Созидательный лазер или что такое «оптическая пластинка»

История зарождения CD-ROM
Всем давно известно, что жизнь юзера за компьютером, который не имеет оптического приводом (в просторечии называемого CD-ROM`ом) была бы просто невыносимой. А ведь раньше именно так и было.

Первый CD-диск свет увидел в 1982 году и по своей сути являлся музыкальным диском, пришедшим на смену виниловой пластинке. На тот момент, появление подобного накопителя вызвало настоящий фурор и породило массу споров среди любителей звука, но речь не о споре, а о самих накопителях и носителях. 1982 год можно считать точкой отсчета - когда CD начал массово внедрятся в персональные компьютеры. Дабы оценить революционность технологии, достаточно напомнить, что емкость тогдашнего HDD не превышала 1Гб.

Конечно, сам по себе диск появиться не мог. Главным образом, появлению и развитию данной технологии этому способствовали две известнейшие компании – Philips и Sony. На сегодняшний момент продолжают контролировать и задавать тон рынку звука и аудио техники, взять хотя бы студию Sony Records или интерфейс S-PDIF (Sony Philips Digital Interface), который считается лучшим другом меломанов в цифровой аудио аппаратуре.

Так же произошло и в далеком 1982 году, когда стандарт Red Book - формат записи аудиокниг - стал соответствовать Audio CD или Digital Audio (CD-DA). То есть, технология постепенно догнала и поглотила специализированный формат записи аудио.

С именем Red Book связана интересная история. Почему музыкальный компакт-диск получился именно 74-минутным. А произошло это потому, что глава компании Sony (Акио Морита) решил ориентировать аудио компакт-диск на ценителей классической музыки, а поскольку в Японии на то время самой популярной классической «вещью» была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 73 минуты, диск стал вмещать в себя 74 минуты и 33 секунды (длительность данной композиции). Когда пересчитали минуты в мегабайты, то получили 640 мегабайт (одна минута звука audio-CD равна 8.6 Мб). Конечно «красная книга» описывала не только длительность звука по времени, но и систему кодирования звука, и метод кодирования данных на самом диске, но это тема для отдельной статьи.

Следующей «цветной книгой» стала спецификация Yellow Book или Желтая книга, которая позволила записывать (а в то время только штамповать) на диск данные. Тут тоже, конечно, весь вопрос упирался в систему канального кодирования, метод выявления ошибок и файловую систему ISO-9660, которые как раз и описывала эта книга.

Green Book (зеленая книга) - эта спецификация увидела свет в 1988 году с появлением, так называемого мультимедийного диска или CD-I (ответвление CD-ROM/XA), который мог работать на устройствах подключенных непосредственно к телевизору.

Вот мы и подобрались к самому интересному, а именно к тому, что в 1991 году появилась Orange Book для CD-R/RW дисков, вернее появилась директива в начале для CD-MO (магнитооптических) дисков, а ее продолжение в качестве Part-2 и Part-3 описывали именно CD-R и CD-RW. Так вот, в 1991 году появились первые записывающие устройства, которые, к слову сказать, стоили очень больших денег. На этом я прекращаю разговор о «цветных книгах», потому что позже появились DVD диски, и там тоже не обошлось без разных директив, но они уже описывались не книгами, а их буквенными эквивалентами от A до F.


CD-ROM`ы бывают двух типов, внутренние (Рис. 1) и внешние (Рис. 2), первые вставляются внутрь компьютера, а вторые могут занять место на столе рядом с пользователем и их можно переносить с одного места на другое, подключаются они через «горячие» интерфейсы типа Fire Wire, USB, eSATA. Самые первые приводы были внутренние и имели настолько разные интерфейсы, что и говорить не удобно, ну посудите сами, бывали и LPT варианты, и приводы, рассчитанные на подключение к DMA каналу на звуковой плате (в то время DMA контроллеры еще не получили распространения, были только PIO), также подключали через COM порты и SCSI интерфейс. Но самый распространенный на сегодняшний день, это родной IDE ATAPI интерфейс на материнской плате, который рассчитан на стандарт ATA-33, но бывают приводы, которые рассчитаны и на интерфейс ATA-44, но об этом немного позже.

Загрузка дисков в привод бывает тоже различной, конечно большинство приводов имеют треевую загрузку, когда диск кладется в трей и заезжает внутрь устройства, но также в ноутбуках применяется так называемая щелевая загрузка (или слотовая), когда вы просовываете диск в щель, а дальше валики и микролифт затаскивают его внутрь, но от этого типа стали отказываться, уж очень сильно он портит диски.

Как работает CD-ROM привод?
Многих живо интересует вопрос, как же все-таки работает привод оптических дисков в момент считывания информации, постараюсь объяснить «на пальцах». Все происходит по методу оптических преломлений и отражений лазерного луча, сначала лазерный луч излучается специальным диодом, за тем проходя через систему призм (разделителей) попадает на оптический диск, после этого отражаясь, луч уходит в другой датчик, называемый фотоприемником, который принимает отраженный луч и анализирует его. Отраженный от пита или ленда луч, имеет разную интенсивность и распознается электроникой привода как логический ноль или единица. Конечно, рассказанная схема не претендует на исчерпывающее руководство, но думаю суть ясна, естественно, все гораздо и гораздо сложней, ненужно забывать и о сложной системе канального кодирования информации, и о кодах коррекции ошибок и так далее.

Благодаря MMC командам приводов, утвержденных на самом этапе развития этих устройств, все приводы аппаратно совместимы друг с другом и для операционной системы нет разницы, какой фирмы привод подключен к компьютеру, Asus или LG.



Внутри CD-ROM выглядит весьма непросто, сказывается его сложное устройство (Рис 3). Рабочими частями привода являются: роторный двигатель, который раскручивает диск, система микролифта, которая при загруженном диске подводит к нему мотор и монтирует в него диск, прижимая сверху магнитным упором (Рис. 4).



Двигатель имеет посадочное гнездо, покрытое специальной резиной, и если эта резина засалится или запылится, то диск начнет скользить и проворачиваться при разгоне и на высоких оборотах. Вообще двигатель не только разгоняет диск, но еще и выступает в качестве тормоза, в момент, когда вы нажимаете кнопку «eject» для выброса диска из лотка, он тормозит, и в случае, если привод не успеет остановить диск, то вы получите вертящийся диск в выдвинутом лотке, что естественно, не идёт ему на пользу.



Головка с лазерным диодом (Рис 5) (о котором речь впереди) и оптической сервосистемой движется на двух штангах и сопрягается с остальной электроникой специальным гибким шлейфом. Лоток и вся его подвижная система выполнены на пластиковых шестернях и резиновых пассиках, для того чтобы шестеренки не изнашивались их смазывают специальным составом похожим на вазелин и когда в привод попадает пыль, она очень прочно «интегрируется» в этот самый вазелин и ее от туда очень сложно вычистить, так что берегите свой привод от попадания в него пыли.

Вся система каретки вместе с двигателем и оптической частью, покоится на раме, которая в свою очередь стоит на демпфирующих подушках, призванных устранить дрожание и вибрацию привода при чтении дисков, особенно плохого качества.



На передней панели (Рис. 6) имеется маленькое отверстие, которое служит для аварийного открытия лотка, в случае поломки привода или отключения питания. Чтобы извлечь диск из такого привода, нужно взять шпильку (она может идти в комплекте с приводом, если это KIT (BOX) версия) или тонкую, но прочную проволоку (многие используют обычную канцелярскую скрепку), и вставив ее в это отверстие, слегка подтолкнуть. Шпилька в свою очередь нажмет на специальную шестерню и приоткроет лоток, который вы в свою очередь должны ОЧЕНЬ АККУРАТНО потянуть на себя и также задвинуть назад после извлечения диска. Передние панели можно покупать и менять, в случае не соответствия ее внешнего вида с вашими вкусами или, когда корпус привода требует снятой панели, для функционирования декоративной крышки бокса.

Чтобы снять крышку привода, нужно выдвинуть лоток таким способом, как я рассказал выше, за тем открутив четыре винта на корпусе, взять отвертку и слегка надавить на три зубчика с боков и снизу. Затем снять лицевую крышку лотка, иначе панель не слезет - берем и слегка оттянув ее в самом низу (точно по центру), сдвигаем вверх (Рис. 7). Эти операции нужно проводить очень аккуратно, иначе панелька может попросту лопнуть. Собирать нужно в обратном порядке.



Вернемся к передней панели привода, что на ней можно увидеть? На ней расположена кнопка выброса лотка, светодиод, отображающий состояние привода, несколько надписей, типа скоростных характеристик и название привода. Скоростные характеристики могут выглядеть по-разному, в одном случае это что-то типа «48х», обозначающее то, что мы имеем дело с CD-ROM, который способен лишь читать компакты, в другом, это будет маркировка вида «52х32х52», это означает, запись CD-R 52х, CD-RW 32х и чтение CD-ROM тоже 52х. CD приводы могут читать и писать диски на скорости от 1х до 52х, но что касается записи, то диск с маркировкой 24х не обязательно будет писаться именно на такой скорости, возможны случаи, когда приводы не могут настроиться на определенную скорость и начинают записывать диск 24х на скорости 20х, а может и на несколько иксов больше, все зависит от типа диска и электроники привода.

Очень легко говорить, когда знаешь, что это за «иксы» идущие после цифр, я сейчас поясню. Дело в том, что когда разработали первый компакт диск, то как вы помните он был рассчитан на меломанов, и должен был работать с утвержденным на то время звуковым стандартом Audio CD, который способен нести на себе сигнал PCM 16 bit 44 100 Hz Stereo, из этого следует простая формула вычисления: (16 х 44100 х 2 = 141120 / 1000 = 1411 Kbit/sec / 8 = 176.375 Kbyte/sec). Все просто, комиссия установила, что минимальной скоростью для считывания CD-DA должна быть 150 Kbyte/sec, и заметьте, что речь идет не об оборотах, а о передачи данных, к оборотам шпинделя это не имеет ни какого отношения, так вот, все эти «иксы» и есть увеличение передачи данных, с увеличением скорости вращения диска в приводе, которые отталкиваются от начальных 150 Kbyte/sec. То есть 40х это есть ни что иное, как 150 х 40 = 6000 Kbyte/sec. Тоже самое касается и записи дисков.



Еще на передней панели могут найтись средства управления встроенного проигрывателя Audio CD (но не на всех моделях) (Рис. 8), также здесь есть колесико управления громкостью, но в некоторых случаях громкость управляется длительным нажатием на одну из кнопок. Здесь же гнездо для подключения наушников. Чтобы прослушать в таком приводе музыкальный компакт диск, без загруженной операционной системы, нужно загрузить диск в привод (диск должен быть записан в формате CD-DA, mp3 не читается) и нажать на кнопку Play. Конечно, для этого привод должен быть подключен к звуковой плате или активным колонкам через заднюю панель, или к наушникам через переднюю панель, качество звука через внутренний ЦАП привода хотя и не поражает слух, но и не вызывает рвотного рефлекса, так что слушать вполне приятно.

Для установки диска в компьютер особых знаний не нужно, просто привод вставляется в отсек 5.25" и крепится винтами, желательно четырьмя и желательно подальше от HDD, чтобы вибрация привода не мешала работе жесткого диска, и нагретые устройства не создавали друг другу дискомфорт. Следующим этапом идет конфигурирование привода на канале, и тут есть несколько особенностей, а именно, желательно чтобы привод «сидел» на отдельном от винчестера канале, особенно когда производится запись с жесткого диска и CD-R/RW, сидящих на одном шлейфе, при этом могут возникать помехи, которые приведут к задержкам записи и даже ошибкам. В случае, когда два HDD и два привода (CD или DVD) должны уживаться в одном компьютере, нужно жесткие диски посадить на один канал, а именно Primary, а приводы на другой канал Secondary, (Master и Slave соответственно). Это обоснованно тем, что обмен данными идет по разным протоколам, HDD общается посредством ATA-протокола, а CD/DVD посредством ATAPI протокола.



Немного поговорим о задней панели привода (Рис. 9), на которой находятся не только коммуникационные порты, но и некоторые полезные вещи. Одна из них – это аналоговый аудио выход(4), о котором шла речь немного выше (он четырехпиновый) и цифровой аудио выход(5) (он двухпиновый). Также здесь наличествуют интерфейсный разъем(2), разъем питания Molex(1) и колодка для джамперов канальной конфигурации(3).



Поскольку диаметр стандартного диска CD/DVD - 120 мм., то в лотке имеется посадочное гнездо именно такого диаметра, но присмотревшись тщательнее, можно увидеть еще одно углубление, которое предназначено для мини диска диаметром 80 мм или дисков форм-фактора «визитка», которые обрезаются по краям и становятся квадратными (Рис. 10). Сразу оговорюсь, дело в том, что у не совсем компетентных юзеров, часто возникает путаница между Mini-CD и Mini-Disk`ом, так вот, разница между ними просто огромная. Mini-CD – это просто уменьшенная версия стандартного CD, а вот Mini-Disk – это специально разработанный диск для профессиональной работы со звуком, который основан на магнитооптической технологии и несет на себе качественный (приближенный к CD) звук в формате ATRAC (Рис. 11) при размерах файла сравнимых с mp3. Такие диски часто можно встретить в студиях звукозаписи и на FM-радиостанциях.