Laserlevyt ja levyasemat. Lasereiden käyttö tietotekniikassa

LASER DISC

(laserlevy) Levy, jolla on hopeapintainen pinta, jolle kerääntyy, luetaan laserilla. Levyn pinta on peitetty pyöreillä raidoilla, jotka koostuvat pienistä informaatiota sisältävistä syvennyksistä. Tietoja tallennettaessa käytetään voimakasta lasersädettä näiden syvennysten polttamiseen. lukea, kun laservalo suuntautuu raitoihin levyn pyöriessä. On laserlevyjä, jotka ovat vain luku - tai kerran kirjoitettavia; saatavilla on kuitenkin myös pyyhittäviä levyjä. Yleisiä esimerkkejä laserlevyistä ovat korkealaatuiset musiikki-CD-levyt ja videolevyt. Niitä käytetään sekä tietokonetietojen tallentamiseen, jolloin niitä kutsutaan yleensä optisiksi levyiksi (magneettilevyksi), että suurten tietopankkien tulostamiseen.

Business. Sanakirja. - M.: "INFRA-M", kustantaja "Ves Mir". Graham Betts, Barry Brindley, S. Williams ja muut Päätoimittaja: Ph.D. Osadchaya I.M.. 1998 .

Katso, mitä "LASER DISC" on muissa sanakirjoissa:

Laserlevy on optinen levy, jolta tiedot luetaan laserilla: Laserlevy on toinen nimi optisille tallennusvälineille, kuten CD, DVD ja Blu Ray. Laserdisc on historiallisesti ensimmäinen mainos... ... Wikipedia

- (CD-ROM), optinen laite tietokonetietojen ja -ohjelmien tallentamiseen. Muistuttaa minua hifi-järjestelmissä käytetyistä CD-levyistä (korkea laatu). Laserlevylle voi laittaa paljon enemmän tietoa kuin vastaavalle... ...

olemassa., synonyymien määrä: 7 kompakti (7) CD (15) laser (7) ... Synonyymien sanakirja

laser levy- — FI CD-ROM CD-levy, jolle voidaan tallentaa suuri määrä digitalisoitua vain luku -dataa. Aiheet: ympäristönsuojelu... Teknisen kääntäjän opas

OPTINEN LEVY - optinen levy, laserlevy- levyn muodossa oleva tietoväline, josta luetaan lasersäteen avulla ... Sähköisen liiketoiminnan sanakirja

lasersoitin- Universaali laseraudio- ja videosoitin CD- ja videolevyjen tallenteiden toistamiseen. Universaali laseraudio- ja videosoitin kaikenkokoisten CD- ja videolevyjen tallenteiden toistamiseen. laser...... Tietosanakirja "Asunto"

Laite optisille levyille (CD-levyille, videolevyille) tallennettujen tietojen (äänen, visuaalisen, tietokonedatan ja niiden käsittelyyn tarkoitettujen ohjelmien) toistoon. Lasersoittimen pääyksikkö on optis-mekaaninen yksikkö,... ... Tekniikan tietosanakirja

laser levy- kasvoi laserlevy eng. CD, CD-levy, käytetään tietojen tallentamiseen, tallentamiseen ja luomiseen, joka käyttää optista lasertekniikkaa kirjoittamiseen ja lukemiseen. Kiintolevyn edessä laser... ... Tlumachnyn tietojenkäsittelytieteen ja tietojärjestelmien sanakirja ekonomisteille

COMPACT DISC, levy, joka on suunniteltu korkealaatuiseen tekstin tai äänen toistoon DIGITAALISESTI. Se on muovilevy, johon on levitetty kiiltävä metallikerros ja läpinäkyvä suojaava muovipinnoite... ... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

Hitto, levy, videolevy, audio sidi, äänilevy, video sidi, sidi rommilevy, sidyukha, sidi rommi, sidyushka, sidyuk, sidi, lasernik, kompakti, laserlevy Venäjän synonyymien sanakirja. CD-substantiivi, synonyymien lukumäärä: 15 äänilevyä (2) ... Synonyymien sanakirja

Laser- tai optisille levyille tiedot tallennetaan levyn yksittäisten osien erilaisen heijastavuuden vuoksi. Kaikki optiset levyt ovat samanlaisia ​​siinä mielessä, että tietoväline (levy) on aina erillään asemasta, joka on tietokoneen vakiolaite. Toisin kuin kiintolevyillä tai flash-asemilla, laserlevyillä on paljon vähemmän laitteisto-ongelmia, ja ne voidaan ratkaista paljon helpommin vaihtamalla asema. Laserlevyllä olevien tietojen fyysinen järjestely on tiukasti standardoitu, ja tiedot kaikista standardeista ovat julkisesti saatavilla, vaikka spesifikaatioita onkin luotu monia.

Mediatyypit ja tekniikat

Sony ja Philips loivat ensimmäiset laserlevyt äänen tallentamiseen vuonna 1980. Näitä levyjä (CD-DA) toistettiin kotitaloussoittimissa. Siitä lähtien minkä tahansa laserlevyn ulkonäkö ja geometriset mitat ovat pysyneet muuttumattomina. Levy on polykarbonaattilevy, jonka halkaisija on 120 mm ja paksuus 1,2 mm, jonka keskellä on halkaisijaltaan 15 mm reikä. Levylle asetetaan spiraalirata, joka alkaa keskiosasta ja menee reunaan. Aluksi oli olemassa vain levyjä, jotka oli kopioitu teollisesti erikoisvalmisteisista matriiseista, mutta myöhemmin kehitettiin teknologioita, jotka mahdollistivat laserlevyjen tallentamisen tietokoneen CD-R- ja sitten CD-RW-asemille.

2000-luvun alussa kehitettiin DVD-standardeja, joiden pitäisi vähitellen korvata CD-levyt. Nämä levyt eroavat CD-levyistä siinä, että raidan tiheys on kasvanut useita kertoja, ja niiden lukemiseen ja kirjoittamiseen käytetään lyhyemmän aallonpituuden laseria. Kaksipuolisia (Double-Sided - DS) ja kaksikerroksisia (Double Layer - DL) levyjä on ilmestynyt, jotka sisältävät kaksi heijastavaa kerrosta ja joiden kapasiteetti on lähes kaksinkertainen perinteisiin levyihin verrattuna. Viimeaikainen kehitys - Blu-Ray- ja HD-DVD-standardit ovat mahdollistaneet laserlevylle tallennetun tiedon määrän lisäämisen entisestään, vaikka tallennusperiaate pysyy lähes samana. Standardien ja formaattien taaksepäin yhteensopivuus on erittäin tärkeä, jotta uudemmat asemat voivat toimia myös vanhempien levyjen kanssa.

Tehdas- tai stanssatuilla levyillä raita muodostetaan vuorotellen syvennyksistä ja ulkonemista, jotka puristetaan levyn pintaan levyn meistoprosessin aikana. Ohut heijastava alumiinikerros ruiskutetaan tämän jälkeen tälle pinnalle. Koska ulkonemat ja syvennykset heijastavat lasersädettä eri tavalla, tuloksena oleva kuvio voidaan lukea.

Tallennettavilla ja uudelleenkirjoitettavilla levyillä ("aihioilla") levyn molemmat pinnat ovat täysin sileät, ja tietojen kirjoittaminen ja lukeminen liittyy lautasen yläpuolelle levitetyn ohuen tallennettavan kerroksen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien muutokseen ( kuva 5.1). Kerran kirjoitettavien levyjen (CD-R tai DVD-R) tallennuskerros koostuu orgaanisesta väriaineesta, joka muuttuu peruuttamattomasti voimakkaan lasersäteen vaikutuksesta, ja uudelleenkirjoitettavilla levyillä (CD-RW tai DVD-RW) se on muodostuu erikoisseoksesta, joka voi muuttaa väriään lämmitys- ja jäähdytysolosuhteista riippuen. Tavalla tai toisella tallennuksen fyysinen laatu riippuu täysin itse levyn laadusta ja sen aseman ominaisuuksista, jolle tallennus tehtiin: nopeudesta, tarkennustarkkuudesta ja säteen tehosta.

Kaikissa tapauksissa levyn yläpinnalle, kauimpana laserista, levitetään useita suojakerroksia heijastavan kerroksen suojaamiseksi vaurioilta. Vaikka suojakerrokset ovat melko vahvoja, levy on paljon haavoittuvampi tällä puolella kuin alustan puolella. Uudelleenkirjoitettavat levyt ovat erityisen suojaamattomia - aktiivinen kerros on ominaisuuksiltaan lähellä nestekiteitä ja reagoi jopa lievään paineeseen tai levyn taipumiseen.

Levy on jaettu keskeltä reunaan useisiin samankeskisiin alueisiin tai vyöhykkeisiin (kuva 5.2). Kunkin alueen halkaisija on tiukasti standardoitu:

Riisi. 5.2. Laserdisc-alueet

Laskeutumis- tai kiinnitysalue ei sisällä tietoja ja lepää käyttökaran varassa. Tämän alueen epäsäännöllisyydet ja lika voivat vaikuttaa levyn tasapainoon ja kulumiseen sen pyöriessä;

Tehon kalibrointialue (Power Calibration Area - PC A) on vain tallennettavilla levyillä, ja sitä käytetään testitallennukseen ja tallentavan laserin tehon automaattiseen säätämiseen levyn ja aseman yksilöllisten ominaisuuksien mukaan;

Ohjelmamuistialue (PMA) on myös vain tallennettavissa olevilla levyillä. Väliaikainen sisällysluettelo (Table of Content - TOC) on valmiiksi tallennettu siihen. Kun tallennusistunto on valmis, tämä tieto kirjoitetaan uudelleen raidalle nolla;

Raita nolla (Lead-in) sisältää levyn tai tallennusistunnon sisällysluettelon. Sisällysluettelo sisältää kaikkien raitojen aloitusosoitteet ja pituudet, data-alueen kokonaispituuden sekä tiedot kustakin tallennusistunnosta. Jos levylle on tallennettu useita istuntoja, jokaiselle istunnolle luodaan oma nollakappale. Normaali raidan nollakoko on 4500 sektoria eli noin 9,2 Mt dataa;

Tietoalue sisältää hyödyllistä tietoa. Tämä on levyn pääosa;

Lead-Out-vyöhyke toimii merkkinä tallennusistunnon päättymisestä. Jos levy kirjoitetaan yhdessä istunnossa, lopullinen vyöhykkeen koko on 6750 sektoria. Jos levy on kirjoitettu useissa istunnoissa, jokainen seuraava istunto luo oman päätealueensa, jonka koko on 2250 sektoria.

CD-levylle tallennettaessa tiedot ovat monta kertaa tarpeettomia. Tämä on tarpeen mahdollisten virheiden korjaamiseksi. Vaikka CD-ROM-levyn kapasiteetin sanotaan olevan noin 700 MB, todellisuudessa tällainen levy kuljettaa noin 2,5 Gt tietoa!

Spiraaliraita on jaettu sektoreihin, yhden CD-ROM-sektorin pituus on 17,33 mm ja vakiolevyyn mahtuu jopa 333 000 sektoria. DVD-levyn sektorien vakiomäärä on 2 298 496 (yksikerroksinen DVD, DVD-R(W)) tai 2 295 104 (yksikerroksinen DVD+R(W)). Jokainen sektori koostuu 98 lohkosta tai kehyksestä. Kehys sisältää 33 tavua tietoa, joista 24 tavua kuljettaa hyödyllistä tietoa, 1 tavu sisältää palveluinformaatiota ja 8 tavua käytetään pariteetin hallintaan ja virheenkorjaukseen. Nämä 8 tavua sisältävät ns. Reed-Solomon-koodin, joka lasketaan 24 hyödyllisen tavun perusteella. Siten sektorin koko on 3234 tavua, josta 882 tavua on redundantteja. Niistä aseman laiteohjelmisto pystyy luomaan uudelleen jäljellä olevien 2352 tavun todelliset arvot virheiden sattuessa. Lisäksi jäljellä olevista 2352 tavusta 304 tavua on varattu kellokoodeille, tunnistusbiteille, ECC-virheenkorjauskoodille ja EDC-virheenilmaisu- ja -korjauskoodille. Tämän seurauksena 2048 tavua on hyödyllisiä yhdessä sektorissa.

Naarmujen ja muiden fyysisten vikojen vaikutuksen minimoimiseksi käytetään lohkojen ristiinvuorottelua vierekkäisten sektoreiden välillä. Tämä varmistaa, että mikä tahansa paikallinen vika vaikuttaa todennäköisesti eri sektoreihin kuuluviin lohkoihin, eikä sitä löydy kahdesta tai kolmesta peräkkäisestä lohkosta. Tässä tapauksessa virheenkorjaus voi olla erittäin tehokasta.

Fyysisesti EFM-modulaatiosta johtuvat "tummien" ja "vaaleiden" osien sekvenssit tallennetaan levylle. Eight-to-Fourteen Modulation on toinen taso, joka on suunniteltu varmistamaan tietojen redundanssi ja turvallisuus. Jokaisen tavun, eli 8 bitin, sijasta kirjoitetaan 14 binaariarvon (bitin) sarja. Näihin 14 bittiin lisätään kolme yhdistämisbittiä ja sekvenssin pituus kasvaa 17 bittiin. Jokaisen lohkon alkuun lisätään 24-bittinen kellonumero.

Tässä kaavamaisesti kuvatut algoritmit ovat vakioita ja upotettu minkä tahansa aseman laiteohjelmistoon. Levyn lukuprosessin aikana aseman laiteohjelmisto suorittaa virheenkorjauksen tarvittaessa ja näyttää jo puhtaat 2048 tavun sektorit rajapinnan kautta.

Optiset asemat

Kaikkien laserlevyasemien rakenne on pysynyt käytännössä muuttumattomana 1900-luvulta lähtien (kuva 5.3). Kaikki merkittävät erot CD- tai DVD-asemien välillä, lukeminen tai kirjoittaminen, koostuvat vain lasereista, antureista ja optisista elementeistä. Tietysti uusien standardien tuki vaati myös uusia virheenkorjausalgoritmeja, jotka oli upotettu aseman laiteohjelmistoon.

Riisi. 5.3. Laserlevyasemapiiri

Levy pyörii karan akselin ympäri. Pyörimisnopeus voi olla jopa 12 000 rpm. Levyn alla ohjaimia pitkin liikkuu vaunu, johon on asennettu miniatyyri puolijohdelaser, linssijärjestelmä, prismat ja peilit sekä valokennovastaanotin. Nykyaikaisissa yhdistelmäasemissa voi olla useita lasereita. Lasersäde kulkee optisen järjestelmän läpi, fokusoituu pyörivän levyn alapintaan, heijastuu siitä ja saavuttaa samojen linssien ja prismojen kautta jälleen vastaanottimen. Vastaanotin muuntaa valonsäteen sähköisiksi signaaleiksi, jotka lähetetään esivahvistimeen ja sitten ohjauselektroniikkaan.

Ylälinssi tarkentaa. Se on asennettu erittäin kevyille jousituksille ja voi liikkua hieman suhteessa muuhun optiseen järjestelmään. Tämän linssin asentoa ohjaa monimutkainen automaatio, joten säde on aina kohdistettava tarkasti CD-levyn heijastavaan kerrokseen. Kelkkaa liikuttamalla lasersäde voidaan suunnata mihin tahansa levyn osaan.

CD-levyjen standardin mukaan raidan leveys on noin 0,6 mikronia, vierekkäisten raitojen välinen etäisyys on noin 1,6 mikronia. Jokaisen raidan elementin (syvennys tai alue tai alue, joka poikkeaa heijastavuudestaan ​​tallennettavan levyn viereisestä osasta) on oltava pituudeltaan 0,9 - 3,3 mikronia. DVD:lle nämä koot ovat paljon pienempiä. Ero "tummien" ja "vaaleiden" alueiden heijastavuudessa on melko pieni, eikä se ole enempää kuin muutama kymmenen prosenttia. Lukeessaan laserlevyasema poimii melko pieniä vaihteluita heijastuneen säteen kirkkaudessa. Kun lasersäde kohdistetaan levyn heijastavaan kerrokseen, sen luoman pisteen tulee vastata suunnilleen raitojen geometrisiä mittoja. Jos täplä on suurempi, heijastuneen säteen kirkkauden vaihtelut pienenevät entisestään ja paikannuspoikkeamat pahentavat tilannetta.

Laserteho, tarkennustarkkuus, tarkennusjärjestelmän vastenopeus sekä värähtelyaste ja levyn loppuminen ovat erilaisia ​​eri käyttömalleissa. Lisäksi laakerien ja ohjainten kuluminen sekä jousituksen vanheneminen vaikuttavat negatiivisesti tietyn laitteen toimintaan.

Tämä selittää tutun tapauksen, kun toisessa asemassa levyä luetaan normaalisti, toisella se on luettavissa, mutta epävarmasti, ja kolmannella se ei ole luettavissa ollenkaan, ja näyttöön tulee virheilmoitus. Paradoksaalista kyllä: ei ole ollenkaan välttämätöntä, että levy luetaan parhaiten samalla asemalla, jolle se on tallennettu! Parametrien valikoima, sekä itse levyt että asemat, on melko suuri. Ei kannata edes puhua tuntemattomien valmistajien halvoista aihioista ja vikojen prosenteista niiden joukossa. On myös aluksi epäonnistuneita vetomalleja.

Ajolaatu on hyvin epämääräinen käsite. Tämä sisältää mekaniikan ja optiikan valmistuksen ja kokoonpanon huolellisuuden ja tarkkuuden, suunnitteluominaisuudet, mukaan lukien tasapainotus- ja välyksenkompensointimekanismit, lasersäteilijän ominaisuudet sekä laiteohjelmiston ominaisuudet.

Aseman käyttäytyminen ongelmallisten levyjen epävakaan lukemisen aikana riippuu laiteohjelmistosta. Yleensä mitä pienempi nopeus, sitä suurempi on mahdollisuus lukea levy, jonka optiset ominaisuudet ovat huonot. Kun esiintyy suuri määrä virheitä, taajuusmuuttajan on vähennettävä lukunopeutta portaittain, kunnes luku muuttuu vakaaksi, mutta tämä mekanismi on toteutettu eri asemissa eri tavalla. Mitä pienempi levyn pyörimisnopeus on, sitä yksinkertaisemmat ovat sen laatuvaatimukset. Käytäntö osoittaa, että CD- tai DVD-aseman laatu voidaan epäsuorasti arvioida muovi/metalli-suhteen perusteella, eli laitteen painon ja hinnan perusteella. Puhumme saman sukupolven mallien hinnoista.

Plextorin asemat tunnetaan hyvin. Niiden hinta on kaksin- tai kolme kertaa tavallisten taajuusmuuttajien keskihinta, mutta niille on ominaista vakaa toiminta ja kestävyys. Lisäksi joissakin LG-asemien malleissa on kyky lukea jopa voimakkaasti naarmuuntunut tai huonolaatuisin levy. Teeajoille oli ominaista myös vakaa lukema, mutta vuoden 2006 jälkeen valmistetut mallit alkoivat jostain syystä herättää kritiikkiä. Kokeneet tietokoneen käyttäjät, joiden työ vaatii usein tietojen hakemista epävakailta levyiltä, ​​kestää yleensä kauan valita ja käyttää asemaa huolellisesti. Joskus tällainen asema kytketään tietokoneeseen vain ongelmallisen levyn lukemista varten, ja muun ajan se irrotetaan fyysisesti tarpeettoman kulumisen välttämiseksi.

Ensimmäisen levyn luomisesta optisella tietojen lukumenetelmällä on kulunut melko pitkä aika. Tällaisia ​​levyjä alettiin kutsua CD-levyiksi tai yksinkertaisesti CD-levyiksi. CD-levyt kehitettiin alun perin äänitallenteita varten, mutta ne osoittautuivat erittäin käteviksi tallentaa ja jakaa varsin merkittäviä määriä tietoa.

Megatavun tiedon tallentaminen CD-levylle ei ylitä sentin sadasosia. Siksi nykyään ei käytännössä ole olemassa tietokoneita ilman CD-asemaa. Massakäytön seurauksena itse levyt ja niiden asemat halpenevat edelleen.

Laserlevyt CD-ROM Kuinka ROM-muistin salaus puretaan? Vain lukumuisti, vain lukumuisti. Tällaisten levyjen tiedot tallennetaan valmistuksen aikana tehtaalla. Heille on mahdotonta kirjoittaa uutta tietoa. Levyllä olevat tiedot tallennetaan "kuoppiin" (kuoppa - reikä, painauma).

Kuopat sijaitsevat kuvitteellisessa spiraalissa, joka kulkee levyn keskustasta reunaan. Lukeessa asemaan asennettu laserlevy pyörii suurella nopeudella. Levyasemassa sijaitsevan minilaserin säde putoaa pyörivän levyn pinnalle ja heijastuu. Koska säde joskus osuu reikään, joskus ei, heijastuneen säteen intensiteetti "vilkkuu". Nämä valopulssit muunnetaan sähköpulsseiksi valokennojen avulla.

Kirjoitettavat laserlevyt CD-levyjen merkittävä haittapuoli oli pitkään, että tällaisia ​​levyjä voitiin vain lukea. Tämä epäkohta voitettiin onnistuneesti: kehitettiin CD-R-levyjä, joille voidaan kirjoittaa tietoa, mutta vain kerran (R - Recordable, Writable). Ja CD-RW-levyt, joille tietoja voidaan kirjoittaa toistuvasti (RW - ReWritable, rewritable).

Tällaisten levyjen kirjoittamiseen ja uudelleenkirjoittamiseen käytetään erityisiä asemia, joissa on riittävän tehokas laser, jotka voivat "polttaa" tietoja levylle. Suunnittelultaan CD-R-levy (tallennuskelpoinen tyhjä), kuten sen "leimattu" vastine, muistuttaa kerroskakkua. Suurin ero on aktiivinen (tallennus) kerros.

CD-R-pohjassa käytetään samaa polykarbonaattia, jota käytetään CD-ROM-levyjen valmistukseen. Mutta pohjan kohokuvio on paljon monimutkaisempi kuin leimatun levyn (CD-ROM). Valmistuksen aikana CD-R-levyn pohja saa merkinnät - jatkuvan kierteisen uran.

Tietojen tallentamiseen CD-R-medialle käytetään orgaanisen polymeerin "muisti"kerrosta, joka "tummuu" lasersäteellä kuumennettaessa, ja CD-RW-levyillä se muuttaa faasitilaa (kiteisestä amorfiseen ja päinvastoin). ), kun sitä kuumennetaan laserilla ja jäähdytetään nopeasti.

Yhä enemmän, nopeammin CD-ROM-levyn tietokapasiteetti on megatavua, ja lukunopeus riippuu asemassa olevan levyn pyörimisnopeudesta. Ensimmäiset CD-ROM-asemat lukevat tietoa nopeudella 150 KB/s. Levyasemia parannetaan jatkuvasti, ja lukunopeudet kasvavat. Nykyaikaisissa levyasemissa lukunopeus (ja kirjoitusnopeus, jos se on tallennusasema) voidaan asettaa tavanomaisissa yksiköissä, jotka ovat yhtä suuria kuin "ensimmäinen" nopeus: 4x, 8x,... 52x,...

Lukemisessa ja kirjoittamisessa voi olla erilaisia ​​nopeuksia. Esimerkiksi CD-RW-aseman merkitseminen "48x/24x/52x" tarkoittaa, että CD-R-levyjen kirjoittamisen enimmäisnopeus on 48x; CD-RW-levyille, useita; lukeminen - 52x nopeudella.

Suhteellisen äskettäin DVD-levyt (Digital Video Disk, digitaalinen videolevy) alkoivat yleistyä. Tällä hetkellä on olemassa useita erilaisia ​​DVD-levyjä: niiden joukossa on "leimattuja", tallennettavia ja uudelleenkirjoitettavia. Niissä olevat optiset raidat on sijoitettu tiheämmin.

Siksi niiden kapasiteetti on paljon suurempi kuin CD-levyjen (4,7 - 9,4 Gt). Ensimmäisen sukupolven DVD-asemien lukunopeus oli noin 1,3 MB/s. Seuraavissa malleissa nopeus voidaan asettaa myös "ensimmäisen" nopeuden kerrannaisiksi. Esimerkiksi 16x nopeus on noin 21 MB/s. Siten yksinkertaisin ja halvin asema pystyy lukemaan tietoja vain CD-ROM-levyltä, kun taas nykyaikaisin ja "viilein" asema pystyy lukemaan ja kirjoittamaan CD- ja DVD-levyjä.

Ulkoinen muisti

Optiset levyt

Optiset (laser)levyt ovat tällä hetkellä suosituin tallennusväline. Ne käyttävät optista periaatetta tietojen tallentamiseen ja lukemiseen lasersäteen avulla.

Laserlevyn tiedot tallennetaan yhdelle spiraalin muotoiselle radalle, joka alkaa levyn keskustasta ja sisältää vuorottelevia syvennyksiä ja ulkonemia, joiden heijastuskyky vaihtelee.

Optisista levyistä tietoa luettaessa levyasemaan asennettu lasersäde putoaa pyörivän levyn pinnalle ja heijastuu. Koska optisen levyn pinnalla on alueita, joilla on erilaiset heijastuskertoimet, muuttaa myös heijastuneen säteen intensiteettiä (looginen 0 tai 1). Heijastuneet valopulssit muunnetaan sitten sähköpulsseiksi valokennojen avulla.

Tietojen tallentamisessa optisille levyille käytetään erilaisia ​​tekniikoita: yksinkertaisesta leimaamisesta levypinnan alueiden heijastavuuden muuttamiseen tehokkaalla laserilla.

Optisia levyjä on kahdenlaisia:

CD-levyt (CD - Compact Disk, CD), joille voidaan tallentaa jopa 700 Mt tietoa;

DVD-levyt (DVD - Digital Versatile Disk, digitaalinen yleislevy), joilla on huomattavasti suurempi tietokapasiteetti (4,7 Gt), koska niissä olevat optiset raidat ovat ohuempia ja sijoittuneet tiheämmin.
DVD-levyt voivat olla kaksikerroksisia (8,5 Gt:n kapasiteetti), ja molemmilla kerroksilla on heijastava pinta, joka kuljettaa tietoa.
Lisäksi DVD-levyjen tietokapasiteetti voidaan kaksinkertaistaa (jopa 17 Gt), koska tietoa voidaan tallentaa kahdelle puolelle.

Tällä hetkellä (2006) markkinoille on tullut optisia levyjä (HP DVD ja Blu-Ray), joiden informaatiokapasiteetti on 3-5 kertaa suurempi kuin DVD-levyjen informaatiokapasiteetti sinisen laserin käytön ansiosta, jonka aallonpituus on 405 nanometriä.

Optiset levyasemat on jaettu kolmeen tyyppiin:

• Ei tallennusvaihtoehtoa- CD-ROM ja DVD-ROM
  (ROM - vain lukumuisti, lukumuisti).
  CD-ROM- ja DVD-ROM-levyt tallentavat tietoja, jotka on kirjoitettu niille valmistusprosessin aikana. Heille on mahdotonta kirjoittaa uutta tietoa.
• Kirjoita kerran ja lue monta kertaa -
  CD-R ja DVD±R (R - tallentava, tallennettava).
  CD-R- ja DVD±R-levyille voidaan kirjoittaa tietoja, mutta vain kerran. Tiedot kirjoitetaan levylle suuritehoisella lasersäteellä, joka tuhoaa tallennuskerroksen orgaanisen väriaineen ja muuttaa sen heijastusominaisuuksia. Lasertehoa säätämällä saadaan tallennuskerrokselle vuorotellen tummia ja vaaleita pisteitä, jotka luettaessa tulkitaan loogisiksi 0 ja 1.
• Uudelleenkirjoitettava- CD-RW ja DVD±RW
  (RW - Uudelleenkirjoitettava, uudelleenkirjoitettava) CD-RW- ja DVD±RW-levyille voidaan kirjoittaa ja poistaa useita kertoja.
  Tallennuskerros on valmistettu erityisestä metalliseoksesta, joka voidaan lämmittää kahteen eri vakaaseen aggregaatiotilaan, joille on ominaista erilainen läpinäkyvyysaste. Tallennettaessa (poistaessa) lasersäde lämmittää osan kappaleesta ja siirtää sen johonkin näistä tiloista.
  Lukeessa lasersäteen teho on pienempi eikä se muuta tallennuskerroksen tilaa, ja vuorottelevat alueet, joilla on eri läpinäkyvyys, tulkitaan loogisiksi 0 ja 1.

Optisten asemien tärkeimmät ominaisuudet:

levykapasiteetti (CD - jopa 700 MB, DVD - jopa 17 Gt)

tiedonsiirtonopeus tallennusvälineestä RAM-muistiin - mitattuna nopeuden murto-osissa
150 KB/s CD-asemille (ensimmäisillä CD-asemilla oli tämä tiedon lukunopeus) ja
1,3 Mt/s DVD-asemille (Tämä oli tietojen lukunopeus ensimmäisistä DVD-asemista)

Tällä hetkellä 52-nopeuksisia CD-asemia käytetään laajalti - jopa 7,8 MB/s.
CD-RW-levyt kirjoitetaan pienemmällä nopeudella (esimerkiksi 32x).
Siksi CD-asemat on merkitty kolmella numerolla "lukunopeus X CD-R kirjoitusnopeus X CD-RW kirjoitusnopeus" (esimerkiksi "52x52x32").
DVD-asemat on myös merkitty kolmella numerolla (esim. "16x8x6"

pääsyaika - aika, joka tarvitaan tiedon etsimiseen levyltä, mitattuna millisekunteina (CD 80-400 ms).

Jos säilytyssääntöjä noudatetaan (säilytetään koteloissa pystyasennossa) ja käytetään (naarmuuntumatta tai likaantumatta), optiset tietovälineet voivat säilyttää tiedot vuosikymmeniä.

Lisätietoja levyn rakenteesta

Teollisesti valmistettu levy koostuu kolmesta kerroksesta. Levyn pohjaan kiinnitetään informaatiokuvio, joka on luotu läpinäkyvästä muovista leimaamalla. Leimaamista varten tulevaa levyä varten on erityinen prototyyppimatriisi, joka puristaa raitoja pinnalle. Seuraavaksi pohjalle ruiskutetaan heijastava metallikerros ja sitten päälle levitetään suojakerros ohutkalvoa tai erityistä lakkaa. Tähän kerrokseen käytetään usein erilaisia ​​piirustuksia ja kirjoituksia. Tiedot luetaan levyn työpuolelta läpinäkyvän alustan kautta.

Tallennettavissa ja uudelleenkirjoitettavissa CD-levyissä on lisäkerros. Tällaisten levyjen pohjassa ei ole informaatiokuviota, mutta pohjan ja heijastavan kerroksen välissä on tallennuskerros, joka voi muuttua korkean lämpötilan vaikutuksesta Tallennuksen aikana laser lämmittää tietyt tallennuskerroksen alueet , luo tietomallin.

DVD-levyllä voi olla kaksi tallennuskerrosta. Jos toinen niistä suoritetaan standarditekniikalla, toinen on läpikuultava, levitetty alempana kuin ensimmäinen ja sen läpinäkyvyys on noin 40%. Kaksikerroksisten levyjen lukemiseen käytetään monimutkaisia ​​optisia päitä, joissa on vaihteleva polttoväli. Läpinäkyvän kerroksen läpi kulkeva lasersäde kohdistuu ensin sisempään informaatiokerrokseen ja lukemisen jälkeen se kohdistuu uudelleen ulompaan kerrokseen.

Laserpäätä (LH) käytetään tietojen lukemiseen CD-levyltä. LG:n kotelo sisältää laserdiodin, sisäisen optisen järjestelmän (diffraktiohila, sylinterimäiset, kollimaattori- ja muut linssit, prisma), tarkennus- ja seurantakelat tarkennuslinssillä sekä laserdiodin (kuva 1.1).

Riisi. 1.1. Laserpään muotoilu

Kun syöttöjännite on kytketty, puolijohdelaserdiodi synnyttää koherentin (aallon vaihe-ero on vakio ajan myötä), joka jaetaan pääsäteeseen ja kahdeksi lisäsäteeksi diffraktiohilan avulla. Kulkiessaan optisen järjestelmän elementtien ja tarkennuslinssin nämä säteet putoavat CD-levylle (kuva 1.2).

Riisi. 1.2. Säteen fokusointi levyn pintaan

Säteiden tarkka tarkennus levylle tapahtuu tarkennuskeloilla, jotka asettavat linssin halutun asennon. Heijastuttuaan levyltä säteet putoavat jälleen tarkennuslinssille ja edelleen optiseen järjestelmään. Tässä tapauksessa heijastuneet säteet erotetaan tulevista säteet eri polarisaatioiden vuoksi. Ennen kuin osuu valoantureisiin (fotodiodimatriisi), kaukosäde kulkee sylinterimäisen linssin läpi, joka käyttää vääristymäefektiä tarkennuksen tarkkuuden määrittämiseen (kuva 1.3).

Riisi. 1.3. Säteet ja signaalit valoilmaisimissa

Jos säde on kohdistettu tarkalleen CD-levyn pintaan, valoantureissa heijastuva säde on ympyrän muotoinen, jos se on pinnan edessä tai takana, se on ellipsin muotoinen.

Valotunnistimien signaalit on esivahvistettu, ja signaalien (A+C) ja (B+D) välinen ero määrittää tarkennusvirheen FE (Focus Error). Tarkalla tarkennuksella FE-signaali on nolla.

Kaksi sivusädettä putoaa antureille E ja F. Niillä seurataan kaukosäteen kulkua lukupolulla (raita) (kuva 1.4).

Riisi. 1.4. Jäljenseurantaperiaate: a). säteen tarkka kulku radalla; b). virheellinen

E- ja F-signaalien välinen ero määrittää seurantavirheen TE (Tracking Error).

Antureiden A, B, C ja D yhdistetty signaali on korkeataajuinen (RF) signaali (> 4 MHz) EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) -muodossa. Se sisältää koodattuja äänitietoja ja lisädataa.

1.2 Servopiirien ja pääsignaalien toiminta levyn lukemisen aikana

Kun asetat CD-levyn laitteeseen, liukumoottori siirtää laserpään perusasentoonsa, kunnes "Head Home Position" -rajakytkin sulkeutuu. (Joissakin malleissa ei ole kahta, vaan yksi moottori kelkan liikuttamiseen ja sijoitteluun.) Sitten pää alkaa hitaasti liikkua poispäin, kunnes rajakytkin avautuu.

LDON signaalilla laserautomaattinen tehoservopiiri(ALPC - Automatic Laser Power Control) syöttää virtaa laserdiodille. Joskus ylimääräisiä rajakytkimiä voidaan käyttää estämään laserin käynnistyminen ja estämään lasersäteen pääsy silmiin, kun mekanismi puretaan, ja joskus laser on jatkuvasti päällä, kun vaunu suljetaan. ALPC-järjestelmä ylläpitää laserdiodin lähtötehon määrätyllä tasolla. Nykyistä säteilytehoa ohjataan valoanturilla, joka on sijoitettu samaan koteloon laserdiodin kanssa.

Servoprosessori alkaa tuottaa FSR-pulsseja, jotka lähetetään tarkennus servopiirit ja sitten kuljettajan kautta - tarkennuslinssiin. Tarkennusservopiiri on suunniteltu kompensoimaan CD-lyöntejä (ylös ja alas). Ohjainta (lähtöastetta) käytetään signaalien tehon vahvistamiseen. Linssi alkaa liikkua ylös ja alas. Kun säde on kohdistettu tarkasti CD-levyn pintaan, tarkennusvirhesignaali FE=(A+C)-(B+D) pienenee, FSR-pulssit sammuvat ja tarkennusservopiiri alkaa ohjaa tarkennuskelaa käyttämällä FEM-signaalia, joka on korjattu signaali F.E. Onnistuneen tarkennuksen jälkeen syntyy FOK (FocusOk) -signaali. Jos 3-4 FSR-pulssin jälkeen FOK-signaalia ei synny, CD-levyn puuttuminen havaitaan ja soitin lakkaa toimimasta.

FOK-signaali menee kohtaan servopiirit moottorin kierrosluvun säätämiseen(SUSVD). Ne tuottavat signaaleja MON (aktivointi), MDS (nopeus), MDP (vaihe), CLV (ohjaus) ohjaamaan moottorin toimintaa ja säätelemään sen pyörimisnopeutta. Moottori alkaa pyöriä ja nostaa nopeutta. Joissakin pelaajissa moottorin käynnistyspulssit luodaan ennen FOK-signaalin syöttämistä FSR-pulssien kanssa. Pyörimiskulman vakionopeudella levyn alusta loppuun radan halkaisija ja lineaarinen nopeus kasvavat. SUSVD pitää levyn lineaarisen pyörimisnopeuden vakiona ja pysäyttää soittimen, hidastaa moottorin nopeutta.

Levyltä luetun tiedon nimellinen virtausnopeus on 4,3218 Mbit/s.

Samalla lähetetään FOK-signaali osoitteeseen seurantaservopiiri ja aktivoi työnsä. Tämä servopiiri varmistaa, että säde kulkee tarkasti radan keskustaa pitkin. Seurantavirhesignaalia (TE=E-F) käytetään säteen sijainnin seuraamiseen. TE-signaalin (TER-signaalin) suodatettu suurtaajuuskomponentti syötetään seurantakelaan. Seurantakela siirtää linssiä kohtisuoraan raitoja vastaan ​​ja voi lukea jopa 20 raitaa LG:tä liikuttamatta. TE-signaalin suodatettu matalataajuinen komponentti (RAD-signaali) syötetään paikannusmoottoriin, joka siirtää LG:tä levykentän poikki. Laserpää liikkuu ajoittain, kun luettujen raitojen määrä on seurantakelan sallimien rajojen ulkopuolella.

Seurantapiirit eivät voi itsenäisesti määrittää, onko säde tietoradan päällä vai välissä. Tätä varten käytetään peiliilmaisinta, joka suurtaajuisen EFM-signaalin amplitudin perusteella määrittää säteen sijainnin ja korjaa sen. Jos säde on raitojen välissä, EFM-signaalin amplitudi on minimaalinen. Jos seuranta onnistuu, seurantaservopiirit luovat TOK-signaalin (Tracking OK).

Tämän jälkeen alkaa tietojen lukeminen levyltä. Kvartsioskillaattorin pulssit kellottavat, PLL ilmaisin säätää taajuuden ja vaiheen suurtaajuiseen EFM-signaaliin ja poimii siitä dataa. Siirtorekisteri muuntaa sarjatiedot rinnakkaistiedoksi. Sitten informaatio dekoodataan, sille suoritetaan alustava käsittely (lomitus, virheenkorjaus jne.) ja sijoitetaan "puolitilan" puskuriin. SUSVD pitää puskurin täyttönä 50 %. Jos pyörimisnopeus on alhainen ja puskuri on alle 50 % täynnä, servopiiri lisää moottorin nopeutta ja päinvastoin. Voit hidastaa levyä jonkin aikaa, mutta ääni ei keskeydy. Tämä johtuu puskurin läsnäolosta. Toimintaperiaate on samanlainen AntiShock-piireissä, mutta niillä on suurempi kapasiteetti ja täyttöprosentti.

Tiedot kirjoitetaan ja luetaan puskuriin käyttämällä WFCK- ja RFCK-pulsseja, vastaavasti. Luettu tieto on jaettu äänidataan ja alikoodiin. Alikoodi on palvelutieto, joka sisältää synkronointibittejä, tietoa nykyisestä raidasta ja ajasta. Alakoodit käyttävät servopiirejä laserpään sijoittamiseen haluttuun paikkaan. Alakoodin bittinopeus on 58,8 kbps. Audiodata käsitellään äänipiireissä ja analoginen äänisignaali lähetetään.

1.3 Äänen muunnos

Äänen muuntaminen digitaalisesta analogiseksi tapahtuu äänipiireissä. Aluksi vasemman ja oikean kanavan tiedot sekoitetaan (multipleksoidaan) ja sijoitetaan samaan virtaan. Audiodata käsitellään edelleen (interpolointi, korvaaminen) digitaalisissa äänipiireissä.

Digitaalisia suodattimia ja nopeutettuja näytteenottopiirejä (OVERSAMPLING) voidaan käyttää parantamaan äänenlaatua ja vähentämään kohinaa. Digitaaliset suodattimet muuntavat äänisignaalin 16 bitistä 18 tai 20 bitiksi, mikä vähentää kvantisointivaihetta lähtösignaalissa. Käytettäessä 18-bittistä suodatinta ja DAC:ta askel pienenee kertoimella 4 ja vastaavasti äänestä tulee miellyttävämpi. Nopeat näytteenottopiirit siirtävät kvantisointikohinaa (>22 kHz) korkeammille taajuuksille. DAC:n tiedot luetaan ja muunnetaan 2-, 4-, 8- tai 16-kertaisella nimellisnopeudella.

DAC muuntaa digitaaliset signaalit analogiseen muotoon. Vaihtoehtoja on kaksi (kuva 1.5).

Riisi. 1.5. DAC:ien käyttöönotto äänipiireissä

Kalliit mallit käyttävät kuvassa näkyvää vaihtoehtoa. 1,5, a. Multipleksoitu digitaalinen signaali syötetään demultiplekserille, joka ajoituspulssien perusteella jakaa sen 2 digitaalivirtaan, vasenta ja oikeaa kanavaa varten. Jokainen kanava käyttää omaa DAC:ta. Toisessa vaihtoehdossa (kuva 1.5,b) käytetään yhtä DAC:ta, jonka analoginen signaali jaetaan kytkimellä kahdelle kanavalle. Molemmissa tapauksissa viiveviivaa käytetään oikean ja vasemman kanavan tietojen ajoittamiseen.

DAC-lähdön äänisignaalit vahvistetaan ja syötetään lähtösuodattimille. Suodattimet leikkaavat korkeataajuisia komponentteja (>20 kHz), kvantisoivat kohinaa ja tasoittavat askelta.

Äänipiirit käyttävät transistorikytkimiä, joita ohjataan MUTE-signaalilla ja jotka oikosulkevat lähtösignaalin koteloon. Jos levyä luetaan normaalisti, prosessori poistaa äänen eston käytöstä "Toisto"- tai "Rewind by Track" -tiloissa. Kaikissa muissa tiloissa MUTE-toiminto on aktivoitu.

Äänisignaalin laatu riippuu suoraan suodattimen laadusta. Kalliit mallit käyttävät korkeamman asteen suodattimia.

1.4 Soittimen käyttö eri tiloissa

1.4.1 Levyn lataaminen

Kun soitin on kytketty verkkoon, syntyy Reset-signaali, joka nollaa prosessorin rekisterit. Prosessori tarkistaa vaunun asennon, laserpään (tarvittaessa asettaa sen alkuasentoon) ja CD-levyn olemassaolon. Joissakin malleissa soitin siirtyy toistotilaan, kun levy on mukana.

Kun painat "Open/Close"-näppäintä, prosessori lähettää signaalin vaunun moottorille, vaunu liikkuu ulos. Kun vaunu liikkuu kokonaan ulos, "Kelkon lopullinen asento" -rajakytkin laukeaa ja prosessori pysäyttää moottorin. Joissakin levysoitinmalleissa käytetään sähköisiä piirejä ilman rajakytkimiä, jotka määrittävät moottorin kuluttaman virran perusteella kelkan alku- ja loppuasennon.

Levy on asennettu vaunuun. Kun "Open/Close"-näppäintä painetaan uudelleen, prosessori käynnistää moottorin. Kelkka liikkuu sisään, kunnes "Kelkon alkuasento" -rajakytkin laukeaa. Levy asetetaan pöydälle ja painetaan sitä vasten. Soitin yrittää lukea levyn nimeä.

Levyn tiedot luetaan keskeltä. Nimike sijaitsee fyysisesti CD-levyn alussa. Se sisältää tietoa kappaleiden määrästä, kokonaisajasta jne. Jos tietojen katsotaan onnistuneen, levyn ominaisuudet näkyvät näytöllä. Muussa tapauksessa näytössä näkyy "Error", "No Disc" tai "-", ja joissakin malleissa toistotila lukittuu.

1.4.2 Toisto

LG alkaa lukea levyä, etsii ensimmäisen raidan alkua ja alkaa toistaa sitä. Kappaleen numero ja aika näkyvät samanaikaisesti näytöllä.

1.4.3 Tauko

Levyn toisto pysähtyy. Äänilähtö on estetty. Laserpää pysyy yhdessä paikassa.

1.4.4 Kelaa taaksepäin kappaleittain "<<",">>"

LG etsii halutun raidan alkua ja alkaa toistaa sitä.

1.4.5 Kelaa taaksepäin raidan mukaan "<", ">

Tässä tilassa raita toistetaan nopeasti. Prosessori tuottaa JF (hyppää eteenpäin) ja JP (hyppää taaksepäin) -signaaleja. Seurantakela ja LG liikkuvat hitaasti eteenpäin (taaksepäin). Lukusäde hyppää jatkuvasti nykyisestä raidasta seuraavaan. Ristikkäisten polkujen määrä lasketaan ilmaisimen avulla. Vastaavasti generoidaan signaali seurantakäämin (enintään 25 raitaa) ja paikannusmoottorin ohjaamiseksi. Äänilähtösignaalin amplitudi on hieman pienempi.