---

CD-DA (Compact Disk - Digital Audio), были разработаны Sony и Philips в 1982 году. Длина волны лазера в воздухе - 780 нм. Диаметр 120 мм (информационная зона приблизительно с 50 мм до 116 мм) или 80 мм. Толщина 1.2 мм. Вес - от 14 г до 33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками - 1.6 мкм, ширина пита - 0.5 мкм, глубина - 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина - 0.83 мкм. Объем - 74 минуты звука (44.1 kHz, 16 бит, PCM, big-endian) или 650 MB данных (333000 сектора по 2048 байт), для 80 мм - 21 минута (185 МБ). Частота дискретизации была подобрана так, чтобы затруднить копирование на DAT (48 kHz). Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Обеспечивается постоянная линейная скорость перемещения носителя относительно головки (1.25 м/сек), соответственно, частота вращения изменяется при чтении различных участков диска (от 500 об/мин до 200 об/мин), что увеличивает время доступа (требуется ускорять и тормозить вращение диска). Номинальная (1x) скорость передачи данных - 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или "сырых" данных, 4.3 Мбит/сек "физических" данных).

Стандарты

• CD-DA (Digital Audio, Audio CD). IEC 908. Red Book. 1982 год.
• CD-ROM. Yellow Book (1983). ISO/IEC 10149 (1989). ECMA-130 (1988, 1996). Описывается физический формат CD для хранения данных
• CD-I (Interactive) - мультимедийные диски для бытовых устройств (в т.ч. видео в MPEG). Green Book.
• CD-ROM XA. 1989 г. Позволяет чередовать данные различного типа (данные, графика, видео, звук, текст) на одной дорожке. Многосеансовый.
• PhotoCD (над CD-ROM XA и Orange Book). 1990. Попытка фирмы Kodak отгородиться от конкурентов за счет собственного формата CD-ROM. Многосеансовый.
• VideoCD (MPEG-1 над CD-ROM XA, 352x280x25, не путать с аналоговым CD-Video). White Book.
• CD-Bridge, CD-I Bridge. Совмещение и унификация CD-DA, CD-ROM XA, CD-I, PhotoCD, VideoCD.
• SVCD (Super Video CD, MPEG-2, 2.6 Mbit/sec).
• CD-MO, CD-WO (CD-R), CD-E (CD-RW). Orange Book. 1990. Определяет как записывать CD, описанные в красной, зеленой, желтой и белой книгах. Гибридный диск - первая сессия штампованная, остальные CD-R
• CD Text (предложен Philips).
• CD-Graphics (CD-G, CD+G). Используется в "караоке".
• CD Extra (CD Plus). Первая сессия диска предназначена для аудиоплейеров, остальные для чтения CD-ROM (CD-ROM XA). Blue Book. Штампованный многосеансный.
• CD-MRW (Mount Rainer). Управление плохими блоками для CD-RW и некоторые другие улучшения, позволяющие использовать его как устройство прямого доступа.
• DVD-ROM. DVD Forum. 1995 год. ECMA-267 (120 mm), ISO/IEC 16448. ECMA-268 (80 mm), ISO/IEC 16449.
• DVD-Video. Видео на базе DVD-ROM. MPEG-2 MP@ML (720x576x25i, Dolby Digital Sound или MP2, 133 минуты).
• DVD-Audio. Звук на базе DVD-ROM (до 24 бит, до 192 kHz). DVD-AudioV (с дополнительной информацией).
• DVD-R(A), DVD-R(G). 1997. ECMA-279 (устаревшая версия 1.0). ECMA готовит стандарт на версию 2.
• DVD-RAM. Одобрен DVD-форумом в 1997. ECMA-272, ECMA-273 (устаревшая версия 1.0), ISO/IEC 16824, ISO/IEC 16825. ECMA-330, ECMA-331 (версия 2, по состоянию на январь 2002 не доступен)
• DVD-VR. Видео на базе DVD-RAM. Несовместим по формату с DVD-Video.
• DVD-RW (DVD-R/W, DVD-ER). 2000. ECMA готовит стандарт на версию 2.
• DVD+RW. 2001. Обещается DVD+R в 2002. ECMA-274 (устаревшая версия 1.0), ISO/IEC 16969. ECMA готовит стандарт на версию 2.

Носитель

• Штампованный CD-ROM - поликарбонат, покрытый с одной стороны отражающим слоем (алюминий или - для ответственных применений - золото) и защитным лаком c напечатанной этикеткой. Именно эту сторону надо беречь от механических повреждений, т.к. лак очень уязвим. Небольшие повреждения на другой стороне менее существенны (при сохранении прозрачности), т.к. оптика фокусируется не на поверхности диска. Смена отражающей способности осуществляется за счет штамповки углублений в металическом слое. Время хранения оценивается в 10 лет.
• CD-R (CD-WORM) - вместо алюминиевого отражающего слоя используется золотой или серебристый сплав, перед которым нанесен слой термочувствительной краски. Во время записи область (пит) облучается лазером и, нагревшись, краска вспучивается и начинает рассеивать свет аналогично углублению в алюминиевом отражающем слое. Нельзя долго хранить незаписанные болванки (не более 5 лет) и держать на солнце. Голубые и зеленые цианиновые (cyanine) болванки имеют предполагаемое (еще никто не проверял на практике ;) время хранения 75 лет, фталоцианиновые (phtalocyanine) - 200 лет. Фталоцианин устойчивее к нагреванию и свету, но требует тщательной настройки мощности лазера. На верхнем слое поликарбоната нанесена спиральная дорожка разметки (pregroove), содержащая коды ATIP - требуемая мощность лазера, возможная скорость записи и временные коды каждого кадра, а также информация о носителе (информация определяется изготовителем матрицы, изготовитель диска может использовать матрицу не по назначению: залить другую краску и т.п.):
  • изготовитель матрицы (не диска!)
  • тип заготовки (CD-R, CD-RW)
  • тип краски (die type), точнее говоря, что предполагал изготовитель матрицы
  • количество блоков, доступных для записи (определяется матрицей)
  • допустимая скорость записи (min, max)
  • рекомендуемая мощность лазера
  • audio - болванка более высокого качества (и цены, в которую входит специальный налог), на которую можно писать CD-DA; бытовые записывающие устройства записывают только на такие заготовки
• CD-RW (CD-E). Модификации: 1x-4x и 4x-12x (на коробке написано 10x, самоидентифицируются как 8x, но пишутся на 12x!), у высокоскоростных дисков PCA расположена со смещением, так что старые (4x) устройства не распознают новый диск (4x-10x). Используется механизм преобразования кристаллического (высокая отражательная способность) состояния записывающего слоя в аморфное (низкая отражательная способность) и обратно под воздействием точечного нагревания лазером. Нельзя сильно изгибать (аморфное состояние - это полужидкое). Срок хранения - 10 лет. Циклов записи - 1000 (некоторые производители клянутся, что 100000). Циклов чтения - 100000. Уровень отражения ниже, чем у штампованного, поэтому читаются только современными устройствами CD-ROM с автоматической регулировкой усиления (маркер MultiRead; почти все, начиная с 8x), обычно медленнее, чем CD-ROM или CD-R. Также имеет предварительно выдавленную дорожку разметки с ATIP.
• DDCD (Sony) - уменьшенное растояние между витками и уменьшенный размер пита. 1.3 ГБ.
• ML-ROM, ML-R, ML-RW (TDK) - 3 бита на пит. Емкость и скорость увеличивается втрое. Диски 120 мм - 2 ГБ, 80 мм - 650 МБ, 60 мм - 200 МБ.
• DVD-ROM. Носитель аналогичен CD-ROM (120 мм и 80 мм), но длина волны лазера снижена с 780 нм до 635/650 нм, что позволило уменьшить расстояние между витками до 0.74 мкм, а размер пита до 0.14 мкм. Интересно, что смена длины волны привела к тому, что DVD устройства лучше читают CD-RW, чем CD-R - ищите надпись "dual laser". Более узкая фокусировка луча позволила уменьшить толщину диска до 0.6 мм и склеивать их по двое, делая таким образом двухсторонние диски, увеличивая емкость с 4.7 GB (Type A, DVD-5, SS/SL, 120 мм) до 9.4 GB (Type B, DVD-10, DS/SL). Здесь и далее при рассказе о DVD 1 ГБ равен миллиарду байт, а не 2^30. Данные на каждой стороне могут храниться в одном или двух слоях (используется фокусировка луча на различную глубину), таким образом увеличивая емкость до 8.5 GB (Type C, DVD-9, SS/DL) или 17 GB (Type D, DVD-18, DS/DL). Другая система канального кодирования и коды коррекции, но то же безобразие со спиральной дорожкой, постоянной линейной скоростью и черезстрочным видео (базовая скорость чтения - 1350 KB данных в секунду; 3.49 m/s для однослойных и 3.84 m/s для двухслойных дисков; 26.16 канальных Mb/s). Спирали двухслойного диска могут закручиваться в одну сторону (PTP) или в противоположные стороны (OTP).
• DVD-R. Односторонние (4.7 ГБ, первая версия - 3.95 ГБ) и двухсторонние (9.4 ГБ). Термокраска как в CD-R, но другого типа. Читаются на любых DVD-ROM. DVD-R(A) - могут записываться только на профессиональном оборудовании. DVD-R(G) - могут записываться только на бытовом оборудовании, защищены от копирования на них. Для записи на диски A и G используются лазеры с различной длиной волны (635 и 650 нм). Дорогой.
• DVD-RAM. Одно- и двухсторонние (только кассеты type 1). Первая версия - 2.6 ГБ на сторону, вторая - 4.7 ГБ. Используется изменение фазы как в CD-RW в комбинации с MO, Отражающая способность ниже, чем у DVD-ROM. Вместо CLV используется Zone CLV. Печатается не только pregroove, но и заголовки секторов. Обеспечивается обработка плохих блоков. Помещаются в открываемые (type 2) или цельные кассеты (type 1) или без них (только для чтения). Предусматривается специальная кассета (type 3) для помещения в нее дисков. При извлечении диска из кассеты типа 2 необходимо пробить отверстие, которое позволяет устройству однозначно определить, что диск вынимался или заменялся. Некоторые устройства отказываются записывать на такие диски. До 100 тысяч циклов перезаписи. Продолжительность хранения - 30 лет. Прямой доступ как при чтении, так и при записи. Перед использованием требуется форматирование. Обычно не читаются на DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW. При записи данных требуется второй проход для верификации, что снижает скорость записи до 700 kB/sec. Изготавливаются с 1998 года. Стоимость устройства - от $350, дисков - $17.
• DVD-RW. 4.7 ГБ. Разработан на базе DVD-R, но используется изменение фазы как в CD-RW. Отражающая способность ниже, чем у DVD-ROM (некоторые устройства путают его с двухслойным DVD-ROM), кассета не нужна, читаются почти на любых DVD-ROM. Версии 1.0 (впечатанный lead-in), 1.1 и 1.1B одинаковой емкости. Стоимость устройства - от $500, дисков - $12.
• DVD+RW. Первая версия - 3 ГБ, вторая - 4.7 ГБ. Используется изменение фазы как в CD-RW. Не требуется кассета. Для видео используется CLV, для данных - CLV или CAV (не читаются на DVD-ROM). Отражающая способность ниже, чем у DVD-ROM. Не поддерживается DVD-форумом. До 1000 циклов перезаписи. Стоимость устройства - от $600 (заодно пишет CD-R, CD-RW), дисков - $14.
• Divx (не путайте с Divx;-)). Технология взимания арендной платы за просмотр DVD-Video: встроенный в DVD-player модем дозванивается до владельца лицензии и получает ключ на использование диска в течении 48 часов. Такая гадость не могла жить долго.

CD может иметь bar code (вертикальные штрихи), прожженный лазером в BCA (burst cutting area, внутреннее кольцо перед lead-in), используемый для серийного номера, но мне не встречались устройства, которые умеют его читать. DVD может иметь BCA только на односторонних дисках. Для повышения надежности используются коды EDC и ECC.

SID (Source Identification Code) для DVD Audio. Состоит из двух частей: Mastering Code (строка "IFPI" и 4-символьный код, выжигается лазером на штампе) и Mould Code (строка "IFPI" и 4-символьный код, гравируется на форме), которые отпечатываются на противоположных сторонах подложки на внутреннем кольце (до BCA). Должны читаться невооруженным глазом. В этом же кольце могжет быть напечатана и другая информация, требуемая местными законами.

Не рекомендуется наклеивать что-либо на поверхность диска (нарушите балансировку, а скорость вращения 5000 об/мин; к тому же некоторые виды клея растворяют защитный лак; а эти гадкие воздушные пузыри?) или надписывать его (промнете защитный слой или чернила его растворят, графитовая пыль тоже не подарок). Единственным безопасным методом маркировки является печать на специальном принтере. Кстати, простейший способ уничтожить информацию на CD - это содрать присохшую наклейку. Мыть можно теплой водой с мылом (никаких органических растворителей, спирта и прочей химии).

Торговая марка, под которой продаются заготовки, не всегда (точнее, почти всегда не) соответствуют их реальному изготовителю. Даже по ATIP вы можете узнать лишь изготовителя матрицы, но не конкретный завод эту матрицу использующий. Примеры ATIP дисков различных типов, размеров и скоростей записи. Большой обзор CD-R заготовок, продающихся на московском рынке, можно найти на IXBT. :

Формат данных CD

Поверхность диска разделена на области:

• PCA (Power Calibration Area). Используется для настройки мощности лазера записывающим устройством. 100 элементов.
• PMA (Program Memory Area). Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. 100 элементов.
• Вводная область (Lead-in Area) - кольцо шириной 4 мм (диаметр 46-50 мм) ближе к центру диска (до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-in Track). Содержит TOC (абсолютные временные адреса дорожек и начала выводной области, точность - 1 секунда).
• Область данных (programm area, user data area).
• Выводная область (Lead-out) - кольцо 116-117 мм (6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-out Track).

Двоичный нуль представляется в виде отсутствия изменений в отражающей способности поверхности диска (длина участка определяет число нулевых бит), единица - в виде изменения отражающей способности на рассматриваемом участке.

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

• синхронизация (24 бита носителя)
• символ субкода (биты субканалов P, Q, R, S, T, U, V, W)
• 12 символов данных
• 4 символа контрольного кода
• 12 символов данных
• 4 символа контрольного кода

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time - mm:ss:ff (минуты:секунды:доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита - синхронизация). Используются субканалы:

• P - маркировка окончания дорожки (min 150 секторов) и начала следующей (min 150 секторов).
• Q - дополнительная информация о содержимом дорожки:
  • число каналов
  • данные или звук
  • можно ли копировать
  • признак частотных предискажений (pre-emphasis): искусственный подъем высоких частот на 20 дБ
  • режим использования подканала
    • q-Mode 1: во вводной области здесь хранится TOC, в программной области - номера дорожки, адреса, индексы и паузы
    • q-Mode 2: каталоговый номер диска (тот же, что на штрих-коде) - 13 цифр в формате BCD (MCN, ENA/UPC EAN)
    • q-Mode 3: ISRC (International Standard Recording Code) - код страны, владельца, год и серийный номер записи
  • CRC-16

На самом деле все еще "интереснее", т.к. в дополнение к секторам определяются секции того же полезного размера, но с несовпадающими границами, причем часть адресов является адресами секторов, а другая - адресами секций. Но об этом лучше сразу забыть ;)

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды. см. субканал P) до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

• пауза - только информация субканалов, нет пользовательских данных
• pre-gap - начало трека, не содержит пользовательских данных и состоит из двух интервалов: первый длиной не менее 1 секунды (75 секторов) позволяет "отстроиться" от предыдущего трека, второй длиной не менее 2 секунд задает формат секторов трека
• post-gap - конец трека, не содержит пользовательских данных, длиной не менее 2 секунд

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора.

CD-DA. Каждый сектор содержит 588 выборок сигнала (PCM, 2 канала, 16 бит). Выборки размазываются по сектору, чтобы уменьшить влияние выпадения данных.

CD-ROM Mode 0: нет данных.

CD-ROM Mode 1: синхронизация, адрес блока, 2048 байт пользовательских данных, EDC (CRC-32), ECC (276 байт, две суммы: P и Q - не путать с субканалами!), 8 байт нулей.

CD-ROM Mode 2: синхронизация, адрес блока, 2336 байт пользовательских данных без дополнительной защиты.

CD-ROM XA Mode 1 совпадает с CD-ROM Mode 1.

CD-ROM XA Mode 2 Form 1: синхронизация, адрес блока, подзаголовок CD-I (8 байт, определяет тип и формат пользовательских данных - звук, видео, данные), 2048 байт пользовательских данных, EDC (CRC-32), ECC (276 байт, две суммы: P и Q - не путать с субканалами!).

CD-ROM XA Mode 2 Form 2: синхронизация, адрес блока, подзаголовок CD-I (8 байт), 2324 байта пользовательских данных, EDC (CRC-32).

CD Text (текст - автор, название - записывается в субканалах R-W).

CD-Graphics. Субканалы R-W используются для записи графики.

CD-R и CD-RW. При закрытии диска (finalizing, fixating) сразу за программной областью записывается выводная область, после чего записывается вводная область, содержащая TOC. Если диск записывался не в один прием, то TOC формируется из PMA. Лазер не может включаться и выключаться мгновенно, поэтому данные "прожженные" во время переходного процесса могут не читаться (именно из-за этого возникает проблема опустошения буфера). В местах стыковки оставляют неиспользуемые промежутки. Методы записи:

• disk-at-once (DAO). Можно использовать как мастер-диск.
• session at once (SAO).
• track-at-once (TAO).
• Пакетная запись. Перед пакетом должен идти один связующий (link) сектор и 4 вводных (run-in). После пакета должны быть записаны 2 выводных сектора (run-out). Полезное пространство диска уменьшается на 7 секторов на каждый пакет. Длина пакета может быть фиксированной в пределах трека или переменной. Предварительным форматированием пакетами фиксированной длины можно организовать CD-RW диск как устройство прямого доступа (занимает много времени и места на вспомогательные сектора - 120MB). При спользовании пакетов переменной длины при удалении файла место не освобождается.

Многосеансовая (многосессионная) запись. За выводной областью первой сессии записывается вводная область второй сессии, затем область данных и т.д. Размер выводной зоны для второй и последующих сессий уменьшен до 2250 секторов (0.5 минуты, 4 МБ). Сессия называется закрытой, если ее область данных обрамлена вводной и выводной областью. Незакрытые сессии могут читаться только устройствами записи (необходим доступ к PAM). Указатель в TOC сессии на выводную область может содержать либо действительно адрес выводной области данной сессии (закрытый диск), либо адрес вводной области следующей сессии. Запись ограничивается местом на диске, местом в PMA и числом треков (треки имеют сквозную нумерации по всему диску от 01 до 99). Сессия может быть независимой (TOC указывает только на треки внутри сессии) или связанной (TOC содержит адреса треков из предыдущих сессий). Сессии могут быть связаны также на уровне файловой системы. Механизм сессий позволяет "изменять" CD-R, дописывая новую сессию.

Стирание CD-RW: полное и быстрое (только TOC). Если диск настолько испорчен, что невозможно выполнить и стирание, то можно попробовать стереть ультрафиолетом (или солнечным светом).

Ходят слухи, что некоторые устройства записывают на каждый диск Recorder Unique Identifier (RID): идентификатор изготовителя устройства, номер модели и серийный номер (помнится в СССР регистрировали пишущие машинки ;).

Формат данных DVD

Информационная область диска делится на вводную зону (lead-in zone), зону данных (data zone) и выводную зону (lead-out zone). На двуслойном диске с противоположными спиралями (OTP) каждая сторона содержит только одну информационную зону на оба слоя. Для перехода луча от слоя к слою используется промежуточная зона (middle zone). Сектора адресуются последовательно по всей информационной зоне (LBA). Никаких дорожек, пауз, зазоров, субканалов и A-time адресации. Единый формат данных: прощайте режимы и формы.

Структура вводной зоны:

• Зона инициализации. Число секторов стандартом не определяется, но последний сектор должен иметь номер 0x02EFFF.
• Reference Code. 32 сектора, начиная с адреса 0x02F000, содержащих стандартный шаблон.
• Буферная зона 1. 480 секторов, начиная с адреса 0x02F020.
• Зона данных управления. 3072 сектора, начиная с адреса 0x02F200. Содержит 192 копии следующей информации:
  • описание физического формата (2048 байт):
    • номер версии стандарта (4 бита)
    • категория диска: только чтение, перезаписываемый (4 бита)
    • максимальная скорость доступа: 2.52 Mb/s, 5.04 Mb/s, 10.08 Mb/s (4 бита)
    • физический размер диска: 80 мм, 120 мм (4 бита)
    • тип слоя: только чтение, перезаписываемый (4 бита)
    • PTP или OTP
    • одно- или двухсторонний диск
    • ширина дорожки: 0.74 мкм (4 бита)
    • длина пита: 0.133 или 0.147 мкм (4 бита)
    • распределение зоны данных: адрес первого сектора данных (0x030000 для DVD-ROM, 0x031000 для DVD-RAM), адрес последнего сектора данных (для DVD-RAM он фиксирован), адрес последнего сектора данных на слое 0 для режима OTP.
    • для DVD-RAM: можно ли записывать на диск без кассеты
    • для DVD-RAM: мощности чтения и записи, скорости и временные интервалы
    • наличие BCA
  • информация производителя диска: не стандартизовано (2048 байт).
  • информация производителя содержания: не стандартизовано (14*2048 байт).
• Буферная зона 2. 512 секторов, начиная с адреса 0x02FE00.

Двоичный нуль представляется в виде отсутствия изменений в отражающей способности поверхности диска (длина участка определяет число нулевых бит), единица - в виде изменения отражающей способности на рассматриваемом участке.

Физический сектор содержит 4836 байт. Из них 104 байта синхронизации и 4732 байта канальных данных.

Для DVD в отличие от CD используется кодировка 8-битных байт фрейма записи 16-битными канальными символами без промежутков (сама кодировка обеспечивает не более 10 нулей подряд, однако для декодирования байта иногда требуется знание последующего символа).

Байты 16 фреймов перемешиваются аналогично CD, чтобы уменьшить воздействие локальных дефектов носителя. В каждом таком "большом" блоке содержится 4832 байта ECC и 33024 (2064*16) байт фрейма данных.

Фрейм данных (Data Frame) состоит из:

• идентификации данных (ID)
  • номер сектора (24 бита). Те же грабли, что и со стандартом ATA - что делать, когда размер очередной версии DVD превызит 34 GB?
  • номер слоя (1 бит)
  • только чтение или возможна запись (только чтение)
  • тип зоны: data, lead-in, lead-ut, middle (2 бита)
  • отражающая способность носителя (больше или меньше 40%)
  • метод отслеживания дорожки: по питам или отпечатанной дорожке - groove (1 бит)
  • формат сектора: CLV или зонированный (1 бит)
• контрольной суммы идентификации данных (IED)
• информации для управления копирайтом (6 байт); не используется для DVD-RAM
• 2048 байт пользовательских данных (Main Data)

Таким образом, на хранение 2048 байт пользовательских данных расходуется 4836 байт физического сектора (перемешанных и размазанных). Это значительно лучше, чем приблизительно 8415 байт в случае CD-ROM.

DVD-RAM содержит как отпечатанные (embossed), так и перезаписываемые данные. Отпечатываются первые 5 зон вводной зоны: зона инициализации, reference code, первая буферная зона, управляющие данные и второй буфер. В остальных зонах спираль образуется вытравленной канавкой (groove), причем запись производится как в канавках (groove track, groove sector), так и между ними (land track, land sector). Спираль делится на виртуальные дорожки (оборот 360 &grad;). Во вводной зоне в дополнение к 5 зонам, определенным стандартом DVD-ROM, имеются зона соединения (промежуток между отпечатанной и перезаписываемой областями, пустое место без секторов), защитная зона 1, зона для тестирования диска, зона для тестирования дисковода, защитная зона 2, резервная зона, DMA 1 (область управления дефектными блоками), DMA 2. Адрес 0x030000 имеет не первый сектор зоны данных, а первый сектор первой защитной зоны. Выводная зона состоит из зоны DMA 3, DMA 4, защитной зоны 1, зоны для тестирования диска, зоны для тестирования дисковода, защитной зоны 2, резервной зоны. Первый сектор зоны данных имеет адрес 0x031000. Каждая дорожка вводной зоны состоит из 18 секторов. Перезаписываемая область поделена на 24 подзоны, разделяемые защитными зонами. Подзона обрамлена защитными зонами и имеет область запасных блоков. Вводится адресация LSN (Logical Sector Number), так что все сектора с пользовательскими данными имеют последовательные номера, начиная с 0. Внутри каждой подзоны дорожки состоят из одинакового числа секторов (от 17 до 40), но эти сектора содержат по 2697 байт (данные формата физического сектора DVD-ROM обрамляются всякой дополнительной информацией, причем заголовок отпечатывается при изготовлении). Сама спираль имеет синусообразную форму, причем нулевая фаза находится на границе между заголовком сектора и остальной его частью (теперь я понимаю почему DVD-RAM заготовки стоят так дорого ;). Содержимое всех зон DMA идентично и содержит информацию о форматированности диска, первичный список дефектов (обнаруженных при форматировании) и вторичный список дефектов (обнаруженных в процессе работы).

Про DVD-R, DVD-RW и DVD+RW я напишу (может быть :) подробнее после того, как ECMA опубликует вторые версии соответствующих стандартов, а то чтение первых версий напоминает использование альфа-версии операционной системы - запускаться запускается, но от конечного изделия отличается сильно.

Каждая заготовка для записи DVD имеет уникальный (64 бит) идентификатор (механизм защиты CPRM). Содержимое диска может шифроваться по ключу, генерируемому из этого идентификатора, поэтому простое копирование даст нечитаемые данные (фильмы).

Запись более 650 МБ данных на диск (overburn)

Есть два метода: покупка заготовки, размеченной (pregroove) на объем более стандартного за счет более тесных витков спирали или использование под данные области lead-out и некоторого пространства за ней. Можно использовать оба метода сразу. Заготовки CD-R бывают на 80 минут (700 MB), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 МБ), заготовки CD-RW встречались (пока?) только на 700 МБ. Оба метода являются нарушением стандарта. Либо устройство записи, либо устройство чтения может оказаться не способным работать с более тесной спиралью (см. таблицу совместимости устройств записи и поддерживаемых скоростей записи). Например, моему Plextor PX-W1610TA приходится устанавливать скорость записи для 700 МБ заготовок CD-RW в 8x. Отсутствие места под lead-out может привести к аварийному завершению записи (в этом случае не запишется TOC и диск будет нечитаемым - записывайте его в режиме DAO и TOC будет всегда, ключ -dao в cdrecord), отказу программы начинать запись (используйте ключ -ignsize в cdrecord) или невозможности прочесть получившийся диск (особенно в старых устройствах и здесь уже ничего не поможет). Еще одна проблема вызвана способом адресации блоков на диске (адрес записывается в формате MM:SS:FF относительно начала области данных): во-первых, под число минут отводятся 2 десятичные цифры, что сразу ограничивает объем 99 минутами, во-вторых, блоки в lead-in адресуются отрицательными числами под которые зарезервированы адреса, начиная с 80:00:00. Именно поэтому в ATIP даже 99-минутных заготовок впечатывается длина 79:59:74. И что будет делать устройство записи, программа или устройство чтения встретив два блока с одинаковым адресом неизвестно. В общем, если вам дороги ваши данные - не жадничайте, запишите эти 700 МБ на 2 заготовки.

Интерфейс

SCSI, ATAPI (IDE), USB, USB 2.0, FireWire (IEEE 1394), нестандартные и устаревшие (Sony, Panasonic, Mitsumi).

Устройства

Характеристики устройства:

• Метод управления вращением:
  • CLV - постоянная линейная скорость. Угловая скорость (частота вращения) постепенно уменьшается от центра к краю диска. При увеличении скорости чтения более 16x (2400 KB/s) в начале диска вибрация становится столь велика, что плохо отцентрированные диски ("пиратские") могут разрушаться.
  • CAV, PCAV (Zone CAV) - постоянная, частично-постоянная угловая скорость. Частота вращения скачками изменяет при переходе от одной области диска к другой. Паспортная скорость чтения (записи) данных достигается только в конце диска.
  • Zone CLV (на внутренней зоне - 16x).
  • TrueX - одновременное чтение с нескольких дорожек.
• Скорость чтения данных (кратность относительно 150 KB данных в секунду).
• Интерфейс и его модификация. Определяет скорость передачи из буфера устройства в компьютер и загрузку процессора. Особое внимание надо уделить наличию DMA.
• Качество считывания, алгоритм коррекции ошибок (понижение скорости и возвращение ее обратно).
• Среднее время доступа.
• Установка диска в устройство:
  • выдвигающийся поддон (tray)
  • контейнер (caddy)
  • щель
  • магазин на несколько дисков
• Возможность записи CD-R и скорость.
• Возможность записи CD-RW и скорость.
• Защита от опустошения буфера при записи:
  • BURN-Proof (aka BurnProof, aka BufferUnderRuN-Proof, Sanyo)
  • SafeBurn (Oak, Yamaha)
  • JustLink (Ricoh)
  • Seamless Link (ACER)
  • ExacLink (Oak, Mitsumi)
  • SMART-BURN (Lite-On)
• Объем буфера.
• Умение извлекать "сырые" данные с сектора (Read Long, Read Raw, DAE). Используется для чтения CD-DA в цифровом формате и обхода систем защиты от копирования.

Большой обзор CD-RW устройств, продающихся на московском рынке, можно найти на IXBT, а мне попадались такие устройства:

      Безродный старый CD-ROM
boot
  hdb: CD-ROM CDU711, ATAPI CDROM drive
  hdb: ATAPI 14X CD-ROM drive, 256kB Cache
hdparm
  Model=CD-ROM CDU711, FwRev=1.0g, SerialNo=
  DblWordIO=no, OldPIO=3, DMA=yes, OldDMA=2
  tDMA={min:120,rec:120}, DMA modes: sword0 sword1 sword2 mword0 mword1 mword2
  IORDY=on/off, tPIO={min:180,w/IORDY:120}, PIO modes: mode3 mode4
  UDMA modes: mode0 mode1 *mode2

      ASUS 50x CD-ROM
boot
  hdc: CD-S500/A, ATAPI CD/DVD-ROM drive
hdparm -i
  Model=CD-S500/A, FwRev=1.4X, SerialNo=
  IORDY=yes, tPIO={min:227,w/IORDY:120}, tDMA={min:120,rec:120}
  PIO modes: pio0 pio1 pio2 pio3 pio4 
  DMA modes: mdma0 mdma1 mdma2 udma0 udma1 *udma2 
ATAPI identity

      HP CD-Writer Plus 8100i (4/2/24), aka Sony CRX100E
boot
  hdc: Hewlett-Packard CD-Writer Plus 8100, ATAPI CD/DVD-ROM drive
  scsi0 : SCSI host adapter emulation for IDE ATAPI devices
    Vendor: HP        Model: CD-Writer+ 8100   Rev: 1.0g
    Type:   CD-ROM                             ANSI SCSI revision: 02
hdparm -i
  Model=Hewlett-Packard CD-Writer Plus 8100, FwRev=1.0g, SerialNo=PJW1ERKPU1
  IORDY=on/off, tPIO={min:180,w/IORDY:180}, tDMA={min:150,rec:150}
  PIO modes: pio0 pio1 pio2 pio3 
  DMA modes: sdma0 sdma1 sdma2 mdma0 *mdma1
cdrecord -prcap (макс. скорость зависит от установленной заготовки!)
  Does read CD-R media
  Does write CD-R media
  Does read CD-RW media
  Does write CD-RW media
  Does support test writing
  Does read Mode 2 Form 1 blocks
  Does read Mode 2 Form 2 blocks
  Does read digital audio blocks
  Does restart non-streamed digital audio reads accurately
  Does not support BURN-Proof (Sanyo)
  Does read multi-session CDs
  Does read fixed-packet CD media using Method 2
  Does not read CD bar code
  Does not read R-W subcode information
  Does read raw P-W subcode data from lead in
  Does return CD media catalog number
  Does return CD ISRC information
  Does not support C2 error pointers
  Does not deliver composite A/V data
  Maximum read  speed in kB/s: 4234
  Current read  speed in kB/s: 4234
  Maximum write speed in kB/s: 706
  Current write speed in kB/s: 706
  Buffer size in KB: 1024
ATAPI identity
Замечание. Реальная скорость чтения - 8-12.
Замечание. UDMA не поддерживается. Не надо ставить на один канал с диском.
Замечание. Стандарт ATA времен до ATA-3.
Замечание. Какой-то глюк с DMA не позволяет использовать большой кеш (более 4MB).

      Mitsumi CR-4804TE (4/4/24)
boot
  ATAPI 24x CD-ROM DVD-RAM CD-R/RW drive, 2048kB Cache
  Vendor: MITSUMI Model: CR-4804TE, Rev: 2.4C (Philips CDD-522)

      Plextor PW-1610A (PlexWriter CD-RW 16/10/40)
boot
  hdc: PLEXTOR CD-R PX-W1610A, ATAPI CDROM drive
  scsi : 1 host.
    Vendor: PLEXTOR   Model: CD-R   PX-W1610A  Rev: 1.03
    Type:   CD-ROM                             ANSI SCSI revision: 02
  sr0: scsi3-mmc drive: 40x/40x writer cd/rw xa/form2 cdda tray
hdparm -i
  Model=PLEXTOR CD-R PX-W1610A, FwRev=1.03, SerialNo=
  IORDY=on/off, tPIO={min:180,w/IORDY:120}, tDMA={min:120,rec:120}
  PIO modes: pio0 pio1 pio2 pio3 pio4 
  DMA modes: sdma0 sdma1 sdma2 mdma0 mdma1 mdma2 udma0 udma1 *udma2
cdrecord -prcap (макс. скорость зависит от установленной заготовки!)
  Does read CD-R media
  Does write CD-R media
  Does read CD-RW media
  Does write CD-RW media
  Does support test writing
  Does read Mode 2 Form 1 blocks
  Does read Mode 2 Form 2 blocks
  Does read digital audio blocks
  Does restart non-streamed digital audio reads accurately
  Does support BURN-Proof (Sanyo)
  Does read multi-session CDs
  Does read fixed-packet CD media using Method 2
  Does not read CD bar code
  Does read R-W subcode information
  Does return R-W subcode de-interleaved and error-corrected
  Does read raw P-W subcode data from lead in
  Does return CD media catalog number
  Does return CD ISRC information
  Does support C2 error pointers
  Does deliver composite A/V data
  Maximum read  speed in kB/s: 7056
  Current read  speed in kB/s: 7056
  Maximum write speed in kB/s: 1764
  Current write speed in kB/s: 706
  Buffer size in KB: 2048
ATAPI identity
Замечание. UDMA включается неописанным нигде переключателем.
Замечание. При записи заготовок 700 MB надо устанавливать скорость 8x.
Замечание. При записи используется буфер 1162 KB.

      Mitsumi CR-48X9TE 24/12/40
boot
  hdc: CR-48X9TE, ATAPI CD/DVD-ROM drive
  scsi0 : SCSI host adapter emulation for IDE ATAPI devices
    Vendor: MITSUMI   Model: CR-48X9TE         Rev: 1.0B
    Type:   CD-ROM                             ANSI SCSI revision: 02
  sr0: scsi3-mmc drive: 40x/40x writer cd/rw xa/form2 cdda tray
hdparm -i
  Model=CR-48X9TE, FwRev=1.0B, SerialNo=1L08LH0327
  IORDY=on/off, tPIO={min:120,w/IORDY:120}, tDMA={min:120,rec:120}
  PIO modes: pio0 pio1 pio2 pio3 pio4
  DMA modes: mdma0 mdma1 mdma2 udma0 udma1 *udma2
cdrecord -prcap (макс. скорость зависит от установленной заготовки!)
  Does read CD-R media
  Does write CD-R media
  Does read CD-RW media
  Does write CD-RW media
  Does support test writing
  Does read Mode 2 Form 1 blocks
  Does read Mode 2 Form 2 blocks
  Does read digital audio blocks
  Does restart non-streamed digital audio reads accurately
  Does support BURN-Proof (Sanyo)
  Does read multi-session CDs
  Does read fixed-packet CD media using Method 2
  Does not read CD bar code
  Does read R-W subcode information
  Does not return R-W subcode de-interleaved and error-corrected
  Does read raw P-W subcode data from lead in
  Does return CD media catalog number
  Does return CD ISRC information
  Does not support C2 error pointers
  Does not deliver composite A/V data
  Maximum read  speed in kB/s: 7056
  Current read  speed in kB/s: 7056
  Maximum write speed in kB/s: 4234
  Current write speed in kB/s: 4234
  Buffer size in KB: 16384
ATAPI identity
Замечание. При записи используется буфер 13008 KB.
Замечание. Некачественные диски читает плохо, установка скорости не помогает.
Замечание. Шумный (40x все-таки).
Замечание. Медленное позиционирование.
Замечание. Средняя скорость записи на 12x заготовку - 2125KB/s + 30s фиксация.
Замечание. Средняя скорость записи на 24x заготовку - 2918KB/s + 26s фиксация.
Замечание. Средняя скорость перезаписи на 12x заготовку - 1730KB/s + 30s быстрая очистка + 30s фиксация.
Замечание. Средняя скорость чтения - 4071KB/s (и "штамповка", и CD-RW).

Использование CD-ROM в MS-DOS

Для ATAPI CD-ROM config.sys должен содержать строки:

LASTDRIVE=Z
DOS=HIGH
DEVICEHIGH C:\GSCDROM.SYS /D:MSCD000 /P:1/S:1 /V

Вместо GSCDROM.SYS (драйвер от Goldstar CD-ROM) можно использовать тот драйвер, что вы получили с вашим CD-ROM (CD-RW), например, Atapi_hp.sys (HP CD-Writer) или oakcdrom.sys (из поставки MS Windows 9x).

Для SCSI CD-ROM надо использовать тот набор драйверов, который вы получили со SCSI-контроллером, например для моего NCR 53C810:

DEVICE=C:\PROSCSI\DOSCAM.SYS
DEVICEHIGH=C:\PROSCSI\CDROM.SYS /D:PROCD01

autoexec.bat должен содержать строки (значение ключа /D должно соответствовать config.sys, в качестве буквы диска используется R):

LH MSCDEX /S /V /L:R /D:MSCD000

Ссылки

• технология
  • ECMA: тексты стандартов в свободном доступе
  • Обзор стандартов оптических дисков (ECMA)
  • CD-Recordable FAQ (Andy McFadden, прочесть обязательно, копия в другом месте и другом формате, перевод на русский)
  • DVD FAQ (в основном, про видео; перевод на русский)
  • DVD-DATA List Page (архив списка рассылки)
  • оранжевый форум (имеется в виду Orange Book)
  • www.cdrinfo.com (новости, тестирование)
  • www.cd-info.com (все заросло паутиной)
  • www.cdrom-guide.com (форумы)
  • www.cdmediaworld.com (все о болванках)
  • Гук М. Дисковая подсистема ПК. - СПб.: Питер, 2001.
  • Парселл Л., Мартин Д.. Как создать свой CD - М.: Мир, 1998. (оригинал - 1996)
• изготовители оборудования
  • Plextor
    • Technical info - Linux
    • Technical service and support - Download
    • Plextor-Tool - Main
    • Recording Software
  • HP
    • современные изделия (CD-RW)
    • firmware, документация, ПО (CD-RW)
  • Philips (CD-RW)
  • RICOH (CD-RW)
  • Toshiba (DVD)
  • Hitachi (DVD-RAM)

И, в заключение, запомните: пишется hard disk, но compact disc.