Optická mechanika

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

Laser a optika

Optická čtecí a zapisovací hlava z CD/DVD mechaniky; ve středu můžete vidět ve 2 osách pohybující se zaostřovací čočku. +more Nejdůležitější část optické mechaniky je optická hlava skládající se z polovodičového laseru, čočky pro usměrnění laserového paprsku a fotodiody, která přijímá odražené světlo z povrchu disku.

Laser pro práci s CD má vlnovou délku 780 nm (infračervená), pro DVD 650 nm (červená) a pro Blu-ray 405 nm (fialová). Základní princip vypalování je pro všechny systémy stejný. +more Jednou zapisovatelný disk má na vrstvě zlata nanesenou organickou vrstvu krytou polykarbonátovým základem. Laserový paprsek projde polykarbonátem a propálí organickou vrstvu až k vrstvě zlata a tím vzniká důlek (pit).

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

Dvouvrstvá média (DL-dual layer) mají dvě nezávislé vrstvy oddělené polopropustnou vrstvou. Obě vrstvy jsou přístupné z jedné strany, ale optika musí změnit vzdálenost laserového ohniska. +more Na jednovrstvých médiích (SL-single layer) je vyrobena spirálová rýha v ochranné polykarbonátové vrstvě, která zavede záznamovou hlavu na začátek stopy. U dvouvrstvých je první vrstva s mělkou rýhou a polopropustnou vrstvou a druhá vrstva s hlubokou rýhou. Některé vypalovací mechaniky podporují také LightScribe - vypálení potisku na nezapisovatelnou stranu disku.

Řízení otáček

Hustota záznamu dat je na optických discích konstantní. Proto je možné u středu média (tj. +more na jeho "začátku") zaznamenat méně informací na jednu otočku, než u okraje média ("konec" média), kde je stopa delší a při konstantní hustotě záznamu se do ní tak vejde více informací.

U kompaktních disků byla jako základní rychlost 1x určena rychlost čtení dat 150 kB/s. To znamená, že rychlost otáčení musela být zvolena tak, aby i u středu média bylo možné této rychlosti čtení dosáhnout. +more Při zachování rychlosti otáčení (a hustoty záznamu) je logicky možné (a vlastně i nutné) číst informace z okraje média rychleji. Tuto metodu čtení, při níž je konstantní rychlost otáčení zachována při čtení u středu i u obvodu média, označujeme jako CAV .

Se zvyšováním rychlosti čtení (a tím i zvyšování rychlosti otáčení média) bylo zhruba u rychlosti 8x dosaženo bodu, kdy potřebná rychlost čtení byla u obvodu již příliš vysoká, aby nedocházelo k chybám. Proto byl použit motor, který dokázal měnit plynule rychlost otáčení (500 otáček za minutu pro čtení u středu média až 200 otáček pro čtení u okraje média) a přizpůsobit ji aktuálním podmínkám. +more Tyto mechaniky označujeme jako CLV .

U mechanik CLV však jmenovitý násobek základní čtecí rychlosti (např. 16x, 52x apod. +more) již neoznačuje maximální dosažitelnou rychlost čtení po celém médiu, ale jen maximální dosažitelnou rychlost čtení, které se dosáhne jen u vnějšího okraje média. Použitím CLV mechanik však bylo možné dále navyšovat rychlost čtení, což uživatelé přivítali.

Například rychlosti čtení 4x je dosaženo při otáčkách 800-2000 za minutu (což je 4x150 = 600 kB/s). Rychlosti otáčení jsou samozřejmě limitovány. +more Při rychlostech kolem 10000 ot. /min. , což umožňuje rychlost čtení 52x, už může dojít k deformaci média, nebo i jeho roztříštění. Mechaniky s rychlostí čtení 52x jí dosahují jen na obvodu, uvnitř média je rychlost čtení pouze 20x.

Pro DVD média je základní rychlost čtení 1x stanovena na 1,385 MB/s, HD DVD má při rychlosti 1x přenos dat 4,36 MB/s a u Blu-ray se 1x rychlost čtení rovná přenosové rychlosti 6,74 MB/s.

Zaváděcí zařízení

Nynější optické mechaniky využívají dva zaváděcí mechanismy. Jeden po otevření štěrbiny velikosti média posune disk přímo na motor a čtecí zařízení, kdežto druhý a více využívaný vysune plato a po vložení se plato zasune zpět a motor si disk zvedne.

Počítačové rozhraní

Nejčastější interní mechanika v osobních počítačích, serverech a pracovních stanicích je vyrobena podle standardu ve velikosti 5,25 palců. Připojení je realizováno přes ATA nebo SATA rozhraní. +more Externí mechaniky jsou obvykle připojené přes USB rozhraní. Mechaniky s SCSI rozhraním také existují, ale nejsou využívána v takové míře, neboť jsou velice drahé.

Kompatibilita

Většina optických mechanik je zpětně kompatibilních se všemi předchůdci od CD, neboť je to požadováno jako standard. Ve srovnání CD s 1,2 mm vrstvou polykarbonátu stačí u DVD paprsku projít vrstvou pouze 0,6 mm, aby došlo k záznamu. +more Díky menší šířce stopy se na DVD vejde několikanásobně víc dat, než na CD.

Provedení záznamu

Optický rekordér je definován třemi rozdílnými rychlostmi. První rychlost je pro zápis (W - write), druhá pro přepis (RW - re-write) a třetí pro čtení (R - read). +more Například mechanika 12x/10x/32x zapisuje rychlostí 12x (1. 76 MB/s), přepisuje rychlostí 10x (1. 46 MB/s) a čte rychlostí 32x (4. 69 MB/s). Novější vypalovací mechaniky využívají ochranu proti podtečení, což zabraňuje vytváření chyb při záznamu.

Reference

Související články

Disketa * ISO obraz * Cue seznam

Externí odkazy

Kategorie:Optické disky