Podręcznik
6. Napędy optyczne
Napędy CD
Prace nad napędem CD-ROM rozpoczęte zostały w roku 1978. Pierwszy napęd powstał dzięki firmie Phillips. W połowie lat 80 minionego wieku, napędy te weszły do szerszej dystrybucji, zaś lata 90 przyniosły im niezwykłą popularność głównie dzięki stosunkowo niskiej cenie oraz stosunkowo dużej pojemności jaką oferowały płyty CD-ROM.
Zasada działania napędu CD-ROM jest prosta.
1. Dioda laserowa emituje na lustro promień podczerwony o niskiej energii.
2. Silnik servo, przesuwając lustro na rozkaz mikroprocesora, ustawia promień na właściwej ścieżce płyty.
3. Po odbiciu promienia przez płytę, jego światło jest zbierane i skupiane przez pierwszą soczewkę znajdującą się pod płytą, odbijane od lustra i kierowane do układu pryzmatów.
4. Układ pryzmatów kieruje promień na następną soczewkę skupiającą i na fotodetektor, który zamienia go na ciąg impulsów elektrycznych.
5. Impulsy elektryczne są dekodowane przez mikroprocesor i wysyłane do komputera.
Zagłębienia na płycie CD-ROM (ang. pit) sprawiają, że światło odbite w tym miejscu różni się intensywnością (energią) od tego, które na pit nie trafiło. Zmiana energii wiązki lasera traktowana jest jako pojawienie się informacji i przekształcana przez fotodetektor na impulsy elektryczne. Ponieważ przekłamanie informacji o pojedynczym bicie może być groźne, np. dla działania programu typu *.exe, stosuje się zaawansowane techniki wykrywania i korekcji błędów. Dzięki nim prawdopodobieństwo niewykrycia błędu jest rzędu 10^(-25). Korekcja wymaga dodatkowych 288 B na każde 2048 B danych.
Najważniejszymi parametrami napędów CD-ROM są:
• Szybkość transmisji – określa jak szybko może odbywać się transmisja danych. Dla napędów CD-ROM przyjęło się używać oznaczeń 1x, 2x, 8x, itp. Symbol 1x określa szybkość 150 kB/s. Naturalnie symbole 2x, 4x, itd. są wielokrotnościami wymienionej prędkości.
• Czas dostępu – opóźnienie pomiędzy momentem zlecenia odczytu, a chwilą uzyskania danych (typowa wartość 100 ms). Należy pamiętać, że inny jest czas dostępu do danych położonych blisko środka, a inny przy brzegu płyty.
Napęd CD-ROM można podłączyć do komputera korzystając z interfejsów, z których najpopularniejsze to SCSI/ASPI oraz IDE/ATAPI.
Napędy DVD
Skrót DVD (ang. Digital Versatile Disk) oznacza dysk zawierający różne dane. W domyślnym znaczeniu chodzi o dane cyfrowe, przede wszystkim cyfrowo zapisane multimedia. Pojedynczy dysk DVD jest w stanie pomieścić nawet do 15 GB danych (płytka dwuwarstwowa dwustronna). Najczęściej jednak dysk DVD jest jednowarstwowy jednostronny o pojemności 4.7 GB. Wymiarami zewnętrznymi płytka DVD nie różni się od CD – grubość 1.2 mm , średnica 120 mm (rozmiar mini 80mm). Laser wykorzystywany do pracy w tym napędzie wykorzystuje światło o długości 650 nm.
Płyta DVD może występować w wielu formatach. Najpopularniejsze z nich to:
DVD-ROM – płyta tylko do odczytu. Może ona zawierać różne dane, trzy najpopularniejsze formaty to DVD-ROM (dane komputerowe), DVD-VIDEO (materiał wideo) oraz DVD-AUDIO (najmniej popularny z wymienionych - zawiera muzykę o jakości wyższej niż CD).
DVD-R – płyty jednorazowego zapisu. Wyróżnia się dwa, niezgodne ze sobą, formaty: -R oraz +R (na szczęście praktycznie wszystkie napędy DVD-RW umożliwiają odczyt/zapis obu formatów). Pierwszy zapisywalny typ nośnika w technologii DVD. Stanowią odpowiednik płytki CD-R.
DVD-RW – płyty wielokrotnego zapisu. Podobnie jak przy DVD-R istnieją dwa niekompatybilne formaty DVD -RW/+RW. Płytki takie mogą być nagrywane ok. 1000 razy.
DVD-RAM – płyta ta po sformatowaniu na strukturę podobną do dysku twardego. Możliwe było zapisywanie na nich danych w podobny sposób jak na dyskietce. Standard ten popularny był głównie w Japonii. Cechuje go wysoka niezawodność i bezpieczeństwo danych. Trwałość tego medium szacowana jest na ok. 100000 cykli zapisu. Pierwsza generacja jednostronnej płytki miała 2.58 GB, potem doprowadzono ją do typowej pojemności 4.7 GB. Stosowany system plików to UDF lub FAT32.
Nowością wprowadzoną przy okazji nagrywarek DVD była technologia LightScribe. Dawała ona możliwość tworzenia za pomocą lasera nagrywarki etykiet na dyskach CD i DVD. Obraz powstaje na górnej stronie płytki. Wadą tej technologii jest stosunkowo długi czas wypalania. Praktyczne stosowanie technologii LightScribe wymaga również stosowania przeznaczonych do tego płytek i oprogramowania.
Napędy Blue Ray
Nad napędem Blue Ray prowadziły prace firmy Sony, Philips Hitachi, Sharp, Samsung, TDK. Płyty Blue Ray są w stanie pomieścić w jednej warstwie 25 GB danych, a na płycie dwuwarstwowej – 50 GB danych. Osiągnięcie tak ogromniej pojemności wymagało wprowadzenia zupełnie nowej technologii. Skonstruowano układ optyczny, który wypala zmniejszone pole (pit) w warstwie światłoczułej płyty. Płyta w stosunku do poprzednich rozwiązań charakteryzuje się następującymi cechami:
• zmniejszona grubość warstwy ochronnej do 0,1 mm, przy czym została ona pokryta materiałem odpornym na zabrudzenia,
• zmieniona aperturę numeryczna soczewki do wartości 0,85.
Długość wiązki zastosowanego lasera ma wartość 405 nm. Jest to kolor niebieski, stąd właśnie pochodzi nazwa całego standardu – Blue Ray. Moc lasera potrzebna do nagrania zmniejszona została o jedna czwartą w porównaniu do potrzebnej do nagrania w standardzie DVD.