Добавлен: 21.10.2018
Просмотров: 1806
Скачиваний: 9
4
Оглавление
1 Оптические средства хранения информации ........................................................ 6
1.2 Второе поколение оптических дисков .......................................................... 11
1.4 Четвертое поколение оптических дисков ..................................................... 17
2.3 Описание алгоритма решения задачи ........................................................... 20
5
Введение
Информационные технологии должны обеспечивать совокупность
методов и средств получения, хранения, переработки и отображения
информации. За всю историю человечества информационные технологии
прошли долгий путь развития от клинописи и письменности до книгопечатания
и телеграфа, а затем до радиоволн и магнитных носителей информации.
Современные информационные технологии стали возможны благодаря
следующим техническим достижениям:
появлению средств записи информации с высокими плотностью и
быстродействием (магнитная, полупроводниковая память, оптические
компакт-диски и голографические диски);
развитию технологий, обеспечивающих передачу информации в любую
точку земного шара без существенных ограничений во времени, благодаря чему
обеспечивается широкий охват населения разносторонними средствами связи
(телевидение, спутниковая связь и навигация, информационные сети);
развитию технологий автоматизированной обработки информации.
Наиболее перспективным путем развития информационных технологий
является применение оптических методов в процессах регистрации, обработки
и хранения информации, поскольку традиционные электронные методы имеют
ряд существенных недостатков и ограничений, в первую очередь, по
быстродействию и плотности записи [1].
6
1 Оптические средства хранения информации
Оптический диск – носитель данных в виде пластикового диска,
предназначенный для записи и воспроизведения звука (компакт-диск CD),
изображения (видеодиск), буквенно-цифровой информации, мультимедиа
(CD-ROM, DVD) и др. при помощи лазерного луча. Первые оптические диски
появились в 1979 г. Фирма «Philips» создавала их для записи и воспроизведения
звука. Оптический диск состоит из жесткой, оптически прозрачной основы, на
которую нанесен тонкий рабочий слой и дополнительный защитный слой [2].
Бесконтактное считывание информации с компакт-диска осуществляется
с помощью оптической головки или лазерного звукоснимателя. Оптическая
головка состоит из полупроводникового лазера, оптической системы и
фотоприемника, преобразующего световой сигнал в электрический.
Считывающий лазерный луч фокусируется на спиральной дорожке с питами
(англ. pit – углубление), находящимися на диске. Головка никогда не
соприкасается с диском – она находится всегда на строго определенном
расстоянии от него, обеспечивающем нахождение дорожки из питов в фокусе
оптической системы [2].
Благодаря оптическому методу считывания оптические диски гораздо
долговечнее грампластинок [1].
1.1 Первое поколение оптических дисков
Лазерный диск (англ. Laser Disc) – первый коммерческий оптический
носитель данных, с аналоговой записью изображения и звука. Предназначался,
прежде всего, для домашнего просмотра кинофильмов, однако, несмотря на
технологическое превосходство над видеомагнитофонами форматов VHS и
Betamax, Laserdisc не имел существенного успеха на мировом рынке: в
основном был распространен в США и Японии, в Европе к нему отнеслись
прохладно, в СССР (России) лазерные диски имели небольшое
распространение, в основном за счет коллекционеров – любителей видео.
Технологии, отработанные в этом формате, затем были использованы в CD и
DVD [2].
7
В отличие от Video CD, DVD и Blu-ray дисков, Laser Disc содержит
аналоговое видео в композитном представлении и звуковое сопровождение в
аналоговой и/или в цифровой форме. Стандартный лазерный диск для
домашнего использования имеет диаметр 30 см (11,81 дюймов) и склеен из
двух односторонних покрытых пластиком алюминиевых дисков. Информация о
сигнале хранится в миллиардах микроскопических углублений (питах),
выгравированных в алюминиевом слое под поверхностью. Поверхностный
акриловый слой (1,1 мм) защищает их от пыли и отпечатков пальцев. Для
чтения данных с диска применяется маломощный лазерный луч, который через
зеркально-оптическую систему создает тонкий пучок света (диаметром 1 мкм)
на поверхности диска и, отражаясь, попадают на фотодатчик и, далее,
передается как закодированный аудио/видео сигнал высокой плотности для
последующего воспроизведения [3].
Так как цифровое кодирование (сжатие видео) было в 1978 году либо
недоступно, либо нецелесообразно, применялись три метода уплотнения записи
на основе изменения скорости вращения диска:
CAV (англ. Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость
(как при воспроизведении грампластинки)) – стандартные видеодиски,
поддерживающие такие функции как стоп-кадр, изменяемое замедленное
воспроизведение вперед и назад, в этом режиме на одной стороне диска CAV
может храниться 54 000 отдельных кадров – 30 минут аудио/видео материала;
CLV (англ. Constant Linear Velocity – постоянная линейная скорость
(как при воспроизведении компакт-дисков)) – долгоиграющие видеодиски не
имеют специальных возможностей воспроизведения CAV-дисков, предлагая
только простое воспроизведение на всех проигрывателях Laser disс, кроме
проигрывателей высокого класса, имеющих функцию цифрового стоп-кадра,
CLV-диски с постоянной линейной скоростью, могут хранить 60 минут
аудио/видео материала с каждой стороны, или два часа на диске;
CAA (англ. Constant Angular Acceleration – постоянное угловое
ускорение) в начале 1980-х годов, из-за проблем с перекрестными помехами на
долгоиграющих лазерных CLV-дисках, компанией Pioneer Video было
8
представлено CAA-форматирование долгоиграющих лазерных дисков –
кодирование с постоянным угловым ускорением очень похоже на кодирование
с постоянной линейной скоростью, за исключением того, что в CAA
происходит мгновенное снижение скорости при угловом смещении на
определенный шаг, вместо постепенного замедления в устойчивом темпе, как
при чтении CLV-дисков [4].
Первые лазерные диски, представленные в 1978 году, были полностью
аналоговыми, звук кодировался с помощью частотной модуляции, но с
развитием формата был добавлен цифровой стереозвук в формате аудио
компакт-диска (с интерфейсом S/PDIF – как оптическим, так и коаксиальным),
а затем и в многоканальных форматах – сначала Dolby Surround, а затем и в
Dolby Digital и DTS [3].
Компакт-диск (англ. Compact Disc, CD) – оптический носитель
информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи
и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера.
Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD и Blu-ray, прообразом была
граммофонная пластинка [2].
Компакт-диски изготавливаются из поликарбоната толщиной 1,2 мм,
покрытого тончайшим слоем алюминия (ранее использовалось золото) с
защитным слоем из лака, на котором обычно наносится графическое
представление содержания диска. Поэтому, вопреки распространенному
мнению, компакт-диск никогда не следует класть вверх ногами (этикеткой
вниз), так как отражающий алюминиевый слой, на котором и хранятся данные,
снизу защищен, как было сказано выше, слоем поликарбоната в 1,2 мм, а
сверху – лишь тонким слоем лака. Кроме того, на отражающей стороне имеется
кольцевой выступ высотой 0,5 мм, позволяющий диску, положенному на
ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска
расположено отверстие диаметром 15 мм (при желании диск можно
переносить, надев на палец, вообще не прикасаясь к его поверхности).
Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов,
выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в