Музыкальные оптические компакт-диски пришли на
смену виниловым в 1982 году - примерно в то же время, когда появились первые
персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройства явились результатом плодотворного
сотрудничества двух гигантов электронной промышленности - японской фирмы
Sony и голландской Philips. Строго определенная
емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.
Исполнительный директор фирмы Sony Акио Морита решил, что
компакт-диски должны отвечать запросам исключительно любителей классической
музыки - не более и не менее. После того, как группа разработчиков провела
опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в
те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилалсь 72-73 минуты. Поэтому
было решено, что компокт-диск должен быть расчитан именно на 74 минуты
звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный
как “Красная Книга” (Red Book). Когда 74 минуты пересчитали в килобайты, получилось 640
Мбайт.
Специалисты же Philips определили минимальные
требования к качеству записи звука и регламентировала, например, такие
характеристики аудиокомпакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных и
использование единой спиральной дорожки. В частности частота выборки
стереосигналов определялась на уровне 44.1 кГц (для одного канала 22.05 кГц), а
разрядность каждого - 16 бит.
Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую
роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков - так
называемой “Желтой Книги” (Yellow Book), или просто
CD-ROM.
Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением
информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и
графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA). При этом привод, читая
заголовок диска, сам определяел его тип - аудио- или цифровые данные. В этом
формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы
компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на
откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск,
соответствующий требованиям “Желтой Книги”, мог работать только на конкретной
модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим
успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей
подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.
Именно поэтому вторым стандартом де-факто для
цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (High Sierra Group), или просто
High Sierra. Этот документ носил,
вообще говоря, рекомендательный характер и был предложен основными
производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую
совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и
файловый форматы компакт-дисков.
Созданная спецификация оказалась настолько
привлекательной, что стандарт ISO-9660 (1988 год) для цифровых компакт-дисков , в принципе
совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям
стандарта ISO-9660, который определяет их
логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности
этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержимое (Volume Table Of Contents, VTOC). Базовый формат,
предложенный в HSG-спецификации,
во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек
0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип
используемой ОС ), но и хранит информацию о том, как он организован по
директориям, файлам и поддиректоиям. Инициирующаая дорожка данных на
компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации
между приводом и диском. Далее расположена системная область , которая содержит
сведения о структурировании диска. В системной области находятся также
директории данного тома с указателями или адресами других областей диска.
Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой
заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в
поддиректориях, что должно облегчить их поиск.
Международный стандарт ISO-9660 описывает файловую
систему на CD-ROM.
ISO-9660 первого уровня
напоминает файловую систему MS-DOS:
имена файлов могут содержать до 8-ми символов, расширение имени файла (состоящие
из 3-х символов) отделяется от имени файла точкой. Имена файлов не могут
содержать специальных символов (“~”, “-”, “+”, “=”). При именовании файлов
используются символы только верхнего регистра, цифры и символ “_”. Имена
каталогов не могут иметь расширений. Каждый файл имеет версию; номер
версииотделяется от расширения символом “;”. Каталоги могут иметь вложенности
8. Стандарт ISO-9660 второго уровня
позволяет имспользовать в именах файлов до 32 символов, накладывая описанные
выше ограничения . Диски, созданные с применением такого стандарта, не могут
использоваться в ряде ОС, в том числе и MS-DOS.
Спецификация CD-I (Interactive) была предложена в 1988
году. Этот стандарт определял использование дискового плейера без подключения
его к компьтеру. Устройством отображения в данном случае должен был стать ,
например, обыкновенный телевизор. Разумеется, что использовался и его стандартный
звуковой канал. Кроме этого, CD-I
предлагала несколько уровней качества воспроизведения аудио- и графической
информации. Данная спецификация изложена в “Зеленой Книге” (Green Book). Заметим, что так
называемые CD-I-Ready-диски являются некой смесью
между аудио-CD (Red Book) и мультимедиа-диском (Green Book). Таким образом, на
аудиоплэйере прослушивается только звуковая информация, а на устройстве
CD-I воспризводится вся вместе.
Стандарт CD-ROM XA был создан в 1990 году усилиями фирм
Microsoft, Philips и Sony как “мост” между CD-ROM и
CD-I. Таким образом, ХА-диск
мог воспроизводиться на CD-I-плэйере или приводе,
отвечающем стандарту Yellow Book (на прои использовании специального программного
обеспечения). Формат спецификации CD-ROM XA совместим сверху вниз с
форматами, рекомендованными High Sierra и
ISO-9660. Однако в новой спецификации заложено уже гораздо
больше возможностей. Во-первых, формат ХА позволяет осуществлять многосеансовую
запись на диск. Во-вторых, основной отличительной особенностью приводов
CD-ROM ХА является так называемая техника чередования (interleaving). Специфификация ХА позволяет одновременно хранить на
диске графические, текстовые и звуковые данные, причем графика может включать
как стандартные картинки и анимацию, так и полнооб’емное видео (full-motion). Собственно идея
interleaving’а состоит в том, что блоки
разнородной информации могут чередоваться. Например, за первым видеофреймом
может следовать сегмент с его звуковым сопровождением, после которого
расположен следующий видеофрейм, и т.д. Это способствует повышению синхронности
воспризведения звука и видео, а так же существенному уменьшению об’ема промежуточного
буфера, необходимого для достижения синхронности при обычном расположении
инфорвации на диске.
Другой отличительной особенностью спецификации ХА
является сжатие звуковых данных, что позволяет хранить на одном диске до
нескольких часов аудиоинформации вместо обычных 74-х минут. К тому же, как
известно, качество аудио-CD обеспечивается 16-разрядным (2 байта) импульскодовым
преобразованием (РСМ) аналогового сигнала с частотой 44.1 кГц. Таким образом,
для получения стереозвучания (2 канала) скорость передачи данных между приводом
и компьютером должна составлять примерно 176ю4 Кбайт/с (2х2х44.1). Кстати,
именно поэтому минимальная скорость передачи информации в соответствии со
спецификацией РСМ уровня 1 не должна быть меньше 150 Кбайт/с. Для увеличения об’ема
хранимой аудиоинформации , но при воспроизведении ее с тем же качеством
спецификация ХА предпологает использование 4- или 8-разрядного ADPCM-кодирования. В зависимости
от предпологаемого качества воспроизведения информации (высококачественная
музыка, звуковые эффекты или речь) частота преобразования может также
варьироваться.
Еще одна спецификация, принятая в 1991 году и
изложенная в “Оранжевых Книгах” (Оrange Books), относится к записываемым
и стираемым дискам. В первой книге речь идет о магнитооптических дисках (CD-MO), которые допускают как
стирание, так и перезапись информации. Вторая книга посвящена накопителям с
однократной записью типа WORM (Write Once Raed Many).
Информацию на их носители только дозаписать, а не переписать заново. К подобным
накопителям относятся устройстваё, отвечающие, например, спецификации
CD-ROM XA.
В 1993 году была анонсирована еще одна книга - White Book (“Белая”). В ее создании
приняли участие JVC, Matsushita,
Philips и Sony. В этом документе
определялись основные параметры видео-CD - компакт-диска, на котором можно было хранить 72
минуты высококачественного видео вместе со стереозвуком. Хранение данных на
видео-CD базируется на методе сжатия
информации, называемом MPEG (Motion Picture Experts Group). Видео-CD могут воспроизводиться на
специальных видео-CD-плэйерах, CD-I-плэйерах со специальным
картриджем “Digital Video”, а также на компьютере со
специальной платой MPEG-декодера
и приводом CD-ROM.
Вообще говоря, стандарт MPEG не определяет форматов записи данных на носителях.
Одним из возможных способов хранения данных может быть CD-I-компакт-диск (“Зеленая Книга”). Этот диск
воспроизводится на CD-I-плэйерах, когда они оснащены декодарами или
картриджами типа “Digital Video”. Например, практически все цифровые видефильмы
проданные Philips до июля 1994 года, соответствовали стандарту Green Book и могли воспроизводиться только на
CD-I-плэйерах. Впрочем, если быть совсем точным, стоит
отметить , что CD-I MPEG-диски могут
воспроизводиться на других типах плэйеров, скажем на Commodore CD32. Для ПК в этом случае
можно использовать ReelMagic PC Upgrade Kit. Другим способом хранения полноскоростного
цифрового видео, сжатого по методу MPEG, может служить компакт-диск
ISO-9660 (Yellow Book).
Спецификация White Book является в настоящее время
идеальным средством для хранения цифрового видео - это единственный стандартный
путь воспризведения видео на мультимедиа-PC.
После принятия спецификации White Book были пересмотрены и
переделаны с ее учетом первые версии стандарта Green Book. Мир цифрового видео стал
принадлежать “Белой Книге”.
В конце 1994 года были анонсированы так назывемые
музыкальные мультимедиа-компакт-диски.ЖДанная спецификация носит название
CD Plus. Подобные диски содержат
два сеанса (сессии), один из которых - аудио, а другой - CD-ROM. Записанную музыку можно
прослушивать на аудиоплэйере, а доступ к мультимедиа-информации (и музыке)
возможен на приводе, подключенном к ПК.
Итак, были рассмотрены практически все наиболее
распространенные форматы хранения данных на CD-ROM. Как уже было сказано,
отличительной особенностью всех этих форматов является их отличие от файловой
системы, используемой в MS-DOS.
Таким образом, для доступа к данным, хранимым на CD-ROM, необходимо преобразование
форматов. Для этих целей фирма Microsoft выпустила специальный драйвер, который называется
Microsoft CD Zextention (mscdex.exe). Он входит в комплект
поставки MS-DOS, а также поставляется
практически со всеми приводами CD-ROM.
"
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Как известно, большенство накопителей бывают
внешними и встраиваемыми (нутренними). Приводы компакт-дисков в этом смысле не
являются исключением. Большинство предлагаемых в настоящее время накопителей
CD-ROM относятся к встраиваемым.
Внешний накопитель, как правило, стоит заметно дороже. Форм-фактор современного
встриваемого CD-ROM определяется двумя
параметрами: половинной высотой (Half-High,
HH) и горизонтальным размером
5.25 дюйма. Таким образом, для установки подобного накопителя в компьютер
требуется свободный монтажный отсек 5.25 дюйма.
На передней панели каждого накопителя имеется
доступ к механизму загрузки компакт-диска в привод. Также там расположены
индикатор работы устройства (обычно Busy), гнездо для подключеня наушников или стереосистемы
(для прослушивания аудиодисков), а также регулятор громкости (также для аудио-CD). Кроме того, при
использовании контейнера на передней панели имеется отверстие, с помощью
которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например если не
срабатывает кнопка Eject.
На задней панели практически всех без исключения
приводов CD-ROM находятся по крайней мере
три раз’ема: интерфейсный, питания и аудио. Назначение первых двух, видимо, не
вызывает вопросов. Раз’ем для вывода звука позволяет подключать привод к
звуковой карте. Это удобно при прослушивании аудиодисков, поскольку не требует
переключения акустической системы или наушников с одногогнезда на другое.
Кроме этих раз’емов при использовании SCSI-интерфейса с задней панели
привода доступны также резисторы-терминаторы устройства и набор перемычек (jumpers), или переключателей (switches), которые определяют номер
устройства и режим работы. Не следует забывать, что резисторы-терминаторы
должны быть установлены на host-адапторе
SCSI и приводе компакт-дисков, если к шине интерфейса не подключены
другие устройства.
В приводе компакт-дисков можно выделить несколько
базовых элементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в
себя расщепляющую призму) и фотодетектор.
И так, считывание информации с компакт-диска, так
же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей
мощности. Сервомотор по команде внутреннего микропроцессора привода перемещает
отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на
конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через
расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как
двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается
- фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется
чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков). В
качестве отражающей поверхности компак-дисков обычно используется алюминий.
Разумеется, вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем.
В отличие от, например, винчестеров, дорожки
которых представляют собойконцентрические окружности, компакт-диск имеет всего
одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего
диаметра к наружному. Тем не менее одна физическая дорожка может быть разбита
на несколько логических.
В то время, как все магнитные диски вращаются с
постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается
обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную
скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних секторов
осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов.
Именно этим обусловливается достаточно низкая скорость доступа к данным для
компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.
В последнее время появились так называемые
перезаписываемые компакт-диски CD-R
(CD-Recordable). Носители типа
CD-R могут быть записаны самим
пользователем на специальном CD-R-приводе.
В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих
свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, надо
заметить, что перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных.
Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не
алюминий, а золото (подобные диски обычно служат как мастерные для дальнейшего
тиражирования). Читать CD-R-диски
можно на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи.
Главная
Документация
Файлы
Информация
