Оптические диски: устройство и типы

Введение

Плоский, как правило, круглый диск, кодирующий двоичные данные, такие как CD и DVD.

Оптический диск – это плоский, обычно дискообразный объект, хранящий информацию в виде физических изменений на своей поверхности, которые могут быть прочитаны с помощью светового луча. Оптические диски могут быть отражающими, когда источник света и детектор находятся на одной стороне диска, или прозрачными, когда свет просвечивает диск и обнаруживается на другой стороне. Оптические диски могут хранить аналоговую информацию (например, Laserdisc), цифровую информацию (например, DVD) или и то, и другое на одном диске (например, CD-Video). Основное применение оптических дисков – распространение медиа и данных, а также долгосрочное архивирование.

Дизайн и технологии

Кодирующий материал расположен на более толстой подложке (обычно из поликарбоната), которая составляет основную часть диска и формирует пылевой дефокусирующий слой. Кодирующая схема следует непрерывному спиральному пути, покрывающему всю поверхность диска и простирающемуся от внутренней трассы до внешней. Данные хранятся на диске с помощью лазера или штамповочной машины и могут быть прочитаны, когда путь данных освещается лазерным диодом в оптическом приводе, который вращает диск со скоростью примерно от 200 до 4000 оборотов в минуту или более, в зависимости от типа привода, формата диска и расстояния головки чтения от центра диска (внешние трассы считываются с более высокой скоростью передачи данных из-за более высоких линейных скоростей при одинаковых угловых скоростях). Большинство оптических дисков демонстрируют характерную переливчатость, вызванную дифракционной решеткой, образованной их дорожками. Эта сторона диска содержит фактические данные и обычно покрыта прозрачным материалом, как правило, лаком. Обратная сторона оптического диска обычно имеет напечатанную этикетку, которая может быть изготовлена из бумаги, но чаще всего наносится непосредственно на диск методом печати или штамповки. В отличие от 3½-дюймовой гибкой дискеты, большинство оптических дисков не имеют встроенного защитного корпуса и поэтому уязвимы к проблемам считывания данных из-за царапин, отпечатков пальцев и других внешних факторов. Blu-ray диски имеют покрытие под названием Durabis, которое снижает эти проблемы. Диаметр оптических дисков обычно составляет от 120 до 120 мм, при этом 120 мм является наиболее распространенным размером. Так называемая программная область, содержащая данные, обычно начинается на расстоянии 25 миллиметров от центральной точки. Типичный диск имеет толщину около 1,2 мм, а шаг дорожки (расстояние от центра одной дорожки до центра следующей) варьируется от 1,6 мкм (для CD) до 320 нм (для Blu-ray дисков).

Типы записей

Оптический диск предназначен для поддержки одного из трех типов записи: только для чтения (например, CD и CD-ROM), записываемый (однократной записи, например, CD-R) или перезаписываемый (например, CD-RW). Записываемые диски однократной записи обычно имеют органический краситель в качестве записывающего слоя между подложкой и отражающим слоем (это может быть также азотный краситель на основе фталоцианина, преимущественно используемый Verbatim, или оксоноловый краситель, используемый Fujifilm). Перезаписываемые диски обычно содержат записывающий слой из сплава, состоящего из материала с фазовым переходом, чаще всего AgInSbTe – сплава серебра, индия, сурьмы и теллура. Азотные красители были представлены в 1996 году, а фталоцианин начал широко использоваться только в 2002 году. Тип красителя и материал, используемый в отражающем слое оптического диска, можно определить, просвечивая диск светом, поскольку различные комбинации красителя и материала имеют разные цвета. Записываемые диски Blu-ray Disc обычно не используют органический краситель в качестве записывающего слоя, а применяют неорганический. Диски, использующие органический краситель, известны как диски типа low-to-high (LTH) и могут быть изготовлены на существующих производственных линиях CD и DVD, но имеют более низкое качество, чем традиционные записываемые диски Blu-ray.

Использование

Оптические диски часто хранятся в специальных боксах, иногда называемых jewel case, и чаще всего используются для цифрового сохранения, хранения музыки (например, для использования в CD-плеере), видео (например, для использования в Blu-ray плеере) или данных и программ для персональных компьютеров (PC), а также для офлайн-распространения данных благодаря более низкой стоимости за единицу по сравнению с другими типами носителей. Ассоциация технологий оптического хранения (OSTA) продвигала стандартизированные форматы оптического хранения. Библиотеки и архивы внедряют процедуры сохранения оптических носителей для обеспечения их дальнейшей работоспособности в оптическом приводе компьютера или соответствующем проигрывателе дисков. Операции с файлами традиционных устройств хранения данных, таких как флеш-накопители, карты памяти и жесткие диски, могут быть эмулированы с помощью UDF live файловой системы. Для резервного копирования компьютерных данных и физической передачи данных оптические диски, такие как CD и DVD, постепенно заменяются более быстрыми и компактными твердотельными накопителями, особенно USB-флеш-накопителями. Эта тенденция, как ожидается, сохранится, поскольку USB-флеш-накопители продолжают увеличивать свою емкость и снижать цену. Кроме того, приобретение, обмен или потоковая передача музыки, фильмов, игр, программного обеспечения и телешоу через Интернет значительно сократили ежегодные продажи аудио-CD, видео-DVD и Blu-ray дисков. Однако аудио-CD и Blu-ray по-прежнему предпочитают и покупают некоторые пользователи, чтобы поддержать любимых исполнителей и получить ощутимый продукт, а также потому, что аудио-CD (наряду с виниловыми пластинками и кассетными лентами) содержат несжатый звук без артефактов, возникающих при использовании алгоритмов сжатия с потерями, таких как MP3, а Blu-ray обеспечивают лучшее качество изображения и звука, чем потоковое вещание, без видимых артефактов сжатия благодаря более высокой скорости передачи данных и большему объему доступной памяти. Тем не менее, Blu-ray диски иногда скачивают через торренты, но для некоторых это может быть недоступно из-за ограничений, установленных интернет-провайдерами по юридическим или авторским причинам, низкой скорости загрузки или недостаточного объема свободного места на диске, поскольку контент может занимать до нескольких десятков гигабайт. Blu-ray может быть единственным вариантом для тех, кто хочет играть в большие игры, не скачивая их через нестабильное или медленное интернет-соединение, поэтому они до сих пор (по состоянию на 2020 год) широко используются игровыми консолями, такими как PlayStation 4 и Xbox One X. По состоянию на 2020 год физические носители, такие как Blu-ray, для компьютерных игр встречаются редко. На диски нельзя наклеивать наклейки, и их нельзя хранить вместе с бумагой; перед хранением бумагу необходимо извлекать из jewel case. Диски следует брать по краям, чтобы избежать царапин, при этом большой палец должен находиться на внутреннем краю диска. Стандарт ISO 18938:2008 посвящен лучшим практикам обращения с оптическими дисками. Очистку оптических дисков нельзя проводить по круговой траектории, чтобы избежать образования концентрических кругов. Неправильная очистка может поцарапать диск. Записываемые диски не следует подвергать длительному воздействию света. Для увеличения срока службы оптические диски следует хранить в сухом и прохладном месте при температуре от 10 до 23 °C, не превышающей 32 °C, и при влажности не ниже 10%, при этом рекомендуется поддерживать влажность в пределах 20–50% без колебаний более ±10%.

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%.

Прочность

Хотя оптические диски более долговечны, чем предыдущие аудиовизуальные и форматы хранения данных, они восприимчивы к повреждениям от воздействия окружающей среды и ежедневного использования при неправильном обращении. В отличие от жестких дисков и флэш-накопителей, оптические диски не подвержены неконтролируемым катастрофическим отказам, таким как повреждение головок чтения/записи, скачки напряжения или попадание воды, поскольку контроллеры хранения оптических дисков не связаны с самими дисками, как это происходит с жесткими дисками и контроллерами флэш-памяти. Кроме того, диск обычно можно извлечь из неисправного привода, аккуратно вставив тонкий предмет в аварийное отверстие для извлечения, и он не имеет точек непосредственного проникновения воды и встроенной электроники.

Безопасность

Поскольку доступ к самому носителю информации осуществляется только посредством лазерного луча и он не содержит внутренних управляющих схем, он не может содержать вредоносное оборудование, такое как так называемые "резиновые утки" или "USB-убийцы". Вредоносное ПО не способно распространяться через фабрично изготовленные, завершенные или диски с памятью только для чтения (ROM), лазеры которых недостаточно мощны для записи данных. Вредоносное ПО обычно программируется на обнаружение и распространение через традиционные устройства массового хранения, такие как флеш-накопители, внешние твердотельные накопители и жесткие диски.

История

Первое зафиксированное историческое использование оптического диска относится к 1884 году, когда Александр Грэм Белл, Чичестер Белл и Чарльз Самнер Тейнтер записали звук на стеклянном диске с помощью светового луча. Оптофония – очень ранний (1931) пример устройства записи, использующего свет как для записи, так и для воспроизведения звуковых сигналов на прозрачной фотографии. Ранняя аналоговая система оптических дисков существовала в 1935 году и применялась в семплирующем органе Welte’s Lichttonorgel [de]. Ранний аналоговый оптический диск для видеозаписи был изобретен Дэвидом Полом Греггом в 1958 году и запатентован в США в 1961 и 1969 годах. Эта форма оптического диска была ранней версией DVD. Особый интерес представляет патент, поданный в 1989 году и выданный в 1990 году, который приносил доход от роялти компании Pioneer Corporation’s DVA до 2007 года, охватывая системы CD, DVD и Blu-ray. В начале 1960-х годов компания Music Corporation of America приобрела патенты Грегга и его компанию Gauss Electrophysics. Американскому изобретателю Джеймсу Т. Расселу приписывают изобретение первой системы записи цифрового сигнала на оптическую прозрачную пленку, освещаемую сзади мощной галогенной лампой. Заявка на патент Рассела была впервые подана в 1966 году, а патент был выдан ему в 1970 году. После судебных разбирательств Sony и Philips лицензировали патенты Рассела (тогда принадлежавшие канадской компании Optical Recording Corp.) в 1980-х годах. Диски Грегга и Рассела представляют собой гибкие носители информации, считываемые в прозрачном режиме, что имеет серьезные недостатки. В 1969 году в Нидерландах физик из Philips Research Питер Крамер изобрел оптический видеодиск в отражающем режиме с защитным слоем, считываемым сфокусированным лазерным лучом. Физический формат Крамера используется во всех оптических дисках. В 1975 году Philips и MCA начали сотрудничество, а в 1978 году, слишком поздно для коммерческого успеха, представили свой долгожданный Laserdisc в Атланте. MCA поставляла диски, а Philips – проигрыватели. Однако презентация оказалась коммерческим провалом, и сотрудничество прекратилось. В Японии и США компании Pioneer удалось добиться успеха с Laserdisc до появления DVD. В 1979 году Philips и Sony совместно разработали аудио компакт-диск. В 1979 году Exxon STAR Systems в Пасадене, Калифорния, создала компьютерно-управляемый WORM-накопитель, использующий тонкие пленки теллура и селена на стеклянном диске диаметром 12 дюймов. Система записи использовала синий свет с длиной волны 457 нм для записи и красный свет с длиной волны 632,8 нм для чтения. В 1981 году STAR Systems была приобретена компанией Storage Technology Corporation (STC) и перенесена в Боулдер, Колорадо. Разработка технологии WORM была продолжена с использованием алюминиевых подложек диаметром 14 дюймов. Бета-тестирование дисковых накопителей, первоначально названных Laser Storage Drive 2000 (LSD 2000), прошло лишь умеренно успешно. Многие диски были отправлены в лаборатории RCA (ныне Исследовательский центр Дэвида Сарноффа) для использования в усилиях по архивированию Библиотеки Конгресса. Диски STC использовали герметичный картридж с оптическим окном для защиты. Формат CD-ROM был разработан компаниями Sony и Philips, представлен в 1984 году как расширение Compact Disc Digital Audio и адаптирован для хранения любых форм цифровых данных. В том же году Sony продемонстрировала формат хранения данных LaserDisc с большей емкостью 3,28 ГБ. В конце 1980-х и начале 1990-х годов компания Optex, Inc. из Роквилла, штат Мэриленд, создала стираемый оптический цифровой видеодисковый привод, использующий технологию Electron Trapping Optical Media (ETOM). Хотя эта технология была описана в декабрьском выпуске журнала Video Pro Magazine 1994 года с обещанием "конца ленты", она так и не была выпущена на рынок. В середине 1990-х годов консорциум производителей (Sony, Philips, Toshiba, Panasonic) разработал второе поколение оптического диска – DVD. Магнитные диски имели ограниченное применение для хранения больших объемов данных. Поэтому возникла необходимость в поиске новых методов хранения данных. В результате было установлено, что с помощью оптических средств можно создавать устройства для хранения больших объемов данных, что привело к появлению оптических дисков. Первым применением такого рода был компакт-диск (CD), который использовался в аудиосистемах. Sony и Philips разработали первое поколение CD в середине 1980-х годов, определив полные спецификации для этих устройств. С помощью этой технологии была реализована возможность представления аналогового сигнала в цифровом виде. Для этого 16-битные отсчеты аналогового сигнала выполнялись с частотой 44 100 отсчетов в секунду. Эта частота дискретизации основывалась на частоте Найквиста в 40 000 отсчетов в секунду, необходимой для захвата слышимого частотного диапазона до 20 кГц без возникновения эффекта наложения спектров, с дополнительным допуском для использования менее совершенных аналоговых аудиофильтров предварительного усиления для удаления более высоких частот. Первая версия стандарта позволяла хранить до 75 минут музыки, что требовало 650 МБ памяти. Диск DVD появился после того, как CD-ROM стал широко распространенным. Третье поколение оптических дисков было разработано в 2000–2006 годах и представлено как Blu-ray Disc. Первые фильмы на Blu-ray Discs были выпущены в июне 2006 года. Blu-ray в конечном итоге победил в войне форматов оптических дисков высокой четкости, обойдя конкурирующий формат HD DVD. Стандартный Blu-ray диск может хранить около 25 ГБ данных, DVD – около 4,7 ГБ, а CD – около 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.

Типы ошибок

Существуют различные типы измерений ошибок, включая так называемые ошибки "C1", "C2" и "CU" на CD, а также ошибки "PI/PO (внутренний/внешний контроль четности)" и более критичные "сбои PI/PO" на DVD. Более детальные измерения ошибок на CD, поддерживаемые очень небольшим количеством оптических приводов, называются E11, E21, E31, E21, E22, E32. "CU" и "POF" обозначают непоправимые ошибки на CD и DVD соответственно, что приводит к потере данных и может быть следствием слишком большого количества последовательных мелких ошибок. В связи со слабой коррекцией ошибок, используемой на Audio CD (стандарт Red Book) и Video CD (стандарт White Book), ошибки C2 уже вызывают потерю данных. Однако даже при наличии ошибок C2 повреждения в определенной степени остаются незаметными. Blu-ray диски используют так называемые параметры ошибок LDC (коды большой дальности) и BIS (субкоды индикации импульсов). По мнению разработчика программного обеспечения Opti Drive Control, диск можно считать исправным при частоте ошибок LDC ниже 13 и частоте ошибок BIS ниже 15.

Производство оптических дисков

Оптические диски производятся методом репликации. Этот процесс применим ко всем типам дисков. На дисках, предназначенных для записи, предварительно записывается важная информация, такая как производитель, тип диска, максимальная скорость чтения и записи и т. д. В процессе репликации необходима чистая комната с желтым освещением для защиты светочувствительного фоторезиста и предотвращения попадания пыли, которая может повредить данные на диске. В репликации используется стеклянный мастер. Мастер помещают в машину, которая максимально тщательно очищает его с помощью вращающейся щетки и деионизированной воды, подготавливая к следующему этапу. На следующем этапе анализатор поверхности проверяет чистоту мастера перед нанесением на него фоторезиста. Затем фоторезист обжигают в печи для его затвердевания. Далее, в процессе экспонирования, мастер помещают на поворотный стол, где лазер выборочно воздействует на резист светом. Одновременно на диск наносят проявитель и деионизированную воду для удаления экспонированного резиста. Этот процесс формирует ямки и плоские участки, представляющие данные на диске. Затем на мастер наносится тонкое металлическое покрытие, создавая негатив мастера с ямками и плоскими участками. После этого негатив отделяют от мастера и покрывают тонким слоем пластика. Пластик защищает покрытие, пока штамповочный пресс пробивает отверстие в центре диска и удаляет излишки материала. Негатив теперь является штампом – частью формы, которая будет использоваться для репликации. Он помещается на одну сторону формы, при этом сторона с данными, содержащая ямки и плоские участки, обращена наружу. Это происходит внутри машины для литья под давлением. Затем машина закрывает форму и впрыскивает поликарбонат в полость, образованную стенками формы, формируя диск с данными. Расплавленный поликарбонат заполняет ямки или пространства между плоскими участками на негативе, приобретая их форму при затвердевании. Этот этап в некоторой степени напоминает прессование виниловых пластинок. Поликарбонатный диск быстро охлаждается и немедленно извлекается из машины перед формованием следующего диска. Затем диск металлизируется, покрывается тонким отражающим слоем алюминия. Алюминий заполняет пространство, ранее занимаемое негативом. После этого наносится слой лака для защиты алюминиевого покрытия и создания поверхности, пригодной для печати. Лак наносится вблизи центра диска, а диск вращается, равномерно распределяя лак по поверхности. Лак затвердевает под воздействием ультрафиолетового света. Затем диски подвергаются шелкографии или на них наносится этикетка. На записываемых дисках добавляется слой красителя, а на перезаписываемых дисках – слой сплава с фазовым переходом, который защищен верхним и нижним диэлектрическими (электрически изолирующими) слоями. Слои могут быть нанесены методом распыления. Дополнительный слой располагается между дорожками и отражающим слоем диска. В записываемых дисках вместо традиционных ямок и плоских участков, используемых в реплицированных дисках, формируются дорожки, и оба процесса могут быть выполнены в одном и том же процессе экспонирования. При производстве DVD выполняются те же процессы, что и при производстве CD, но на более тонком диске. Затем более тонкий диск склеивается с другим, столь же тонким, но пустым диском с использованием жидкого оптически прозрачного клея, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, образуя DVD-диск. Это размещает данные в середине диска, что необходимо для достижения емкости хранения DVD. В многослойных дисках вместо отражающих покрытий используются полуотражающие покрытия для всех слоев, кроме последнего, самого глубокого, который использует традиционное отражающее покрытие. Двухслойные DVD-диски производятся немного иначе. После металлизации (с более тонким металлическим слоем для пропускания света) на диск наносятся базовые и передающие ямки смолы и предварительно отверждаются в центре диска. Затем диск снова прессуется с использованием другого штампа, а смолы полностью отверждаются с помощью ультрафиолетового света перед отделением от штампа. Затем диск получает еще один, более толстый слой металлизации и приклеивается к пустому диску с помощью клея LOCA. Диски DVD R DL и DVD+R DL получают слой красителя после отверждения, но до металлизации. Диски CD R, DVD R и DVD+R получают слой красителя после прессования, но до металлизации. Диски CD RW, DVD RW и DVD+RW получают слой металлического сплава, расположенный между двумя слоями диэлектриков. HD DVD производится тем же способом, что и DVD. На записываемых и перезаписываемых носителях большая часть штампа состоит из дорожек, а не из ямок и плоских участков. Дорожки содержат частоту колебаний, которая используется для определения положения лазера чтения или записи на диске. DVD используют предварительные ямки вместо этого, с постоянной частотой колебаний. Заготовка обрабатывается так же, как стеклянный мастер. Затем заготовка подвергается электролитическому осаждению для формирования никелевого штампа толщиной 300 микрон, который отделяется от заготовки. Штамп монтируется на одной стороне формы внутри пресса или тиснителя. Поликарбонатные диски формуются аналогично дискам DVD и CD. Если производятся диски BD R или BD RE, форма оснащается штампом, который наносит рисунок дорожек на диски вместо ямок и плоских участков, встречающихся на дисках BD ROM. После охлаждения на диск наносится слой серебряного сплава толщиной 35 нанометров с помощью распыления. Затем второй слой создается путем нанесения базовых и передающих ямки смол на диск и их предварительного отверждения в центре. После нанесения и предварительного отверждения диск прессуется или тиснится с использованием штампа, а смолы немедленно отверждаются с помощью интенсивного ультрафиолетового света перед отделением диска от штампа. Штамп содержит данные, которые будут переданы на диск. Этот процесс известен как тиснение и является этапом, который выгравировывает данные на диск, заменяя процесс прессования, используемый в первом слое, и он также используется для многослойных DVD-дисков. Затем на диск распыляется слой серебряного сплава толщиной 30 нанометров, и процесс повторяется столько раз, сколько необходимо. Каждое повторение создает новый слой данных. (Смолы наносятся снова, предварительно отверждаются, штампуются (с данными или дорожками) и отверждаются, серебряный сплав распыляется и так далее).

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)

Диски BD R и BD RE получают (методом распыления) металлический (записывающий) сплав (который заключен между двумя диэлектрическими слоями, также распыленными, в BD RE) перед нанесением 30-нанометрового металлизированного слоя (серебряного сплава, алюминия или золота), который также распыляется. В качестве альтернативы серебряный сплав может быть нанесен перед нанесением записывающего слоя. Серебряные сплавы обычно используются в Blu-ray, а алюминий обычно используется на CD и DVD. Золото используется в некоторых "архивных" CD и DVD, поскольку оно более химически инертно и устойчиво к коррозии, чем алюминий, который корродирует в оксид алюминия, который можно увидеть в виде прозрачных пятен или точек на диске, препятствующих его чтению, поскольку лазерный луч проходит сквозь диск вместо того, чтобы отражаться обратно в лазерную головку для чтения. Обычно алюминий не корродирует, поскольку имеет тонкий оксидный слой, который образуется при контакте с кислородом. В этом случае он может корродировать из-за своей тонкости. Затем наносится 98-микронный покровный слой с использованием жидкого оптически прозрачного клея, отверждаемого ультрафиолетовым излучением, а также 2-микронный твердый слой (например, Durabis), который также наносится и отверждается с помощью ультрафиолетового света. На последнем этапе наносится 10-нанометровый барьерный слой из нитрида кремния на сторону диска с этикеткой для защиты от влаги. Blu-ray имеют свои данные очень близко к читающей поверхности диска, что необходимо для достижения емкости хранения Blu-ray. Диски в больших количествах можно реплицировать или дублировать. При репликации используется описанный выше процесс для изготовления дисков, а при дублировании диски CD R, DVD R или BD R записываются и завершаются, чтобы предотвратить дальнейшую запись и обеспечить более широкую совместимость. (См. Авторство оптических дисков). Оборудование также отличается: репликация осуществляется с помощью полностью автоматизированных машин специальной конструкции, стоимость которых на вторичном рынке составляет сотни тысяч долларов США, а дублирование может быть автоматизировано (с использованием чего...

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.

Технические характеристики

+ Базовая (1×) и (текущая) максимальная скорость по поколениям. Поколение Базовая Макс. (Мбит/с) (Мбит/с) × 1-е (CD) 1.17 65.6 56× 2-е (DVD) 10.57 253.6 24× 3-е (BD) 36 504 14× 4-е (AD) ? ? 14×

+ Ёмкость и номенклатура Обозначение Стороны Слой(ов) (всего) Диаметр Ёмкость (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