако их все равно можно извлечь, вставив конец скрепки в отверстие для аварийного извлечения на передней панели привода. Ранние CD-плееры, такие как Sony CDP 101, использовали отдельный моторизованный механизм для фиксации диска на моторизованном шпинделе. В тонких приводах используется специальный шпиндель с пружинными штифтами специальной формы, которые радиально направлены наружу, прижимаясь к внутреннему краю диска. Пользователю необходимо равномерно надавить на внутреннюю окружность диска, чтобы зафиксировать его на шпинделе, и тянуть за внешнюю окружность, прижимая большой палец к шпинделю для извлечения диска, слегка изгибая его в процессе и возвращая к нормальной форме после извлечения. На внешнем ободе шпинделя может быть текстурированная силиконовая поверхность для создания трения и предотвращения проскальзывания диска. В тонких приводах большинство, если не все компоненты, расположены на лотке диска, который выдвигается с помощью пружинного механизма, управляемого компьютером. Эти лотки не могут закрыться самостоятельно; их необходимо толкать до упора. Обычно он состоит из полупроводникового лазерного диода, линзы для фокусировки лазерного луча и фотодиодов для обнаружения света, отраженного от поверхности диска. Первоначально использовались CD-лазеры с длиной волны 780 нм (в инфракрасном диапазоне). Для DVD длина волны была уменьшена до 650 нм (красный цвет), а для Blu-ray Disc – еще больше, до 405 нм (фиолетовый цвет). Используются два основных сервомеханизма: первый поддерживает правильное расстояние между линзой и диском, обеспечивая фокусировку лазерного луча в виде небольшого пятна на диске. Второй сервопривод перемещает головку считывания вдоль радиуса диска, удерживая луч на дорожке – непрерывной спиральной траектории данных. Оптические диски считываются, начиная с внутреннего радиуса и двигаясь к внешнему краю. Рядом с лазерной линзой оптические приводы обычно оснащены одним-тремя крошечными потенциометрами (обычно отдельными для CD, DVD и, если привод поддерживает Blu-ray Disc, третьим для Blu-ray Disc), которые можно регулировать тонкой отверткой. Потенциометр включен последовательно с лазерной линзой. Лазерные диоды, используемые в DVD-записывающих устройствах, могут иметь мощность до 100 милливатт, такую высокую мощность используют во время записи. Некоторые CD-плееры имеют автоматическую регулировку усиления (AGC) для изменения мощности лазера, чтобы обеспечить надежное воспроизведение CD-RW дисков. Читаемость (способность читать физически поврежденные или загрязненные диски) может варьироваться в зависимости от оптических приводов из-за различий в оптических системах считывания, прошивках и характере повреждений.

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.

СМИ только для чтения

На фабричных прессованных носителях только для чтения (ROM) в процессе производства дорожки формируются путем прессования термопластичного полимера в никелевую матрицу, изготовленную путем нанесения гальванического покрытия на стеклянный "мастер" с возвышенностями на плоской поверхности, что создает углубления и плоские участки на пластиковом диске. Поскольку глубина углублений составляет приблизительно одну четверть – одну шестую длины волны лазера, фаза отраженного луча сдвигается относительно входящего луча, вызывая взаимную деструктивную интерференцию и уменьшая интенсивность отраженного луча. Это регистрируется фотодиодами, которые генерируют соответствующие электрические сигналы.

Записываемые носители

Оптический дисковый записыватель кодирует (также известный как запись, поскольку слой органического красителя необратимо изменяется под воздействием лазера) данные на записываемый диск CD-R, DVD-R, DVD+R или BD-R (называемый чистым носителем) путем выборочного нагрева (записи) участков слоя органического красителя лазером. Это изменяет отражающую способность красителя, создавая таким образом метки, которые считываются подобно углублениям и плоским участкам на штампованных дисках. Для записываемых дисков процесс является необратимым, и на носитель можно записать данные только один раз. Хотя мощность лазера для чтения обычно не превышает 5 мВт, мощность лазера для записи значительно выше. DVD-лазеры работают при напряжении около 2,5 вольт. Чем выше скорость записи, тем меньше времени лазеру требуется для нагрева точки на носителе, следовательно, его мощность должна увеличиваться пропорционально. Лазеры DVD-записывающих устройств часто достигают пиковой мощности около 200 мВт, в режиме непрерывного излучения или импульсов, хотя некоторые экземпляры разгонялись до 400 мВт до выхода из строя диода.

Переписываемые носители

Для перезаписываемых носителей CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM или BD-RE лазер используется для плавления кристаллического металлического сплава в записывающем слое диска. В зависимости от мощности лазера, вещество может быть возвращено в кристаллическое состояние (изменить фазовое состояние обратно) или оставлено в аморфном состоянии, что позволяет создавать метки с различной отражающей способностью.

Двусторонние носители

Двусторонние носители информации могут использоваться, но получить к ним доступ с помощью стандартного привода затруднительно, так как для доступа к данным на другой стороне их необходимо физически переворачивать.

Двухслойные носители

Двухслойные или двухслойные (DL) носители имеют два независимых слоя данных, разделенных полуотражающим слоем. Оба слоя доступны с одной стороны, но требуют от оптики изменения фокуса лазера. Традиционные однослойные (SL) записываемые носители изготавливаются со спиральной канавкой, отформованной в защитном слое поликарбоната (а не в слое записи данных), для направления и синхронизации скорости записывающей головки. Двухслойные записываемые носители состоят из: первого слоя поликарбоната с (неглубокой) канавкой, первого слоя данных, полуотражающего слоя, второго (промежуточного) слоя поликарбоната с другой (глубокой) канавкой и второго слоя данных. Первая спираль канавки обычно начинается на внутреннем крае и простирается наружу, а вторая спираль начинается на внешнем крае и простирается внутрь.

Фототермическая печать

Некоторые накопители поддерживают технологию LightScribe от Hewlett Packard или альтернативную технологию фототермической печати LabelFlash для нанесения надписей на диски со специальным покрытием.

Двигатели с многолучевым приводом

Zen Technology и Sony разработали накопители, использующие несколько лазерных лучей одновременно для чтения и записи дисков на более высоких скоростях, чем это возможно с одним лазерным лучом. Ограничение, связанное с использованием одного лазерного луча, заключается в колебаниях диска, которые могут возникать при высоких скоростях вращения; при 25 000 об/мин CD становятся нечитаемыми, а Blu-ray диски нельзя записать со скоростью выше 5 000 об/мин. При использовании одного лазерного луча единственный способ увеличить скорость чтения и записи без уменьшения длины питов диска (что позволило бы разместить больше питов и, следовательно, больше битов данных за оборот, но могло бы потребовать использование света с меньшей длиной волны) – это увеличение скорости вращения диска, что позволяет считывать больше питов за меньшее время и, таким образом, повысить скорость передачи данных; поэтому более быстрые накопители вращают диск на более высоких скоростях. Кроме того, CD, вращающиеся со скоростью 27 500 об/мин (например, для чтения внутренней части CD на скорости 52x), могут разрушиться, нанеся значительный ущерб окружающим предметам, а диски низкого качества или с повреждениями могут разрушиться при более низких скоростях. В системе Sony (используемой в их фирменной системе Optical Disc Archive, основанной на Archival Disc, которая, в свою очередь, основана на Blu-ray) накопитель имеет 4 оптических головки, по две с каждой стороны диска, и каждая головка оснащена двумя линзами, что в общей сложности составляет 8 линз и лазерных лучей. Это позволяет одновременно читать и записывать данные на обе стороны диска, а также проверять целостность записанных данных в процессе записи.

Механизм вращения

Механизм вращения в оптическом диске значительно отличается от механизма вращения в жестком диске, поскольку последний поддерживает постоянную угловую скорость (CAV), иными словами, постоянное число оборотов в минуту (RPM). При использовании CAV, как правило, достигается более высокая пропускная способность на внешней части диска по сравнению с внутренней. С другой стороны, оптические приводы разрабатывались с расчетом на обеспечение постоянной пропускной способности, изначально равной 150 КиБ/с для CD-приводов. Это было важно для потоковой передачи аудиоданных, которым всегда требуется постоянная битрейт. Однако, чтобы не тратить емкость диска, головка должна была передавать данные с максимальной линейной скоростью в любой момент времени, не снижая скорость на внешнем крае диска. Это привело к тому, что оптические приводы – до недавнего времени – работали с постоянной линейной скоростью (CLV). Спиральная дорожка диска проходила под головкой с постоянной скоростью. В отличие от CAV, CLV означает, что угловая скорость диска больше не является постоянной, и шпиндельный двигатель должен был быть сконструирован так, чтобы изменять свою скорость в диапазоне от 200 RPM на внешнем крае до 500 RPM на внутреннем, поддерживая при этом постоянную скорость передачи данных. Более поздние CD-приводы сохранили принцип CLV, но развились для достижения более высоких скоростей вращения, которые обычно указываются в кратных значениях базовой скорости. Например, 4× CLV-привод вращался бы со скоростью от 800 до 2000 RPM, при этом стабильно передавая данные со скоростью 600 КиБ/с, что эквивалентно 4 × 150 КиБ/с. Для DVD базовая скорость 1× составляет 1,385 МБ/с, что равно 1,32 МиБ/с, примерно в девять раз быстрее, чем базовая скорость CD. Для Blu-ray дисков базовая скорость составляет 6,74 МБ/с, что равно 6,43 МиБ/с. Поскольку поддержание постоянной скорости передачи данных по всему диску не так важно в большинстве современных применений CD, от чистого подхода CLV пришлось отказаться, чтобы обеспечить безопасную скорость вращения диска при одновременной максимизации скорости передачи данных. Некоторые приводы работают по схеме частичной CLV (PCLV), переключаясь с CLV на CAV только при достижении предельной скорости вращения. Однако переход на CAV требует значительных изменений в аппаратной конструкции, поэтому большинство приводов используют схему зональной постоянной линейной скорости (Z CLV). Эта схема разделяет диск на несколько зон, каждая из которых имеет свою собственную постоянную линейную скорость. Например, Z CLV-записывающее устройство с рейтингом "52×" будет записывать со скоростью 20× на внутренней зоне, а затем постепенно увеличивать скорость в несколько дискретных шагов до 52× на внешнем крае. Помимо увеличения скорости вращения, повышение производительности чтения может быть достигнуто путем одновременного считывания более одной точки дорожки данных, также известного как мультилучевое считывание, но приводы с такими механизмами дороже, менее совместимы и встречаются редко.

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.

Пределы

Известно, что как DVD, так и CD могут взрываться при повреждении или вращении на чрезмерных скоростях. Это накладывает ограничение на максимальные безопасные скорости работы накопителей – 56× CAV для CD или около 18× CAV для DVD. Скорость чтения большинства оптических дисков половинной высоты, выпущенных после 2007 года, ограничена 48× для CD, 16× для DVD и 12× (угловая скорость) для Blu-ray дисков. Скорость записи на некоторые одноразовые носители может быть выше. Некоторые оптические приводы дополнительно снижают скорость чтения в зависимости от содержимого диска, например, до 40× CAV (постоянной угловой скорости) при цифровом извлечении аудио (DAE) треков с аудио-CD.

Загрузка лотка и слота

В современных оптических приводах используется либо механизм загрузки на лоток, где диск загружается на моторизованный лоток (как это реализовано в полувысотных "настольных" приводах), либо вручную управляемый лоток (как это реализовано в ноутбуках, также называемый тонким типом), либо механизм загрузки в слот, где диск вставляется в слот и затягивается моторизованными роликами. Оптические приводы с загрузкой в слот существуют как в полувысотном (настольном), так и в тонком (ноутбучном) форм-факторах. В обоих типах механизмов, если CD или DVD остается в приводе после выключения компьютера, диск нельзя извлечь с помощью обычного механизма извлечения привода. Однако приводы с загрузкой на лоток учитывают эту ситуацию, предоставляя небольшое отверстие, в которое можно вставить скрепку для ручного открытия лотка привода и извлечения диска. Оптические приводы с загрузкой в слот широко используются в игровых консолях и автомобильных аудиосистемах. Хотя они обеспечивают более удобное введение диска, они имеют недостатки: обычно не поддерживают диски меньшего диаметра 80 мм (если не используется адаптер для оптических дисков диаметром 80 мм) или нестандартные размеры, как правило, не имеют аварийного отверстия для извлечения или кнопки извлечения и, следовательно, требуют разборки, если оптический диск не удается извлечь нормально. Однако некоторые оптические приводы с загрузкой в слот были разработаны для поддержки миниатюрных дисков. Nintendo Wii, благодаря обратной совместимости с играми GameCube, и игровые консоли PlayStation 3 могут загружать как DVD стандартного размера, так и диски диаметром 80 мм в одном и том же приводе с загрузкой в слот. Однако у его преемника, Wii U, отсутствует совместимость с миниатюрными дисками. Также существовали некоторые ранние CD-ROM-приводы для настольных ПК, в которых механизм загрузки лотка слегка выдвигался, и пользователю приходилось вручную вытаскивать лоток для загрузки CD, аналогично методу выдвижения лотка, используемому во внутренних оптических приводах современных ноутбуков и современных внешних тонких портативных оптических приводах. Как и механизм верхней загрузки, они имеют пружинные шариковые подшипники на шпинделе.

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.

Верхняя нагрузка

Небольшое количество моделей приводов, в основном компактных портативных устройств, используют механизм верхней загрузки, при котором крышка привода открывается вручную вверх, а диск помещается непосредственно на шпиндель (например, все консоли PlayStation One, PlayStation 2 Slim, PlayStation 3 Super Slim, консоли GameCube, Nintendo Wii Mini, большинство портативных CD-плееров и некоторые автономные CD-регистраторы оснащены приводами верхней загрузки). Они иногда имеют преимущество в виде использования пружинных шарикоподшипников для фиксации диска, что минимизирует его повреждение при перемещении привода во время раскрутки. В отличие от лотковых и щелевых механизмов загрузки, оптические приводы верхней загрузки можно открыть, не подключая их к источнику питания.

Загрузка картриджа

Некоторые ранние CD-ROM-накопители использовали механизм, при котором CD-диски необходимо было вставлять в специальные картриджи или кассеты, внешне напоминавшие 3,5-дюймовую микродискету. Это было сделано для защиты диска от случайных повреждений, помещая его в более прочный пластиковый корпус, но широкого распространения это не получило из-за дополнительных затрат и проблем совместимости – такие накопители также неудобно требовали ручной установки "голых" дисков в открывающийся картридж перед использованием. Оптические диски сверхвысокой плотности (UDO), магнитооптические накопители, универсальные медиадиски (UMD), DataPlay, Professional Disc, MiniDisc, Optical Disc Archive, а также ранние DVD-RAM и Blu-ray диски используют оптические дисковые картриджи.

Конфигурация SCSI

Модели накопителей могут поддерживать настройку поведенческих параметров для оптимизации производительности и целей тестирования, таких как количество повторных попыток чтения (RRC), количество повторных попыток записи (WRC) и возможность отключения коррекции ошибок (DCR). Например, количество повторных попыток чтения определяет, сколько раз накопитель должен пытаться прочитать поврежденный сектор. Более высокое значение может повысить вероятность успешного чтения отдельных поврежденных секторов, но за счет скорости отклика, поскольку добавляет задержки, во время которых устройство может казаться не отвечающим компьютеру. Утилита командной строки sdparm позволяет вручную управлять этими параметрами. Например, команда sdparm set RRC=10 /dev/sr0 устанавливает количество повторных попыток чтения равным 10 для файла устройства оптического привода "sr0", а команда sdparm all /dev/sr0 выводит список всех кодовых страниц. Интерпретация значений может различаться в зависимости от модели накопителя или производителя.

Внутренний механизм привода

На фотографиях оптические приводы показаны в рабочем положении, диском вверх. Лазерная и оптическая система сканирует обратную сторону диска. Если обратиться к верхнему фото, сразу справа от центра изображения находится дисковый двигатель – металлический цилиндр с серым центрирующим узлом и черным резиновым приводным кольцом сверху. Внутри крышки свободно вращается круглая зажимная скоба в форме диска, но она не видна на фото. После остановки движения лотка диска, двигатель и прикрепленные к нему детали поднимаются, и магнит в верхней части вращающейся сборки притягивает зажим, фиксируя и центрируя диск. Этот двигатель – бесколлекторный двигатель постоянного тока "outrunner" типа, с внешним ротором – вращается каждая его видимая часть. Два параллельных направляющих стержня, идущих от верхнего левого к нижнему правому углу на фото, несут "сани", движущуюся оптическую головку для чтения и записи. Как видно, "сани" находится близко к краю диска или в позиции для чтения/записи на нем. Для перемещения "сани" во время непрерывных операций чтения или записи, шаговый двигатель вращает ведущий винт, перемещая "сани" по всей траектории. Сам двигатель – короткий серый цилиндр слева от самой дальней амортизирующей опоры; его вал параллелен опорным стержням. Ведущий винт – это стержень с равномерно расположенными темными участками, это спиральные канавки, которые входят в зацепление с штифтом на "санях". В отличие от этого, механизм, показанный на втором фото, взятый из дешевого DVD-плеера, использует менее точные и эффективные коллекторные двигатели постоянного тока для перемещения "сани" и вращения диска. Некоторые старые приводы используют двигатель постоянного тока для перемещения "сани", но также имеют магнитный поворотный энкодер для отслеживания положения. Большинство приводов в компьютерах используют шаговые двигатели. Серое металлическое шасси установлено на амортизаторах в четырех углах для снижения чувствительности к внешним ударам и уменьшения шума привода, вызванного остаточным дисбалансом при высокой скорости вращения. Мягкие резиновые амортизаторы расположены прямо под латунными винтами в четырех углах (левый скрыт). На третьем фото видны компоненты под крышкой механизма линзы. Видны два постоянных магнита по обе стороны от держателя линзы, а также катушки, перемещающие линзу. Это позволяет перемещать линзу вверх, вниз, вперед и назад для стабилизации фокуса луча. На четвертом фото видно внутреннее устройство оптического блока. Обратите внимание, что поскольку это CD-ROM-привод, здесь только один лазер – черный компонент, установленный в нижнем левом углу сборки. Непосредственно над лазером расположены первая фокусирующая линза и призма, направляющие луч на диск. Высокий тонкий объект в центре – это полупрозрачное зеркало, разделяющее лазерный луч в нескольких направлениях. В правом нижнем углу зеркала расположен основной фотодиод, воспринимающий отраженный от диска луч. Над основным фотодиодом находится второй фотодиод, используемый для определения и регулирования мощности лазера. Нерегулярный оранжевый материал – это гибкая медная фольга с травлением, поддерживаемая тонким пластиковым листом; это "гибкие схемы", соединяющие все с электроникой (которая не показана).

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).

История

Первым лазерным диском, продемонстрированным в 1972 году, был 12-дюймовый видеодиск Laservision. Видеосигнал хранился в аналоговом формате, подобно видеокассете. Первым оптическим диском с цифровой записью был 5-дюймовый компакт-диск (CD) в формате "только для чтения", разработанный компаниями Sony и Philips в 1975 году. Sony и Kokusai Denshin Denwa (KDDI). В конечном итоге, в 1987 году Sony выпустила первый коммерческий стираемый и перезаписываемый 5 1/4-дюймовый оптический дисковый накопитель с двусторонними дисками, способными хранить 325 МБ на сторону. В сентябре 1992 года Sony представила формат MiniDisc, который должен был сочетать в себе высокое качество звука CD и удобство кассетного размера. Стандартная емкость позволяла хранить 80 минут аудио. В январе 2004 года Sony представила обновленный формат Hi MD, увеличивший емкость до 1 ГБ (48 часов аудио). Формат DVD, разработанный компаниями Panasonic, Sony и Toshiba, был выпущен в 1995 году и мог хранить 4,7 ГБ на слой. Первые DVD-плееры были выпущены 1 ноября 1996 года компаниями Panasonic и Toshiba в Японии, а первые компьютеры, совместимые с DVD-ROM, – 6 ноября того же года компанией Fujitsu. Продажи DVD-ROM-накопителей для компьютеров в США начались 24 марта 1997 года, когда Creative Labs выпустила на рынок свой комплект для ПК DVD-ROM. В 1999 году Kenwood выпустила многолучевой оптический привод, достигавший скорости записи до 72x, что потребовало бы опасных скоростей вращения при использовании однолучевой записи. Однако он страдал от проблем с надежностью. Первый прототип Blu-ray был представлен Sony в октябре 2000 года, а первое коммерческое записывающее устройство поступило в продажу 10 апреля 2003 года. В январе 2005 года TDK объявила о разработке ультрапрочного, но очень тонкого полимерного покрытия ("Durabis") для Blu-ray дисков. Это стало значительным техническим достижением, поскольку для потребительского рынка требовалась лучшая защита дисков от царапин и повреждений по сравнению с DVD. Технически, Blu-ray Disc также требовал более тонкого слоя для более узкого луча и лазера с более короткой длиной волны ("синего"). Первые BD-ROM-плееры (Samsung BD P1000) были поставлены в середине июня 2006 года. Первые Blu-ray Disc были выпущены компаниями Sony и MGM 20 июня 2006 года. Первым массовым перезаписываемым диском Blu-ray Disc для ПК был BWU 100A, выпущенный Sony 18 июля 2006 года. Начиная с середины 2010-х годов, производители компьютеров стали отказываться от встроенных оптических дисководов в своих продуктах, с появлением дешевых, надежных (царапины не могут привести к повреждению данных, недоступным файлам или пропуску аудио/видео), быстрых и емких USB-накопителей, а также видео по запросу через интернет. Отказ от оптического привода позволяет увеличить размер и снизить плотность печатных плат в ноутбуках, уменьшить количество слоев, снизить производственные затраты, а также уменьшить вес и толщину, или увеличить емкость батарей. Производители компьютерных корпусов также стали отказываться от 5 1/4-дюймовых отсеков для установки оптических дисководов. Однако новые оптические дисководы все еще доступны для покупки (по состоянию на 2020 год). Известные производители оптических дисководов включают Hitachi, LG Electronics (объединилась с Hitachi LG Data Storage), Toshiba, Samsung Electronics (объединилась с Toshiba Samsung Storage Technology), Sony, NEC (объединилась с Optiarc), Lite On, Philips (объединилась с Philips & Lite On Digital Solutions), Pioneer Corporation, Plextor, Panasonic, Yamaha Corporation и Kenwood.

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.

Запись

Во времена приводов для записи CD они часто маркировались тремя различными значениями скорости. В этих случаях первая скорость предназначена для операций записи на носители для однократной записи (R), вторая – для перезаписываемых носителей (RW), а последняя – для чтения носителей, предназначенных только для чтения (ROM). Например, привод для записи CD 40×/16×/48× способен записывать на носители CD-R со скоростью 40× (6000 кбит/с), на носители CD-RW – со скоростью 16× (2400 кбит/с) и читать с носителей CD-ROM – со скоростью 48× (7200 кбит/с). С появлением комбинированных приводов (CD-RW/DVD-ROM) дополнительное значение скорости (например, 16× в 52×/32×/52×/16×) указывается для операций чтения носителей DVD-ROM. Для приводов для записи DVD, комбинированных приводов Blu-ray Disc и приводов для записи Blu-ray Disc скорость записи и чтения соответствующих оптических носителей указывается в розничной упаковке, руководстве пользователя или прилагаемых брошюрах. В конце 1990-х годов нехватка буфера стала распространенной проблемой, поскольку высокоскоростные CD-регистраторы начали появляться в домашних и офисных компьютерах, которые по ряду причин часто не могли обеспечить достаточную производительность ввода-вывода для поддержания непрерывного потока данных к регистратору. Если регистратор испытывал недостаток данных, он был вынужден остановить процесс записи, оставляя усеченный трек, который обычно делал диск непригодным для использования. В ответ производители CD-регистраторов начали поставлять приводы с функцией "защиты от нехватки буфера" (под различными торговыми названиями, такими как "BURN Proof" от Sanyo, "JustLink" от Ricoh и "Lossless Link" от Yamaha). Они могут приостанавливать и возобновлять процесс записи таким образом, чтобы с возникшим разрывом можно было справиться с помощью логики коррекции ошибок, встроенной в CD-плееры и CD-ROM-приводы. Первые приводы с этой функцией имели скорость 12× и 16×. Первым оптическим приводом, поддерживающим запись DVD со скоростью 16×, был Pioneer DVR 108, выпущенный во второй половине 2004 года. Однако в то время ни один записываемый носитель DVD не поддерживал такую высокую скорость записи. При записи DVD+R, DVD+RW и всех форматов Blu-ray приводы не требуют восстановления с коррекцией ошибок, поскольку регистратор может поместить новые данные точно в конец приостановленной записи, эффективно создавая непрерывный трек (чего и добивается технология DVD+). Хотя более поздние интерфейсы были способны передавать данные с необходимой скоростью, многие приводы теперь записывают с использованием "зонной постоянной линейной скорости" ("ZCLV"). Это означает, что привод должен временно приостановить операцию записи при изменении скорости, а затем возобновить ее после достижения новой скорости. Это обрабатывается аналогично нехватке буфера. Внутренний буфер оптических приводов для записи дисков составляет: 8 МБ или 4 МБ при записи на носители BD-R, BD-R DL, BD-RE или BD-RE DL; 2 МБ при записи на носители DVD-R, DVD-RW, DVD-R DL, DVD+R, DVD+RW, DVD+RW DL, DVD-RAM, CD-R или CD-RW.

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.

Системы учета

Запись компакт-дисков на персональных компьютерах изначально представляла собой пакетную задачу, требующую специализированного программного обеспечения для создания "образа" данных для записи и записи его на диск за один сеанс. Это было приемлемо для архивирования, но ограничивало удобство использования CD-R и CD-RW дисков в качестве съемных носителей. Пакетная запись – это схема, при которой записывающее устройство записывает данные на диск небольшими порциями, или пакетами. Последовательная пакетная запись заполняет диск пакетами снизу вверх. Для обеспечения читаемости на CD-ROM и DVD-ROM приводах диск можно закрыть в любой момент, записав окончательную таблицу содержания в начало диска; после этого дальнейшая пакетная запись на диск невозможна. Пакетная запись, в сочетании с поддержкой операционной системы и файловой системы, такой как UDF, позволяет имитировать произвольный доступ к записи, как на флэш-памяти и магнитных дисках. Пакетная запись с фиксированной длиной (на носителях CD-RW и DVD-RW) разбивает диск на блоки фиксированного размера с добавлением заполнения. Заполнение уменьшает емкость диска, но позволяет записывающему устройству начинать и останавливать запись отдельного пакета, не затрагивая соседние. Это близко к блочному доступу, обеспечиваемому магнитными носителями, что позволяет многим стандартным файловым системам работать без изменений. Однако такие диски не читаются на большинстве CD-ROM и DVD-ROM приводов или в большинстве операционных систем без дополнительных драйверов сторонних производителей. Разбиение на пакеты не так надежно, как может показаться, поскольку приводы CD-R(W) и DVD-R(W) могут определять местоположение данных только в пределах блока данных. Несмотря на значительные промежутки (заполнение, упомянутое выше) между блоками, привод все же может иногда пропускать данные, уничтожая существующие данные или делая диск нечитаемым. Формат DVD+RW устраняет эту ненадежность, внедряя более точные временные метки в дорожку данных диска и позволяя заменять отдельные блоки данных (или даже байты) без нарушения обратной совместимости (эта функция получила название "безопасная связь"). Сам формат был разработан для работы с прерывистой записью, поскольку предполагалось, что он будет широко использоваться в цифровых видеорегистраторах. Многие такие DVR используют схемы сжатия видео с переменным битрейтом, которые требуют записи короткими порциями; некоторые обеспечивают одновременную запись и воспроизведение, быстро переключаясь между записью в конец диска и чтением с другого места. Технология также используется в Blu-ray Disc. Mount Rainier призван сделать пакетно записанные CD-RW и DVD+RW диски такими же удобными в использовании, как и съемные магнитные носители, за счет форматирования новых дисков прошивкой в фоновом режиме и управления дефектами носителя (автоматического сопоставления частей диска, изношенных циклами стирания, с резервным пространством в другом месте на диске). По состоянию на февраль 2007 года поддержка Mount Rainier реализована в Windows Vista. Всем предыдущим версиям Windows требуется стороннее решение, как и Mac OS X.

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.

Уникальный идентификатор рекордера

В связи с давлением со стороны музыкальной индустрии, представленной IFPI и RIAA, компания Philips разработала идентификационный код записывающего устройства (RID), позволяющий однозначно связать носитель информации с рекордером, на котором он был записан. Этот стандарт описан в Rainbow Books. Код RID состоит из кода производителя (например, "PHI" для Philips), номера модели и уникального идентификатора рекордера. По словам Philips, RID "обеспечивает возможность отследить каждый диск до конкретного устройства, на котором он был изготовлен, используя закодированную информацию, содержащуюся в самой записи. Использование кода RID является обязательным". Несмотря на то, что RID был разработан для нужд музыкальной и видеоиндустрии, он включается в каждый диск, записанный любым приводом, включая диски для данных и резервного копирования. Ценность RID вызывает сомнения, поскольку (на данный момент) невозможно идентифицировать какой-либо отдельный рекордер из-за отсутствия соответствующей базы данных.

Код источника

Код источника (SID) — это восьмизначный код поставщика, который производитель наносит на оптические диски. SID идентифицирует не только производителя, но и конкретный завод и станок, на котором был произведен диск. По словам Phillips, администратора кодов SID, SID-код предоставляет предприятию по производству оптических дисков возможность идентифицировать все диски, отмастеренные или реплицированные на его заводе, включая конкретный процессор сигнала лазерного луча (LBR) или матрицу, использованные для изготовления конкретного штампа или диска. Важной причиной внедрения кода SID было выявление предприятий по производству дисков, выпускающих несанкционированные копии коммерческих CD. К 1990-м годам процесс производства CD эволюционировал от необходимости в "чистом помещении" с множеством этапов, требующим значительных инвестиций и доступном, вероятно, только для "ответственных" организаций, к деятельности, которую можно осуществлять с использованием оборудования типа "монолайнер", разработанного в конце 1980-х годов и способного "упаковать весь процесс в один блок", занимающий "не больше места, чем пара офисных столов". В результате индустрия производства CD расширилась за счет менее надежных организаций, и к 1994 году могла производить объем дисков, вдвое превышающий предполагаемый спрос на "легальные CD", при этом организации музыкальной индустрии заявляли, что нелегальные копии значительно опережали легальные на некоторых рынках. Philips и IFPI предполагали, что комбинации кодов, идентифицирующих предприятие, занимающееся мастерингом, и производственную площадку, использованную для изготовления конкретного диска, помогут выявить лиц, ответственных за незаконное производство CD. Однако реализация этой схемы зависела от модернизации оборудования на существующих производственных предприятиях для поддержки внедрения этой меры, а сопутствующая задача убеждения таких предприятий считалась "несколько сложной" в тех случаях, когда они уже были вовлечены в производство значительного количества нелегальных дисков.

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.