Техника - молодёжи 2004-09, страница 50

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ВСЕ О КОМПАКТ-ДИСКАХ И АУДИОПЛЕЕРАХ

Валентин СТРАХОВ к. т. н., профессор

БУРНОЕ РАЗВИТИЕ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

привело к прорыву в области оптико-ме-ханических запоминающих устройств. В 1980 г. появились первые компакт-диски (CD) и устройства для их воспроизведения — аудиоплееры (CD-плееры), когда компании «Philips» и «Sony» выпустили стандарт «Red Book» для цифрового аудио. Внешне они были похожи на проигрыватель с грампластинкой, да и способ изготовления CD был подобным: оттиск с мастер-диска. Способ же считывания информации был оптическим, без контакта с поверхностью, что резко снижало износ CD.

Самый простой CD представляет собой основу из пластика с отражающим алюминиевым слоем и защитным покрытием из прозрачного лака. Информация читается только с нижней зеркальной поверхности диска. На верхней — ярлык с названием. Цифровые данные записываются на CD в двоичном коде в виде микроскопических углублений, которые можно осветить тонким лучом лазера и считать отражение с помощью фотодиода. Единицы информации считываются благодаря отражению от маленьких зеркальных участков поверхности, нули — за счет отсутствия или отворота зеркальца. В результате появилась возможность более плотной записи информации на диск и, соответственно, записи на одном CD нескольких пластинок. Аудио-CD запоминает данные на дорожках (как правило, одна песня занимает две дорожки). Он может иметь до 99 дорожек и обеспечивать до 74 мин звучания. Каждая из дорожек делится на фрагменты по 2352 байта цифровой аудиоинформации, звучащие 1/25 долю секунды. Эта область называется областью пользовательских данных. Для повышения надежности считываемых данных за счет избыточности информации используется так называемый перекрестно-чередующийся код Рида-Соломона обработки и коррекции ошибок. Если диск запачкается или на нем возникнут царапины, код попытается воссоздать музыку. Если код будет не в состоянии справиться с работой, музыка не зазвучит. Формат (расширение имен) используемых файлов у таких CD — *.cda.

В 1985 г. появились первые цифровые CD и соответствующие им устройства воспроизведения, адаптированные для персонального компьютера. Емкость одного диска составляла около 650 Мб. Такой диск может хранить около 270 тыс. печатных страниц. Их можно изготавливать, распространять и заменять также легко, как аудио-CD. Диски CD-ROM (компакт диск только для считывания информации) представляют собой элегантное экономичное решение с точки зрения размеров и простоты изготовления и поставки тысяч мультимедиа-приложений. Эти приложения сегодня всем известны: оркестровые концерты, различные справочники, энциклопедии, кинофильмы, компьютерные игры, книги, обзоры музейных коллекций, маркетинговые продукты и др. Подсчитано, что один диск CD-ROM может хранить 16-ча-совую аудиозапись (8-битовое квантование на 11 кГц), часовую видеозапись в сжатом виде с VHS-качеством или 100 снимков Photo CD. Диски CD-ROM привлекают нас не только большой емкостью и все возрастающей скоростью считывания. Распространение различной информации на них весьма экономично, особенно для больших приложений. Кроме того, они экономят место на жестких дисках компьютера. Многие приложения, записанные на них, предоставляют право выбора между запуском прямо с CD или полной загрузкой на жесткий диск. В качестве бесплатного приложения вы можете проигрывать свои аудио-CD на CD-ROM дисководе (обратное, правда, невозможно).

ЧТО ПРОИСХОДИТ С CD и использующими их устройствами? Существует «материальная» сторона — структуры, устройства — и «идеальная» — программное обеспечение, форматы, способы кодирования и записи-считывания. Сначала развивается более гибкая сторона — программное обеспечение. При этом, как правило, реализуются скрытые возможности структуры и обеспечивается совместимость. Затем, когда возможности данной структуры исчерпываются,

она должна заменяться другой. При этом теряется совместимость, но возникают возможности дальнейшего прогресса с новым программным обеспечением.

Прогресс в области технологии привел к появлению CD и устройств с возможностью однократной (фоторезистивные материалы) и многократной перезаписи информации и устройств с 52-кратной скоростью считывания. Многократная перезапись информации стала возможной благодаря появлению новых полимерных материалов (вместо алюминия), отражающая способность участков которых меняется в зависимости от режима остывания пятна, задаваемого задним фронтом записывающего луча лазера. Появились двухслойные CD, где запись и считывание информации производятся фокусировкой луча на отдельном слое и двухсторонние CD с соответствующим увеличением емкости.

Появились DVD-диски с уменьшенным расстоянием между дорожками и емкостью до 4,7 Гб. DVD — это оптический формат с расстоянием между дорожками до 0,74 мкм, с глубиной канавки до 0,4 мкм, цифровой апертурой до 0,6 и длиной волны луча лазера до 0,64 мкм.

Не сдают позиций и аудиоплееры на жестких магнитных дисках, поражая воображение все растущей емкостью и скоростью обмена информацией. Емкость памяти этих устройств уже приближается к 100 Гб. Размеры, вес, потребление питания, ударная и вибрационная стойкость этих устройств, правда, оставляют пока желать лучшего.

Уверенно развиваются и полупроводниковые «Memory 81:юк»-устройства, емкость которых уже достигла 2 Гб при очень большой скорости, высокой устойчивости к ударам и вибрации, малых габаритах и малой потребляемой мощности. Создание таких полупроводниковых запоминающих устройств большой емкости с сохранением информации при выключении питания и организованной последовательной выборкой стало возможным благодаря успехам микроэлектроники. Емкость их постоянно растет, а цена непрерывно снижается. Все же для создания музыкальных архивов стоимость таких устройств достаточно высока.

В КОМПЬЮТЕРАХ ДЛЯ РАБОТЫ СО ЗВУКОМ используются звуковые карты (платы или встроенное оборудование). Их задача — преобразовать аналоговую звуковую волну в цифровой сигнал (с ко

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9' 2 0 0 4

48