ทุกอย่างเริ่มต้นอย่างไร: ออปติคอลดิสก์และประวัติของมัน

ออปติคัลซีดีเผยแพร่สู่สาธารณะในปี 1982 โดยต้นแบบดังกล่าวเปิดตัวก่อนหน้านี้ - ในปี 1979 ในขั้นต้นซีดีได้รับการพัฒนาเพื่อใช้แทนแผ่นไวนิลเนื่องจากเป็นสื่อคุณภาพสูงกว่าและเชื่อถือได้มากขึ้น เชื่อกันว่าดิสก์เลเซอร์เป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างทีมงานของบริษัทเทคโนโลยีสองแห่ง ได้แก่ Sony ของญี่ปุ่นและ Philips สัญชาติดัตช์

ในเวลาเดียวกัน เทคโนโลยีพื้นฐานของ "เลเซอร์เย็น" ซึ่งทำให้มีลักษณะเป็นแผ่นเลเซอร์ได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต อเล็กซานเดอร์ โปรโครอฟ и นิโคไล บาซอฟ. พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลจากการประดิษฐ์ของพวกเขา เทคโนโลยีดังกล่าวได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม และในยุค 70 Philips ได้พัฒนาวิธีการบันทึกซีดีซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของซีดี ประการแรก วิศวกรของบริษัทได้สร้าง ALP (การเล่นเสียงแบบยาว) เพื่อเป็นทางเลือกแทนแผ่นเสียง

เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นดิสก์ ALP ประมาณ 30 เซนติเมตร หลังจากนั้นไม่นาน วิศวกรก็ได้ลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นดิสก์ลง และเวลาเล่นก็ลดลงเหลือ 1 ชั่วโมง แผ่นดิสก์เลเซอร์และอุปกรณ์เล่นสำหรับพวกเขาเป็นรุ่นแรก แสดงให้เห็น ฟิลิปส์ในปี 1979 หลังจากนั้น บริษัทเริ่มมองหาพันธมิตรสำหรับงานต่อไปในโครงการนี้ - นักพัฒนามองว่าเทคโนโลยีนี้เป็นสากล และเป็นการยากที่จะพัฒนาให้อยู่ในระดับที่ต้องการและเผยแพร่ด้วยตนเอง

จุดเริ่มต้นของทุกสิ่งทุกอย่าง

ฝ่ายบริหารตัดสินใจที่จะพยายามติดต่อกับบริษัทเทคโนโลยีจากประเทศญี่ปุ่น ซึ่งในขณะนั้นประเทศนี้อยู่ในแถวหน้าของเทคโนโลยีระดับไฮเอนด์ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ผู้แทนของ Philips จึงเดินทางไปยังประเทศและพบกับประธานของ Sony ผู้ซึ่งเริ่มสนใจเทคโนโลยีนี้

เกือบจะในทันทีก็มี เกิดขึ้น ด้วยทีมวิศวกรของ Philips-Sony พวกเขาได้พัฒนาข้อกำหนดแรกของเทคโนโลยี รองประธานของ Sony ยืนกรานที่จะเพิ่มระดับเสียงของแผ่นดิสก์ เขาต้องการให้คอมแพ็คสามารถรองรับซิมโฟนีที่เก้าของ Beethoven ซึ่งระดับเสียงของแผ่นดิสก์ถูกขยายจาก 1 ชั่วโมงเป็น 74 นาที (ยังมีความเห็นว่านี่เป็นเพียง เรื่องราวการตลาดที่สวยงาม) จำนวนข้อมูลที่เหมาะกับดิสก์ดังกล่าวคือ 640 MB วิศวกรยังได้พัฒนาพารามิเตอร์คุณภาพเสียงด้วย ตัวอย่างเช่น ความถี่สุ่มตัวอย่างของสัญญาณสเตอริโอได้รับการควบคุมที่ 44,1 kHz (สำหรับหนึ่งช่องสัญญาณ 22,05 kHz) โดยมีความกว้างบิตละ 16 บิต นี่คือลักษณะของมาตรฐาน Red Book

ชื่อของเทคโนโลยีใหม่ไม่ปรากฏขึ้นทันที - ถูกเลือกจากหลายตัวเลือกรวมถึง Minirack, Mini Disc, Compact Rack ด้วยเหตุนี้ ผู้พัฒนาจึงรวมทั้งสองชื่อเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดเป็นคอมแพคดิสก์แบบไฮบริด ไม่น้อยไปกว่านั้น ชื่อนี้ถูกเลือกเนื่องจากความนิยมที่เพิ่มขึ้นของเทปเสียง (เทคโนโลยี ตลับเทปขนาดกะทัดรัด).

นอกจากนี้ ฟิลิปส์และโซนี่ยังมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาข้อกำหนดสำหรับคอมแพคดิสก์ดิจิทัลชุดแรกที่เรียกว่า Yellow Book หรือ CD-ROM ข้อมูลจำเพาะใหม่ทำให้สามารถจัดเก็บไม่เพียงแต่เสียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อมูลข้อความและกราฟิกบนดิสก์ด้วย ประเภทของดิสก์ถูกกำหนดโดยอัตโนมัติเมื่ออ่านส่วนหัว ปัญหาคือซีดีที่สอดคล้องกับ Yellow Book สามารถใช้งานได้กับไดรฟ์บางประเภทเท่านั้น ซึ่งไม่เป็นสากล

เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ. 1982 ซีดีชุดแรกวางจำหน่ายที่โรงงาน Philips ในเมือง Langenhagen ประเทศเยอรมนี อัลบั้มถูกบันทึกไว้ในนั้น ผู้เข้าชม กลุ่มแอ๊บบา. เป็นที่น่าสังเกตว่าการเคลือบวานิชของแผ่นดิสก์แผ่นแรกนั้นมีคุณภาพไม่สูงมากดังนั้นผู้ซื้อคอมแพ็คจึงมักจะสร้างความเสียหายให้กับพวกเขา เมื่อเวลาผ่านไปคุณภาพของแผ่นดิสก์ก็ดีขึ้น ในช่วงสองสามปีแรก มีการใช้เฉพาะในอุปกรณ์ไฮไฟ และถูกใช้แทนแผ่นเสียงและเทปคาสเซ็ต

ตั้งแต่ปี 2000 แผ่นดิสก์ขนาด 700 MB เริ่มวางจำหน่ายซึ่งทำให้สามารถบันทึกเสียงด้วยระยะเวลารวมสูงสุด 80 นาที พวกเขาผลักดันไดรฟ์ 650 MB ออกจากตลาดโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ยังมีสื่อขนาด 800 MB แต่ไม่เหมาะสำหรับไดรฟ์ทั้งหมดดังนั้นดิสก์ดังกล่าวจึงไม่แพร่หลายมากนัก เป็นไปได้ที่จะเพิ่มจำนวนพื้นที่ว่างสำหรับการจัดเก็บข้อมูลโดยการลดระยะห่างระหว่างแทร็ก ตัวอย่างเช่นสำหรับดิสก์ที่มีความจุ 650 MB ระยะห่างระหว่างแทร็กคือ 1,7 ไมครอน และสำหรับดิสก์ 800 MB ตัวเลขนี้จะลดลงเหลือ 1,5 ไมครอน นอกจากนี้ ความเร็วแบบแรกคือ 1,41 เมตร/วินาที และแบบหลังคือ 1,39 เมตร/วินาที

Какэтоработает

ดิสก์ประกอบด้วยหลายชั้น พื้นผิวเป็นโพลีคาร์บอเนตความหนา 1,2 มม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 120 มม. อีกชั้นหนึ่งวางอยู่บนพื้นผิว - โลหะ (อาจเป็นทองเงินหรืออลูมิเนียมส่วนใหญ่) ถัดไปชั้นโลหะได้รับการปกป้องด้วยวานิชซึ่งใช้กราฟิก วัสดุพิมพ์ช่วยปกป้องชั้นโลหะได้อย่างน่าเชื่อถือ ดังนั้นรอยขีดข่วนที่ลึกมากจึงรบกวนการอ่าน เส้นผ่านศูนย์กลางของรูในดิสก์คือ 15 มม.

รูปแบบการจัดเก็บข้อมูลสำหรับดิสก์ - หนังสือสีแดง (ที่กล่าวไว้ข้างต้น) ข้อผิดพลาดในการอ่านได้รับการแก้ไขโดยใช้รหัส Reed-Solomon เพื่อให้รอยขีดข่วนเล็กน้อยไม่ทำให้การอ่านแผ่นดิสก์ลดลง

ข้อมูลถูกเขียนลงดิสก์ในรูปแบบของรางเกลียวที่เรียกว่าหลุม (ช่อง) ซึ่งถูกอัดลงในฐานโพลีคาร์บอเนต ความลึกของแต่ละหลุมประมาณ 100 นาโนเมตร และความกว้าง 500 นาโนเมตร ความยาวหลุมตั้งแต่ 850 นาโนเมตรถึง 3,5 ไมโครเมตร หลุมกระจายหรือดูดซับแสง ซึ่งสารตั้งต้นจะสะท้อนแสง ดังนั้นแผ่นดิสก์ที่บันทึกไว้จึงเป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมของตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง

แผ่นดิสก์ถูกอ่านโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 780 นาโนเมตร ซึ่งปล่อยออกมาจากเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ หลักการอ่านคือการบันทึกการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงสะท้อน ดังนั้นลำแสงเลเซอร์มาบรรจบกันที่ชั้นข้อมูล เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแสงในกรณีนี้คือ 1,2 ไมครอน สัญญาณสูงสุดจะถูกบันทึกระหว่างหลุม หากตกกระทบหลุม ความเข้มของแสงจะลดลง การเปลี่ยนแปลงความเข้มจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าซึ่งอุปกรณ์ทำงาน

วิธีการสร้างแผ่นดิสก์

• ขั้นตอนแรกคือการเตรียมข้อมูลสำหรับการเปิดตัวซีรีส์
• Photolithography เป็นขั้นตอนที่สองและเป็นกระบวนการสร้างตราประทับบนดิสก์ ขั้นแรก จะมีการสร้างจานแก้วขึ้น โดยมีชั้นของวัสดุต้านทานแสงเคลือบอยู่ และข้อมูลจะถูกบันทึกไว้ วัสดุเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีภายใต้อิทธิพลของแสง
• ข้อมูลจะถูกบันทึกโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ เมื่อกำลังเลเซอร์เพิ่มขึ้น (เมื่อจำเป็นต้องสร้างหลุม) พันธะเคมีของโมเลกุลของวัสดุไวแสงจะถูกทำลายและแข็งตัว
• โฟโตรีซิสต์จะถูกแกะสลัก (ในรูปแบบต่างๆ จากพลาสมาไปจนถึงกรด) พื้นที่ที่ไม่ได้รับผลกระทบจากเลเซอร์จะถูกลบออกจากเมทริกซ์
• จานวางอยู่ในอ่างกัลวานิกซึ่งมีชั้นนิกเกิลเกาะอยู่บนพื้นผิว
• แผ่นดิสก์ถูกประทับด้วยการฉีดขึ้นรูปโดยใช้แผ่นดิสก์แก้วดั้งเดิมเป็นวัสดุต้นทาง
• จากนั้นโลหะจะถูกพ่นลงบนชั้นข้อมูล
• ด้านนอกใช้สารเคลือบเงาป้องกันซึ่งใช้ภาพกราฟิกอยู่แล้ว

แล้วซีดี-RWล่ะ?

CD-RW เป็นคอมแพคดิสก์ประเภทหนึ่งที่เปิดตัวในปี 1997 เดิมเรียกว่ามาตรฐาน ซีดี-ลบได้ (CD-E, คอมแพคดิสก์แบบลบได้)

นี่เป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริงในด้านการบันทึกและจัดเก็บข้อมูล ท้ายที่สุดแล้ว การซื้อสื่อจัดเก็บข้อมูลที่มีราคาไม่แพงและกว้างขวางถือเป็นความฝันของวิศวกรและผู้ใช้หลายพันคน CD-RW มีโครงสร้างและหลักการทำงานคล้ายคลึงกับซีดีทั่วไป แต่เลเยอร์การบันทึกแตกต่างกัน - เป็นโลหะผสมพิเศษของ chalcogenides ที่ใช้กันมากที่สุดคือซิลเวอร์-อินเดียม-พลวง-เทลลูเรียม เมื่อถูกความร้อนเหนือจุดหลอมเหลว โลหะผสมดังกล่าวจะเปลี่ยนจากสถานะผลึกเป็นสถานะอสัณฐาน

การเปลี่ยนเฟสในกรณีนี้สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับกระบวนการเขียนใหม่ ความหนาของชั้นแอคทีฟของดิสก์เพียง 0,1 ไมครอน ดังนั้นจึงง่ายต่อการมีอิทธิพลต่อสารด้วยเลเซอร์ กระบวนการบันทึกเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับลำแสงเลเซอร์ ในกรณีนี้ ชั้นที่ใช้งานอยู่จะกลายเป็นการหลอมเหลว (บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากเลเซอร์) ต่อไป ความร้อนจะกระจายเข้าสู่สารตั้งต้น และสารหลอมจะเปลี่ยนเป็นสถานะสัณฐาน สำหรับส่วนอสัณฐาน คุณลักษณะต่างๆ เช่น ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก การสะท้อนแสง และส่งผลให้ความเข้มของแสงสะท้อนเปลี่ยนแปลงไป มันมีข้อมูลเกี่ยวกับการบันทึกบนดิสก์ การอ่านจะดำเนินการโดยใช้เลเซอร์กำลังต่ำกว่า ซึ่งไม่สามารถส่งผลกระทบต่อเลเยอร์ที่ใช้งานอยู่ ในระหว่างการบันทึก ชั้นที่ใช้งานจะถูกให้ความร้อนถึง 200 องศาเซลเซียส ซึ่งช่วยให้ชั้นเปลี่ยนสถานะเป็นผลึกได้อีกครั้ง

การใช้ CD-RW ซ้ำๆ ทำให้เกิดความล้าทางกลของชั้นการทำงาน ดังนั้นวิศวกรที่พัฒนาเทคโนโลยีจึงใช้สารที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความล้าต่ำ CD-RW สามารถทนต่อรอบการเขียนซ้ำได้ประมาณพันรอบ

DVD - ความจุเพิ่มมากขึ้น!

ดีวีดีปรากฏตัวครั้งแรกในญี่ปุ่นในปี พ.ศ. 1996 เพื่อตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคและธุรกิจสำหรับสื่อจัดเก็บข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ในตอนแรก ดิสก์ความจุสูงได้รับการพัฒนาโดยหลายบริษัทพร้อมกัน ทิศทางการพัฒนาที่เป็นอิสระสองประการเกิดขึ้น: คอมแพคดิสก์มัลติมีเดีย (Philips และ Sony), - Super Disc (บริษัท ขนาดใหญ่ 8 แห่งรวมถึง Toshiba และ Time Warner) หลังจากนั้นไม่นาน ทั้งสองทิศทางก็รวมเป็นหนึ่งเดียวภายใต้อิทธิพลของ IBM เธอโน้มน้าวพันธมิตรว่าอย่าให้เกิดเหตุการณ์ "สงครามรูปแบบ" ซ้ำ เมื่อมีการต่อสู้เพื่อชิงลำดับความสำคัญระหว่าง Video Home System และมาตรฐานเทปวิดีโอ Betamax

เทคโนโลยีดังกล่าวได้รับการประกาศในเดือนกันยายน พ.ศ. 1995 และนักพัฒนาได้เผยแพร่ข้อกำหนดในปีเดียวกัน เครื่องเขียนดีวีดีเครื่องแรกเปิดตัวในปี 1997

สามารถเพิ่มความสามารถในการบันทึกโดยที่ยังคงขนาดเดิมไว้ได้โดยใช้เลเซอร์สีแดงที่มีความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร ระยะพิทช์ของแทร็กคือครึ่งหนึ่งของแผ่นซีดี และอยู่ที่ 0,74 ไมครอน

Blu-Ray เป็นสื่อออปติคัลที่ทันสมัยที่สุด

สื่อออปติคัลอีกประเภทหนึ่งที่มีความหนาแน่นของข้อมูลสูงกว่าซีดีหรือดีวีดีมาก มาตรฐานดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยกลุ่ม BDA ที่เป็นสมาคมระหว่างประเทศ ต้นแบบแรกปรากฏในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2000

เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เลเซอร์คลื่นสั้น (ความยาวคลื่น 405 นาโนเมตร) จึงเป็นที่มาของชื่อ "e" ถูกลบออกเนื่องจากนิพจน์ blue ray เป็นคำทั่วไปในภาษาอังกฤษ และไม่สามารถจดสิทธิบัตรได้ การใช้เลเซอร์สีน้ำเงิน (สีน้ำเงิน-ม่วง) ทำให้สามารถจำกัดเส้นทางให้แคบลงเหลือ 0,32 ไมครอน ซึ่งเพิ่มความหนาแน่นในการบันทึกข้อมูล ความเร็วในการอ่านสื่อเพิ่มขึ้นเป็น 432 Mbit/s

UDF - รูปแบบดิสก์สากล

UDF คือข้อกำหนดรูปแบบระบบไฟล์ที่ไม่ขึ้นกับระบบปฏิบัติการ ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดเก็บไฟล์บนสื่อออปติคอลทั้งซีดี ดีวีดี และบลูเรย์ UDF ไม่มีการจำกัดขนาดไฟล์ที่เขียนได้ 2GB หรือ 4GB ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ DVD และ Blu-Ray ความจุสูง

ออปติคัลดิสก์และอินเทอร์เน็ต

บริษัทเทคโนโลยียังคงปรับปรุงออปติคัลดิสก์อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น Sony และ Panasonic จึงสามารถเพิ่มความจุของสื่อออปติคัลเป็น 2016 TB ย้อนกลับไปในปี 3,3 ในขณะเดียวกันประสิทธิภาพของดิสก์ยังคงอยู่ตามตัวแทนของ Sony ได้นานถึง 100 ปี

อย่างไรก็ตามออปติคัลดิสก์ทุกประเภทค่อยๆ สูญเสียความนิยม - ด้วยการพัฒนาอินเทอร์เน็ต ความจำเป็นที่ผู้ใช้ในการสะสมข้อมูลบนดิสก์ก็หายไป ข้อมูลสามารถเก็บไว้ในระบบคลาวด์ได้ซึ่งสะดวกกว่ามาก (จะปลอดภัยแค่ไหนเป็นอีกคำถามหนึ่ง) ซีดีไม่ได้รับความนิยมเท่ากับเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาอีกต่อไป แต่มีแนวโน้มว่าจะไม่ถูกลืมเลือนโดยสิ้นเชิง (เช่นในกรณีของเทปเสียง) - ซีดีจะถูกใช้เพื่อสร้างที่เก็บข้อมูลทางธุรกิจที่สำคัญ

หากออปติคัลดิสก์เทราไบต์เข้าสู่การผลิต การใช้งานจะถูกจำกัด - บางทีอาจใช้เพื่อเผยแพร่ภาพยนตร์ 4K และเกมสมัยใหม่พร้อมโบนัสมากมาย แต่ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อสร้างข้อมูลสำรอง และหาก Sony พูดความจริงเกี่ยวกับความปลอดภัยของข้อมูลที่บันทึกไว้มานานหลายศตวรรษ ธุรกิจต่างๆ ก็จะใช้เทคโนโลยีใหม่นี้อย่างจริงจัง

ที่มา: will.com