Железо

Frequently Asked Questions
(Часто Задаваемые Вопросы)
записываемые компакт-диски
приводы CD-R

Система однократной (CD-Recordable — записываемый CD) и многократной (CD-Erasable — стираемый CD, CD-ReWritable — перезаписываемый CD) записи компакт-дисков. CD-RW и CD-E обозначают одно и то же — диск с возможностью стирания и перезаписи, причем название CD-RW практически вытеснило CD-E. Терминами CD-R, CD-E и CD-RW обозначаются как устройства для записи, так и сами диски.

Для однократной записи используются так называемые "болванки", представляющие собой обычный компакт-диск, в котором отражающий слой выполнен преимущественно из золотой или серебряной пленки, а между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам. Регистрирующий слой чаще всего имеет синий или золотистый цвет; сочетание синего регистрирующего и золотого отражающего слоя придает диску зеленоватый оттенок.

На CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дисках — TOC и набор дорожек различных типов. Это позволяет при помощи соответствующего программного обеспечения записывать звуковые, фото- и видеодиски, которые могут затем проигрываться в бытовых звуковых и видеопроигрывателях. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже обычного, отчего некоторые устройства могут работать с ними неуверенно.

В перезаписываемых дисках используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое состояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и однократных CD, что делает невозможным их считывание в обычных приводах. Для чтения CD-RW необходим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника (Auto Gain Control). Способность привода читать CD-RW носит название Multiread; ранние приводы маркировались "CD-E Enabled".

Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF (Universal Disk Format — универсальный дисковый формат), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске.

Для облегчения слежения за информационной дорожкой в процессе записи диски CD-R и CD-RW изготовляются со вспомогательной разметкой, в которой закодирована временнАя сетка и дополнительная информация о диске — код, рекомендуемые значения скорости вращения и мощности записывающего лазера. При считывании слежение производится, как обычно, по записанной информационной дорожке.

Обозначениями CD-R и CD-RW маркируются однократные и перезаписываемые диски. Диски CD-R можно использовать для записи в приводах CD-RW, но не наоборот.

На всех дисках указывается максимальное гарантированное время записи (обычно 74 минуты, 333000 кадров). В случае, когда предварительная разметка сделана на большее время, на диск возможна запись более продолжительной программы, однако в случае недостаточной длины размеченной дорожки диск будет испорчен. Точное количество доступных для записи кадров зависит от модели диска; его можно получить, запросив свойства диска в записывающей программе.

На большинстве дисков указана их максимальная вместимость в мегабайтах данных (обычно 650 при размере блока 2048 байт). На дисках некоторых производителей (например, Maxell) вместимость в рекламных целях указывается в миллионах байтов (680), что означает те же 650 Мб. Отдельные диски маркируются цифрой 780, что обозначает емкость диска в звуковых секторах (74 минуты по 176 кб). При записи в формате mode 2 за счет большей величины блока данных возможна запись более 650 Мб.

На диске или коробке сообщается также максимально допустимая скорость записи (1x..6x). Для записи на повышенных скоростях нужен рассчитанный на эти скорости регистрирующий слой, и превышение допустимой скорости записи может привести к смазыванию информационных меток и последующей плохой читаемости диска, либо к полной его негодности. Отсутствие маркировки скорости говорит о том, что запись на повышенных скоростях не гарантируется.

Запись дисков CD-R выполняется только при помощи специальных программ — Easy CD, CD Creator, CD Publisher и т.п. Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора "нечестными" драйверами устройств, зависанием программы или ОС. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once — весь диск за один прием) и TAO (Track At Once — одна дорожка (сессия) за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных кадров — run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки — большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующую дозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытая сессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путем записи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зоны расходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, диск должен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышает вероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинство современных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишает возможности дописывания дополнительных сессий.

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в виде дополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионную запись, считывают с диска только первую TOC — соответственно, с их помощью можно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считывают только последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должна содержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очередной сессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для создания полной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как при дописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределах всего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которые не были импортированы при создании очередной, в результирующем каталоге присутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многие программы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска. То же самое позволяет делать одна из версий MSCDEX — MDCDEX, или Adaptec Session Selector (из комплекта Easy CD Creator), при условии поддержки со стороны привода.

Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их "удаления". Видимость "удаленных" таким образом файлов впоследствии может быть "восстановлена" путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование — разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск — стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF (например, Adaptec DirectCD) и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ (например, CDR Publisher, WinOnCD с версии 3.0 или Adaptec Easy CD Creator с версии 3.0) позволяют записывать загружаемые диски. Для загрузки с таких дисков BIOS компьютера должен поддерживать эту возможность (последние версии AWARD и Phoenix BIOS). Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Звуковые диски (CD-DA) записываются из набора звуковых файлов формата RIFF WAVE (расширение .WAV), формат файлов — стерео, 16 разрядов, 44.1 кГц. Каждый файл может быть записан на собственную дорожку-сессию (режим TAO), либо все файлы записываются на одну дорожку (режим DAO). В режиме TAO за счет записи блоков run-out, run-in и link между дорожками возникают физические промежутки, слышимые как двухсекундные паузы в звуке; в режиме DAO файлы пишутся встык и дают непрерывное звучание. Независимо от режима записи каждый файл оформляется в виде отдельной "звуковой дорожки", смена которых отмечается субкодом Q, а адреса записываются в TOC.

Поскольку объем дорожки всегда кратен размеру кадра (2352 байта), то звуковые файлы округляются до целого числа кадров путем дописывания нулей (тишины) в конце. В случае непрерывной звуковой программы, полученной разрезанием большого звукового файла не несколько частей и записи их в режиме DAO, такое округление может привести к заметным на слух помехам.

Система пакетной записи на CD-R или CD-RW, позволяющая быстро включать и отключать записывающий лазер в промежутках между кадрами, записывая 7 связующих кадров (2 — run-out, 4 — run-in, 1 — link) вместо обычных 150. Эта система была введена для записи CD-RW, поскольку его "секторная" структура требует точного управления лазером для снижения накладных расходов на паузы.

Привод с пакетной записью не требует постоянного потока данных на входе — когда данные в буфере исчерпаны, лазер отключается, а при появлении данных запись продолжается с прерванного места с минимальными потерями в плотности. Такая технология исключает порчу диска в результате отставания потока данных от скорости записи. Однако этот способ записи не спасает от сбоев в результате толчков привода или отключения питания во время записи кадра.

При помощи пакетной записи одна сессия обычного однократного диска может быть записана в несколько приемов; существующие программы позволяют представлять CD под их управлением в виде обычного диска, на который файлы пишутся стандартными операциями ОС. От DirectCD это отличается тем, что записанные файлы не могут быть переименованы, изменены или удалены. После завершения формирования сессии она закрывается обычным способом.

Поскольку при пакетной записи между кадрами все же возникают промежутки, некоторые приводы CD-ROM могут не читать CD-R, записанные с разрывами пакетов.

Во-первых, как и на обычные диски, информация на CD записывается блоками — по 2048 байт — и каждый файл занимает целое число таких блоков. В среднем дополнительно расходуемый объем примерно равен половине блока на каждый файл, однако точно это определяется только на этапе построения образа. Некоторые программы (например, Adaptec Easy CD Creator) вычисляют требуемый реальный объем заранее, другие ограничиваются только суммированием размеров файлов, и при близком к предельному объеме данных в режиме записи "на лету" места на диске может не хватить, в результате чего диск будет испорчен. В таких случаях рекомендуется предварительно строить образ записываемого диска.

Во-вторых, на формирование каждой сессии, кроме первой, требуется примерно по 14 Мб пространства на вводную и выводную зоны.

Одна из наиболее частых причин заключается в заголовках звуковых файлов и дополнительной информации в них. Файл формата RIFF (WAV) содержит заголовок и произвольное количество записей (chunk) разного типа, один из которых (data) представляет собственно звуковые данные. Некоторые звуковые редакторы (например, Cool Edit, Sound Forge ряд программ считывания звуковых дорожек) помещают в файл дополнительные записи со своей служебной информацией, однако ряд программ формирования звуковых CD может полагать, что звуковые данные начинаются по фиксированному смещению от начала файла, или всегда продолжаются до конца файла. В результате этого служебная информация попадает на диск в формате цифрового звука и воспроизводится, как шум или щелчки между дорожками. Для устранения этого явления необходимо либо запрещать звуковым редакторам сохранение в WAV-файле служебной информации, либо убирать ее при помощи других программ, чтобы в файле оставались только записи типов "fmt" и "data".

Имеются отзывы о программах, которые записывают WAV-файлы на диск вместе с заголовком, даже если он содержит только необходимые записи. В этом случае можно удалить из файлов заголовки, преобразовав их в "чистый" PCM-формат (RAW), когда звук полностью занимает весь файл. Однако программы, записывающие WAV-файлы вместе с заголовком, однозначно следует признать некорректными.

При звуковых дорожек в режиме TAO между ними при помощи P-субкода формируются двухсекундные паузы в начале и конце которых происходит мгновенное прекращение и возобновление звука. Если в начале и конце дорожки нет полной тишины, такое переключение воспринимается на слух, как щелчок. Некоторые комбинации записывающего привода и программы могут также оставлять звуковой мусор в междорожечных промежутках, не полностью прописывая "заглушку" из P-кода в течение паузы. Звуковые диски с непрерывными программами необходимо записывать одним сеансом (DAO), а точки стыковки соседних дорожек должны иметь нулевую амплитуду звука.

Еще одна возможная причина — округление размера звукового файла до полного кадра, порождающее мгновенное прекращение звука, если последние отсчеты файла не содержат полной тишины. Некорректные программы записи могут оставлять участок, полученный при округлении, необнуленным, в результате чего там может оказаться мусор. При записи непрерывных программ путем разрезания большого звукового файла размеры звуковых фрагментов необходимо выбирать кратными размеру кадра (2352 байта).

Кроме вышеперечисленного, помехи на записанных звуковых дисках могут возникать из-за нестабильности потока данных в CD-R (переполнение внутреннего буфера или прерывание потока), отклонений от нормы параметров записываемого сигнала, режима работы лазера или скорости вращения диска, заводских дефектов диска, а также по вине проигрывателей, неспособных уверенно считывать конкретные экземпляры дисков. В случае некачественной записи дисков с данными положение нередко спасают большие объемы корректирующих кодов, предусмотренные в форматах CD-ROM.

Хотя запас быстродействия реально необходим только при работе с приводами, не поддерживающими пакетную запись, однако и при пакетной записи слишком частое переключение лазера приводит к повышению накладных расходов и ускоренному износу оптической системы.

Для проверки быстродействия в большинстве записывающих программ есть режимы тестирования — имитации полного процесса записи: либо с обходом обращения к CD-R, либо с переводом CD-R в специальный тестовый режим, в котором он, как и при записи, принимает данные, но не включает лазер на запись. Первый режим доступен с любым CD-R, однако не дает полной достоверности, второй требует поддержки со стороны привода и обеспечивает динамику, полностью аналогичную процессу записи (с точностью до записи вводной (lead in) зоны). Узнать о поддержке тестового режима в CD-R можно, запросив его свойства в записывающей программе.

При записи "на лету" (on-the-fly) до включения записывающего лазера формируется только оглавление диска, а сами записываемые файлы открываются и считываются непосредственно в процессе записи. В случае устройств прямого доступа с медленным позиционированием (CD-ROM, магнитооптика, медленные винчестеры) и множества мелких файлов темп их открывания может оказаться недостаточным. В режиме записи "на лету" желательно иметь значительный (до двукратного и более) запас по средней скорости поступления исходных данных.

Если какие-то исходные файлы в режиме on-the-fly берутся с CD-ROM, нужно учитывать возможность его остановки по таймауту в отсутствие обращений (sleep mode), после чего для запуска требуется несколько секунд. Например, между формированием оглавления и началом записи дорожки данных на диск в течение 1-2 минут записывается вводная зона, во время чего обращений к CD-ROM не производится. В режиме тестирования имитация записи вводной зоны не выполняется, поэтому даже после успешного тестирования при записи может возникнуть сбой.

Наиболее надежный режим записи — с предварительным построением образа диска (image), который формируется во временном файле до включения записи, а затем максимально равномерно и последовательно переносится на диск. В этом режиме, если нет других снижающих быстродействие причин, практически не требуется запаса по быстродействию.

Снижать быстродействие системы могут:

- параллельно работающие приложения, а также системные процессы — например, серверы файлов, баз данных или электронной почты, размещенные на записывающей машине, когда к ним происходит обращение по сети, или программы защиты экрана (screen savers), автоматически активизируемые в паузах работы пользователя;

- чрезмерная фрагментация исходных дисков, повышающая накладные расходы на позиционирование по диску;

- недостаток оперативной памяти, вызывающий откачку (свопинг) на диск;

- частое поступление системных прерываний — от модема, мыши, принтера и других устройств;

- работа других приводов CD-ROM (в Windows 95 это — одна из наиболее неоптимальных подсистем) или флоппи-дисководов;

- нахождение записывающего привода на одном кабеле с устройством, с которого в процессе записи поступают данные (файлы или образ);

- неподходящий режим параллельного порта (SPP/Normal вместо EPP) для CD-R с соответствующим адаптером;

- частая и долгая рекалибровка некоторых моделей винчестеров.

Если все перечисленные причины устранены, но быстродействия все равно не хватает — остается только снижать скорость записи.

Если статическое быстродействие системы достаточно для выбранной скорости записи, процесс все же может быть нарушен кратковременными задержками данных в результате "просадки" системы при запуске программ, опознании вставленных дискет и компакт-дисков, перечитывании сбойных участков на исходных носителях, при аварийном завершении параллельных программ и т.п. Запас надежности в этом случае можно приблизительно оценить по объему буфера CD-R, поделив его на скорость записи и получив время, на которое поток данных может изредка безболезненно прерываться.

Поскольку отражающий слой дисков CD-R/RW обычно делается из золота и серебра, менее подверженных окислению, чем алюминий в большинстве штампованных дисков, они тускнеют медленнее обычных. Однако материал регистрирующего слоя CD-R/RW более чувствителен к свету и также подвержен окислению и разложению. Кроме того, регистрирующая пленка находится в полужидком состоянии и потому чувствительна к ударам и деформациям диска — например, к его перегибу при извлечении из коробки. Примерная оценка долговечности CD-R — около двух-трех и более лет при аккуратном обращении и около года — при интенсивном использовании в сочетании с неаккуратным обращением (удары, перегибы, воздействие тепла, влажности, яркого света и т.п.). Для качественно изготовленных и записанных дисков при полном соблюдении условий хранения и эксплуатации время жизни оценивается минимум в 10 лет.

Compact Disk Terminology, Jim Fricks, Disc Manufacturing, Inc. Распространяется в файле CD_Term.Doc.

CD-R FAQ, Andy McFadden, www.fadden.com/cdrfaq/

http://www.faqs.org — большое собрание FAQ

www.cd-info.com

Большая подборка материалов по CD-ROM имеется на www.cdrom-guide.com

Большое спасибо всем приславшим ответы, рекомендации, замечания и советы для этого FAQ.

Текст FAQ в альтернативной кодировке доступен для FReq на 2:5000/14@FidoNet по имени CDRFAQ. Основные сведения по компакт-дискам и приводам CD-ROM можно найти в CDDAFAQ и CDROMFAQ. Полный пакет FAQ и описаний доступен на ftp://spider.nrcde.ru/pub/text/tech/emhwfaqs.zip и через страницу FAQ на http://spider.nrcde.ru. Пакет распространяется также по FIDO fileecho XHRDDOCS.

Вернуться в раздел