Автор: Юрий Ревич

Возможно, как и винчестеры на основе магнитной записи, оптические диски будут постепенно вытесняться твердотельными носителями. Но до их полного ухода в отставку еще далеко: по крайней мере в одной области - тиражирования музыки и кино - они пока вне конкуренции. В общем-то, и конкуренции никакой нет: если не считать прямых продаж через Интернет, альтернатива оптике здесь попросту отсутствует.

Поэтому развитие оптических технологий хранения информации издавна находилось под присмотром медиаиндустрии, хотя киностудии и лейблы всегда меньше влияли на техническую сторону дела, чем им хотелось бы. Вознамерившись исправить ситуацию и целиком поставить функциональность новых носителей Blu-ray и HD DVD под свой контроль, медиабизнес добился лишь беспрецедентной задержки выхода этих технологий на рынок - как минимум на два года. Есть мнение, что индустрия вообще промахнулась: подобно тому, как высококачественный звук в формате DVD-Audio остался уделом исчезающе малого процента меломанов, а всеобщую популярность завоевал "ущербный" MP3 и его аналоги, так и суперкачественные фильмы с высоким разрешением на носителях Blu-ray вполне могут остаться лишь дорогой игрушкой для ценителей кино. Особенно если учесть, с одной стороны, ограничения на копирование, дискриминацию по зонам и прочие сложности, которые медиаиндустрия упорно продвигает в рамках взятого ей курса на "борьбу с пользователями", а с другой - все расширяющийся сектор интернет-продаж, где компактность играет не последнюю роль.

Попытаемся отвлечься от всех этих надуманных проблем и подойти к вопросу с чисто технической стороны: а что, собственно, нам предлагают и как это работает? Для начала посмотрим, как вообще устроены оптические носители и каковы их основные потребительские свойства.

При чтении луч лазера по-разному отражается от впадин и выпуклостей, что фиксируется чувствительным фотодатчиком через фокусирующую линзу. Последняя находится на подвижной оси, аналогично головкам жесткого диска, и может, подобно им, подстраивать свое положение по максимуму сигнала. Скорость работы системы управления фокусирующей линзы такова, что эффективно отслеживаются вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения. Однако свыше 4000–5000 об./мин. (что соответствует скоростям чтения 48–52х) диски раскручивать нецелесообразно: из-за неизбежной при массовом производстве несбалансированности дисков и возникающих при этом вибраций, качество чтения начинает падать в среднем уже при скоростях выше 40х. Периодическое "завывание" скоростных приводов обусловлено тем, что они ищут оптимальный режим чтения: свыше некоторой скорости процесс замедляется из-за того, что приходится делать слишком много повторов для исправления ошибок. Так что если у вас есть возможность, то лучше сразу ограничивать "аппетиты" привода с помощью программ ограничения максимальной скорости (приблизительно до 32–40х) - "завываний" станет значительно меньше, а время готовности диска даже снизится.

Простейший оптический способ хранения информации, когда нули-единицы кодируются выпуклостями и впадинами на прозрачном (первоначально стеклянном) диске придуман голландским физиком Классом Компааном в 1969 году. В следующем году Компаан совместно с инженером Питом Крамером из компании Philips завершил изготовление прототипа, и инженеры пришли к необходимости использования лазерного луча для чтения информации. Привычный пластмассовый компакт-диск родился позднее - в 1977 году Mitsubishi, Hitachi и Sony представляют на Токийской выставке первый прототип аудиодиска, а в следующем году Philips предлагает в качестве основы компакт-диска применять и поныне используемый поликарбонат. В 1981 году с подачи Sony и Philips был принят первый Compact Disk Standard, известный ныне как CD-DA.

Первые компакт-диски были предназначены исключительно для распространения музыки. Согласно легенде, емкость аудио-CD (74 минуты 33 секунды звучания), выпущенного на рынок совместно компаниями Sony и Philips в 1982 году, была обусловлена вкусами супруги исполнительного директора Sony, очень любившей классическую музыку: именно столько длится 9-я симфония Бетховена. Разумеется, это не более чем легенда: емкость скорее всего выбиралась так, чтобы соответствовать времени звучания стандартных музыкальных альбомов, выпускавшихся тогда на виниловых пластинках.

Компакт-диски унаследовали от винила не только объем, но и способ записи: единой концентрической дорожкой, только от центра к краям, а не так, как на виниле (и, заметим, на магнитных дисках), - от края к центру. При этом читающий лазер следует за дорожкой, подобно игле звукоснимателя на традиционном проигрывателе.

Далее сходство заканчивается: в отличие от винила, на компакт-диск записываются цифровые данные. Согласно стандарту так называемого CD-качества, которое, говорят, устраивает абсолютное большинство слушателей, звук оцифровывается с частотой 44,1 тысяча отсчетов в секунду, каждый из которых записывается в двухбайтном формате (то есть с 65536 градациями уровня сигнала). Проделав элементарные арифметические операции, вы обнаружите, что для передачи такого потока данных нужен канал не менее 86 Кбайт/с, а для стерео - более 170 Кбайт/с. Так что формальная величина "однократной" (1х) скорости для CD, равная 150 Кбайт/с, на самом деле означает 176400 байт/с - именно с такой скоростью данные записываются, а также поступают из привода в программу воспроизведения. Легко также подсчитать, что аудиодиск должен содержать около 750 Мбайт "чистых" данных.

Реально же количество информации на CD еще много больше, так как данные пишутся не напрямую: каждые 8 бит кодируются специальным 14-битным кодом EFM (Eight-to-Fourteen Modulation - кодировка 8 в 14). 24 таких "символа" данных образуют звуковой кадр, содержащий 6 отсчетов (сэмплов) левого канала и 6 отсчетов правого канала (по 16 бит каждый). К каждому кадру добавляется 8 бит коррекции ошибок (используется так называемый помехозащитный код Рида-Соломона) и один служебный, что в сумме дает 33-битный кадр. С учетом того, что каждый "символ" разделяется тремя битами, общее число "символов" в кадре составляет 588. Такие кадры, как легко подсчитать, исходя из частоты дискретизации 44,1 кГц, идут со скоростью 7350 раз в секунду. 98 кадров образуют единовременно считываемую единицу: звуковой сектор, содержащий 2352 байта данных. Общий поток "физических" данных при скорости 1х, с учетом кодов коррекции и служебных байт, составляет 4,3 Мбит/с.