DVD-привод персонального компьютера

История развития компакт-дисков

Лазерные оптические диски — компакт-диски (compact disk, CD) — появились после того, как персональные компьютеры начали победное шествие по планете. И как это ни удивительно, поскольку различных технологий хранения данных весьма много, сегодня компакт-диски успешно вытеснили гибкие магнитные и магнитооптические диски и стали неотъемлемой частью современного персонального компьютера. Этому способствовало несколько факторов. В первую очередь — пластмассовый компакт-диск очень просто изготавливается и имеет незначительную стоимость. Во-вторых, цены на приводы компакт-дисков быстро снизились и в настоящее время для наиболее дешевых моделей CD-ROM и DVD составляют примерно 10—15 евро. Ко всему прочему, приводы компакт-дисков необычайно просто интегрировались в архитектуру персонального компьютера, т. к. подключались аналогично винчестерам и не требовали никаких работ по настройке. И не только цена стала определяющим фактором для распространения компакт-дисков. Самое главное— появились технологии записи и перезаписи компакт-дисков, которые могут выполнять сами пользователи компьютеров.

Возможность без проблем записывать что угодно позволила на долгие годы отказаться от использования других съемных носителей, и лишь недавнее появление высокоемких флэш-накопителей создало некоторую конкуренцию, но, правда, не в области долговременного архивирования данных, где компакт-дискам пока нет серьезных соперников. Достоинство компакт-дисков еще заключается и в том, что совершенствование технологий лазерной записи на компакт-диск позволило разработать и внедрять новые форматы компакт-дисков при одном и том же форм-факторе. Начав со скромной в настоящее время величины в 650 Мбайт, объем записываемых данных на форматы компакт-дисков увеличился, сначала 700—800 Мбайт, а потом до 4,7 Гбайт.

Сегодня реально стало возможно записать около 50 Гбайт. Но заметим, что готовятся к запуску в производство новые спецификации, где оговаривается объем данных в 100 Гбайт и более, в частности, в ближайшее время мы увидим технологию голографической записи уже на наших компьютерах (скорее всего, пока не будет решена проблема с технической защитой авторских прав на аудио- и видеоконтент, данная технология не будет доступна рядовым пользователям). Правда, компакт-диски — как наиболее простые носители данных, вызывают в компьютерном сообществе много проблем. Причем чем более доступными становятся устройства для чтения и записи компакт-дисков, тем больше «головной боли» появляется от их использования. И все от того, что владельцы авторских прав на музыкальные записи и видеофильмы в последнее время всерьез озаботились защитой компакт-дисков от копирования. Скажем, чуть ли не каждый год появляются новые стандарты записи информации на компакт-диски, направленные, якобы, на повышение сервиса для пользователей. А в итоге возникают фирменные «монстры», которые, например, портят «чужие» приводы компакт-дисков, или сам пластмассовый диск портится после ограниченного числа просмотров записанного на него видеофильма. Иногда владелец авторских прав на контент создает шпионские программы или, как их скромно называют, программы для защиты от копирования и потом убеждает пользователей, что так и должно быть, причем грешат этим и весьма именитые фирмы.

Конструкция компакт-диска

Стандартный компакт-диск— это пластмассовый диск диаметром 120 мм, который может быть помещен в любой привод CD, DVD в том числе и бытовой проигрыватель аудио- и видеодисков. Но существуют и становятся все более популярными малогабаритные компакт-диски диаметром 80 мм, а также компакт-диски прямоугольного формата— компьютеризированные визитные карточки. Подобные компакт-диски читаются и записываются на стандартных приводах CD, у которых всегда в лотке для компакт-диска имеется углубление для укладывания 80 мм дисков.

ПРИМЕЧАНИЕ Обратите внимание, что компакт-диски, в отличие от остального компьютерного «железа», разработаны в метрической системе измерений.

Стандартный объем записываемых данных на 120-миллиметровом компакт-диске равен 650 или 700 Мбайт, но существует ряд технологий для записи большего объема данных, например, 800 Мбайт. Кроме того, всегда можно воспользоваться функцией записи сверх нормы, чтобы на компакт-диск влезло еще несколько десятков килобайт «лишних» данных, т. е. обычный компакт-диск не форматируется жестко на строго определенное число мегабайт, поэтому формируемая структура данных определяется пользователем в пределах данной технологии. После блистательного успеха аудиокомпакт-дисков, а за ними компакт-дисков только для чтения CD-ROM (CD-Read-Only Memory), и по мере развития компьютерных технологий в 1995 г. появился стандарт DVD, предназначенный для записи на компакт-диски видеофильмов. Использование для чтения DVD-дисков лазера с волной излучения 0,63—0,65 мкм позволило увеличить плотность записи на компакт-диск. Первое поколение приводов DVD позволяло записывать 4,7 Гбайт (133 минуты фильма) данных на одной стороне диска, а на двустороннем диске до 9,4 Гбайт (диск вручную переворачивался).

В дальнейшем появились многослойные диски, которые позволяют записывать до 9,4 и 17 Гбайт (луч лазера фокусируется либо на наружном слое, либо на внутреннем). Способ изготовления компакт-дисков почти такой же, как у патефонных пластинок. На прозрачном диске из поликарбоната толщиной 1,2 мм с помощью металлической матрицы методом выдавливания создаются информационные дорожки. Для улучшения отражающих свойств на диск наносится слой алюминия (изредка золота), а для защиты от грязи диск покрывается слоем лака. У компакт-дисков стандарта CD-R (CD-Recordable) между металлическим слоем и диском находится термочувствительный красочный слой. При нагреве записывающим лазером, который имеет повышенную мощность, происходит разогрев металлического и красочного слоев, что приводит к химической реакции, изменяющей отражающие свойства нагретой точки. Обычно в качестве красителя используется цианин или фталоцианин.

Для возможности многократной записи для компакт-дисков стандарта CD-RW (CD-ReWritable) на поверхности пластмассового диска создается более сложная композиция из пленок различного состава, например, перед металлическим слоем помещается вещество, которое меняет свою кристаллическую структуру при нагревании, что приводит к изменению оптических свойств. Данные на компакт-дисках стандарта CD-ROM записываются на одной спиральной дорожке с интервалом в 1,6 мкм между витками. Длина минимальной информационной точки (пита) — 0,83 мкм. Для чтения информации используется инфракрасный лазер 780 нм. Более объемные DVD-диски имеют интервал между витками информационной дорожки в 0,74 мкм, длину пита 0,4 мкм, а для чтения применяют красный лазер, обладающий меньшей длиной световой волны 650 нм (для новых стандартов используют зеленый лазер). На рисунке ниже показаны микрофотографии поверхности дисков. Кроме перечисленных стандартов существует ряд других, которые разработали отдельные фирмы и группы фирм.
Для воспроизведения записанных в соответствии с ними компакт-дисков требуется, чтобы CD-ROM поддерживал соответствующий стандарт, а также была установлена специальная программа для обработки информации, например, просмотра фотографий в формате Photo-CDили использования режима караоке при проигрывании музыки. Наиболее важный стандарт для CD-ROM — это ISO 9660 (ISO — International Standard Organization, Международная организация по стандартизации), которому должны соответствовать все приводы, работающие с компьютерными компакт-дисками, в том числе и приводы DVD. Стандарт ISO 9660регламентирует, как размещаются данные (в том числе файлы и каталоги) на компакт-диске. Он регламентирует способы указания имен файлов и структуру каталогов. К примеру, используются три вложенных уровня. Первый уровень (Level 1)— файловая система в стиле MS-DOS, в которой имя файла — 8 символов плюс трехсимвольное расширение, а глубина вложенности каталогов до 8. В качестве символов могут использоваться только заглавные латинские буквы, цифры и символ подчеркивания. Второй уровень (Level 2) позволяет применять имена файлов длиной до 31 символа и глубиной каталогов 32. Два первых уровня не допускают фрагментацию файлов, т. е. файл должен записываться на компакт-диск за один раз в виде единого массива. Только для третьего уровня (Level 3) разрешена фрагментация файлов.

Формат DVD

Формат DVD (Digital Versatile Disk), разработанный корпорацией Sony совместно с рядом фирм, позволяет записывать на компакт-диск полнометражный фильм студийного качества. В дальнейшем стандарт дорабатывался, и сейчас существует несколько его разновидностей. Вначале было стандартизировано три формата: DVD-ROM, DVD-видео, DVD-аудио. Далее, из-за разногласий между разработчиками DVD, появились несколько форматов, предназначенных для многоразовой записи: DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW.

Для одноразовой записи применяются DVD-R и DVD+R. Как правило, вначале каждый новый формат для компакт-дисков поддерживает ограниченная группа фирм, поэтому у пользователей возникают серьезные проблемы с чтением дисков в различных приводах. В частности, формат DVD-RAM несовместим с другими форматами, но отлично подходит для резервного копирования, правда, популярным он так и не стал, поэтому цена компакт-дисков велика, и не каждый привод умеет работать с таким форматом. Форматы DVD-RW и DVD+RW (DVD-R и DVD+R) поддерживаются двумя группами фирм, но лидера среди этих двух форматов нет, поэтому ныне производятся мультиформатные приводы DVD, которые поддерживают оба способа чтения/записи, а также работают с любым форматом CD-ROM и DVD, за исключением самых экзотичных.

Можно констатировать, что в настоящее время даже «твердолобые» сторонники своего формата DVD вынуждены производить приводы компакт-дисков, умеющие работать с конкурирующим стандартом, хотя совсем недавно это считалось недопустимым. Стоимость компакт-дисков стандартов DVD-RW и DVD+RW (DVD-R и DVD+R) в настоящее время примерно одинакова и чуть-чуть дороже компакт-дисков CD. Какой формат будет главенствовать в будущем, предсказать нельзя, т. к. все зависит от того, насколько успешно пойдут дела на рынке новых и более объемных стандартов компакт-дисков. Во всяком случае, производители ныне поддерживают оба стандарта, а потребители перестают обращать внимание на тот или иной вариант. Хотя, кажется, стандарт «с минусом» более универсален, а стандарт «с плюсом» более быстр, но это уже субъективное мнение.

Следует упомянуть еще варианты компакт-дисков DVD с многослойной и двусторонней записью. Данные спецификации существовали изначально, но длительное время их использовали лишь для тиражирования фильмов на фабриках (и еще ряда случаев). Болванки для одноразовой или многоразовой записи были излишне дороги, но вот, после появления форматов Blu-Ray и HD-DVD, цена на многослойные диски стала снижаться, поэтому пользователям следует не торопиться переходить на суперсовременные носители, так как еще не все возможности формата DVD нами использованы.

Форматы Blu-Ray и HD-DVD

Дальнейшее развитие технологии записи данных на компакт-диски сегодня пошло по пути использования голубых лазеров, что позволяет поднять объем данных почти до 50 Гбайт. Причем в разработчики снова предложили пользователям два конкурирующих стандарта — Blu-Ray («голубой луч») и HD-DVD (High Definition DVD) (DVD высокого разрешения). Оба варианта несовместимы друг с другом. Ожесточенная борьба между двумя стандартами, к счастью, быстро кончилась, и в 2008 г. победа осталась за Blu-Ray. Тут, видимо, сказалось то, что она применяется в игровой приставке Playstation 3, а сама приставка является неплохой альтернативой компьютерам PC, так как позволяет устанавливать произвольную операционную систему. Но, как заявил позже представитель корпорации Samsung, время жизни технологии Blu-Ray вряд ли превысит 5 лет. А корпорация Hitachi уточнила, что будет совершенствовать технологию HD-DVD и не собирается полностью прекращать работу над этим проектом, несмотря на отказ представителей кинобизнеса ее использовать.

Основная причина, которая заставляет производителей внедрять технологии Blu-Ray и HD-DVD,— это видеоформат высокого разрешения HD (High Definition). Если в обычном видеокадре насчитывается 525 строк развертки в изображении, то кадр изображения с высокой четкостью содержит от 720 до 1080 строк развертки. Соответственно, стандартного объема DVD не хватает для записи фильмов в формате HD. Двумя группами производителей были разработаны довольно похожие друг на друга новые стандарты компакт-дисков с чтением/записью голубым лазером. Уменьшение длины волны (405 нм вместо 650 нм в DVD) позволило уменьшить дифракцию, а это обеспечивает более точную фокусировку на поверхности чтения/записи. Компакт-диск HD-DVD по конструкции аналогичен традиционному компакт-диску DVD и состоит из двух соединенных оборотными сторонами подложек диаметром 120 мм и толщиной 0,6 мм. У компакт-диска может быть до трех слоев по 15 Гбайт для записи данных, что дает в сумме 45 Гбайт или до 12 часов записи в формате HD. Формат Blu-Ray имеет толщину подложки всего 0,1 мм (остальные размеры аналогичны DVD), для нее используется специальное полимерное покрытие, которое устойчиво к протирке диска бытовыми средствами очистки и на котором не остаются царапины. Компакт-диск может иметь до двух слоев, хотя анонсируются и четырехслойные варианты. Однослойный диск формата Blu- Ray имеет емкость 23,3/25/27 Гбайт для записи данных или 9 часов видео HD. Для обоих форматов используются приводы компакт-дисков, по габаритам и внешнему виду аналогичные приводам DVD. Плюс в новых приводах можно читать и писать компакт-диски формата DVD, а также читать формат CD.

Но не следует думать, что мы обязательно станем в будущем пользоваться Blu-Ray или HD-DVD, т. к. регулярно поступают сообщения о новых технологиях, в частности, о голографической записи, когда на диск записывается несколько сотен гигабайт информации и т. д. В общем-то, можно сказать, прогресс в области компьютерных технологий идет так стремительно, что прогнозировать на длительный срок, что и как будет — неблагодарное дело.

ПРИМЕЧАНИЕ Формат HD-DVD поддерживался студиями Universal Studios Home Entertainment,Paramount Home Entertainment, New Line Cinema, Warner HomeVideo и HBO. Формат Blu-Ray изначально поддерживался студиями Walt Disney Pictures, Twentieth Century Fox, Warner Bros, Sony Pictures, Lions Gate Home Entertainment и MGM.

Следует указать на ряд проблем для победителя гонки с голубым лазером. Хотя Blu-Ray и остался в гордом одиночестве, пользователи не стремятся в магазины за такими дисками и приводами. И дело не только в цене. В первую очередь, технология Blu-Ray была разработана для защиты авторских прав киноиндустрии, поэтому об интересах пользователей компьютеров думали в последнюю очередь. Соответственно, вопрос о хранении произвольных данных на дисках Blu-Ray пока остается открытым, т. к. неясно, можно ли будет прочитать записанный на одном компьютере диск на другом, поскольку в технологии Blu-Ray используются многочисленные системы защиты от несанкционированного чтения и копирования. Причем имеет место жесткая система лицензирования и отбора заводов, которые имеют право выпускать продукцию с технологией Blu-Ray. Еще одна «ложка дегтя» для технологии Blu-Ray состоит в том, что разработчики, как и для DVD, установили зоны пользования (коды регионов), правда, всего три:

• 1 или А — Америка, Восточная и Юго-Восточная Азия (исключая Китай);
• 2 или В — Европа, Океания, Африка, Ближний Восток;
• 3 или С — Центральная и Южная Азия, Монголия, Россия, Казахстан, Китай.

Трудно сказать, с какой позиции подходили к определению зон, но Россия и Украина оказались в разных.

Скорость передачи данных

При проигрывании аудиозаписей используется метод считывания информации с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV), при котором скорость вращения диска плавно уменьшается при изменении положения читающего лазера (от центра диска к краю). Соответственно, проигрыватели Audio CD и первое поколение приводов CD-ROM имели скорость передачи данных, равную 150 Кбайт/с. В следующих поколениях приводов скорость вращения постепенно увеличивали, а для классификации устройств использовали кратность относительно первого поколения. В настоящее время для традиционных компакт-дисков достигнут практический потолок в повышении скорости — 56х, т. к. даже на скорости в 48х существует опасность разрушения некачественного компакт-диска и повреждения его осколками внутренней конструкции привода. Ниже приведено соотношение между кратностью привода CD-ROM и скоростью передачи данных.

Так как поддержание постоянной линейной скорости при больших оборотах диска — технически сложная задача, для скоростных приводов используют метод постоянной угловой скорости вращения (Constant Angular Velocity, CAV), а также комбинированный метод CLV-CAV. В последнем случае от самой внутренней дорожки до середины диска применяется метод CLV, а для внешних дорожек — метод CAV. Но могут использоваться и другие методы, например, компания ASUS применяет метод CLV-CAV, но дополнительно область данных делится на несколько зон, между которыми скорость вращения изменяется ступенчато. При покупке привода компакт-дисков следует помнить, что кратности, которые указываются на скоростных приводах, могут относиться как к максимальному (достигается на внешней части диска), так и к среднему значению, которое опять-таки может рассчитываться по-разному, соответственно, из-за этого бывает сложно сравнивать приводы компакт-дисков различных фирм.

ПРИМЕЧАНИЕ Стандарт на компакт-диски CD-RW появился после того, как у пользователей стали популярны приводы CD-ROM. Соответственно, компакт-диски CD-RW мо- гут быть прочитаны только на приводах CD-ROM, совместимых со стандартом MultiRead. Можно считать, что если CD-ROM был выпущен в 1998 г. или позд- нее, а его скорость составляет 24х или выше, то он должен прочитать данные на компакт-диске CD-RW.

Тест приводов и компакт-дисков

Рынок компакт-дисков и приводов для них фактически зависит от цены на изделия, т. к. топовых моделей, которые имеют особые характеристики, — нет! Соответственно, купив привод или пачку компакт-дисков, желательно убедиться, что же на самом деле куплено. Кстати, вопрос немаловажный, когда приходится записывать или читать большое количество компакт-дисков, например, при резервировании информации в локальной сети. Для комплексной проверки привода и компакт-дисков компания Ahead Software разработала программу Nero CD-DVD Speed, которая позволяет протестировать приводы CD-ROM и DVD. Программу можно загрузить здесь.
На рисунке показано первое окно программы. После запуска программы можно убедиться, какие приводы компакт-дисков установлены в системе, и узнать их основные характеристики. Если вставить компакт-диск в привод и нажать кнопку Пуск, то после прохождения теста на экране будут выведены две кривые, верхняя — линейная скорость чтения компакт-диска, а нижняя — угловая скорость чтения. Для достоверности желательно провести тест с компакт-дисками от различных производителей. Используйте компакт-диски, на которых записана одна сессия. Дополнительно можно проверить ряд различных характеристик, доступ к тестам через вкладки меню программы Nero CD-DVD Speed. В частности, можно протестировать сохранность данных на компакт-диске. Относительно этого теста можно отметить, что данная функция полезна для проверки архивов, т. к. часто довольно много компакт-дисков из старых архивов просто не читаются, а о сохранности информации на остальных дисках можно только догадываться.

Производители приводов компакт-дисков

Разрабатывают и выпускают приводы компакт-дисков множество компаний, но в России наибольшую известность имеют следующие: ASUS, Pioneer, Samsung, LG, Lite-On. Продукция других фирм появляется в магазинах очень редко, а многие бренды, ранее бывшие популярными, ушли с рынка. Далее приведены краткие характеристики компаний, продукцию которых можно встретить в компьютерных магазинах.

ASUS

Продукция корпорации ASUSTeK Computer Inc в настоящее время наиболее популярна в России, т. к. имеет неплохие характеристики и невысокую цену. Выпускала практически всю номенклатуру оптических приводов: DVD и CD в различных модификациях.

Pioneer

Корпорация Pioneer Corporation специализируется на выпуске различной аудио- и видеопродукции — многие знают ее знаменитые звуковые колонки — одни из лучших. Для компьютеров компания выпускала различные модели приводов DVD и Blu-Ray/DVD. В последнее время компания передала выпуск ряда устаревшей продукции другим компаниям, в том числе всех приводов компакт-дисков для компьютеров, которые производят модели приводов как под своим логотипом, так и под брендом Pioneer.

Samsung

Корпорация Samsung предлагает на 2010 г. оптические приводы формата DVD-RW: SH-S223F и SH-S223Q. Приводы формата Blu-Ray не выпускаются.

TEAC

Корпорации TEAC Corporation в Токио и имеющая подразделение в Германии , производит весь спектр приводов оптических дисков. Ранее ее приводы компакт-дисков считались одними из самых удачных, сейчас ее продукция встречается реже, но все равно пользуется уважением.

Plextor

Корпорация Plextor производит оптические приводы, оптические диски, различные портативные приводы CD/DVD и HDD. Ее продукция не так популярна в России, как других именитых производителей, но пользуется уважением у пользователей компьютеров.

Lite-On

Корпорация Lite-On IT входит в состав тайваньской группы Lite-On Group, которая объединяет 9 компаний. Ее история началась в 1995 г. в качестве производителя приводов компакт-дисков, в дальнейшем, в 2006 г., было куплено предприятие BenQ по производству приводов компакт-дисков. В последнее время продукция этой компании достаточно популярна в России. Для компьютеров выпускается широкая номенклатура приводов всех форматов, в том числе формата Blu-Ray.

AOpen

Тайваньская компания AOpen основана в 1996 г. Выпускает широкую номенклатуру комплектующих изделий для компьютеров: материнские платы, приводы CD, мультимедийные продукты и т. д.

Sony (NEC)

Корпорация Sony ранее выпускала несколько моделей приводов компакт-дисков форматов DVD и Blu-Ray. Подробности об этой категории продукции можно найти здесь и здесь В настоящее время корпорацией Sony выпускаются приводы компакт-дисков совместно с компанией NEC. .

LG

Корпорация LG Electronics выпускает приводы компакт-дисков для чтения и записи всех форматов.