Cikkek

CD szerkezete

A CD fizikai felépítését először az ún. Red Bookban (Vörös Könyv) fektették le, amit aztán IEC-908 szabványként is rögzítettek. Ez a szabvány (és a Vörös Könyv is) csak elég borsos áron vásárolható meg, ezért nem lehet a zenei CD minden részletéhez szabadon hozzáférni (ezek közé tartozik pl. a CD-Text, lásd később). A zenei CD (CD-DA) azonban fizikai felépítésében, adattárolási alapelvében és módjában megegyezik a számítógépes CD-kel (pl. a CD-ROM-mal), és szerencsére a CD-ROM szabvány (Yellow Book) ECMA változata, az ECMA-130 szabadon letölthető a hálózatról (http://www.ecma.ch/), így a CD-k felépítésének szinte minden jellemzője könnyen elérhető.

A CD az angol compact disc, azaz kompaktlemez szóból képzett betűszó. A „kompakt” jelző érthető, ha a hagyományos „bakelit” hanglemezzel hasonlítjuk össze: jóval kisebb méret, és kb. másfélszer nagyobb tárolókapacitás jellemzi a CD-t a hagyományos hanglemezzel szemben.

A (normál) CD átmérője 120 mm (van 8 cm-es CD is), vastagsága kb. 1,1–1,5 mm, tömege 14 és 33 g közötti. A lemez közepén egy 15 mm átmérőjű lyuk van, ezután következik a megfogási terület. Tényleges információ a 23–58,5 mm közötti sugarú területeken tárolható. Ez a terület három részre tagolódik: bevezetés (lead-in), programterület és kivezetés (lead-out).

A programterületnek a 25 mm-es sugárnál kell kezdődnie, és legfeljebb 58 mm-es sugárig tarthat (természetesen előbb is véget érhet, az 58 mm a teljesen megtöltött lemezre értendő). A programterület után a kivezetés következik, melynek hossza másfél perc. A kivezetés legkülső helye 58–58,5 mm-es sugárnál lehet.

CD-R (és CD-RW) esetén a lemez elején további, egyéb célra fenntartott területek találhatók: az előformázott spirális barázda 22,35 mm sugárnál kezdődik a PCA és a PMA területtel, ezek 23 mm sugárig tartanak.

A CD-n az információ egy folyamatos spirálvonal mentén tárolódik, a lemez közepétől a széle felé haladva. Maga a spirál nincs meg a CD felületén, csak CD-R és CD-RW esetén, a pitek (l. később) elhelyezkedése azonban minden esetben spirál mentén történik.

Az adatok leolvasásához infravörös lézert használnak, melynek hullámhossza 780 nm. A gyári, préseléssel készült lemezek felületén sík területek („land”) és apró gödrök vagy lyukak (a lézer szemszögéből nézve – mivel a lemezt alulról olvassák – dudorok) („pit”) találhatók. Ezek váltakozása kódolja a tárolt információt. A lézer a landről jól visszaverődik (a szabvány legalább 70%-ot ír elő), a pitekről azonban jóval kevesebb fény jut a detektorba (kb. 30%), ugyanis a pitek úgy vannak kialakítva, hogy (a lézer szemszögéből) magasságuk a lézer hordozóbeli hullámhosszának (kb. 500 nm) kb. az egynegyede (kb. 125 nm). Mivel a fókuszált lézersugár foltjának átmérője nagyobb egy pitnél, ezért a lézer nemcsak a pitet, hanem a környező landet is megvilágítja. A pitről és a landről visszaverődő fény között fél hullámhossz útkülönbség lesz (a pit felé egy negyed hullámhosszal rövidebb utat kell megtennie a fénynek és visszafelé is egy negyed hullámhosszal kevesebbet), ezért a két ellentétes fázisú hullám gyengíti egymást, a fényérzékelő dióda kisebb fényerősséget fog észlelni.

Az írható CD-k esetén más a helyzet, ott nem a kioltás hanem az írás során a felvételi rétegbe „égetett” jel rosszabb fényvisszaverő képessége miatt érkezik vissza kevesebb fény a „pit”-ről. CD-R esetén a szabvány a landekről legalább 65%-os fényvisszaverést ír elő.

Mekkorák a pitek? A fényt nem lehet tetszőlegesen kis felületre fókuszálni, ugyanis még a tökéletes lencse által létrehozott pont képe körül is koncentrikus, kifelé halványuló körökből álló (diffrakciós) mintázat jön létre, ezt hívják Airy-féle korongnak (a jelenséget először leíró George Biddell Airy angol csillagász neve után). Az Airy-féle korong mérete meghatározza a berendezés felbontóképességét. Az Airy-féle korong sugara (vagyis a középpont és az első minimumgyűrű távolsága):

r = 0,61·λ0 / (n·sinθ), ahol

λ0:a fény vákuumbeli hullámhossza,
n: a közeg törésmutatója és
θ: a lencse „fél szögnyílása”

Az n·sinθ kifejezést numerikus apertúrának (NA) nevezik, értéke a CD-olvasóknál 0,45 (±0,01). A szabvány a lemezek törésmutatójának 1,55 ±0,1-et ír elő. (A törésmutató a vákuumbeli és az adott közegbeli fénysebesség hányadosa. A CD-rendszerkben a lemez átlátszó hordozója – ez a legtöbb esetben polikarbonát – az optikai rendszer része.) A fókuszált lézersugár foltjának legkisebb átmérője a fenti képlet alapján kb. 2,1 µm. A lézer hullámhossza a polikarbonát hordozóban λ = λ0 / n = 503 nm. A pitek magassága ennek negyede, azaz kb. 125 nm.

Az Airy-féle korongnak a közepe a legfényesebb. Ha ez egy kis kiterjedésű pitre esne, akkor a környező landről olyan sok fény verődne vissza és ebből olyan keves oltódna ki a pitről visszaverődő sugárral való interferencia miatt, hogy alig észlelnénk intenzitáscsökkenést, azaz nem tudnánk megkülönböztetni a pitet a landtől. A pitek szélessége egyes források szerint 0,5, mások szerint 0,6 µm (a hálózaton található elektronmikroszkópos felvételek elemzése alapján a 0,5 µm-es pitszélesség tűnik ténylegesnek).

Az olvasás során nagy frekvenciával változó intenzitású visszavert fény jut a fényérzékelő diódába, de erre a változó intenzitású fényre nézve az optikai rendszer – korlátozott felbontóképessége miatt – aluláteresztő szűrőként viselkedik, azaz egy adott levágási frekvenciánál nagyobb frekvenciákat csillapítja. A CD-k esetén ez a felbontási határ (spatial cutoff frequency) fco = 2·NA/λ = 1,15 vonalpár/µm, ennél közelebbi vonalakat a rendszer nem tud feloldani.

Egy pit minimális hosszát 0,833 µm-nek választották (1,2 m/s kerületi sebesség esetén). Egy pit maximális hossza (ugyancsak 1,2 m/s kerületi sebesség esetén) 3,054 µm. A CD-n a szomszédos spirális sávok távolsága 1,6 ± 0,1 µm. A CD felülete valahogy így nézhet ki (mellette méretarányosan a DVD felülete):


CD és DVD felülete ugyanakkora nagyításban (illusztráció)

A zenei CD lejátszása állandó kerületi sebességgel történik (CLV), ami azt jelenti, hogy a lemez fordulatszáma csökken, miközben az olvasás során a lemez közepétől a széle felé haladunk. A kerületi sebességnek 1,2–1,4 m/s közöttinek kell lennie, ebből kiszámolható a lemez fordulatszáma is, ez a bevezetés kezdeténél (r=23 mm, v=1,4 m/s esetén) max. kb. 580 1/perc, míg a lemez végénél (r=58 mm, v=1,2 m/s-kel számolva) min. kb. 200 1/perc lehet. Ez az 1x-es olvasási sebességhez tartozó fordulatszám. Könnyen belátható, hogy az 50-akárhányszoros CD-ROM olvasóknak mintegy 25000 1/perc fordulatszámmal kellene pörgetniük a lemezt, ha a lemez elején is tudnák hozni a névleges sebességüket. Ilyen gyorsan még a winchesterek lemezei sem forognak, pedig azok kisebb méretűek és fixen be vannak építve. Nem is pörgetik a CD-ROM-meghajtók ekkora sebességgel a lemezeket, a névleges sebességüket ugyanis rendszerint csak a lemez legkülső részénél tudják produkálni, tehát a lemez szélénél éri el az olvasási és forgási sebesség az 50x-es értéket, azaz a mintegy 10000 1/perc fordulatszámot (ezek a CAV, azaz állandó kerületi sebességű meghajtók). Már ez a sebesség is elég komoly igénybevételt jelenthet a lemez számára, és akár a (elsősorban repedt, sérült) lemez szétrobbanásához is vezethet, ami a meghajtót is károsíthatja. (Megjegyzés: vannak olyan CD-ROM meghajtók, melyek a lemez olvasásához több lézernyalábot használnak, ezek azonos adatátviteli sebességhez kisebb sebességgel forgatják a lemezt. Ilyenek a Kenwood TrueX meghajtói.)

Kiszámolható, hogy a spirális sáv a 25–58 mm sugarú programterületen belül 20625 fordulatot tesz meg, és hossza 5378 m. A lemez maximális játékideje ennek megfelelően 5378 m / 1,2 m/s = 4482 s = 74 perc 42 másodperc. Ha a spirált sűrűbbre veszik a névleges 1,6 µm-nél és csökkentik a kerületi sebességet, akkor hosszabb játékidő érhető el. Ha a szabvány minimális értékeit vesszük, azaz 1,5 µm-es sávközt és 1,2 m/s kerületi sebességet, akkor a lemez programterületére 22000 spirálfordulat fér, ennek hossza 5734 m, így a játékidő 79 perc 38 másodpercnek adódik. A 80 perces CD-R lemezek paraméterei kb. ezeknek az értékeknek felelnek meg, azaz gyakorlatilag a szabványosság határán vagy azon egy kicsit túl vannak, ezért előfordulhat, hogy nem minden CD-olvasó ill. -író kezeli őket. A 90 és 99 perces CD-k esetén ezeket az értékeket még inkább csökkenteni kell, így ezek már teljesen a szabvány által előírt tartományon kívülre esnek, ezért nem lehet elvárni, hogy egy adott egység jól kezelje az ilyen adathordozókat.

Forrás: Nagy Szabolcs


Egyedi ajánlat feliratkozás

Iratkozzon fel itt, és a jövőben elküldjük kiemelt akciós ajánlatainkat. Ne maradjon le!


FACEBOOK

Kövessen minket a világ legnagyobb közösségi portálján! Legyen az ismerősünk!

CIKKEK

Szekciónkban az adattárólással foglalkozó információs tárunkat ismerheti meg.

TWITTER

Ismerje meg cégünk mindennapjait, látogassa folyamatosan mikroblog oldalunkat.
 

Hívjon minket!
+36 1 296 2489
+36 70 3644-066
Írjon nekünk!
info(kukac)adathordozok.hu
cd gyártás dvd gyártás cd sokszorosítás dvd sokszorosítás dvd nyomtatás cd nyomtatás digipack dvd készítés cd készítés Sitemap dvd másolás digipak
dvd lemezek plasztik kártya készítés