• РЕГИСТРАЦИЯ

Оптические диски и их история

2 915

Как все начиналось: оптические диски и их история

В общем доступе оптические компакт-диски появились в 1982 году, прототип увидел свет еще раньше — в 1979. Изначально компакты разрабатывали в качестве замены виниловым дискам, как более качественный и надежный носитель. Считается, что лазерные диски являются результатом совместной работы команд двух технологических корпораций — японской Sony и голландской Philips.

При этом базовая технология «холодных лазеров», которая и сделала возможной появление лазерных дисков, была разработана советскими учеными Александром Прохоровым и Николаем Басовым. За свое изобретение они были удостоены Нобелевской премии. В дальнейшем технология развивалась, и в 70-х годах Philips разработала способ записи компакт-дисков, который и положил начало CD. Сначала инженеры компании создали ALP (audio long play) в качестве альтернативы виниловым пластинкам.

Диаметр ALP-дисков составлял примерно 30 сантиметров. Чуть позже инженеры уменьшили диаметр дисков, время проигрывания при этом снизилось до 1 часа. Лазерные диски и воспроизводящее устройство для них впервые были продемонстрированы Philips в 1979 году. После этого компания стала искать партнера для дальнейшей работы над проектом — технология виделась разработчикам как международная, а развить ее до необходимого уровня и популяризовать своими силами было сложно.

Начало всего

Руководство приняло решение попробовать установить контакты с технологическими компаниями из Японии, в то время эта страна находилась на острие hi-end технологий. Для этого в страну отправились делегаты Philips, им удалось встретиться с президентом Sony, который заинтересовался технологией.

Почти сразу была сформирована команда инженеров Philips-Sony, они и разработали первые спецификации технологии. Вице-президент Sony настоял на увеличении объема диска, ему хотелось, чтобы компакт мог вместить девятую симфонию Бетховена, для чего объем диска расшили с 1 часа до 74 минут (есть и мнение, что это просто красивая маркетинговая история). Объем данных, которые умещаются на такой диск, составил 640 Мбайт. Инженеры разработали и параметры качества звука. Например, частота выборки стереосигналов регламентировалась на уровне 44,1 кГц (для одного канала 22,05 кГц) c разрядностью каждого в 16 бит. Так появился стандарт Red Book.

Название новой технологии появилось не вдруг — его выбрали из нескольких вариантов, включая Minirack, Mini Disc, Compact Rack. В итоге разработчики совместили два названия, получив гибридное Compact Disc. Не в последнюю очередь это название было выбрано из-за растущей популярности аудиокассет (технология Compact Cassette).

Philips и Sony также сыграли важнейшую роль в разработке спецификации первых цифровых компакт-дисков, которая получила название Yellow Book или CD-ROM. Новая спецификация дала возможность хранить на дисках уже не только аудио, но и текстовые и графические данные. Определение типа диска производилось в автоматическом режиме при чтении заголовка. Проблема была в том, что компакт-диск, соответствующий стандарту Yellow Book, мог работать только с определенным типом накопителей, которые не были универсальными.

17 августа 1982 года на фабрике Philips в немецком Городе Лангенхаген был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA. Стоит отметить, что лаковое покрытие первых дисков было не слишком качественным, так что покупатели компактов часто их портили. С течением времени качество дисков улучшилось. Первые несколько лет они использовались исключительно в hi-fi аппаратуре, их использовали в качестве замены виниловым пластинкам и кассетам.

Как все начиналось: оптические диски и их историяНачиная с 2000 года в продаже стали появляться диски объёмом 700 Мбайт, которые давали возможность записывать аудио с общей продолжительностью до 80 минут. Они полностью вытеснили с рынка диски объемом 650 Мбайт. Есть и носители объемом в 800 МБ, но они подходили не для всех приводов, так что такие диски не получили особого распространения. Увеличить объем доступного для хранения данных пространства удалось благодаря снижению расстояния между дорожками. Так, к примеру, у дисков емкостью в 650 МБ расстояние между дорожками равно 1,7 мкм, а у 800 МБ дисков этот показатель снижен до 1,5 мкм. Также у первых скорость составляет 1,41 м/с, а у вторых 1,39 м/с.

Как все начиналось: оптические диски и их история

Как это работает

Диск состоит из нескольких слоев. Подложка — поликарбонатная, ее толщина 1,2 мм, диаметр — 120 мм. На подложке размещается еще один слой — металл (это может быть золото, серебро или, чаще всего — алюминий). Далее металлический слой защищается при помощи лака, на который наносится графика. Подложка надежно защищает металлический слой, так что считыванию мешают уж очень глубокие царапины. Диаметр отверстия в диске — 15 мм.

Формат хранения данных для дисков — Red Book (о нем говорилось выше). Ошибки при считывании корректируются при помощи кода Рида-Соломона, так что легкие царапины не снижают читаемость диска.

Данные на диск записываются в виде спиральной дорожки из так называемых питов (углублений), которые выдавливаются в поликарбонатной основе. Глубина каждого пита составляет примерно 100 нм, ширина — 500 нм. Длина пита от 850 нм до 3,5 мкм. Питы рассеивают или поглощают свет, подложка — отражает. Таким образом, записанный диск является отличным примером отражательной дифракционной решетки.

Считывается диск при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который излучается полупроводниковым лазером. Принцип считывания заключается в регистрации изменения интенсивности отраженного света. Так, лазерный луч сходится на информационном слое, диаметр светового пятна в этом случае составляет 1,2 мкм. Максимальный сигнал регистрируется между питами. В случае попадания на пит регистрируется меньшая интенсивность света. Изменения интенсивности преобразуются в электрический сигнал, с которым и работает аппаратура.

А что насчет CD-RW?

CD-RW представляет собой разновидность компакт-диска, которая появилась в 1997 году. Изначально стандарт назывался CD-Erasable (CD-E, стираемый компакт-диск).

Это был настоящий прорыв в сфере записи и хранения информации. Ведь получить недорогой и емкий носитель информации было мечтой тысяч инженеров и пользователей. CD-RW похож по структуре и принципу действия на обычный CD, но вот записывающий слой другой — это специализированный сплав халькогенидов. Чаще всего используется серебро-индий-сурьма-теллур. При нагреве выше температуры плавления такой сплав переходит из кристаллического состояния в аморфное.

Фазовый переход в данном случае обратим, что является основой для процесса перезаписи. Толщина активного слоя диска составляет всего 0,1 мкм, так что лазером легко воздействовать на вещество. Процесс записи происходит при воздействии лазерного луча, активный слой в этом случае переходит в расплав (те его области, на которые подействовал лазер). Далее тепло диффундирует в подложку, и расплав переходит в аморфное состояние. У аморфных отрезков меняются такие характеристики, как диэлектрическая проницаемость, коэффициент отражения и, следовательно, интенсивность отраженного света. Она несет информацию о записи на диске. Считывание производится при помощи лазера меньшей мощности, который не может оказать влияния на активный слой. При записи активный слой нагревается до 200 градусов Цельсия, что позволяет ему снова совершить фазовый переход в кристаллическое состояние.

Многократное использование CD-RW приводит к механической усталости рабочего слоя. Поэтому инженеры, разрабатывавшие технологию, использовали вещества с низким коэффициентом накопления усталости. CD-RW может выдержать около тысячи циклов перезаписи.

DVD — еще больше емкости!

Первые DVD появились в Японии в 1996 году, они появились как ответ на запрос пользователей и бизнеса, которым нужны были все более емкие носители. Изначально диски высокой емкости разрабатывались сразу несколькими компаниями. Появилось два независимых направления разработки: Multimedia Compact Disc (Philips и Sony), — Super Disc (8 крупных корпораций, включая Toshiba и Time Warner). Чуть позже оба направления слились в одно под влиянием корпорации IBM. Она убедила партнеров не повторять события времен «войны форматов», когда шла битва за приоритет между стандартами видеокассет «Video Home System» и «Бетамакс».

Как все начиналось: оптические диски и их история
Технология была анонсирована в сентябре 1995 года, в том же году разработчики опубликовали спецификации. Первый пишущий DVD-привод увидел свет в 1997 году.

Увеличить емкость записи при сохранении прежних размеров удалось за счет использования красного лазера с длиной волны 650 нм. Шаг дорожки при этом в два раза меньше, чем у CD и составляет 0,74 мкм.

Blu-Ray — самый современный оптический носитель

Еще одна разновидность оптического носителя с гораздо более высокой плотностью записи данных, чем у CD или DVD. Стандарт был разработан международным консорциумом BDA. Первый прототип появился в октябре 2000 года.

Технология предусматривает использование коротковолнового лазера (длина волны 405 нм), откуда и произошло название. Букву «е» убрали, поскольку выражение blue ray является общеупотребительным в английском языке и не может быть запатентовано. Использование синего (сине-фиолетового) лазера дало возможность сузить дорожку до 0,32 мкм, увеличив плотность записи данных. Скорость считывания носителя увеличена до 432 Мбит/с.

UDF — универсальный дисковый формат

UDF — это спецификация формата файловой системы, которая не зависит от ОС. Она разработана для хранения файлов на оптических носителях — как СD, так и DVD и Blu-Ray. У UDF нет ограничения в 2 и 4 ГБ для записываемых файлов, так что этот формат идеально подходит для дисков повышенной емкости — DVD и Blu-Ray.

Оптические диски и интернет

Технологические компании продолжают совершенствовать оптические диски. Так, Sony и Panasonic еще в 2016 году смогли увеличить емкость оптических носителей до 3,3 ТБ. При этом работоспособность дисков сохраняется, по словам представителей Sony, вплоть до 100 лет.

Тем не менее, все типы оптических дисков постепенно теряют популярность — с развитием интернета пропадает потребность для пользователей в накоплении данных на дисках. Информацию можно хранить в облаке, что гораздо удобнее (насколько это безопаснее — другой вопрос). Компакт-диски уже далеко не так популярны, как несколько лет назад, но полное забвение (как в случае аудиокассет) им, скорее всего, не грозит — их будут использовать для создания архивов важной для бизнеса информации.

Если терабайтные оптические диски пойдут в серию, то их применение будет ограничено — может быть, с их помощью будут распространять фильмы в 4К и современные игры с набором самых разных бонусов. Но активнее всего они будут использоваться для создания бэкапов. И если в Sony говорят правду о вековой сохранности записанных данных, то бизнес будет использовать новую технологию весьма активно.

Источник

Будущее - это технологии

    Смысл безопасности. Россия в преддверии большой войны

    Мы часто повторяем, что СВО начата ради обеспечения безопасности России. В то же время, в России уже давно перестали стесняться термина война, применительно к происходящим событиям.Уже ...

    Трамп начинает… и моргает первым

    К концу следующей недели истекает срок то ли 12-ти, то ли 10-дневного грозного ультиматума Трампа. Введёт 100%-е пошлины или не введёт, тут мнения экономистов и политологов разошлись. Я...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      JeDi 30 июля 12:51

      Робот сам себе меняет батарейки

      Компания UBTech продемонстрировала своего нового робота Walker S2. Он способен самостоятельно заменить себе батарейки. Как это работа...
      657
      JeDi 23 июля 14:43

      Последствия масштабного обновления ядра Google

      Этим летом Google снова перевернул правила игры в цифровом мире, запустив очередное масштабное обновление основного алгоритма — Co...
      1209
      JeDi 18 июля 16:45

      Научились ломать ИИ самым простым способом

      Канадские специалисты из Университета Торонто нашли способ "обуздать" нейросеть. Надо только инвертировать (перевернуть) би...
      946
      JeDi 6 июля 19:53

      Действительно ли быстрая зарядка портит аккумулятор смартфона?

      Функция быстрой зарядки выглядит исключительно соблазнительно. Вот только некоторые поговаривают о том, что такой способ восполнения емк...
      1240
      JeDi 5 июля 19:35

      Откуда растут ноги нейросети Кандинский?

      Недавно слушал Путина по ТВ и он рассказывал о "чисто российских разработках", о том, что мы теперь не только разбираем что-то...
      538
      JeDi 18 июня 10:51

      Плохие новости о беспроводной зарядке

      Пока не пользуюсь таким видом зарядки. Есть сейчас почти у всех быстрая зарядка, вполне удобно за пол часа зарядить телефон на 100%. Не ...
      1638
      JeDi 12 июня 10:44

      Как переизбыток ИИ-контента может «убить» интернет?

      Алгоритмы питаются контентом, который создают другие алгоритмы. Базы и данные для ИИ все чаще становятся неоднозначными. Ученые уже фикс...
      677
      JeDi 30 мая 20:47

      Смартфон заменит россиянам паспорт

      В Госдуму внесен законопроект о разработке многофункционального цифрового сервиса, который будет интегрирован с «Госуслугами»...
      419
      JeDi 28 мая 12:45

      Русские хакеры атакуют критически важные системы НАТО

      По данным властей Нидерландов, хакерская группировка Laundry Bear, связанная с российскими спецслужбами, стремится взломать серверы НАТО...
      357
      JeDi 22 мая 14:21

      Первоначально Юпитер был в 2 раза больше, чем сегодня

      Астрономы Константин Батыгин и Фред Адамс проанализировали наклон орбит спутников Юпитера Амальтеи и Тебы и по ним восстановили первоначальн...
      497
      JeDi 7 мая 15:35

      Ваш Xiaomi — это не Xiaomi. Кто делает китайские телефоны на самом деле?

      Ваш Xiaomi — это не Xiaomi. Кто делает китайские телефоны на самом деле? И почему они стоят так дёшево? Многие в курсе, что Xia...
      3094
      JeDi 4 мая 17:47

      Как вычислить дипфейки в Сети?

      В УБК МВД РФ рассказали, что неестественная интонация, слишком редкое моргание и подозрительные просьбы могут помочь понять, что для соз...
      458
      JeDi 1 мая 11:01

      Искусственный интеллект начал разрушать семьи

      В Греции женщина подала на развод после того, как искусственный интеллект в ChatGPT «предсказал» неверность её мужа. Как соо...
      473
      JeDi 30 апреля 12:42

      Уничтожитель жестких дисков

      На фото устройство с названием Nitto Zoki DB-60PRO. Это профессиональный уничтожитель жестких дисков. Работает как вендинговая машина. Т...
      797
      JeDi 24 апреля 14:54

      Не фантастика: сможет ли ИИ заменить врачей и учителей

      Авторы Telegram-канала «Орда» в свойственной ироничной манере поделились мнением о перспективах искусственного интеллекта.&n...
      489
      JeDi 16 апреля 11:02

      В Китае внезапно скончались ключевые учёные по ИИ

      В Китае начали внезапно умирать молодые учёные, совершившие важные открытия в области искусственного интеллекта, военной и медицинской с...
      1112
      JeDi 15 апреля 13:53

      Квантовые ключи против хакеров: почему будущее шифрования — за фотонами

      14 апреля, отмечается Всемирный квантовый день — и это отличный повод задуматься: насколько наши данные защищены в эпоху квантовых...
      408
      JeDi 14 апреля 19:34

      Почему вместо отделения от МКС был выбран проект станции РОС

      23 марта 2001 года была контролируемо сведена с орбиты и затоплена советская орбитальная станция «Мир» из-за высокой стоимос...
      1150
      JeDi 13 апреля 21:14

      Почему полюс вращения Земли может сместиться в ближайшее время

      Давно известно, что магнитные полюса нашей планеты находятся в движении, и смещаются с достаточно высокой скоростью. Но полюса вращения всег...
      2353
      JeDi 13 апреля 19:18

      Что даст России новая орбитальная станция?

      12 апреля, в День космонавтики, стоит вспомнить не только великое прошлое советской космической программы, но и то, какие перспективы ...
      799
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика