Potae XI optick mechaniky Centrum pro virtuln a

Počítače XI - optické mechaniky Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T. G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí

Počítače XI – optické mechaniky Optické mechaniky Počítače využívají optické mechaniky (ODD - optical disc drive) pracující na principu laserového světla nebo elektromagnetických vln blízkých světelnému spektru, jako část procesu čtení a zápisu dat. Je to periferní zařízení na ukládání dat na optické disky. Některé mechaniky mohou jen číst z disku, ale většina mechanik umí čtení i zápis. Rekordéry se někdy nazývají vypalovací mechanika nebo zapisovací mechanika. Obecné prostředky a technologie zahrnuje rodiny obsahující CD, DVD, Blu-ray, HD DVD. Samostatné nepočítačové optické mechaniky také existují, například populární CD přehrávače, DVD rekordéry atd. . Optické mechaniky jsou většinou využívány k archivaci nebo výměně dat. Spolu s flash pamětí vystřídala disketovou mechaniku a magnetofonové přehrávače především kvůli ceně, velikosti a technickému vybavení.

Počítače XI – optické mechaniky CD-ROM mechanika

Počítače XI – optické mechaniky Laser a optika Nejdůležitější část optické mechaniky je optická hlava skládající se z polovodičového laseru, čočky pro usměrnění laserového paprsku a fotodiody, která přijímá odražené světlo z povrchu disku. Laser pro práci s CD má vlnovou délku 780 nm, DVD 650 nm a Blu-ray i HD DVD 405 nm. Média pouze pro čtení (ROM). Dá se na něj zapsat pouze jednou a pak už jen číst. Základní princip vypalování je pro všechny systémy stejný. Jednou zapisovatelný disk má na vrstvě zlata nanesenou organickou vrstvu krytou polykarbonátovým základem. Laserový paprsek projde polykarbonátem a propálí organickou vrstvu až k vrstvě zlata, a tím vzniká důlek (pit).

Počítače XI – optické mechaniky CD-R, DVD+R, DVD-RAM, BD-R, HD DVD-R Zatímco čtecí laser není silnější než 5 m. W, psací laser je mnohem výkonnější. Vyšší zapisovací rychlost nám snižuje dobu zápisu a tím méně času musí laser vypalovat bod na povrchu. Jeho výkon musí růst úměrně. DVD laser má výkon asi v 100 m. W v netlumené vlně, a 225 m. W při impulsech. Přepisovatelná CD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-RE nebo HD DVD-RAM média je zápis složitější. U nich je možné předešlý záznam smazat a nahradit novým. Základem je použití materiálů, které mohou měnit svoji strukturu z krystalické na amorfní a zpět. Jestliže se tento materiál místně ohřeje laserovým paprskem na teplotu přes 600°C, změní se struktura v tomto místě po ochlazení na amorfní. Pokud se ohřeje méně (kolem 200°C), vrátí se do původního stavu. Paprsek čtecího laseru se od místa s amorfní strukturou odráží méně než od místa s fází krystalickou, jsou tedy rozlišeny dva stavy - nula a jednička. Oboustranná média nejsou moc využívaná, protože se pro čtení z druhé strany musí fyzicky otočit DVD disk.

Počítače XI – optické mechaniky Dvouvrstvá média (DL-dual layer) mají dvě nezávislé vrstvy oddělené polopropustnou vrstvou. Obě vrstvy jsou přístupné z jedné strany, ale optika musí změnit vzdálenost laserového ohniska. Na jednovrstvých médiích (SL-single layer) je vyrobena spirálová rýha v ochranné polykarbonátové vrstvě, která zavede záznamovou hlavu na začátek stopy. U dvouvrstvých je první vrstva s mělkou rýhou a polopropustnou vrstvou a druhá vrstva s hlubokou rýhou. Některé vypalovací mechaniky podporují také Light. Scribe - vypálení potisku na nezapisovatelnou stranu disku. Asi i vzrůstající popularita Light. Scribe způsobila znovuvzkříšení Disc T@2 v podobě Label. Flash. Sice neumí CD, ale využívá vlastností T@2 a faktu, že DVD mohou být oboustranná. Proč tedy místo dye (záznamového barviva) nepoužít nějaké „lepší“ barvivo a druhou stranu použít ke kreslení, podobně jako Light. Scribe. Pro vytvoření Label. Flash potřebujeme Nero Express verzi 6. 6. 1. 3. s aplikací Burn Label (viz. další obrázek).

Počítače XI – optické mechaniky Light. Scribe Label. Flash

Počítače XI – optické mechaniky Řízení otáček Hustota záznamu dat je na optických discích konstantní. Proto je možné u středu média (tj. na jeho "začátku") zaznamenat méně informací na jednu otočku, než u okraje média ("konec" média), kde je stopa delší a při konstantní hustotě záznamu se do ní tak vejde více informací. U kompaktních disků CD byla jako základní rychlost 1 x určena rychlost čtení dat 150 k. B/s. To znamená, že rychlost otáčení musela být zvolena tak, aby i u středu média bylo možné této rychlosti čtení dosáhnout. Při zachování rychlosti otáčení (a hustoty záznamu) je logicky možné (a vlastně i nutné) číst informace z okraje média rychleji. Metody čtení CAV a CLV

Počítače XI – optické mechaniky Metody čtení CAV a CLV Tuto metodu čtení, při níž je konstantní rychlost otáčení zachována při čtení u středu i u obvodu média, označujeme jako CAV (anglicky Constant Angular Velocity). Se zvyšováním rychlosti čtení (a tím i zvyšování rychlosti otáčení média) bylo zhruba u rychlosti 8 x dosaženo bodu, kdy potřebná rychlost čtení byla u obvodu již příliš vysoká, aby nedocházelo k chybám. Proto byl použit motor, který dokázal měnit plynule rychlost otáčení (500 otáček za minutu pro čtení u středu média až 200 otáček pro čtení u okraje média) a přizpůsobit ji aktuálním podmínkám. Tyto mechaniky označujeme jako CLV (anglicky Constant Linear Velocity). U mechanik CLV však jmenovitý násobek základní čtecí rychlosti (např. 16 x, 52 x apod. ) již neoznačuje maximální dosažitelnou rychlost čtení po celém médiu, ale jen maximální dosažitelnou rychlost čtení, které se dosáhne jen u vnějšího okraje média. Použitím CLV mechanik však bylo možné dále navyšovat rychlost čtení, což uživatelé přivítali. Například rychlosti čtení 4 x je dosaženo při otáčkách 800 -2000 za minutu (což je 4 x 150 = 600 k. B/s). Rychlosti otáčení jsou samozřejmě limitovány. Při rychlostech kolem 10000 ot. /min. , což umožňuje rychlost čtení 52 x, už může dojít k deformaci média, nebo i jeho roztříštění. Mechaniky s rychlostí čtení 52 x jí dosahují jen na obvodu, uvnitř média je rychlost čtení pouze 20 x. Pro DVD média je základní rychlost čtení 1 x stanovena na 1, 385 MB/s, HD DVD má při rychlosti 1 x přenos dat 4, 36 MB/s a u Blu-ray se 1 x rychlost čtení rovná přenosové rychlosti 6, 74 MB/s.

Počítače XI – optické mechaniky Zaváděcí zařízení Nynější optické mechaniky využívají dva zaváděcí mechanismy. Jeden po otevření štěrbiny velikosti média posune disk přímo na motor a čtecí zařízení, kdežto druhý a více využívaný vysune plato a po vložení se plato zasune zpět a motor si disk zvedne. Počítačové rozhraní Nejčastější interní mechanika v osobních počítačích, serverech a pracovních stanicích jsou vyrobeny podle standardu ve velikosti 5, 25 palců. Připojení je realizováno přes ATA nebo SATA rozhraní. Externí mechaniky jsou obvykle připojené přes USB rozhraní. Mechaniky s SCSI rozhraním také existují, ale nejsou využívána v takové míře, jsou drahé. Kompatibilita Většina optických mechanik je zpětně kompatibilních se všemi předchůdci od CD, je to požadováno za standard. Ve srovnání CD s 1, 2 mm vrstvou polykarbonátu stačí u DVD paprsku projít vrstvou pouze 0, 6 mm, aby došlo k záznamu. Díky menší šířce stopy se na DVD vejde několikanásobně víc dat, než na CD.

Počítače XI – optické mechaniky Provedení záznamu Optický rekordér je definován třemi rozdílnými rychlostmi. První rychlost je pro zápis (R), druhá pro přepis (RW) a třetí pro čtení. Například mechanika 12 x/10 x/32 x zapisuje rychlostí 12 x (1. 76 MB/s), přepisovat 10 x (1. 46 MB/s) a číst rychlostí 32 x (4. 69 MB/s). Novější vypalovací mechaniky využívají ochranu proti podtečení, což zabraňuje vytváření chyb při záznamu.

Počítače XI – optické mechaniky Kompaktní disk CD Kompaktní disk (obvykle nazývaný prostě CD podle zkratky anglického názvu compact disc je optický disk určený pro ukládání digitálních dat. Data jsou uložena ve stopách na jedné dlouhé spirále začínající ve středu média, která se postupně rozvíjí až k jeho okraji. Každá stopa může obsahovat digitální zvukovou nahrávku (tzv. audio CD) nebo (počítačem čitelná) data (CD-ROM). Příčný odstup stop je 1, 6 μm. Pro čtení kompaktních disků se používá laserové světlo s vlnovou délkou 785 nm. Na rozdíl od většiny diskových zařízení (pružné disky, pevné disky, ZIP disky apod. ) nejsou data ukládána do soustředných kružnic, ale do jedné dlouhé spirály podobně jako na gramofonové desce. Záznam (spirála dat) je přístupný pouze ze spodní strany disku, tj. záznam na CD je jednostranný. Délka celé spirály je zhruba 6 km a hustota dat v ní uložených je konstantní.

Počítače XI – optické mechaniky Historie a vývoj CD Kompaktní disk vyvinuly roku 1979 firmy Sony a Philips jako způsob věrného uchovávání a reprodukce hudby. Původně se na ně měl vejít zvukový záznam v délce 60 minut (délka analogového dlouhohrajícího „elpíčka“), ale firma Sony trvala na 74 minutách, aby se na jedno CD vešla celá Beethovenova Devátá symfonie. Dnes jsou CD nejčastěji osmdesátiminutová, ale existují i varianty s délkou devadesát devět minut. Disky delší než 80 minut však nemusí být čitelné na všech přehrávačích. CD-formát vytlačen diskem DVD, s jeho klesající cenou a klesající cenou rekordérů. DVD disk je přímým pokračovatelem CD nejen svojí vnější podobou (CD je od DVD laickým pohledem prakticky nerozeznatelné ), ale i digitální technologií záznamu dat. Kapacita běžných DVD je oproti klasickému CD zhruba šestinásobná. Běžné CD má průměr 12 cm, existuje ale i menší varianta o průměru 8 cm (občas se vyskytují i verze seříznuté na formát vizitky). Disk má tloušťku 1, 2 mm. Avšak na disk se zapisuje pouze od 23 mm do 58 mm poloměru.

Počítače XI – optické mechaniky Různé formáty CD byly postupně specifikovány ve standardech, označovaných anglicky jako „knihy“ různých barev: červená kniha (red book) - Audio CD žlutá kniha (yellow book) - ··CD-ROM - pro záznam dat, pouze pro čtení zelená kniha (green book) - ··CD-I - interaktivní CD oranžová kniha (orange book) - ··CD-R („zapisovatelné CD“; vyrábějí se prázdná, lze zapsat jednou na každé místo, tzn. je možné např. nejdříve zapsat jen jednu stopu a dopsat další později, pokud je médium ponecháno „otevřené“) a ··CD-RW („přepisovatelné CD“; lze zapisovat opakovaně) bílá kniha (white book) – Video CD Metoda postupného přidávání dat na CD ve více než jedné relaci (multi-session). Jestliže jsou jednotlivé session pospojované, všechna data na multisession disku (pokud jsou čtena na multisession CD-ROM mechanice) mohou být vidět jako jediná logická struktura. Způsob záznamu multisession se od zápisu packet-writing velmi liší. Multisession byla definována v Yellow Book.

Počítače XI – optické mechaniky Disc at once (DAO, Single-session) Česky bychom snad řekli "zápis najednou". Způsob záznamu, kdy je celý médium nahráno najednou bez vypnutí laseru. Tento způsob se velmi hodí pro tvorbu master disků pro následnou hromadnou výrobu, protože odstraňuje spojování a run-in a run-out bloky jenž neodmyslitelně patří k multisession nebo packetovému záznamu, které ale mohou být v procesu masteingu interpretovány jako neopravitelné chyby. Vhodný je také pro vytváření CD-DA bez mezer mezi skladbami (živé koncerty, . . . ). Rovněž chcete-li použít tzv. overbunrning (vypálit na CD více, než je jeho nominální kapacita), je Disc at once (DAO) jediný možný způsob, jak toho docílit. Na takto vypálené CD se již nedají žádná data přidat. Je tzv. uzavřené. • Vnitřní zóna – obsahuje testovací, kalibrační a administrační oblast. Je zde uložena i velmi důležitá TOC (Table of Contents), tedy tabulka obsahu disku. • Lead-In – bezpečnostní rezervovaná zóna, obsahuje popisovač ID a referenční kód Po vypálení disku jsou do ní zapsána navíc kontrolní data o obsahu celého disku. • Lead-Out – zóna, která uzavírá disk a upozorňuje na jeho konec. • Vnější zóna – je ekvivalentem vnitřní zóny, ale neobsahuje TOC

Počítače XI – optické mechaniky Multisession říkáme CD, které obsahuje více než jednu session. Na takto nahraná CD se data v podstatě přihrávají. Je možné si dokonce vybrat, na kterou session bude vypalovaná session navazovat, je možné tímto způsobem data na CD mazat, ba i přepisovat. Dochází k tomu jednoduchým přepsáním umístění souboru v tabulce popisující adresy jednotlivých souborů. Tato vlastnost je velkou výhodou, neboť umožňuje navracení se k předcházejícím, již smazaným nebo upraveným souborům. To ocení hlavně uživatelé používající CD-ROM pro zálohování. Problémy se čtením multisession disků dnes již prakticky nenastávají, neboť všechny mechaniky tento způsob zápisu podporují. Jestliže jsou jednotlivé session pospojované, všechna data na multisession disku (pokud jsou čtena na multisession CD-ROM mechanice) mohou být vidět jako jediná logická struktura. Rozumným kompromisem je asi 20 session na jedno CD. Uzavírací blok – uzavře naposledy zapsanou session, není to klasický Lead-Out, který se zapisuje až po kompletním uzavření disku. Otevírací blok – pokud se přidávají na disk další session, musí se zapsat tento blok, který otevře disk pro další zápis

Počítače XI – optické mechaniky Track at once (TAO) Způsob zápisu dat na disk, kdy při každém dokončení stopy (tracku) je zapisovací laser vypnut (i když se bude okamžitě zapisovat další stopa). Bloky link a run jsou zapisovány, když se laser zapíná a vypíná. Nejmenší délka stopy je 300 bloků (4 sekundy - 700 k. B). Maximální počet stop je 99. Protože pojem stopa-track se používá při zápisu audio, hovoříme při zápisu více session také o Track at once (TAO). Po nahrání každé stopy se laser zastaví a s další stopou se opět zapíná. Protože se laser pro každou stopu zapíná a vypíná, nechává mezi stopami jisté místo. Říká se mu spouštěcí a vypínací bloky (run-in, run-out). Je-li funkce rekordéru správná, budou tyto bloky prázdné a při čtení zůstanou nepovšimnuty. CD se souvislými stopami (CD-DA živého koncertu, kdy jedna písnička přechází plynuje do druhé) bude mít z toho důvodu slyšitelnou "škytavku" mezi jednotlivými stopami. CD se při Track at once nezavírá a je možné později pokračovat v nahrávání. Aby šlo CD přehrát i na starších mechanikách a CD přehrávačích je nutné CD s poslední stopou (session) zavřít.

Počítače XI – optické mechaniky Zápis CD Zápis DVD DAO TAO Incremental Recording SAO Sequential Recording Packet Writing Multi. Session Mount Rainier Random Recording Multi. Session Packet Writing, Mount Rainier

Počítače XI – optické mechaniky DVD (anglicky Digital Versatile Disc nebo Digital Video Disc) je formát digitálního optického datového nosiče, který může obsahovat filmy ve vysoké obrazové a zvukové kvalitě nebo jiná data. Při vývoji DVD byl kladen důraz na zpětnou kompatibilitu s CD, takže se mu DVD disk velmi podobá. Historie DVD bylo uvedeno na trh v Japonsku roku 1996, ve zbytku světa o rok později. Oficiální standard zapisovatelných / přepisovatelných disků DVD-R(W) vytvořilo DVD Fórum, které bylo založeno v dubnu roku 1997. Ceny licencí na tuto technologii však byly tak vysoké, že vznikla jiná skupina - DVD+RW Alliance, která vytvořila standard DVD+R(W), jehož licence byly levnější. Výklad názvu DVD Před dokončením specifikace DVD byl návrháři neoficiálně používán název Digital Video Disc (česky digitální videodisk). V roce 1995, když byla dokončována specifikace formátu, však bylo rozhodnuto, že z důvodu jeho daleko širších možností využití bude oficiálně znít Digital Versatile Disc (česky digitální víceúčelový disk). Hollywood při distribuci a propagaci svých filmů na DVD používá původní neoficiální název, který je tak rozšířenější.

Počítače XI – optické mechaniky Technické informace Média DVD jsou plastové disky, navenek stejná jako média CD. Disky DVD mají průměr 120 mm a jsou 1, 2 mm silná. Data se ukládají pod povrch do jedné nebo dvou vrstev ve stopě tvaru spirály (jako CD). Pro čtení dat se používá laserové světlo s vlnovou délkou 660 nm oproti CD s vlnovou délkou 785 nm, to je jeden z důvodů jejich vyšší kapacity. Stejně tak příčný odstup stop je menší - 0, 74 μm oproti 1, 6 μm u CD. Na počtu stran a vrstev závisí kapacita média: DVD-5: jedna strana, jedna vrstva, kapacita 4, 7 ··GB DVD-9: jedna strana, dvě vrstvy, 8, 5 GB DVD-10: dvě strany, jedna vrstva na každé straně, 9, 4 GB DVD-14: dvě strany, dvě vrstvy na jedné straně, jedna vrstva na druhé, 13, 2 GB DVD-18: dvě strany, dvě vrstvy na každé straně, 17, 1 GB Uživatel může vytvořit DVD-nosiče těchto typů: DVD-Video (obsahuje filmy (obraz a zvuk)) DVD-Audio (obsahuje zvuk v kvalitě CD a lepší) DVD Data (obsahuje údaje) Označení „+“ (plus) a „–“ (pomlčka) představuje dva různé technické standardy, které jsou do určité míry kompatibilní. Záleží na oblastech (Asie, Amerika, Afrika, Evropa). Pro Evropu je to standard „–“

Počítače XI – optické mechaniky Zapisovatelná a přepisovatelná DVD Existují tři typy zapisovatelných a přepisovatelných DVD disků: DVD-R/RW, DVD+R/RW (plus), DVDRAM. DVD+R/RW (R = Recordable, jen pro jeden zápis, RW = Re. Writable, pro přepisování) Formát DVD+R je mezi široce rozšířenými formáty nejmladší, kupodivu mladší než formát DVD+RW. Disky DVD+R lze v současnosti běžně zapisovat osminásobnou rychlostí oproti standardní rychlosti DVD, tedy 10 800 ki. B za sekundu. Touto rychlostí trvá zápis na disk přibližně 10 minut. DVD+RW je přepisovatelná verze formátu DVD+. Standardní rychlost pro zápis na toto médium je čtyřnásobná oproti základní rychlosti čtení DVD. První mechaniky, které byly schopny zapisovat DVD-R, DVD-RW, CD-R a CD-RW, vyráběla firma Pioneer v roce 2001. Kompatibilita však nebyla nejlepší, docházelo k chybné identifikaci medií s nižší odrazivostí. DVD+R DL (R = Recordable, jen pro jeden zápis, DL = Dual. Layer, dvě vrstvy) DVD-R/RW (R = Recordable, jen pro jeden zápis, RW = Re. Writable, na přepisování) Formát DVD-R vychází z technologie klasického kompaktního disku, existuje tedy ve dvou verzích – verze R, na kterou lze pouze zapisovat, a verze RW, kterou lze přepisovat. Tento formát byl navržen tak, aby byl co nejkompatibilnější s lisovanými disky DVD (DVD-ROM). Z toho plyne výhoda tohoto formátu, kterou je kompatibilita se staršími mechanikami a přehrávači, které vznikly dříve, než se dalo na DVD zapisovat. Tato výhoda se v dnešní době ztrácí, protože téměř všechny vyráběné přehrávače a mechaniky dokáží přehrávat jak DVD-R, tak DVD+R formáty. DVD-RAM – libovolně přepisovatelné médium

Blu-ray Počítače XI – optické mechaniky disk patří k třetí generaci optických disků, určených pro ukládání digitálních dat. Data se ukládají ve stopě tvaru spirály 0, 1 mm pod povrch disku, příčný odstup stop je 0, 35 μm. Pro čtení disků Blu-ray se používá laserové světlo s vlnovou délkou 405 nm. Technologii vyvinula japonská firma Sony, podílí se na ní také např. firma Philips. Název disku pochází z anglického Blue ray, tj. modrý paprsek, označení související s barvou světla používaného ke čtení. Tak jako CD, má i blu-ray disk průměr 12 cm (v menší variantě 8 cm) a tloušťku 1, 2 mm. Disky umožňují záznam dat s celkovou kapacitou až 25 GB u jednovrstvého disku, 50 GB u dvouvrstvého disku až po 80 GB u oboustranné dvouvrstvé varianty. Díky umístění záznamu 0, 1 mm pod povrch je možné vyrobit hybridní disk s DVD i Blu-ray záznamem na jedné straně disku. Čtecí zařízení pro disky blu-ray jsou vyvíjena s ohledem na kompatibilitu s CD a DVD, Jeho konkurenčním formátem byl jiný nově vyvíjený typ optického média - HD DVD. V rámci snahy o co největší kompatibilitu byly vyvinuty také hybridní mechaniky schopné číst jak HD DVD, tak Blu-ray. V únoru 2008 (19. února 2008) však firma Toshiba oznámila zastavení vývoje formátu HD DVD, čímž se Blu-ray stal de facto nástupnickým standardem nahrazujícím DVD. Maximální (standardní) rozlišení videa na Blu-ray je 1920 × 1080 (Full HD)

Počítače XI – optické mechaniky DVD versus Blu-ray regiony

Počítače XI – optické mechaniky Označení Blu-ray disků BD-ROM – disk pouze pro čtení BD-R – disk k jednorázovému zápisu BD-RE – přepisovatelný disk Regionální kódy filmů na Blu-ray discích se od kódů DVD filmů odlišují. Blu-ray filmy mají 3 regionální kódy: A/1 – ··Amerika, ··Japonsko, ··Severní Korea, ··Jižní Korea, ··Taiwan, ··Hong Kong a Jihovýchodní Asie B/2 – ··Evropa, ··Afrika, ··Austrálie, ··Nový Zéland, ··Saúdská Arábie a Blízký východ C/3 – ··Indie, ··Rusko, ··střední a jižní Asie

Počítače XI – optické mechaniky Rozdíl velikostí pitů a vzdáleností stop všech třech popisovaných technologií optických médií

Počítače XI – optické mechaniky Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T. G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí Použity materiály, obrázky a parametry o PC komponentách z www stránek: „svethardware. cz“ „pctuning. cz“ „mironet. cz“ „alza. cz“ „czechcomputer. cz“ „cs. wikipedia. org“