Benchmark Redakcija
Sve je počelo još krajem 80-tih godina, kad je Yamaha predstavila “samostalni sistem za snimanje diskova”, kako su ga tada zvali. Japanski proizvođač se obratio drugoj japanskoj kompaniji, Fuji Filmu, u nadi da ovi razviju disk po kojem je moguće snimati. Inžinjeri Fuji-a su iznenadili sami sebe brzinom kojom su postigli zadovoljavajuće rezultate. Kao snimajući sloj je korišćen metalizirani film koji je baziran Fuji Film tehnologiji. Ovaj proces je Fuji dodatno adaptirao da bi što više odgovarao novoj nameni. Kao reflektujući sloj korišćen srebrni nanos. Ovo Fujijevo rešenje, koje je bazirano na osetljivosti klasičnog fotografskog filma na svetlosni izvor, predstavlja kamen temeljac daljeg razvoja CD-R-ova. Zanimljivo da Fujijev disk nije imao predefinisane staze za snimanje (vođice), već je tajming vršen čitanjem oznaka koje su se nalazile na spoljnom obodu diska. Međutim, Fujijevo rešenje je imalo jedan veliki problem: srebro u reflektujućem sloju je oksidiralo. Zbog ovoga su bili propisani izuzetno rigorozni uslovi skladištenja da bi diskovi što duže trajali.
Savremena istorija
Samo nekoliko meseci kasnije, Taiyo Yuden i TDK predstavljaju prvo “stabilno” rešenje, koje se smatra prvim CD-R diskom. Njihov CD-R se sastoji od organskog snimajućeg sloja – cijanina, koji je presvučen zlatnim reflektujućim slojem. Uvođenje zlata kao reflektujućeg sloja je bio ključ njihovog uspeha, pošto zlato kao plemeniti metal ne oksidira. Istorija se kasnije malo poigrala sa ova dva pionira CD-R tehnologije, te je kao vlasnik patenta CD-R-a zabeležena samo kompanija Taiyo Yuden, dok je TDK zaboravljen. Philips, kao tadašnji (i sadašnji) glavni standardizator CD tehnologije, brzo je shvatio prednosti nove tehnologije, te je ovaj patent iskoristio kao osnovu za donošenje nove grupe standarda koji su nazvani Narandžasta knjiga II (danas se ta pravila nalaze u prvom tomu ove knjige).
Narandžasta knjiga II određuje CD-WO (Write Once) format, ili kako se danas zove CD-R. CD-R standard omogućava WORM (Write Once Read Many) načina rada. Kako bi se zadržala kompatibilnost sa ranije donešenim standardima (knjigama), Philips je CD-R standard učinio kompatibilnim sa Crvenom i Žutom knjigom. Na taj način je omogućeno da CD-R bude čitljiv u konvencionalnim CD plejerima. Narandžasta knjiga II tom 1 (Orange Book II Volume I) definiše brzine snimanja od 1x, 2x i 4x, a poslednja verzija (v3.1) je urađena krajem 1998. godine. Svi kasnije donešeni standardi se nalaze u tomu 2 Narandžaste Knjige II.
1995. godine se mnoge stvari menjaju iz korena, jer je predstavljen glavni konkurent organskom sloju cijaninu – talocijanin. Talocijanin je razvila i patentirala japanska kompanija Mitsui Toatsu Chemicals (MTC). Talocijanin je imao čitav niz prednosti u odnosu na cijanin što se tehničkih karakteristika tiče, ali je imao u početku veliku manu – nekompatibilnost. Naime, prvi snimači su pravljeni po standardima koje je propisao Philips, a koji su bazirani na radu sa diskovima koji kao organski sloj imaju cijanin. Pri ubacivanju talocijanin diska, dolazilo je do toga da snimač krene da snima sa potpuno pogrešno strategijom i time se dobijao praktično neupotrebljiv disk. Zalagnjem Mitsuia, talocijanin je relativno brzo podržan kroz Narandžastu knjigu II, čime je postignuta totalna kompatibilnost sa nadolazećim CD-R snimačima. U junu 2003. godine, Mitsui Chemicals je prodao svoje odeljenje Mitsui Advanced Media italijanskoj kompaniji Computer Support Italcard (CSI). Nova kompanija je promenila ime odeljenja u MAM-A Inc.
Knjige
Svi standardi i specifikacije vezane za CD-ove su podeljene u tzv. knjige. Da ne bismo prepričavali cele knjige, evo najvažnijih delova iz svake od njih:
– Crvena knjiga (Red Book) – definiše specifikacije vezane za audio diskove: audio specifikacija za 16-bitni PCM, specifikacija diska (uključujući fizičke parametre), optičke parametre, devijacije i BLER (Block Error Rate), modulacioni sistem i ispravljanje grešaka, kontrola i sistem prikaza
– Žuta knjiga (Yellow Book) – nastaje kao potreba standardizacije ekstenzija za CD-ove da bi se smestili kompjuterski podaci (digitalna struktura podataka koja opisuje strukturu sektora, kao i ECC i EDC CD-ROM-a); specifikacija diska, optički parametri, modulacija i ispravka grešaka, kontrola i sistem prikaza su preuzeti iz Crvene knjige
– Zelena knjiga (Green Book) – opisuje CD-Interactive (CD-i) disk, plejer i operativni sistem, a sadrži sledeće definicije: CD-I disk format (strukture traka i sektora), strukturu podataka (baziranu na ISO9660), audio podaci korišćenjem ADPCM nivoa A, B i C, real-time kodovanje, dekodovanje i vizuelni efekti nad statičnom video slikom, ekstenzija za živu sliku (MPEG); poslednji put dopunjena 1994. godine
– Narandžasta knjiga (Orange Book) – definiše CD-Recordable diskove sa multisession mogućnostima; prvo je uveden CD-MO format (magnetno-optički piši-briši diskovi), zatim CD-R (ranije CD-WO, Write Once (jedno pisanje)) i na kraju CD-RW format (piši-briši); sva tri formata sadrže sledeće specifikacije: specifikacije nesnimljenog i snimljenog diska; organizaciju podataka uključujući i linkovanje; multisession i hibridne diskove; preporuke za refleksivnost, kontrolu snage, itd.; knjiga ima nekoliko tomova
– Plava knjiga (Blue Book) – definiše Enhanced Music CD (poznat i kao CD Extra) specifikaciju za multisession “presovan” (koji nije snimljen) disk koji sadrži audio trake i podatke; ovi diskovi bi bili namenjeni za puštanje na CD plejerima, PC-jima i na budućim plejerima; poslednji put dopunjena 1995. godine
– Bela knjiga (White Book) – određuje specifikacije VideoCD-a: format diska (uključujući korišćenje traka, VideoCD informacionog dela, dela za segmentno puštanje) i MPEG audio/video kodovanje; poslednji put knjiga je dopunjena sa SuperVCD specifikacijom krajem 1998. godine.
Fizičke specifikacije
Standardni kompakt diskovi imaju prečnik od 120±0,3 mm i debljinu od 1.2+0,3/-0,1 mm. Prečnik unutašnjeg prstena je 15+0,1 mm, dok je težina od 15 do 18 g.
Dozvoljena širina snimljenih traka je 0,5 mikrona, a dužina “jamica” od 0,8 do 3 mikrona, u zavisnosti od vrste podataka. Razmak između traka iznosi 1,6 mikrona. Talasna dužina lasera koji čita disk se kreće od 770nm do 830nm, a tipično iznosi 780nm.
Sam disk je podeljen na nekoliko delova. O PCA delu možete pročitati detaljnije kasnije. Posle PCA dela se nalazi PMA (Program Memory Area). Ovaj deo se koristi za skladištenje podataka o snimljenim trakama za sve sesije koje su snimljene na disk. Odmah posle PMA imamo Lead-In deo u kojem se nalazi tabela sadržaja diska (TOC). Zatim sledi deo diska koji je rezervisan za podatke, a disk se završava sa Lead-Out delom, koji daje do znanja čitaču da je stigao do kraja podataka.
{pagebreak}
{pagebreak title=”Proizvodnja diskova”}
Proizvodnja diskova
Slično proizvodnji CD-ROM-ova, za proizvodnju CD-R-a je potreban glass master. Glass master se pravi uz pomoć Laser Beam Recordera (LBR), kao i kod CD-ROM-ova. Međutim, za razliku od CD-ROM-ova kod kojih LBR pravi jamice i kopna, kod CD-R-a LBR pravi spiralu (pregroove).
Spirala nije savršena, već je blago talasasta. Ovo talasanje nije slučajno, već je napravljeno s razlogom. Kada se pravi CD-ROM, podaci o vremenskim kodovima koji su potrebni radi kontrolisanja brzine rotiranja diska se nalaze u svakom sektoru. Sa druge strane, na praznom disku to ne postoji, pa je potrebno obezbediti da laser za snimanje može da prati spiralu, kao i da se kontroliše brzina rotiranja diska.
Talasastom strukturom je kodovana kontrola brzine rotiranja diska i ATIP (Absolute Time in Pregroove) vremenski kôd, kao i drugi podaci koji su važni za snimač da pravilno snimi disk.
Kada je glass master gotov, on se podvrgava detaljnom testiranju, a zatim se presvlači srebrom. nakon ovoga sledi klasično kalupiranje, tokom kojeg nastaju kalupi koji se zovu “otac”, “majka” i “sin”. “Otac” kalup nastaje direktno od glass mastera i predstavlja njegovu suprotnost (gde master ima spiralno udubljenje, “otac” ima izbočinu). Ako se radi velika količina diskova, onda se od oca pravi nekoliko “majki” (identične masteru), a zatim se od njih prave “sinovi” (identični “ocu”).
Nekoliko razloga postoje što je za osnovu izabran baš polikarbonat. Glavni razlog je taj što polikarbonat ima solidnu izdržljivost kad su u pitanju udarci, providan je i, možda najvažniji je, nema nečistoća. Polikarbonatna osnova se pravi u dve faze. U prvoj fazi se stvara sama podloga uz pomoć mašine koja radi na principu kalupa i injekcije. Mašina poseduje rezervoar sa polikarbonatom, koji se pre upotrebe suši dva časa na temperaturi od 120 °C.
Pre početka procesa polikarbonat se topi na temperaturi od 320 °C, a zatim se injekcijskom metodom ubrizgava u kalup. Kalup se zatim hladi uz pomoć vode pod pritiskom koja kruži po njemu, dok se temperatura održava na 120
°C. Zatim se na polikarbonatnu osnovu pritiska kalup “otac”, koji na osnovi ostavlja spiralu. Da bi se dobio pravilan oblik diska, tako prilepljena osnova i kalup se dalje obrađuju i uklanja se sav višak polikarbonata. Ovako dobijena polikarbonatna osnova se podvrgava detaljnom testiranju.
Preko polikarbonatne podloge koja sadrži spiralu, se nanosi organski snimajući sloj. Ovo nanošenje se obavlja tako što dok se osnova vrti, na njenu površinu se prska organski materijal (spin coating). Jednakost sloja se obezbeđuje zahvaljujući centrifugalnoj sili. Debljina i ujednačenost sloja je od velike važnosti za kvalitet diska. Kad se sloj nanese, on se suši da bi se obezbedila što bolja vezanost za polikarbonat.
Sledeći sloj koji se nanosi je reflektujući. Kao što smo ranije rekli, on može biti od zlata ili srebra. On se nanosi na disk u specijalnoj vakuumiranoj prostoriji uz pomoć magnetnog polja. U vakuumiranoj prostoriji se nalazi zlato ili srebro u obliku najjfinije prašine. U prostoriju se zatim ubacuje argon, koji napada metale, a oni se zatim uz pomoć magnetnog polja “bacaju” na disk.
Preko reflektujućeg sloja se nanosi zaštitni sloj akrilne plastike ili laka. Ako se nanosi sloj akrilne plastike koristi se spin coating tehnika nanošenja, a ako se nanosi lak, koristi se fiksni rasprskivač. Kad se nanošenje završi, disk se zatim izlaže UV svetlu na nekoliko sekundi, čime se postiže naknadna čvrstina sloja.
Finalizovani CD-R disk treba da ima sledeći poprečni presek:
{pagebreak}
{pagebreak title=”Organski i reflektujući slojevi”}
Cijanin vs. talocijanin
Čak i danas vlada velika rasprava koji je od dva najrasprostranjenija organska sloja bolji. Svaki ima svoje prednosti, ali i mane.
Cijanin ima najveću prednost u tome što je Narandžasta knjiga II "krojena" za njega. Svi standardi za snimanje su doneseni imajući u vidu cijanin, koji je u tom trenutku bio jedini snimajući materijal. Cijanin je polimer svetlo plave boje. Diskovi koji imaju sloj cijanina su najčešće zelene ili plavkaste boje, u zavisnosti da li je reflektujuća podloga zlatna ili srebrna. Kada se laser za snimanje uperi u sloj cijanina, on menja njegov hemijski sastav. Samim tim se smanjuje propusnu moć, pa se od reflektujuću površinu odbija znatno manje laserskog snopa. Cijanin diskove prati glas da su znatno kompatibilniji od talocijanin diskova. Ova tvrdnja je bila tačna početkom razvoja CD-R standarda, jer je sam standard bio stvaran za cijanin diskove. Međutim, danas ta tvrdnja nema nikakvu osnovu, pošto je talocijanin odavno prihvaćen kao standard.
Kao jedna od prednosti cijanina se navodi da je snaga lasera koja je potrebna da napravi "jamicu" dosta fleksibilna. Primera radi, ako je preporučena snaga lasera za cijanin disk 6,5 mW, laser može da radi u opsegu ±1 mW, a da i dalje napravi kvalitetnu jamicu. Kod talocijanin diskova, preporučena snaga je 5,5 mW, dok se snaga sme kretati u opsegu od ±0,5 mW. Ova fleksibilnost daje malu prednost cijanin diskovima, jer je snimaču dozvoljeno veće povećanje snage lasera u slučaju da uslovi to zahtevaju. I sa tehničke strane se snimanje cijanin i talocijanin diskova razlikuje, pošto se za snimanje cijanin diskova koristi tzv. duga strategija (nazvana tako zbog dužine pulsa za snimanje), a kod talocijanin diskova se koristi tzv. kratka strategija.
Međutim, glavna mana cijanin diskova je njihova osetljivost na svetlo, odnosno UV zračenje. Istina, ova osetljivost ne znači da disk ne smete da iznesete na sunce, ali je velika verovatnoća da će usled dužeg dejstva sunčevih zraka, disk postati neupotrebljiv. Primera radi, relativno kratko izlaganje cijanin diska Xenonovoj test lampi (80 klux) je sasvim dovoljno da bi se razbila veza između molekula.
Talocijanin diskovi imaju zlatni ili zeleni odsjaj, u zavisnosti da li je reflektujući sloj zlatni ili srebrni. Sam talocijanin je skoro bezbojan, tj. tačnije ima izuzetno svetlo zelenkastu boju. Kada se laserski zrak za snimanje fokusira na talocijanin, ovaj materijal se topi. Time se postiže da se veći deo laserskog snopa rasprši, a veoma mali deo odbije od reflektujućeg sloja. Za razliku od ostalih organskih slojeva koji imaju linearnu molekularnu strukturu, talocijanin ima prstenastu strukturu, kojoj je glavna osobina forimiranje jakih i veoma stabilnih hemijskih veza.
Ostali slojevi
TDK se vraća na velika vrata u svet CD-R proizvodnje, kad je 1996. godine predstavio disk sa metalno-stabilizovanim slojem cijanina.
U svim sprovedenim testovima, ovaj sloj se pokazao znatno stabilnijim od cijanina. Golim okom se inače ne može videti razlika između ova dva tipa sloja. Da bi učinio cijanin stabilnijim i neosetljivim na izvor zračenja, TDK je cijanin dotirao metalnom smesom.
Azo sloj je razvijen od strane Mitsubishija, tj. od njegove produžnice Verbatim. Veoma lako se prepoznaje zbog svoje tamno plave boje (ranije), odnosno azurno plave boje (danas). Mitsubishi je predstavio Azo tehnologiju 1996. godine, a kao reflektujući sloj je korišćeno srebro. Ovo je bio prvi put od samog početka razvoja snimajućih diskova, da se srebro vraća kao reflektujući sloj. Neki posebni podaci o ovom sloju ne postoje, što je neshvatljivo imajući u vidu da su ovi diskovi izuzetno traženi a proizvodi ih samo jedan proizvođač.
Formazan je veoma redak kao snimajući sloj. On je svetlo zelene boje i obično ima zlatni reflektujući sloj. Formazan je hibrid cijanina i talocijanina, a kombinuje najbolje od oba materijala. O ovom materijalu ništa više nije poznato. Napomenućemo da postoji i napredni talocijanin, ali ni o njemu nema neke značajne dokumentacije, osim da ga je Ritek koristio. Nema podataka da li ova kompanija još uvek koristi ovaj sloj.
Za završetak priče o slojevima, reći ćemo i to da se svi slojevi menjaju tokom vremena na tri načina:
1. kontrast između jamica i kopna se menja, što za posledicu ima uticaj na refleksivnost
2. oblici jamica i kopna se menjaju, tj. jamice postaju manje, a kopna se izdužuju, što stvara povećanje grešaka pri čitanju
3. "curenje" organskog sloja između dve trake, što otežava laseru praćenje trake.
Zlato vs. srebro
Sukob između zlatnog i srebrnog sloja ne postoji na način na koji postoji sukob između cijanina i talocijanina. Naime, skoro svi proizvođači u proizvodnji koriste i jedan i drugi materijal. Međutim, glavni sukob vlada među korisnicima koji navijaju za jedan ili drugi materijal.
Kao što smo već rekli, srebro je bio prvi izbor. Nažalost tadašnja tehnologija nije predvidela da srebro oksidira usled dejstva organskog snimajućeg sloja. Iz tog razloga je ovaj materijal zamenjen zlatom kad je počela masovna proizvodnja CD-R-ova. Sloj 24-karatnog zlata se nanosi u veoma tankom sloju. Zlato je uklonilo glavni nedostatak srebra – oksidacija, ali je donelo novi veliki problem – osetljivost na fizička oštećenja. Ovaj nedostatak se tokom vremena kompenzovao upotrebom različitih zaštitnih lakova, koji su prskani preko zlata.
Srebro se na velika vrata vraća zahvaljujući Verbatimu. Ova kompanija je srebro dotirala, tako da je efekat oksidacije sveden na najmanju moguću meru. Ne dugo zatim, i ostali proizvođači usvajaju proizvodnju diskova sa srebrnim reflektujućim slojem. Glavni razlog nije taj što je srebro bolje od zlata, već cena proizvodnje: dotirano srebro je daleko jeftinije od 24-karatnog zlata. Procenjeno je da je trajnost diskova sa zlatnom podlogom dva do tri puta duža od trajnosti diskova sa srebrnom podlogom. Samo neki proizvođači (pre svih MAM-A, ranije Mitsui) su nastavili sa značajnijom proizvodnjom "zlatnih" diskova.
Što se tiče performansi, nema značajnije razlike između ova dva materijala. Refleksivnost zlatnog sloja je 94 % u infracrvenom delu optičkog spektra. Intezitet lasera koji se odbija od zlatni sloj je 75% originalne jačine, usled prolaska kroz organski sloj. Međutim, mnogi proizvođači nanose zlato u najtanje mogućim slojevima, te ova vrednost često padne i na 65%, što je donja granica propisana standardom. Sa druge strane, srebro ima infracrvenu refleksivnost od 94%, dok je intezitet lasera koji se odbija od srebro 77%. Zanimljivo je da ako se nanosi tanji sloj srebra, to ne utiče u značajnoj meri na smanjenje refleksivnosti kao kod zlata. Refleksivnost jamica kod obe podloge je oko 25%.
Kao reflektujući sloj se koristi i aluminujum, ali je njegovo korišćenje ograničeno isključivo na CD-ROM diskove. Glavna prednost aluminijuma je njegova izuzetno niska cena i jednostavnost nanošenja. Nažalost, ovaj materijal se ne može koristiti za proizvodnju CD-R-ova, pošto su organski snimajući slojevi veoma korozivni i izuzetno brzo uništavaju aluminijum.
{pagebreak}
{pagebreak title=”Uvod u snimanje diskova”}
Uvod u snimanje diskova
Uprošteno govoreći, podaci na CD-u su organizovani po velikoj spirali koja kreće od unutrašnjeg dela diska i ide ka spoljašnjem delu. Duž ove spirale, nalaze se poređani nizovi binarnih 0 i 1 koji, pravilno čitani, čine podatke. Ta "spirala podataka" je zbog svojih mikro dimenzija ogromna, a njena ukupna dužina iznosi oko 5700m!
Podaci se na disk snimaju fokusiranjem lasera za snimanje na snimajući sloj. Precizno zagrevajući i nepovratno menjajući snimajući sloj, dobijaju se jamice, tj. mesta na kojima je snimajući sloj zatamnjen. Samim tim što je to mesto zatamnjeno, pri prelasku lasera za čitanje preko tog mesta, znatno manji deo laserskog snopa se odbija nazad. Mesta preko kojih laser za snimanje nije prešao nazivaju se kopna i teoretski zadržavaju punu reflektujuću moć. Jamice i kopna čine binarne 0.
Prelaz između kopna i jamica je binarna 1. Naravno, prelaz između jamice i kopna nije tako idealan kao na našem grafu. Taj prelaz je najkritičnije mesto, i koliko je on izražen, od toga najviše zavisi kvalitet snimljenog diska.
Sistemi za korekciju grešaka
Zbog izuzetne osetljivosti celog postupka, razvijeni su određeni sistemi zaštite i korekcije eventualnih grešaka. U situaciji kad se disk ogrebe ili se dese neki drugi fizički defekt, potrebno je obezbediti da i takav disk može ispravno da se pročita. Takođe, potrebno je obezbediti da se sve moguće nus-pojave pri samoj proceduri snimanja svedu na najmanju moguću meru. Iz tih razloga, uveden je velik broj korektivnih metoda, kako pre snimanja, tako i pri čitanju takvog diska. Ovde ćemo vam predstaviti dve takve metode: interliving (interleaving) i EFM.
Interliving u suštini predstavlja jednostavnu, a moćnu ideju. Zamislimo da imamo sledeći niz karaktera napisan na CD-u:
BENCHMARK_SITE
i da slučajnim oštećenjem tog dela diska, podatak bude pročitan kao:
NCHMARK_SITE
Kad je u pitanju ovakva greška, nikakva magija ne pomaže da se podatak tačno iščita. Međutim, ako pre snimanja izvršimo premeštanje slova u okviru podatka, i njega snimimo ovako:
ATENBER_CIMHKS
onda bi pri istom oštećenju podatak bio pročitan kao:
BENCHMRK_SIE
što je daleko lakša polazna tačka za dalje ispravljanje. Ovu gore operaciju radi CIRC (Cross Interleaved Read-Solomon Code) koder koji dodaje dvodimenzionalnu informaciju o parnosti, u cilju ispravljanja grešaka i takođe vrši interliving podataka na disku i time sprečava pojavu paketnih grešaka. CIRC ispravlja paketne greške do 3500 bitova (2.4 mm u dužini) i može da kompezuje paketne greške do 12000 bita (8.5 mm u dužini), koje nastaju uglavnom pojavom manjih ogrebotina na polikarbonatnoj osnovi.
EFM modulacija u prevodu znači "8 u 14 modulacija" (Eight to Fourteen Modulation) i predstavlja rešenje da se minimizuje broj prelazaka "nula" u "jedinice" i "jedinica" u "nule". Minimizacija broja ovih prelazaka je od velikog značaja, pošto su ta mesta i najkritičnija. Uzmimo decimalni broj 10 u binarnom 8-bitnom obliku:
0000 1010
Ako pokušamo tako da ga snimimo, dobićemo da se prelazi 0 u 1 i 1 u 0, zbog izuzetne blizine, ne odraze dobro na snimajućem sloju zbog njegove osetljivosti. Drugim rečima, jamice i kopna bi bili suviše blizu, tako da se prelaz ne bi dobro detektovao. Da bi se ovo izbeglo, došlo se do rešenja da se svaki bajt umesto sa 8 binarnih brojeva piše sa 14. EFM tačno propisuje da se u jednom broju ne sme naći manje od 2, a više od 10 uzastopnih "nula". Samim tim, postignuto je da jamice i kopna nastupaju u diskretnim nizovima od 3 do 11 bitova, ili kako se češće označava od 3T do 11T. Tako sad decimalni broj 10, u EFM-u glasi:
1001 0001 0000 00
{pagebreak}
{pagebreak title=”OPC (Optimum Power Calibration)”}
OPC (Optimum Power Calibration)
Kao što smo već rekli, podaci se na disk upisuju fokusiranjem lasera na snimajući sloj. Njegovim radom, stvara se spiralni niz jamica različitih dužina, od 3T do maksimalnih 11T. Precizno merenje dužine same jamice i kopna je najkritičniji deo snimanja. Naravno, treba se pobrinuti, da pri snimanju 3T jamice, ona ne bude ni previše duga, ni prekratka, jer će je laser za čitanje videti kao 4T ili 2T. U celu priču ulazi OPC (Optimum Power Calibration), koji predstavlja specijalnu tehniku koju koriste snimači da bi nadgledali i održavali kvalitet snimanja i tačnost dužina jamica. Sam termin OPC je poznat i kao Dynamic Power Control (DPC) i Direct Read During Write (DRDW), što zavisi od proizvođača do proizvođača. Iako mnogi proizvođači ovu tehniku reklamiraju pod posebnim imenom, u principu se radi o jednoj te istoj tehnici.
Tačna snaga lasera koja je potrebna da bi se pisalo po CD-R-u, zavisi od individualnih karakteristika samog snimača, diska, a ponekad i od specifične lokacije na kojoj se nalazi uređaj (uslovi povećane vlažnosti ili temperature). Zbog svog različitog sastava, različiti diskovi zahtevaju različite opsege snage lasera da bi ispravno bili snimljeni. Opseg snage (power window) se odnosi na količinu snage lasera koja je potrebna da bi se odgovorajuće formirala tačna veličina jamice na disku. Opseg snage ne samo da zavisi od vrste diska, već i od brzine na kojoj će se disk snimati. Na primer, ako pri brzini snimanja od 2x opseg snage iznosi 2mW (recimo da snaga mora biti između 8 i 10mW), potrebno je da snaga bude baš u tom rasponu. U slučaju prevelike snage, doći će do prelivanja jamice, te će jamice remetiti jedna drugu i stvarati poteškoće pri čitanju. Sa druge strane, premala snaga lasera stvoriće jamice sa povećanom refleksijom, što će za posledicu imati pogrešno čitanje podataka.
Što se samih pisača tiče, veličina i optički kvalitet laserskog snopa se razlikuje od uređaja do uređaja, a tako se razlikuje i njegova talasna dužina. Talasna dužina laserskog snopa se može promeniti u zavisnosti od temperature okruženja, pošto je emisiona frekvencija toplotno osetljiva. Zato se pri deinisanju standarda nije odredila tačna frekvencija lasera, već je određen opseg dozvoljene talasne dužine od 775 do 795 nm. Zbog navedenih problema, pre svakog snimanja se vrši inicijalna OPC procedura, da bi se utvrdila najbolja snaga da bi laser počeo sa pravilnim snimanjem. OPC procedura započinje tako što uređaj sam uzima inicijalnu "preporučenu optimalnu snagu za snimanje" (Recommended Optimum Recording Power, RORP). Proizvođač diska sam određuje ovu vrednost, i ona predstavlja optimalnu snagu lasera za snimanje talasnom dužinom od 785nm i pri temperaturi od 25 °C. Do ove vrednosti proizvođač dolazi mnogobrojnim testiranjima, i smešta je kao ATIP informaciju koja je snimljena u Lead In delu diska. Korišćenjem ove startne vrednosti, uređaj zatim testira laser na manjoj i na većoj snazi. Snimač vrši testiranje u posebnom delu diska koji je predviđen za tu operaciju – PCA (Power Calibration Area), koji se nalazi ispred Lead In dela. Zbog fizičkih ograničenja (brzine rotiranja diska), u PCA je moguće vršiti testiranje isključivo brzinom do 16x. U tu svrhu je kod novije generacije diskova (sa brzinom snimanja >16x) uveden PCA i u Lead Out-u, tj. delu diska koji se nalazi na samom obodu. U tom PCA je moguće izvršiti testiranje brzinama koje su veće od 16x.
Uzmimo za primer da je uređaj pročitao informaciju da je RORP 5,9 mW. Snimač zatim snima 15 ATIP frejmova ili petinu sekunde u PCA, i to sa snagom u intervalu od 4,1 do 7,7 mw (±30% od preporučene vrednosti). Kada završi snimanje, uređaj će iščitati snimljene podatke, istovremeno prateći bilo kakve razlike (asimetrije, tj. bete) između dužina jamica. Negativna beta znači da je snaga lasera bila mala, a pozitivna beta da su i jamica i snaga lasera preveliki. Po preporuci iz Narandžaste knjige II (Orange Book Part II), uređaj uzima vrednost bete koja je +4% od "nulte vrednosti". Ako pogledate grafikon pri određivanju PCA, sve će vam biti jasnije.
Na grafikonu se jasno vidi da se beta od +4% postiže sa snagom laser od 8mW. Kod novijih snimača, ovaj postupak je malo promenjen, pa se, po poslednjoj verziji Narandžaste knjige, dozvoljavaju specijalne strategije snimanja i specifične bete.
Tokom inicijalne OPC procedure, snimač takođe nadgleda refleksiju koja dolazi od diska dok se jamice formiraju, i smešta te informacije u bafer. Posle odlučivanja koja snaga zadovoljava traženu betu od +4%, snimač uzima podatke o reflektovanom signalu koji odgovora toj jačini lasera, pravi kalupnu verziju jamice i smešta je u bafer. Tokom samog snimanja, uređaj nadgleda refleksiju jamica dok se formiraju na disku i upoređuje ih sa snimljenom. U slučaju većih odstupanja, uređaj ponovo kalibriše laser da bi jamice što više ličile na originalnu. Uzećemo za primer da snimač tokom snimanja primeti da se povećava refleksivnost "jamica", tj. da se smanjila jačina laserskog snopa koja dolazi do snimajućeg sloja (usled prašine, otisaka prstiju…). Upoređivanjem sa kalupnom verzijom, uređaj će utvrditi da je refleksivnost povećana i da je snaga lasera neadekvatna, te će povećati snagu lasera. Sposobnost OPC-a da reaguje u letu je od velike važnosti, pošto je proces snimanja na CD znatno manje tolerantan od procesa čitanja.
Koliko je osobina reagovanja snimača na nepredviđene prepreke u letu važna, može se videti na primeru koliko proizvođači obraćaju pažnju baš na to. Tzv. "Flyspec" diskovi su specijalno napravljeni mediji koji imaju na tačno određenim mestima otiske prstiju i elemente prašine različitih prečnika. Ovakav disk služi kao najbolji pokazivač proizvođaču koliko njegov uređaj stvarno ima dobar OPC.
{pagebreak}
{pagebreak title=”CD-RW”}
CD-RW
CD-RW, iako rade na sličnom principu, predstavljaju drugačiju filozofiju. CD-RW disk ima, umesto snimajućeg sloja, fazno promenljiv sloj.
Ovaj sloj se nalazi u sendviču između dielektričnih slojeva (ZnS-SiO 2 ) koji odvlače toplotu sa njega. Fazno promenljiv sloj u stvari predstavlja kristalizovnu smešu koja je miks srebra, indijuma, antimona i teluriuma (Ag-In-Sb-Te). Možda smeša izgleda pomalo čudno, ali ona ima jedinstvene osobine. Kad je disk prazan, smeša je kristalizovana i u tom stanju reflektuje svu svetlost. Kad laser za snimanje zagreje tačke na fazno promenljivom sloju iznad temperature topljenja (500-700 °C), smeša na tom mestu prelazi u tečno stanje, a ako se to mesto odmah ohladi, ostaje u amorfnom stanju u kojem skoro potpuno apsorbuje svetlost!
Kako sa brisanjem? Tu je nova zanimljivost. Kad se amorfni sloj zagreje na temperaturu kristalizacije i tako drži određeno vreme, a zatim se ohladi, vraća se u kristalizovano stanje.
Ako pogledate mikroskopski snimak zapisa na CD-RW-u , možete primetiti da početak “jamice” ima polukružni oblik, jer se laser u tom trenutku uključio. Kraj jamice takođe ima polukružni, ali zasečen oblik, pošto se u tom trenutku promenila snaga lasera i on je prešao u mod za brisanje.
Problemi sa CD-RW-om
CD-RW standard je danas došao do 32x brzinske specifikacije. Zbog specifičnosti fazno promenljivog sloja, za svako povećanje brzine snimanja, morala se koristiti modifikovana smeša. Tako do sada imamo tri generacije CD-RW diskova:
prvu (CD-ReWriteable), High Speed RW i Ultra Speed RW.
Prva generacija podržava brzine snimanja od 1x do 4x.
High Speed RW ima nekoliko kategorija: 4x-10x, 8x-10x, 4x-12x, 8x-12x, 8x-16x i 12x-16x.
Ultra Speed RW za sada ima dve kategorije: 16x-24x i 16x-32x.
Ove tri kategorije, sa svim svojim podkategorijama, se razlikuju isključivo po smeši, tj. njenim temperaturama kristalizacije i prelaska u amorfno stanje. Važno je napomenuti da snimači čija brzina snimanja ne pripada specifikaciji nekog CD-RW-a, taj disk ne mogu da snimaju! Međutim, tu leži i najveći problem… Kako zabraniti snimaču da snima po određenom disku?
CD-RW je preuzeo pravila snimanja od CD-R diska. To znači da uređaj vrši testiranje u PCA po podacima uzetim iz ATIP-a, a zatim počinje snimanje. Ako bi “spori” snimač počeo sa snimanjem diska koji nije predviđen za niže brzine, može doći do uništavanja kristalnog sloja jer će se koristiti neodgovrajuća snaga lasera. Za ovaj problem je pronađeno veoma jednostavno rešenje. Pošto snimač mora da izvrši testiranje u PCA, onda ćemo PCA premestiti na drugo mesto! Tako je kod HS-RW i US-RW diskova, PCA pomeren za po 30 sekundi u Lead-In delu. Stariji snimači ne znajući za ovo, neće moći da pronađu PCA, neće moći da izvrše kalibraciju i odbiće da snimaju disk. Noviji snimači mogu da prepoznaju “jump” kôd u ATIP-u, te bez problema mogu da pronađu PCA kod HS-RW i US-RW diskova.
{pagebreak}
{pagebreak title=”Zanimljivosti”}
Zanimljivosti
Utvrđivanje proizvođača
Svaki disk na sebi ima identifikacioni kôd. Kodovi se upisuju u okviru Lead-In Start Time informacije na početku diska, i to u obliku MM:SS:FF (gde su MM minuti, SS sekunde, a FF frejmovi, npr. 97m15s19f ili 97:15:19). Kodovi služe snimaču da prepozna proizvođača i tip diska. Identifikacioni kôd se sastoji od dva dela: M (proizvođačevog) i T (tip diska) koda.
Svaki proizvođač dobija od nadležne asocijacije (OSTA) svoje M kodove. M kodovi se sastoje od sledećih cifara: minuta, sekundi i prve cifre frejmova (npr. 97:15:1x). Druga cifra frejmova predstavlja T kôd, i to na sledeći način:
– 0-4: duga strategija (koristi se kad je I3 puls za snimanje dug, kao kod cijanin diskova)
– 5-9: kratka strategija (koristi se kad je I3 puls za snimanje kratak, kao kod talocijanin diskova).
T kodove sam proizvođač određuje u zavosnosti od tipa organskog sloja.
Primera radi, identifikacioni kôd TDK Speed-X diska je 97:15:05. To znači da je "97:15:0" kôd za TDK, dok "5" označava da je organski sloj talocijanin i da se za snimanje koristi kratka strategija broj 5. Na taj način, snimač u startu ima osnovnu informaciju sa kojom strategijom počinje testiranje disk pre snimanja.
Ovde se pojavljuje jedan mali problem. Postoje dve vrste M kodova: stalni i privremeni. Zbog sveukupnog haosa na tržištu, često se dešava da jedan proizvođač ima jedan kôd, a da posle 2-3 godine drugi proizvođač dobije taj isti kôd. Iz ovog razloga je preporučljivo da koristite programe za identifikaciju CD-R diskova novijeg datuma, koji imaju "svežu" listu kodova. Primera radi, 97:27:5x je 1999. godine bio kôd za Mitsui Chemicals Inc. diskove, a danas isti kôd nosi TDK Metallic disk. Sa druge strane, ima primera da proizvođač jedan kôd zadrži i preko šest godina (Verbatimovim Azo diskovima je nekad, a i sad kôd 97:34:2x).
Overburn & oversized
Prvobitno su 80-minutni diskovi bili namenjeni za korišćenje u audio premastering studijima. Međutim, danas je 80-minutni CD-R postao standardan CD-R disk, uspešno potisnuvši 74-minutnog kolegu. Da bi se postigao kapacitet od 80 minuta, spirala za podatke je malo gušće "namotana". Pošto se 80-minuta ne uklapa u propisane standarde, mnogi proizvođači su dugo odbijali da priznaju postojanje ovakvih diskova (pre svih Sony).
Što se tiče 90- i 99-minutnih diskova, stvari stoje dosta ozbiljnije. Da bi se dobio 80 minutni CD-R spiralna staza je morala biti tek malo uvijenija, ali se kod 90- i 99-minutnih diskova razmak u "motanju" spirale mora mnogo više smanjiti. Ovo stvara probleme mnogim čitačima koji nemaju dovoljno precizan servo mehanizam da bi laser pratio tako gustu spiralu. Dešava se da i ako počne sa čitanjem, da u jednom trenutku laser jednostavno "izgubi" traku sa koje čita. Na svu sreću, omasovljavanjem DVD tehnologije, precizni servo mehanizmi iz ovih drajvova su našli svoje mesto i u drugim uređajima. U poslednje dve godine, znatno se povećao broj uređaja koji su sposobni da čitaju ili snimaju 90- i 99-minutne diskove.
Već smo pominjali da se Lead-Out-om na CD-R-u označava kraj diska. Korišćenjem malog trika, moguće je naterati snimač da snima i po tom delu diska. Na ovaj način je moguće dobiti od dva pa do pet minuta dodatnog kapaciteta, a operacija se popularno zove overburn. Ovo važi za sve CD-R diskove koji postoje. Ipak, ovom operacijom se ozbiljno narušava standard koji je propisan Narandžastom knjigom, pa malo proizvođača snimača forsira overburn. Overburn nije bez rizika, pošto ćete tek po završenom snimanju znati da li je vaš disk ispravno snimljen. U najgorem slučaju se može čak desiti i da bude uništen servo mehanizam koji pokreće nosač lasera.
Brzine snimanja
Uvaženo je mišljenje da se snimanjem brzinom od 1x
postiže najveći kvalitet snimljenog diska. Ovo je jedna velika zabluda. Naime, noviji CD-R diskovi (u poslednjih nekoliko godina) su optimizovani za veće brzine snimanja, a to znači da im je organski sloj znatno osetljiviji nego što je to bio slučaj ranije. Snimanjem na ekstremno niskim brzinama (1x ili 2x), doći će do pojave "razlivenih" jamica, koje će smetati jedna drugoj, a sve to će imati za posledicu veoma loš snimljen CD-R.
Po tvrdnjama ljudi iz OSTA-e, svi proizvođači testiraju svoje CD-R diskove uz korišćenje širokog dijapazona brzina snimanja, ali niko od njih ne vrši testiranja brzinom od 1x, a čak veoma mali broj vrši testiranja brzinom snimanja od 2x. Sve ovo ide i korak dalje, pošto proizvođači CD-R diskova savetuju proizvođače CD-R/RW snimača da jednostavno onemoguće brzine snimanja manje od 4x na snimačima.
Digital Audio Disc
U poslednje vreme smo svedoci pojave CD-R diskova koji na sebi nose poruku da su specijalno namenjeni snimanju audio materijala. "Digital Audio" oznaka je namenjena onim diskovima koji podržavaju zaštitu od kopiranja poznatu pod imenom SCMS. Ideja je bila da se suzbije neautorizovano kopiranje "intelektualne svojine", tj. ograničavanje kopiranja samo na jednu kopiju. To znači da ćete moći napraviti jednu kopiju na "Digital Audio" disku, i da taj disk nećete dalje moći da kopirate. Ovo važi isključivo za tzv. "consumer" snimače, tj. samostalne audio CD snimače. PC CD-R snimači još uvek nemaju ovu zaštitu implementiranu.
Samostalni CD audio snimač koji podržava SCMS, traži "copy protection" kôd na disku. Ako ga pronađe, uređaj će prepoznati "Digital Audio" disk i počeće snimanje, a ako ne pronađe kôd, snimač će odbiti da snima. Ako pokušate da kopirate snimljeni "Digital Audio" disk, snimač će pronaći bit koji je setovan pri snimanju i odbiće da izvrši kopiranje. Ova zaštita je uvedena na insistiranje Recording Industry Association of America (RIAA).
