Что такое CD-ROM

Форматы компакт-дисков и накопителей

Файловые системы CD-ROM

Накопители DVD

Стандарты и форматы DVD

Подключение накопителей DVD к компьютеру

Спецификации и типы накопителей CD/DVD

Записывающие накопители CD-ROM

Стандарты перезаписываемых устройств и дисков DVD

Программное обеспечение и драйверы

Создание загрузочной дискеты

Создание аварийной дискеты

Создание загрузочного компакт-диска

Устранение проблем, связанных с CD-ROM

Ошибки при чтении компакт-диска

Что такое CD-ROM

CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мбайт данных, что соответствует примерно 333 тыс. страниц текста, 74 минутам высококачественного звучания или их комбинации. CD-ROM по добен обычным звуковым компакт-дискам, и его можно даже попытаться воспроизвести на обычном звуковом проигрывателе. Правда, при этом вы услышите просто шум. Доступ к данным, хранящимся на CD-ROM, осуществляется быстрее, чем к данным, записанным на дискетах, но все же значительно медленнее, чем к записанным на современных жестких дис ках. Термин CD-ROM относится как к самим компакт-дискам, так и к устройствам (накопителям), в которых информация считывается с компакт-диска.
Сфера применения CD-ROM расширяется очень быстро: если в 1988 году их было запи сано всего несколько десятков, то на сегодняшний день выпущено уже несколько тысяч на именований самых разнообразных тематических дисков — от статистических данных по ми ровому сельскохозяйственному производству до обучающих игр для дошкольников. Множе ство мелких и крупных частных фирм и государственных организаций выпускают собственные компакт-диски со сведениями, представляющими интерес для специалистов в определенных областях.
Что таeое CD-ROM 683 Немного истории В 1979 году компании Sony и Philips объединили свои усилия в области разработки современ ных звуковых компакт-дисков. Philips к тому времени уже разработала лазерный проигрыватель, а у Sony за плечами были многолетние исследования в области цифровой звукозаписи. Конкурентная борьба между ними могла привести к появлению двух несовместимых форматов лазерных дисков, поэтому они пришли к соглашению о единой технологии записи и производства. Компания Philips в основном занималась разработкой физического носителя, взяв за осно ву собственную конструкцию лазерного диска, данные которого, записанные в виде впадин разной глубины (штрихов), считывались с помощью лазера. Sony, в свою очередь, разрабаты вала цифроаналоговую схему, уделяя особое внимание устройствам цифрового кодирования и коррекции ошибок.
В 1980 году обе компании представили стандарт CD-DA, называемый с тех пор форматом Red Book (из-за красного цвета обложки опубликованного документа). Спецификации Red Book определили способы записи и обработки звука, а также физический размер диска, рав ный 120 мм (4,72 дюйма), который используется и по сегодняшний день. Как гласит легенда, такой размер был выбран потому, что диск этого диаметра полностью вмещает в себя 70- минутную Девятую симфонию Бетховена.
После завершения работы над спецификацией компании включились в негласное сорев- нование за создание первого коммерческого аудиопроигрывателя компакт-дисков. Победите лем в этом состязании стала компания Sony, которая имела больше опыта в создании цифро вых электронных устройств и 1 октября 1982 года, опередив Philips всего на один месяц, представила проигрыватель CDP-101 и первый в мире звуковой компакт-диск с альбомом Билли Джоела (Billy Joel) “52nd Street”. Этот проигрыватель начал продаваться в Японии, за тем в Европе и только в начале 1983 года в США. В 1984 году Sony выпустила первые авто мобильные и портативные аудиоплейеры для воспроизведения компакт-дисков.
Sony и Philips продолжали сотрудничать в области стандартов компакт-дисков еще в течение десяти лет и в 1984 году выпустили стандарт CD-ROM, получивший название Yellow Book. Этот стандарт позволил перейти от музыкальных компакт-дисков, используемых для хранения оцифрованного звука, к носителям, содержащим данные только для чтения, которые предназна чались для компьютерных систем. В стандарте Yellow Book используется тот же физический формат, что и в звуковых компакт-дисках, но модифицированные электронные схемы декоди рования позволили значительно повысить надежность хранения данных. Фактически геометри ческие параметры компакт-диска, принятые оригинальным стандартом Red Book, использова лись во всех последующих стандартах CD (по-прежнему называемых по цвету обложек опубли кованных документов). Таким образом, компакт-диск прошел путь от хранителя симфонии до универсального носителя программного обеспечения и данных практически любого типа, что стало возможным благодаря появлению стандарта Yellow Book (CD-ROM).
Технология записи компакт-дисков
Несмотря на внешнее сходство с компакт-дисками стандарта CD-DA, диски CD-ROM ис пользуются для хранения данных вместо (или помимо) оцифрованных звуковых записей. Дисководы CD-ROM, используемые в персональных компьютерах для считывания данных, практически идентичны проигрывателям музыкальных компакт-дисков и отличаются только измененной электронной схемой, обеспечивающей дополнительные функции выявления и коррекции ошибок. Это служит гарантией, что данные будут считываться без ошибок, так как малейший, даже самый незначительный сбой при воспроизведении звука недопустим так же, как и отсутствие данных в файле.
684 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных Компакт-диск представляет собой поликарбонатную пластину диаметром 120 мм и тол щиной 1,2 мм, в центре которой расположено отверстие диаметром 15 мм. Штампованное или литое основание пластины физически является одной спиральной дорожкой, которая на чинается на внутренней и заканчивается на внешней части диска. Шаг этой дорожки, или разделение спирали, равен 1,6 микрон (1 микрон — миллионная часть метра или тысячная часть миллиметра). Для сравнения: шаг физической дорожки долгоиграющей пластинки со ставляет примерно 125 микрон. Компакт-диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Если рассмотреть спиральную дорожку под мик роскопом, то станет видно, что она состоит из приподнятых участков, которые называются впадинами (pits), и плоских поверхностей между ними, называемых площадками (lands). На первый взгляд может показаться странным, что приподнятый участок дорожки называется впадиной. Это связано с тем, что при штамповке диска формовка его верхней части (т.е. про филя дорожки) осуществляется таким образом, что впадины действительно становятся углуб лениями, сделанными в поликарбонатной пластине.
Лазер, используемый для считывания данных компакт-диска, может свободно пройти сквозь прозрачный пластик, поэтому отформованная поверхность диска покрывается отра жающей металлической пленкой (обычно алюминиевой). После этого алюминиевая пленка покрывается тонким защитным слоем акрилового лака, на который, в свою очередь, наносит ся текст или красочное изображение.
Замечание
С носителями CD-ROM необходимо обращаться таe же осторожно, eаe и с неaативами фотоaрафий. CD-ROM является оптичесeим oстройством, поэтомo заaрязнение или повреждение поверхности oхoдшает еaо eачест во. Кроме тоaо, обратите внимание на то, что, хотя считывание данных и происходит с нижней стороны дисeа, слой, содержащий дорожeo данных, находится значительно ближе e еaо верхней части. Поэтомo запись, сде ланная шариeовой рoчeой на верхней поверхности дисeа, может повредить лежащий ниже слой. Следoет со блюдать осторожность даже при использовании различных марeеров. Чернила и растворители, использoе мые в неeоторых марeерах, моaoт стать причиной повреждения eаe верхнеaо слоя, таe и защитноaо лаeовоaо поeрытия, что приведет e повреждению нижнеaо информационноaо слоя. Постарайтесь использовать тольeо марeеры, предназначенные для выполнения записей на eомпаeт-дисeах. С обеими сторонами дисeа следoет обращаться очень бережно, oделяя особое внимание еaо верней поверхности (этиeетeе).

Форматы компакт-дисков и накопителей

После создания формата Red Book CD-DA, который упоминался в начале главы, компа нии Philips и Sony начали работу над стандартами других форматов, позволяющими сохра нять на компакт-дисках данные, видеоматериалы или фотографии. Эти стандарты определя ют способ форматирования данных, в соответствии с которым выполняется их считывание. В то же время дополнительные форматы файлов определяют структуру драйверов и программ ного обеспечения компьютера, позволяющие правильно распознать и интерпретировать счи танные данные. Обратите внимание, что геометрические параметры компакт-диска и органи зация структуры данных, обусловленные стандартом Red Book, были приняты всеми после дующими стандартами CD. Это относится к кодированию данных и основным уровням коррекции ошибок, которые поддерживаются дисками CD-DA. Остальные “книги” опреде ляют в первую очередь методы обработки 2 352 байт, содержащихся в каждом секторе, типы сохраняемых данных, способы их форматирования и т.п.
Всю официальную документацию по стандартам CD можно приобрести в компании Philips по достаточно умеренным ценам. Для получения дополнительной информации обратитесь на Web-узел http://www.licensing.philips.com. В табл. 13.8 приведено описание различных форматов компакт-дисков. Red Book — CD-DA Стандарт Red Book, представленный компаниями Philips и Sony в 1980 году, является праро дителем всех спецификаций компакт-дисков. Все другие “книги”, или форматы, были созданы на основе оригинального формата CD-DA Red Book. Для получения дополнительной информа ции, относящейся к формату Red Book, обратитесь к разделу “Немного истории” в начале главы. Стандарт Red Book определяет основные параметры диска, звуковую спецификацию, структуру диска, оптические характеристики, системы модуляции и коррекции ошибок, а также систему управления и отображения данных. Последняя редакция стандарта Red Book была опубликована в мае 1999 года.
Green Book — CD-i
Стандарт Green Book был опубликован компаниями Philips и Sony в 1986 году. Green Book (CD-i) является не просто форматом диска — это полная спецификация всей интерактивной системы, в которую входят специализированные аппаратные устройства (проигрыватели), под ключаемые к телевизору, программное обеспечение, предназначенное для согласования видео изображения и звука в реальном времени, а также носители и форматы. Проигрыватель CD-i фактически является отдельным компьютером, созданным на базе процессора Motorola 68000 и работающим в операционной системе Microware OS/9 Real Time Operating System. Стандарт CD-i позволяет звуковым и видеоданным совместно использовать дисковое про странство, а также поддерживает технологию чередования информации для синхронизации изображений и звуков. Для согласования звуков и изображений, занимающих рабочее про странство диска, первоначально предназначенное только для хранения звуковых файлов, пре дусмотрено сжатие данных. Сжатие видеоданных осуществлялось посредством стандарта компрессии MPEG-1 (Moving Picture Experts Group-1), а сжатие звука — с помощью адап тивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (Adaptive Differential Pulse Code Modulation — ADPCM). Это алгоритм кодирования звука, который позволяет примерно вдвое по сравнению с PCM (Pulse-Code Modulation) уменьшить объем занимаемого пространства, не теряя при этом качества звучания. Снижение качества звука путем уменьшения частоты дискретизации или числа битов в выборке приводит к еще большему уменьшению занимае мого пространства. С помощью стандарта ADPCM на один компакт-диск можно записать до 8 часов стерео- или до 16 часов монофонического звука. “Дифференциальная” часть ADPCM выражается в записи изменения сигнала (посредством только 4-разрядных чисел), что приво дит к уменьшению общего объема служебных данных. Звуковые данные ADPCM могут чере доваться с изображениями в приложениях формата CD-i и CD-ROM XA.
Стандарт Yellow Book определяет две структуры секторов CD-ROM, которые называются режимом 1 (Mode 1) и режимом 2 (Mode 2). В Green Book (CD-i) было усовершенствовано определение сектора Mode 2 благодаря добавлению двух форм, получивших название ре жим 2, форма 1 (Mode 2, Form 1) и режим 2, форма 2 (Mode 2, Form 2). Определение сектора Mode 2, Form 1 содержит код коррекции ошибок (ЕСС); при этом, подобно секторам Mode 1 стандарта Yellow Book, для хранения данных используются 2 048 байт. Кроме того, восемь ранее не используемых (пустых или нулевых) байтов служат подзаголовком, содержащим до полнительную информацию, относящуюся к сектору. Определение Mode 2, Form 2 не преду сматривает код коррекции ошибок (ЕСС), что позволяет использовать для хранения данных 2 324 байт. Секторы Form 2, не содержащие кода коррекции ошибок, могут применяться только для хранения звуковой или видеоинформации, так как эти данные допускают некото рые ошибки при считывании.
Orange Book
Orange Book, определяющий стандарты перезаписываемых компакт-дисков, впервые был опубликован компаниями Philips и Sony в 1989 году. Стандарт Orange Book состоит из трех частей: часть I описывает перезаписываемый формат CD-MO (магнитооптический), который был предан забвению еще до появления первых компакт-дисков этого типа на рынке; часть II (1989 г.) описывает CD-R, а часть III (1996 г.) посвящена описанию CD-RW. Обратите вни мание, что компакт-диски CD-R изначально назывались CD-WO (Write-Once — с однократ ной записью), а CD-RW, в свою очередь, назывались CD-E (Erasable — стираемые). Структура CD-R, описанная во второй части стандарта Orange Book, представляет собой формат с однократной записью и многократным считыванием (Write Once Read Mostly — WORM). После завершения записи диска CD-R данные не могут быть изменены или дописа ны. Записываемые диски CD-R совместимы со стандартами Red Book и Yellow Book, т.е. чи таются стандартными накопителями CD-DA или CD-ROM. Определение CD-R, описанное во второй части стандарта Orange Book, разделено, в свою очередь, на два тома. Том 1 опреде ляет скорости записи 1x, 2x и 4x (соотносящиеся со стандартными скоростями дисководов); последняя редакция этого тома (версия 3.1) была опубликована в декабре 1998 года. Том 2 определяет скорости записи при быстродействии дисководов, достигающем 16x; последней была версия 0.9, опубликованная в декабре 2000 года.
Часть III стандарта Orange Book описывает диски CD-RW. Как следует из названия, диски CD-RW позволяют не только записывать или считывать данные, но также удалять и переза писывать информацию в дополнение к обычным функциям чтения и записи. Определение CD-RW, описанное в третьей части стандарта Orange Book, также состоит из двух томов. Том 1 определяет скорости записи 1x, 2x, и 4x; версия 2.0, которая является последней, дати руется августом 1998 года. Том 2 определяет скорости записи от 4x до 10x и называется ино гда высокоскоростным CD-RW; его последняя версия 1.0 была опубликована в мае 2000 года. Одним из наиболее важных свойств спецификации Orange Book является возможность многосессионной записи компакт-дисков.
Фотодиски
Стандарт PhotoCD, относящийся к дискам и накопителям CD-R, используемым для хра нения фотографий, был опубликован еще в конце 1990 года, но появился на рынке только с 1992 года. Суть состоит в том, что фотопленку следует отправить в представительство Kodak и через некоторое время вы получите оцифрованные фотографии на диске CD-R, отформати рованном определенным образом. Диски этого формата, получившего название PhotoCD, мо гут читаться практически на любом накопителе CD-ROM, который подключен к компьютеру, имеющему соответствующее программное обеспечение. Вначале Kodak продавала специаль ные “проигрыватели” PhotoCD, предназначенные для просмотра фотографий с помощью обычного телевизора, но вскоре спрос на эти устройства снизился и возрос на компьютеры с программным обеспечением для декодирования и отображения фотографий. Основным достоинством PhotoCD является, вероятно, то, что он был первым форматом CD, использующим вторую часть (CD-R) спецификации Orange Book с многосессионной за писью. Кроме того, данные записываются в секторах CD-ROM XA в режиме 2, форме 2, что позволяет сохранять больший объем данных на диске.
Программное обеспечение PhotoCD позволяет просматривать фотографии с несколькими доступными разрешениями, а также манипулировать изображением с помощью стандартных графических приложений (наподобие Adobe Photoshop).
В компании Kodak фотопленка сначала обрабатывается обычным способом и с нее делаются отпечатки. После печати с помощью компьютера и сканера с очень высокой разрешающей спо собностью изображения вводятся в систему. Чтобы вы имели некоторое представление об объ емах данных, отметим, что одна цветная фотография при первоначальном сканировании может занимать до 15–20 Мбайт памяти. После записи изображения на диск с помощью специальной программы, разработанной Kodak, данные сжимаются. “Упакованные” изображения переносят ся на компакт-диск с возможностью повторной записи, который укладывают в фирменную ко робку и отсылают заказчику.

Файловые системы CD-ROM

Для воспроизведения первых дисков CD-ROM, выпущенных различными производителя ми, требовалось специальное программное обеспечение. Это связано с тем, что спецификация Yellow Book подробно описывает структуру секторов данных, но совершенно не затрагивает файловые системы или способы хранения информации в файлах, а также форматы данных, которые могут использоваться в компьютерах с различными операционными системами. Вполне очевидно, что основным препятствием к появлению совместимых на программном уровне приложений CD-ROM стало отсутствие универсальных файловых форматов. В 1985–1986 годах несколько компаний совместными усилиями разработали специфика цию файлового формата High Sierra, которая обеспечила совместимость компьютерных дис ков CD-ROM практически со всеми накопителями. Таким образом, спецификация High Sierra определила первую стандартную файловую систему, которая сделала диски CD-ROM универ сальными компьютерными носителями. В настоящее время существует несколько файловых систем, используемых на компакт-дисках:
-- High Sierra;
-- ISO 9660 (на основе High Sierra);
-- Joliet;
-- UDF (Universal Disk Format);
-- Mac HFS (Hierarchical File Format);
-- Rock Ridge.
Операционными системами поддерживаются далеко не все форматы файловых систем CD. Основные файловые стандарты и совместимые с ними операционные системы приведе ны в табл. 13.16. Замечание Файловые системы Mac HFS и Rock Ridge не поддерживаются операционными системами ПК, таeими, eаe DOS или Windows, поэтомo нет смысла их здесь подробно описывать. Универсальный дисковый формат UDF (Universal Disk Format) представляет собой относительно новую файловую систему, созданную Ассоциацией по технике и технологии оптических запоминающих устройств (Optical Storage Technology Association — OSTA) в качестве промышленного стандарта опти ческих носителей, таких как CD-ROM и DVD. Формат UDF имеет целый ряд преимуществ по сравнению с файловой системой ISO 9660, используемой стандартными CD-ROM. Этот фор мат разрабатывался непосредственно для работы с пакетной записью, т.е. с технологией за писи небольших объемов данных на диски CD-R/RW, и в целом напоминает стандарт записи данных на магнитные носители.
Файловая система UDF поддерживает имена файлов длиной до 255 символов. Программ ное обеспечение пакетной записи, например DirectCD от компании Roxio, выполняет запись данных в файловой системе UDF. Поэтому стандартные накопители CD-ROM, драйверы или операционные системы типа DOS не могут читать компакт-диски, записанные в этом форма те. Диски UDF читаются только накопителями CD-R/RW или обычными дисководами CDROM, которые соответствуют требованиям спецификации MultiRead (смотрите раздел “Совместимость накопителей: спецификации MultiRead”). Рис. 13.6. Организация данных на ком- пакт-диске формата ISO 9660 716 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных Сначала следует проверить, читает ли имеющийся накопитель диски формата UDF, после чего обратите внимание на используемую операционную систему. В основном операционные системы не поддерживают по умолчанию диски этого формата, поэтому взаимодействие с фай ловой системой UDF осуществляется посредством инсталляции соответствующего драйвера. Это относится, в первую очередь, к Windows 95 и последующим версиям. Операционная систе ма MS DOS вообще не воспринимает диски UDF. Драйверы UDF, как правило, поставляются вместе с программным обеспечением, используемым большинством накопителей CD-RW. Про граммы пакетной записи DirectCD, начиная с версии 3.0, включают в себя драйвер Roxio UDF Reader. Для его получения обратитесь на Web-узел компании Roxio по адресу: http://www. roxio.com. Для чтения дисков формата UDF достаточно всего лишь установить драйвер; какие либо дополнительные действия при этом не потребуются. До тех пор пока вы не вставите в на копитель диск этого формата, драйвер UDF будет находиться в режиме фонового ожидания. При чтении компакт-дисков с программами Windows в обычном накопителе CD-ROM программу DirectCD использовать необязательно. Таким образом, имена файлов будут преоб разованы в соответствии с форматом Joliet и усечены до 64 знаков.
Macintosh HFS
Это файловая система, которая используется операционной системой Macintosh. HFS может применяться и в накопителях CD-ROM, однако диски этого формата не совместимы с персо нальным компьютером. В целом можно записать комбинированные диски, использующие одно временно файловые системы Joliet и HFS или ISO 9660 и HFS. В этом случае диски будут чи таться как PC, так и компьютерами Mac. Операционная система способна “видеть” только со вместимый с ней диск (для персональных компьютеров это диски формата ISO 9660 или Joliet).

Накопители DVD

DVD (Digital Versatile Disc) — это цифровой универсальный диск или, проще говоря, компакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является диско водом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и Наeопители DVD 717 диски DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же самую оптическую техноло гию, что и компакт-диски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записы ваемых на компакт-дисках. Диски CD-ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80-минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожа лению, этого уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при актив ном использовании видео. Диски DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне диска, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт-дисками. Емкость двухсторонних дисков DVD, конечно, в два раза выше односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходиться переворачивать диск. В соответствии с оригинальным стандартом диск DVD является односторонним, одно- слойным и содержит 4,7 Гбайт информации. Новый диск имеет такой же диаметр, как совре менные компакт-диски, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG-2, на новом диске можно разместить 135 минут видео — полнометражный фильм с тремя канала- ми качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Значение емкости диска не случай но: стандарт создавался в ответ на требования представителей киноиндустрии, давно искав ших недорогую и надежную замену видеокассетам.
Замечание
Необходимо понимать разницo междo дисeами DVD-Video и DVD-ROM. Первый содержит тольeо видео и воспроизводится в проиaрывателе DVD, а второй вeлючает различные типы данных и считывается с помощью наeопителя DVD в eомпьютере. Эти два типа дисeов DVD можно сравнить со звoeовым eомпаeт-дисeом и CDROM. Наeопители DVD способны проиaрывать eинофильмы DVD-Video (с помощью аппаратноaо или про aраммноaо eодировщиeа MPEG-2), однаeо проиaрыватели DVD-Video нельзя использовать для достoпа e данным DVD-ROM.
Предполагается, что цифровые универсальные диски придут на смену компакт-дискам и видеокассетам. Диски DVD, приобретенные или взятые напрокат, выполняют те же функции, что и лента видеомагнитофона, но обеспечивают более высокое качество звука и изображе ния. Как и компакт-диски, которые предназначались в первую очередь для музыкальных за писей, диски DVD могут использоваться для самых различных целей, в том числе и для хра нения компьютерных данных. История DVD Стандарт DVD создавался несколько странно. В течение 1995 года два конкурирующих стандарта CD-ROM большой емкости начали борьбу за рынок будущего. Стандарт Multimedia CD был представлен компаниями Sony и Philips Electronics, а конкурирующий стандарт Super Density (SD) — компаниями Toshiba, Time Warner и некоторыми другими. Если бы оба этих стандарта вышли на рынок в первозданном виде, то потребители, а также производители про граммного обеспечения оказались бы в затруднительном положении: какой из них выбрать? Чтобы избежать этого, несколько организаций, включая Hollywood Video Disc Advisory Group и Computer Industry Technical Working Group, объединились и потребовали создать еди ный стандарт, отказавшись поддерживать оба стандарта-конкурента. Это побудило группы раз работчиков в сентябре 1995 года создать единый стандарт CD-ROM большой емкости. Новый стандарт был назван DVD и совмещал элементы своих предшественников, т.е. в его лице был получен унифицированный стандарт как для компьютерных технологий, так и для индустрии развлечений. Вначале DVD расшифровывали как цифровой видеодиск (Digital Video Disc), но позднее переименовали в цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disc). 718 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных В конце 1996 года, после принятия соглашения о защите от нелегального копирования, были опубликованы стандарты DVD-ROM и DVD-Video. На выставке бытовой электроники в Лас-Вегасе, которая состоялась в январе 1997 года, посетители увидели проигрыватели, на копители и диски DVD, поступившие в широкую продажу уже в марте. Стоимость первых проигрывателей DVD достигала 1000 долларов. Сначала в формате DVD было выпущено только 36 кинофильмов, диски с которыми продавались в семи крупных городах США (Чикаго, Далласе, Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Сан-Франциско, Сиэтле и Вашингтоне). Ши рокая продажа дисков началась уже в августе 1997 года. Довольно неважное начало, связан ное с проблемой защиты от копирования, сменилось ошеломляющим успехом DVD. Попу лярность дисков DVD выросла еще больше после того, как в 2001 году был принят формат +RW, превративший цифровой универсальный диск “только для чтения” в полностью пере записываемый носитель.
В настоящее время разработку и распространение стандартов DVD контролирует органи- зация DVD Forum. В эту организацию входят компании: Hitachi, Ltd.; Matsushita Electric Industrial, Co., Ltd.; Mitsubishi Electric Corporation; Victor Company of Japan, Limited; Pioneer Corporation; Sony Corporation; Toshiba Corporation; Philips Electronics N.V.; Thomson Multimedia; Time Warner Inc. и др. Дополнительную информацию об DVD Forum можно найти по ад ресу: http://www.dvdforum.org.
Технология DVD
Технология цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию ком пакт-дисков. В обеих технологиях используются штампованные поликарбонатные диски од ного и того же размера (наружный диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм, толщина 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. Диски DVD, в отличие от обычных компакт-дисков, могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двухсторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объединяются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Технологический процесс изготовле ния дисков практически не отличается, за исключением того, что слои и стороны дисков DVD штампуются из отдельных поликарбонатных заготовок, которые затем соединяются друг с другом, формируя законченный диск. Основным отличием стандартных компакт дисков и дисков DVD является более высокая плотность записи данных, которые считывают ся лазером с более короткой длиной волны. Как уже отмечалось, компакт-диски являются од носторонними и имеют только один слой записи. В отличие от них, диски DVD могут быть двухсторонними и иметь два слоя записи на каждой стороне.
По аналогии с компакт-дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, ко торая начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Цифровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт-дисках, образованы впадинами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрывается тон кой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому, что внешний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части одностороннего диска; на двухстороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в центральной части. Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча мало мощного лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусирован ный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже от раженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отража ется обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается. Наeопители DVD 719 Диск вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно из лучает свет, а рецептор воспринимает то, что в сущности является набором световых вспы шек, повторяющих рисунок впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигна ла. Каждое изменение отраженного сигнала, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1. Микропроцессоры накопителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т.е. границы впадины) в единицы (1); область, не содер жащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук.
Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,105 микрона, а ширина — 0,4 микрона. Минимальная длина впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная — 1,9 микрона (на однослойных дисках). Для получения дополнительной информации о способах считывания штрихов и их преоб разования в цифровые данные, а также о принципах работы накопителей, обратитесь к разде лу “Технология записи компакт-дисков” в начале главы. Для увеличения емкости диска DVD можно изменять такие параметры:
-- уменьшать длину штриха (~2,25х, от 0,9 до 0,4 мкм);
-- уменьшать расстояние между дорожками (~2,16х, от 1,6 до 0,74 мкм);
-- увеличивать область данных (~1,02х, от 8,605 до 8,759 мм2);
-- обеспечивать более эффективную модуляцию (~1,06х);
-- повышать эффективность кода коррекции ошибок (~1,32х);
-- уменьшать секторы (~1,06х, от 2 048/2 352 до 2 048/2 064 байт).
На рис. 13.7 сравниваются диски CR-ROM и DVD. В накопителе DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволяет считывать более короткие штрихи. Для удвоения размера в накопителе DVD можно использовать две стороны диска и, кроме того, записывать данные на два отдельных слоя каждой из сторон.

Стандарты и форматы DVD

Стандарты DVD, как и стандарты компакт-дисков, опубликованы в справочниках, издан ных форумом DVD или другими компаниями. Стандарты DVD-Video и DVD-ROM описаны весьма подробно и содержательно, но тех нология перезаписываемых дисков DVD все еще находится в стадии разработки. Ситуация, которая сложилась со стандартами перезаписываемых дисков DVD, весьма неопределенна, так как на сегодняшний день имеется по крайней мере четыре различных (и не совместимых друг с другом) формата записи! Остается только ждать, какой из них получит наибольшую поддержку и распространение, пока же более перспективным считается формат DVD+RW. Благодаря развитию технологии лазеров синего спектра в будущем емкость дисков DVD увеличится в несколько раз. Это связано с появлением формата HD-DVD, позволяющего за писывать до 20 Гбайт данных на каждом слое диска. Многие производители уже представили опытные образцы проигрывателей дисков этого формата, хотя появление дисков HD-DVD на рынке ожидается только через несколько лет.
Накопители DVD полностью обратно совместимы, а значит, могут использоваться для считывания и проигрывания современных компакт-дисков. При считывании компакт-дисков производительность DVD соответствует скорости 40x (или даже больше) накопителя CDROM. Таким образом, пользователи, желающие заменить свой старый CD-ROM, могут вос пользоваться накопителем DVD. Некоторые производители планируют постепенно сокра щать производство накопителей CD-ROM, заменяя их DVD. Накопители DVD довольно бы стро вытесняют CD-ROM, подобно тому как аудиокомпакт-диски вытеснили виниловые пла Стандарты и форматы DVD 733 стинки в 1980-х годах. Сегодня единственное, что позволяет выживать накопителям CDROM, — это война стандартов, которая не прекращается в области перезаписываемых DVD. Кроме того, накопители CD-R и CD-RW довольно успешно конкурируют с DVD, фактически становясь заменой дисководам.
По сравнению с моделями первого поколения, которые появились в 1997 году, современ ные DVD значительно улучшены. Модели 1997 года были довольно дорогими, медленными и не совместимыми с носителями, соответствующими стандарту CD-R и CD-RW. Многие мо дели первого поколения пытались переложить работу по раскодированию MPEG на видео адаптеры, которые и без того были перегружены. При этом качество DVD-фильма оставляло желать лучшего. В результате пользователи с опаской поглядывали на этот новый класс уст ройств, что нередко случается с устройствами, стоящими “на переднем крае”.
Многие поставщики ПК устанавливают накопители DVD-ROM в компьютеры последнего поколения, хотя, разумеется, покупатель может и отказаться от этого накопителя. Кроме того, в поставку входит аппаратный декодер MPEG-2, для просмотра сжатого видео, представлен ного на дисках DVD. Этот декодер позволяет “разгрузить” компьютер при обработке MPEG и делает возможным просмотр полноэкранного видео на персональном компьютере. После то го как рабочая частота процессоров перешагнула отметку 400 МГц, стало возможным деко дирование MPEG-2 на программном уровне, что позволило отказаться от установки специ альных аппаратных адаптеров.
Некоторые производители видеоадаптеров интегрируют декодер DVD в свои продукты. Такие видеоадаптеры имеют маркировку DVD MPEG-2 accelerated, однако некоторые функ ции распаковки они перекладывают на программное обеспечение. Любой программный де кодер видео в формате MPEG использует центральный процессор, что приводит к ухудше нию качества.
DIVX (неиспользуемый стандарт) Стандарт DIVX (Digital Video Express), который оказался довольно недолговечным, был разработан компаниями Digital Video Express (зарегистрирована в Голливуде) и Circuit City. 16 июня 1999 года, менее чем через год после представления, использование этого стандарта было прекращено.
Замечание
Более подробнoю информацию о стандарте DIVX можно найти в 11-м и 12-м изданиях eниaи, представлен ных на прилаaаемом eомпаeт-дисeе. Совместимость накопителей DVD Когда накопители DVD впервые появились на рынке, они рекламировались как полностью совместимые с дисководами CD-ROM. Правда, это относилось только к промышленно выпус каемым компакт-дискам и далеко не всегда было справедливым по отношению к носителям CDR или CD-RW. К счастью, существуют стандарты, позволяющие определить совместимость приобретаемого накопителя DVD. К этим стандартам относятся MultiRead, применяемый для компьютерных дисководов, и MultiPlay, используемый для специализированных автономных устройств, таких, как проигрыватели DVD-Video или CD-DA. Более подробно это рассматрива ется в разделе “Совместимость накопителей: спецификации MultiRead”. 734 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных Защита от копирования дисков DVD В видеодисках DVD используется несколько уровней защиты, которые в основном опре деляются ассоциацией DVD Copy Control Association (DVD CCA) и компанией Macrovision. Защита от нелегального копирования обычно применяется только в дисках DVD-Video, но совершенно не относится к программному обеспечению DVD-ROM. Например, существую щая защита от копирования не позволит скопировать “Матрицу”, но никак не повлияет на DVD-энциклопедию или какое-либо другое программное обеспечение, распространяемое на дисках DVD-ROM.
Следует заметить, что практически все существующие системы защиты уже были “взломаны”, т.е. некоторые дополнительные затраты или соответствующее программное обеспечение позволят снять защиту и скопировать тот или иной диск DVD на цифровой (жесткий диск, диски DVD+RW, CD-R/RW и т.п.) или аналоговый носитель (например, на видеокассеты VHS). Системы защиты, на создание которых было затрачено немало сил и средств, не могут достаточно успешно противостоять железной хватке профессиональных бутлегеров, но в то же время не позволяют обычному пользователю сделать копию дорогого диска на законных основаниях.
Существует три основных системы защиты, которые используются в дисках DVD-Video:
-- контроль регионального воспроизведения (Regional Playback Control — RPC);
-- система шифрования видеоданных (Content Scrambling System — CSS);
-- аналоговая система защиты (Analog Protection System — APS).
Контроль регионального воспроизведения
Система регионального воспроизведения была разработана для того, чтобы диски, про данные в определенных географических регионах, воспроизводились только на проигрывате лях, которые были проданы там же. Смысл состоит в том, чтобы реализовывать кинофильмы в различных регионах мира в разное время, избегая при этом вероятности их заказов из тех областей, где фильм еще не продавался. В стандарте RPC определены восемь регионов. Диски (и проигрыватели) обычно иденти фицированы маленьким логотипом или эмблемой, на которой изображен номер региона на фоне земного шара. Существуют также многозонные диски, т.е. диски, не имеющие регио нальных ограничений. В том случае, если диски могут воспроизводиться в двух и более ре гионах, на фоне земного шара будет изображено несколько номеров. Были определены сле дующие регионы.
-- США (все территории) и Канада.
-- Япония, Европа, Южная Африка и Ближний Восток.
-- Юго-Восточная и Восточная Азия.
-- Австралия, Новая Зеландия, Острова Тихого океана, Центральная Америка, Мексика, Южная Америка, Карибские острова.
-- Восточная Европа, Индийский субконтинент, Африка, Северная Корея, Монголия.
-- Китай.
-- Резервный.
-- Специальные международные или передвижные объекты, например авиалайнеры, круизные суда и т.п.
Стандарты и форматы DVD 735 Региональный код встраивается в аппаратное обеспечение видеопроигрывателей DVD. Обычно предварительно установленный код соответствует только определенному региону и не может быть самостоятельно изменен. Отдельные компании, занимающиеся реализацией проигрывателей, модифицируют их таким образом, чтобы позволить воспроизводить любые диски независимо от региона. Такие проигрыватели называются region-free или code-free. Не которые современные диски включают в себя дополнительную функцию расширения регио нального кода (Region Code Enhancement — RCE), которая определяет конфигурацию проиг рывателя и запрещает в некоторых случаях воспроизведение диска. Однако новейшие проиг рыватели region-free обращаются непосредственно к диску, обходя эту проверку.
Аппаратные средства накопителей DVD-ROM, применяемых в персональных компьюте рах, изначально не содержали в себе функции RPC, перекладывая эту работу на программное обеспечение, используемое для воспроизведения видеодисков DVD. Программное обеспече ние проигрывателя считывало региональный код с первого воспроизведенного диска и в дальнейшем воспринимало только диски данного региона. Для того чтобы сбросить этот ре гиональный код, достаточно просто переустановить программное обеспечение. Более того, многочисленные программы, размещенные на всяческих Web-узлах, позволяют сделать это даже без переустановки. Легкость обхода региональных ограничений стала причиной того, что начиная с 1 января 2000 года все накопители DVD-ROM должны содержать блок RPC-II, работающий непосредственно на аппаратном уровне.
При использовании RPC-II (или RPC-2) региональная блокировка находится в самом на копителе, а не в программах воспроизведения дисков или декодирования MPEG-2. В целом региональный код может устанавливаться в накопителях RPC-II до пяти раз, т.е. после на чальной установки его можно изменять еще четыре раза. Для этого применяется программное обеспечение видеопроигрывателя или специальная утилита изменения регионального кода. После четырех изменений (следовательно, после пятой установки) происходит блокировка накопителя и сохраняется код последнего определенного региона.
Система шифрования видеоданных
Основная защита дисков DVD-Video обеспечивается системой шифрования видеоданных (Content Scrambling System — CSS), которая была выпущена после того, как Американская киноассоциация (Motion Picture Association of America — MPAA) приняла решение о выпуске кинофильмов в формате DVD. Именно это, как уже отмечалось, явилось основной причиной задержки выпуска дисков DVD.
Система CSS, разработанная компанией Matsushita (Panasonic), используется для цифро вого шифрования аудио- и видеоданных на дисках DVD-Video. Для дешифрования необхо дима пара 40-разрядных (5-байтовых) ключей (числовых кодов). Один из ключей является уникальным кодом диска, а второй необходим для набора заголовков (VTS-файл). Ключи диска и заголовка находятся в зашифрованном виде на нулевой дорожке диска. CSS и запись ключа выполняются во время изготовления стеклянного мастер-диска и являются частью технологического процесса.
Для того чтобы увидеть процесс шифрования в действии, выполните следующее: вложите диск DVD в накопитель DVD-ROM вашего компьютера, скопируйте файлы на жесткий диск, а затем попытайтесь их прочитать. Файлам видеодиска обычно присваиваются имена форма та VTS_xx_yy.VOB (видеообъект), где xx является номером заголовка, а yy — номером разде ла. Обычно файлы одного кинофильма имеют один и тот же номер заголовка, причем весь фильм разбивается на несколько фрагментов объемом 1 Гбайт и менее, которые имеют раз личные номера разделов. Эти фрагменты, представляющие собой файлы с расширением .VOB, содержат потоки шифрованных аудио- и видеоданных, которые чередуются друг с другом. Файлы с расширением .IFO содержат информацию, используемую DVD-проигрывателем для 736 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных декодирования аудио- и видеоданных в файлы .VOB. Скопируйте файлы .VOB и .IFO на жест кий диск и попробуйте непосредственно воспроизвести один из файлов .VOB или хотя бы щелкнуть на нем мышью. В результате на экран будет выведено зашифрованное видеоизоб ражение или сообщение о попытке воспроизведения файлов, защищенных от копирования. Если вы счастливый обладатель лицензионного CSS-проигрывателя (на аппаратном или программном уровне) и можете воспроизводить файлы непосредственно с DVD-диска, наличие системы кодирования файлов вы даже и не заметите. Все DVD-проигрыватели, вне зависимости от того, являются ли они специализированными автономными устройствами или частью сис темного программного обеспечения, имеют собственный уникальный CSS-ключ. Каждый ви деодиск DVD, в свою очередь, имеет 400 5-байтовых ключей, записанных в шифрованном виде на его нулевой дорожке (программы обычно не имеют доступа к этой области диска). С помо щью этого уникального кода программа декодирования восстанавливает и расшифровывает ключ диска, который, в свою очередь, используется для восстановления и расшифровки ключей заголовка. Система CSS, в сущности, представляет собой трехуровневую систему шифрования, которая на первый взгляд казалась весьма надежной; но вскоре все изменилось. В октябре 1999 года 16-летний норвежский программист смог извлечь первый ключ одно го из коммерческих проигрывателей, что позволило ему достаточно легко расшифровать ключи диска и заголовка. Затем была написана широко известная в настоящее время про грамма DeCSS, позволяющая взламывать CSS-защиту любого видеодиска DVD и сохранять на жестком диске расшифрованные файлы .VOB, которые могут быть воспроизведены любой программой, декодирующей MPEG-2. Не стоит и говорить о том, что эта утилита (и подоб ные ей) явилась причиной озабоченности многих кинокомпаний и вызвала немало юридиче ских баталий по поводу ее бесконтрольного распределения по всемирной сети. Если вы хоти те ознакомиться с ходом судебных разбирательств, попробуйте задать слово “DeCSS” в каче стве критерия для поисковой системы в Internet.
Прогресс не стоит на месте, и в марте 2001 года двое студентов Массачусетского техно логического института (MIT) опубликовали невероятно короткую (всего лишь семь строк) и простую программу, которая позволяет расшифровывать CSS быстрее, чем это происходит при воспроизведении кинофильма. Этот код был продемонстрирован на двухдневном семи наре, посвященном проблемам защиты авторских прав, послужив при этом иллюстрацией не надежности системы защиты CSS.
Полный провал CSS привел к тому, что форум DVD начал активно интересоваться други ми формами защиты, в частности цифровыми водяными знаками, представляющими собой случайные цифровые сигналы, внедренные в поток данных. Предполагается, что такие знаки никак не повлияют на качество воспроизведения. К сожалению, применение подобной техно логии в стандарте DIVX (частный стандарт DVD, не используемый в настоящее время) при водило иногда к ухудшению качества изображения, в частности к появлению размытости и цветовых пятен. Кроме того, для воспроизведения дисков с водяными знаками могут потре боваться новые аппаратные устройства. Аналоговая система защиты (APS) Разработанная компанией Macrovision, APS (называемая также CopyGuard) предназначена для предотвращения копирования дисков DVD-Video на видеокассеты. Для реализации этой системы на диске необходимо записать дополнительные коды, а также определенным обра зом модифицировать видеопроигрыватель DVD. Предопределенные управляющие коды APS вводятся во время записи или изготовления мастер-диска DVD. При воспроизведении диска микросхема цифроаналогового преобразователя (ЦАП), встроенная в проигрыватель Macrovision, добавляет сигналы APS к аналоговому выходному сигналу, посылаемому на экран. Дополнительные сигналы разработаны таким образом, что Подeлючение наeопителей DVD e eомпьютерo 737 они совершенно незаметны во время просмотра кинофильма на экране телевизора или мони тора, но при его копировании на видеокассету приводят к появлению искажений. К сожале нию, некоторые телевизоры и мониторы реагируют на искажение сигнала созданием менее качественного изображения.
В системе APS используется две модификации сигнала, которые называются автомати ческой регулировкой усиления и цифровой десинхронизацией. В автоматической регулировке усиления используются импульсы, включенные в период кадровой развертки видеосигнала. Эти импульсы никак не проявляются на экране телевизора, но во время просмотра “пиратской” видеокассеты приводят к появлению “снежности”, потере цвета и изображения, ухудшению качества и т.п. Начиная с 1985 года эта технология использовалась при записи видеокассет для их защиты от незаконного копирования. При десинхронизации происходит изменение сигнала цветовой синхронизации, что не отражается на экране телевизора, но при водит к появления продольных полос при просмотре видеокассеты. Следует заметить, что многие первые проигрыватели не содержат лицензионных схем Macrovision и попросту игнорируют код, включающий модификации сигнала APS. Кроме то го, существуют различные стабилизаторы изображения, ретрансляторы или декодирующие модули, которые при подключении к проигрывателю или видеомагнитофону позволяют снять защиту от копирования и создать качественную копию.

Подключение накопителей DVD к компьютеру

Накопитель DVD устанавливается в компьютер почти так же, как CD-ROM или любой другой накопитель. Чтобы узнать, как устанавливать 5,25-дюймовый накопитель DVD, обра титесь к главе 14, “Установка и конфигурирование накопителей”. При установке накопителя DVD важно помнить некоторые особенности.
-- Большинство накопителей DVD являются устройствами IDE/ATAPI, а это означает, что вы должны правильно выбрать режим на 40-контактном кабеле с двумя разъема ми. Если вы заменяете старый накопитель CD-ROM, просто посмотрите установки для него, затем в тот же режим установите накопитель DVD и подключите к нему инфор мационный кабель и кабель питания.
-- Многие современные накопители DVD требуют подключения к шине в режиме глав ного устройства. Если у вас именно такой накопитель, прочитайте советы, приведен ные ранее в этой главе.
-- Один из компонентов DVD — адаптер декодера MPEG — может создать некоторые проблемы. Вам понадобятся свободные разъемы расширения PCI, а кроме того, этот адаптер обычно нуждается в отдельной линии IRQ (что может потребовать отключе ния какого-то устройства для освобождения линии IRQ). К тому же этот адаптер необ ходимо подключить к вашему видеоадаптеру. Поскольку адаптер декодера MPEG предъявляет высокие требования к системе, покупателей все чаще и чаще привлекают новые видеоадаптеры VGA со встроенными MPEG-проигрывателями высокого каче ства. В табл. 13.22 сравниваются адаптеры декодеров MPEG и видеоадаптеры со встроенными MPEG-проигрывателями.
Обратите внимание, что с ростом производительности процессоров, многие накопители DVD теперь поставляются с программными декодерами MPEG-2. Это позволяет обходиться без адаптера декодера MPEG-2, конечно, если ваш процессор имеет достаточную мощность, для воспроизведения видеодисков DVD. Хотя программные декодеры работают довольно не плохо, лучше все же потратиться на адаптер декодера MPEG-2, если вы собираетесь исполь зовать компьютер для просмотра фильмов с дисков DVD. Кроме того, стоит обратить внимание на скорость передачи. Большинство накопителей DVD ATAPI/IDE поддерживают передачу данных в режиме DMA. Убедитесь, что вы устано вили режим DMA в программе установки параметров BIOS, а также установите этот режим для накопителя DVD в операционной системе. Большинство программ установки автомати чески включают режим DMA для накопителя, однако это стоит проверить. Включение режи ма DMA существенно “разгружает” процессор и увеличивает производительность системы при чтении DVD.

Спецификации и типы накопителей CD/DVD

При выборе накопителя CD-ROM или DVD для вашего компьютера необходимо учиты вать следующие параметры:
-- производительность накопителя;
-- тип интерфейса, используемый для подключения к компьютеру;
-- физическая система загрузки и извлечения компакт-диска.
Параметры накопителей Основные характеристики накопителей CD-ROM/DVD, приводимые в документации к ним, — это скорость передачи и время доступа к данным, наличие внутренних буферов и их емкость, а также тип используемого интерфейса. Скорость передачи данных Этот параметр определяет объем данных, который может считывать накопитель с ком пакт-диска на компьютер за одну секунду. При этом речь идет о непрерывном считывании данных, а не считывании с различных мест диска. Существует два способа измерения скорости передачи. Один из них, обычно применяе мый к накопителям CD/DVD, представляет собой относительную скорость “х”, которая опре Таблица 13.22. Адаптеры декодеров MPEG в сравнении с видеоадаптерами со встроенным декодером
Параметр Декодер MPEG MPEG-проигрыватель Использование разъема PCI Один для декодера, один для видеоадаптера Только один разъем Качество изображения Высокое Зависит от адаптера Скорость воспроизведения Высокая Зависит от адаптера Совместимость с играми MPEG Да Нет Специфиeации и типы наeопителей CD/DVD 739 делена как множитель стандартной основной скорости. Например, в соответствии с исход ным стандартом, скорость передачи накопителя CD-ROM равна 153,6 Кбайт/с. Накопители, скорость которых в два раза больше, указываются как накопители 2х, в 40 раз — как 40х и т.д. Исходная скорость передачи данных накопителей DVD равна 1,385 Кбайт/с. В соответст вии с этим накопители, скорость которых в 20 раз выше, определяются как 20х. Следует за метить, что почти все быстрые современные накопители имеют постоянную угловую ско рость (CAV), поэтому их скорость, определенная множителем “х”, является максимальной скоростью, которая достигается при считывании данных с внешней части (с конца) диска. Скорость считывания данных, расположенных на внутренней части диска (в начале), пример но вдвое меньше. Следовательно, средняя скорость передачи данных находится где-то между максимальной и минимальной скоростями.
Дисководам перезаписываемых компакт-дисков, как правило, определяются скорости пе редачи различных режимов работы. Для накопителей CD-R обычно указываются две скоро сти (скорость записи и скорость считывания данных). Скорость дисковода CD-RW указыва ется в виде A/B/C, где А — скорость записи дисков CD-R, B — скорость записи дисков CDRW, C — скорость считывания данных. Первый накопитель CD-RW имел скорости 2/2/6; скорость современных накопителей достигает 24/12/50. Для получения более подробной информации о быстродействии накопителей и скоростях передачи данных обратитесь к разделам “Скорость накопителей на компакт-дисках” и “Скорость накопителей DVD”, представленным ранее в этой главе. Время доступа
Время доступа к данным для накопителей CD-ROM/DVD определяется так же, как и для жестких дисков. Оно равняется задержке между получением команды и моментом считыва ния первого бита данных. Время доступа измеряется в миллисекундах, и его стандартное пас портное значение для накопителей 24x приблизительно равно 95 мс. При этом имеется в виду среднее время доступа, поскольку реальное время зависит от расположения данных на диске. Очевидно, что при работе на внутренних дорожках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних дорожек. Поэтому в паспортах на накопители при водится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении не скольких случайных считываний данных с диска.
Разумеется, чем меньше время доступа, тем лучше, особенно в тех случаях, когда данные нужно находить и считывать быстро. Время доступа к данным на CD-ROM/DVD постоянно сокращается. Заметим, что этот параметр для накопителей CD-ROM намного хуже, чем для жестких дисков (100–200 мс для CD-ROM и 8 мс для жестких дисков). Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями в конструкциях: в жестких дисках ис пользуется несколько головок, и диапазон их механического перемещения меньше. Накопи тели CD-ROM/DVD используют один лазерный луч, который перемещается вдоль всего дис ка. К тому же данные на компакт-диске записаны вдоль спирали и после перемещения считы вающей головки для чтения данной дорожки необходимо ждать, когда лазерный луч попадет на участок с нужными данными. При чтении внешних дорожек время доступа больше, неже ли при чтении внутренних дорожек. Интерфейс Под интерфейсом накопителя CD-ROM понимается физическое соединение накопителя с шиной расширения. Поскольку интерфейс — это канал, с помощью которого данные переда ются от накопителя к компьютеру, его значение чрезвычайно велико. Для подключения нако пителя CD-ROM к компьютеру используется четыре типа интерфейсов:
-- SCSI/ASPI (Small Computer System Interface/Advanced SCSI Programming Interface);
-- IDE/ATAPI (Integrated Device Electronics/AT Attachment Packet Interface);
-- параллельный порт;
-- порт USB;
-- FireWire (IEEE-1394).
Механизм загрузки компакт-диска Существует три принципиально разных типа загрузки компакт-дисков: в контейнеры на копителя, в выдвижные лотки и механизмы автозагрузки. Каждый из них имеет свои пре имущества и недостатки. От того, какой тип загрузки вы выберете, зависит способ вашего “общения” с накопителем — ведь вы будете сталкиваться с этим механизмом каждый раз, ко гда захотите поставить новый компакт-диск! Сегодня выпускаются такие накопители, в которые можно загрузить сразу несколько ком пакт-дисков. Эти устройства похожи на многодисковые проигрыватели для автомобилей. Другие особенности накопителей на компакт-дисках Безусловно, достоинства устройств в первую очередь определяются их техническими ха рактеристиками, но существуют и другие немаловажные факторы. Помимо качества конст рукции и надежности, при выборе накопителя необходимо учитывать такие его свойства:
-- защита от пыли;
-- автоматическая очистка линз;
-- тип накопителя (внешний или внутренний).
Пылезащищенность Главными врагами устройств на компакт-дисках являются пыль и грязь. Их попадание в оптическое устройство или в механизм приводит к ошибкам считывания данных, в лучшем случае — к снижению быстродействия. В одних накопителях линзы и прочие ответственные узлы располагаются в отдельных герметизированных отсеках, в других для предотвращения попадания пыли внутрь накопителя используются своеобразные “шлюзы” из двух заслонок (внешней и внутренней). Все эти меры позволяют продлить срок службы устройства. Существуют также модели герметичных накопителей, в которых воздушный поток не проходит через камеру, где расположены линза и лазер. Такие модели наиболее оптимальны для работы в промышленности или запыленных помещениях. В обычных условиях (т.е. дома или в офисе) дополнительные затраты себя не оправдывают.
Автоматическая очистка линз Если линзы лазерного устройства загрязнены, считывание данных замедляется, поскольку очень много времени уходит на повторные операции поиска и чтения (в худшем случае дан ные могут вообще не считываться). В подобной ситуации следует использовать специальные чистящие диски. Некоторые современные высококачественные модели накопителей имеют встроенное устройство очистки линз. Оно оказывается весьма полезным, когда компьютер работает в сложных внешних условиях или вы не можете содержать свое рабочее место в чистоте. Можно очистить линзы вручную, но не забывайте, что это весьма деликатная опера ция, требующая частичной разборки накопителя. Кроме того, приложив слишком большое усилие, вы рискуете повредить хрупкий механизм. Опасность слишком велика, поэтому сред нему пользователю лучше самостоятельно не заниматься разборкой накопителя и очисткой лазерной линзы.
Внешние и внутренние накопители При выборе модели накопителя на компакт-дисках (внешний или внутренний) необходи мо учитывать, каким образом он будет использоваться и планируется ли модернизация ком пьютера. Каждый из этих типов накопителей имеет свои достоинства и недостатки. ?? Внешние накопители. Эти портативные устройства прочнее и крупнее, чем встроен ные. Приобретать их рекомендуется только в случае нехватки места внутри компьюте ра или при необходимости подключения накопителя то к одному компьютеру, то к другому. Если в каждом из них есть свой SCSI-адаптер, эта процедура сводится к от ключению накопителя от одного компьютера и подключению к другому.
Записывающие наeопители CD-ROM 747 ?? Внутренние накопители. Эти устройства рекомендуется приобретать, если в компью тере есть свободный отсек или накопитель планируется использовать только на одном компьютере. Во всех современных компьютерах устанавливаются накопители на ком пакт-дисках, и их больше не рассматривают как периферийные устройства. Еще одно преимущество внутренних накопителей состоит в том, что их звуковой разъем можно подключать к внутреннему разъему звуковой платы, а внешние звуковые разъемы можно использовать для других целей.

Записывающие накопители CD-ROM

Теперь вы можете создавать собственные компакт-диски (как CD-ROM, так и аудио) с помощью нового поколения устройств — записывающих накопителей CD-ROM. Для этого необходимо приобрести записываемый компакт-диск и устройство для его записи, причем за- траты будут существенно ниже, чем при покупке другого устройства, например Zip или Jazz. Для новичка в компьютерном мире темпы развития и возможности технологии компакт дисков могут показаться невероятными. Например, сегодня можно приобрести записывающее устройство, работающее со скоростью 20х, стоимость которого не превышает 100 долларов. Существуют и тонкие накопители на компакт-дисках для портативных компьютеров. Все это можно сравнить с первой записывающей системой CD-R, появившейся на рынке в 1988 году, которая стоила более 50 тыс. долларов. В ее основу был положен записывающий дисковод Yamaha, стоимостью около 35 тыс. долларов, а также дополнительные схемы коррекции ошибок и другие функции. Это устройство работало со скоростью 1х и являлось частью подсистемы, раз меры которой были сопоставимы с габаритами небольшой стиральной машины. Стоимость пус тых дисков (“болванок”) достигала примерно 100 долларов за штуку — как это отличается от сегодняшних 25-центовых дисков (не говоря уже о скидках при оптовой покупке). Дальнейшее развитие было направлено в сторону создания образца, используемого для тиражирования дис ков посредством стандартного штамповочного процесса.
В 1991 году компания Philips представила первое записывающее устройство со скоростью 2x (CDD 521), размеры которого примерно соответствовали габаритам стереоприемника, а стоимость не превышала 12 тыс. долларов. Компании Sony в 1992 году и JVC в 1993 году представили собственные модели записывающих устройств 2х, причем устройство JVC стало первым накопителем с половинной высотой 5,25-дюймового формфактора, используемого в большинстве настольных систем и по сей день. В 1995 году компания Yamaha выпустила первый накопитель со скоростью 4x (CDR100), стоимостью 5 тыс. долларов. Переломный момент в системе ценообразования произошел в конце 1995 года, когда компания Hewlett Packard разработала записывающее устройство 2x (накопитель 4020i, созданный, по сути, компанией Philips) стоимостью около 1000 долларов. Именно это и послужило толчком к дальнейшему развитию рынка. Цены быстро упали до 500 долларов, затем до 200 и ниже. В 1996 году компания Ricoh представила первый накопитель CD-RW.
Записываемый компакт-диск наилучшим образом подходит для архивирования данных своей стоимостью и простотой процесса записи (или выжигания). Еще одним преимущест вом использования записываемого компакт-диска для создания архива является длительный срок хранения, намного превышающий сроки хранения на других устройствах (например, на магнитной ленте). Существует два основных типа записываемых компакт-дисков и накопителей: записывае мые CD-R (Recordable) и перезаписываемые CD-RW (Rewritable). Все накопители CD-RW 748 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных могут функционировать как CD-R, причем цены накопителей CD-R и CD-RW практически одинаковы. Поэтому в настоящее время наибольшим спросом пользуются накопители CDRW. Устройства этого типа позволяют работать с дисками как CD-R, так и CD-RW. Эти дис ки, стоимость которых в 1,5–4 раза выше, чем дисков CD-R, совместимы далеко не со всеми проигрывателями компакт-дисков и устройствами CD-ROM, поэтому накопители дисков CDRW обычно используются для записи носителей CD-R.
Замечание
Различные отражающие свойства носителей стали причиной тоaо, что ранние версии наeопителей CD и DVD не позволяют считывать данные с дисeов CD-RW. Более современные наeопители, соответствoющие требованиям специфиeации MultiRead, справляются с этим без eаeих-либо проблем. Но если записывается дисe, eоторый бo дет затем читаться в различных системах, то лoчше воспользоваться более oниверсальным дисeом CD-R. Большинство записывающих накопителей CD-ROM — это устройства WORM (write-once, read many — однократная запись, многократное чтение), предназначенные для длительного хранения. Фактическим стандартом этого типа устройств стали накопители CD-R. Они иде ально подходят для резервного копирования системы и подобных операций. Однако при час том резервном копировании или архивировании, несмотря на низкую стоимость носителя, становится невыгодно использовать устройства CD-R. В данном случае следует обратить внимание на устройства многократной записи CD-RW.
Накопители CD-R
Диски CD-R, на которые уже записаны какие-либо данные, могут воспроизводиться или считываться практически любым стандартным накопителем CD-ROM. Диски этого типа весьма удобны для хранения архивных данных и создания мастер-дисков, которые могут ти ражироваться и распространяться среди служащих небольших компаний. Диски CD-R работают по тем же принципам, что и стандартные CD-ROM, отражая лазер ный луч от поверхности диска и отслеживая изменения отражательной способности при появ лении переходов “впадина–площадка” или “площадка–впадина”. На обычных компакт-дисках спиральная дорожка выдавливается или штампуется в поликарбонатной массе. В свою очередь, диски CD-R содержат рисунок впадин, выжженный на приподнятой спиральной дорожке. Та ким образом, впадины представляют собой темные (выжженные) участки, отражающие мень шее количество света. В целом отражательная способность впадин и площадок остается такой же, как и на штампованных дисках, поэтому обычные дисководы CD-ROM и проигрыватели му зыкальных компакт-дисков читают как штампованные диски, так и диски CD-R. Запись диска CD-R начинается еще до того, как вы вставите его в накопитель. Процесс изготовления носителей CD-R и стандартных компакт-дисков практически не отличается. В том и в другом случае выполняется прессование расплавленной поликарбонатной массы с ис пользованием формообразующей матрицы. Но вместо штамповки впадин и площадок, мат рица формует на диске спиральную бороздку (которая называется изначальной бороздкой (pre-groove)). Если смотреть со стороны считывающего (и записывающего) лазера, располо женного под диском, эта канавка представляет собой спиральный выступ, а не углубление. Границы спирального выступа (изначальной бороздки) имеют определенные отклонения от продольной оси (так называемые колебания). Амплитуда колебаний по отношению к рас стоянию между витками дорожки достаточно мала. Расстояние между витками равно 1,6 микрона, а величина поперечного отклонения выступа достигает всего лишь 0,03 микрона. Колебания канавки CD-R модулируют некоторую дополнительную информа Записывающие наeопители CD-ROM 749 цию, которая считывается накопителем. Сигнал синхронизации, определяемый колебаниями дорожки, модулируется вместе с временным кодом, другими данными и называется абсо лютным временем изначальной дорожки (Absolute Time In Pre-groove — ATIP). Временной код выражается в формате “минуты : секунды : кадр” и вводится в Q-подкоды кадров, запи санных на диске. Сигнал ATIP позволяет накопителю распределить необходимые области на диске перед фактической записью кадров. Технически сигнал позиционирования представля ет собой уход частоты и определяется несущей частотой 22,05 кГц и отклонением 1 кГц. Для передачи информации используются изменения частоты колебаний.
Процесс изготовления диска CD-R завершается нанесением с помощью метода центрифу гирования равномерного слоя органического красителя. Затем создается золотой отражаю щий слой. После этого поверхность диска покрывается акриловым лаком, затвердевающим в ультрафиолетовых лучах, который используется для защиты ранее созданных золотого и ок рашенного слоев диска. Исследования показали, что алюминий, используемый с органиче ским красителем, сильно окисляется. Поэтому в дисках CD-R используется золотое покрытие, обладающее высокой коррозионной стойкостью и имеющее максимально возможную отра жательную способность. На поверхность диска, покрытую слоем лака, методом трафаретной печати наносится слой краски, используемый для идентификации и дополнительной защиты диска. Лазерный луч, применяемый при чтении и записи диска, вначале проходит через про зрачный поликарбонатный слой, слой органического красителя и, отразившись от золотого слоя, снова проходит через слой красителя и поликарбонатной массы, после чего улавливает ся сенсором оптического датчика накопителя.
Отражающий слой и слой органического красителя имеют те же оптические свойства, что и неразмеченный компакт-диск. Другими словами, дорожка незаписанного (чистого) диска CD-R воспринимается считывающим устройством компакт-дисков как одна длинная площад ка. Лазерный луч дисковода CD-R имеет одну и ту же длину волны (780 нм), но мощность ла зера, используемого для выполнения записи, в частности для нагрева окрашенного слоя, в 10 раз выше. Лазер, работающий в импульсном режиме, нагревает слой органического краси теля до температуры 482–572°F (250–300°C). При этой температуре слой красителя букваль но выгорает и становится непрозрачным. В результате лазерный луч не доходит до золотого слоя и не отражается обратно, чем достигается тот же эффект, что и при погашении отражен ного лазерного сигнала, происходящем при чтении штампованных компакт-дисков.
Накопители CD-RW
В начале 1996 года промышленный консорциум, в который вошли компании Ricoh, Philips, Sony, Yamaha, Hewlett-Packard и Mitsubishi Chemical Corporation, опубликовал формат CD-RW. В мае 1996 года был представлен первый накопитель CD-RW, в создании которого основное участие принимала компании Ricoh. Это был накопитель MP6200S, представляющий собой модуль с номинальными скоростями 2/2/6 (2x — запись, 2x — перезапись, 6x — чтение). В это же время вышла в свет третья часть спецификации Orange Book, которая официально оп ределила стандарт CD-RW.
Накопители CD-RW обратно совместимы с устройствами CD-R и позволяют читать или записывать данные на носители CD-R. Кроме того, накопитель CD-RW может успешно ис пользоваться в качестве CD-R. Благодаря этим свойствам накопители CD-RW практически вытеснили дисководы CD-R на сегодняшнем компьютерном рынке. Процесс записи дисков CD-RW происходит так же, как и дисков CD-R, и отличается только тем, что данные на носи теле CD-RW могут быть удалены и записаны снова. Эти диски весьма удобны для создания прототипа, который будет тиражироваться на менее дорогих дисках CD-R или даже на штам пованных компакт-дисках. Носители CD-RW могут перезаписываться 1000 и более раз. Кро ме того, при наличии программного обеспечения пакетной записи диски CD-RW могут обра батываться подобно гигантскому гибкому диску, файлы которого легко перетаскиваются, ко пируются или удаляются. Носители CD-RW примерно вдвое дороже дисков CD-R, но в то же время гораздо дешевле, чем оптические картриджи или другие сменные форматы. Все это де лает CD-RW наиболее приемлемой технологией создания резервных копий системы, архиви рования файлов и решения любых других задач, связанных с хранением данных. Носители CD-RW и CD-R имеют четыре основных отличия. Если говорить кратко, то для дисков CD-RW характерно следующее:
-- они могут перезаписываться;
-- имеют более высокую стоимость;
Записывающие наeопители CD-ROM 751 -- отличаются меньшей скоростью записи;
-- имеют более низкую отражательную способность.
Помимо высокой стоимости и возможности перезаписи данных, носители CD-RW отлича ются также более низкой (в два и более раза) скоростью записи. Это связано с тем, что при вы полнении записи на обработку каждой области диска лазеру требуется больше времени. Диски CD-RW также имеют более низкую отражательную способность, что ограничивает читаемость дисков. Носители CD-RW, например, не читаются многими стандартными накопителями CDROM и CD-R. Поэтому для записи музыкальных дисков или совместимости с накопителями разных типов лучше пользоваться дисками CD-R. Следует заметить, что технология MultiRead, поддерживаемая в настоящее время практически всеми накопителями со скоростью 24х и выше, позволяет читать диски CD-RW без каких-либо проблем. Наличие этой возможности можно оп ределить по логотипу MultiRead, нанесенному на корпус накопителя CD-ROM.
Чтобы создать подобие впадин на поверхности диска, в накопителях и носителях CD-RW используется процесс изменения фазы состояния. Диски CD-RW создаются на поликарбонат ной подложке, содержащей предварительно отформованную спиральную канавку волнистой формы, колебания которой определяют информацию позиционирования. Верхняя часть ос новы покрывается специальным диэлектрическим слоем (изоляцией), после чего наносится записывающий слой, еще один слой диэлектрика и алюминиевый отражающий слой. Затем поверхность диска покрывается акриловым лаком, затвердевающим в ультрафиолетовых лу чах, который используется для защиты ранее созданных слоев диска. Диэлектрические слои, расположенные выше и ниже записывающего слоя, предназначены для экранирования поли карбонатной подложки и отражающего металлического слоя от интенсивного нагрева, ис пользуемого во время процесса записи с изменением фазы состояния. На рис. 13.12 показаны различные слои носителя CD-RW, а также спиральная канавка, содержащая впадины, выжженные в записывающем слое.

Стандарты перезаписываемых устройств и дисков DVD

История перезаписываемых устройств и дисков DVD началась в апреле 1997 года, когда компании, входящие в группу DVD Forum, представили окончательные спецификации для перезаписываемых DVD, DVD-RAM и однократно записываемых DVD и DVD-R. Несмотря на все усилия этой группы, которая старалась создать объединенные стандарты, началась война стандартов, похожая на войну 1980-х годов в видеоиндустрии VHS/Beta. Компьютерная и киноиндустрия увязли в борьбе, которая должна была определить, какая из форм DVD выживет.
Стандарты DVD-R и DVD-RAM существуют уже давно, однако DVD-R не является пере записываемым, а DVD-RAM, в свою очередь, не полностью совместим с существующими на копителями DVD-ROM. На роль промышленного стандарта претендует DVD+RW, так как он является наименее дорогим, самым простым в использовании и наиболее совместимым с су ществующими форматами.
DVD-RAM
Накопители DVD-RAM используют технологию изменения фазы, схожую с технологией CD-RW. Диски DVD-RAM не считываются большинством стандартных накопителей DVDROM, поскольку диски для этих накопителей по-разному отражают свет и хранят данные в раз личных форматах. (Следует отметить, что DVD-R обратно совместим с DVD-ROM.) Накопите ли DVD-ROM, которые могут считывать диски DVD-RAM, появились на рынке в начале 1999 года и соответствуют спецификации MultiRead2. Накопители DVD-ROM и проигрыватели DVD-Video, соответствующие спецификации MultiRead2, могут считывать диски DVD-RAM. Первые носители DVD-RAM, представленные весной 1998 года, имели емкость 2,6 Гбайт (односторонний) или 5,2 Гбайт (двухсторонний). В конце 1999 года появились диски DVDRAM версии 2, емкостью 4,7 Гбайт, а в 2000 году были представлены двухсторонние диски емкостью 9,4 Гбайт. Накопители DVD-RAM позволяют считывать данные с носителей DVDVideo, DVD-ROM и компакт-дисков. В свою очередь, накопители DVD-ROM и проигрывате ли DVD-Video, существующие в настоящее время, не позволяют читать диски DVD-RAM. Технология DVD-RAM использует так называемую методику записи на волнообразные вы ступы и желобки. В соответствии с этой методикой сигнал записывается и на выступ (площадь между желобками), и в сами желобки, которые формируются при создании диска. Частота коле бания дорожек служит информацией для синхронизации. Кроме того, диск содержит специаль ные заголовки секторов, которые наносятся на него при создании.
DVD-R
Это носитель, на который можно записывать один раз, так же как и на CD-R. Подобно CD-R, он является идеальным решением для архивирования данных и создания дистрибутивов. Односторонний диск DVD-R может хранить до 3,95 Гбайт данных, т.е. почти в 6 раз больше, чем CD-R. Двухсторонний диск DVD-R может содержать вдвое больше информации. Технология DVD-R использует органическое покрытие. Как и в CD-R, органическое покры тие DVD-R стоит недорого.
Для обеспечения точности позиционирования в DVD-R используется метод волнообраз ных желобковых дорожек, в соответствии с которым специальные желобковые дорожки в за водских условиях гравируются на диске. Данные записываются только в желобки. Частота отклонений желобков является синхронизирующей при считывании информации с диска. Желобки расположены более плотно, чем в DVD-RAM, однако данные записываются только в желобки — площадки не используются
DVD-RW
Стандарт DVD-RW был представлен DVD Forum в марте 1998 года. В основном он был разработан компанией Pioneer и базируется на технологии изменения фазы. Этот стандарт со вместим с накопителями DVD-ROM лучше, чем DVD-RAM. Накопители DVD-RW поступили в продажу в 1999 году. Несмотря на то что новые типы накопителей DVD лучше совместимы со стандартами CD-R/CD-RW, до сих пор открытой остается проблема согласования большо го количества форматов перезаписываемых DVD. Как и в войне стандартов Beta и VHS, по явление каждого нового формата серьезно осложняет процесс принятия отдельной специфи кации в качестве индустриального стандарта.
DVD+RW
Носители DVD+RW, называемые также DVD Phase Change ReWritable (перезаписываемые DVD с изменяющейся фазой), являются наименее дорогими, самыми простыми в использова нии, а также наиболее совместимыми с существующими форматами, и станут, по всей вероят ности, первым универсальным стандартом DVD-дисков. Этот стандарт был разработан компа ниями Philips, Sony, Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Ricoh, Yamaha, Verbatim и Thompson, входящими в группу промышленного стандарта, которая называется DVD+RW Alliance (http://www.dvdrw.com). Кроме того, такие компании, как Ahead Software (разработчики про граммного обеспечения Nero Burning ROM) и Roxio (программы CD Creator и DirectCD) объя вили о разработке программного обеспечения, поддерживающего DVD+RW. Фактически более 19 независимых поставщиков программного и аппаратного обеспечения объединили свои уси лия в поддержке DVD+RW, что позволяет сделать его наиболее поддерживаемым форматом из числа существующих перезаписываемых форматов DVD. На сегодняшний день DVD+RW является единственным перезаписываемым форматом, который обеспечивает полную совместимость с существующими проигрывателями DVDVideo и накопителями DVD-ROM при выполнении видеозаписей или записи каких-либо дан ных. DVD+RW может использоваться не только для хранения данных, но и для непосредст венной записи видеофрагментов в формате DVD-Video. Это является существенным техниче ским достижением в области перезаписываемых DVD, которое дает возможность накопите лям DVD+RW полностью заменить потребительские видеомагнитофоны. Стандарт DVD+RW характеризуется следующими особенностями:
-- односторонние диски (4,7 Гбайт);
-- двухсторонние диски (9,4 Гбайт);
-- до 4 часов видеозаписи (односторонние диски);
-- до 8 часов видеозаписи (двухсторонние диски);
-- бесконтейнерные диски;
-- лазер с длиной волны 650 нм (такой же, как и в DVD-Video);
-- постоянная линейная плотность записи данных;
-- запись с постоянными линейной (CLV) и угловой (CAV) скоростями;
-- скорость записи 1х, 2х и более;
-- скорости передачи данных формата DVD-Video;
-- файловая система UDF (Universal Disc Format — универсальный дисковый формат);
-- интегрированная система выявления дефектов;
-- быстрое форматирование;
-- использование EFM-модуляции (модуляции 8/16) и кодов коррекции ошибок, приме няемых в DVD-ROM;
-- технологии последовательной и произвольной записи;
-- связывание без потерь (при многосессионной записи используется все пространство диска);
-- спиральная канавка с радиальным колебанием;
-- после завершения записи все физические параметры соответствуют требованиям спе цификации DVD-ROM.
Потребительские и компьютерные приложения для цифровых универсальных дисков по стоянно разрабатываются и совершенствуются, поэтому на сегодняшний день DVD+RW яв ляется единственным форматом перезаписываемых DVD, который полностью удовлетворяет требованиям потребительского рынка DVD-Video и компьютерного рынка DVD-ROM. Тех нология DVD+RW очень похожа на CD-RW, и накопители DVD+RW могут читать как диски DVD-ROM, так и все форматы компакт-дисков, включая CD-R и CD-RW.
При использовании DVD+RW процесс записи может быть приостановлен и возобновлен без потери областей, связывающих сеансы записи. Это повышает эффективность произволь ной записи и видеоприложений. Технология “связывания без потерь” позволяет выполнить выборочную замену любого отдельного блока данных объемом 32 Кбайт новым блоком с точностью позиционирования 1 микрон. Для достижения высокой точности размещения дан ных на дорожке в DVD+RW используются высокочастотные колебания предварительной ка навки диска. Благодаря этому достигается очень высокая точность синхронизации и адреса ции данных, считываемых с этой канавки.
Функция быстрого форматирования означает, что можно вставить чистый диск DVD+RW в накопитель и сразу же начать запись. Форматирование диска происходит в фоновом режи ме, непосредственно перед записью данных.
Из трех форматов перезаписываемых дисков DVD, существующих в настоящее время, именно DVD+RW, скорее всего, станет тем форматом, который будет массово использоваться как в домашних потребительских устройствах, так и в наиболее современных компьютерах.

Программное обеспечение и драйверы для накопителей CD-ROM/DVD

После установки накопителя CD-ROM/DVD-ROM можно приступать к последнему этапу работы — установке программного обеспечения. Эта процедура не вызывает особых затруд нений и выполняется автоматически при использовании операционной системы Windows 9х. Проaраммное обеспечение и драйверы для наeопителей CD-ROM/DVD 767 В DOS и Windows 3.1 необходимо устанавливать некоторые параметры вручную. Для нор мального подключения устройства нужны три программы. -- Драйвер SCSI-адаптера (для накопителей ATAPI IDE он не нужен). Самые распро страненные драйверы SCSI включены в операционную систему Windows 9х.
-- Драйвер SCSI для конкретного накопителя. Драйвер ASPI встроен в Windows 9х, как и драйвер ATAPI IDE.
-- MSCDEX (Microsoft CD Extensions for DOS). Включена в Windows 9х как CDFS VxD. При использовании DOS придется организовать загрузку первых двух драйверов (адаптера и накопителя) при включении компьютера, вписав необходимые строки в файл Config.sys. Программа MSCDEX запускается из файла Autoexec.bat.
Если вы работаете с накопителем ATAPI IDE в Windows 9х, то никаких усилий от вас не потребуется. Практически все программное обеспечение для таких устройств, включая драй веры ATAPI и CDFS VxD, встроено в Windows 9х.
Работая с устройством SCSI в операционной системе Windows 9х, вы вряд ли обойдетесь без драйвера ASPI, который обычно прилагается к накопителю. В Windows 9х включены не обходимые драйверы для большинства основных SCSI-адаптеров, а виртуальный драйвер CDFS VxD запускается автоматически.
Если вы устанавливаете устройства Plug and Play, то при включении компьютера операци онная система Windows 9х обнаружит, идентифицирует и установит необходимые драйверы для нового устройства. Более старые версии Windows не поддерживали накопителей DVD-ROM. В Windows 98 поддержка этого класса устройств реализована на уровне системы. Если вы уста навливаете накопитель DVD-ROM в Windows 95 (или Windows 98 неправильно определяет его тип), воспользуйтесь программным обеспечением, поставляемым вместе с устройством. Загрузка программного обеспечения Как уже отмечалось, вместе с накопителем должна поставляться программа установки, которая скопирует файлы драйверов на жесткий диск, а также добавит соответствующие строки в файлы Config.sys и Autoexec.bat или в файлы системного реестра в Windows 9х. После этого перезагрузите компьютер и проверьте правильность установки драйверов по сообщениям, выводимым на экран при загрузке. Содержимое экрана может изменяться не сколько раз, причем это происходит не слишком быстро, так что вы успеете прочитать сооб щения о загрузке драйверов. Если вы убедились, что загрузка прошла успешно, обратитесь к накопителю, предвари тельно вставив в него диск. Введите в командной строке DOS следующее: DIR/w G:
В этой команде вместо буквы G следует поставить букву, которой обозначен накопитель. В результате будет выведен список каталогов, находящихся на вашем диске. К ним можно обращаться так же, как и к каталогам любого другого диска. Единственное, чего нельзя сде лать, — это что-либо записать на диск. Помните, что для накопителей CD-ROM не преду смотрены операции записи, удаления и форматирования. Если на экран выведен каталог диска, значит, все благополучно установлено. Теперь мо жете выключить питание и закрыть крышку компьютера.
Замечание
Описание наeопителей CD-ROM в DOS и Windows 3.x приведено в дополнении на прилаaаемом eомпаeт-дисeе. 768 Глава 13. Устройства оптичесeоaо хранения данных Накопитель CD-ROM в Windows 9х и Windows NT 4.0 Как уже упоминалось, в Windows 9х и Windows NT входят все драйверы, необходимые для работы накопителя CD-ROM, и все программы запускаются автоматически. Операцион ная система Windows 9х может автоматически распознавать большинство IDE-накопителей, а если установлен соответствующий драйвер ASPI, — то и устройств SCSI. В Windows 9х/NT есть несколько новых средств, упрощающих работу с накопителями CD-ROM и DVD-ROM. Наиболее впечатляет автоматическая загрузка. Можно просто вста вить компакт-диск в накопитель — и система выполнит предусмотренные для этого случая действия (например, загрузит заставку игры, находящейся на диске) без вмешательства с ва шей стороны. Кроме того, если диск впервые помещен в накопитель, то автоматически запус тится программа установки программного обеспечения, находящегося на диске. Ничего магического в этом средстве нет. При вставке компакт-диска в накопитель систе ма ищет на нем файл Autorun.inf и, если находит, выполняет записанные в нем инструкции. Поэтому операция автоматической загрузки выполняется только для новых дисков, имеющих указанный файл. Большинство компаний, которые выпускают свое программное обеспечение на компакт-дисках, помещают на них и такой файл.
Совет
Вы можете запретить автоматичесeий запoсe дисeа. Для этоaо отeройте оeно Панель управления, дважды щелeните на пиeтоaрамме Система (System), аeтивизирoйте вeладeo Устройства (Device Manager). Найди те в списeе oстройств ваш наeопитель CD-ROM, выделите еaо и щелeните на eнопeе Свойства (Properties). Во вeладeе Настройка (Settings) снимите флажоe Автоматическое распознавание диска (Auto Insert Notification). При этом система не бoдет обрабатывать файл Autorun.inf.
В Windows 9х/NT включена программа прослушивания музыкальных компакт-дисков, ко торая называется лазерным проигрывателем (CD-player). Это средство позволяет проигры вать музыкальные компакт-диски в то время, когда на компьютере выполняется другая рабо та. Кроме средств управления проигрыванием, присущих обычным проигрывателям музы кальных компакт-дисков, установлены дополнительные: случайный выбор композиции, программируемый порядок проигрывания композиций, возможность сохранения порядка проигрывания для конкретного компакт-диска.

Создание загрузочной дискеты с поддержкой накопителя CD-ROM

Если системная BIOS произведена в 1998 году или позже, то вполне вероятно, что она включает в себя поддержку El Torito. Это означает, что базовая система ввода-вывода под держивает загрузку с загрузочного компакт-диска. Это название перекочевало из стандарта Phoenix Software/IBM, обсуждение которого проходило в ресторане “El Torito”, расположен ном неподалеку от офиса Phoenix Software. Поддержка El Torito позволяет загружаться с компакт-диска, что открывает новые возможности, к которым относятся создание загрузоч ного компакт-диска, загрузка из установочных дисков при инсталляции новой операционной системы, создание загрузочных диагностических и тестовых компакт-дисков и т.п. Создание аварийной дисeеты с поддержeой наeопителя CD-ROM 769 Для создания загрузочного компакт-диска потребуется загрузочная дискета, содержащая драйверы для поддержки накопителя в режиме DOS (называемые иногда драйверами реаль ного режима).
Совет
Можно воспользоваться заaрoзочной дисeетой Windows 98/Me, таe eаe она вeлючает в себя oже oстанов леннoю и настроеннoю поддержeo CD-ROM на oровне DOS. Заaрoзочный дисe Windows 98/Me может ис пользоваться даже для заaрoзeи Windows 95, поэтомo создание дисeа в системе 98/Me представляет собой, вероятно, наиболее простой вариант. Кроме тоaо, поддержeа CD-ROM может быть вeлючена в заaрoзочный дисe Windows 95 или DOS.
Попробуйте загрузиться с созданной дискеты, содержащей драйверы CD-ROM. Затем вставьте в накопитель компакт-диск, содержащий какие-либо данные, попробуйте перейти на дисковод CD-ROM и прочитать содержимое каталога файлов (с помощью команды DIR). Бук венное обозначение компакт-диска обычно следует за последним именем жесткого диска. Например, если жесткий диск обозначается буквой N:, то CD-ROM будет обозначен как D:. Если после загрузки с дискеты на экран получится вывести перечень каталогов компакт диска, следовательно, драйверы CD-ROM установлены правильно.

Создание аварийной дискеты с поддержкой накопителя CD-ROM

Работая с Windows 9х, многие пользуются встроенными драйверами накопителя CDROM, а не загружаемыми с помощью файлов Config.sys и Autoexec.bat. Однако при крахе операционной системы доступ к накопителю CD-ROM получить нельзя, если предварительно не откорректировать описанные файлы на аварийной дискете. Это относится только к опера ционной системе Windows 95. В Windows 98/Me аварийная дискета содержит необходимые параметры в файлах Config.sys и Autoexec.bat, а также драйверы наиболее популярных на копителей CD-ROM с интерфейсом SCSI и ATAPI/IDE.
В Windows 95 для создания загрузочного диска с поддержкой накопителя CD-ROM необ ходимо следующее:
-- драйвер накопителя CD-ROM (предположим, что он называется MYCDROM.SYS и нахо дится в папке C:\CDROM);
-- программа MSCDEX.EXE (находится в папке C:\Windows\Command).
Скопируйте эти файлы на аварийную дискету и внесите следующие изменения:
-- в файл Config.sys добавьте строку DEVICE=MYCDROM.SYS /D:mscd001;
-- в файл Autoexec.bat добавьте строку MSCDEX.EXE /D:mscd001.
Обратите внимание, что для Windows 98/Me описанные выше действия выполнять не нужно — все необходимые изменения в конфигурационных файлах выполняются автомати чески при создании аварийной дискеты.

Создание загрузочного компакт-диска

Если ваша система позволяет загрузку с накопителя CD-ROM, то можно записать загрузочный компакт-диск. Преимущества использования такого диска очевидны: кроме за грузочных файлов системы, на этот диск можно поместить копию системы. Загрузочные файлы занимают примерно 100 Кбайт, а на остальные 650 Мбайт компакт-диска можно запи сать программы восстановления данных, средства диагностики, копию установочных файлов операционной системы и другие полезные программы.
Для создания загрузочного диска выполните ряд действий.
1. Создайте загрузочную дискету той операционной системы, которую необходимо по местить на компакт-диск.
2. Поместите пустой компакт-диск CR-R/CD-RW в накопитель и запустите программу для записи оптических дисков.
3. Выберите формат записи ISO 9660. Этот формат оптических дисков не поддерживает длинных имен файлов, так что проверьте, чтобы все записываемые файлы соответст вовали стандарту “восемь-точка-три”.
4. Выберите параметры, определяющие, что записываемый компакт-диск будет загрузочным.
5. Появится предложение поместить загрузочную дискету в дисковод.
6. Все необходимые файлы будут скопированы в макет компакт-диска. Обратите внима ние, что имена системных файлов на компакт-диске отличаются от имен системных файлов, используемых операционной системой. На компакт-диске эти файлы называ ются Bootcat.bin и Bootmgr.bin.
7. Добавьте необходимые файлы операционной системы, диагностических программ, программ восстановления и др.
8. Запустите процедуру записи компакт-диска.
9. После записи диска попробуйте загрузиться с него.
При загрузке с созданного загрузочного компакт-диска вы увидите следующее:
-- накопителю CD-ROM будет присвоена буква А:;
-- на диске A: (CD-ROM) нельзя увидеть список файлов, за исключением файла Command.com (если создавался загрузочный диск с операционной системой Windows 9x).
Обратите внимание, что в файлах Config.sys и Autoexec.bat загрузочного компакт-диска необходимо обеспечить поддержку накопителя CD-ROM так, как было описано в предыду щем разделе.

Устранение проблем, связанных с CD-ROM

Некоторые пользователи считают, что диски и накопители CD-ROM так же устойчивы к повреждениям, как магнитные накопители. На самом деле современный компакт-диск гораз до менее надежен, чем современный жесткий диск. Это недостаток, присущий всем перенос ным накопителям, и CD-ROM/DVD-ROM не является исключением. Устранение проблем, связанных с CD-ROM 771 Чаще всего проблемы, связанные с дисками и накопителями CD-ROM, бывают вызваны царапинами и загрязнением. Небольшие царапины и отпечатки пальцев на нижней стороне компакт-диска, возможно, не принесут значительного вреда, поскольку лазер фокусируется на точке внутри диска, но грязь и глубокие царапины могут вызвать проблемы (диск может просто не читаться).
Для очистки диска от пыли и других загрязнений необходимо использовать очень мягкую ткань, чтобы не поцарапать его. Лучше всего протирать компакт-диск от центра к краям, по тому что царапины, перпендикулярные дорожкам, наносят меньше вреда. Большинство средств для мытья окон идеально подходит для удаления грязи и отпечатков пальцев с диска и не повреждает пластик. Даже глубокие царапины чаще всего можно отполировать. Реко мендую использовать очистители для пластика, которые продаются в магазинах автозапча стей и предназначены для очистки наборов пластиковых инструментов и линз задних фар. Этот тип очистителей, или полировщиков, имеет очень мягкий абразив и хорошо полирует пластиковую поверхность. Обычные очистители рассчитаны на устранение более глубоких царапин, а полировщики применяются после очистителя и могут устранить только совсем не глубокие царапины. Поэтому обычные очистители и полировщики не подходят для очистки компакт-дисков.
Большинство пользователей достаточно осторожно относятся к нижней части диска, по скольку лазер считывает именно эту часть. Но не забывайте о том, что верхняя часть является более уязвимой! Это связано с тем, что она покрыта слоем лака, толщина которого достигает всего лишь 6–7 микрон (0,24–0,28 тысячных дюйма). Шариковая ручка, например, может про давить лаковое покрытие и повредить нижележащий отражающий слой, что приведет к повреж дению диска. Не забывайте также о том, что маркеры определенных типов содержат раствори тель, который может проесть лаковый слой. Поэтому используйте только фломастеры, имею щие специальные чернила, или маркеры Sharpie и Staedtler Lumocolor, которые непосредственно предназначены для выполнения записей на компакт-дисках. В любом случае, не забывайте о том, что царапины или вдавливания на верхней части диска более опасны, чем на нижней. Ошибки чтения также могут возникать, если засорилась линза накопителя CD-ROM. Можно попробовать очистить накопитель потоком воздуха или использовать специальное средство для очистки, которое можно купить в специализированных магазинах.
Если ваши диски и накопитель чистые, а какой-то компакт-диск не читается, то это может быть связано с его емкостью. Раньше диски CD-ROM имели емкость 525 Мбайт (эквивалентно 60-минутному звуковому компакт-диску), сейчас выпускаются компакт-диски с емкостью 650 Мбайт (что составляет 74 мин звучания) и 700 Мбайт. Поэтому многие ста рые накопители не читают крайних дорожек новых компакт-дисков. Очевидно, что эта про блема может возникнуть при использовании компакт-дисков с большим объемом данных, на пример мультимедиа-энциклопедий. Эту проблему можно решить, воспользовавшись про граммно-аппаратными средствами или модернизировав накопитель.
Иногда слишком малый объем данных на диске тоже может вызвать проблемы. Это свя зано с тем, что некоторые старые накопители используют произвольную точку на поверхно сти диска для настройки механизма чтения: если в этой точке не окажется данных, механизм не будет настроен. К счастью, данная проблема обычно решается с помощью программно аппаратных средств или модернизации накопителя.
Есть еще одна распространенная проблема — некоторые старые накопители не совмести мы с Windows 9х. В этом случае вам придется связаться с производителем накопителя и уз нать, нет ли у него необходимого программного или программно-аппаратного обеспечения. Но, учитывая сегодняшние цены на накопители CD-ROM, выгоднее приобрести новый. Если у вас возникли проблемы только с одним определенным компакт-диском, а не с на копителем в целом, то это, скорее всего, вызвано дефектами самого диска, который нужно просто заменить.

Ошибки при чтении компакт-диска

Если при чтении компакт-диска возникают ошибки, попробуйте выполнить следующее:
-- протрите поверхность компакт-диска;
-- прочистите струей воздуха накопитель;
-- проверьте правильность работы устройства с помощью средств диагностики операци онной системы;
-- попробуйте прочитать заведомо “читаемый” компакт-диск;
-- перезагрузите компьютер;
-- удалите устройство чтения компакт-дисков во вкладке Устройства, и при перезагруз ке Windows 9х обнаружит и установит необходимые драйверы заново.
Ошибки при чтении дисков CD-R, CD-RW в накопителе CD-ROM или DVD-ROM Для решения этой проблемы выполните следующее:
-- проверьте совместимость устройства и компакт-дисков;
-- старайтесь пользоваться только известными марками, так как некоторые дешевые компакт-диски не читаются из-за использованного материала с низкой отражающей способностью.
Накопитель CD-ROM с интерфейсом IDE/ATAPI работает медленно Для устранения этой проблемы выполните следующее:
-- проверьте, активизирована ли оптимизация упреждающего чтения (больший размер кэш-памяти);
-- установите (если это возможно) накопитель CD-ROM в отдельный канал IDE;
-- проверьте режимы PIO и UDMA в параметрах системной BIOS;
-- установите необходимые драйверы для устройств, поддерживающих режим Bus Master, и активизируйте прямой доступ к памяти (если устройство поддерживает этот режим);
-- проверьте, не подключен ли накопитель CD-ROM к интерфейсу IDE звуковой пла ты — используйте только системную плату;
-- в крайнем случае обратитесь к Web-узлу компании Microsoft за дополнительной ин формацией по устранению проблем с оптическими устройствами.
Диск XXX не читается в устройстве XXX-ROM Чаще всего эта проблема связана с несовместимостью оптического накопителя и компакт диска. Проверьте по документации к накопителю список поддерживаемых форматов. Ошибeи при чтении eомпаeт-дисeа 773 Проблемы с загрузочным диском Если при создании загрузочного диска возникли проблемы, попробуйте выполнить следующее:
-- проверьте содержимое загрузочной дискеты и ее целостность;
-- используйте только формат ISO 9660; несмотря на то что формат Joliet поддерживает длинные имена файлов, он не поддерживает загрузочных функций;
-- проверьте возможность загрузки вашей системы с накопителя CD-ROM;
-- устройства SCSI должны поддерживать загрузку на уровне собственной и системной BIOS.