Úvod Tématem mého projektu byly principy zápisu na CD a DVD nosiče. Zaměřila jsem se především na CD-R a CD-RW média, DVD jsem uvedla spíše z hlediska odlišností a výhod vůči CD-R, popř. CD-RW. Do projektu jsem zařadila také výrobu jednotlivých médií, což je podle mého názoru podstatné pro pochopení zápisu dat na tyto média. Osnova 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Historie vzniku CD Základní pojmy Výroba CD-R Zápis na CD-R Zápis na CD-RW Zápis na DVD Zajímavosti o DVD
ad 1. Historie vzniku CD Historie CD (a CD-ROM mechanik) začala — pomineme-li důležitý rok 1958, kdy byl vynalezen laser — v roce 1969, kdy se příslušná myšlenka zrodila v hlavě holandského vědce Klasse Compaana. O rok později byl hotov první prototyp a v roce 1977 představil Philips digitální audio disk na veletrhu v Tokiu. Pak bylo třeba se dohodnout na několika základních věcech — například z jakého materiálu se budou disky vyrábět, jaké budou mít rozměry, jak se na ně bude hudba zaznamenávat atd. — a v roce 1982 byly firmy Philips a Sony (na vývoji spolupracovaly) připraveny vyrazit s novým produktem na trh. Cédéčka i přehrávače se skvěle prodávaly a brzy se přišlo na to, že by se na blyštivý kotouček dala ukládat i data. První CD-ROM mechaniky a média, o zapisovacích mechanikách nemluvě, byly drahé a pomalé; zlom nastal v roce 1996 (novinkou tohoto roku bylo DVD), kdy ceny začaly výrazně klesat a záhy si vypalovačku mohli dovolit i uživatelé s hubenější peněženkou. ad 2. Základní pojmy CD-ROM kompaktní disk určený pouze pro čtení, kapacita je vyšší než 500MB dat vhodný pro ukládání profesionálních a zábavných programů. CD-R médium a zařízení pro jednorázový záznam a neomezenou reprodukci na nosič CD-R (kotouček průměru 120 mm). Podle využití mluvíme o CD-R audio pro záznam zvuku či CDR data pro záznam dat v počítačích. CD-RW médium a zařízení pro mnohonásobný (1000x až 10000x) záznam a neomezenou reprodukci na nosič CD-RW (kotouček průměru 120 mm). Podle využití mluvíme o CD-RW audio pro záznam zvuku či CD-R data pro záznam dat v počítačích. DVD-ROM je digitální víceúčelový nepřepisovatelný disk pro počítačové využití (programy, data, atd.) s kapacitou 4,7 GB v jedné vrstvě na jedné straně. Prozatím nejvyšší kapacity na disku DVD-ROM lze dosáhnot uložením dat do dvou stran a dvou vrstev. Kapacita disku pak dosahuje až 17GB.
ad 3. Výroba CD-R Přivítal jsem pozvánku firmy Eximpo na exkurzi, abych se mohl na vlastní oči podívat, jak se vyrábí CD-R média, se kterými již tak dlouho pracuji. A tak jsem jednoho horkého červnového dne vyrazil ku Praze. Eximpo svá média vyrábí v nevelké budově poblíž tržnice v Holešovicích. Přivítal mě pan Hosták a ujal se průvodcovské úlohy. První co mě překvalilo, byla naprostá čistota. Ještě před vstupem do výrobní haly (asi je to nadnesený název, protože média se vyrábí doslova na pětníku, více prostoru prostě není třeba) jsem obdržel světle modrý plášť, návleky a apartní pokrývku hlavy, pod kterou jsem musel schovat všechen svůj prořídlý, dlouhý vlas. Výroba probíhá v super klimatizovaném prostředí, kde teplota nesmí kolísat více jak o 0,1 stupně a vlhkost o 1%. Zlaté české ručičky si pochaloval vedoucí výroby, když mi sděloval, že původní zahraniční klimatizaci, museli nahradit tuzemskou, protože jedině ta byla schopna dostát takto náročným požadavkům. Technologický proces začíná u granulí průhledného polykarbonátu. Kdo by řekl, že obyčejné pytle v sobě skrývají budoucí CD? Sacím potrubím se vedou nejprve k dosušení, aby se pak dalším potrubím vydaly k tavícímu zařízení. Roztavený polykarbonát o teplotě 300° C je vstříknut do formy. Tím se vytvoří zároveň výlisek a předlisovaná drážka. Ta slouží pro přesné vedení laseru vypalovací mechaniky, ale také již obsahuje některé informace, jako třeba ATIP - informace o výrobci, barvivu a nominální délce. Výlisek se pak ochaluzuje na 60 - 100° C a posléze se přenese z formy na chladící pás, kde se schlazuje na již nezbytných 25° C což trvá asi 20 minut (obrázek vpravo). Vlevo vidíte lisovací formu, a uprostřed pak robot, který CD sází na pás, který média dopraví k dalšímu výrobnímu kroku. A nyní se již dostáváme k nejdůležitějšímu a nejsložitějšímu místu celé technologie. Tím je nanesení světlocitlivé vrstvy. V Eximpu používají cyanin (modrý) a phthalocyanin (zelený). Ale tato barviva mohou nabývat i jiných odstínů, mohou být dokonce i průhledná. O barvivech a jejich přípravě však až později. Vpravo je právě hnízdo, kde dochází k nanesení barviva na čirý výlisek. Celá operace probíhá za sklem, proto jsou také obrázky poněkud horší, ale věřím, že tento nedostatek omluvíte. Vpravo můžete popatřit moji maličkost, jak obdivně zírám na stříkající cyanin. A toto je ono kritické místo. Uvnitř "hrnce" je umístěn polykarbonátový výlisek, nad který se pak skloní pero (nebo dutá jehla, chcete-li) a vylije na něj barvivo. Máteli představivost, tak to je onen hranolek sklánějící se nad hrnec. Z něho je pak matně vidět pero, které právě vylévá phthalocyanin. Odstředivou silou pak dojde k rovnoměrnému rozlití po celé ploše CD. Přebytečné barvivo pak odstříkne do krajů. Je sympatické, že Eximpo používá bezodpadovou
technolgii a i toto malé množství vrací zpět do výroby, samozřejmě vyčištěné a znovu náležitě upravené. Ale o chemii, jak jsem již psal, až později. Zdá se to být velmi jednoduché, ale při výrobě je nutné víceméně empiricky nastavit spoustu hodnot. Tak předně otáčky CD se dají měnit až v šedesáti krocích s rozpětím 0 až 10 000 otáček za sekundu. Tolik kroků se samozřejmě v praxi nepoužívá, většinou se výrobci vejdou do deseti. Další hodnotou je množství vstříknutého dye a samozřejmě i čas a místo, kdy a kde se na médiu provádí. A aby to nebylo tak jednoduché, podstatnou veličinou je také doba, kdy se médium otáčí a samozřejmě jak rychle se brzdí. Když zvádnete toto, máte již skoro vyhráno a můžete se pustit do výroby! Věřte, že když nekoupíte kompletní technologii na klíč (a ta je neuvěřitelně drahá) bude vám trvat až několik let, než vyrobíte první, použitelné médium. Ve vedlejším "hrnci" se provádí oplachování okrajů. Není to proto, aby se ušetřilo barvivo, ale důvod je velmi prostý. Tím je naprostá izolace barviva od okolního, agresivního prostředí. Před časem měly s tímto velké problémy některá média Verbatim. Údajně takto ve výrobě šetří i někteří výrobci z JV Asie. Médium jemuž zasahuje světlocitlivá vrstva až na samotný kraj, začne po čase jakoby od krajů "hnít". Velmi tomu pomáhá i pot z prstů, do kterých CD berete. Je zda také vidět první kontrolu, kterou médium na své pouti výrobní linkou potká. Spektrofotometrem se tady kontroluje vyrovnanost vrstvy barviva, jeho dostatečnost, zda se na médiu nenachází mapy, či jiné optické nedostatky. Zároveň se také měří kompatibilita s vlnovou délkou, kterou se z něho bude číst nebo zapisovat. Zde se média vydávají na další cestu k poslednímu výrobnímu procesu. Během tohoto putování, které jim trvá asi půl hodiny, jsou zahřáta na 90° C, čímž se náležitě vysuší nanesené barvivo (dojde k odpaření všech rozpouštědel, jeden z hlavních vlivů na životnost a trvanlivost). Médiu tedy ještě chybí odrazivá vrstva. Ta se nanáší v tzv. metalyzéru. Provádí se naprášením. Je to zajímavá metoda. Dole, pod hnízdem, je umístěn stříbrný target (tak se tomu říká, ale je to v podstatě stříbrný monolit), ze kterého se argonem "odstřelí" drobné částečky stříbra, které se takto napráší na barvivo. Obdobně se dá použít i zlato, ale vzhledem k ceně, se již dnes používá velmi zřídka. Takto stříbrem "potažené" médium se přelakuje UV lakem, který se pod UV lampou vytvrdí. Ještě před odebráním z linky se provádí kontrola pokovení a laku. Jeho homogenita, zda v laku nejsou bublinky a závěrečná kontrola fotocitlivé vrstvy. No a médium je hotové! Na posledním obrázku můžete vidět vpravo čistý polykarbonátový základ s předlisovanou drážkou, uprostřed je už médium s vytvrzeným barvivem a vlevo pak už finální nalakované a stříbrem pokovené CD-R.
ad 4. Jak funguje zápis na CD-R? Jak je patrné z řezu médiem, skládá se CD-R, jako lisovaný CD-ROM ze tří základních vrstev. Vrchní ochranné lakované (většinou) vrstvy, střední vrstvy z reflexní zlaté fólie. Zlato bylo vybráno proto, že nereaguje s barvivem a koroduje mnohem méně, než kterýkoliv jiný kov. Zlato je navíc velmi reflexní. Používá se 24 karátové zlato. Dnes se již také velmi často setkáte se stříbrnou fólií, která sice nevykazuje tak dobré vlastnosti jako zlato, je však podstatně levnější a pro spotřební použití naprosto vyhovuje. A organického barviva. Tato organická sloučenina je vlastním záznamovým médiem (základní phtalocyniane (zlaté disky) licence je patentovna firmou Mitsui Toatsu Chemicals - MTC, Japonsko). V polykarbonátové (spodní) vrstvě CD-R média je již ve výrobě vytvořena spirálová drážka, sloužící jako vodítko pro laser CD-R mechaniky, čímž je umožněno velmi přesné nahrání dat na disk. Všimněte si, jak má vypálené CD-R, na rozdíl od CD lisovaného, nepravidelné okraje. Rovněž vypálený pit je poněkud mělčí než pit lisovaný. Při vypalování se právě toto organické barvivo zahřeje, což způsobí jeho fyzickou změnu. Vypalovací paprsek tak vytváří miniaturní kopečky. Přestože se vypálený pit - onen zmíněný kopeček od pitu lisovaného fyzikálně liší, i nadále se hovoří o pitu. Kopeček zvaný pit mění odrazivost od zlatého podkladu. Rozdíl mezi lisovaným a vypáleným pitem je důvodem, proč na některých starších CD-ROM mechanikách není možné vypálená CD přečíst. Aby to možné bylo, museli výrobci u mechanik upravit algoritmus ostření a vyhodnocování logických úrovní. V současné době se s podobným problémem setkáváme u CD-RW médií.
Rozměry CD-R jsou shodné hodné s lisovanými, tedy celková šíře je 1,2 mm a průměr činí 12 cm s centrálním otvorem 1,5 cm. CD váží bez obalu 18 gramů. Na CD, se stejně jako na klasickou vinylovou desku, zapisuje do jedné spirální stopy. Data jsou do této stopy zaznamenávána digitálně pomocí stupňů (land) a děr (pit). Díra je 0,12 mikrometru hluboká a 0,6 mikrometru široká. Jedno CD jich obsahuje kolem dvou biliónů. Délka díry je mezi 0,83 a 3,3 mikrometru, což je pro srovnání velikost bakterie. Mezera mezi jednotlivými sousedními stopami je 1,6 mikrometru. Znamená to, že CD se záznamovou šíří 3,3 cm obsahuje: 0,6 mikrometru šíře stopy + 1,6 mikrometru mezi stopami = 2,2 mikrometru 33 mm / 2,2 mikrometru = 15 000 závitů. Celková délka stopy je 5 km. Na rozdíl od LP desky se CD čte od vnitřku k okraji a zatímco LP používá konstantní rychlost otáčení (konstantní úhlová rychlost - CAV), CAV u CD je konstantní rychlost obvodová (CLV). Znamená to tedy, že se rychlost otáčení CD mění od 200 do 530 ot./min. podle typu mechaniky a značky. Pro zajímavost, hustota záznamu je na CD 16 000 tpi (track per inch stop na palec). Floppy disk má hustotu 96 tpi a pevný disk průměrně 400 tpi. Aby čtecí (nebo vypalovací) paprsek mohl správně sledovat spirálu s daty, mají lisovaná, CD-R i CD-RW disky již z výroby vylisovanou tzv. vodící spirálu, na kterou řídící mechanizmus čtecího (nebo zapisovacího) laseru zaostřuje. CD rekordéry se od obyčejných přehrávačů a CD-ROM mechanik velmi liší. Především proto, že používají speciální laser. Tento laser musí být schopen pracovat v několika úrovních, aby byl schopen docílit fyzické změny stavu barviva na CD-R médiu (land) a také CD-R číst, aniž by došlo k jeho poškození. CD-R mechanika musí také umět požívat velké množství formátů. A protože zápis je jak z hlediska hardware, tak i software mnohem složitější proces, je rychlost zápisu CD rekordérů podstatně nižší než rychlost jejich čtení (např. 10x zápis 32x čtení). Pro čtení vystačí laser s poměrně nízkým výkonem (0,5 mW), ale pro zápis CD-R je již třeba energie mnohem větší. Pro zápis jednoduchou rychlostí vystačí 4-8 mW, pro dvojnásobnou rychlost je již třeba 8-10 mW, čtyřnásobnou 10-12 mW a šestinásobnou pak až 14 mW! Této energie je třeba k tomu, aby se v místě, kde má dojít ke změně barviva, dosáhlo teploty 250° až 400°C. Schopnost CD-ROM mechaniky číst CD-R (zvláště), nebo CD-RW média, je také do značné míry závislá na kvalitě nejen média, ale i samotné vypalovačky (přepisovačky?). Nahrávací mechanika může totiž pro nahrávání používat příliš nízký, nebo naopak vysoký výkon laseru, nebo dokonce může výkon laseru oscilovat (při vypalování CD-R třeba v rozmezí 8-10 mW). Nízký výkon bude znamenat příliš mělké pity (nečitelné) a velký výkon bude naopak způsobovat slévání pitů dohromady (příliš zkreslená informace)
Zatímco drtivá většina CD-ROM mechanik je v současné době konstruována jako IDE, u CD rekordérů stále převládá SCSI. Důvodů hovořící pro SCSI je mnoho, ale uvedu dle mého jen ty nejdůležitější. SCSI sběrnice je oproti IDE rozhraní rychlejší, má větší průchodnost dat, méně zatěžuje samotný procesor a dá se říci, že je i spolehlivější (i když v poslední době nacházíme v prodeji stále více CD rekordérů i s IDE rozhraním, především pro stále se zvětšující výkon počítačů). Hlavně souvislý tok dat v potřebné šíři je pro nahrávání naprosto nezbytný. Jakékoliv přerušení toku dat při vypalování vede ke zničení CD-R média. Aby bylo sníženo toto riziko na minimum, umísťují výrobci CD rekordérů do mechanik potřebnou vyrovnávací paměť (512kB až 4MB). CD rekordéry mají tedy až o několik řádů větší vyrovnávací paměť než CD-ROM mechaniky. Nové technologie BURN Proof a Just Link pak dávají šanci bezproblémovému pálení i na slabších strojích s možností přerušení toku dat na vypalovačku beze stráty CD-R média. Multisession, PCA a PMA
Datové pole disku podle Orange Book (o barevných knihách zatím více v rejstříku) obsahuje kalibrační programové pole (PCA). Pomocí tohoto pole a inicializačního testu dojde ke kalibraci záznamového laseru pro tento disk. Další částí je Program Memory Area (PMA) jenž obsahuje počet tracků, a jejich začáteční a koncový bod. Dále pak přichází Lead-In Area, jenž je připravena pro zápis popisu obsahu celého disku poté, co dojde k jeho kompletnímu nahrání. Po dokončení zápisu je na konec stopy zaznamenáno Lead-Out Area, jenž upozorní přehrávač, že je konec CD, aby se mohl zastavit. Zápis na zapisovatelné CD může být proveden najednou (v jedné session tj.sekce =zapsaný segment kompaktního disku, který může obsahovat jeden nebo více stop (tracků) jednoho typu (audio nebo data). Při zápisu dat se samozřejmě jedná o jednu stopu (track) na session. Při audio záznamu jsou všechny stopy (tracky) nahrány v jedné session. Každá session má lead-in a lead-out. singlesession), kdy jsou všechny tracky zapsány v jednom svazku (volume). Disk se uzavírá zápisem obsahu (Table of Contents) a Lead-Out Area. Tento disk může být čten na jakékoliv CD mechanice. Při singlesession záznamu se TOC (Table of Contens) vytváří ihned po nahrání dat. Tím dochází (jak se v branži říká) k "uzavření" disku. Dále již není možné na disk cokoliv nahrát. Multisession naopak nechává disk otevřený a TOC se zapisuje až po nahrání poslední session. Tím dojde opět k "uzavření" disku. U neuzavřených disků to pro čtecí mechaniku znamená, že musí být schopna postupně od poslední session rekonstruovat souborovou strukturu celého CD. Vytváří si vlastně TOC, která ještě na CD není nahrána. Je-li vaše mechanika vybavena schopností číst multisession, nepoznáte de-facto, zda je CD nahráno jako multisession, nebo singlesession. Způsob zápisu dat na disk, kde při každém dokončení stopy (tracku) je vypnut zapisovací laser (i když se bude okamžitě zapisovat další stopa) se nazývá Track at Once. Při zapínání a
vypínání laseru se zapisují bloky run in a link out. Nejmenší délka stopy je 300 bloků (4 sekundy - 700 kB). Maximální počet stop je 99. Naopak způsob, kdy dojde k celému nahrání CD bez vypnutí laseru, označujeme jako Disc at Once CD technologie Záznam je vytvořen v tenké Al vrstvě v podobě mikroskopických prohlubní konstantní šířky ale různé délky. Tyto prohlubně jsou uspořádány stejně jako u klasické desky do spirály. Ta se odvíjí od středu desky směrem k vnějšímu okraji. Odborně se těmto kráterům nebo prohlubním říká "pity". Hloubka pitu je 100nm. Stoupání spirály je 1,6 mikro metru a délka pitu je 1-3 mikro m. Na CD se vejde 600 záznamových stop. Stopu sleduje laserový paprsek, který je zaostřen v místě dopadu (odrazu) na průměr 780nm. Paprsek nedopadá soustavně, ale jenom v určitých okamžicích (po stopě 800 nm). V případě,že v místě dopadu není pit, nastane úplný odraz. Dopadne-li do pitu, bude odraz velmi slabý. Tím se vyhodnotí při plném odrazu log 1, při slabém odrazu log 0. CD se vyrábí obdobnou technologií jako klasické desky (tzn. lisováním). Postup: Záznam se pomocí záznamového laserového stroje provede na skleněnou desku, na které je nanesena fotocitlivá vrstva. Po vyvolání se tato deska postříbří a galvanoplasticky ponikluje. Získá se tzv. patrice. Pro hromadnou výrobu se z těchto patric vyrobí matrice a z těchto se vyrobí lisovací nástroj. Desky se lisují z plastické hmoty a pokovuje se vrstvou Al. Proti poškození se ještě nanese ochranná vrstva z průhledného materiálu. Nakonec se deska musí opatřit přesným kruhovým otvorem. CD laser Používá se k tomu optická snímací hlavice, kde zdrojem infračerveného světla s vlnovou délkou 800 nm je polovodičový laser o malém výkonu a toto světlo prochází hranolem do zaostřovací optiky, která paprsek soustředí do ohniska dopadu o průměru 780 nm. Systém se usměrňuje pomocí servomotorů, přičemž jeden servosystém sleduje spirálovou stopu a to od středu k vnějšímu okraji a druhý servosystém stále ovládá zaostření paprsku a to z toho důvodu, aby se vyloučily nerovnoměrnosti desky. Chybové signály se pro tyto servomotory získají dekódováním odraženého laserového paprsku. Zároveň se vyhodnotí binární informace o záznamu zvuku. Celý proces snímání probíhá s konstantní rychlostí (1,2 m/s) a dosáhne se ho tím, že otáčky desky se mění v závislosti na informaci na jakém průměru se právě optický signál nachází (200 - 500 ot./min.). Médium CD, která používáme, se vyrábějí metodou lisování. Z matrice se otisknou mikronové pity a plošky do nosiče a následně se zalijí do plastového kotouče, který má hlavně ochrannou funkci. Jenže doma to vypadá trochu jinak. Celý disk se skládá ze dvou vrstev, spodní, plně odrazivé, a vrchní, plně pohlcující světlo laseru. Když tedy zapisujete na disk, tak je nasměrován laserový paprsek, který propálí na vrchní vrstvě otvory. Při čtení je paprsek pohlcen neporušenou vrchní vrstvou, nebo zachycen spodní. Mechanika Od obyčejné CD-ROM mechaniky ji na první pohled nerozeznáte, možná tak pouze podle nápisů a ceny. Laser musí být výkonnější, aby dokázal vypalovat, zároveň se ale musí umět přepnout do čtecího režimu. Vypalování, tedy ukládání dat, nesmí být přerušeno, proto mají
mechaniky vyrovnávací paměť. Dříve byla k dostání pouze externí mechanika, ale dnes se nejčastěji používá mechanika interní (zabudovatelná do počítače). Čtení CD-R je samozřejmě možné i v obyčejných CD-ROM mechanikách, ale protože u CD-R mechaniky je jiná vzdálenost hlavičky, musí dojít ke kalibraci, což chvilku zabere. Občas se také může stát, že CD-R není přečten vůbec, ale u novějších CD-ROM mechanik tento problém ve valné většině neplatí. Zapisování dat probíhá metodou CLV. Standard zapisování Tady pozor. Ze začátku bylo pouze IS0 9660, tzn. šlo zapsat soubory, jejichž název se skládal z 8 znaků pro jméno a 3 pro příponu. Pokud by byl delší, použije se standardní vlnovka a jméno je zkráceno. Existuje i ISO 9660 Level 3, který dovoluje zapsat 30 písmen názvu. Speciálně pro Windows jsou vytvořeny ještě i systémy Joliet a Romeo. Joliet dokáže 64 znaků a zároveň pro DOS formát s vlnovkou, kdežto Romeo zvládá 128 písmen, ale v DOSu je nečitelný. Poslední poznámkou by snad bylo to, že při ISO 9660 je povoleno maximálně 8 vnořených adresářů. Také ale hodně záleží, jaký software používáte pro vypalování. Metody zaplnění CD-R Používají se tři metody. Je tu ale problém, při nesprávném zápisu mohou způsobit celkové znehodnocení celého CD-R, což dnes znamená něco kolem 25 Kč. Postupné zaplnění — data můžete vypalovat po částech až do té doby, něž disk uzavřete. Použije se Multisession, kdy je disk rozdělen na jednotlivé sekce a při každém zápisu se využije celá sekce. Každá sekce ještě obsahuje servisní data. První je lead-in, kam se ukládají informace o uložených souborech. Druhá lead-out je určená mechanikám CD-ROM, aby mohly číst data z CD-R. Dohromady zabírají něco okolo 13 MB, je tedy lepší hned si rozmyslet rozdělení a zbytečně nepoužívat mnoho sekcí. U této formy vypálení existují ještě i další pravidla: Ve všech sekcích musí být použit stejný způsob pojmenování, tzn. nelze kombinovat ISO s Joliet apod. Před přidáním nových dat se musí načíst poslední sekce, pokud se to neudělá, ztratíte přístup k předchozím uloženým datům. A v konečné fázi pamatujte i na oněch 13 MB pro bloky lead. Pokud se je totiž nepodaří uložit, disk je nečitelný. Zapsání najednou — je mnohem výhodnější kvůli kapacitě CD-R, můžete tak využít jeho celkovou kapacitu. Ale pozor. Zapisuje se pouze jednou a potom se hned uzavírá. Pokud nemáte dostatek souborů, další už nezapíšete. Audio CD — prvním krokem je převedení hudebních stop na *.wav. Následují dvě možnosti zápisu: Track-at-once zapisuje po jednotlivých stopách. Mezi zápisem stop se laser zhasne a vznikne tak prostor pro zapsání lead-out pro CD-ROM. Takže ve výsledku jsou stopy vlastně něco jako jednotlivé sekce. Místo s lead-out se při poslechu projeví 2sekundovým tichem a lupnutí při čtení lead-out, proto se mi tato metoda moc nelíbí. Druhou je disc-atonce. Jde o straší formu, ale lepší pro poslech. Celý disk je zapsán najednou a nepříjemné zvuky odpadají. Bohužel, ne všechny programy tuto metodu zvládají. Nakonec existuje i řešení, které nabízejí některé programy. Skladby jsou uloženy na pevný disk a následně přeneseny na CD-R. Zůstávají 2sekundové mezery, ale lupnutí odpadá. Jenže počítejte se 176 kb/1 sekundu záznamu při CD kvalitě.
ad 5. Jak funguje zápis na CD-RW?
CD-RW médium je konstruováno na podobném základu jako médium CD-R. Také obsahuje polykarbonátovou vrstvu a předlisovanou vodící spirálu pro vedení laseru. Ale na rozdíl od CD-R má několik vrstev navíc. Vrstva pro záznam je z obou stran obklopena vrstvou dielektrika (sloučenina silikonu, kyslíku, zinku a síry). Tyto vrstvy mají čtyři hlavní úkoly: modifikovat odezvu optického média, aby poskytovalo čistý signál zvýšit účinnost laseru pro dosažení žádoucí teploty na záznamové vrstvě působit jako tepelná izolace mezi substrátem, předlisovanou drážkou a odraznou vrstvou sloužit jako mechanická brzda záznamového média, aby nedocházelo k jeho posunu vlivem odstředivých sil •
• • •
Záznamové barvivo je však jiné než u CD-R. Při nahrávání CD-R totiž dochází k nevratné změně tohoto barviva. CD-RW používá technologii fázové změny. Namísto vytváření deformací v barvivu média využívá změnu struktury materiálu z krystalické do amorfní formy. K tomu slouží speciální chemická sloučenina (je to čtyřsložková sloučenina stříbra, india, antimonu a teluru), která mění působením energie svůj stav (krystalický - vysoce odrazivý a amorfní - s nízkou odrazivostí) a je se schopná rovněž působením energie vrátit do původního stavu. Tak jako se vlivem teploty může změnit voda v led nebo páru, existují chemikálie, které mění svoji strukturu nejen působením tepla a jsou i teplotně relativně stálé. Mohou se také do původního stavu vrátit působením jiného procesu. Materiál použitý v CD-RW médiích má tu vlastnost, že když je zahřátý na jistou teplotu a pak ochlazen, dochází k jeho krystalizaci, zatímco dojde-li k jeho vyššímu zahřátí a opětovnému ochlazení, přejde do nekrystalického amorfního stavu (tuto vlastnost můžeme vidět i u mnohých kovů a používá se i při zušlechťování oceli). Krystalický stav odráží více světla než stav amorfní, a tím je docíleno kýženého dvoustavového efektu, který je nezbytný pro přenos informace. Krystalický stav tedy vytváří již dobře známý land a amorfní stav zase pit. Použije-li se tedy laser se dvěmi energetickými stavy, máme tu nástroj pro záznam i mazání CD. K zápisu tedy dochází již zmíněnou změnou fáze (stavu) záznamové vrstvy. Vodící spirála a ostatní struktura je shodná s CD-R, rozdílný je pouze fyzický způsob zakódování jedniček a nul. CD-RW disky mají však jednu velkou nevýhodu. Přečtou je jen nejnovější CD-ROM mechaniky a téměř žádný CD přehrávač. Problémy při čtení těchto médií by neměly mít mechaniky DVD. Odráží-li totiž lisované nebo CD-R médium až 70% světelné energie, je intenzita odraženého světla u CD-RW podstatně nižší. Je tedy nutné aby čtecí mechanika byla schopna změnit citlivost na nižší odrazivost. Tato nová technologie se nazývá AGC (Auto Gain Control). Mechaniky, které jsou schopny číst jak CD-R, tak i CD-RW disky jsou
označovány jako "MultiRead". (v dnešní době - rok 2000 - již to samozřejmě neplatí a CDRW umí přečíst snad už každá CD-ROM mechanika a dokonce nejden stolní, či přenosný CD přehrávač) Pozor!:Mechaniky, které mají MultiRead logo vydané firmou Hewlett-Packard byly testovány a vyhovují MultiRead specifikaci. Mechaniky označené jako "multi-read" (bez loga), pravděpodobně nebyly podrobeny testu kompatibility se standardem a nemusí být schopny číst CD-RW disky nebo packet-writen disky!!
Co se týče přepisovaček (jestlipak se toto pojmenování ujme stejně dobře jako vy-palovačka?), je mechanika nucena zvládnout ještě další energetické úrovně a hlavně musí být schopna rozeznat jednotlivá média od sebe (CD-R/CD-RW), což klade další nároky na instalovaný firmware. CD-RW mechaniky musí mít ještě silnější laser, neboť pro změnu fáze média (do amorfního stavu) musí být dosaženo teploty až 600°C. Lasery CD-RW mechanik se svým výkonem blíží 20mW. Pro přechod do krystalického stavu pak již stačí 200°C, a tudíž výkon asi 4-8mW. Laser tedy při záznamu CD-RW média neustále pulzuje podle potřeby mezi vyšším a nižším výkonem (na rozdíl od CD-R mechanik, kde vystačí pouze se stavem zapnuto-vypnuto). Všechny ostatní věci, jako je fyzický nebo logický formát platí pro CD-RW naprosto stejně, jako pro CD-ROM nebo CD-R. The Nature of Writable CDs
A writable CD starts out blank. A laser "writes" data on it by creating discolored areas in a layer of greenish dye. The areas of discolored dye on a writable CD act like the pits in a CDROM: they interrupt the beam of the reading laser. Writable CD technology makes it possible for people to create their own CDs, which then can be read by computers equipped with CDROM drives or (providing the data is written as music) on home audio CD players. Kodak Photo CD is an example of a writable CD that can be read on computers and special TV players. The physical structure of a writable CD differs from that of a CD-ROM. A writable CD is molded from polycarbonate too, but without pits. Like a long-playing phonograph record, a writable CD has a smooth spiral groove running over most of its surface. This groove, molded into the top side of the polycarbonate substrate, serves to guide the powerful laser beam that does the writing. Both the reading and writing are done from the bottom side of the disc, through the full thickness of the polycarbonate substrate. This provides scratch resistance as it does for the CD-ROM, but there is a catch. It takes a fair bit of energy for the laser beam to make a "mark" on a writable CD. That's why scratches and especially fingerprints or dirt are much more dangerous to a writable CD BEFORE writing than afterward. The fingerprint, dirt, or smudge can scatter the beam of the writing laser, perhaps weakening it to the point where the mark it makes is too small or too light to be read. For this reason, extra care must be taken in the handling of writable CDs before the data is written. Just as in a CDROM, the bulk of the substance of a writable CD is a clear polycarbonate substrate about one millimeter thick. The layer above this one is something writable CDs have but CD-ROMs don't have: a layer of light-sensitive green organic dye. Above this dye layer is a thin film of metallic gold. The gold layer has the same purpose as the aluminum-chromium layer in a CD-
ROM, namely, to reflect the reading laser beam back into the photodetector. In its original state, the dye isn't dark enough to block light reflection from the gold layer above. But when the dye has been "zapped" by the writing laser (which has about ten times the power of the reading laser), a dark discoloration is created that blocks reflections and forms a permanent, readable mark. The dye molecules absorb enough energy during the writing process to break down physically and chemically, leaving an area that no longer reflects light. The marks made by the writing laser follow the same encoding scheme as the pits in a CD-ROM, so writable CDs can be read by CD-ROM drives. Most writable CDs have a gold reflective layer, and therefore appear golden when viewed from the top or "label" side. However, the bottom side--where we get a good look at the dye through the clear substrate--reveals some key differences among subtypes of writable CDs. There are two principal kinds: those with a dark green appearance and those with a light green-golden appearance. Kodak writable CDs and Photo CDs are always clearly marked as such. Another distinguishing feature of Kodak writable CD products is the presence of a unique serial number, both in numerals for a person to read and as a bar code that can be read by certain player devices. The serial number and bar code are put on at the factory. They allow each writable disc to be identified and tracked, making them valuable tools for an archive to use in managing a collection of digital information.
Lightfastness of Writable CDs Tests show that the writable CDs of some manufacturers can be affected by casual exposure to light (for example, by leaving a disc bottom-side up on a desk for days). This can cause the dye to fade and the contrast between marks and lands to disappear. The dye formulation in Kodak writable CD products, however, provides much superior lightfastness, and the risk of accidental damage is much lower. Nevertheless, as a general rule it is prudent to keep all writable CD products in suitable enclosures (acrylic cases, caddies, or other opaque enclosures) when not in use and never to leave them exposed to direct sunlight. Ad 6. Jak funguje zápis na DVD?
Storing Data on a DVD DVDs are of the same diameter and thickness as CDs, and they are made using some of the same materials and manufacturing methods. Like a CD, the data on a DVD is encoded in the form of small pits and bumps in the track of the disc. A DVD is composed of several layers of plastic, totaling about 1.2 millimeters thick. Each layer is created by injection molding polycarbonate plastic. This process forms a disc that has microscopic bumps arranged as a single, continuous and extremely long spiral track of data. More on the bumps later. Once the clear pieces of polycarbonate are formed, a thin reflective layer is sputtered onto the disc, covering the bumps. Aluminum is used behind the inner layers, but a semi-reflective gold layer is used for the outer layers, allowing the laser to focus through the outer and onto the inner layers. After all of the layers are made, each one is coated with lacquer, squeezed together and cured under infrared light. For single-sided discs, the label is silk-screened onto the nonreadable side. Double-sided discs are printed only on the nonreadable area near the hole in the middle. Cross sections of the various types of completed DVDs (not to scale) look like this:
You will often read about "pits" on a DVD instead of bumps. They appear as pits on the aluminum side, but on the side that the laser reads from, they are bumps. The microscopic dimensions of the bumps make the spiral track on a DVD extremely long. If you could lift the data track off a single layer of a DVD, and stretch it out into a straight line, it would be almost 7.5 miles long! That means that a double-sided, double-layer DVD would have 30 miles (48 km) of data! To read bumps this small you need an incredibly precise disc-reading mechanism. Data Storage: DVD vs. CD DVDs can store more data than CDs for a few reasons: • • •
Higher-density data storage Less overhead, more area Multi-layer storage
- Higher Density Data Storage. Single-sided, single-layer DVDs can store about seven times more data than CDs. A large part of this increase comes from the pits and tracks being smaller on DVDs. Specification
CD
DVD
Track Pitch
1600 nanometers
740 nanometers
Minimum Pit Length 830 nanometers (single-layer DVD)
400 nanometers
Minimum Pit Length 830 nanometers (double-layer DVD)
440 nanometers
Let's try to get an idea of how much more data can be stored due to the physically tighter spacing of pits on a DVD. The track pitch on a DVD is 2.16 times smaller, and the minimum pit length for a single-layer DVD is 2.08 times smaller than on a CD. By multiplying these two numbers, we find that there is room for about 4.5 times as many pits on a DVD. So where does the rest of the increase come from? - LessOverhead, MoreArea On a CD, there is a lot of extra information encoded on the disc to allow for error correction -this information is really just a repetition of information that is already on the disc. The error correction scheme that a CD uses is quite old and inefficient compared to the method used on DVDs. The DVD format doesn't waste as much space on error correction, enabling it to store much more real information. Another way that DVDs achieve higher capacity is by encoding data onto a slightly larger area of the disc than is done on a CD. - Multi-Layer Storage To increase the storage capacity even more, a DVD can have up to four layers, two on each side. The laser that reads the disc can actually focus on the second layer through the first layer. Here is a list of the capacities of different forms of DVDs: Format
Capacity Approx. Movie Time
Single-sided/single-layer
4.38 GB
2 hours
Single-sided/double-layer
7.95 GB
4 hours
Double-sided/single-layer
8.75 GB
4.5 hours
Double-sided/double-layer 15.9 GB
Over 8 hours
You may be wondering why the capacity of a DVD doesn't double when you add a whole second layer to the disc. This is because when a disc is made with two layers, the pits have to be a little longer, on both layers, than when a single layer is used. This helps to avoid interference between the layers, which would cause errors when the disc is played. For the next section of "How They Work" click here, or choose from the map below: The DVD Video Format Even though its storage capacity is huge, the uncompressed video data of a full-length movie would never fit on a DVD. In order to fit a movie on a DVD, you need video compression. A group called the Moving Picture Experts Group (MPEG) establishes the standards for compressing moving pictures. When movies are put onto DVDs, they are encoded in MPEG-2 format and then stored on the disc. This compression format is a widely accepted international standard. Your DVD player contains an MPEG-2 decoder, which can uncompress this data as quickly as you can watch it. DVD Audio DVD audio and DVD video are different formats. DVD audio discs and players are relatively rare right now, but they will become more common, and the difference in sound quality should be noticeable. In order to take advantage of higher-quality DVD audio discs, you will need a DVD player with a 192kHz/24-bit digital-to-analog converter (DAC). Most DVD
players have only a 96kHz/24-bit digital-to-analog converter. So if you want to be able to listen to DVD audio discs, be sure to look for a DVD audio player with a 192kHz/24-bit digital-to-analog converter. DVD audio recordings can provide far better sound quality than CDs. The chart below lists the sampling rate and accuracy for CD recordings and the maximum sampling rate and accuracy for DVD recordings. CDs can hold 74 minutes of music. DVD audio discs can hold 74 minutes of music at their highest quality level, 192kHz/24-bit audio. By lowering either the sampling rate or the accuracy, DVDs can be made to hold more music. A DVD audio disc can store up to two hours of 6-channel, better than CD quality, 96kHz/24-bit music. Lower the specifications further, and a DVD audio disc can hold almost 7 hours of CD-quality audio.
Specification
CD Audio DVD Audio
Sampling Rate
44.1 kHz
192 kHz
Samples Per Second
44,100
192,000
Sampling Accuracy
16-bit
24-bit
Number of Possible Output Levels 65,536
16,777,216
In an audio CD or DVD, each bit represents a digital command telling the DAC what voltage level to output (see How Analog and Digital Recording Works for details). While an ideal recording would follow the raw waveform exactly, digital recordings sample the sound at different frequencies, and therefore lose some of the data.
Comparison of a raw audio signal to the CD audio and DVD audio output The graph above shows how the highest quality DVD audio compares to CD audio. You can see that DVD follows the signal more closely, but it's still a long way from perfect.
Celý anglický název zní Digital Versatile Disk. Potřebu něčeho novějšího než CD vyvolal hlavně filmový průmysl. Pro něj byl totiž standard White Book (Video CD) velice nevýhodný. Na delší filmy bylo potřeba více disků a celková kvalita pořád nedosahovala požadované úrovně. Kdežto DVD mnohem překračuje klasické video přehrávače. Na jedno
DVD se vleze celý film i s propagačními materiály, titulky apod. a je na chvíli zajištěna ochrana proti nelegálnímu přepalování. Rozměry disku jsou stejné jako CD, ale kapacita je nesrovnatelná. Dosáhlo se toho tím, že obě strany jsou použity jako datový nosič a také je možné provádět zápis na každou stranu ve dvou vrstvách. Použitý je přesnější laser s kratší vlnovou délkou, který rozezná menší pity a plošky, než klasické CD. Laserový paprsek je zaostřen vždy na jednu rovinu. Krom klasických 120mm disků, shodných s CD, je možné zakoupit i disk 80mm. Vlastnosti Krom obrovské kapacity je použito i dokonalejší kódování MPEG-2. Formáty DVD jsou dva: 720×480 s 60 snímky pro americkou televizní normu NTSC a 720×576 s 50 snímky pro evropskou normu PAL. Digital Versatile můžete zobrazit na klasických televizorech, i na širokoúhlých. Specialitou je možnost současného uložení záběrů z devíti kamer, takže můžete sledovat jeden záznam v devíti variantách. Kvalita zvuku šla také velice nahoru. DVD používá nový Dolby Digital. Ten obsahuje 5+1 kanálů: vpředu levý, střední a pravý, vzadu levý a pravý, navíc jeden kanál pro bas. Kapacita je následují: Jednostranný s jednou datovou vrstvou — průměr 12 cm, 4,7 GB — d 8 cm, 1,4 GB. Jednostranný se dvěma vrstvami — d 12 cm, 8,5 GB — d 8 cm, 2,8 GB. Dvoustranný s jednou vrstvou — d 12 cm, 9,4 GB — d 8 cm, 2,6 GB. Dvoustranný se dvěma vrstvami — d 12 cm, 17 GB — d 8 cm, 5,2 GB. Závěr DVD Mechaniku je možno zakoupit jako samostatný přehrávač k televizoru, nebo jako mechaniku DVD-ROM. Plánují se i DVD-R pro neopakovatelný zápis uživatelem a DVD-RAM pro opakované ukládání dat. Pozor na to, že DVD obsahuje normu MPEG-2, která není obsažena v žádných hardwarových komponentách, proto je dodávána jako součást přehrávačů. A co ochrana dat? Celý svět je rozdělen do 6 regionů, z nichž každý má svůj regionální kód a stejný kód musí obsahovat i DVD. Tím pádem by disk z USA neměl na evropském fungovat. V DVD jsou nainstalovány obvody, které nedovolují nahrávání filmů z disku na videokazety (přes televizor). Jak to dopadlo, ví mnoho lidí, kteří se dnes dívají na DVV filmy bez DVD. Na každém disku je zapsán copyright, který není možno kopírovat. Ad 7. Zajímavosti
Cool Facts • • • • •
The first DVD player hit the market in March 1997. More than 10 million DVD players have been sold since March 1997. If an average DVD movie were uncompressed, it would take at least a year to download it over a normal phone line. The Sony PlayStation 2 is the first video game system able to play DVDs. DVDs often have special features hidden on the disc. These "Easter eggs" can be previews of other movies, computer software or music. DVD Review has a listing of some great Easter eggs that viewers have found on DVDs.
•
•
• •
Some DVDs carry commentary tracks, in which the filmmaker talks about the movie while it is running. This can be very exciting for true film buffs. DVDs can also contain extra, previously unreleased scenes. And a DVD is sometimes a director's cut -- the film as the director originally intended it. Because DVDs are so durable, film aficionados can watch a favorite movie repeatedly without the disc losing its quality. This is also good for parents whose children like to watch the same movies over and over again. You can use the "jog-and-shuttle" feature on DVD players to find scenes, play them in slow motion or freeze a scene, and the video quality will remain the same. Software loaded from DVD, as opposed to CD-ROM, can contain more information. An entire encyclopedia can fit onto one DVD, whereas other formats would require multiple discs.
Zdroje:
ad 1. http://www.novinky.cz/Index/Pocitace_a_technika/7802.html -
na těchto stránkách se nachází asi 1000 článků, které se týkají mobilních telefonů, hardware a software počítačů, digitálních fotoaparátů atd.
ad 2. http://www.hifimarket.cz/shop/slovnik.asp?typ=1&p=h -
zde se nachází Hi-fi slovník, kde najdete vysvětlení pro různé termíny a loga z oblasti hi-fi, televize a domácího kina
ad 3. http://www.cdr.cz/a/clanky/clanek/236 -
toto je adresa CD-R serveru, kde jsou recenze na výrobky v oblasti CD, DVD a vypalování od různých firem, rejstřík pojmů, virtuální obchod, doporučení výrobků atd.
ad 4. http://www.cdr.cz/a/clanky/clanek/199 (viz ad 3.) http://www.volny.cz/pojemcz/index_1.htm -
seznam a vysvětlení pojmů z moderní, ale i ze starší elektroniky a elektrotechniky , nachází se zde i Katalog CZ:
-
Katalog CZ je nový internetový WWW odkazník se zaměřením na produkty elektroniky a elektrotechniky. Katalog CZ je součástí projektů AmaPro, které se zaměřuje na vývoj elektroniky a nových zařízení. V databázi jsou uvedena katalogová označení výrobku, popis výrobku a jeho distributor nebo výrobce
ad 5. http://www.cdr.cz/a/clanky/clanek/206 (viz ad 3.) http://www.howstuffworks.com/framed.htm?parent=question287.htm&url=http://ww w.kodak.com/global/en/professional/products/storage/pcd/techInfo/permanence6.jhtml -
na těchto sránkách najdete principy procesů a přístrojů v různých kategoriích např. věda, zdraví, zbraně, elektronika atd.
ad 6. http://www.howstuffworks.com/dvd2.htm - popis funkce DVD, jeho výroba atd. ad 7. http://www.howstuffworks.com/dvd14.htm
