Optički CD-i postali su javno dostupni 1982. godine, prototip je izašao još ranije - 1979. godine. U početku su CD-i razvijeni kao zamjena za vinilne diskove, kao kvalitetniji i pouzdaniji medij. Vjeruje se da su laserski diskovi rezultat zajedničkog rada timova dviju tehnoloških korporacija - japanskog Sonyja i nizozemskog Philipsa.
U isto vrijeme, osnovnu tehnologiju "hladnih lasera", koja je omogućila pojavu laserskih diskova, razvili su sovjetski znanstvenici и . Za svoj izum dobili su Nobelovu nagradu. Tehnologija se dalje razvijala, a Philips je 70-ih godina prošlog stoljeća razvio metodu snimanja kompaktnih diskova, što je označilo početak CD-a. Najprije su inženjeri tvrtke stvorili ALP (audio long play) kao alternativu vinilnim pločama.
Promjer ALP diskova bio je približno 30 centimetara. Nešto kasnije, inženjeri su smanjili promjer diskova, a vrijeme reprodukcije smanjeno je na 1 sat. Laserski diskovi i uređaj za reprodukciju za njih bili su prvi Philips 1979. godine. Nakon toga, tvrtka je počela tražiti partnera za daljnji rad na projektu - programeri su tehnologiju vidjeli kao međunarodnu i bilo ju je teško samostalno razviti do potrebne razine i popularizirati.
Početak svega
Uprava je odlučila pokušati uspostaviti kontakte s tehnološkim tvrtkama iz Japana, u to je vrijeme ta zemlja bila na čelu hi-end tehnologija. Da bi to učinili, predstavnici Philipsa otišli su u zemlju i uspjeli se sastati s predsjednikom Sonyja, koji se zainteresirao za tehnologiju.
Gotovo odmah je bilo tim inženjera Philips-Sony, razvili su prve specifikacije tehnologije. Potpredsjednik Sonyja inzistirao je na povećanju volumena diska, želio je da kompakt može primiti Beethovenovu Devetu simfoniju, kojoj je volumen diska proširen sa 1 sata na 74 minute (također postoji mišljenje da je to samo lijepa marketinška priča). Količina podataka koja stane na takav disk je 640 MB. Inženjeri su također razvili parametre kvalitete zvuka. Na primjer, frekvencija uzorkovanja stereo signala regulirana je na 44,1 kHz (za jedan kanal 22,05 kHz) sa širinom bita od 16 bita svaki. Tako se pojavio standard Crvene knjige.
Ime nove tehnologije nije se pojavilo iznenada - odabrano je između nekoliko opcija, uključujući Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Kao rezultat toga, programeri su spojili dva naslova, što je rezultiralo hibridnim Compact Discom. Ne manje od svega, ovaj naziv je odabran zbog sve veće popularnosti audio kazeta (tehnologija ).
Philips i Sony također su odigrali ključnu ulogu u razvoju specifikacije za prve digitalne kompaktne diskove, nazvane Žuta knjiga ili CD-ROM. Nova specifikacija omogućila je pohranu ne samo audio, već i tekstualnih i grafičkih podataka na diskove. Vrsta diska određena je automatski prilikom čitanja zaglavlja. Problem je bio u tome što je CD kompatibilan sa Žutom knjigom mogao raditi samo s određenim tipom pogona, koji nije bio univerzalan.
Dana 17. kolovoza 1982. u tvornici Philips u Langenhagenu u Njemačkoj objavljen je prvi CD. Na njemu je snimljen album grupa ABBA. Vrijedno je napomenuti da premaz laka prvih diskova nije bio vrlo kvalitetan, pa su ih kupci kompakta često oštetili. S vremenom se kvaliteta diskova poboljšala. Prvih nekoliko godina korištene su isključivo u hi-fi opremi, korištene su kao zamjena za vinilne ploče i kasete.
Od 2000. godine u prodaji su se počeli pojavljivati diskovi od 700 MB, što je omogućilo snimanje zvuka u ukupnom trajanju do 80 minuta. S tržišta su potpuno istisnuli diskove od 650 MB. Postoje i mediji od 800 MB, ali nisu bili prikladni za sve pogone, pa takvi diskovi nisu bili osobito rašireni. Bilo je moguće povećati količinu prostora dostupnog za pohranu podataka smanjenjem udaljenosti između staza. Tako je, primjerice, za diskove od 650 MB razmak između staza 1,7 mikrona, a za diskove od 800 MB ta se brojka smanjuje na 1,5 mikrona. Također, za prve je brzina 1,41 m/s, a za druge 1,39 m/s.
Kako ovo radi
Disk se sastoji od nekoliko slojeva. Podloga je polikarbonatna, debljine 1,2 mm, promjera 120 mm. Na podlogu se postavlja još jedan sloj - metal (može biti zlato, srebro ili najčešće aluminij). Zatim se metalni sloj štiti lakom na koji se nanosi grafika. Podloga pouzdano štiti metalni sloj, tako da vrlo duboke ogrebotine ometaju čitanje. Promjer rupe na disku je 15 mm.
Format pohrane podataka za diskove - (raspravljeno gore). Pogreške u čitanju ispravljaju se pomoću Reed-Solomon koda, tako da lagane ogrebotine ne smanjuju čitljivost diska.
Podaci se zapisuju na disk u obliku spiralne staze tzv. udubljenja (udubljenja), koja su ekstrudirana u polikarbonatnu podlogu. Dubina svake jame je približno 100 nm, a širina 500 nm. Duljina jamice od 850 nm do 3,5 µm. Jamice raspršuju ili upijaju svjetlost, podloga reflektira. Stoga je snimljeni disk izvrstan primjer reflektirajuće difrakcijske rešetke.
Disk se čita pomoću laserske zrake valne duljine 780 nm, koju emitira poluvodički laser. Princip očitavanja je registracija promjena u intenzitetu reflektirane svjetlosti. Dakle, laserska zraka konvergira na informacijskom sloju, promjer svjetlosne točke u ovom slučaju je 1,2 mikrona. Maksimalni signal bilježi se između boksova. Ako udari u jamu, bilježi se manji intenzitet svjetla. Promjene intenziteta pretvaraju se u električni signal s kojim oprema radi.
Kako nastaje disk
- Prva faza je priprema podataka za lansiranje u seriju;
- Fotolitografija je druga faza i predstavlja proces stvaranja pečata na disku. Najprije se izrađuje stakleni disk na koji se nanosi sloj fotootpornog materijala i na njega se bilježe informacije. Materijal mijenja fizikalna i kemijska svojstva pod utjecajem svjetlosti;
- Podaci se snimaju pomoću laserske zrake. Kada se snaga lasera poveća (kada je potrebno stvoriti jamu), kemijske veze molekula fotorezist materijala se uništavaju i on se smrzava;
- Fotorezist se jetka (na različite načine, od plazme do kiseline), područja koja nisu zahvaćena laserom uklanjaju se iz matrice;
- Disk se stavlja u galvansku kupelj, gdje se na njegovu površinu taloži sloj nikla;
- Diskovi su utisnuti injekcijskim prešanjem, koristeći originalni stakleni disk kao izvorni materijal;
- Zatim se metal raspršuje na informacijski sloj;
- Na vanjsku stranu nanosi se zaštitni lak na koji je već nanesena grafička slika.
Što je s CD-RW?
CD-RW je vrsta kompaktnog diska koji je predstavljen 1997. godine. Standard se izvorno zvao (CD-E, kompaktni disk koji se može izbrisati).
Ovo je bio pravi proboj u području snimanja i pohranjivanja informacija. Uostalom, dobiti jeftin i prostran medij za pohranu bio je san tisuća inženjera i korisnika. CD-RW je po strukturi i principu rada sličan običnom CD-u, ali je sloj za snimanje drugačiji - to je specijalizirana legura kalkogenida. Najčešće se koristi srebro-indij-antimon-telur. Zagrijavanjem iznad tališta takva legura prelazi iz kristalnog stanja u amorfno.
Fazni prijelaz u ovom slučaju je reverzibilan, što je osnova za proces prepisivanja. Debljina aktivnog sloja diska je samo 0,1 mikrona, tako da je lako utjecati na tvar laserom. Proces snimanja događa se kada je izložen laserskoj zraci; u ovom slučaju, aktivni sloj se pretvara u taljevinu (ona njegova područja koja su bila pod utjecajem lasera). Zatim toplina difundira u supstrat, a talina prelazi u amorfno stanje. Za amorfne segmente mijenjaju se karakteristike kao što su dielektrična konstanta, refleksija i, posljedično, intenzitet reflektirane svjetlosti. Nosi podatke o snimci na disku. Očitavanje se vrši pomoću lasera manje snage, koji ne može utjecati na aktivni sloj. Tijekom snimanja, aktivni sloj se zagrijava na 200 stupnjeva Celzijusa, što mu omogućuje ponovni fazni prijelaz u kristalno stanje.
Ponovljena uporaba CD-RW-a dovodi do mehaničkog zamora radnog sloja. Stoga su inženjeri koji su razvili tehnologiju koristili tvari s niskim koeficijentom zamora. CD-RW može izdržati oko tisuću ciklusa prepisivanja.
DVD - još više kapaciteta!
DVD-ovi su se prvi put pojavili u Japanu 1996. godine, kao odgovor na zahtjeve potrošača i poduzeća za sve većim medijima za pohranu podataka. U početku je diskove velikog kapaciteta razvilo nekoliko tvrtki odjednom. Pojavila su se dva neovisna pravca razvoja: Multimedia Compact Disc (Philips i Sony), - Super Disc (8 velikih korporacija, uključujući Toshibu i Time Warner). Nešto kasnije, oba smjera su se spojila u jedan pod utjecajem IBM-a. Uvjerila je partnere da se ne ponove događaji iz “rata formata”, kada se vodila borba za prioritet između Video Home Systema i Betamax standarda za videokazete.
Tehnologija je najavljena u rujnu 1995., a programeri su objavili specifikacije iste godine. Prvi DVD snimač objavljen je 1997.
Upotrebom crvenog lasera valne duljine od 650 nm bilo je moguće povećati kapacitet snimanja uz zadržavanje istih dimenzija. Korak staze je upola manji od CD-a i iznosi 0,74 mikrona.
Blu-Ray je najnapredniji optički medij
Druga vrsta optičkog medija s mnogo većom gustoćom podataka od CD-a ili DVD-a. Standard je razvio međunarodni konzorcij BDA. Prvi prototip pojavio se u listopadu 2000.
Tehnologija uključuje korištenje kratkovalnog lasera (valne duljine 405 nm), otkud i naziv. "E" je uklonjeno jer je izraz plava zraka uobičajen u engleskom jeziku i ne može se patentirati. Korištenje plavog (plavo-ljubičastog) lasera omogućilo je sužavanje staze na 0,32 mikrona, čime se povećala gustoća snimanja podataka. Brzina čitanja medija povećana je na 432 Mbit/s.
UDF - Univerzalni format diska
UDF je specifikacija formata datotečnog sustava koja je neovisna o OS-u. Namijenjen je za pohranu datoteka na optičke medije - CD, DVD i Blu-Ray. UDF nema ograničenje od 2 GB ili 4 GB za zapisive datoteke, tako da je idealan za DVD-ove i Blu-Rayove velikog kapaciteta.
Optički diskovi i Internet
Tehnološke tvrtke nastavljaju poboljšavati optičke diskove. Tako su Sony i Panasonic još 2016. godine uspjeli povećati kapacitet optičkih medija na 3,3 TB. Istodobno, performanse diskova ostaju, prema predstavnicima Sonya, do 100 godina.
Međutim, sve vrste optičkih diskova postupno gube popularnost - s razvojem interneta nestaje potreba korisnika za prikupljanjem podataka na diskovima. Informacije se mogu pohraniti u oblak, što je puno praktičnije (koliko je sigurno, drugo je pitanje). CD-i više nisu ni približno popularni kao prije nekoliko godina, ali najvjerojatnije neće pasti u potpuni zaborav (kao u slučaju audio kazeta) – poslužit će za stvaranje arhiva važnih poslovnih informacija.
Ako terabajtni optički diskovi krenu u proizvodnju, njihova će uporaba biti ograničena - možda će se koristiti za distribuciju 4K filmova i modernih igara s raznim bonusima. Ali najviše će se koristiti za izradu sigurnosnih kopija. A ako Sony govori istinu o stoljetnoj sigurnosti snimljenih podataka, onda će poslovanje vrlo aktivno koristiti novu tehnologiju.
Izvor: www.habr.com
