Как делают компакт-диски
До того, как мы увидели производство дисков, мы были уверены, что информация на любой диск всегда записывается. Как оказалось, нет. Попав на единственный в Казахстане завод по производству оптических носителей LaserMaster, выяснилось, что информация в диски буквально впечатывается. Впрочем, смотрите сами.
1. В производстве компакт-дисков процесс полностью автоматизированный, однако за ним наблюдает главный инженер завода Сергей Вотинцев
2. Оптические диски делаются из поликарбоната, который поступает на завод в огромных мешках
3. Вот это — будущие диски!
4. Из мешков гранулы поступают сначала в устройство сушки
5. после чего по трубам направляются в литьевую машину, где нагреваются до жидкого состояния
6. и под давлением впрыскиваются в пресс-форму, в которой расположен стампер
7. Стампер — это металлическая пластина с точным изображением информации. Вот в этой штуке и находится фильм, который потом переносится на диск. У стампера есть еще одно название — матрица. Кстати, никто бы не позволил вам вот так просто взять матрицу в руки считайте, что ей сразу конец
8. При температуре 250 градусов, нагретый до жидкого состояния поликарбонат, принимает форму диска. А информация, нанесенная на матрице, отпечатывается на нем
9. Первые 30 заготовок каждого тиража автоматически забраковываются для обеспечения стабильности последующего литья
10. Заготовки с информацией поступают в охладительный узел, где их температура опускается до комнатной
11.
12.
13. Затем они покрываются отражающей поверхностью (металлизация), чтобы в дальнейшем луч лазера в вашем проигрывателе мог считать информацию на диске. Без этого покрытия лазер попросту пройдет насквозь
14. Затем заготовки склеиваются между собой прозрачным клеем, который центрифугой разматывается по поверхности для равномерной склейки. DVD-диски состоят из двух слоев, а CD — из одного
15. Пока это почти готовая продукция
16. Производится тест поверхности диска лазером. Из 40 дисков машина забраковала один. Минимальная партия одного фильма — 500 дисков. Срок изготовления 14 дней, мощность завода составляет 300 тысяч дисков в месяц
17. После того как напечатали одну партию фильмов, ее отправляют на покраску. В это время можно запускать другую партию фильмов
18. За этим процессом следит Роман Гордеев, оператор принтера, задача которого добиться точного соответствия полученного лейбла макету заказчика
19. Готовые диски поступают на склад временного хранения, где все расположено в алфавитном порядке.
20. Ирина, менеджер учета, готовит комплектации с заданием диски и полиграфию для последующей сборки
21.
22. Каждый диск сопровождается голограммой
23. Сначала в DVD-боксы вставляется полиграфия, затем диски. Девушки делают это с невероятной скоростью
24. Собранные диски попадают на станок, где упаковываются в целлофановую пленку
25. А уже потом собираются в коробки и отправляются на распределительный центр
26. Оттуда товар ежедневно расходится по магазинам всего Казахстана
27. Сейчас коробки отгружаются в магазин Меломан Гранд, расположенный по улице Гоголя в Алматы
28. На всех этапах производится тщательный контроль за сохранностью всех объектов интеллектуальной собственности от возможной утечки
как делают CD-диск? из каких материалов?
Технология изготовления CD-R дисков как, впрочем, и любая другая компьютерная технология, непрерывно совершенствуется. При этом изменения происходят в сторону улучшения потребительских свойств с одной стороны, и уменьшения стоимости с другой.
На сегодняшний день изготовлением CD-R дисков во всем мире занимаются несколько десятков предприятий, но первопроходцами и законодателями мод в этой области были и остаются японские корпорации Taiyo Yuden и Mitsui Toatsu, которые освоили это наукоемкое производство в начале 90-х годов. Впрочем, первый CD-R диск был выпущен не ими, а корпорацией Fuji Film, которая использовала технологию схожую с той, что уже применялась ею при производстве фотопленок: серебряный отражающий и металлический активный слой (в последствии для построения активного слоя стали применять органические покрытия) .
Первые выпущенные носители были довольно «сырыми» и порою порождали весьма экзотические проблемы. Некоторые популярные модели проигрывателей компакт-дисков Technics, часто использующиеся на радиостанциях, принимали CD-R диск, воспроизводили записанную на нем звуковую программу, но отдавать диск обратно напрочь отказывались, вызывая тем самым понятное недовольство диск-жокеев, которые оставались без проигрывателя, а, порой, и без шоу. Однако, после проведения дополнительных исследований, Taiyo Yuden и Mitsui начали производство CD-R дисков на основе органического активного и золотого отражающего слоев — подход до сих пор еще применяемый. В следствие этого, современные носители несравненно более надежны, нежели их предшественники, но, тем не менее, следует учитывать, что и их характеристики весьма рознятся и напрямую зависят от используемой технологии.
По своему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, «начинка» которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната — пластиковый кружок с отверстием для фиксации на шпинделе читающего привода. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска.
Как все начиналось: оптические диски и их история
В общем доступе оптические компакт-диски появились в 1982 году, прототип увидел свет еще раньше — в 1979. Изначально компакты разрабатывали в качестве замены виниловым дискам, как более качественный и надежный носитель. Считается, что лазерные диски являются результатом совместной работы команд двух технологических корпораций — японской Sony и голландской Philips.
При этом базовая технология «холодных лазеров», которая и сделала возможной появление лазерных дисков, была разработана советскими учеными Александром Прохоровым и Николаем Басовым. За свое изобретение они были удостоены Нобелевской премии. В дальнейшем технология развивалась, и в 70-х годах Philips разработала способ записи компакт-дисков, который и положил начало CD. Сначала инженеры компании создали ALP (audio long play) в качестве альтернативы виниловым пластинкам.
Диаметр ALP-дисков составлял примерно 30 сантиметров. Чуть позже инженеры уменьшили диаметр дисков, время проигрывания при этом снизилось до 1 часа. Лазерные диски и воспроизводящее устройство для них впервые были продемонстрированы Philips в 1979 году. После этого компания стала искать партнера для дальнейшей работы над проектом — технология виделась разработчикам как международная, а развить ее до необходимого уровня и популяризовать своими силами было сложно.
Начало всего
Руководство приняло решение попробовать установить контакты с технологическими компаниями из Японии, в то время эта страна находилась на острие hi-end технологий. Для этого в страну отправились делегаты Philips, им удалось встретиться с президентом Sony, который заинтересовался технологией.
Почти сразу была сформирована команда инженеров Philips-Sony, они и разработали первые спецификации технологии. Вице-президент Sony настоял на увеличении объема диска, ему хотелось, чтобы компакт мог вместить девятую симфонию Бетховена, для чего объем диска расшили с 1 часа до 74 минут (есть и мнение, что это просто красивая маркетинговая история). Объем данных, которые умещаются на такой диск, составил 640 Мбайт. Инженеры разработали и параметры качества звука. Например, частота выборки стереосигналов регламентировалась на уровне 44,1 кГц (для одного канала 22,05 кГц) c разрядностью каждого в 16 бит. Так появился стандарт Red Book.
Название новой технологии появилось не вдруг — его выбрали из нескольких вариантов, включая Minirack, Mini Disc, Compact Rack. В итоге разработчики совместили два названия, получив гибридное Compact Disc. Не в последнюю очередь это название было выбрано из-за растущей популярности аудиокассет (технология Compact Cassette).
Philips и Sony также сыграли важнейшую роль в разработке спецификации первых цифровых компакт-дисков, которая получила название Yellow Book или CD-ROM. Новая спецификация дала возможность хранить на дисках уже не только аудио, но и текстовые и графические данные. Определение типа диска производилось в автоматическом режиме при чтении заголовка. Проблема была в том, что компакт-диск, соответствующий стандарту Yellow Book, мог работать только с определенным типом накопителей, которые не были универсальными.
17 августа 1982 года на фабрике Philips в немецком Городе Лангенхаген был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA. Стоит отметить, что лаковое покрытие первых дисков было не слишком качественным, так что покупатели компактов часто их портили. С течением времени качество дисков улучшилось. Первые несколько лет они использовались исключительно в hi-fi аппаратуре, их использовали в качестве замены виниловым пластинкам и кассетам.
Начиная с 2000 года в продаже стали появляться диски объёмом 700 Мбайт, которые давали возможность записывать аудио с общей продолжительностью до 80 минут. Они полностью вытеснили с рынка диски объемом 650 Мбайт. Есть и носители объемом в 800 МБ, но они подходили не для всех приводов, так что такие диски не получили особого распространения. Увеличить объем доступного для хранения данных пространства удалось благодаря снижению расстояния между дорожками. Так, к примеру, у дисков емкостью в 650 МБ расстояние между дорожками равно 1,7 мкм, а у 800 МБ дисков этот показатель снижен до 1,5 мкм. Также у первых скорость составляет 1,41 м/с, а у вторых 1,39 м/с.
Как это работает
Диск состоит из нескольких слоев. Подложка — поликарбонатная, ее толщина 1,2 мм, диаметр — 120 мм. На подложке размещается еще один слой — металл (это может быть золото, серебро или, чаще всего — алюминий). Далее металлический слой защищается при помощи лака, на который наносится графика. Подложка надежно защищает металлический слой, так что считыванию мешают уж очень глубокие царапины. Диаметр отверстия в диске — 15 мм.
Формат хранения данных для дисков — Red Book (о нем говорилось выше). Ошибки при считывании корректируются при помощи кода Рида-Соломона, так что легкие царапины не снижают читаемость диска.
Данные на диск записываются в виде спиральной дорожки из так называемых питов (углублений), которые выдавливаются в поликарбонатной основе. Глубина каждого пита составляет примерно 100 нм, ширина — 500 нм. Длина пита от 850 нм до 3,5 мкм. Питы рассеивают или поглощают свет, подложка — отражает. Таким образом, записанный диск является отличным примером отражательной дифракционной решетки.
Считывается диск при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который излучается полупроводниковым лазером. Принцип считывания заключается в регистрации изменения интенсивности отраженного света. Так, лазерный луч сходится на информационном слое, диаметр светового пятна в этом случае составляет 1,2 мкм. Максимальный сигнал регистрируется между питами. В случае попадания на пит регистрируется меньшая интенсивность света. Изменения интенсивности преобразуются в электрический сигнал, с которым и работает аппаратура.
Как создается диск
- Первый этап заключается в подготовке данных для запуска в серию;
- Фотолитография — второй этап, это процесс создания штампа диска. Сначала создается стеклянный диск, на который наносится слой фоторезистивного материала, на него и записывается информация. Материал изменяет физико-химические свойства под действием света;
- Запись данных производится с использованием лазерного луча. При увеличении мощности лазера (когда нужно создать пит) химические связи молекул фоторезистивного материала разрушаются, и он застывает;
- Фоторезист травят (разными способами, от плазмы до кислоты), с матрицы удаляются области, не затронутые воздействием лазера;
- Диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность осаждается слой никеля;
- Диски штампуются литьем под давлением, в качестве исходника используется изначальный стеклянный диск;
- Далее на информационный слой напыляется металл;
- На внешнюю сторону наносится защитный лак, на котором уже наносят графическое изображение.
А что насчет CD-RW?
CD-RW представляет собой разновидность компакт-диска, которая появилась в 1997 году. Изначально стандарт назывался CD-Erasable (CD-E, стираемый компакт-диск).
Это был настоящий прорыв в сфере записи и хранения информации. Ведь получить недорогой и емкий носитель информации было мечтой тысяч инженеров и пользователей. CD-RW похож по структуре и принципу действия на обычный CD, но вот записывающий слой другой — это специализированный сплав халькогенидов. Чаще всего используется серебро-индий-сурьма-теллур. При нагреве выше температуры плавления такой сплав переходит из кристаллического состояния в аморфное.
Фазовый переход в данном случае обратим, что является основой для процесса перезаписи. Толщина активного слоя диска составляет всего 0,1 мкм, так что лазером легко воздействовать на вещество. Процесс записи происходит при воздействии лазерного луча, активный слой в этом случае переходит в расплав (те его области, на которые подействовал лазер). Далее тепло диффундирует в подложку, и расплав переходит в аморфное состояние. У аморфных отрезков меняются такие характеристики, как диэлектрическая проницаемость, коэффициент отражения и, следовательно, интенсивность отраженного света. Она несет информацию о записи на диске. Считывание производится при помощи лазера меньшей мощности, который не может оказать влияния на активный слой. При записи активный слой нагревается до 200 градусов Цельсия, что позволяет ему снова совершить фазовый переход в кристаллическое состояние.
Многократное использование CD-RW приводит к механической усталости рабочего слоя. Поэтому инженеры, разрабатывавшие технологию, использовали вещества с низким коэффициентом накопления усталости. CD-RW может выдержать около тысячи циклов перезаписи.
DVD — еще больше емкости!
Первые DVD появились в Японии в 1996 году, они появились как ответ на запрос пользователей и бизнеса, которым нужны были все более емкие носители. Изначально диски высокой емкости разрабатывались сразу несколькими компаниями. Появилось два независимых направления разработки: Multimedia Compact Disc (Philips и Sony), — Super Disc (8 крупных корпораций, включая Toshiba и Time Warner). Чуть позже оба направления слились в одно под влиянием корпорации IBM. Она убедила партнеров не повторять события времен «войны форматов», когда шла битва за приоритет между стандартами видеокассет «Video Home System» и «Бетамакс».
Технология была анонсирована в сентябре 1995 года, в том же году разработчики опубликовали спецификации. Первый пишущий DVD-привод увидел свет в 1997 году.
Увеличить емкость записи при сохранении прежних размеров удалось за счет использования красного лазера с длиной волны 650 нм. Шаг дорожки при этом в два раза меньше, чем у CD и составляет 0,74 мкм.
Blu-Ray — самый современный оптический носитель
Еще одна разновидность оптического носителя с гораздо более высокой плотностью записи данных, чем у CD или DVD. Стандарт был разработан международным консорциумом BDA. Первый прототип появился в октябре 2000 года.
Технология предусматривает использование коротковолнового лазера (длина волны 405 нм), откуда и произошло название. Букву «е» убрали, поскольку выражение blue ray является общеупотребительным в английском языке и не может быть запатентовано. Использование синего (сине-фиолетового) лазера дало возможность сузить дорожку до 0,32 мкм, увеличив плотность записи данных. Скорость считывания носителя увеличена до 432 Мбит/с.
UDF — универсальный дисковый формат
UDF — это спецификация формата файловой системы, которая не зависит от ОС. Она разработана для хранения файлов на оптических носителях — как СD, так и DVD и Blu-Ray. У UDF нет ограничения в 2 и 4 ГБ для записываемых файлов, так что этот формат идеально подходит для дисков повышенной емкости — DVD и Blu-Ray.
Оптические диски и интернет
Технологические компании продолжают совершенствовать оптические диски. Так, Sony и Panasonic еще в 2016 году смогли увеличить емкость оптических носителей до 3,3 ТБ. При этом работоспособность дисков сохраняется, по словам представителей Sony, вплоть до 100 лет.
Тем не менее, все типы оптических дисков постепенно теряют популярность — с развитием интернета пропадает потребность для пользователей в накоплении данных на дисках. Информацию можно хранить в облаке, что гораздо удобнее (насколько это безопаснее — другой вопрос). Компакт-диски уже далеко не так популярны, как несколько лет назад, но полное забвение (как в случае аудиокассет) им, скорее всего, не грозит — их будут использовать для создания архивов важной для бизнеса информации.
Если терабайтные оптические диски пойдут в серию, то их применение будет ограничено — может быть, с их помощью будут распространять фильмы в 4К и современные игры с набором самых разных бонусов. Но активнее всего они будут использоваться для создания бэкапов. И если в Sony говорят правду о вековой сохранности записанных данных, то бизнес будет использовать новую технологию весьма активно.
Работа с CD и DVD: виды, сходства и отличия компакт-дисков
Лазерные накопители информации – неотъемлемая часть современной жизни. Работа с CD и DVD дисками не представляет сложностей, поэтому накопители и пользуются высоким спросом.
Такие приводы лежат в основе большинства мультимедиа, геймерских устройств. Ими оборудуют лэптопы, ПК и даже салоны авто. При этом мало кто знает, чем отличаются компакт-диски между собой, что учитывать при их покупке.
Оптические диски: все о них
Перед рассмотрением сходств CD и DVD нужно разобраться с определением оптического диска как такового. В состав лазерного элемента входят 4 слоя:
- Пластина на поликарбонатной основе – речь о бесцветном пластике, он тонкий, располагается сверху изделия. На него наносят надписи, можно печатать на поверхности картинки.
- Рабочий слой – представляет собой особый краситель. Эта часть прожигается с применением лазера.
- Металлический слой – тонкий, создается с применением цветных металлов. В зависимости от категории диска, эта часть изготавливается из драгметаллов, алюминия, различных сплавов. Металл хорошо отражает лазерные лучи.
- Лак поверх металла – низ или основа, защищает инфослой от повреждения, потери.
Теперь вы знаете, из чего делают компакт диски. Разберем процесс записывания информации: лазерный луч перемещается по дорожке в форме спирали от центра диска к его краям и прожигает рабочие точки. Прожженные части дорожки не отражаются лазерными лучами, нетронутые за счет металлического слоя – отражаются.
Так выходит двоичный код – если луч отразился, получается 1, если нет, то 0. Этот код и является основой записи цифровых данных.
Что такое CD и DVD
Размеры DVD дисков – это далеко не самая главная их характеристика. Толщина составляет около 1.2 мм, объем разный. CD R – это пластиковый компакт-диск с односторонней (чаще всего) записью информации, в DVD носителях запись идет на обе стороны. Часть с информацией всегда длинная, спиралевидная, имеет вид канавки, начинается в центре дискового носителя.
Для чего нужен CD диск – для записи и считывания данных. Этот процесс осуществляется с применением лазера невысокой мощности. Информационные потоки могут иметь разные формы. Лазерный луч сначала проходит стадии отражения, после попадает на приемник.
Особенность хранения данных на CD дисках состоит в том, что информация считывается снизу носителя – для лазерного луча тут предусмотрен выступ, где по мере отражения от него, ход волны луча выходит меньше – примерно наполовину самой длины волны. Движение подавляется, появляется оповещение об отсутствии сигнала.
В чем различие CD и DVD при примерно аналогичном устройстве? Во втором случае шаг канавки меньше, размеры выступов тоже будут незначительными. Выходит, что диаметр CD диска может быть намного больше для записи аналогичного объема данных, чем для DVD носителя. Если важна максимальная вместительность и при этом компактность, вам нужен второй вариант.
Сходства CD и DVD
Сходств у CD и DVD дисков немало, но куда больше различий. CD емкость носителя будет зависеть от модели, а не самого типа – варианты в продаже представлены очень разные. Если емкость CD RW диска большая, можно будет перезаписывать большие объемы данных.
Кстати, CD диск – это обозначение типа носителя, он может быть перезаписываемым и не перезаписываемым. Но изначальный объект памяти определяет предельно допустимое количество информации для первичной записи. Максимальная информационная емкость CD диска всегда указывается на коробочке или конверте.
Оба типа носителей применяются в современных компьютерах. Они представляют собой производительные многофункциональные машины, обрабатывающие внушительные объемы данных. Для информации как раз и были созданы носители. Помимо основного встроенного в ПК жесткого носителя (винчестера), есть еще съемные варианты. Максимальная память CD диска указывает на объемы данных, которые реально записать на носитель. У DVD, Blu-ray дисков принципы работы, записи те же.
Для считывания, обработки, перезаписи данных носитель вставляют в привод – он должен быть в конкретном ноутбуке или ПК. Какой стороной вставлять диск в дисковод – вниз блестящей частью, вверх матовой с надписями, картинками.
Чем отличаются CD и DVD
Из чего сделан DVD диск или CD носитель, мы писали выше – между данными типами разницы обычно нет. А вот размеры лазерного луча будут разными – в DVD они меньше, прожигаемые точки и дорожки, соответственно, тоже небольшие в сравнении с CD. Какой объем CD диска считается стандартным – 700 Мб, DVD – 4.7 Гб.
Независимо от того, сколько памяти на CD диске, скорость записывания будет выше, чем на DVD, зато DVD быстрее читается. Также первый вариант обычно дешевле стоит.
DVD диски – более новая технология, поэтому разновидностей больше, функционал шире.
Виды CD и DVD
Разновидности компакт-дисков – одно- и двухсторонние. В первом случае данные записываются только на одну сторону, во втором на обе, соответственно, объем диска CD R или другого типа возрастает. Учтите, что при увеличенном объеме строже будут требования к хранению.
Итак, CD и DVD RW диски для чего они нужны. RW обозначают перезаписываемые изделия. Они выдерживают около тысячи циклов перезаписи, но это ориентировочные цифры. Что означает CD R и вообще приставка R, будет зависеть от контекста. На «+R» компакт-диски можно дозаписывать данные при условии наличия свободного места, в «-R» изделиях такой возможности не предусмотрено.
Чем отличаются DVD R от DVD W, тоже становится понятно – возможность записывать и стирать дополнительные данные. Ну а, чтобы понять, можно ли перезаписать диск DVD R, смотрите на плюс и минус в маркировке. Если что-то непонятно, лучше будет сразу обратиться к сотруднику магазина.