Különböző OPTIKAI ADATHORDOZÓK. MO lemez. CDROM, DVDROM lemez. CDRAM, DVDRAM lemez

Átírás

1 ADATHORDOZÓ LEMEZ Különböző OPTIKAI ADATHORDOZÓK MO lemez CDRAM, DVDRAM lemez CDROM, DVDROM lemez

2 A compact casette létező és jól bevált információ hordozó volt, a CD gyártmány fejlesztésének kezdetén. Ezért a Philips és a Sony elhatározásában nagy szerepe volt ezen hordozóval kapcsolatos jó tapasztalatoknak, és a kellemes kezelhetőségnek. compact cassette A külső hasonlóságban a méret fontos szempont volt. Ennek a méretnek, és a metrikus méret rendszernek a figyelembevételéből alakult ki a 12 cm-es CD átmérő. 11,5 cm Compact Disc

3 A ROM (CD, CD-ROM) média felépítése Al visszaverő réteg védő lakkréteg szitázott címke polycarbonát hordozó lézer sugár lézer sugár 110nm pálya pálya 30µm 2-5µm 30-50nm 0,6µm 1,2mm 1,6µm

4 Rögzítési pályák, barázdák koncentrikus körpályák CAV - constant angular velocity egyetlen spirális pálya CLV - constant linear velocity A diszk forgási sebessége állandó a pálya sebességek változók A diszk forgási sebessége szakaszonként változik a pálya sebessége állandó Az adatok szektorokba és sávokba vannak rendezve Kb sáv Az egyetlen spirális sáv

5 Rögzítési pályák, barázdák a pálya, barázda hosszmetszetének részlete Az adatokat pit-ek és land-ek hordozzák pit land lézer sugár

6 Az olvasható optikai lemezek gyártása fotóresist 1 fotóresist anyag felvitele üveg alap

7 Az olvasható optikai lemezek gyártása megvilágított területek 1 lézer sugárral való rögzítés

8 Az olvasható optikai lemezek gyártása 2 előhívás

9 Az olvasható optikai lemezek gyártása mester minta (apa) 2 galvanikus fémfelvitel

10 Az olvasható optikai lemezek gyártása mester minta (apa) 3 család létrehozása anya fiú

11 Az olvasható optikai lemezek gyártása nyomó szerszám 4

12 Az olvasható optikai lemezek gyártása 5 alakítás műanyag sajtolása

13 Az olvasható optikai lemezek gyártása 6 hordozó tisztítása

14 Az olvasható optikai lemezek gyártása 7 Visszaverőréteg és a védőlakk felvitele, kész lemez

15 Optikai lemezek olvasása Az olvasásra lézer fényt használnak CD Objektív lencse Mozgás irányai Nyaláb osztó Hat szegmensű fotóérzékelő Polarizációs prizma Lézer dióda

16 Optikai lemezek olvasása Hibajavító kódként kettős blokk-kódot (CIRC - Cross Interleave Reed Solomon Code) alkalmaznak az adatbiztonság érdekében. A hibajavítás számára a rögzítés előtt azonban még bizonyos adatszervezési feladatokat is el kell végezni, aminek következtében az adatfolyam adatblokkok sorozatává válik. n-1. keret n bites - keret n+1. keret 12*8 információ bit CIRC 12*8 információ bit CIRC bájtok hibajavító 4*8 Q paritás bit bájtok hibajavító 4*8 P paritás bit A Reed-Solomon kód olyan blokk kód, amely az adatszavakat mátrix formába rendezi, és a sorok, oszlopok alapján keresztösszegeket képez. Az adatok visszanyerése során az adatblokkokban előforduló hibák jelentős részét így ki lehet küszöbölni.

17 Optikai lemezek olvasása A CD rendszer adatainak kódolásához az EFM (Eight to Fourteen Modulation) kódolást használják. Ezzel az eljárással minden 8 bites forrás adatszóból 14 bites adatszó keletkezik. A vizsgálatok azt mutatták, hogy a CD rendszer átviteli csatornájához akkor a legkedvezőbb az adatszavak kódolásának az illesztése, ha az átvitt adatszavakban olyan feltételt írnak elő a 0-1 értékek sorrendjére, amely szerint a két 1-es közé legalább két 0-s értéknek kell kerülnie T min A csatornakód hossza T min = 3 Maximálisan azonban 10 darab 0-s érték következhet egymásután T max A csatornakód hossza T max = 11 A követelményeket a 8 bites adatszavak nem teljesítik, mert a 256 kombináció a 0 és a 255 között minden lehetséges kombinációt felvehet. Nincs redundancia. A 14 bites kódszó hosszúság a feltételnek megfelel.

18 Optikai lemezek olvasása A CD-re történő rögzítés során az 1 értékek felváltva be-, ill. kikapcsolják a vágó- ill. írólézert, így a pitek és a pitek közötti szünet (land) visszatükrözi az EFM kódolású adatformátumot. A 0-s értékeknek vagy a pit vagy a land felel meg. Az 1 értéket a felfelé vagy lefelé futó pit él jeleneti meg. Pit méretek szélesség 0,5µm kerületi sebbeség hosszúság (3T) 0,833µm - 0,972µm 1,2m/s - 1,4m/s (11T) 3,056µm - 3,56µm 1,2m/s - 1,4m/s mélység 0,11µm A pit-ekről és landekről visszaverődött lézer nyaláb detektálás utáni elektromos jelei. 4,3218 Mbit/s-os adatátviteli sebesség esetén T = 231,39ns

19 A WO (CD-R) média felépítése Ag vagy Au visszaverő réteg védő lakkréteg szitázott címke polimer 110nm barázdált polycarbonát hordozó barázda információ tároló réteg 1,6µm barázda író/olvasó lézer sugár 0,6µm 30µm 2-5µm 30-50nm nm 1,2mm író/olvasó lézer sugár

20 Az irható optikai lemezek olvasása, írása Az olvasásra lézer fényt használnak Az írásra is

21 CD szabványok megnevezés Átmérő [mm] szabvány év CD-Audio (CD-A) 120 Red Book 1982 CD-Single (CD-S) 80 Red Book CD+Grafic (CD+G) 120 Red Book CD-Video (CD-V) 120 Red Book CD-Read Only Memory (CD-ROM) 120 Yellow Book 1984 CD-ROM 80 Yellow Book CD-ROM XA 120 Yellow Book CD-ROM XA 80 Yellow Book CD-Interactiv (DC-I) 120 Green Book 1987 CD-Recordable (CD-R) 120 Orange Book 1990 CD-R 80 Orange Book

22 A CD-RW (CD-ReWritable) média felépítése fázis váltó réteg védő lakkréteg szitázott címke Al visszaverő réteg 110nm barázdált polycarbonát hordozó barázda közbülső információ dielektromos közbülső dielektromos réteg író/olvasó lézer sugár barázda réteg tároló réteg 30µm 2-5µm ~100nm ~20nm ~20nm ~100nm író/olvasó lézer sugár 1,6µm 0,6µm 1,2mm

23 CD-ReWritable média rögzítési elve Fázis váltás kristály szerkezet változás elve Kristályos állapot törlés Amorf állapot rögzítés Ömlesztés Amorffá válás Rögzítő réteg hőmérséklete Lágyítás Kristályosodás Gyors hűtés Olvadási pont Kristályosodási hőmérséklet Idő forrás maxell

24 CD-ReWritable média rögzítési elve Eredeti állapotában a rögzítő réteg anyag szerkezete amorf 8 mw-os lézer sugár törléskor kristályos szerkezetűvé alakítja a rögzítő réteget 18 mw-os lézer sugár rögzítéskor foltokban megolvasztja rögzítő réteget és lehűlés után a folt amorf szerkezetű lesz

25 CD-ReWritable média olvasás elve Az anyag szerkezet két állapota különböző polarizálási tulajdonságú. Az érzékelés a visszavert fénynek ezen tulajdonságait használja fel. A kristályos állapotú rögzítő réteg anyag szerkezete egy meghatározott polarizációs síkban veri vissza a fényt. Az amorf állapotú rögzítő réteg anyag szerkezete más polarizációs síkot határoz meg. A két különböző polarizáltságú fény az érzékelő számára elégséges a szétválasztásra.

26 A CD-R Orange Book - Part II - szerinti jellemzői forrás PCA PCA Program Area (Recordable Area) PCA Program Calibration Area Lead in Area Program Area (Recordable Area) Lead out Area Lead in Area Program Area (Recordable Area) Lead out Area Session Session

27 Vajon miért tiltják bizonyos íróeszközök használatát a CD, címke felöli oldalán?

28 forrás CD meghajtók és a CD média (adathordozók) kapcsolata Meghajtók CD típusok CD olvasók CD írok CD újraírók CD-ROM R R R CD-R R R WO R WO CD-RW R R R RW

29 A működés javítását szolgáló technikák Három nyalábos letapogatás Hagyományos helyzet jelölő és él jelölő rögzítés összehasonlítása d helyzet jelölő rögzítés forrás maxell d d él jelölő rögzítés

30 A DVD ROM média felépítése (DVD-5) szitázott címke kötőanyag Al visszaverő réteg polycarbonát hordozó polycarbonát hordozó lézer sugár lézer sugár 0,6mm 110nm pálya pálya pálya 0,6µm 2-5µm 30-50nm 0,6mm 1,6µm

31 forrás maxell DVD - Digital Versatile Disc csak olvasható - ROM írható, olvasható - RAM Felírási forma Rögzített jelek Barázda Barázda gerince Adat terület Cím terület Pit Barázda hullámzás

32 DVD-k szerkezeti felépítése DVD-5 Egyoldalas, egyrétegű DVD - ROM 4,7 GB R 3,95 GB RAM, RW 2,6/3,0/3,95 GB visszaverő réteg lézer sugár (650/635nm) DVD-10 Kétoldalas, egyrétegű lézer sugár (650/635 nm) DVD - ROM 9,4 GB RAM, RW 5,2/6,0 GB DVD-9 Egyoldalas, kétrétegű DVD - ROM 8,5 GB visszaverő réteg visszaverő réteg lézer sugár (650/635 nm) lézer sugár (780 nm) lézer sugár (650/635 nm) féligátlátszó visszaverő réteg visszaverő réteg DVD-18 Kétoldalas, kétrétegű DVD - ROM 17 GB lézer sugár (780 nm) lézer sugár (650/635 nm) féligátlátszó visszaverő réteg visszaverő réteg visszaverő réteg féligátlátszó visszaverő réteg lézer sugár (650/635 nm) lézer sugár (780 nm) forrás

33 DVD szabványok alakulása

34 Optikai lemezek összehasonlítása CD DVD Lemez átmérő [cm] Lemez vastagság [mm] Lézersugár hullámhossza [nm] Két sáv közötti távolság [µm] Videó kompressziós eljárás Tárolási kapacitás [GByte] , ,6 MPEG-I 0,65 2*0,6 650/ ,74 MPEG-II 2,6 17

35 Magnetoptikai lemez írható, olvasható MO lemez felépítése MO belső szerkezete és olvasása forrás maxell

36 MO lemez Írási, törlési folymat

37 forrás maxell Szkennelő elektromikroszkóppal készített felvétel a MO lemez felületéről Az adatok kódolása és az adatok szervezésének módja azonos a CD-nél alkalmazott eljárással Sáv bitek Skennelő elektronmikroszkópos felvétel a rögzített pitekről

38 MO lemez olvasása

39 forrás maxell MO lemez információ tartalmának megváltoztatása MO törlése Gerjesztő tekercs MO írása Lézer sugár

40 forrás Adatsűrűség növekedés a háttértárolók adathordozó felületén Near Field Recording Gbits/in Optical HDD

41 forrás MO Felület-közeli rögzítés (Nearfield Recording) Laser nyaláb Előnyei: a repülőfej a szilárdan beültetett lencsék átmeneti kapcsolódás a felülethez lényegileg az első felületen történik a rögzítés, nincs fény szóródás a holdsarlószerű rögzítés Crescent Recording

42 forrás Az első felületen történik a rögzítés (First Surface Recording) lézer sugár Hagyományos MO Felület-közeli rögzítés Lube Hordozóréteg Fényáteresztő réteg Adattároló réteg Fényáteresztő réteg Visszaverő réteg Védőfelület Fényáteresztő réteg Adattároló réteg Fényáteresztő réteg Visszaverő réteg Hordozóréteg

43 forrás Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés (Direct Overwrite & Crescent Recording) Csökkenthető a lézer sugár átmérője Sűrűbben írhatók a pit-ek és a land-ek információ fluxus változása Író lézer impulzusok