2.3 Compact disc

2.3.1 Fyzická struktura  kotouč o průměru 12 cm 8 cm různé tvary  výška 1,2 mm  vnitřní otvor 15 mm  váha 18g  ukázka výroby ukázka výroby

princip čtení a zápisu  pit značí přechod z 0 na 1 nebo obráceně na CD jich je cca 2 biliony  land rovná plocha  paprsek vyslaný laserem se buď vrátí či nikoli  používá se kódování 8b na 14bkódování z důvodu synchronizace  vlnová délka 780nm

laserová dioda fotocitlivý prvek čočka

 CD obsahuje předlisovanou drážku ve tvaru spirály začíná uprostřed CD a končí až narazí na lead out je 5 km dlouhá TPI =

řez diskem  polykarbonátový plátek 1,1 mm  záznamová vrstva liší se dle typu media  reflexní vrstva zlatá nebo stříbrná  ochranný lak a potiskpotisk Light Scribe potisk v inkoustové tiskárně

CD ROM  vzniká lisováním ze skleněné matrice  používá se pro distribuci hudby a programů

CD R  umožňují 1x zapsat respektive neumožňují přepis  jako záznamovou vrstvu používají organické barvivobarvivo při zahřátí laserem mění svoji odrazivost  doslova se vypálí chová se jako pit

CD RW  umožňuje přepis udává se 1000x  záznamová vrstva je tvořena slitinou kovu ( stříbra, india, antimonu a teluru) za normálních okolností je krystalická – land  zápis laser se zapne na vysoký výkon cca 700 C krystalická vrstva se změní na amorfní a funguje jako pit  přepis laser se přepne na nižší výkon cca 200 C amorfní se změní na krystalickou a krystalická zůstane  laser přepíná neustále mezi dvěma výkony

2.3.2 logická struktura  data jsou uspořádána do sektorů  velikost sektoru je 3 234B  struktura sektoru systémové info 16B + 98Binfo hlavička sektoru 16B datová část 2 048B korekční součty 288B

 data mohou být zaznamenána dvěma způsoby MODE12 048B/sektorudata MODE22 336B/sektoruzvuk  nepotřebujeme korekci  2 048B + 288B  2 048B + 288B + 16B = 2352B

přenosová rychlost Je definována několika způsoby  MODE1 1 s = 75 sektorů  75*2 048 B = B = 150 kB/sdata  MODE2 1 s = 75 sektorů  75*2 352 B = B = 172 kB/szvuk  většinou se udává 176 kB /s  její násobky se používají pro udávání rychlostí mechanik

princip digitálního zvuku  vzorkovací frekvence (sample rate)  počet vzorků (samplů) na sekundu záznamu  obvyklé hodnoty jsou Hz ( vzorků za sekundu) nebo Hz (48 kHz)  rozlišení (bitová hloubka)  počet hodnot, které můžeme rozeznat  obvyklá hodnota je 16 (65 tis.) nebo 24 (16,7 mil.) bitů na vzorek  bitrate  míra komprese (zabalení) zvuku u formátů MP3/OGG/WMA/AAC/..  například hodnota 128 kb/s znamená, že každá sekunda zvuku zabere na disku 128 kilobitů (16 kByte)  čím je bitrate vyšší, tím je zvuk kvalitnější  bitrate může být pevný nebo variabilní (VBR)  pomocí variabilního bitrate můžete dosáhnout lepšího poměru velikost souboru/kvalita zvuku, není však vhodný, pokud potřebujete zajistit stálou rychlost čtení dat, například při přehrávání z internetu.

kapacita  je dána přenosovou rychlostí a délkou CD pro 80-ti minutové CD  data 80min * 60s * 150 kB/s = kB = 703 MB  zvuk 80min * 60s * 176 kB/s = KB = 825 MB Výpočet „kapacity“ hudebního CD × 2 × 2 × 74 × 60 = B převod minut na sekundy max. 74 minut hudby 2 kanály (stereo) rozlišení 16 bitů na vzorek, tj. 2 bajty počet vzorků za sekundu na jeden kanál

2.3.3 zápis dat na disk  Vnitřní zóna obsahuje testovací, kalibrační a administrační oblast  PCA  kalibrační programové pole  pomocí tohoto pole a inicializačního testu dojde ke kalibraci záznamového laseru pro tento disk  PMA  udává počet tracků  jejich začáteční a koncový bod.  TOC (Table of Contents) tabulka s obsahem disku je zde počet stop, jek jsou dlouhé a kde začínají  Lead-In úvod CD – obsahuje TOC po vypálení disku jsou do ní zapsána navíc kontrolní data o obsahu celého disku 9 MB = 1 min  Lead-Out uzavírá disk a upozorňuje na jeho konec – zastaví laser 13,5 MB = 1,5 min každá sekce má svoji vlastní Lead In a Lead Out odkaz

metody zápisu Zápis CDZápis DVD DAO TAOIncremental Recording SAOSequential Recording Packet WritingMultiSession Mount RainierRandom Recording MultiSessionPacket Writing, Mount Rainier

DAO (Disc-at-Once)  zápis najednou v tomto režimu záznamu, je obsah média nahrán najednou bez vypnutí laseru pro DVD je to jediný způsob, TAO (Track-at- Once) není umožněno DAO se používá například pro vypalování hudebních, herních CD s ochranami a také při zápisu formou přeplňování média (overburning) na takto vypálené médium již není možné přidávat další data disk je automaticky po ukončení zápisu uzavřen

TAO (Track-at-Once)  zápis po stopách po každé vypálené stopě dojde k vypnutí laseru na médium vypalované způsobem TAO lze později přidávat další stopy maximální počet stop (v rámci jedné sekce) je 99

SAO (Session-at-Once)  zápis po sekcích sekcí se rozumí například audio nebo datová část obdoba metody DAO  používaná při záznamu CD-Extra  za první sekcí (může obsahovat více audio stop) následuje další sekce například s datovým obsahem  mezi sekcemi dochází k vypnutí laseru.

Packet Writing  metoda nahrávání dat po malých blocích (paketech) mohou být pevné i proměnlivé délky spolu se speciálními programy typu Nero InCD lze média použít jako náhradu za diskety či výměnné disky.  viz UDF formát

Mount Rainier  vychází ze staršího paketového zápisu  zdokonalena správa vadných bloků stará se o ni vypalovačka a má ji obsaženou přímo ve firmwaru  vypalovací mechaniky, které podporují technologii Mount Rainier, jsou označeny logem EasyWrite výrobci mechanik, kteří chtějí používat logo EasyWrite, musí požádat o souhlas společnost Philips  zmenšení velikosti CD zhruba o 100 MB  pro první zápis je médium připraveno zhruba za 10 sekund a poté už jsou mechanice posílána data v blocích o velikosti 2 kB

 MTA (Main Table Area) blok rezervovaný z Lead-In obsahuje strukturu identifikující formát média a dále také management systému chyb.  STA (Secondary Table Area) je záložní kopie MTA poskytuje přístup ke struktuře disku MRW mechanikám, které umí Mount Rainier pouze číst  GAA (The General Application Area) hlavní aplikační zóna. Je to logicky adresovaný prostor o velikosti minimálně 2 MB navázaný na tradiční formát média  DMA (The Defect Managed Area) DMA je samostatně adresovaná oblast a obsahuje vlastní adresování LBA (Large Block Adress) její součástí jsou zóny SA (Spare Area 1 a 2 – rezervní zóny) a UDA (User Data Area – uživatelská data, to je to místo kam se zapisují data)

MultiSession  zápis více sekcí postupně zůstává disk otevřený, dokud ho neuzavřete sami TOC se zapisuje až po nahrání poslední sekce a tím dojde také k jeho uzavření  čtecí mechanika musí být schopna postupně od poslední sekce rekonstruovat souborovou strukturu celého CD či DVD. Vytváří si vlastně jakousi virtuální TOC  je-li mechanika vybavena schopností číst multisession, nelze poznat zda je CD nahráno jako multisession nebo singlesession.  uzavírací blok – uzavře naposledy zapsanou session není to klasický Lead-Out,  otevírací blok – pokud se přidávají na disk další session, musí se zapsat tento blok, který otevře disk pro další zápis není to klasický Lead-In na DVD+R je možno zapsat až 191 session a každá z těchto session musí obsahovat tzv. uzavírací a otevírací blok

Incremental Recording  tato metoda se používá u DVD  je hodně podobná metodě TAO u CD rozdíl je v tom, že po uzavření disku se jeví jako by byl zapsán metodou DAO  vypalovačka zapíše data a přitom vytvoří oblast rezervovaných fragmentů  při dalším zápisu se využije oblast rezervovaných fragmentů a data se zapíší do této oblasti  nakonec při uzavření disku dojde k vytvoření Lead-Out a takto uzavřený disk se tváří, jako by byl vypálen metodou DAO

Sequential Recording  tato metoda se používá u DVD RW  tento typ zápisu připomíná v mnohém MultiSession jenom se nevytváří uzavírací a otevírací bloky  při tomto způsobu zápisu se na konci zapsaných dat pro větší kompatibilitu s mechanikami DVD-ROM a stolními přístroji vypálí dočasný Lead-Out  při dalším zápisu se dočasný Lead-out přepíše daty a opět se vytvoří dočasný Lead-Out  to se opakuje tak dlouho, dokud se disk neuzavře a vytvoří se klasický Lead-out

Random Recording  tento zápis se používá s výhodou u disků DVD- RAM a DVD+RW  zápis funguje podobně jako zápis na pevný disk na optický disk se data ukládají tam, kde je místo neukládají se tedy od počátku disku a mohou být kdykoli přepsána nebo nahrazena jinými

souborové formáty  určuje, jakým způsobem jsou soubory na disku organizovány souborové formáty

FAT 32  používá se převážně u pevných disků (HDD)  u DVD-RAM lze tento formát použít také a médium následně jako pevný disk používat se všemi výhodami tohoto systému.

ISO 9660  nejstarší a nejpoužívanější Level 1 - je zcela kompatibilní se systémem MS-DOS  název souboru 8+3 znaků  při delším názvu jsou znaky nahrazeny "tildou„  hloubka zanoření adresářů má pouze 8 úrovní  nelze používat abecedu s diakritikou, malá písmena a speciální znaky. Příklad: Soubor má název zkusebni text.txt v systému ISO 9660 Leve1 se tento název zobrazí jako zkuseb~1.txt Level 2 - je drobným vylepšením Levelu 1  název souboru 27+3  hloubka zanoření adresářů 32 úrovní Joliet ( ISO 9660:1988)  vylepšení od MicroSoftu  název souboru 61+3, zároveň ukládá i název pro DOS  hloubka zanoření adresářů je dána počtem znaků cesty na 240  umožňuje vypalovat disky multisession ISO 9660:1999  od 2005 integrováno v Neru  název souboru  hloubka adresářů není omezena

UDF (Universal Disc Format)  umožňuje, aby se CD chovalo jako disk  CD musí být naformátováno  dojde ke snížení kapacity z 650 MB na 533 MB  musíme mít utilitu UDF Reader např.: InCD z Nera  Výhody: výborná kompatibilita na všech platformách např. AIX, FreeBSD, MAC, Linux, Novell NetWare, Solaris, Windows). zápis používá tzv. Packet Writing  používá se u přepisovatelných médií  Nevýhody: Asi jedinou nevýhodou je potřeba použití ovladače pro různé verze UDF a operačního systému.  W indows 2000 obsahují v základní instalaci ovladač verze 1.02 a 1.50  Windows XP mají v základní instalaci navíc ovladač ve verzi 2.00 a 2.01  do nižších verzí Windows je třeba ovladač nainstalovat a ovladače jsou zdarma. Nejsnazší cestou jak dostat ovladače pro UDF do systému je instalace programů, které mají přímý přístup k vypalovačce. Jsou to programy jako InCD, DLA, InstantWrite, DirectCD, Toast či Drag-to-Disc.

2.3.4 mechaniky CD  slouží pro přehrávání medií  umožňují i zápis  bývají kombinované CD + DVD (+ BR)  základní rychlost je 176 kB/s rychlost mechanik se udává v jejich násobcích  A* /B* /C*  Arychlost nahrávání R  Brychlost nahrávání RW  C rychlost čtení

rychlosti otáčení CAV a CLV  konstantní úhlová rychlost otáčení CAVCAV (Constant Angular Velocity) datový tok není konstantní  výhody mechaniku tolik nezatěžuje mechaniky jsou podstatně tišší jejich pohon nejspíše vydrží déle něž CLV mechanice přístupová doba je kratší  protože pohon nemusí měnit rychlost otáčení

 konstantní obvodové rychlosti CLVCLV (Constant Linear Velocity) rychlost otáčení není konstantní, ale mění se v závislosti od vzdálenosti hlavy od středu disku pod čtecí hlavou probíhá vždy stále stejné množství dat  nevýhody rozdíl v rychlostech otáčení při středu a při okraji začal způsobovat nadměrné opotřebení celé mechanické části a především pohonu.  u mechanik s dvanáctinásobnou rychlostí je počet otáček až ot/min.

DVD-ROM Záznamová kapacita na jednu vrstvu 650 MB 4,7 GB