Использует ли DVD лазер?
Методы и материалы: CD и DVD
Механизм записи и переписывания
Запись DVD изготовлен из кристаллического сплава с изменением фазы, обычно Ag-in-SB-TE. В своем первоначальном состоянии слой является поликристаллическим и обладает высокой отражательной способностью. Для написания данных сфокусированный лазерный луче нагревает участки «знаков» в материале с фазовым изменением над температурой плавления (500-700 ° C). Атомы в этой области становятся жидкостью. Если быстро охлаждать, случайное, некристаллическое жидкое состояние «заморожено», оставляя область в аморфном, низкорефлексивном состоянии, которое оставляет темные ямы на диском DVD. Площадь между отметками, с высокой отражательной способностью, называется «пространство.”
Форматы DVD и как управлять лазерными диодами для записи и переписывания DVD
В этом примечании применения описываются использование и функции шести доступных форматов DVD: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R и DVD+RW. Он объясняет, как работа и переписывание записи, включая кодирование битового потока и запись/переписывание текущих сигналов, необходимых от лазерных диодов. Он описывает, как управлять лазерными диодами с помощью DVD/CD -диодов MAX9483/9484.
DVD («цифровой универсальный диск») стал обычным явлением. В U.С. В одиночку, «Существует более 100 миллионов устройств для воспроизведения DVD, в том числе установленные лучшие устройства, портативные игроки, DVD-ROM-диски и машины для видеоигр с DVD.”По состоянию на 2003 год, около половины тебя.С. У домохозяйств был хотя бы один DVD -игрок.
В этой статье описывается формат и использование лазерных диодных драйверов в дизайне DVD -устройства.
Форматы и сравнения DVD
По сравнению со своим предшественником, CD-ROM, DVD предлагает гораздо большую способность и гораздо более простую физическую структуру. Одна вещь, которая не проще,-это разнообразие форматов: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R и DVD+RW. Каждый формат имеет свои функции и проблемы совместимости, что делает это запутанным для потребителя.
ERA DVD началась в 1996 году с введения DVD-консорциума первого формата DVD-ROM, как задокументировано в видео стандарт DVD в августе 1996 года. Первые видеопроглетики DVD поступили в продажу в ноябре того же года. С тех пор Консорциум опубликовал дополнительные стандарты: DVD-R, DVD-RW и DVD-RAM.
Также в 1999 году ECMA (Европейская ассоциация производителей компьютерных производителей) и группа поставщиков DVD опубликовали стандарт ECMA-274, который развивался для документирования форматов DVD+RW и DVD+R.
DVD -диски имеют емкость 4.7 ГБ на сторону по сравнению с 650 МБ для компакт -дисков. Это достигается за счет использования более узкого лазера длины волны (640 нм – 660 нм по сравнению с 760 – 810 нм); уменьшенная ширина дорожки; Более узкое пространство между треками; и более жесткие системные допуски, ставшие возможными благодаря развитой технологии производства.
DVD-ROM
DVD-ROM, который, по сути, является CD-ROM с более высокой емкостью, был первым форматом для записи видео, аудио и данных на DVD-диске.
DVD-R и DVD-RW
DVD-R-это записываемая форма DVD-ROM «Write-Once». Как только трек записан, его нельзя стерто или перезаписывалось (черта, которую он разделяет с CD-R). Он может сделать постепенную запись, добавив новые файлы данных один за другим в один сеанс.
Диски DVD-RW могут быть стерты и повторно используются.
После записи характеристики сигнала и формат 4.7 ГБ DVD-R соответствует спецификации DVD-ROM. DVD-RW также соответствует спецификации DVD-ROM, за исключением того, что отражательная способность дисков DVD-RW такая же, как у двухслойных дисков DVD-ROM-ROM.
Первые диски DVD-R и DVD-RW могли читать и писать в «1x» или 10.8 Мбит / с (мегабит в секунду). Новые диски DVD-R/RW достигают 4X скорости (в четыре раза превышают скорость 1x дисков).
DVD-Ram
DVD-RAM использует физический формат, который предназначен главным образом для случайного доступа-можно писать в любом месте диска, без необходимости уложить предыдущие треки. Его структура почти такая же, как и повторный оптический-случайный доступ к считыванию, с автоматической обработкой плохих блоков. Формат использует ZCLV (зонированная постоянная линейная скорость) с предварительной адаптированием.
После выпуска DVD-RAM версии 1.0 Спецификация, версия 2.0 для 4.7 ГБ диски были созданы. Версия 1.0 имеет скорость записи 11.08 Мбит / с и версия 2.0 имеет 22.16 Мбит / с, которые чуть более 1x и 2x соответственно.
Диск DVD-RAM не совместим с DVD-ROM-он требует специального диска для воспроизведения.
DVD+RW и DVD+R
Оригинальный стандарт DVD+RW описал перезагруженный диск с емкостью 3 ГБ на сторону. Позже вместимость была пересмотрена, чтобы разрешить 4.7 ГБ на сторону.
Основными особенностями DVD+RW являются то, что он переписан; Он совместим с DVD-ROM; и это позволяет быстрое, случайно, размещение данных или замену. Он обладает функциями DVD-RAM, но может быть воспроизведен обычным DVD-игрок.
DVD+RW известен как «формат конвергенции» с возможностями всех предыдущих форматов и совместимости воспроизведения с большинством существующих игроков.
DVD+R-версия DVD+RW Record-Once. Логические и физические форматы DVD+R полностью соответствуют как стандартам DVD+RW и DVD-ROM. Функцией DVD+R над DVD-R является повышенная точность при связывании многосессионных данных, что делает их подходящими для добавления файлов к крупным архивам.
Записываемый и переписанный DVD: как он работает
Все записываемые или переписываемые DVD -диски используют технологию изменения этапа для записи и переписывания.
Механизм записи и переписывания
Запись DVD изготовлен из кристаллического сплава с изменением фазы, обычно Ag-in-SB-TE. В своем первоначальном состоянии слой является поликристаллическим и обладает высокой отражательной способностью. Для написания данных сфокусированный лазерный луче нагревает участки «знаков» в материале с фазовым изменением над температурой плавления (500-700 ° C). Атомы в этой области становятся жидкостью. Если быстро охлаждать, случайное, некристаллическое жидкое состояние «заморожено», оставляя область в аморфном, низкорефлексивном состоянии, которое оставляет темные ямы на диском DVD. Площадь между отметками, с высокой отражательной способностью, называется «пространство.”
Ключевые моменты:
- Форматы DVD включают DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R и DVD+RW, каждый со своими собственными функциями и проблемами совместимости.
- DVD -диски имеют емкость 4.7 ГБ на сторону по сравнению с 650 МБ для компакт -дисков.
- DVD-ROM аналогичен CD-ROM с более высокой способностью и был первым форматом для записи видео, аудио и данных на DVD-диске.
- DVD-R-это записываемая форма DVD-ROM, в то время как диски DVD-RW могут быть стерты и повторно использованы диски DVD-RW.
- DVD-RAM позволяет считывать считывание случайного доступа без необходимости укладки предыдущих треков, но требует специального диска для воспроизведения.
- Оригинальный стандарт DVD+RW описал перезагруженный диск с емкостью 3 ГБ на сторону, позже пересмотрено до 4.7 ГБ на сторону. Форматы DVD-R и DVD+R совместимы с DVD-ROM.
- Все записываемые или переписываемые DVD -диски используют технологию изменения этапа для записи и переписывания.
- Механизм записи и переписывания включает в себя нагревание определенных областей записи DVD над температурой плавления с использованием сфокусированного лазерного луча.
- При охлаждении нагретые области становятся аморфными и оставляют темные ямы на диске DVD, в то время как необотаменные области остаются в кристаллическом состоянии с высокой отражательной способностью.
15 вопросов:
- Какие разнообразные форматы DVD?
- Какова способность DVD по сравнению с CD?
- В чем разница между DVD-ROM и DVD-R?
- Могут ли диски DVD-RW быть стерты и повторно используются?
- Каковы скорости записи дисков DVD-R и DVD-RW?
- Какова цель DVD-Ram?
- Диск DVD-RAM совместим с дисками DVD-ROM?
- Каковы особенности DVD+RW?
- Что такое DVD+R?
- Какие технологии используют записываемые и перезагруженные DVD?
- Каков механизм записи и переписывания на DVD?
- Какова способность диска DVD+RW?
- DVD+RW совместим с существующими игроками?
- Каковы основные различия между DVD+R и DVD-R?
- Как способность DVD сравнивается с компакт -диском?
Различные форматы DVD включают DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R и DVD+RW.
DVD имеет емкость 4.7 ГБ на сторону, по сравнению с 650 МБ для компакт -диска.
DVD-ROM-это CD-ROM с более высокой способностью, в то время как DVD-R-это записываемая форма DVD-ROM «Написать».
Да, диски DVD-RW могут быть стерты и повторно использованы.
Первые диски DVD-R и DVD-RW могли читать и писать в «1x» (10.8 Мбит / с), в то время как новые диски достигают 4x скорости.
DVD-RAM предназначен для случайного доступа и может быть записан в любом месте диска без необходимости укладки предыдущих треков. Он использует ZCLV с предварительной адаптированием.
Нет, диск DVD-RAM требует особого диска для воспроизведения.
DVD+RW перезагружен, совместим с DVD-ROM, и позволяет быстрое, случайное размещение данных или замену данных.
DVD+R-это версия DVD+RW DVD+и обеспечивает повышенную точность при связывании многосессионных данных.
Записываемые и переписываемые DVD -диски используют технологию изменения фазы для записи и переписывания.
Запись и переписывание на DVD включает в себя нагревание определенных областей записи DVD над температурой плавления с использованием сфокусированного лазерного луча. Охлажденные участки становятся аморфными, оставляя темные ямы, в то время как неотапливаемые участки остаются в кристаллическом состоянии с высокой отражательной способностью.
Оригинальный стандарт DVD+RW описал перезагруженный диск с емкостью 3 ГБ на сторону, позже пересмотрено до 4.7 ГБ на сторону.
Да, DVD+RW известен как «формат конвергенции» и предлагает совместимость воспроизведения с большинством существующих игроков.
DVD+R и DVD-R являются рекордными форматами, но DVD+R предлагает повышенную точность при связывании многосессионных данных, что делает их подходящими для добавления файлов в крупные архивы.
DVD имеет гораздо большую мощность, чем CD, с 4.7 ГБ на сторону по сравнению с 650 МБ для компакт -диска.
Методы и материалы: CD и DVD
Механизм записи и переписывания
Запись DVD изготовлен из кристаллического сплава с изменением фазы, обычно Ag-in-SB-TE. В своем первоначальном состоянии слой является поликристаллическим и обладает высокой отражательной способностью. Для написания данных сфокусированный лазерный луче нагревает участки «знаков» в материале с фазовым изменением над температурой плавления (500-700 ° C). Атомы в этой области становятся жидкостью. Если быстро охлаждать, случайное, некристаллическое жидкое состояние «заморожено», оставляя область в аморфном, низкорефлексивном состоянии, которое оставляет темные ямы на диском DVD. Площадь между отметками, с высокой отражательной способностью, называется «пространство.”
Форматы DVD и как управлять лазерными диодами для записи и переписывания DVD
В этом примечании применения описываются использование и функции шести доступных форматов DVD: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R и DVD+RW. Он объясняет, как работа и переписывание записи, включая кодирование битового потока и запись/переписывание текущих сигналов, необходимых от лазерных диодов. Он описывает, как управлять лазерными диоидами, используя драйверы DVD/CD DVD/CD MAX9483/9484.
DVD («цифровой универсальный диск») стал обычным явлением. В U.С. В одиночку, «Существует более 100 миллионов устройств для воспроизведения DVD, в том числе установленные лучшие устройства, портативные игроки, DVD-ROM-диски и машины для видеоигр с DVD.”По состоянию на 2003 год, около половины тебя.С. У домохозяйств был хотя бы один DVD -игрок.
В этой статье описывается формат и использование лазерных диодных драйверов в дизайне DVD -устройства.
Форматы и сравнения DVD
По сравнению со своим предшественником, CD-ROM, DVD предлагает гораздо большую способность и гораздо более простую физическую структуру. Одна вещь, которая не проще,-это разнообразие форматов: DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD+R и DVD+RW. Каждый формат имеет свои функции и проблемы совместимости, что делает это запутанным для потребителя.
ERA DVD началась в 1996 году с введения DVD-консорциума первого формата DVD-ROM, как задокументировано в видео стандарт DVD в августе 1996 года. Первые видеопроглетики DVD поступили в продажу в ноябре того же года. С тех пор Консорциум опубликовал дополнительные стандарты: DVD-R, DVD-RW и DVD-RAM.
Также в 1999 году ECMA (Европейская ассоциация производителей компьютерных производителей) и группа поставщиков DVD опубликовали стандарт ECMA-274, который развивался для документирования форматов DVD+RW и DVD+R.
DVD -диски имеют емкость 4.7 ГБ на сторону по сравнению с 650 МБ для компакт -дисков. Это достигается за счет использования более узкого лазера длины волны (640 нм – 660 нм по сравнению с 760 – 810 нм); уменьшенная ширина дорожки; Более узкое пространство между треками; и более жесткие системные допуски, ставшие возможными благодаря развитой технологии производства.
DVD-ROM
DVD-ROM, который, по сути, является CD-ROM с более высокой емкостью, был первым форматом для записи видео, аудио и данных на DVD-диске.
DVD-R и DVD-RW
DVD-R-это записываемая форма DVD-ROM «Write-Once». Как только трек записан, его нельзя стерто или перезаписывалось (черта, которую он разделяет с CD-R). Он может сделать постепенную запись, добавив новые файлы данных один за другим в один сеанс.
Диски DVD-RW могут быть стерты и повторно используются.
После записи характеристики сигнала и формат 4.7 ГБ DVD-R соответствует спецификации DVD-ROM. DVD-RW также соответствует спецификации DVD-ROM, за исключением того, что отражательная способность дисков DVD-RW такая же, как у двухслойных дисков DVD-ROM-ROM.
Первые диски DVD-R и DVD-RW могли читать и писать в «1x» или 10.8 Мбит / с (мегабит в секунду). Новые диски DVD-R/RW достигают 4X скорости (в четыре раза превышают скорость 1x дисков).
DVD-Ram
DVD-RAM использует физический формат, который предназначен главным образом для случайного доступа-можно писать в любом месте диска, без необходимости уложить предыдущие треки. Его структура почти такая же, как и повторный оптический-случайный доступ к считыванию, с автоматической обработкой плохих блоков. Формат использует ZCLV (зонированная постоянная линейная скорость) с предварительной адаптированием.
После выпуска DVD-RAM версии 1.0 Спецификация, версия 2.0 для 4.7 ГБ диски были созданы. Версия 1.0 имеет скорость записи 11.08 Мбит / с и версия 2.0 имеет 22.16 Мбит / с, которые чуть более 1x и 2x соответственно.
Диск DVD-RAM не совместим с DVD-ROM-он требует специального диска для воспроизведения.
DVD+RW и DVD+R
Оригинальный стандарт DVD+RW описал перезагруженный диск с емкостью 3 ГБ на сторону. Позже вместимость была пересмотрена, чтобы разрешить 4.7 ГБ на сторону.
Основными особенностями DVD+RW являются то, что он переписан; Он совместим с DVD-ROM; и это позволяет быстрое, случайно, размещение данных или замену. Он обладает функциями DVD-RAM, но может быть воспроизведен обычным DVD-игрок.
DVD+RW известен как «формат конвергенции» с возможностями всех предыдущих форматов и совместимости воспроизведения с большинством существующих игроков.
DVD+R-версия DVD+RW Record-Once. Логические и физические форматы DVD+R полностью соответствуют как стандартам DVD+RW и DVD-ROM. Функцией DVD+R над DVD-R является повышенная точность при связывании многосессионных данных, что делает их подходящими для добавления файлов к крупным архивам.
Записываемый и переписанный DVD: как он работает
Все записываемые или переписываемые DVD -диски используют технологию изменения этапа для записи и переписывания.
Механизм записи и переписывания
Запись DVD изготовлен из кристаллического сплава с изменением фазы, обычно Ag-in-SB-TE. В своем первоначальном состоянии слой является поликристаллическим и обладает высокой отражательной способностью. Для написания данных сфокусированный лазерный луче нагревает участки «знаков» в материале с фазовым изменением над температурой плавления (500-700 ° C). Атомы в этой области становятся жидкостью. Если быстро охлаждать, случайное, некристаллическое жидкое состояние «заморожено», оставляя область в аморфном, низкорефлексивном состоянии, которое оставляет темные ямы на диском DVD. Площадь между отметками, с высокой отражательной способностью, называется «пространство.”
Если слой смены фаза нагревается ниже температуры плавления, но выше температуры кристаллизации (200 ° C) в течение достаточного времени (дольше, чем минимальное время кристаллизации), атомы возвращаются обратно к упорядоченному кристаллическому состоянию. Это выполняет функцию стирания.
Для записи DVD выполняется только процедура написания. Для перезагруженного DVD процедура стирания выполняется перед процедурой написания.
Когда лазерный луч не пишет и не стирается, он сохраняется в резком состоянии «предвзятости» с более низким уровнем мощности. Stand-By State гарантирует, что лазер может быть быстро доведен до полной энергии, чтобы гарантировать быстрый переход к записи или операции стирания. Рисунок 1 изображает уровни мощности и оценки на уровне записи.
Рисунок 1. Уровни мощности и ямы Fisk.
Оптимальные уровни мощности записи для написания, стирания и смещения зависят от диска, рекордера и скорости записи. Значения для индивидуальных комбинаций диска/рекордеров и различных скоростей записи определяются с помощью процедуры оптимальной управления мощностью (OPC). OPC может быть реализован как процесс калибровки перед записи.
Форматы сигналов записи и переписывания
Теперь мы изучаем сигналы, которые контролируют лазерный диод при записи и переписывании. Все упомянутые стандарты DVD используют одно и то же битовое кодирование и картирование между оценками и пространствами на дорожке диска и 1 и 0 с потоком данных. Тем не менее, форматы текущего импульса, подаваемого в лазерный диод, различаются для разных стандартов.
В кодировании битов поток битов, который должен быть записан на диске DVD, кодируется сначала модуляции от 8 до 16. Эта схема кодирования удваивает длину битового потока и добавляет специальное правило к кодируемому битовому потоку: между любыми двумя битами «1», существует как минимум два бита «0», и максимальная последовательная битовая строка «0» меньше или равна 14. Вот пример кодируемого битового потока от 8 до 16:
Оригинальный поток битов данных (2 байта): 1000 0000 1111 1111
Поток битов после кодирования (4 байта): 0010 0001 0010 0100 0000 0010 0000 1000
Полную таблицу кодирования от 8 до 16.
Чтобы сжечь поток 8-16 бит на диск, лазерный диод сжигает «отметки» или пропускает «пробелы» поочередно вдоль дорожки на диске. «1» в потоке 8-16 бит изменит лазерный диод с сжигания «отметок» на пропуски «места» или наоборот. фигура 2 Иллюстрирует запись и переписывание текущих импульсов, поданных в лазерный диод.
фигура 2. Пример записи и переписывания импульсов.
Продолжительность битов на рисунке 2 предназначена для битового потока после кодирования от 8 до 16. Это половина продолжительности бита исходного потока битов данных. Например, если скорость записи составляет 4x, то скорость битов данных составляет 10.8×4 = 43.2 Мбит / с. Таким образом, значение t равно _x1/43.2 x10 3 = 11.57NS.
Все форматы DVD-RW, DVD-RAM и DVD+RW используют аналогичный импульс перезаписывания и DVD-R и DVD+R, используя аналогичный импульс записи. Как показано на рисунке 2, для хорошего теплового эффекта импульсный ток используется для сжигания метков. Ток записи может достигать 400 млн. В зависимости от типа дисков DVD. Ток стирания может быть от 1/4 до 1/2 тока записи, а ток смещения находится в диапазоне от 5 до 15 мА.
Использование чипа драйвера лазерного диода
Максим разработал две чипы драйвера для драйверов DVD/CD: MAX9483 и MAX9484. Эти двойные драйверы лазерных диодов предназначены для диколазации CD и DVD. Разница между двумя чипами является односторонним входным или дифференциальным входом для сигналов управления импульсом.
Функциональная блочная диаграмма MAX9484 показана в Рисунок 3. Драйверы состоят из трех входных каналов, канала чтения с РЧ -осциллятором и двух выходов усилителя тока тока для управления диодами CD и DVD для стирания и написания. Целевой ток считывания может уменьшить шум сигнала, полученного фотоодным фотообожением в головке пикапа. Из приведенного выше обсуждения форматов импульсов лазерного тока мы видим, что MAX9483/MAX9484 способны поддерживать все стандарты чтения/записи CD/DVD, выбрав элементы управления записи и входные токи на этих входных каналах. Пиковой общий выходной ток чипов составляет 450 мА, и каждый канал может вносить до 350 мА. Этот лазерный чип драйвера предназначен для достижения скорости записи 4x или выше. Рисунок 4 иллюстрирует диаграмму применения, где используется чип лазерного драйвера. Для получения более подробного описания чипов драйвера, пожалуйста, см.Максимунтегрирован.компонент.
Рисунок 3. Блок -схема MAX9484.
Рисунок 4. Применение чипа драйвера лазерного диода.
Ссылка
- Цифровая развлекательная группа, http: // www.DVDINFormation.ком/
- Pioneer DVD Техническое руководство: http: // www.пионер.сопутствующий.JP/CRDL/Tech/Index-E.HTML
- ECMA Standard-274, 2-й издание, июнь 1999 г
- «DVD+RW и как это работает», Технический отчет Philips, август 1999 г.
- HP, Mitsubishi, Philips, Sony, Yamaha: DVD+R 4.Спецификация 7 ГБ, версия 1.0, 2002.
Связанный контент
Продукты
- MAX9483 Двойной выход, многомодные драйверы CD-RW/DVD-диод
- MAX9484 Двойной выход, мультимод CD-RW/DVD-лазер-диоды
Методы и материалы: CD и DVD
Ниже приведено описание того, как CD и DVD -диски хранят данные, за которыми следуют различия в материалах, необходимых для записываемых и перезагруженных компакт -дисков и DVD. Сначала все обсуждается только для компакт -дисков; Но различия между компакт -дисками и DVD -дисками на самом деле только из размеров дорожки и ударов и длины волны лазерной, поэтому различия объясняются после оснований. Тогда представлены записываемые/переписываемые случаи.
Основы компакт-диска только для чтения
Схема CD Sprial |
CD – это циркулярная информационная среда. Информация хранится на одной длинной спиральной дорожке, идущей изнутри снаружи. Рисунок справа иллюстрирует это на самом деле, но это нет В масштабе: трек очень узкая и очень длинная. В частности, трек стандартизирован и 0 равен 0.5 микрон или 500 нм в поперечнике, но при растяжении на прямую линию это около 5 километров (около 3.5 миль) длиной! Для вашей ссылки лист бумаги равен 0.1 мм или 100 микрометров шириной; Человеческие волосы обычно составляют ширину 50-200 микрометров: Трек CD, таким образом, очень узкий. Расстояние между последовательными поворотами спирали также стандартизировано в 1.6 микрометров.
Если мы повернем компакт -диск на его узкой стороне, это 1.2 мм толщиной. Если вы прорезаете его, чтобы увидеть поперечное сечение с помощью метки (вверху) вверх, вы найдете то, что показано на следующей схеме ниже рисунка ниже. С точки зрения процесса, используемого для создания компакт -диска, пусть’S Начните с нижнего поликарбонатного слоя. Поликарбонаты – это тип пластика, который достаточно устойчив к температуре и ударам и очень прозрачна. Во время производства поликарбонат запечатлен длинной спиральной дорожкой, которая содержит данные в виде различных ударов (просматриваемые снизу) или ям (просматриваемые сверху) – см. Далее ниже, как это работает. При просмотре сверху, депрессии называются ямы и повышенные плоские части называются земля. Глубина ям стандартизирована при 125 нм. Затем, тонкий слой алюминия наносится поверх поликарбоната, который покрывает трассу, землю и ямы. Алюминий выбирается, поскольку он относительно недорогой, но и довольно отражающий. Затем слой акрила (еще один пластик, который дешевле, чем поликарбонат), осаждается для защиты алюминия. Наконец, слой маркировки может быть нанесен на акрил при желании.
Поперечный вид на компакт -диск |
Если мы приближаемся к компакт -диску, глядя со стороны поликарбоната, мы могли бы увидеть что -то вроде показано на следующем рисунке ниже. Что показано, так это схема, в которой спираль говорит слева направо и дважды пересек наш взгляд. Ямы имеют глубину 125 нм, ширину 500 нм, а длина может варьироваться от 850 нм до 3500 нм (3.5 микрометров). Стандартизированное расстояние между треками (называемая шагом) 1.6 микрометров также показаны.
Неровности в поликарбонатном слое компакт -диска |
Ниже приведены два фактических изображения, полученных с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) фактических поверхностей CD и DVD. Эти изображения были получены в Йельском университете SEM, организованным Йельским институтом нанонауки и квантовой инженерии (Yinque). Ярко “таблетки” ямы. Единственная реальная разница между компакт -диском и DVD заключается в том, что все для DVD меньше: более узкие и более короткие ямы и меньший шаг, чтобы упаковать все в более плотном. Как и ты’LL См. Ниже, это означает более плотное хранение информации, поэтому DVD может хранить больше данных на единицу площади, чем CD.
СЭМ -изображение поверхности CD. Каждый тик составляет 1 микрометр (м). | СЭМ -изображение поверхности DVD. Каждый тик равен 0.5 м или 500 нм. |
Теперь вы можете спросить, как все это связано с информацией, хранящейся на компакт -диске?
Как вы знаете, информация принципиально представлена в цифровой форме как биты или с нулями. Для компакт -диска выбранная система немного необычна в присутствии (или отсутствии) удара не означает один или нулевой. Скорее переход от удара к плоской области или плоской области к удару, представляет собой один, пока нет перехода (я.эн. Относительно длинная область, которая является либо ударом, либо плоской), представляет собой ноль. Следующий вопрос – как эта информация считывается с компакт -диска: как читатель CD выясняет, есть ли удар или плоская область?
Схема, показывающая, как CD или DVD читается лазером |
Решение для чтения данных с компакт -диска довольно простое и основано на простом отражении. Мы’Все использовали зеркало, чтобы отразить солнечный свет на стену, а затем заставить отраженный свет перемещаться вокруг, изменив угол зеркала. В считывателе CD источник света – это полупроводниковый лазер на фиксированной длине волны 780 нм. Обратите внимание, что 780 нм находится в инфракрасном и не видном человеческом глаза; ты можешь’T СДЕЛАЙТЕ CD Player’S лазер сияет на компакт -диске с помощью обнаженного глаза. Лазер производит узкий луч света, падающего на нижней поверхности CD. Луч проходит через поликарбонат, отражается алюминием, а затем возвращается через поликарбонат и выходит из CD, чтобы достичь детектора фотодиода. Лазер стреляет луча под небольшим углом к поверхности CD, поэтому присутствие или отсутствие удара изменит угол, при котором луч отражается в направлении детектора. Это изменяет интенсивность отраженного света записи детектора, и, следовательно, наличие или отсутствие удара будет наблюдаться. Схема справа пытается показать это; Угол отражения значительно преувеличен в схеме, чтобы показать отражение: на практике угол довольно маленький.
CD против стандартных и синих DVD-дисков
С точки зрения материалов и функционирования единственным различием между компакт -дисками и DVD -дисками являются участвующие размеры. Основные идеи и основные технологии по сути идентичны. Однако, как вы знаете, DVD -диски имеют такой же физический размер, что и (стандартные) CDS могут хранить гораздо больше информации, чем CD: как это? Основная идея состоит в том, чтобы хранить данные более компактно. В частности, удары могут быть короче, так что можно хранить больше на длину единицы, а дорожки ближе (меньший шаг), чтобы упаковать их в плотно. Численнее, удары для DVD имеют длину около 400 нм, а не около 800 нм для компакт -диска. И спиральная трасса’S Pitch теперь 0.74 микрометра (740 нм) вместо 1.6 микрометров. Чтобы иметь возможность сосредоточить лазер на этих меньших ударах, необходима более короткая длина волны света: в оптике существует основной принцип, который при лучших условиях фокусировки может быть сосредоточен на месте, которое всегда так же велик, как его волна. Таким образом, более короткая длина волны означает меньшее сфокусированное пятно света и, следовательно, способность видеть меньшие особенности. Лазеры используются в DVD -плеерах работают на длине волны 650 нм (вместо 780 нм на компакт -диске). 650 нм видно для человеческого глаза и соответствует красному цвету: вы’Ве, наверное, заметил, что внутри игрока сияет красный свет на поверхности DVD.
Диски синего луча также являются разнообразными дисками DVD: опять же, они имеют такой же физический размер, как и стандартные компакт-диски и DVD, но могут хранить еще больше информации. Опять же, все идеи одинаковы, но все функции (удары и шаг дорожки) меньше стандартных DVD. Также лазер должен иметь более короткую длину волны и работать при 405 нм. Это видно и в голубо-фиолетовой области, отсюда и название!
Записные/переписываемые компакт -диски и DVD -диски
До сих пор мы описали, как CD и DVD работают, когда CD или DVD предназначены для постоянного хранения: информация на среде кодируется на физических высотах ударов и, таким образом, может’t можно изменить. Этот тип постоянного хранения отлично подходит для хранения музыки или фильмов или постоянных резервных копий. Но что, если кто -то хочет написать один’S собственные компакт -диски или DVD -диски или, возможно, используйте среду для перезагруженного хранилища? Как вы, наверное, знаете, что можно записать (одноразовая запись), и на рынке были доступны переписываемые компакт-диски и DVD-диски. Но как они действительно работают с точки зрения материалов?
Глядя на приведенное выше описание, мы отмечаем, что основной механизм чтения данных на CD или DVD заключается в том, что лазерный луч отрывается от поверхности, и измеряется отраженный свет: удары на поверхности модифицируют отражение. Но один не ограничивается физическими ударами: любой тип изменения материала среднего, который изменяет отражение, будет иметь такой же эффект. Следовательно, в (re) записи, которые можно записать, и DVD -диски не существует физических ударов или различий в высоте, но вместо этого материал изменяет свои свойства, чтобы иметь различную отражательную способность с масштабами размера, имитирующими реальные удары. Чтобы быть точным, для (re) записи, доступных для CD и DVD -дисков, схематическое поперечное сечение показано ниже: в дополнение к алюминиевому слою, существуют дополнительные слои (из которых материал изменения фазы является критическим), где все изменения отражательной способности происходят. (Диэлектрик очень прозрачен, так что он не’тщательно участвует в том, что происходит.) Если материал изменения фазы довольно прозрачный, лазерный луч проходит через него и отражает алюминиевый слой позади него и отскакивает назад. Однако, если материал изменения фазы является непрозрачным или поглощающим, большая часть лазерного света поглощается небольшим отражением и, следовательно, отдалека наблюдает за изменением отражательной способности.
Поперечное представление о (Re) записи CD-R
И что это “Материал изменения фазы”? Это материалы, которые можно легко уговорить, чтобы существовать в двух разных фазах в качестве твердых веществ при комнатной температуре. Один из них – кристаллическая фаза, а другая – аморфная фаза (определенная ниже). Две фазы имеют одинаковую химическую композицию: одинаковое количество атомов различных элементов; Просто атомы расположены по -разному на двух этапах. Кристаллическая фаза прозрачна, в то время как аморфная – непрозрачная.
Теперь вы можете спросить: в чем разница между кристаллическими и аморфными фазами? Не’Т Самая твердая фаза материала имеет одну структуру на атомном уровне? На практике большинство натуральных материалов или искусственных материалов находятся в одной твердой фазе. Но это не означает, что это единственный способ, которым они могут быть. Все это связано с тем, как упорядочен материал на атомном уровне, и это, в свою очередь, связано с тем, как быстро он охлаждался от расплавленной формы: чем медленнее скорость охлаждения, тем больше упорядоченная фаза на атомном уровне.
Лучше всего справиться с конкретным примером. Кварц и стекло представляют наиболее распространенный пример кристаллических и аморфных форм одного и того же материала. Оба сделаны из диоксида кремния (химическая формула SIO2). SIO2 очень распространен на земле и является основным ингредиентом на земле’с корочкой, песком и большинством камней. Кварц является самой стабильной кристаллической формой SIO2: Под кристаллическим мы подразумеваем, что атомы связываются вместе в упорядоченном порядке, и что мотив повторяется снова и снова во всем твердом. В кристаллической кварцевой фазе все атомы Si и O объединяются очень упорядоченным образом, каждый Si связан с четырьмя O, а каждый O -двух Si и длины связи и углы между связями повторялись на протяжении всего материала. Это очень похоже на обычную плитку, которую вы бы увидели в ванной или душе, где плитки выкладываются в повторяющемся мотиве, а рисунок цветов плитки повторяется снова и снова. Аморфная фаза, с другой стороны, имеет в основном одинаковое число и типы связей между атомами Si и O: каждая Si имеет четыре связи с четырьмя O, и каждая O имеет две связи с двумя Si, но углы и длина связей переменные по всему материалу. Это гораздо сложнее представить, но это тип плитки, где плитки’T все одинаковый размер, и они точно не расположены правильно, и кто -то просто пытается продолжить схему плитки, чтобы кто -то заканчивается нерегулярной структурой, где по существу все плитки имеют правильное количество соседних плиток (хотя иногда могут быть некоторые пустоты или лишние плитки), но нет повторяющегося мотива. Если вы начнете с расплавленного диоксида кремния и охладите его очень медленно, вы получите кварц: атомы хихикают случайным образом из -за тепловой энергии, а один дает им достаточно времени, чтобы найти подходящих партнеров и связываться с ними в правильном порядке и ориентации, чтобы сформировать хороший кристалл. Если, однако, слишком быстро охлаждает расплаво. Это очень похоже на игру на музыкальных креслах, где, например, половина игроков имеет синие рубашки, а половина игроков имеет красные рубашки, и мы просим каждого синего игрока сидеть между двумя красными игроками (и наоборот): если вы дадите людям достаточно времени, чтобы перемещаться и найти правых соседей, найден желаемый рисунок; Но если кто -то дает слишком мало времени, а затем настаивает, что все сидят как можно быстрее, скорее всего, сиденье не будут в желаемом порядке. См. Изображение ниже для визуализации кристаллических и аморфных фаз (и их использование в записи информации в соответствии с тем, что следует).
Кристаллические и аморфные фазы; Написание и стирание (из Sony Research)
Теперь кварц и стекло оптически очень похожи: они оба очень прозрачны. Так что вы можете’T Используйте стекло и кварц в качестве материала изменения фазы. Основное различие между ними, помимо организации атомного уровня, заключается в том, что стекло будет течь, когда нагревается достаточно, что делает его настолько полезно. В науке и технике, и аморфный материал, который начинает легко течь после нагревания до соответствующей температуры, называется стекло (Технический термин, который включает в себя повседневное стекло, но многие другие материалы, такие как многие пластмассы и полимеры).
До сих пор единственный способ создать кристалл или стекло – это контролировать скорость охлаждения из расплава. И обычно это так. Но есть некоторые вариации, которые полезны для (повторно) для записи CD/DVD, которые мы сейчас объясняем. Кристаллическое твердое вещество может быть расплавлена, повышая ее температуру над температурой плавления, которую мы обозначим по температуре tм: Это температура, при которой атомы, составляющие твердое вещество, решают отказаться от регулярного расположения связей (с низкой энергией, но также и низким энтропией), чтобы войти в жидкое состояние (более высокая энергия, но также более высокая энтропия). Обратный процесс, начиная с расплава и охлаждения ниже tм больше зависит от скорости охлаждения: как объяснено выше, если это сделано медленно, он получает кристалл, и если сделано быстро, он получает стекло. Медленное охлаждение, предназначенное для дачи кристалла, называется отжиг В то время как быстро прохладный, предназначенный для придания аморфной фазы, называется гашение. А теперь представьте, что один сделал быстрый прохладный и закончился стеклом. Если кто -то повышает температуру до промежуточной температуры, которая ниже tм но выше температуры кристаллизации tв, Атомы аморфной фазы теперь имеют достаточно тепловой энергии, чтобы немного перемещаться и исследовать новые конфигурации; Если дано достаточно времени, они могут начать образовывать кристаллические фазы. Заметьте, что это тв не является истинной температурой фазового перехода (например, tм IS): это скорее температура, над которой проходит кристаллизация “быстро” по шкале времени заинтересован в. Таким образом, можно рассмотреть следующие операции: Начиная с кристалла, один нагревается мимо tм Чтобы получить расплав, а затем быстро охлаждается при этом ниже tв Чтобы получить стакан; Чтобы заменить стекло на кристалл, нагревает стекло выше tв но ниже тм и ждет некоторое время, пока кристаллы образуются, а затем снова смогут остыть. Для материалов изменения фазы, используемых в CDS и DVD, tв около 200 человек, пока tм в диапазоне 500-700 o.
Подкласс стеклянных материалов обладает полезным свойством, которое их кристаллические и аморфные фазы имеют значительно разные оптические свойства. Для материалов изменения фазы, используемых в (re) записи, для CD и DVD -дисков, кристаллическая фаза имеет более непрозрачную (больше поглощения света), чем аморфная фаза. Таким образом, изменение фазы материала изменит его поглощение света и, следовательно, его отражательная способность. На самом деле существует много ограничений, которые должны быть подчинены материалом изменения фазы, чтобы быть полезным для хранения CD или DVD. Среди них: температура плавления должна быть намного выше, чем комнатная температура, так что свойства материала будут оставаться постоянными с течением времени (стабильное хранение информации), но она не должна быть настолько высокой, что нагревание будет разрушать или повредить оставшуюся часть компакт -диска или DVD – типичная температура, нацеленная на IS 500 O C; Должен быть большой энергетический барьер между кристаллом и аморфной фазой, чтобы человек не был спонтанно изменяться на другой при комнатной температуре, но оно не должно быть слишком высоким, чтобы это изменение было легко вносить при более высоких температурах; Должен быть высокий оптический контраст между кристаллическими и аморфными областями; Скорость охлаждения для отжига не должна быть очень медленной, чтобы однажды мог написать данные с высокой скоростью; и что механическое напряжение, вызванное изменением фазы.
Это очень длинный список требований! И некоторые взаимно противоречивы, поэтому должны быть сделаны компромиссы. Но есть классы материалов, которые соответствуют счету. Все они сплавы, обычно содержащие TE (Tellurium) и SB (сурьма) вместе с другими элементами. Некоторые типичные формулы – тегис, GE2Сб2Театр5, Tesnse, tegesno или aginsbte. Более полный список показывает, что все это сплавы, основанные на TE и SE. И TE, и SE являются хорошо известными стеклянными материалами, а химические модификации и легирование – оптимизировать свойства плавления/оптического/механического/отжига/гашения.
Имея все эти материальные науки под нашим поясом, последний вопрос более прагматичен: как можно писать и/или стирание информации на компакт -дисках или DVD? И как закодирована информация? Выбранное соглашение состоит в том, что когда материал изменения фазы является кристаллическим, не было кодирована никакой информации: есть информация, кодируемая, когда его части аморфны.
CD или DVD -горелка – это устройство, используемое для этой цели, и имеет три разных лазера (вместо одного лазера в CD или DVD -считывателе). Вот что делает каждый лазер, а также то, как он работает с материалом, чтобы кодировать информацию:
- Первый лазер – это лазер для чтения и имеет низкую интенсивность и по существу идентично по спецификации лазера в нормальном CD или DVD -плеере.
- Второй лазер, лазер, обладает высокой мощностью: когда его луч сфокусирован на небольшом месте, он может полностью растопить материал изменения фазы в этой области – в сочетании с быстрого охлаждения, он сделает материал аморфным, таким образом, кодируя информацию. Минимальная скорость охлаждения для гашения до аморфной фазы продиктована конкретным материалом; В CD/DVD диапазон охлаждения определяется толщиной материала изменения фазы, удельные нагрева всех изменений фазы и окружающих материалов и их теплопроводность. Таким образом, выбор материалов и их сборки должны быть разработаны, чтобы гарантировать, что скорость охлаждения достаточно быстра’S температура падает ниже его температуры плавления.
- Третий лазер – это лазер стирания и обладает средней интенсивностью: он сильнее, чем лазер чтения, но слабее, чем писательный лазер. Он может нагреть материал достаточно, чтобы превратить аморфный материал в текущее стекло (я.эн. Принесите его выше температуры кристаллизации), но недостаточно жарко, чтобы на самом деле растопить его. Таким образом, лазер стирания делает поток аморфного материала и переставить. Один держит лазер стирания в течение достаточно долгого времени, чтобы обеспечить рост кристаллической фазы; После того, как он выключен, скорость охлаждения является быстрой и такая же, как описано выше для лазера записи. После кристаллизации вся информация в этом регионе была стерта.
Как компакт -диски используют лазеры для записи и воспроизведения звука
Эти тонкие диски существуют некоторое время и, возможно, аренду’T довольно революционно, как и раньше, но знали ли вы, что есть лазеры вовлеченный?
Каждый раз, когда вы’VE засел один из вышеперечисленных в ваш компьютер, DVD -плеер или консоли видеоигр, небольшой луч света используется для получения цифровых данных непосредственно из диска’S Поверхность и преобразование в музыку, которую вы можете услышать, и изображения, которые вы можете увидеть. Лазеры также используются для получения всей этой информации на диск в первую очередь. Позволять’S изучите, как работает весь этот процесс, а также как оптические средства массовой информации развивались со временем.
Лазеры легкие, но лучше
Все компакт -диски зависят от того, что называется оптической технологией, которая охватывает все, что связано с светом, применяется определенным образом для чего -то достижения. Например, если у вас есть оптоволоконное подключение к Интернету, вы’Re на самом деле воспользуюсь светом и его способностью проходить через длинные стеклянные или пластиковые волокна, не попадая в то же помещение, что и обычные электрические сигналы, путешествуя по металлическим кабелям. Лазеры особенно полезны, потому что они излучают суперфокусированный луч света, который можно использовать некоторыми действительно сложными способами, от лазерной резки и печати до оптики волокна и хирургии.
Перед изобретением первого CD наиболее распространенными методами хранения музыки были виниловые пластинки и магнитные кассеты. Эти аналоговые форматы подвержены физическому повреждению, помехи и изнашиваются с течением времени, что отрицательно влияет на качество звука. CDS исключил любой прямой контакт между средой хранения и устройством воспроизведения, используя вместо этого лазер с низким энергопотреблением. Диски должны не’T изнашивайте, пока они не надеты’это царапается, и это’S гораздо быстрее пропустить различные треки на альбоме, не говоря уже о всех преимуществах, которые приходят с хранением звука как цифровые данные, а не аналоговые. Это действительно изменил правила игры, но вернемся к важной части – где именно входят лазеры?
Чтение и запись
Когда дело доходит до компакт -дисков, лазеры выполняют две очень важные функции: чтение данных и написание данных. Позволять’S Начнется с начала производственного процесса, в котором ‘владелец’ Версия диска создана. Лазер используется для передачи цифровых данных (длинную последовательность из них и нулей) на этот диск, буквально сжигая маленькие ‘ямы’ на поверхность, с нетронутыми областями (называемыми ‘земли’) представляя свои и сожженные участки, представляющие нули. Этот микроскопический процесс происходит вокруг и вокруг диска в длинной спирали, содержащей десятки миллиардов – да, десятки миллиардов – из этих ям! Если выпрямиться, эта спираль протянет на мили. Завершенный мастер может быть использован для печати огромного количества пластиковых дисков, которые каждый получает тонкий слой алюминия (для отражения света), защитных покрытий и, наконец, верхняя этикетка.
Еще больше волшебства происходит, как только один из этих дисков заходит в проигрыватель компакт -дисков. Небольшой двигатель вращает диск на высокой скорости, и полупроводниковый диодный лазер начинает сканироваться по блестящей нижней стороне. Эти нетронутые земли на диском’S Поверхность будет отражать свет назад, а ямы вызывают разброс света. Всякий раз, когда лазерный свет отражается обратно, есть фотоэлектрическая ячейка, чтобы обнаружить ее и генерирует двоичный файл ‘один’ При отправке бинарного ‘нули’ Когда ничего не проходит (как в случае с рассеянным светом, исходящим из ям). Таким образом, устройство воспроизведения получает все цифровые данные, необходимые для восстановления звука и музыки, которые вы слышите на своих динамиках или наушниках.
CD, DVD и Blu-ray, о мой!
Поскольку компакт -диски имеют дело с цифровыми данными, они’не ограничивается просто хранением музыки и аудио. Все цифровое может пробиться на оптический диск, пока там’достаточно места, и мальчик был там некоторых достижений. Самые первые звуковые диски, представленные в 1980-х годах! Поскольку оптические технологии продолжали прогрессировать в ’90 -е, мы получили цифровой видео диск (.k.а. DVD), который может похвастаться емкостью около 4.7 гигабайт из-за более коротких волн лазеров, которые могут читать меньшие земли и ямы. Стандарт Blu-ray, запущенный в 2003 году и назван в честь его еще более точного синего лазера, может удерживать до 50 гигабайт данных. Более продвинутые форматы, такие как DVD и Blu-ray, также могут хранить информацию на обеих сторонах диска и даже может хранить более одного слой данных на одной стороне (лазер для чтения может выбрать, какой слой сканирует).
При использовании компактных дисков для хранения высококачественных средств массовой информации, таких как видеоигры и фильмы, все еще является обычной практикой, вещи’T выглядит так же ярко для музыкальных компакт -дисков. В 2020 году виниловые пластинки фактически превзошли продажи, один из форматов, которые они должны были заменить (между тем, популярность потребления полностью цифровой музыки через потоковые платформы продолжает расти).
Когда’S последний раз, когда вы играли музыку на компакт -диске? Как ты думаешь, они’когда -нибудь возвращается? Дайте нам знать в комментариях ниже.
Продолжайте изучать ключевые темы в аудиотехнологии:
Как работают DVD -игроки
Подключение DVD -плеер к вашему стереосистеме (или телевизору, если у вас нет приемника) включает в себя два основных соединения: аудио и видео.
Аудио
Первое соединение для создания предназначено для аудио -части сигнала. Будет несколько вариантов в зависимости от у вас получателя.
- Лучший выбор (если доступен) – либо использовать оптический (также называемый Tos-Link) или коаксиальный (RCA) Цифровое соединение. Эти два варианта равны по качеству. Чтобы использовать любой из них, вам потребуется как вывод на DVD -плеер, так и вход в приемник. Только приемники с встроенные цифровые декодеры Dolby будет иметь этот тип ввода.
- Если у вашего приемника нет встроенного декодера Dolby Digital или DTS, но “Dolby Digital Ready” Ищите 5.1-канальный Долби или 5.1-канальный DTS. В этом соединении участвуют шесть кабелей, соответствующих различным каналам динамиков: левый, центральный передний, правый, левый задний, правый и сабвуфер.
- Последний вариант подключения двух компонентов – с аналоговые выходы RCA. Это соединение с двумя кабелями, с одним кабелем, обеспечивающим левый звук динамика, а другой кабель доставляет правый. Это соединение обеспечит только стерео звук, но это может быть вашим единственным вариантом, если вы подключаетесь непосредственно к телевизору, или если у вас есть старый приемник только с двумя каналами.
Теперь давайте посмотрим на видео подключение.
- Лучший выбор качества – использовать компонент связь. Это соединение состоит из трех кабелей: цветовая красная, синяя и зеленая. Качество превосходно. Тем не менее, эти соединения существуют только на чрезвычайно высоких приемниках и телевизионных наборах.
- Следующий вариант S-Video. Один кабель подключает DVD -плеер к приемнику в этой установке.
- Последний вариант, аналогичный настройке звука, – это использовать аналоговый видео, Обычно цветовая желтая на обоих концах на обоих концах. Это обеспечит самое низкое качество, но будет достаточно для самых более старых, аналоговых телевизоров.
Для получения дополнительной информации о DVD -игроках и технологии DVD см. Ссылки на следующей странице.