CD от Бетховена
Кто не видел обыкновенного CD-диска? Кто не крутил его в руках? CD-диски стали обыденной вещью, уже давно не вызывающей удивления. А кто задумывался, почему они именно такого размера, именно такого объема? Почему на CD-R-дисках пишут, сколько по продолжительности музыки можно на них записать в формате CDA (вот на дискетах такой надписи еще не видел?:)). Предлагаю совершить небольшой экскурс в историю возникновения и развития CD.
Считается, что в создании CD-носителей "повинны" японская фирма Sony и голландская Philips. Именно их плодотворное сотрудничество в 1982 году дало миру оптические диски. Создание CD связано с интересной и довольно веселой историей. Изначально было решено, что компакт-диски будут использоваться лишь для записи музыки, причем именно классической. Таково было решение директора Sony Акио Морита. Желание начальства — закон. И разработчики бросились выяснять предпочтения японских меломанов. В результате опроса выяснилось, что самое популярное классическое произведение среди японцев — 9-я симфония Бетховена. Длина этого шедевра — 72,73 минуты. В итоге было решено, что CD-диск должен вмещать 74 (если быть совсем точным, то 74 минуты и 33 секунды) минуты музыки. Вот так великий композитор, сам того не ведая, оказал довольно большое влияние на развитие компьютерной индустрии:). При пересчете этих минут получилось 640 Mb. Так появился первый стандарт, названный Red Book ("Красная книга"). Но определение объема компакт-диска оказалось самым началом. Далее последовала целая серия стандартов, спецификаций и рекомендаций. Специалисты Philips со своей стороны определили минимальные требования к качеству записи звука, размеры диска и метод кодирования данных.
Также было решено использовать одну дорожку в виде эксцентрической окружности (спирали), в отличие от винчестера, где для записи и хранения данных используются концентрические окружности (множество окружностей убывающего диаметра, вписанные одна в другую). При участии обеих фирм была разработана первая спецификация CD-дисков, получившая название Yellow Book ("Желтая книга"). В частности, эта спецификация определила способы хранения на компакте не только аудио, но и текстовой и графической информации. В заголовке же диска записывалась информация о том, данные какого типа он хранит. Однако в спецификации Yellow Book не были установлены логические и файловые форматы CD-дисков. Решением данных вопросов занимался каждый производитель самостоятельно. Итог — отдельно взятый CD мог работать лишь на данной модели CD-reader'а (представляете, приходите вы к знакомому с диском Verbatim, а он вам сообщает, что на его LG он не прочитается — тут TEAC нужен, ибо формат не тот:)). Такая путаница, конечно же, никого не устраивала. Основные "дископроизводители" собрались и приняли стандарт HSG (High Sierra Group), который точно определил логические и файловые форматы. Хотя данная спецификация и носила всего лишь рекомендательный характер, но сразу же стала стандартом.
Принятый в 1988 году стандарт ISO-9660 практически совпадал с HSG, но также и оговаривал еще целый ряд важных нюансов. Он определил, каким образом и где записываются данные о местоположении содержимого CD-диска. Были определены правила организации инициирующей дорожки. Отныне она должна содержать следующие разделы: сперва служебная область (необходима для синхронизации между диском и CD-приводом), далее идет область, несущая информацию о структуре диска. Для ускорения работы CD-диски используют прямые адреса расположения файлов. Стандарт ISO-9660 имеет два уровня организации файловой системы. Первый устанавливает следующие правила: имена файлов не могут быть длиннее восьми символов, не могут содержать специальных символов (например, "=", "+", "-", "/" и т.п., разрешены лишь символы в верхнем регистре, цифры и "_" — знак подчеркивания), вложенность каталогов не должна превышать 8. Не правда ли, очень похоже на работу в MS-DOS:)? Второй же уровень данного стандарта разрешает длину имен файлов до 32 символов. Важнейшим прорывом, совершенным при принятии стандарта ISO-9660, стала совместимость дисков друг с другом.
То, что CD-диски ждет большое будущее, стало ясно всем. Главное — лишь упорядочить и стандартизировать эту область. И в том же 1988 была принята еще одна спецификация — Green Book ("Зеленая книга"), или CD-I (Compact Disk Interactive). Его принятие позволило использовать дисковый плейер без подключения его к компьютеру. Изображение же предлагалось выводить, к примеру, прямо на телевизор. Еще данная спецификация определила уровни качества воспроизведения аудио- и графической информации. Идеи CD-I разработчикам понравились, и в 1990 году появился стандарт CD-ROM XA, явившийся некоей смесью CD-ROM и CD-I. Это был действительно большой прорыв. Отныне один диск мог хранить одновременно аудио-, видео-, графическую и текстовую информацию. Важным нововведением стала поддержка техники чередования. Например, на диске может быть записан небольшой кусочек видео, затем звук, затем — опять видеофрагмент и т.д., что положительно сказывается на синхронизации видеоизображения и звука. В 1991 году появилась очередная спецификация, названная Orange Books ("Оранжевые книги"). Почему на этот раз "книги"? Да потому, что их было две. Первая посвящена магнитооптическим дискам, допускающим как запись, так и стирание. Вторая — CD-дискам с однократной записью (CD-R). Еще можно упомянуть принятый в 1993 году стандарт White Book ("Белая книга"), в котором речь шла об основных параметрах видео-CD. В 1994 году была принята еще одна спецификация, названная CD Plus. Посвящена она была мультимедиа-CD, содержащим два сеанса. Первый из них представляет собой аудиозапись, второй — любой другой вид данных (графические, видео, текст и т.п.). Музыку на таких дисках можно прослушивать на аудиоплейере. А вот доступ к остальной информации возможен лишь с компьютера. Вот, пожалуй, основные стандарты, заслуживающие особого внимания.
Если вас интересуют физические параметры CD-диска — вот они. Стандартный компакт (mini-CD в расчет на берем:)) диск имеет диаметр 120 мм, толщину 1,2 мм и центральное отверстие диаметром 15 мм. Далее за ним следует зона крепления (ширина 6 мм), заголовочная область с оглавлением диска, собственно сама область хранения данных (шириной 33 мм), терминальная область (1 мм) и внешний обод диска, имеющий ширину 3 мм. Диски изготавливаются методом банальной штамповки. На пластиковую пластинку наносится алюминиевый слой, отражающий лазер. Затем этот слой в целях защиты покрывается лаком (естественно, не создающим помех для лазера). Вы никогда не задумывались, почему CD-R-диск даже на глаз отличается от CD-ROM? При изготовлении записывающихся матриц на пластик наносится слой золота (о-о-очень тоненький, так что сделать бизнес на соскабливании золотого напыления с матриц не выйдет;)), который покрывается красителем, а затем лаком. Кстати, ямки на CD-R имеют колоколообразную форму, что позволяет лазерному лучу лучше рассеиваться. Это положительно сказывается на качестве чтения. Ведь в идеале в приемник излучения CD-привода должно попадать лишь излучение, отраженное от гладких поверхностей диска. В ямках же излучение должно полностью рассеиваться. Но это лишь в идеале… Как же все-таки данные представлены на диске? Информация на CD хранится в виде спирали из чередующихся ямок. Лазерный луч CD-привода скользит по спирали и воспринимает ямку как логический "нуль", а ее отсутствие — как логическую "единицу". Как видите, все довольно просто и ясно. А на последователях CD-дисков DVD мы еще остановимся.
И помните: царапать, подвергать воздействию экстремальных температур и использовать в качестве тарелочки для фризби компакт-диски не рекомендуется;).
Сергей Юшко aka Gedemin, gedemin@tut.by
Считается, что в создании CD-носителей "повинны" японская фирма Sony и голландская Philips. Именно их плодотворное сотрудничество в 1982 году дало миру оптические диски. Создание CD связано с интересной и довольно веселой историей. Изначально было решено, что компакт-диски будут использоваться лишь для записи музыки, причем именно классической. Таково было решение директора Sony Акио Морита. Желание начальства — закон. И разработчики бросились выяснять предпочтения японских меломанов. В результате опроса выяснилось, что самое популярное классическое произведение среди японцев — 9-я симфония Бетховена. Длина этого шедевра — 72,73 минуты. В итоге было решено, что CD-диск должен вмещать 74 (если быть совсем точным, то 74 минуты и 33 секунды) минуты музыки. Вот так великий композитор, сам того не ведая, оказал довольно большое влияние на развитие компьютерной индустрии:). При пересчете этих минут получилось 640 Mb. Так появился первый стандарт, названный Red Book ("Красная книга"). Но определение объема компакт-диска оказалось самым началом. Далее последовала целая серия стандартов, спецификаций и рекомендаций. Специалисты Philips со своей стороны определили минимальные требования к качеству записи звука, размеры диска и метод кодирования данных.
Также было решено использовать одну дорожку в виде эксцентрической окружности (спирали), в отличие от винчестера, где для записи и хранения данных используются концентрические окружности (множество окружностей убывающего диаметра, вписанные одна в другую). При участии обеих фирм была разработана первая спецификация CD-дисков, получившая название Yellow Book ("Желтая книга"). В частности, эта спецификация определила способы хранения на компакте не только аудио, но и текстовой и графической информации. В заголовке же диска записывалась информация о том, данные какого типа он хранит. Однако в спецификации Yellow Book не были установлены логические и файловые форматы CD-дисков. Решением данных вопросов занимался каждый производитель самостоятельно. Итог — отдельно взятый CD мог работать лишь на данной модели CD-reader'а (представляете, приходите вы к знакомому с диском Verbatim, а он вам сообщает, что на его LG он не прочитается — тут TEAC нужен, ибо формат не тот:)). Такая путаница, конечно же, никого не устраивала. Основные "дископроизводители" собрались и приняли стандарт HSG (High Sierra Group), который точно определил логические и файловые форматы. Хотя данная спецификация и носила всего лишь рекомендательный характер, но сразу же стала стандартом.
Принятый в 1988 году стандарт ISO-9660 практически совпадал с HSG, но также и оговаривал еще целый ряд важных нюансов. Он определил, каким образом и где записываются данные о местоположении содержимого CD-диска. Были определены правила организации инициирующей дорожки. Отныне она должна содержать следующие разделы: сперва служебная область (необходима для синхронизации между диском и CD-приводом), далее идет область, несущая информацию о структуре диска. Для ускорения работы CD-диски используют прямые адреса расположения файлов. Стандарт ISO-9660 имеет два уровня организации файловой системы. Первый устанавливает следующие правила: имена файлов не могут быть длиннее восьми символов, не могут содержать специальных символов (например, "=", "+", "-", "/" и т.п., разрешены лишь символы в верхнем регистре, цифры и "_" — знак подчеркивания), вложенность каталогов не должна превышать 8. Не правда ли, очень похоже на работу в MS-DOS:)? Второй же уровень данного стандарта разрешает длину имен файлов до 32 символов. Важнейшим прорывом, совершенным при принятии стандарта ISO-9660, стала совместимость дисков друг с другом.
То, что CD-диски ждет большое будущее, стало ясно всем. Главное — лишь упорядочить и стандартизировать эту область. И в том же 1988 была принята еще одна спецификация — Green Book ("Зеленая книга"), или CD-I (Compact Disk Interactive). Его принятие позволило использовать дисковый плейер без подключения его к компьютеру. Изображение же предлагалось выводить, к примеру, прямо на телевизор. Еще данная спецификация определила уровни качества воспроизведения аудио- и графической информации. Идеи CD-I разработчикам понравились, и в 1990 году появился стандарт CD-ROM XA, явившийся некоей смесью CD-ROM и CD-I. Это был действительно большой прорыв. Отныне один диск мог хранить одновременно аудио-, видео-, графическую и текстовую информацию. Важным нововведением стала поддержка техники чередования. Например, на диске может быть записан небольшой кусочек видео, затем звук, затем — опять видеофрагмент и т.д., что положительно сказывается на синхронизации видеоизображения и звука. В 1991 году появилась очередная спецификация, названная Orange Books ("Оранжевые книги"). Почему на этот раз "книги"? Да потому, что их было две. Первая посвящена магнитооптическим дискам, допускающим как запись, так и стирание. Вторая — CD-дискам с однократной записью (CD-R). Еще можно упомянуть принятый в 1993 году стандарт White Book ("Белая книга"), в котором речь шла об основных параметрах видео-CD. В 1994 году была принята еще одна спецификация, названная CD Plus. Посвящена она была мультимедиа-CD, содержащим два сеанса. Первый из них представляет собой аудиозапись, второй — любой другой вид данных (графические, видео, текст и т.п.). Музыку на таких дисках можно прослушивать на аудиоплейере. А вот доступ к остальной информации возможен лишь с компьютера. Вот, пожалуй, основные стандарты, заслуживающие особого внимания.
Если вас интересуют физические параметры CD-диска — вот они. Стандартный компакт (mini-CD в расчет на берем:)) диск имеет диаметр 120 мм, толщину 1,2 мм и центральное отверстие диаметром 15 мм. Далее за ним следует зона крепления (ширина 6 мм), заголовочная область с оглавлением диска, собственно сама область хранения данных (шириной 33 мм), терминальная область (1 мм) и внешний обод диска, имеющий ширину 3 мм. Диски изготавливаются методом банальной штамповки. На пластиковую пластинку наносится алюминиевый слой, отражающий лазер. Затем этот слой в целях защиты покрывается лаком (естественно, не создающим помех для лазера). Вы никогда не задумывались, почему CD-R-диск даже на глаз отличается от CD-ROM? При изготовлении записывающихся матриц на пластик наносится слой золота (о-о-очень тоненький, так что сделать бизнес на соскабливании золотого напыления с матриц не выйдет;)), который покрывается красителем, а затем лаком. Кстати, ямки на CD-R имеют колоколообразную форму, что позволяет лазерному лучу лучше рассеиваться. Это положительно сказывается на качестве чтения. Ведь в идеале в приемник излучения CD-привода должно попадать лишь излучение, отраженное от гладких поверхностей диска. В ямках же излучение должно полностью рассеиваться. Но это лишь в идеале… Как же все-таки данные представлены на диске? Информация на CD хранится в виде спирали из чередующихся ямок. Лазерный луч CD-привода скользит по спирали и воспринимает ямку как логический "нуль", а ее отсутствие — как логическую "единицу". Как видите, все довольно просто и ясно. А на последователях CD-дисков DVD мы еще остановимся.
И помните: царапать, подвергать воздействию экстремальных температур и использовать в качестве тарелочки для фризби компакт-диски не рекомендуется;).
Сергей Юшко aka Gedemin, gedemin@tut.by
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 29 за 2005 год в рубрике мультимедиа :: разное
