Bc. David Škaroupka Počítače a mikroprocesorová technika Optické mechaniky Bc. David Škaroupka Počítače a mikroprocesorová technika

Historie Zrození optických mechanik se odehrálo již v první polovině 80. let (1982) Masový nástup byl zaznamenán v polovině 90. let Hromadné rozšíření technologie přepisovatelných optických disků nastalo až na přelomu století

Historie DVD disky se objevují v letech 1995-96 První DVD-RW mechaniky byly uvedeny na sklonku roku 1999 první mechanika, která zvládala zápis na CD-R/RW i DVD-R/RW se objevila v roce 2001 Na počátku roku 2002 se objevil formát DVD+R.

Princip optických médií Princip většiny optických médií spočívá v záznamové stopě, na které se střídají plochy odrážející světlo čtecího laseru s plochami, které světlo propouštějí, pohlcují nebo rozptylují. Binární informace je tedy zaznamenána formou dvojkového kódu 0,1 - kde „nula" znamená odraz (tzv. Land, tedy odrazová ploška) a „jednička" značí žádný odraz (tzv. Pit, tedy jáma) čtecího paprsku. Jednotlivé typy optických médií se ovšem liší ve způsobu, jakým jsou na nich informace uspořádány.

Princip optických mechanik Kompaktní disk je čten pomocí laserového svazku, jenž se tvoří v optice mechaniky. Speciální čočky umožňují, aby byl laser zaostřen na velmi malé místo na disku. Laser se zaostřuje na datovou spirálu a odražené světlo je podle sledu lands a pits snímáno fotodetektorem.

Když laser svítí na land, dopadá velká většina odraženého světla přímo na fotodetektor, čímž dojde k vytvoření elektrického signálu. Pokud svítí na pit, světlo se odrazí velmi rozptýlené a žádný elektrický impuls se nevytvoří. Když je přečten sektor, prochází data převodníkem Digital to Analog (DA převodník) - v případě audia, nebo jdou do počítače v digitální formě - v případě CD-ROM. Výhoda bezkontaktního snímání informace z CD přisuzuje tomuto médiu jedinečnou vlastnost. Používáním nedochází totiž k jeho opotřebování.

CD-ROM Data jsou zaznamenána v sektorech, které tvoří souvislou spirálu (délka každého sektoru je stejná). První generace četly konstantní lineární rychlostí (při čtení stopy u středu CD se točily rychleji, než při čtení u okraje). Současné mechaniky kombinují technologii konstantní lineární rychlosti (CLV) s konstantní úhlovou rychlostí (CAV). CD obsahuje speciální oblast TOC, (kde jsou údaje o umístění souborů nebo počátcích zvukových stop),zaváděcí (lead-in) a ukončovací (lead-out) oblasti obsahující „digitální ticho“. Kromě hlavní datové stopy + speciální subkódové stopy (slouží k zaznamenání časového kódu, pro data protikopírovacích systémů…). Jako záznamová vrstva je použita tenká vrstvička hliníku s vyraženými jamkami (výroba lisováním).

CD-R Prakticky identické s jednotkou CD-ROM co do struktury Jako záznamová vrstva je použit organický materiál schopný propouštět světlo laseru k odrazivé vrstvě na horní straně disku. Při zápisu záznamový laser změní organickou vrstvu tak, že nadále světlo čtecího laseru nepropouští (tak vzniká obdoba jamek v hliníkové vrstvičce). Změny při zápisu jsou nevratné, proto je možné na každé místo CD-R disku zapsat jen jednou. CD-R obsahují speciální oblast sloužící ke kalibraci laseru vypalovačky (podle média si sama nastaví výkon zapisovacího laseru).

CD-RW Na obou stranách záznamové vrstvy jsou přidány dvě vrstvičky dielektrického substrátu, jež slouží k odvodu přebytečného tepla při zápisu. Zápis se provádí do speciální záznamové vrstvy, která je vytvořena ze směsi stříbra, india, antimonu a telluria. Při zahřátí tohoto speciálního substrátu na určitou teplotu se změní jeho struktura na krystalickou (a tudíž světlo propouštějící), při zahřátí na vyšší teplotu se struktura změní v amorfní (a tedy světlo pohlcující). Existuje několik „skupin" CD-RW médií určených pro různé rychlosti zápisu. Pro vyšší rychlosti zápisu je nutné změnit složení záznamového substrátu (aby stačila kratší doba zahřívání). Mezi nevýhody CD-RW patří relativně malý počet zapisovacích cyklů (obvykle je udáváno l 000 cyklů) a stejně jako u CD-R nelze zapisovat na „přeskáčku“(je třeba znát seznam zapisovaných dat před započetím vypalování).

DVD formát Vyšší kapacita než CD (snížena vzdálenost stop, zkrácena minimální délka pitů) => změna vlnové délky čtecího laseru. DVD disky ale mohou obsahovat až čtyři záznamové vrstvy (dvě na každé straně-jedna je polopropustná->umožňuje přeostření na vnitřní vrstvu)=>kapacita až 17 GB. Přepisovatelné a zapisovatelné DVD disky používají podobné technologie jako přepisovatelná a zapisovatelná CD. Data nemusí být zapisována najednou formou „sessions" jako je tomu u CD.

DVD-RAM Je nejstarší přepisovatelný formát, byl navržen především pro záznam dat a nemá data organizována do souvislé stopy. Odlišná struktura uložených dat i technologie zápisu umožňují, aby byly DVD-RAM disky použity k tzv. timeshiftingu - tedy současnému záznamu i přehrávání na jediném disku.

DVD-R Zapisovatelné DVD se v mnohém podobá CD-R. Zapisovat lze buď v režimu disc-at-once, nebo technologií incremental writing - data lze přidávat průběžně v DVD-ROM mechanikách, ale ve stolních přístrojích je disk čitelný až po „uzavřeni". Hlavními výhodami DVD-R médií je relativně nízká cena vysoká kompatibilita a předpokládaná dlouhá životnost (cca 100 let).

DVD-RW DVD-RW je obdobným rozšířením pouze zapisovatelné technologie, s jakým jsme se setkali již dříve v případě CD-RW. Nevýhodou DVD-RW formátu je omezená kompatibilita a další velkou nevýhodou je nutnost „uzavření" disku aby byl čitelný ve stolních přístrojích a v DVD-ROM mechanikách.

DVD+RW Po fyzické stránce (substrát) se disk podobá CD-RW či DVD-RW, ale způsoby záznamu jsou odlišné. Pro lepší kompatibilitu se stolními přístroji lze na DVD+RW disky zapisovat dvěma způsoby - buď CLV (pro zápis videa) nebo CAV (pro záznam dat). Novinkou je proměnná rychlost kódování videa (VBR) - dovoluje kdykoliv pozastavit a obnovit zapisovací proces. Výhodou DVD+RW formátu je podpora videa a dat v jediném souborovém systému a mnohem flexibilnější způsob zápisu (média není nutné pro čtení v novějších mechanikách „uzavírat„).

DVD+R Zapisovatelný disk „plusového" typu se paradoxně objevil až po uvedení přepisovatelného. Smyslem jeho uvedení bylo vytvořit jasnou alternativu ke konkurenčnímu DVD-R (zapisovatelná rnédia bývají taktéž levnější, absence takového levného média by tedy „plusový" standard znevýhodňovala).

Budoucnost DVD - 27 GB a modrý laser Blu-ray disc a na první pohled zaujme předpokládanou kapacitou 27 GB. Další zajímavou vlastností by mohla být přenos dat rychlostí 36 Mbps a také to, že by samotný disk měl mít neoddělitelný obal jako mají například diskety. Tak vysoké kapacity má být dosaženo jednak díky modrému laseru, který má o přibližně 1/5 menší tloušťku než dnes používané červené lasery a jednak díky kvalitnějším 12-centimetrovým médiím.

FMD - Fluorescent Magnetic Disk Je to technologie vzdálenější budoucnosti (20-30let), je to speciální opticko-magnetický disk na který bude možno zapsat až několik desítek až stovek TB. Zatím existují jen média a na mechanikách, které by se daly umístit do počítače se pracuje. Rychlost čtení a zápisu na tyto média se pohybuje kolem 1GBps až desítek GBps.

Děkuji za pozornost