В каком году появились лазерные диски. Первый советский компакт-диск

Борис РУДЕНКО.

К слогосочетаниям "си-ди", "си-ди-ром", "ди-ви-ди" мы уже давно привыкли, а самые юные пользователи компьютерами и аудио-, видеотехникой привычно произносят их, не особо вдаваясь в смысл: мол, и так ясно, о чем идет речь. Но ясно-то далеко не всегда. На эту тему мы уже писали (см. "Наука и жизнь" № 11, 2001 г. , А. Шишлова "Кружатся диски"), но все же решили вновь заглянуть в день вчерашний, дабы вспомнить, с чего все началось, а также посмотреть, что к моменту нынешнему получилось.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Лазерная головка воспроизводящего устройства движется по вращающемуся диску, подобно граммофонной игле, считывая записанную информацию.

ВЕЛИКАЯ ГОЛЛАНДСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

История лазерных дисков начинается с 80-х годов прошлого века, когда голландская фирма "Филипс" объявила о совершенной ее инженерами революции в области звуковоспроизведения. Они создали первые лазерные диски и проигрыватели. Голландцам в самом деле было чем гордиться. Качество звучания, долговечность звуконосителей, их компактность возросли на порядки! Скромные по сравнению с грампластинками-гигантами размеры в первую очередь стали причиной того, что новое название очень скоро трансформировалось в более привычное сегодня: компакт-диск, си-ди (CD).

Напомним, что собой представляет компакт-диск, поскольку базовая технология с появлением следующих поколений лазерных носителей аудио-, видео- и компьютерной информации принципиально не изменилась.

Итак, компакт-диск состоит из трех слоев: основного, сделанного из пластмассы (поликарбоната); отражающего - из алюминия, серебра и даже золота и защитного - из прозрачного лака полиакрилата. Основной слой несет полезную информацию, закодированную в выжженных в нем лазером микроскопических углублениях - питах (от англ. pit - ямка). Чередование ямок и ровных участков, располагающихся, как в грампластинке, по спирали от периферии к центру, это и есть цифровая запись чрезвычайно высокой плотности.

Первые CD-диски и записывались подобно грампластинкам: один раз и навсегда. Они называются CD-R (Recordable). Однако очень скоро появились диски для многократной перезаписи - CD-RW (ReWritable). Технология изготовления последних несколько иная. Информация записывается не на слой пластмассы, а на пленку из специального металлического сплава, меняющего свои свойства под воздействием лазерного нагрева и образующего чередование темных и светлых участков. Такие диски можно перезаписывать до 1000 раз без потери качества записи!

CD несли 700 мегабайт информации, и на фоне объемов памяти тогдашних персональных компьютеров это выглядело потрясающе. Понятно, что для цифрового способа записи нет разницы в том, что именно записывать - компьютерную программу, музыку или видеоряд. Пятидюймовая пластинка вмещала головоломные компьютерные игры, библиотеки из 10 тысяч наименований книг! А вот записать кинофильм на CD не получалось - места маловато.

Впрочем, будем точны: фильмы на CD все же записывали, пользуясь специальной программой, обеспечивающей более плотное сжатие информации, так называемые форматы MPEG-2, затем MPEG-3 и MPEG-4. Но качество записи было далеко от совершенства, да и просматривать их можно было лишь на экране компьютера. Чтобы перейти ко второму этапу революции, потребовалось почти десять лет и несколько миллиардов долларов, и к нему имели отношение уже не только голландцы.

АТАКА ГИГАНТОВ

В 1995 году усилия по созданию следующего поколения компакт-дисков объединили десять лидеров компьютерной индустрии: "Хитачи", "Мацушиба", "Мицубиси", "Тошиба", "Сони", "Томсон", "ДжиВиСи", "Филипс", "Тайм Уорнер" и "Пайонир". Результатом стало появление нового диска - DVD. Интересно, что вначале эта аббревиатура расшифровывалась как Digital Video Disc, то есть цифровой видеодиск. Прошел год, пока создатели осознали возможности своего творения, явно не ограничивающиеся сферой киноиндустрии. К тому времени сокращение DVD стало привычным, но расшифровывали его теперь иначе: Digital Versative Disc - цифровой многофункциональный диск.

При полном технологическом сходстве со своим предшественником главным его отличием от CD стала возросшая на целый порядок плотность записи информации. Размеры питов уменьшились с 0,83 до 0,4 микрона, а ширина спиральной дорожки - с 1,6 до 0,74 микрона. Таким образом, на одной стороне диска умещалось уже 4,7 гигабайта информации. Но это еще не все.

DVD-диски научились делать: а) двусторонними, б) двухслойными, в)двусторонними и двухслойными одновременно, увеличив полный объем памяти одного диска до 17 гигабайт. Этого вполне хватало, чтобы записать не только "картинку" фильма наивысшего качества, но и звукосопровождение на нескольких звуковых дорожках для создания стереофонического эффекта или озвучивания одновременно на восьми разных языках, демонстрации субтитров на 32 языках, любой из которых пользователь выбирает простым нажатием клавиш на пульте видеопроигрывателя.

КАК ДЕЛАЮТ КОМПАКТ-ДИСКИ

В сущности, процесс массового производства дисков очень напоминает изготовление обычных грампластинок.

Вначале записывающий аудио- или видеоинформацию лазер выжигает в эталонном мастер-диске из очень чистого нейтрального стекла, покрытого пластиком, спираль ямочек-питов. Затем с мастер-диска отливают металлический негатив _- матрицу, с помощью которой штампуют из пластмассы тираж. Впрочем, слово "штампуют" не вполне точное. На самом деле на специальном оборудовании протекает сложный и весьма тонкий процесс литья под давлением. После этого каждый диск с обратной стороны покрывают отражающим лазерный луч слоем металла, который, в свою очередь, защищается слоем лака.

Другой способ - репликация - применяется, если тираж невелик. Он представляет собой простое копирование информации лазерным записывающим устройством на готовом, пустом CD-R или DVD-дисках. Именно этим способом изготовляется контрафактная продукция в подпольных мастерских. Хотя надо признать, что пираты всех стран давно освоили и промышленные масштабы производства. Чтобы записать, а фактически прожечь информацию на диске, необходим не только пишущий дисковод, но и соответствующее программное обеспечение. Самой популярной на сегодня для такого прожигания является программа компании "NERO", которая называется "Nero Burning ROM". По всей видимости, выбирая название программы, создатели не избежали искушения продемонстрировать собственное чувство юмора, поскольку весьма созвучная фраза "Nero`s burning Rome" переводится с английского как "Рим, сожженный Нероном".

Технология изготовления двухслойных DVD несколько сложнее. Первый слой, как и в CD, получают прессованием, а второй, дополнительный полупрозрачный, наносят напылением. При воспроизведении записи считывающий лазер переходит с одного слоя на другой, автоматически меняя фокусировку. У двусторонних дисков, как однослойных, так и двухслойных, металлический отражающий слой находится в центре. Если односторонние DVD вызывают аналогию с бутербродом с маслом и колбасой, то двусторонние двухслойные похожи на сэндвич: отражающий слой ("колбаса") посреди, затем с каждой стороны следуют слои "масла" и "хлеба".

ЧТО НА ЧЕМ ЧИТАЕТСЯ?

Лазерное устройство для считывания информации с компьютерных компакт-дисков называется CD-ROM (Read Only Memory _- память только для чтения). Владельцы первых персональных компьютеров, снабженных блоком CD-ROM, могли не только читать и переписывать записанные на компакт-дисках программы, но и слушать музыкальные записи и даже смотреть видеофильмы, если они были записаны на CD в системе MPEG. Появление компакт-дисков DVD заставило пользователей обзаводиться лазерными проигрывателями нового поколения: фокусировка считывающего лазерного луча была уже иной. Понятно, что владельцы первых CD-плееров были лишены возможности слушать записи, сделанные на DVD.

В первое время на рынке DVD в связи с использованием производителями различных форматов записи происходила некоторая неразбериха. Группы компаний конкурировали в продвижении нескольких отличающихся друг от друга форматов: DVD-RОM, DVD+RW, DVD-RW и CD+RW. Отличия в основном заключались в технологических процессах изготовления дисков и степени совместимости со считывающими устройствами разных поколений. Например, DVD+RW-плеер способен читать практически любые компакт-диски, а компакт-диски DVD-RW лучше других совмещаются с более старыми DVD-плеерами. Впрочем, к настоящему времени противостояние производителей завершилось. Сегодня, приобретая CD или DVD c аудио- или видеозаписью, можно быть уверенным практически на все 100 процентов, что ваш проигрыватель, плеер, если он приобретен не ранее 2000 года, воспримет и прочитает компакт-диск, записанный в любом формате. Имея видеомагнитофон с проигрывателем фильмов, записанных на DVD, нет необходимости приобретать дополнительно CD- или DVD-плеер для аудиодисков. Сближение форматов и стандартов продолжается. Компания "Сони" вообще намерена в самое ближайшее время начать производство DVD, которые читаются стандартным CD-ROM-приводом. Кстати, DVD-проигрыватели последних поколений способны читать и компьютерный формат MPEG-4.

ЧТО БУДЕТ ЗАВТРА?

Производители DVD намерены и дальше увеличивать объем памяти дисков. И на каком-то этапе неизбежно произойдет то, что называется переходом количества в качество. Представьте себе, например, что съемка кинофильма ведется не одной, а несколькими камерами с разных точек. И все эти версии, помимо основной, режиссерской, находятся на диске. Тогда, сидя перед экраном своего домашнего кинотеатра, зритель сможет по желанию переключать планы, наблюдая происходящее "глазами" персонажей _- положительных и отрицательных, ощущая эффект личного участия в происходящих событиях, наблюдая, например, за осадой замка со стороны осаждающих или обороняющихся или с высоты птичьего полета.

Несколько лет назад на отечественном компьютерном рынке появились CD-R-диски "Домашняя библиотека". Первый выпуск содержал 5000 книг самой различной тематики и наименований: детективы и фантастику, словари и справочники, классическую прозу и поэзию, учебники и многое другое. Библиофилы, десятками лет, а то и целыми поколениями собиравшие домашние библиотеки, испытали определенный шок. Сколько томов можно уместить в стандартной двухкомнатной квартире без ущерба собственному существованию и существованию близких? В общем, не более двух тысяч. А на тоненьком диске их в два с половиной раза больше! Но это был не предел. Следующие выпуски содержали 9, 12 и 20 тысяч книг. Правда, это были только тексты _- без рисунков, схем и прочих иллюстраций, требующих большого объема памяти. С появлением DVD очередного поколения этот недостаток будет ликвидирован и любой желающий сможет сделаться обладателем библиотеки из сотни тысяч полноценных, иллюстрированных томов. Некоторые профессиональные читатели, особенно зрелого и старшего возрастов, полагают, что экран компьютера не в состоянии заменить общения с настоящей книгой. Запах бумаги и типографской краски, шелест страниц - для многих без этих составляющих эстетическое наслаждение художественным произведением окажется неполным. Пусть так и будет. Книги должны оставаться книгами. Но век многотомных иллюстрированных энциклопедий, справочников, собраний специальной литературы, возможно, заканчивается. Это не хорошо и не плохо. Это просто прогресс.

БЮРО СПРАВОК

CD-ROM - Compact Disc Read Only Memory - компакт-диск, предназначенный только для чтения.

CD-R - Compact Disc Recordable - компакт-диск одноразовой записи.

CD-RW - Compact Disc ReWritable - компакт-диск для многоразовой записи.

DVD - Digital Versative Disc - цифровой многофункциональный диск.

Nero Burning ROM - программа для лазерного пишущего устройства.

Дисками пользуется каждый, но мало кто знает, как они появились на свет. История компакт-дисков, или CD, как их много лет называют во всем мире, была историей проб, ошибок и случайностей.

Самый первый компакт-диск для цифрового хранения аудио появился в 1979 году, и ознаменовал собой переворот в мире музыки.

Немецкая компания Philips и японская Sony решили объединить усилия для разработки нового формата хранения данных. На Philips разработали общий процесс производства, основываясь на своей более ранней технологии лазерных дисков. В 1970 году инженеры компании начали работать над ALP (audio long play) - системой аудионосителей, которые могли бы заменить устаревающие виниловые пластинки. Диаметр ALP составлял около 30 см. Затем диск был уменьшен в диаметре, и время проигрывания было ограничено всего одним часом.

Презентация первого CD-плейера состоялась в 1979 году. Спустя неделю делегация Philips отправилась в Японию, чтобы найти партнера для развития новой технологии аудиозаписи. Президент Sony Акио Морита позвонил главе аудио подразделения Philips Йопу ван Тильбургу, когда тот уже собирался уезжать из Японии.

Партнерство Philips и Sony стало для всех "культурным шоком". Не один месяц инженеры двух компаний-партнеров провели в дискуссиях о том, каким должен быть новый аудиодиск. Жаркие споры разгорелись не только по технологическим вопросам.

Технический директор Philips Лу Оттенс исходил из физических размеров CD: его идеалом был диск диаметром 11,5 см, на который можно было записать около часа музыки. Однако вице-президент Sony Норио Ога, выпускник берлинской консерватории, питавший слабость к Бетховену, настаивал на том, чтобы время воспроизведения CD составляло больше часа. Поэтому, чтобы полностью вместить девятую симфонию Бетховена, объем диска был расширен с одного часа до 74 минут.

Среди вариантов названия нового аудиодиска рассматривались Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Однако в итоге победил Compact Disc - это словосочетание выбрали из-за успеха аудиокассет (Compact Cassette).

И вот, 17 августа 1982 в немецком городе Лангенхаген на фабрике Philips, был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA.

Поначалу неопытные покупатели часто приводили компакт-диски в негодность, Потому что защитный лак, который использовался для покрытия дисков, был низкого качества. Впоследствии качество производимых компакт-дисков становилось все лучше и лучше.

Существует еще одна версия появления компакт-дисков. Из этой версии следует, что компакт-диск изобрели не Philips и Sony, а американский физик Джеймс Рассел, работавший в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал свое изобретение для хранения данных. Делал он это для "личных" целей, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя восемь лет подобное устройство было "независимо" изобретено компаниями Philips и Sony.

Вначале компакт-диски использовались исключительно в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, заменяя устаревшие виниловые пластинки и магнитофонные кассеты. Однако вскоре лазерные диски стали использоваться и на персональных компьютерах. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory, что переводится как компакт-диск - память только для чтения). В конце девяностых годов устройство для работы с CD-ROM стало стандартным компонентом любого персонального компьютера, а подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.

Добрый день, друзья!

Сегодня мы с вами поговорим о самых, пожалуй, распространенных носителях информации – CD и DVD дисках .

Как известно, - это машина, в которой циркулируют потоки информации.

И такая информация нуждается в носителе. Основной носитель - это винчестер (жесткий диск). Но он спрятан в недрах компьютера.

В наше время, когда скорость обмена информацией возрастает, должны быть и другие носители информации — с быстрым и удобным доступом. И такие носители существуют - это флэш-накопители («флэшки»), CD, DVD, Blu-ray диски.

Диск можно быстро вставить в привод (не разбирая компьютер), записать на него информацию и хранить ее. В настоящее время появилась альтернатива таким носителям – всякого рода облачные сервисы хранения данных, но списывать их со счета преждевременно. Остановимся чуть более подробно на CD и DVD.

Как устроены CD и DVD

CD (Compact Disc) - это диск из пластика толщиной 1,2 мм с центрирующим отверстием посредине. Информация может располагаться на одной или обеих (в DVD) сторонах диска. Информационная сторона представляет собой одну длинную спиральную канавку , начинающуюся от центра.

Считывание информации производится маломощным лазером . Как известно, все многообразие информационного потока обеспечивается посредством квантов (битов) информации, каждый из которых может значение 0 или 1. 0 можно трактовать как отсутствие сигнала, 1 - его наличие.

На дне информационной канавки диска располагаются чередующиеся выступы (площадки) и впадины.

Лазерный луч, непрерывно отражаясь от выступов и впадин канавки, попадает через оптическую систему в приемник. С терминами «выступ» и «впадина» существует некоторая путаница. Если смотреть на диск сверху (с той стороны, где бумажная наклейка), то это будет впадина.

Но считывание происходит с нижней (информационной) части диска, поэтом для лазерного луча это будет выступ. При отражении от выступа длина хода волны луча лазера получается меньшей - на половину длины волны. Поэтому волна гасится, что эквивалентно отсутствию сигнала.

Переход от площадки к выступу и наоборот трактуется как 1.

Если такого перехода (в течение некоторого времени) не происходит, то это трактуется как 0.

DVD (Digital Versatile Disc , универсальный цифровой диск) устроен аналогичным образом, но шаг канавки у него меньше (0,7 мкм), длина и высота выступов также меньше. Поэтому при одинаковом диаметре диска на него можно записать больше информации.

Информационные диски, производящиеся массовыми тиражами, изготавливают штамповкой из поликарбоната с помощью металлической матрицы. На ту сторону, где канавки, наносится светоотражающий слой из алюминия. Затем на эту поверхность наносится тонкий слой лака и наклеивается бумажная этикетка. Емкость DVD - 4,7 Gb.

Двухслойные и двухсторонние DVD

Существуют двухслойные DVD,в которых два идентичных диска с канавками.

В таких случаях на ближний к лазеру диск наносят полупрозрачное золотое покрытие (со стороны канавок), так что луч может проходить через него и считывать данные с «дальнего» слоя.

Для устойчивого считывания канавки в двухслойных дисках сделаны шире , чем в однослойных, поэтому емкость диска равна 8,5 Gb (а не 9,4 Gb, как это можно было предположить). Переход на «ближний» или «дальний» диск в двухслойных дисках осуществляется изменением фокусировки луча лазера.

Ввиду того, что площадки и выступы в DVD меньше, чем в CD, лазер DVD работает на меньшей длине волны (в CD длина волны - 780 нм, в DVD - 650 нм). Существуют и двухсторонние DVD, каждая сторона которых может состоять из одного или двух дисков с канавками. Таким образом, максимальная емкость DVD может быть равной 17 Gb. Отдельные диски с канавками (как в односторонних, так и в двухсторонних дисках) склеивают в одно целое.

Однократно записываемые диски

Существуют также однократно записываемые диски CD-R и DVD-R (R – recordable, записываемые). Для DVD существует несколько разновидностей записываемых дисков - из-за того, что разработкой стандартов записи занималось несколько фирм.

Не будем сейчас вникать в скучные и сухие подробности и конкретизировать отличия одного стандарта от другого.

Записываемые диски похожи, естественно, по строению на штампованные, но канавка содержит в себе один длинный выступ (со стороны лазера) по всей длине канавки, без впадин. Отличие еще в том, что пред нанесением светоотражающего покрытия на диск со стороны канавки наносится тонкий слой прозрачного лака.

При записи информации ток лазера увеличивается, его луч нагревает слой лака до температуры 250 — 300 0С. Лак выгорает и становится непрозрачным. Эта операция называется еще «прожигом » . Никакого дыма при этом, естественно, нет! Но, если посмотреть на диск со стороны записи в отраженном свете, можно отличить записанную и свободную от записи зоны.

При считывании информации луч отражается от светоотражающего слоя в тех местах, где лак не был выжжен. Где лак был выжжен, отражения луча не происходит.

Многократно записываемые диски

Существуют еще многократно перезаписываемые диски CD-RW, DVD-RW (RW – rewritable, перезаписываемые). В таких дисках на сторону, где расположена канавка вместо слоя прозрачного лака наносится тонкая пленка металлического сплава, который может изменять свое фазовое состояние под влиянием нагрева. Сплав может находиться в двух состояниях - в кристаллическом и в аморфном .

При этом коэффициенты отражения для разных состояний отличны. В исходном (незаписанном) состоянии пленка сплава находится в кристаллическом состоянии и обладает некоторым коэффициентом отражения. При записи луч лазера нагревает пленку сплава до температуры 500 - 700 градусов, сплав в этих местах плавится и переходит в аморфное состояние.

При этом коэффициент отражения сильно уменьшается, и это воспринимается схемой считывания как отсутствие сигнала. Стереть данные можно, если перевести пленку сплава вновь в кристаллическое состояние. Для этого ее нагревают тем же лучом лазера до температуры 200 градусов. Этого недостаточно для плавления, но достаточно для размягчения.

При последующем охлаждении происходит переход из аморфного в кристаллическое состояние. Стирание данных происходит во время перезаписи дисков. При этом луч лазера генерирует импульсы разной мощности, создавая области с кристаллической и аморфной структурой.

Цифровые данные на диск записаны в избыточном коде .

Это необходимо для коррекции ошибок, которые будут всегда, хотя бы из-за того, что поверхность диска царапаются. Поэтому с дисками надо обращаться осторожно и брать их только за внешние края. Отпечатки пальцев на информационной стороне могут привести к ошибкам считывания. Из-за этого диск будет считываться дольше, чем мог бы или «подтормаживать».

Если на диске много царапин, диск тоже будет долго считываться (если считается вообще). Скорость считывания дефектного диска может зависеть от конкретной модели привода (от микропрограммы, «зашитой» в нем).

Как вынуть диск из неисправного привода?

В заключение упомянем об одной полезной мелочи. Иногда привод DVD отказывает «прямо на глазах», и диск остается в нем.

В таких случаях при нажатии на кнопку извлечения диска никаких действий не происходит. Достать диск можно, разобрав привод. Но это долго и хлопотно! Для таких экстренных случаев существует небольшое отверстие на передней панели привода.

Чтобы извлечь диск, надо вставить в это отверстие металлическую шпильку (можно распрямить скрепку) до упора и слегка нажать.

При этом подвижная часть привода слегка выедет. После этого можно вручную выдвинуть ее до обычного открытого состоянии и извлечь диск. А вы думали, что это дырка для вентиляции?

Вот и все на сегодня, уважаемые читатели.

С вами был Vsbot.

Всего наилучшего!

Изобретение компакт-диска (CD) произвело переворот в музыкальной индустрии. К середине 1990-х гг. новинка, во-первых, полностью вытеснила с рынка традиционную грампластинку, во-вторых, сделала привычной идею цифровых носителей информации, не связанных с компьютером.

Размеры определил Бетховен

Идея компакт-диска восходит к американскому инженеру Дэвиду Полу Греггу, который еще в 1950-е гг. изобрел принцип, легший в основу будущего CD: сохранение сигналов в виде оптически считываемых углублений на вращающейся пластинке из полимерного материала. Компакт-диски, выпущенные в 1970-х гг. компанией «Филипс, были рассчитаны на современные лазерные устройства. В 1979 г. голландский концерн объединился в разработке и внедрении новой техники с японской фирмой «Сони». Время звучания производители по взаимной договоренности определили в 74 мин., что соответствует диаметру диска в 12 см. Ровно столько времени звучит Девятая симфония Людвига ванн Бетховена в исполнении оркестра под управлением Герберта фон Караяна на записи 1951 г.

Наступление супердисков

Но, создав в 1995-19% гг. компакт-диски, способные к однократной или многократной записи, крупнейшие концерны электроники сами открыли ворота пиратам. Очень скоро круглые болванки стали использоваться не только для сохранения собственных данных, но и для копирования музыки и программного обеспечения. Необходимыми для этого пишущими CD- и/или DVD-дисководами оснащен сейчас любой персональный компьютер.