Optiska kompakt-skivor blev allmĂ€nt tillgĂ€ngliga 1982, men prototypen sĂ„g dagens ljus redan tidigare â 1979. UrsprungsidĂ©n var att utveckla en ersĂ€ttning för vinylskivor som en mer kvalitativ och pĂ„litlig lagringslösning. Det anses att laserdisken Ă€r resultatet av ett samarbete mellan tvĂ„ teknikfirmor â japanska Sony och hollĂ€ndska Philips.
Den grundlÀggande teknologin för "kalla lasrar", som gjorde det möjligt att utveckla laserdisken, utvecklades av sovjetiska forskare och . För sin uppfinning tilldelades de Nobelpriset. Teknologin utvecklades vidare och pÄ 70-talet utvecklade Philips en metod för inspelning av kompakt-skivor, vilket lade grunden för CD. Ingenjörerna pÄ företaget skapade först ALP (audio long play) som ett alternativ till vinylskivorna.
Diameter pĂ„ ALP-skivor var ungefĂ€r 30 centimeter. NĂ„got senare minskade ingenjörerna diametern pĂ„ skivorna vilket samtidigt minskade spelningstiden till 1 timme. Laserdisken och uppspelningsenheten för dessa visades för första gĂ„ngen Philips 1979. Efter detta började företaget söka en partner för fortsatt arbete med projektet â teknologin sĂ„gs som internationell, och det var svĂ„rt att utveckla och popularisera den pĂ„ egen hand.
Allt börjar
Ledningen beslutade att försöka etablera kontakter med teknikföretag frÄn Japan, som vid den tiden var i framkant av hi-end teknologier. För detta skickades delegater frÄn Philips till landet dÀr de lyckades trÀffa presidenten för Sony, som blev intresserad av teknologin.
NÀstan omedelbart blev det Philips-Sony ingenjörsteamet utvecklade de första specifikationerna för teknologin. Vice ordförande för Sony insisterade pÄ att öka diskens kapacitet, han ville att den kompakta skivan skulle rymma Beethovens nionde symfoni, vilket fick disken att strÀcka sig frÄn 1 timme till 74 minuter (det finns ocksÄ Äsikten att det bara Àr en vacker marknadsföringshistoria). MÀngden data som fÄr plats pÄ en sÄdan skiva Àr 640 MB. Ingenjörerna utvecklade ocksÄ ljudkvalitetens parametrar. Till exempel reglerades samplingsfrekvensen för stereosignaler till 44,1 kHz (för en kanal 22,05 kHz) med en bitdjup pÄ 16 bitar. SÄ skapades standarden Red Book.
Namnet pĂ„ den nya teknologin dök inte upp plötsligt â det valdes frĂ„n flera alternativ, inklusive Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Slutligen förenade utvecklarna tvĂ„ namn och fick den hybrida Compact Disc. Inte minst valdes detta namn pĂ„ grund av den vĂ€xande populariteten för ljudkassetter (teknologin ).
Philips och Sony spelade ocksÄ en viktig roll i utvecklingen av specifikationen för de första digitala compact discarna, som fick namnet Yellow Book eller CD-ROM. Den nya specifikationen gjorde det möjligt att lagra pÄ skivor inte bara ljud, utan Àven text- och grafiska data. Typen av skiva bestÀmdes automatiskt vid lÀsning av rubriken. Problemet var att en compact disc som uppfyllde Yellow Book-standarden endast kunde fungera med vissa typer av lagringsenheter, som inte var universella.
Den 17 augusti 1982 producerades den första CD:n pÄ Philips fabrik i den tyska staden Langenhagen. Den spelade in albumet frÄn gruppen ABBA. Det Àr vÀrt att nÀmna att lackskiktet pÄ de första skivorna var av dÄlig kvalitet, sÄ köpare av kompaktskivor skadade dem ofta. Med tiden förbÀttrades skivornas kvalitet. Under de första Ären anvÀndes de uteslutande i hi-fi utrustning, som en ersÀttning för vinylskivor och kassetter.
Sedan 2000 började 700 MB-skivor dyka upp pÄ marknaden, vilket gjorde det möjligt att spela in ljud med en total lÀngd pÄ upp till 80 minuter. Dessa skivor har helt ersatt 650 MB-skivorna. Det finns Àven medier med en kapacitet pÄ 800 MB, men de passade inte för alla enheter, sÄ dessa skivor har inte fÄtt ett större genomslag. Den tillgÀngliga lagringskapaciteten har ökats genom att avstÄndet mellan spÄren minskats. SÄ, till exempel, har 650 MB-skivor ett avstÄnd mellan spÄren pÄ 1,7 mikrometer, medan detta mÄtt för 800 MB-skivor har minskats till 1,5 mikrometer. Hastigheten för de första Àr 1,41 m/s, medan för de senare Àr den 1,39 m/s.
Hur det fungerar
En skiva bestĂ„r av flera lager. Underlaget Ă€r av polykarbonat och har en tjocklek pĂ„ 1,2 mm med en diameter pĂ„ 120 mm. PĂ„ underlaget placeras ett ytterligare lager â metall (detta kan vara guld, silver eller oftast aluminium). Det metalliska lagret skyddas sedan med ett lack, pĂ„ vilket grafiken appliceras. Underlaget skyddar pĂ„ ett tillförlitligt sĂ€tt det metalliska lagret, sĂ„ att mycket djupa repor hindrar lĂ€sningen. Diameter pĂ„ hĂ„let i skivan Ă€r 15 mm.
Dataformatet för skivor Àr (som nÀmnts tidigare). Fel vid lÀsning korrigeras med Reed-Solomon-koden, sÄ lÀsbarheten pÄverkas inte av lÀtta repor.
Data skrivs pÄ skivan i form av en spiralspÄr av sÄ kallade pits (fördjupningar), som pressas in i polykarbonatmaterialet. Djupet pÄ varje pit Àr cirka 100 nm och bredden Àr 500 nm. LÀngden pÄ pits varierar frÄn 850 nm till 3,5 mikrometer. Pits sprider eller absorberar ljus, medan underlaget reflekterar. SÄledes Àr den inspelade skivan ett utmÀrkt exempel pÄ en reflektiv diffraktionsgitter.
Skivan lÀses av med en laserstrÄle med en vÄglÀngd pÄ 780 nm, som sÀnds ut av en halvledarlaser. LÀsprincipen innebÀr registrering av förÀndringar i intensiteten av det reflekterade ljuset. SÄledes fokuseras laserstrÄlen pÄ informationslagret, dÀr diametern av ljusfickan i detta fall Àr 1,2 mikrometer. Den maximala signalen registreras mellan pits. Om ljuset trÀffar en pit registreras en lÀgre ljusintensitet. IntensitetsförÀndringarna omvandlas till en elektrisk signal, med vilken utrustningen arbetar.
Hur en skiva skapas
- Det första steget innebÀr att förbereda data för produktion.
- Fotolitografi Àr det andra steget, i vilken process en skiva stÀmplas. Först skapas en glasdisk, pÄ vilken ett lager fotoreaktivt material appliceras, dÀr informationen skrivs. Materialet Àndrar sina fysikalisk-kemiska egenskaper under ljusets inverkan.
- Dataskrivning utförs med en laser. NÀr laserens effekt ökas (nÀr det behövs för att skapa en pit) bryts de kemiska bindningarna i molekylerna av det fotoreaktiva materialet och det stelnar.
- Fotoreaktivt material etsas (med olika metoder, frÄn plasma till syra), och de omrÄden pÄ matrisen som inte pÄverkats av laser Àr borttagna.
- Skivan placeras i en galvanisk bad dÀr ett lager nickel avsÀtts pÄ dess yta.
- Skivorna stÀmplas genom formsprutning, dÀr den ursprungliga glasdisken anvÀnds som kÀlla.
- DÀrefter sprayas metall pÄ informationslagret.
- En skyddslack appliceras pÄ den yttre sidan, pÄ vilken den grafiska bilden sedan appliceras.
Och vad sÀgs om CD-RW?
CD-RW Àr en typ av kompakt skiva som introducerades 1997. Den ursprungliga standarden kallades (CD-E, raderbar kompakt skiva).
Det var ett verkligt genombrott inom inspelning och lagring av information. Att fĂ„ en billig och kapacitiv lagringsenhet var en dröm för tusentals ingenjörer och anvĂ€ndare. CD-RW liknar i struktur och funktionsprincip en vanlig CD, men inspelningslagret Ă€r annorlunda â det Ă€r en specialiserad legering av chalcogenider. Oftast anvĂ€nds silver-indium-kvicksilver-tellur. Vid upphettning över smĂ€ltpunkten övergĂ„r denna legering frĂ„n kristallint till amorft tillstĂ„nd.
FasövergĂ„ngen Ă€r i det hĂ€r fallet reversibel, vilket Ă€r grunden för Ă„ter skrivningsprocessen. Tjockleken pĂ„ det aktiva skiktet av skivan Ă€r endast 0,1 ÎŒm, sĂ„ lasern kan enkelt pĂ„verka materialet. Skrivprocessen sker nĂ€r lasern verkar, det aktiva lagret övergĂ„r i smĂ€lt tillstĂ„nd (de omrĂ„den som lasern pĂ„verkar). VĂ€rmen diffunderar sedan till underlaget, och det smĂ€lta materialet övergĂ„r till amorft tillstĂ„nd. De amorfa segmenten fĂ„r förĂ€ndrade egenskaper, sĂ„som dielektrisk konstant, reflektionskoefficient och dĂ€rmed intensiteten av det reflekterade ljuset. Detta bĂ€r informationen om inspelningen pĂ„ skivan. AvlĂ€sningen sker med en lĂ€gre effektlaser som inte kan pĂ„verka det aktiva lagret. Vid skrivning vĂ€rms det aktiva lagret upp till 200 grader Celsius, vilket gör att det kan genomgĂ„ en fasövergĂ„ng tillbaka till kristalliskt tillstĂ„nd.
Flera anvÀndningar av CD-RW leder till mekanisk utmatning av det aktiva lagret. DÀrför anvÀnde ingenjörerna som utvecklade teknologin material med lÄg utmattningskoefficient. CD-RW kan klara av cirka tusen omskrivningscykler.
DVD â Ă€nnu mer kapacitet!
De första DVD-skivorna dök upp i Japan Är 1996, som ett svar pÄ efterfrÄgan frÄn anvÀndare och företag som behövde mer kapacitiva medier. Ursprungligen utvecklades högkapacitets skivor av flera olika företag. Det fanns tvÄ oberoende utvecklingsriktningar: Multimedia Compact Disc (Philips och Sony) och Super Disc (Ätta stora företag, inklusive Toshiba och Time Warner). NÄgot senare slogs bÄda riktningarna ihop under pÄverkan av IBM. De övertygade sina partners att inte upprepa hÀndelserna frÄn 'formatkriget' nÀr det pÄgick strider om prioritet mellan videobandstandarderna 'Video Home System' och 'Betamax'.
Teknologin tillkÀnnagavs i september 1995, och samma Är offentliggjorde utvecklarna specifikationer. Den första skrivande DVD-enheten sÄg dagens ljus Är 1997.
Kapaciteten för inspelning har ökat samtidigt som de tidigare mĂ„tten bevarats tack vare anvĂ€ndningen av en röd laser med en vĂ„glĂ€ngd pĂ„ 650 nm. Steget mellan spĂ„ren Ă€r dĂ€rmed dubbelt sĂ„ kort som för CD och uppgĂ„r till 0,74 ÎŒm.
Blu-Ray â det mest moderna optiska mediet
En annan typ av optisk lagringsmedium med en mycket högre datatÀthet Àn CD eller DVD. Standarden utvecklades av det internationella konsortiet BDA. Den första prototypen dök upp i oktober 2000.
Teknologin involverar anvĂ€ndning av en kortvĂ„gslaser (vĂ„glĂ€ngd 405 nm), dĂ€rav namnet. Buchstaven "e" togs bort eftersom uttrycket blue ray Ă€r allmĂ€nt förekommande pĂ„ engelska och dĂ€rför inte kan patenteras. AnvĂ€ndningen av en blĂ„ (cyan-lila) laser gjorde det möjligt att smalna spĂ„ret till 0,32 ÎŒm, vilket ökade datatĂ€theten. Lagrad hastighet har ökat till 432 Mbit/s.
UDF â universellt diskformat
UDF Ă€r en filsystemformatsspecifikation som inte beror pĂ„ operativsystemet. Den har utvecklats för att lagra filer pĂ„ optiska medier â bĂ„de CD, DVD och Blu-Ray. UDF har inga begrĂ€nsningar pĂ„ 2 och 4 GB för skrivna filer, sĂ„ detta format Ă€r perfekt för högkapacitetsdiskar â DVD och Blu-Ray.
Optiska skivor och internet
Tekniska företag fortsÀtter att förbÀttra optiska skivor. SÄ, Sony och Panasonic lyckades redan 2016 att öka kapaciteten pÄ optiska medier till 3,3 TB. Samtidigt bevarande diskarnas funktionalitet, enligt företrÀdare för Sony, upp till 100 Är.
Trots detta har alla typer av optiska skivor successivt tappat popularitet â med internetutvecklingen minskar behovet för anvĂ€ndare att lagra data pĂ„ skivor. Informationen kan lagras i molnet, vilket Ă€r mycket bekvĂ€mare (hur mycket sĂ€krare det Ă€r - en annan frĂ„ga). CD-skivor Ă€r redan inte sĂ„ populĂ€ra som för nĂ„gra Ă„r sedan, men total glömska (som i fallet med kassettband) Ă€r förmodligen inte i sikte â de kommer att anvĂ€ndas för att skapa arkiv av viktig affĂ€rsinformation.
Om terabyte optiska skivor gĂ„r i produktion, kommer deras tillĂ€mpning att vara begrĂ€nsad â kanske kommer de att anvĂ€ndas för att distribuera filmer i 4K och moderna spel med ett antal olika bonusar. Men de kommer frĂ€mst att anvĂ€ndas för att skapa backup. Och om Sony sĂ€ger sanningen om den Ă„rhundraden lĂ„nga bevarandet av inspelad data, sĂ„ kommer företag att anvĂ€nda den nya teknologin mycket aktivt.
KĂ€lla: habr.com
