Optische Scheibe

In diesem Artikel geht es um digitale Speichermedien wie CDs und DVDs. Für ein ähnlich benanntes anatomisches Merkmal des Auges siehe Optisches Medium.
"Optische Medien" leitet hier weiter. Für Übertragungsmedien für Licht siehe Optisches Medium. Für eine breitere Definition siehe optische Speicherung.
Die optische Linse von a Compact Disc Fahrt.
Die untere Oberfläche eines 12 cm Compact Disc (CD-R) und charakteristisch zeigen Irisieren.
Lasercard von Drexler Technology Corporation.

Im Computer und Optische Disc -Aufzeichnungstechnologien, ein optische Scheibe (Od) ist eine flache, normalerweise kreisförmige Scheibe, die Binärdaten codiert (Bits) in Form von Gruben und landet oft auf einem besonderen Material, oft Aluminium,[1] auf einer seiner flachen Oberflächen. Die Hauptanwendungen sind physikalische Offline-Datenverteilung und langfristig Archiv. Änderungen von Grube zu Land oder von Land zu Grube entsprechen einem binären Wert von 1; Während sich keine Änderung, unabhängig davon, ob in einem Land oder in einem Boxenbereich, einem binären Wert von entspricht 0.

Es gibt nicht kreisförmige optische Scheiben für Modezwecke; sehen Geformte Kompaktscheibe.

Design und Technologie

Das Codierungsmaterial befindet sich auf einem dickeren Substrat (normalerweise Polycarbonat) Das macht den Großteil der Scheibe aus und bildet eine Staubdefokussion. Das Codierungsmuster folgt einem kontinuierlichen Spiralweg, der die gesamte Scheibenoberfläche bedeckt und sich von der innersten Spur bis zur äußersten Spur erstreckt.

Die Daten werden auf der CD mit a gespeichert Laser- oder Stanzmaschineund kann zugegriffen werden, wenn der Datenweg mit a beleuchtet wird Laserdiode in einem (n optisches Laufwerk Das dreht die Scheibe mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 bis 4.000 Drehzahl oder mehr, abhängig vom Antriebstyp, des CD -Formats und des Abstands des Lesekopf lineare Geschwindigkeiten gleichzeitig Winkelgeschwindigkeiten).

Die meisten optischen Scheiben zeigen ein Merkmal Irisieren als Ergebnis der Beugungsgitter gebildet durch seine Rillen.[2][3] Diese Seite der Scheibe enthält die tatsächlichen Daten und wird normalerweise normalerweise mit einem transparenten Material beschichtet, normalerweise Lack.

Die Rückseite einer optischen Scheibe verfügt normalerweise über ein gedrucktes Etikett, das manchmal aus Papier besteht, aber häufig auf die Disc selbst gedruckt oder gestempelt wird. Im Gegensatz zum 31⁄2-Zoll DisketteDie meisten optischen Scheiben haben kein integriertes Schutzhülle und sind daher aufgrund von Kratzern, Fingerabdrücken und anderen Umweltproblemen anfällig für Datenübertragungsprobleme. Blu-Rays haben eine Beschichtung namens Durabis Das mindert diese Probleme.

Optische Scheiben liegen normalerweise zwischen 7,6 und 30 cm (3 bis 12 Zoll) im Durchmesser, wobei 12 cm (4,75 Zoll) die häufigste Größe haben. Die sogenannte Programmbereich Das enthält die Daten, die üblicherweise 25 Millimeter vom Mittelpunkt entfernt sind.[4] Eine typische Scheibe ist ca. 1,2 mm (0,05 Zoll) dick, während die Spurabteilung (Entfernung von der Mitte einer Strecke bis zur Mitte des nächsten) von 1,6 reicht μm (zum CDs) bis 320 nm (zum Blu-ray-Discs).

Aufzeichnungsarten

Eine optische CD wird entwickelt, um einen von drei Aufzeichnungsarten zu unterstützen: schreibgeschützte (z. B. CD und CD-ROM), aufzeichnende (Schreibeinheit, z. CD-R) oder rekordabel (umschreiben, z. CD-RW). Schreibende optische Discs haben üblichPhthalocyanin) Azofarbstoff, hauptsächlich verwendet von Wörtlich, oder ein Oxonolfarbstoff, verwendet von Fujifilm[5]) Aufzeichnungsschicht zwischen dem Substrat und der reflektierenden Schicht. Umschreibungsscheiben enthalten typischerweise eine Legierung Aufzeichnungsschicht, die aus a besteht Phasenwechselmaterial, meistens Aginsbteeine Legierung von Silber-, Indium, Antimon, und Tellur.[6] AZO -Farbstoffe wurden 1996 eingeführt, und Phthalocyanin begann erst 2002 einen großen Einsatz zu unterschiedliche Farben haben.

Blu-ray-Disc-Aufzeichnungen Discs verwenden normalerweise keine organische Farbstoffaufzeichnungsschicht, sondern verwenden stattdessen eine anorganische Aufzeichnungsschicht. Diejenigen, die als Low-High (LTH) -D-Scheiben bezeichnet werden, können in vorhandenen CD- und DVD-Produktionslinien hergestellt werden, sind jedoch von geringerer Qualität als herkömmliche Blu-ray-Aufzeichnungsscheiben.

Verwendungszweck

Optische Discs werden oft gespeichert In besonderen Fällen manchmal als Juwelisten bezeichnet und am häufigsten für verwendet werden Digitale ErhaltungMusik speichern (z. B. zur Verwendung in a CD-Player), Video (z. B. zur Verwendung in a Blu-Ray Spieler) oder Daten und Programme für persönliche Computer (PC) sowie offline Hardcopy Datenverteilung aufgrund niedrigerer Preise pro Einheit als andere Medienarten. Das Optical Storage Technology Association (OSTA) förderte standardisiert optische Speicherung Formate.

Bibliotheken und Archive führen zu OPTISCHE Medienerhaltung Verfahren, um die fortgesetzte Benutzerfreundlichkeit im optischen Disc -Laufwerk des Computers oder entsprechenden Disc -Player zu gewährleisten.

Dateioperationen von traditionellem Massenspeicher Geräte wie Flash -Laufwerke, Speicherkarten und Festplatte kann mit a simuliert werden UDF Live -Dateisystem.

Für Computerdatensicherung und physische Datenübertragung, optische Discs wie CDs und DVDs werden nach und nach durch schnellere, kleinere Festkörpergeräte ersetzt, insbesondere durch die USB-Stick.[7] Dieser Trend wird voraussichtlich fortgesetzt, da die USB -Flash -Laufwerke weiterhin Kapazität und Preisverfall erhöhen.

Darüber hinaus haben Musik, Filme, Spiele, Software und Fernsehsendungen über das Internet gekauft, geteilt oder gestreamt. Audio-CDs und Blu-Rays werden jedoch von einigen immer noch bevorzugt und gekauft, um ihre Lieblingswerke zu unterstützen und gleichzeitig etwas Greifbares und auch seit Audio-CDs (neben Schallplatten und Kassetten) enthalten unkomprimiertes Audio ohne die Artefakte, die von vorgestellt wurden Verlustige Komprimierung Algorithmen mögen MP3und Blu-rays bieten eine bessere Bild- und Klangqualität als Streaming-Medien, ohne sichtbare Komprimierungsartefakte aufgrund höherer Bitrate und mehr verfügbaren Speicherplatz.[8] Blu-rays mögen es jedoch manchmal sein zerkleinert Über das Internet, aber Torrenting ist für einige möglicherweise keine Option, da die Einschränkungen durch eingerichtet wurden ISPs Aus rechtlichen oder urheberrechtlichen Gründen, geringen Download -Geschwindigkeiten oder nicht genügend verfügbaren Speicherplatz, da der Inhalt bis zu mehreren Dutzend Gigabyte wiegt. Blu-rays sind möglicherweise die einzige Option für diejenigen, die große Spiele spielen möchten, ohne sie über eine unzuverlässige oder langsame Internetverbindung herunterzuladen. Dies ist der Grund, warum sie (ab 2020) immer noch von Spielkonsolen verwendet werden, wie die Playstation 4 und Xbox one x. Ab 2020 ist es ungewöhnlich, dass PC-Spiele in einem physischen Format wie Blu-ray verfügbar sind.

Discs sollten keine Aufkleber haben und nicht zusammen mit Papier aufbewahrt werden. Die Papiere müssen vor der Lagerung aus dem Juwelengehäuse entfernt werden. Scheiben sollten von den Rändern behandelt werden, um das Kratzen zu verhindern, wobei der Daumen am inneren Rand der Scheibe. Bei der ISO -Standard 18938: 2008 handelt es sich um die besten optischen Disc -Handhabungstechniken. Die optische Scheibenreinigung sollte niemals in einem kreisförmigen Muster durchgeführt werden, um zu vermeiden, dass konzentrische Krümmungen sich auf der Scheibe bilden. Eine unsachgemäße Reinigung kann die Scheibe kratzen. Aufzeichnbare Discs sollten über längere Zeitraum nicht dem Licht ausgesetzt sein. Optische Scheiben sollten unter trockenen und kühlen Bedingungen gelagert werden, um die Langlebigkeit mit Temperaturen zwischen -10 und 23 ° C zu erhöhen, die nie 32 ° C überschreiten, und mit der Luftfeuchtigkeit nie unter 10% fällt, wobei die empfohlene Lagerung bei 20 bis 50% der Luftfeuchtigkeit ohne empfohlen wird Schwankungen von mehr als ± 10%.

Haltbarkeit

Obwohl optische Discs haltbarer sind als frühere audiovisuelle und Datenspeicherformate, sind sie anfällig für Umwelt- und tägliche Nutzungsschäden, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden.

Optische Discs sind nicht unkontrollierbar Katastrophale Fehler wie zum Beispiel Kopf stürzt ab, Stromstöße, oder die Exposition gegenüber Wasser wie Festplattenfahrten und Flash-speicher, da die Speicher von optischen Laufwerken nicht an optische Scheiben selbst gebunden sind wie mit Festplatten -Laufwerken und Flash -Speichercontrollerund eine Scheibe kann normalerweise von einem fehlerhaften optischen Antrieb wiederhergestellt werden, indem eine Unscharf -Nadel in das Notfall -Lochloch drückt und keinen sofortigen Wassereintritt und keine integrierte Schaltung hat.

Sicherheit

Da auf das Medium selbst nur über einen Laserstrahl, keine internen Steuerschaltungen, zugegriffen wird, kann es keine böswillige Hardware wie sogenannte enthalten Gummi oder USB -Mörder.

Malware kann sich nicht über fabrikgepresste Medien, finanzierte Medien oder nicht ausbreiten oder -ROM (Nur-Lese-Speicher) Antriebstypen, deren Laser die Kraft fehlen, Daten zu schreiben. Malware ist konventionell programmiert, um traditionell zu erkennen und zu verbreiten Massenspeicher Geräte wie Flash -Laufwerke, extern Solid State Drives und Festplattenfahrten.[9]

Geschichte

Hauptartikel: Geschichte der optischen Speichermedien
Eine frühere analoge optische Scheibe, die 1935 für Lichttonorgel (Probenahmeorgan) aufgezeichnet wurde

Die erste aufgezeichnete historische Verwendung einer optischen Scheibe war 1884, als Alexander Graham Bell, Chichester Bell und Charles Sumner Tainter Aufgenommener Ton auf einer Glasscheibe mit einem Lichtstrahl.[10]

Optophonie ist ein sehr frühes Beispiel (1931) für ein Aufnahmegerät, das Licht sowohl zum Aufnehmen als auch für die Wiedergabe von Soundsignalen auf einem transparenten Foto verwendet.[11]

Ein frühes optisches Disc -System existierte 1935 mit dem Namen Lichttonorgel.

Eine frühe analoge optische Disc, die für die Videoaufzeichnung verwendet wurde David Paul Gregg 1958[12] und in den USA 1961 und 1969 in den USA patentiert. Diese Form der optischen Scheibe war eine sehr frühe Form der DVD (US -Patent 3.430.966). Es ist von besonderem Interesse, dass das US -Patent 4.893.297, eingereicht 1989, ausgestellt 1990, generiert Königseinkommen Für die DVA der Pioneer Corporation bis 2007 - dann die CD umfasst, DVDund Blu-ray-Systeme. In den frühen 1960er Jahren kaufte die Music Corporation of America Greggs Patente und seine Firma Gauss Electrlophysics.

Amerikanischer Erfinder James T. Russell Es wurde die Erfindung des ersten Systems zugeschrieben, um ein digitales Signal auf einer optischen transparenten Folie aufzuzeichnen, die von einer Hochleistungs-Halogenlampe von hinten beleuchtet wird. Russells Patentantrag wurde erstmals 1966 eingereicht und 1970 ein Patent gewährt. Nach Rechtsstreitigkeiten lizenzierte Sony und Philips in den 1980er Jahren Russells Patente (damals von einer kanadischen Firma, Optical Recording Corp.).[13][14][15]

Sowohl Greggs als auch Russells CD sind Floppy Media, die im transparenten Modus gelesen wurden, was ernsthafte Nachteile auferlegt. In dem Niederlande im Jahr 1969,, Philips Forschung PhysikerPieter Kramer erfand eine optische Videodisc im reflektierenden Modus mit einer Schutzschicht, die von einem fokussierten gelesen wurde Laser- Strahl US -Patent 5.068.846, eingereicht 1972, ausgestellt 1991. Kramers physisches Format wird in allen optischen Scheiben verwendet. 1975 begannen Philips und MCA zusammenzuarbeiten, und 1978 präsentierten sie kommerziell viel zu spät ihre lang erwarteten Laserdisc in Atlanta. MCA lieferte die Discs und Philips die Spieler. Die Präsentation war jedoch ein kommerzielles Versagen, und die Zusammenarbeit endete.

In Japan und den USA,, Pionier Es war mit dem Laserdisc bis zum Aufkommen der DVD. 1979 Philips und Sonyim Konsortium entwickelte die erfolgreich die Audio -Kompakt -Disc.

1979 bauten Exxon -Sternensysteme in Pasadena, CA, einen computergesteuerten Wurmantrieb, der Dünnfilmbeschichtungen von Tellurium und Selen auf einer Glasscheibe mit 12 "Durchmesser verwendete. Das Aufnahmesystem verwendete blaues Licht bei 457 nm, um bei 632,8 nm aufzunehmen und rotes Licht zu erhalten. zum Lesen. Star Systems wurde 1981 von der Storage Technology Corporation (STC) gekauft und wurde nach Boulder, CO. Die Entwicklung der Wurmtechnologie wurde mit einem Durchmesser von 14 Zoll Aluminiumsubstraten fortgesetzt. Beta-Tests der Festplatten, die ursprünglich mit dem Laser-Speicherlauf 2000 (LSD-2000) bezeichnet wurden, war nur mäßig erfolgreich. Viele der Festplatten wurden an die RCA -Labors (jetzt David Sarnoff Research Center) verschifft, um in den Archivierungsbemühungen der Bibliothek des Kongresses eingesetzt zu werden. Die STC -Scheiben verwendeten eine versiegelte Patrone mit einem optischen Fenster zum Schutz US -Patent 4.542.495.

Das CD-ROM Das Format wurde von Sony und entwickelt Philips, eingeführt 1984 als Erweiterung von Digitale Disc -Audio verdichten und angepasst, um jegliche Form von digitalen Daten zu halten. Im selben Jahr demonstrierte Sony a Laserdisc Datenspeicherformat mit einer größeren Datenkapazität von 3,28 GB.[16]

In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren baute Optex, Inc. aus Rockville, MD, ein löschbares optisches digitales Video -Disc -System US -Patent 5.113.387 Unter Verwendung von Elektronenfallen optischen Medien (ETOM)US -Patent 5,128.849. Obwohl diese Technologie in der Dezember -Ausgabe des Video Pro Magazine 1994 geschrieben wurde und "den Tod des Bandes" versprach, wurde sie nie vermarktet.

Mitte der neunziger Jahre ein Herstellerkonsortium (Sony, Philips, Toshiba, Panasonic) entwickelte die zweite Generation der optischen Scheibe, die DVD.[17]

Magnetische Festplatten fanden begrenzte Anwendungen bei der Speicherung der Daten in großer Menge. Daher bestand die Notwendigkeit, weitere Datenspeichertechniken zu finden. Infolgedessen wurde festgestellt, dass durch die Verwendung optischer Mittel, die große Datenspeichergeräte verwenden können, die wiederum zu den optischen Scheiben führten. Die allererste Anwendung dieser Art war die Compact Disc (CD), die in Audiosystemen verwendet wurde.

Sony und Philips entwickelten Mitte der 1980er Jahre die erste Generation der CDs mit den vollständigen Spezifikationen für diese Geräte. Mit Hilfe dieser Technologie wurde die Möglichkeit, das analoge Signal in digitales Signal darzustellen, auf ein großes Niveau ausgewählt. Zu diesem Zweck wurden die 16-Bit-Proben des analogen Signals mit der Geschwindigkeit von entnommen 44.100 Proben pro Sekunde. Diese Stichprobenrate basierte auf der Nyquist Rate Von 40.000 Proben pro Sekunde erforderlich, um den hörbaren Frequenzbereich ohne Aliasing auf 20 kHz zu erfassen, mit einer zusätzlichen Toleranz, um die Verwendung von weniger als perfekten analogen Audio-Vorfiltern zu ermöglichen, um höhere Frequenzen zu entfernen.[18] Die erste Version des Standards erlaubte bis zu 75 Minuten Musik, die 650 MB Speicher benötigte.

Das DVD Die CD erschien in der Gesellschaft weit verbreitet.

Die optische Scheibe der dritten Generation wurde im Jahr 2000–2006 entwickelt und als Blu-ray-Scheibe eingeführt. Erste Filme zu Blu-ray-Discs wurden im Juni 2006 veröffentlicht.[19] Blu-ray setzte sich schließlich in einem durch High Definition optischer Disc -Formatkrieg über ein konkurrierendes Format die HD DVD. Eine Standard-Blu-ray-Disc kann etwa 25 GB Daten, eine DVD etwa 4,7 GB und eine CD ca. 700 MB aufnehmen.

Vergleich verschiedener optischer Speichermedien

Erste Generation

Von den Starts wurden optische Discs verwendet, um analoge Video-Videos und spätere digitale Medien wie Musik oder Computersoftware zu speichern. Das Laserdisc Format gespeichert Analoges Video Signale für die Verteilung von Heimvideo, aber kommerziell verloren gegen die VHS Video Kassette Format, hauptsächlich aufgrund seiner hohen Kosten und der Nicht-Rekordabilität; Andere Scheibenformate der ersten Generation wurden nur zum Speichern digitaler Daten konzipiert und waren zunächst nicht als Nutzung als Nutzung digitales Video Mittel.

Die meisten Disc-Geräte der ersten Generation hatten einen Infrarot-Laser-Lesekopf. Die Mindestgröße des Laserflecks ist proportional zur Wellenlänge des Lasers ist die Wellenlänge so ein begrenzender Faktor für die Menge an Informationen, die in einem bestimmten physischen Bereich auf der Scheibe gespeichert werden können. Der Infrarotbereich liegt außerhalb des langwelligen Ende des sichtbaren Lichtspektrums und unterstützt daher weniger Dichte als das sichtbare Licht mit kürzerer Wellenlänge. Ein Beispiel für die Datenspeicherkapazität mit hoher Dichte, die mit einem Infrarot-Laser erreicht wird, beträgt 700 MB Netto-Benutzerdaten für eine 12-cm-Kompakt-Disc.

Weitere Faktoren, die die Datenspeicherdichte beeinflussen, sind: das Vorhandensein mehrerer Datenschichten auf der Disc, die Rotationsmethode (Rotationsmethode (Konstante lineare Geschwindigkeit (CLV), Konstante Winkelgeschwindigkeit (CAV) oder Zonen-Cav), die Zusammensetzung von Ländern und Gruben und wie viel Rand nicht genutzt ist, ist in der Mitte und am Rand der Scheibe.

Zweite Generation

Optische Discs der zweiten Generation bestanden für die Speicherung vieler Datenmengen, einschließlich digitaler Videos in Sendungen. Solche Discs werden normalerweise mit einem Laser mit sichtbarem Licht (normalerweise rot) gelesen. die kürzere Wellenlänge und größerer Numerische Blende[20] Erlauben Sie einen schmaleren Lichtstrahl, der kleinere Gruben und Länder in der Scheibe ermöglichen. Im DVD-Format ermöglicht dies 4,7 GB Speicher auf einer einseitigen einseitigen Einzelscheibe von 12 cm; Alternativ kleinere Medien wie die Dataplay Format kann eine Kapazität haben, die mit der der größeren, Standard -Kompakt -12 -cm -Scheibe vergleichbar ist.[21]

Dritte Generation

Optische Discs der dritten Generation werden zum Verteilen verwendet Hochdefinitionsvideo und Videospiele und unterstützen größere Datenspeicherkapazitäten, die mit Kurzwellenlängen-sichtbar-Licht-Lasern und größeren numerischen Öffnungen erreicht werden. Blu-ray-Disc und HD-DVD verwendet Blau-Violett-Laser und fokussieren die Optik einer größeren Blende, um mit Discs mit kleineren Gruben und Ländern zu verwenden, wodurch eine größere Datenspeicherkapazität pro Schicht verwendet wird.[20] In der Praxis wird die effektive Multimedia -Präsentationskapazität durch erweitertes Video verbessert Datenkompression Codecs wie zum Beispiel H.264/MPEG-4 AVC und VC-1.

Angekündigt, aber nicht veröffentlicht:

Vierte Generation

Die folgenden Formate gehen über die aktuellen Discs der dritten Generation hinaus und haben das Potenzial, mehr als einen Terabyte zu halten (1 TB) von Daten und zumindest einige sind für Kälte gedacht Datenspeicher in Daten Center:[24][zweifelhaft – diskutieren]

Angekündigt, aber nicht veröffentlicht:

Im Jahr 2004 entwickelte die Entwicklung der Holographische vielseitige Scheibe (HVD) begann, was die Speicherung mehrerer Terabyte Daten pro Disc versprach. Die Entwicklung stagnierte sich jedoch aufgrund mangelnder Finanzmittel gegen Ende der 2000er Jahre.

Im Jahr 2006 wurde berichtet, dass japanische Forscher ultraviolette Strahllaser mit einer Wellenlänge von 210 Nanometern entwickelten, was eine höhere ermöglichen würde bisschen Dichte als Blu-ray-Discs.[26] Ab 2022 wurden keine Aktualisierungen dieses Projekts gemeldet.

Überblick über optische Typen

Name Kapazität Experimental[Anmerkung 1] Jahre[Anmerkung 2]
Laserdisc (Ld) 0,3 GB 1971–2001
Schreiben Sie einmal, lesen Sie viele Festplatten (WURM) 0,2–6,0 GB 1979–1984
Compact Disc (CD) 0,7–0,9 GB 1982 - present
Optischer Elektronen -Fallenspeicher (ETOM) 6.0–12.0 GB 1987–1996
Minidisc (MD) 0,14–1,0 GB 1989 - present
Magneto optische Scheibe (Mod) 0,1–16,7 GB 1990 - present
Digitale vielseitige Scheibe (DVD) 4,7–17 GB 1995 - present
Limdow (Laserintensitätsmodulation direkter Überschreibe) 2,6 GB 10 GB 1996 - present
GD-ROM 1,2 GB 1997–2006
Fluoreszierende Mehrschichtscheibe 50–140 GB 1998-2003
Vielseitige mehrschichtige Disc (VMD) 5–20 GB 100 GB 1999-2010
Hyper CD-ROM 1 pb 100 eb 1999 - present
Dataplay 500 MB 1999-2006
Ultra -Dichte optisch (DU TUST) 30–60 GB 2000 -present
FVD (FVD) 5.4–15 GB 2001 - present
Verbesserte vielseitige Scheibe (EVD) DVD 2002-2004
HD DVD 15–51 GB 1 TB 2002-2008
Blu-Ray Disc (BD) 25 GB
50 GB
100 GB (Bdxl)
128 GB (Bdxl)		 1 TB 2002 - present
2010-Präsentation (BDXL)
Professionelle Disc für Daten (PDD) 23 GB 2003-2006
Professionelle Scheibe 23–128 GB 2003 - present
Digitale Mehrschichtplatte 22-32 GB 2004–2007
Multiplexed optische Datenspeicherung (Mods-disc) 250 GB - 1 TB 2004 - present
Universal Media Disc (UMD) 0,9–1,8 GB 2004–2014
Holographische vielseitige Scheibe (HVD) 6,0 TB 2004–2012
Proteinbeschichtete Scheibe[es] (PCD) 50 TB 2005–2006
M-Disc 4,7 GB (DVD -Format)
25 GB (Blu-ray-Format)
50 GB (Blu-ray-Format)
100 GB (Bdxl Format) [27] 		2009 - present
Archivscheibe 0,3-1 TB 2014 - present
Ultra HD Blu-ray 50 GB
66 GB
100 GB
128 GB		 2015 - present
Anmerkungen
  1. ^ Prototypen und theoretische Werte.
  2. ^ Jahre von (bekannter) Entwicklung der Entwicklung bis zum Ende des Vertriebs oder der Entwicklung.

Aufzeichnbare und beschreibbare optische Discs

Hauptartikel: Optische Disc -Aufzeichnungstechnologien

Es gibt zahlreiche optische Formate direkt zur Festplattenaufzeichnung Geräte auf dem Markt, die alle darauf basieren, einen Laser zu verwenden, um die zu ändern Reflexionsvermögen des Digitale Aufnahme Medium, um die Auswirkungen der Gruben und Länder zu duplizieren, die erzeugt haben, wenn eine kommerzielle optische Scheibe gedrückt wird. Formate wie CD-R und DVD-R sind "Schreiben Sie einmal viele Lesen Sie viele"oder schreibende während CD-RW und DVD-RW sind neu abgeschrieben, eher wie a Magnetische Aufzeichnung Festplatte (HDD). Medientechnologien variieren, M-Disc Verwendet eine andere Aufnahmetechnik und Medien gegen DVD-R und BD-R.

Oberflächenfehlerscanning

Fehlerrate -Messung an einer DVD+R. Die Fehlerrate liegt immer noch in einem gesunden Bereich.

Optische Medien können prädiktiv nach Fehlern gescannt werden und Medienverschlechterung lange bevor Daten unlesbar werden.[28]

Eine höhere Fehlerrate kann auf verschlechternde und/oder qualitativ hochwertige Medien, physische Schäden, unreine Oberfläche und/oder Medien, die unter Verwendung eines fehlerhaften optischen Antriebs geschrieben wurden, hinweisen. Diese Fehler können durch entschädigt werden fehler Korrektur in gewissem Maße.

Fehlerscanning -Software umfasst Nero Discspeed, K-Probe, Opti Drive Control (früher "CD Speed ​​2000") und DVD Info Pro zum Fensterund qpxtool für plattformübergreifend.

Die Unterstützung der Fehlerscanning -Funktionalität variiert nach dem Hersteller und Modell des optischen Antriebs.[29]

Fehlertypen

Es gibt verschiedene Arten von Fehlermessungen, einschließlich sogenannter "C1", "C2" und "Cu" Fehler auf CDs, und "Pi/PO (Parität inner/äußere) Fehler" und desto kritischer "Pi/Po -Fehler" auf DVDs. Fein-Korn-Fehlermessungen auf CDs, die von sehr wenigen optischen Laufwerken unterstützt werden, werden genannt E11, E21, E31, E21, E22, E32.

"Cu" und "Pof" darstellen nicht korrigierbare Fehler bei Daten -CDs bzw. DVDs Datenverlustund kann ein Ergebnis von zu vielen aufeinanderfolgenden kleineren Fehlern sein.[30]

Aufgrund der schwächeren Fehlerkorrektur auf Audio -CDs (Rotes Buch Standard) und Video -CDs (Weißes Buch Standard), C2 -Fehler führen bereits zu Datenverlust. Selbst bei C2 -Fehlern ist der Schaden in gewissem Maße unhörbar.

Blu-Ray Discs verwenden sogenannte LDC (Langstreckencodes) und BIS (Burst -Indikations -Subcodes) Fehlerparameter. Nach Angaben des Entwicklers der Opti Drive Control Software, eine CD kann bei einem als gesund angesehen werden LDC Fehlerrate unter 13 und BIS Fehlerrate unter 15.[31]

Optische Scheibenherstellung

Hauptartikel: CD -Herstellung

Optische Discs werden unter Verwendung der Replikation hergestellt. Dieser Prozess kann mit allen Disc -Typen verwendet werden. Aufzeichnungsscheiben haben wichtige Informationen wie Hersteller, Disc-Typ, maximale Lese- und Schreibgeschwindigkeiten usw. in Replikation, a sauberes Zimmer Mit gelbem Licht ist erforderlich, um den lichtempfindlichen Fototooresist zu schützen und zu verhindern, dass Staub die Daten auf der Scheibe korrumpiert.

Ein Glasmeister wird in der Replikation verwendet. Der Master wird in eine Maschine gelegt, die ihn mit einem rotierenden Bürsten und einem entionisierten Wasser so weit wie möglich reinigt und auf den nächsten Schritt vorbereitet. Im nächsten Schritt inspiziert ein Oberflächenanalysator die Sauberkeit des Meisters, bevor der Photoresist auf den Master angewendet wird.

Der Photoresist wird dann in einem Ofen gebacken, um ihn zu festigen. Im Expositionsprozess wird der Master dann in einen Plattenspieler platziert, bei dem ein Laser den Widerstand gegen Licht selektiv freilegt. Gleichzeitig werden ein Entwickler und entionisiertes Wasser auf die Scheibe aufgetragen, um den exponierten Widerstand zu entfernen. Dieser Prozess bildet die Gruben und Länder, die die Daten auf der Disc repräsentieren.

Anschließend wird eine dünne Metallbeschichtung auf den Meister aufgetragen, wodurch ein Negativ des Meisters mit den Gruben und landet. Das Negative wird dann vom Master abgezogen und in einer dünnen Kunststoffschicht beschichtet. Der Plastik schützt die Beschichtung, während ein Schlag ein Loch in die Mitte der Scheibe drückt und überschüssiges Material schlägt.

Das Negative ist jetzt ein Stamper - ein Teil der Form, der zur Replikation verwendet wird. Es wird auf einer Seite der Form platziert, wobei die Datenseite die Gruben und Länder ausgesetzt sind. Dies geschieht in einer Injektionsformmaschine. Die Maschine schließt dann die Form und injiziert Polycarbonat in den Hohlraum, der durch die Wände der Form gebildet wird, die die Scheibe mit den Daten bildet oder formt.

Das geschmolzene Polycarbonat füllt die Gruben oder Räume zwischen den Ländern auf dem Negativ und erfasst ihre Form, wenn sie sich verfestigt. Dieser Schritt ist etwas ähnlich wie Aufzeichnung drücken.

Die Polycarbonat -Scheibe kühlt schnell ab und wird vor der Bildung einer anderen Scheibe stark entfernt. Die Scheibe wird dann metallisiert und mit einer dünnen reflektierenden Aluminiumschicht bedeckt. Das Aluminium füllt den Raum, der einst vom Negativ besetzt ist.

Anschließend wird eine Lackschicht aufgetragen, um die Aluminiumbeschichtung zu schützen und eine zum Drucken geeignete Oberfläche bereitzustellen. Der Lack wird in der Nähe der Mitte der Scheibe aufgetragen, und die Scheibe wird gesponnen, wodurch der Lack auf der Oberfläche der Scheibe gleichmäßig verteilt wird. Der Lack wird mit UV -Licht gehärtet. Die Discs werden dann Seidenschriften oder ein Etikett ansonsten angewendet.[32][33][34]

Aufzeichnungsscheiben fügen eine Farbstoffschicht hinzu, und umrahmen Discs fügen stattdessen eine Phasenänderungslegierschicht hinzu, die durch obere und untere dielektrische (elektrisch isolierende) Schichten geschützt ist. Die Schichten können gesputtert werden. Die zusätzliche Schicht befindet sich zwischen den Rillen und der reflektierenden Schicht der Scheibe. Rillen werden anstelle der traditionellen Gruben und Länder, die in replizierten Scheiben zu finden sind, in replizierten Scheiben hergestellt, und die beiden können in demselben Expositionsprozess hergestellt werden.[35][36][37][38][39] In DVDs werden die gleichen Prozesse wie in CDs durchgeführt, jedoch in einer dünneren Scheibe. Die dünnere Scheibe wird dann auf eine Sekunde gebunden, gleichermaßen dünn, aber leer mit UV-härter Flüssiger Klebstoff optisch klare Klebstoffeine DVD -Scheibe bilden.[40][5][41][42] Dadurch bleibt die Daten in der Mitte der Scheibe, was für DVDs erforderlich ist, um ihre Speicherkapazität zu erreichen. In Multi -Layer -Scheiben werden für alle Schichten mit Ausnahme der letzten Schicht, die die tiefste ist und eine traditionelle reflektierende Beschichtung verwendet.[43][44][45]

DVDs mit zwei Schicht werden etwas anders gemacht. Nach der Metallisation (mit einer dünneren Metallschicht, um etwas Licht durchzugehen) werden Basis- und Grubenübertragungsharze in der Mitte der Scheibe aufgetragen und vorgehärtet. Dann wird die Scheibe mit einem anderen Stamper erneut gedrückt, und die Harze werden mit UV -Licht vollständig geheilt, bevor sie vom Stempel getrennt werden. Dann erhält die Scheibe eine andere, dickere Metallisationsschicht und wird dann mit dem Loca -Kleber an die leere Scheibe gebunden. DVD-R DL- und DVD+R-DL-Scheiben erhalten nach der Heilung eine Farbstoffschicht, jedoch vor der Metallisation. CD-R-, DVD-R- und DVD+R-Scheiben empfangen die Farbstoffschicht nach dem Druck, aber vor der Metallisierung. CD-RW, DVD-RW und DVD+RW empfangen eine Metalllegierung, die zwischen 2 dielektrischen Schichten eingeklemmt ist. HD-DVD wird genauso wie DVD hergestellt. In den aufzeichnbaren und neu geschriebenen Medien besteht der größte Teil des Stamper aus Rillen, nicht aus Gruben und Ländern. Die Rillen enthalten a Wackelfrequenz Das wird verwendet, um die Position des Lesens oder des Schreibens von Laser auf der Scheibe zu lokalisieren. DVDs verwenden stattdessen Vorgruben mit einem konstanten Frequenzwackeln.[36]

Blu-Ray

Htl (High-to-Tiefe Typ) Blu-ray-Discs werden unterschiedlich gemacht. Zuerst ein Siliziumwafer wird anstelle eines Glasmeisters verwendet.[46] Der Wafer wird genauso verarbeitet wie ein Glasmeister.

Der Wafer wird dann elektropliert, um einen 300-Mikron-dicken Nickel-Stamper zu bilden, der vom Wafer abgezogen wird. Der Stamper wird in einer Presse oder einem Präders an einer Form montiert.

Die Polycarbonatscheiben sind ähnlich wie DVD- und CD -Scheiben geformt. Wenn die hergestellten Scheiben BD-Rs oder BD-RES sind, ist die Form mit einem Stamper ausgestattet, das ein Rillenmuster auf die Scheiben stampft, anstelle der Gruben und Länder, die auf BD-ROM-Scheiben enthalten sind.

Nach dem Abkühlen wird eine 35 Nanometer dicke Schicht Silberlegierung auf die Scheibe verwendet sputtern.[47][48][49] Anschließend wird die zweite Schicht erstellt, indem Basis- und Grubenübertragungsharze auf die Scheibe aufgetragen werden und in ihrer Mitte vorgehärtet werden.

Nach der Anwendung und Vorhüllung wird die Scheibe unter Verwendung eines Stamper gedrückt oder geprägt und die Harze werden sofort unter Verwendung intensiver UV-Licht geheilt, bevor die Scheibe vom Stempel getrennt ist. Der Stamper enthält die Daten, die an die Disc übertragen werden. Dieser Prozess wird als Präge bezeichnet und ist der Schritt, der die Daten auf die Disc eingraviert, wodurch der in der erste Ebene verwendete Pressungsprozess ersetzt wird und auch für Multi -Layer -DVD -Discs verwendet wird.

Dann wird eine 30-Nanometer-dicke Schicht Silberlegierung dann auf die Scheibe gesputtert und der Vorgang wird so oft wie erforderlich wiederholt. Jede Wiederholung erstellt eine neue Datenschicht. (Die Harze werden erneut angewendet, vorgehärtet, gestempelt (mit Daten oder Rillen) und geheilt, Silberlegierung ist gesputtert und so weiter)

BD-R- und BD-RE-Scheiben empfangen (durch Sputtern) eine Metall-Legierung (die zwischen zwei dielektrischen Schichten, ebenfalls in BD-RE), vor dem Erhalt der 30-Nanometer-Metallisation (Silberlegierung, Aluminium oder in BD-RE Gold) Schicht, die gesputtert ist. Alternativ kann die Silberlegierung angewendet werden, bevor die Aufzeichnungsschicht angewendet wird. Silberlegierungen werden normalerweise in Blu-Strahlen verwendet, und Aluminium wird normalerweise für CDs und DVDs verwendet. Gold wird in einigen "Archiv" -Cds und DVDs verwendet, da es chemisch inerte und gegen Korrosion resistent ist als Aluminium, was in korrodiert Aluminiumoxid, was in gesehen werden kann Scheibenfäule Als transparente Flecken oder Punkte in der Scheibe verhindern die Scheibe das Lesen, da das Laserlicht durch die Scheibe verläuft, anstatt wieder in die Laser -Pickup -Montage reflektiert zu werden, um zu lesen. Normalerweise korrodiert Aluminium nicht, da es eine dünne Oxidschicht aufweist, die sich beim Kontakt mit Sauerstoff bildet. In diesem Fall kann es aufgrund seiner Dünnheit korrodieren.

Anschließend wird die 98-Mikron-dicke Abdeckungsschicht unter Verwendung von UV-Härtung aufgetragen flüssiger Klebstoff optisch klare Klebstoffund ein 2 Mikrometerdicker Hartmantel (wie z. Durabis) wird auch mit UV -Licht angewendet und geheilt. Im letzten Schritt ein 10 Nanometer dick Siliziumnitrid Die Barriereschicht wird auf die Etikettseite der Scheibe angewendet, um vor Feuchtigkeit zu schützen.[37][47][50][51] Blu-rays haben ihre Daten sehr nahe an der Lesefläche der Scheibe, was für Blu-Strahlen erforderlich ist, um ihre Kapazität zu erreichen.

Discs in großen Mengen können entweder repliziert oder dupliziert werden. In der Replikation wird der oben erläuterte Prozess verwendet, um die Discs zu erstellen, während in der Duplikation CD-R-, DVD-R- oder BD-R-Discs aufgezeichnet und abgeschlossen werden, um weitere Aufnahmen zu verhindern und eine breitere Kompatibilität zu ermöglichen.[52] (Sehen Optische Scheibenautorierung). Die Ausrüstung ist auch anders: Die Replikation wird durch vollständig automatisierte, speziell gebaute Maschinen durchgeführt, deren Kosten auf Hunderttausenden von US-Dollar auf dem gebrauchten Markt liegen.[53] Während die Duplikation automatisiert werden kann (unter Verwendung eines sogenannten als Autoloaders genannten[54]) oder von Hand erledigt werden und nur einen kleinen Tischplikator benötigt.[55]

Spezifikationen

Basis (1 ×) und (Strom) maximale Geschwindigkeiten nach der Erzeugung
Generation Base Max
(Mbit/s) (Mbit/s) ×
1. (CD) 1.17 65.6 56 ×
2. (DVD) 10.57 253.6 24 ×
3. (BD) 36 504 14 ×[56]
4. (Anzeige) ? ? 14 ×
Kapazität und Nomenklatur[57][58]
Bezeichnung Seiten Schichten
(gesamt)		 Durchmesser Kapazität
(cm) (Gb))
Bd SS SL 1 1 8 7.8
Bd Ss dl 1 2 8 15.6
Bd SS SL 1 1 12 25
Bd Ss dl 1 2 12 50
Bd SS TL 1 3 12 100
Bd SS ql 1 4 12 128
CD -ROM 74 min SS SL 1 1 12 0,682
CD -ROM 80 min SS SL 1 1 12 0,737
CD-ROM SS SL 1 1 8 0,194
DDCD -ROM SS SL 1 1 12 1.364
DDCD -ROM SS SL 1 1 8 0,387
DVD - 1 SS SL 1 1 8 1.46
DVD - 2 Ss dl 1 2 8 2.66
DVD - 3 Ds sl 2 2 8 2.92
DVD - 4 Ds dl 2 4 8 5.32
DVD - 5 SS SL 1 1 12 4.70
DVD - 9 Ss dl 1 2 12 8.54
DVD - 10 Ds sl 2 2 12 9.40
DVD - 14 Ds dl/sl 2 3 12 13.24
DVD - 18 Ds dl 2 4 12 17.08
DVD - R 1.0 SS SL 1 1 12 3.95
DVD -R (2.0), +R, –rw, +rw SS SL 1 1 12 4.7
DVD-R, +R, –rw, +rw Ds sl 2 2 12 9.40
DVD -RAM SS SL 1 1 8 1.46
DVD -RAM Ds sl 2 2 8 2.65
DVD -RAM 1.0 SS SL 1 1 12 2.58
DVD -RAM 2.0 SS SL 1 1 12 4.70
DVD -RAM 1.0 Ds sl 2 2 12 5.16
DVD -RAM 2.0 Ds sl 2 2 12 9.40

Siehe auch

Verweise

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Externe Links