Optiskie kompaktdiski kļuva publiski pieejami 1982. gadā, prototips tika izdots vēl agrāk - 1979. Sākotnēji kompaktdiski tika izstrādāti kā vinila disku aizstājējs, kā kvalitatīvāks un uzticamāks datu nesējs. Tiek uzskatīts, ka lāzerdiski ir divu tehnoloģiju korporāciju - japāņu Sony un holandiešu Philips - komandu kopīga darba rezultāts.
Tajā pašā laikā padomju zinātnieki izstrādāja “auksto lāzeru” pamattehnoloģiju, kas ļāva radīt lāzerdiskus. и . Par izgudrojumu viņiem tika piešķirta Nobela prēmija. Tehnoloģija attīstījās tālāk, un 70. gados Philips izstrādāja kompaktdisku ierakstīšanas metodi, kas iezīmēja CD sākumu. Pirmkārt, uzņēmuma inženieri radīja ALP (audio long play) kā alternatīvu vinila ierakstiem.
ALP disku diametrs bija aptuveni 30 centimetri. Nedaudz vēlāk inženieri samazināja disku diametru, un atskaņošanas laiks tika samazināts līdz 1 stundai. Lāzerdiski un tiem paredzēta atskaņošanas ierīce bija pirmie Philips 1979. gadā. Pēc tam uzņēmums sāka meklēt partneri turpmākajam darbam pie projekta – izstrādātāji tehnoloģiju saskatīja kā starptautisku, un bija grūti to izstrādāt līdz vajadzīgajam līmenim un pašu spēkiem popularizēt.
Visa sākums
Vadība nolēma mēģināt nodibināt kontaktus ar tehnoloģiju kompānijām no Japānas, tolaik šī valsts bija hi-end tehnoloģiju priekšgalā. Lai to izdarītu, Philips delegāti devās uz valsti un izdevās tikties ar Sony prezidentu, kurš sāka interesēties par tehnoloģiju.
Gandrīz uzreiz bija Philips-Sony inženieru komanda izstrādāja pirmās tehnoloģijas specifikācijas. Sony viceprezidents uzstāja uz diska skaļuma palielināšanu, viņš vēlējās, lai kompaktā būtu iespējams uzņemt Bēthovena devīto simfoniju, kurai diska apjoms tika palielināts no 1 stundas līdz 74 minūtēm (ir arī viedoklis, ka tas ir tikai skaists mārketinga stāsts). Datu apjoms, kas ietilpst šādā diskā, ir 640 MB. Inženieri ir izstrādājuši arī skaņas kvalitātes parametrus. Piemēram, stereo signālu iztveršanas frekvence tika regulēta 44,1 kHz (vienam kanālam 22,05 kHz) ar bitu platumu 16 biti katrs. Tā parādījās Sarkanās grāmatas standarts.
Jaunās tehnoloģijas nosaukums neparādījās pēkšņi – tā tika izvēlēta no vairākām iespējām, tostarp Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Rezultātā izstrādātāji apvienoja abus nosaukumus, kā rezultātā tika izveidots hibrīds kompaktdisks. Ne mazāk svarīgi ir tas, ka šis nosaukums tika izvēlēts audiokasešu (tehnoloģiju) pieaugošās popularitātes dēļ ).
Philips un Sony arī spēlēja izšķirošu lomu, izstrādājot specifikācijas pirmajiem digitālajiem kompaktdiskiem, ko sauc par Yellow Book vai CD-ROM. Jaunā specifikācija ļāva diskos saglabāt ne tikai audio, bet arī teksta un grafiskos datus. Diska veids tika noteikts automātiski, lasot galveni. Problēma bija tā, ka ar Yellow Book saderīgs kompaktdisks varēja darboties tikai ar noteikta veida disku, kas nebija universāls.
17. gada 1982. augustā Philips rūpnīcā Langenhāgenā, Vācijā, tika izdots pirmais kompaktdisks. Albums tajā tika ierakstīts Grupa ABBA. Ir vērts atzīmēt, ka pirmo disku lakas pārklājums nebija īpaši kvalitatīvs, tāpēc kompaktu pircēji bieži tos sabojāja. Laika gaitā disku kvalitāte ir uzlabojusies. Pirmos gadus tos izmantoja tikai hi-fi iekārtās, tos izmantoja kā vinila ierakstu un kasešu aizstājēju.
Kopš 2000. gada pārdošanā sāka parādīties 700 MB diski, kas ļāva ierakstīt audio ar kopējo ilgumu līdz 80 minūtēm. Viņi pilnībā izspieda 650 MB diskus no tirgus. Ir arī 800 MB datu nesēji, taču tie nebija piemēroti visiem diskdziņiem, tāpēc šādi diski nebija īpaši izplatīti. Bija iespējams palielināt datu glabāšanai pieejamo vietu, samazinot attālumu starp celiņiem. Tā, piemēram, diskiem ar ietilpību 650 MB attālums starp celiņiem ir 1,7 mikroni, un 800 MB diskiem šis skaitlis tiek samazināts līdz 1,5 mikroniem. Tāpat pirmajam ātrums ir 1,41 m/s, bet otrajam 1,39 m/s.
Kā tas darbojas
Disks sastāv no vairākiem slāņiem. Pamatne ir polikarbonāts, tās biezums 1,2 mm, diametrs 120 mm. Uz pamatnes tiek uzlikts vēl viens slānis - metāls (tas var būt zelts, sudrabs vai, visbiežāk, alumīnijs). Tālāk metāla slānis tiek aizsargāts ar laku, uz kuras tiek uzklāta grafika. Pamatne droši aizsargā metāla slāni, tāpēc ļoti dziļi skrāpējumi traucē lasīt. Atveres diametrs diskā ir 15 mm.
Datu uzglabāšanas formāts diskiem - (apspriests iepriekš). Lasīšanas kļūdas tiek labotas, izmantojot Reed-Solomon kodu, lai viegli skrāpējumi nemazinātu diska lasāmību.
Dati tiek ierakstīti diskā spirālveida trases veidā no tā sauktajām bedrēm (padziļinājumiem), kuras tiek izspiestas polikarbonāta pamatnē. Katras bedres dziļums ir aptuveni 100 nm un platums ir 500 nm. Bedres garums no 850 nm līdz 3,5 µm. Bedrītes izkliedē vai absorbē gaismu, substrāts atstaro. Tādējādi ierakstītais disks ir lielisks atstarojošās difrakcijas režģa piemērs.
Disks tiek nolasīts, izmantojot lāzera staru ar viļņa garumu 780 nm, ko izstaro pusvadītāju lāzers. Lasīšanas princips ir reģistrēt atstarotās gaismas intensitātes izmaiņas. Tādējādi lāzera stars saplūst uz informācijas slāņa, gaismas punkta diametrs šajā gadījumā ir 1,2 mikroni. Maksimālais signāls tiek ierakstīts starp bedrēm. Ja tas ietriecas bedrē, tiek reģistrēta zemāka gaismas intensitāte. Intensitātes izmaiņas tiek pārveidotas elektriskajā signālā, ar kuru iekārta darbojas.
Kā tiek izveidots disks
- Pirmais posms ir datu sagatavošana palaišanai sērijā;
- Fotolitogrāfija ir otrais posms un diska zīmoga izveides process. Vispirms tiek izveidots stikla disks, uz kura tiek uzklāts fotorezista materiāla slānis, un tajā tiek ierakstīta informācija. Materiāls gaismas ietekmē maina savas fizikālās un ķīmiskās īpašības;
- Dati tiek ierakstīti, izmantojot lāzera staru. Palielinoties lāzera jaudai (kad nepieciešams izveidot bedri), fotorezista materiāla molekulu ķīmiskās saites tiek iznīcinātas un tas sasalst;
- Fotorezists tiek iegravēts (dažādos veidos, no plazmas uz skābi), no matricas tiek noņemtas lāzera neskartās zonas;
- Disks tiek ievietots galvaniskā vannā, kur uz tā virsmas tiek uzklāts niķeļa slānis;
- Diski tiek apzīmogoti ar injekcijas formēšanu, kā izejmateriālu izmantojot oriģinālo stikla disku;
- Tālāk uz informācijas slāņa tiek izsmidzināts metāls;
- Ārējai pusei tiek uzklāta aizsarglaka, uz kuras jau ir uzklāts grafiskais attēls.
Kā ar CD-RW?
CD-RW ir kompaktdisku veids, kas tika ieviests 1997. gadā. Standarts sākotnēji tika saukts (CD-E, kompaktdisks dzēšams).
Tas bija īsts izrāviens informācijas ierakstīšanas un uzglabāšanas jomā. Galu galā tūkstošiem inženieru un lietotāju sapnis bija iegūt lētu un ietilpīgu datu nesēju. CD-RW pēc uzbūves un darbības principa ir līdzīgs parastam kompaktdiskam, taču ierakstīšanas slānis ir atšķirīgs – tas ir specializēts halkogenīdu sakausējums. Visbiežāk izmantotais ir sudraba-indija-antimona-telūrs. Sildot virs kušanas temperatūras, šāds sakausējums no kristāliska stāvokļa pārvēršas amorfā.
Fāzes pāreja šajā gadījumā ir atgriezeniska, kas ir pārrakstīšanas procesa pamatā. Diska aktīvā slāņa biezums ir tikai 0,1 mikrons, tāpēc vielu ir viegli ietekmēt ar lāzeru. Ierakstīšanas process notiek, pakļaujot lāzera staru; šajā gadījumā aktīvais slānis pārvēršas kausējumā (tās zonas, kuras ietekmēja lāzers). Tālāk siltums izkliedējas substrātā, un kausējums pārvēršas amorfā stāvoklī. Amorfajiem segmentiem mainās tādi raksturlielumi kā dielektriskā konstante, atstarošana un līdz ar to atstarotās gaismas intensitāte. Tas satur informāciju par ierakstu diskā. Nolasīšana tiek veikta, izmantojot mazākas jaudas lāzeru, kas nevar ietekmēt aktīvo slāni. Ierakstīšanas laikā aktīvais slānis tiek uzkarsēts līdz 200 grādiem pēc Celsija, kas ļauj tam atkal iziet fāzes pāreju uz kristālisku stāvokli.
Atkārtota CD-RW izmantošana izraisa darba slāņa mehānisku nogurumu. Tāpēc inženieri, kas izstrādāja tehnoloģiju, izmantoja vielas ar zemu noguruma koeficientu. CD-RW var izturēt apmēram tūkstoti pārrakstīšanas ciklu.
DVD - vēl lielāka ietilpība!
DVD pirmo reizi parādījās Japānā 1996. gadā, reaģējot uz patērētāju un uzņēmumu prasībām pēc arvien lielākiem datu nesējiem. Sākotnēji lielas ietilpības diskus izstrādāja vairāki uzņēmumi vienlaikus. Ir izveidojušies divi neatkarīgi attīstības virzieni: Multimedia Compact Disc (Philips un Sony), - Super Disc (8 lielas korporācijas, tostarp Toshiba un Time Warner). Nedaudz vēlāk abi virzieni IBM ietekmē saplūda vienā. Viņa pārliecināja partnerus neatkārtot “formātu kara” notikumus, kad notika cīņa par prioritāti starp Video Home System un Betamax videokasešu standartiem.
Tehnoloģija tika paziņota 1995. gada septembrī, un tajā pašā gadā izstrādātāji publicēja specifikācijas. Pirmais DVD rakstītājs tika izlaists 1997. gadā.
Bija iespējams palielināt ierakstīšanas jaudu, vienlaikus saglabājot tos pašus izmērus, izmantojot sarkano lāzeru ar viļņa garumu 650 nm. Dziesmas augstums ir uz pusi mazāks nekā kompaktdiskam un ir 0,74 mikroni.
Blu-Ray ir vismodernākais optiskais datu nesējs
Cits optisko datu nesēju veids ar daudz lielāku datu blīvumu nekā CD vai DVD. Standartu izstrādāja starptautiskais konsorcijs BDA. Pirmais prototips parādījās 2000. gada oktobrī.
Tehnoloģija ietver īsviļņu lāzera izmantošanu (viļņa garums 405 nm), tāpēc arī nosaukums. "e" tika noņemts, jo izteiciens blue ray ir izplatīts angļu valodā un to nevar patentēt. Zilā (zili violetā) lāzera izmantošana ļāva sašaurināt sliežu ceļu līdz 0,32 mikroniem, palielinot datu ierakstīšanas blīvumu. Multivides lasīšanas ātrums palielināts līdz 432 Mbit/s.
UDF - universālā diska formāts
UDF ir failu sistēmas formāta specifikācija, kas ir neatkarīga no OS. Tas ir paredzēts failu glabāšanai optiskajos datu nesējos - gan CD, gan DVD, gan Blu-Ray. UDF nav 2 GB vai 4 GB ierobežojuma rakstāmajiem failiem, tāpēc tas ir ideāli piemērots lielas ietilpības DVD un Blu-Ray diskiem.
Optiskie diski un internets
Tehnoloģiju uzņēmumi turpina uzlabot optiskos diskus. Tādējādi Sony un Panasonic jau 2016. gadā spēja palielināt optisko datu nesēju ietilpību līdz 3,3 TB. Tajā pašā laikā disku veiktspēja saglabājas, pēc Sony pārstāvju domām, līdz pat 100 gadiem.
Taču visu veidu optiskie diski pamazām zaudē popularitāti – attīstoties internetam, lietotājiem zūd nepieciešamība uzkrāt datus diskos. Informāciju var glabāt mākonī, kas ir daudz ērtāk (cik tas ir droši, tas ir cits jautājums). Kompaktdiski vairs ne tuvu nav tik populāri kā pirms dažiem gadiem, taču, visticamāk, tie netiks pilnībā aizmirsti (kā audiokasešu gadījumā) — tie tiks izmantoti svarīgas biznesa informācijas arhīvu izveidei.
Ja ražošanā nonāks terabaitu optiskie diski, to izmantošana būs ierobežota – iespējams, tie tiks izmantoti 4K filmu un modernu spēļu izplatīšanai ar dažādiem bonusiem. Bet galvenokārt tie tiks izmantoti, lai izveidotu dublējumus. Un, ja Sony stāsta patiesību par gadsimtiem seno ierakstīto datu drošību, tad bizness jauno tehnoloģiju izmantos ļoti aktīvi.
Avots: www.habr.com
