CDR / CDRW

CD audio si CD-ROM-urile sunt realizate din discuri pre-presate si protejate in plastic. Informatiile sunt stocate prin cratere pe suprafata metalica a discului. Pentru a citi discul, unitatea focalizeaza o raza laser pe suprafata si functie de interpretarea razei laser reflectate se restaureaza informatia.

Datorita focalizarii razei laser si a functiilor de detectare a erorilor, acest proces este ideal. Nu exista modalitate ca raza laser sa modifice sau sa scrie noi date pe discul odata inregistrat. In urma cercetarilor tehnologice, s-au creat discuri CD-ROM ce pot fi rescrise. Aceasta necesita modificarea suportului (din punctul de vedere al materialului acestuia) precum si a mecanismelor de citire/scriere.

Pentru utilizatorii profesionisti, prezentari, proiectanti multimedia si artisti, formatele CD-urilor inscriptionabile ofera un domeniu vast de stocare a aplicatiilor. Marele lor avantaj, in comparatie cu alternativa tehnologii ale stocarii amovibile precum MO, LIMDOW si PD, este compatibilitatea CD-ului; driverele CD-R si CD-RW pot citi aproape toate CD-ROM-urile inregistrate de unitatile CD-R si CD-RW. Un avantaj in plus este consecinta a compatibilitatii: pretul suportului (suportul CD-RW este ieftin, iar CD-R si mai ieftin).

Principalul dezavantaj este capacitatea limitata de rescriere.

Formatul a fost stabilit de ISO in 1984 prin ISO 9660 si reprezinta un set de protocoale pentru numele fisierelor si structura directoarelor. Denumirea fisierelor este restrictionata la majuscule, cifre intre 0 si 9 si caracterul "_". Nici un alt caracter nu este acceptat. Numele directoarelor poate fi compus din maximum 8 caractere (fara extensie).

Fiecare CD are un cuprins sub forma de tabel TOC (Table of Contents) care tine evidenta informatiilor despre pistele CD-ului. Orange Book a rezolvat problema rescrierii CD-urilor printr-o sub-secventa a sesiunii de inregistrare care actualizeaza TOC.

Scrierea (inregistrarea) discului in mai multe sesiuni conduce la o pierdere de aproximativ 13 MB pentru fiecare sesiune. Standardul original limiteaza la 99 numarul pistelor inregistrabile. Aceasta limitare a fost data de catre standardul ISO 13346 Universal Disk Format (UDF) al OSTA (Optical Storage Technology Association). Acest standard de sistem de operare independent pentru stocarea informatiilor pe suporturi optice (unitati CD-R, CD-RW si DVD) a fost utilizat pentru redefinirea structurii directoarelor.

Informatiile sunt stocate de la raza de 25 mm pana la maximum 58 mm. Orange Book pentru CD-R imparte CD-ul in doua zone:

System Use Area (SUA)

Information Area.

System Use Area este similar sectorului de boot al discurilor hard si se afla pe primii 4 mm (radial) ai CD-ului. Acesta comunica unitatii de citire tipul informatiei stocate si formatul acesteia. SUA este impartit la randul lui in doua parti: PCA (Power Calibration Area) si PMA (Program Memory Area

Pe fiecare disc, PCA-ul testeaza laserul CD-R-ului. De fiecare data cand un disc este introdus in unitatea CD-R, laserul este orientat pe PCA pentru a seta puterea optima de ardere a CD-ului. Acest optim este influentat de: viteza de inregistrare, umiditate, temperatura ambianta si tipul de disc. De fiecare data discul este calibrat, un bit este setat "1" si sunt permise 99 de calibrari (maxim).

Intre timp, in PMA, informatiile sunt stocate incepand cu pista 99.

Figura 2. Structura unui CD-R

Suprafata de pe disc care contine informatii este impartit in trei zone (figura 2.21):

Lead in - (intrarea) contine TOC in subcod. Acesta permite capului sa urmareasca cavitatile si sa realizeze sincronizarea informatiilor inainte de a incepe suprafata program. Lungimea zonei Lead in este determinata de necesarul de stocare al TOC pentru cele 99 de piste.

Program area - (suprafata programelor) contine 76 de minute de informatii divizate pe maxim 99 de piste logice. Bitii si octetii nu sunt stocati pe CD ca de obicei. Pe suporturile traditionale, 8 biti formeaza un octet. Pe CD, procesul matematic numit Eight To Fourteen Modulation (EFM) codifica fiecare simbol de 8 biti ca 14 biti plus 3 biti de legatura (merging). Datele EFM sunt utilizate pentru a defini cavitatile de pe disc. Bitii de legatura asigura ca lungimea cavitatilor (pits) si solurilor (lands) nu este mai mica de 3 si nici mai mare decat 11. Aceasta reduce efectul fluctuatiilor sau a distorsiunilor cauzate de nesincronizare si reprezinta primul pas in procedura complexa de corectie a erorilor.

Lead out - (iesirea) defineste sfarsitul suprafetei de programe al CD-ului.

1 CD-R (Compact Disk Recordable

Specificatiile CD-R au fost cuprinse in Cartea portocalie (Orange Book) in 1990 si Philips a fost prima firma care a produs CD-R in 1993. Aceasta utiliza tehnologia WORM.

Din punct de vedere fizic, CD-R-urile (figura 2.22) pleaca de la discuri goale de 120 mm din policarbonat, care sunt identice cu CD-ROM-urile, cu exceptia faptului ca au un sant lat de 0.6 mm pentru a ghida laserul la scriere. Santul are un traseu sinusoidal de 0.3 mm la o frecventa de exact 22.05 kHz pentru a furniza o reactie continua, astfel incat viteza de rotatie sa poata fi monitorizata exact si corectata daca este nevoie. Inregistrarea se face dupa o spirala (ca la CD-urile conventionale). Spirala are 22188 de revolutii (la 600 piste / mm).

CD-R-urile arata la fel cu CD-ROM-urile, doar ca sunt aurii, de obicei, si nu argintii. Culoarea aurie provine de la faptul ca ele au un strat reflectorizant din aur (adevarat), in locul celui de aluminiu. Spre deosebire de CD-urile argintii, care au depresiuni fizice pe ele, pe CD-R-uri reflectivitatea diferita a cavitatilor si solurilor trebuie sa fie simulata. Acest lucru se obtine prin adaugarea unui strat de vopsea intre policarbonat si stratul reflectorizant din aur, reprezentat principial in figura 2.22. Pe piata se intalnesc tipurile: auriu/auriu, verde/auriu, argintiu/albastru si argintiu/argintiu. Culoarea aparenta este determinata de culoarea stratului reflectorizant si de culoarea vopselei.

Figura 2. Sectiune transversala prin CD-R si laser

Sunt folosite doua tipuri de vopsea: cianina, care este verde, si ftalocianina, care este galbena-portocalie. Aceste vopsele sunt similare cu cele folosite in fotografii, lucru ce explica de ce Kodak si Fuji sunt mari producatori de CD-R-uri.

In starea initiala, stratul de vopsea este transparent si lasa lumina laser sa treaca si sa se reflecte in stratul de aur. Pentru scriere, laserul CD-R este pornit la putere mare (8-16 mW). Cand fascicolul loveste un punct de vopsea, acesta se incinge, distrugand o legatura chimica. Aceasta schimbare a structurii moleculare determina aparitia unui punct intunecat. La citire (la 0.5 mW), fotodetectorul sesizeaza o diferenta intre zonele intunecate in care vopseaua a fost atinsa si cele transparente in care este intacta. Aceasta diferenta este interpretata drept diferenta dintre cavitati si soluri, chiar la citirea cu un cititor obisnuit de CD-ROM-uri sau chiar pe un reproducator de CD-audio.

Una din primele utilizari ale CD-R-ului a fost pentru stocare de fotografi - Kodak PhotoCD. In acest sistem, clientul vine cu filmul developat si cu vechiul sau PhotoCD la procesorul foto si primeste inapoi acelasi PhotoCD cu noile fotografii adaugate dupa cele vechi. Noul lot, care este creat prin scanarea negativelor, este scris pe PhotoCD ca o pista de CD-ROM separata. Scrierea incrementala este necesara deoarece CD-R-urile goale sunt prea scumpe pentru a folosi cate unul pentru fiecare rola de film.

Scrierea incrementala ridica insa o noua problema. Inainte de aparitia Cartii portocalii, toate CD-ROM-urile aveau la inceput o singura tabela de continut a volumului (VTOC - Volume Table of Contents). Aceasta schema nu mai functioneaza pentru scrierea incrementala (adica pe mai multe piste logice sau sesiuni). Solutia Cartii portocalii este includerea cate unei VTOC pentru fiecare pista a CD-ROM-ului. Fisierele mentionate in VTOC pot include o parte sau toate fisierele de pe pistele anterioare. Dupa introducerea CD-R-ului in dispozitiv, sistemul de operare cauta pe toate pistele CD-ROM-ului cea mai recenta VTOC, care ii va spune starea actuala a discului. Prin includerea doar a unora si nu a tuturor fisierelor de pe pistele anterioare se poate da iluzia stergerii fisierelor. Pistele se pot grupa in sesiuni (sessions) ducand la CD-ROM-uri de tip multisesiune (multisession). Dispozitivele de redare standard pentru CD-uri audio nu pot lucra cu CD-uri de tip multisesiune, deoarece ele asteapta o singura VTOC la inceput.

Fiecare pista trebuie sa fie scrisa intr-o singura operatie continua, fara oprire. In consecinta, discul hard trebuie sa fie suficient de rapid incat sa livreze datele la timp. Daca fisierele care trebuie copiate sunt imprastiate pe tot discul hard, atunci timpii de cautare pot provoca intreruperea fluxului de date catre CD - R si eroare de memorie temporara (de memorie tampon). O eroare de memorie tampon are ca rezultat un rebut: suport dragut, auriu (oarecum scump) pentru pahare, sau un pandantiv pentru autoturism. Software-ul pentru CD-R ofera, de obicei, optiunea colectarii tuturor fisierelor intr-o imagine continua de 650 MB inaintea "arderii" CD-R-ului, dar, de obicei, acest proces dubleaza timpul de scriere, necesita 650 MB liberi pe disc si tot nu ofera protectie impotriva discurilor hard care "intra in panica" si se hotarasc sa-si faca o recalibrare cand se incing prea tare.

CD-R fac posibila copierea usoara a CD-ROM-urilor (si CD-urilor audio) de catre indivizi sau companii, in general cu violarea copyright-ului producatorului. Diverse scheme incearca sa ingreuneze astfel de piraterii si sa faca dificila citirea unui CD-ROM cu altceva decat software-ul producatorului. Una dintre ele implica inregistrarea tuturor lungimilor fisierelor de pe CD-ROM ca fiind de ordinul mai multor gigaocteti (GB), zapacind orice incercare de a copia fisierele pe discul dur cu programele uzuale de copiere. Valorile reale sunt incapsulate in software-ul producatorului sau ascunse (posibil criptat) pe CD-ROM intr-un loc neasteptat. O alta schema foloseste in mod intentionat ECC-uri incorecte in anumite sectoare, sperand ca software-ul de copiere sa "repare" greselile. Software-ul aplicatiei verifica ECC-urile, refuzand sa ruleze daca acestea sunt corecte. Alte posibilitati sunt folosirea unor distante nestandard intre piste si alte "defecte" fizice.

2 CD-RW (CD-ReWritables - CD-reinscriptionabile)

Rezultatul colaborarii intre firmele HP, Mitsubishi Chemical Corporation, Philips, Ricoh si Sony, CD-RW permite utilizatorilor stergerea unor fisiere si/sau inregistrarea unor noi fisiere. Specificatiile CD-RW-ului care asigura compatibilitatea intre produsele familiei Compact Discurilor (ca si viitoarea compatibilitatea DVD-ROM) sunt cuprinse in Orange Book III (Cartea portocalie III).

Tehnologia care sta la baza CD-RW-urilor este cea a schimbarii de faza a materialului discului. Suportul (discul) este diferit de cel al CD-R. Discul CD-RW are, de obicei, 5 straturi (figura 2.23). Stratul de inregistrare este aflat intre pelicule dielectrice. In loc de vopselele cianina si ftalocianina, CD-RW foloseste pentru stratul reflectorizant un aliaj din argint, indiu, stibiu si telur. Acest aliaj are doua stari stabile: cristalina si amorfa, cu reflectivitati diferite.

Dispozitivele pentru CD-RW folosesc trei lasere cu puteri diferite:

Laserul de putere mare, numit si Write Power (Putere de scriere), topeste aliajul, convertindu-l din starea cristalina puternic reflectorizanta, la cea amorfa, cu reflectivitate scazuta, pentru a reprezenta (simula) o cavitate. In timpul scrierii, raza laser de putere mare incalzeste materialul pana la 500 - 700sC; atomii pot trece rapid in faza lichida, dupa care sunt raciti suficient de rapid si rezulta starea amorfa.

Laserul de putere medie, numit si Erase Power (Putere de stergere), topeste aliajul si‑l trece din nou in starea lui naturala, cristalina, redevenind "sol". Incalzirea se face pana in jurul temperaturii de 200sC (temperatura de cristalizare) pe timp suficient ca atomii sa revina la starea cristalina

Laserul de putere mica, numit si Read Power (Putere de citire), percepe starea materialului si nu are loc nici o schimbare de faza.

Motivul pentru care CD-RW nu a inlocuit CD-R este acela ca CD-RW neinscriptionate sunt mult mai scumpe decat CD-R neinscriptionate. De asemenea, pentru aplicatiile care doar fac copii de siguranta ale discurilor hard, faptul ca, odata scris, un CD-R nu mai poate fi sters accidental, reprezinta un mare avantaj.

Figura 2. Sectiune transversala printr-un CD-RW

Unitatile CD-RW au trei functii: CD-ROM, CD-R si CD-RW. Acum dispozitivele CD-RW sunt fost capabile sa citeasca cu viteza 24x, sa scrie CD-R la 8x si CD-RW cu viteza 2x