Для считывания информации с компакт-диска используется лазерная головка (ЛГ). В корпусе ЛГ установлены лазерный диод, внутренняя оптическая система (дифракционная решетка, цилиндрическая, коллиматорная и другие линзы, призма), катушки фокусировки и трекинга с фокусирующей линзой, лазерный диод (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Конструкция лазерной головки
При подаче напряжения питания полупроводниковый лазерный диод генерирует когерентный (разность фаз волн постоянна во времени) луч, который с помощью дифракционной решетки разделяется на основной луч и два дополнительных. Пройдя через элементы оптической системы и фокусирующую линзу, эти лучи попадают на компакт-диск (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Фокусировка луча на поверхности диска
Точную фокусировку лучей на диске осуществляют катушки фокусировки, устанавливающие нужное положение линзы. Отразившись от диска, лучи снова попадают на фокусирующую линзу и дальше в оптическую систему. При этом отраженные лучи отделяются от падающих благодаря их разной поляризации. Перед тем, как попасть на фотодатчики (фотодиодную матрицу), основной луч проходит через цилиндрическую линзу, в которой используется эффект дисторсии для определения точности фокусировки (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Лучи и сигналы на фотодетекторах
Если луч сфокусирован точно на поверхности компакт-диска, отраженный луч на фотодатчиках имеет форму круга, если перед или за поверхностью - форму эллипса.
Сигналы с фотодатчиков предварительно усиливаются, и по разности сигналов (A+C) и (B+D) определяется ошибка фокусировки FE (Focus Error). При точной фокусировке сигнал FE равен нулю.
Два боковых луча попадают на датчики E и F. Они используются для отслеживания прохождения основного луча по считываемой дорожке (треку) (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Принцип отслеживания трека: а). точное прохождение луча по треку; б). ошибочное
Разность сигналов E и F определяет ошибку трекинга (отслеживания дорожки) TE (Tracking Error).
Суммарный сигнал с датчиков A, B, C и D представляет собой высокочастотный (RF) сигнал (>4 МГц) в формате EFM (Eight-to-Fourteen Modulation). Он содержит закодированную аудиоинформацию и дополнительные данные.
1.2 Работа сервосхем и основные сигналы в процессе считывания диска
При установке компакт-диска двигатель позиционирования (Slide motor) перемещает лазерную головку в начальное положение, пока не замкнется концевик "Начальное положение головки". (В некоторых моделях для передвижения каретки и позиционирования имеется не два, а один двигатель.) Дальше головка начинает медленно отъезжать, пока не разомкнется концевик.
По сигналу LDON сервосхема автоматического питания лазера (ALPC - Automatic Laser Power Control) подает питание на лазерный диод. Иногда могут применяться дополнительные концевики для блокировки включения лазера и предотвращения попадания в глаза лазерного луча при разобранном механизме, а иногда лазер постоянно включен при закрытой каретке. Система ALPC поддерживает на заданном уровне мощность излучения лазерного диода. Текущую мощность излучения контролирует фотоприемник, помещенный в одном корпусе с лазерным диодом.
Сервопроцессор начинает вырабатывать импульсы начального поиска фокуса (FSR), которые поступают к сервосхемам фокусировки и далее через драйвер - на фокусирующую линзу. Сервосхема фокусировки предназначена для компенсации биений компакт-диска (вверх-вниз). Драйвер (выходной каскад) используется для усиления мощности сигналов. Линза начинает перемещаться вверх-вниз. При точной фокусировке луча на поверхности компакт-диска сигнал ошибки фокусировки FE=(A+C)-(B+D) станет минимальным, отключится подача импульсов FSR, и сервосхема фокусировки начнет управлять фокусирующей катушкой с помощью сигнала FEM, который представляет собой скорректированный сигнал FE. После удачной фокусировки вырабатывается сигнал FOK (FocusOk). Если после 3-4 FSR-импульсов сигнал FOK не вырабатывается, то определяется отсутствие компакт-диска, и работа проигрывателя останавливается.
Сигнал FOK поступает к сервосхемам управления скоростью вращения двигателя (СУСВД). Они вырабатывают сигналы MON (разрешение), MDS (обороты), MDP (фаза), CLV (управление) для управления работой двигателя и регулирования его скорости вращения. Двигатель начинает вращаться и набирать скорость. В некоторых проигрывателях импульсы запуска двигателя генерируются еще до подачи сигнала FOK вместе с FSR-импульсами. При постоянной угловой скорости вращения от начала к концу диска увеличиваются диаметр дорожки и линейная скорость. СУСВД поддерживает на постоянном уровне линейную скорость вращения диска, а после остановки проигрывателя притормаживает обороты двигателя.
Номинальная скорость потока считываемой информации с диска 4,3218 Мбит/с.
Одновременно сигнал FOK поступает к сервосхеме трекинга и активизирует ее работу. Эта сервосхема обеспечивает точное прохождение луча по центру дорожки. Для отслеживания положения луча используется сигнал ошибки трекинга (TE=E-F). Отфильтрованная высокочастотная составляющая сигнала TE (сигнал TER) поступает на катушку трекинга. Катушка трекинга перемещает линзу в перпендикулярном к дорожкам направлению и может обеспечить считывание до 20 треков без перемещения ЛГ. Отфильтрованная низкочастотная составляющая сигнала TE (сигнал RAD) подается на двигатель позиционирования, который перемещает ЛГ по полю диска. Лазерная головка периодически перемещается, когда количество прочитанных дорожек выходит за пределы, допустимые для катушки трекинга.
Схемы трекинга не могут самостоятельно определить нахождение луча на информационной дорожке или между ними. Для этого используется зеркальный детектор, который по амплитуде высокочастотного сигнала EFM определяет положение луча и корректирует его. Если луч находится между дорожками, то амплитуда сигнала EFM минимальна. При удачном отслеживании сервосхемы трекинга вырабатывают сигнал TOK (Tracking OK).
После этого начинается считывание информации с диска. Протактированный импульсами с кварцевого генератора, PLL-детектор подстраивается по частоте и фазе к высокочастотному EFM-сигналу и выделяет из него данные. В сдвиговом регистре последовательные данные преобразуются в параллельные. Дальше информация декодируется, проходит начальную обработку (деперемежение, коррекция ошибок и т.п.) и помещается в буфер "половинного состояния". СУСВД поддерживает заполнение буфера на уровне 50%. Если скорость вращения низкая и буфер заполнен менее чем на 50%, то сервосхема увеличит обороты двигателя, и наоборот. Можно на некоторое время притормозить диск, но звук не прервется. Это объясняется наличием буфера. Похожий принцип работы в AntiShock-схемах, но у них емкость и процент заполнения больше.
Информация в буфер записывается и считывается по импульсам WFCK и RFCK соответственно. Считанная информация разделяется на аудиоданные и субкод. Субкод - это служебная информация, которая содержит синхронизирующие биты, сведения о текущем треке, времени. Субкод используют сервосхемы для позиционирования лазерной головки в нужную точку. Скорость потока субкода составляет 58,8 кбит/с. Аудиоданные обрабатываются в звуковых схемах, и на выход поступает аналоговый аудиосигнал.
1.3 Преобразование звука
Преобразование звука из цифрового в аналоговый формат происходит в звуковых схемах. Первоначально данные левого и правого каналов смешаны (мультиплексированы) и размещены в одном потоке. Аудиоданные проходят дальнейшую обработку (интерполяция, замещение) в цифровых аудиосхемах.
Для улучшения качества звука и уменьшения шумов могут использоваться цифровые фильтры и схемы ускоренной выборки (OVERSAMPLING). Цифровые фильтры преобразуют разрядность аудиосигнала с 16 до 18 или 20 бит, уменьшая ступеньку квантования в выходном сигнале. При использовании 18-разрядного фильтра и ЦАП ступенька уменьшается в 4 раза и, соответственно, звук становится более приятным. Схемы ускоренной выборки перемещают шумы квантования (>22 кГц) в область более высоких частот. Данные для ЦАП считываются и преобразуются со скоростью в 2, 4, 8 или 16 раз большей, чем номинальная.
ЦАП преобразовывает цифровые сигналы в аналоговую форму. Возможны два варианта (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Включение ЦАП в звуковых схемах
В дорогих моделях используется вариант, показанный на рис. 1.5,а. Мультиплексированный цифровой сигнал поступает на демультиплексор, который по тактирующим импульсам разделяет его на 2 цифровых потока соответственно для левого и правого каналов. Для каждого канала используется свой ЦАП. В другом варианте (рис. 1.5,б) применяется один ЦАП, аналоговый сигнал с которого разделяется коммутатором на два канала. В обоих случаях линия задержки используется для выравнивания по времени данных правого и левого каналов.
Аудиосигналы с выхода ЦАП усиливаются и поступают на выходные фильтры. Фильтры обрезают высокочастотные составляющие (>20 кГц), шумы квантования и сглаживают ступеньку.
В аудиосхемах используются транзисторные ключи, которые управляются сигналом MUTE и закорачивают выходной сигнал на корпус. Если диск считывается нормально, то в режимах "Воспроизведение" или "Перемотка по треку" процессор отключает блокировку звука. Во всех остальных режимах функция MUTE активизирована.
От качества фильтра напрямую зависит качество аудиосигнала. В дорогих моделях используют фильтры более высоких порядков.
1.4 Функционирование проигрывателя в различных режимах
1.4.1 Загрузка диска
При включении проигрывателя в сеть вырабатывается сигнал сброса Reset, который обнуляет регистры процессора. Процессор проверяет положение каретки, лазерной головки (при необходимости позиционирует в начальное положение) и наличие компакт-диска. В некоторых моделях при наличии диска проигрыватель переходит в режим воспроизведения.
При нажатии клавиши "Open/Close" процессор подает сигнал на двигатель каретки, каретка выезжает. При полном выезде каретки срабатывает концевик "Конечное положение каретки", и процессор останавливает двигатель. В некоторых моделях проигрывателей применяются электрические схемы без концевиков, которые по силе тока, потребляемого двигателем, определяют начальное и конечное положения каретки.
Диск устанавливается в каретку. При повторном нажатии клавиши "Open/Close" процессор запускает двигатель. Каретка заезжает, пока не сработает концевик "Начальное положение каретки". Диск устанавливается на столик и прижимается к нему. Проигрыватель пытается считать заголовок диска.
Информация с диска считывается в направлении от центра. Физически заголовок расположен в начале компакт- диска. В нем записана информация о количестве композиций, общем времени и т.п. Если информация считается удачно, на экране высветятся характеристики диска. В противном случае на дисплее появится сообщение "Error", "No Disc" или "-", а в некоторых моделях режим воспроизведения будет заблокирован.
1.4.2 Воспроизведение
ЛГ начинает считывать диск, ищет начало первого трека и начинает воспроизводить его. Одновременно отображаются номер и время трека на дисплее.
1.4.3 Пауза
Приостанавливается воспроизведение диска. Выходной аудиосигнал блокируется. Лазерная головка остается на одном месте.
1.4.4 Перемотка по трекам "<<",">>"
ЛГ ищет начало нужного трека и начинает его воспроизводить.
1.4.5 Перемотка по треку "<", ">
В этом режиме ускоренно проигрывается трек. Процессор вырабатывает сигналы JF (прыжок вперед) и JP (прыжок назад). Катушка трекинга и ЛГ медленно перемещаются вперед (назад). Считывающий луч постоянно перепрыгивает с текущей дорожки на следующую. С помощью детектора подсчитывается количество пересеченных дорожек. Соответственно вырабатывается сигнал для управления катушкой трекинга (до 25 треков) и двигателем позиционирования. Амплитуда аудиосигнала на выходе немного снижается.
DVD-R (DVD Recordable - записываемый DVD)
DVD-R - самый первый стандарт записи DVD. Он был разработан в 1997 году компанией Pioneer и во многом схож с CD-R. Его можно записать один раз, мультисессионные DVD-R можно только дописывать. Стандарт DVD-R без преувеличения можно считать универсальным для всех DVD-устройств. 4,7-гигабайтные диски появились не сразу. Сначала диск DVD-R мог вмещать 3,95 Гб. Компания Pioneer заверяет, что диски стандарта DVD-R могут хранить информацию сроком до 100 лет.
DVD-RW (DVD ReWritable - перезаписываемый DVD)
Принцип работы DVD-RW аналогичен DVD-R.Отличия лишь в том, что в DVD-RW используется поверхность с возможностью многократно менять свою отражающую способность. Данный стандарт также разрабатывался компанией Pioneer. Однако DVD-RW совместим далеко не со всеми DVD-устройствами. Дело в том, что мощности лазера старых приводов не хватает для отражения от поверхности диска. Вследствие чего диск читается некорректно или вообще не распознается. Как утверждают производители дисков, их можно перезаписывать до 1000-1500 раз.
DVD+R
В отличии от DVD-R, диски DVD+R имеют два информационных слоя. На дисках DVD+R находятся две информационных поверхности из разных материалов, с разными отражающими способностями. Многие современные приводы поддерживают функцию записи двухслойных дисков.
DVD+RW
Как это ни удивительно, но стандарт DVD+RW появился раньше, чем DVD+R. Его разработали несколько членов DVD-форума, включая Microsoft. С самого начала (1997 год) объем дисков DVD+RW составлял 2,8 Гб, затем 4,7 Гб. Принцип использования дисков аналогичен DVD-RW, однако они были несовместимы из-за разных материалов отражающего слоя и разных способов записи. Приводы, поддерживающие DVD+RW, производят такие компании как SONY, Philips, HP и Microsoft.
DVD-RAM (DVD Random Access Memory - перезаписываемый DVD)
Стандарт DVD-RAM появился в 1998 году. Его разработали компании Panasonic, Hitachi и Toshiba. Изначально DVD-RAM вмещал 2,6 Гб, сейчас - до 9,4 Гб. Из-за нестандартной конструкции (диски помещены в специальный картридж, для защиты от физических повреждений) диски DVD-RAM несовместимы с современными DVD-устройствами. Но зато такие диски можно перезаписать намного больше раз, чем DVD-RW и DVD+RW - не менее 100000 раз. Информация на DVD-RAM может храниться до 30 лет.
Разумеется, в случае возможности работы с 2-слойными дисками (DL - Dual Layer) производители ставят дополнительные пометки на логотипах таких устройств.
Устройства для чтения и записи DVD
Компьютерные DVD-приводы
Бытовые DVD-устройства
DVD-плееры . Все DVD-плееры, без исключения, поддерживают формат DVD-Video. Многие производители этих плееров включают в свои устройства поддержку VideoCD формата Mpeg4 и музыки в формате MP3. Встречается также такая экзотика, как просмотр jpg-картинок. Если у вас осталось много старых видеокассет, а VHS-проигрыватель решили заменить на DVD, можете взять комбинированный плеер и для кассет, и для дисков.
Портативные DVD-плееры . Эти устройства внешне очень напоминают ноутбуки. Портативные DVD-плееры придумали для тех, кто много времени проводит в дороге или часто ездит по командировкам. Эти устройства представляют собой DVD-плеер со встроенным ЖК-дисплеем небольшого размера (7-9 дюймов) и несколькими динамиками. Для управления меню предусмотрено несколько кнопок. Как правило, такие плееры имеют малые габариты и вес.
Программы для работы с DVD
Программы для записи дисков
Nero
Сайт программы: www.nero.com
Лицензия: trial
Своей популярностью комплекс программ для работы с дисками Nero обязан, в первую очередь, продуманному маркетингу. Ведь практически все коробочные версии CD/DVD-приводов комплектуются программой Ahead Nero Express, адаптированной под этот привод. В комплект полной версии Nero входит такой набор программ: утилита распознавания дисков, отображения информации о приводе и болванке, дизайнер наклеек и закладок для диска, собственно программа для записи дисков, а также утилита для комплексного теста привода. Кстати говоря, тест привода здесь реализован довольно неплохо. Утилита для записи дисков может быть в двух вариантах: Nero Express (упрощенный) и Nero Burning Rom (для профессионалов). Упрощенный вариант отличается простым интерфейсом, с которым справится даже младенец, и малым количеством возможностей. Burning Rom более функционален и имеет возможность подключения огромного количества плагинов.
CD-Clone
Сайт программы: www.slysoft.com
Лицензия: trial
Существует две версии программы CD-Clone - для обычных дисков и для DVD. Программа умеет записывать диски и делать их образы. Также в ней есть возможность обходить некоторые способы защиты дисков. В основном CD-Clone используют для создания образов дисков, потому как возможностей и параметров для записи дисков в ней очень мало.
DVD X Copy Platinum
Сайт программы: www.321studios.com
Лицензия: shareware
Программа DVD X Copy Platinum понадобится для полного копирования дисков DVD-Video, то есть фильмов. Программа копирует не только сам фильм, но и меню, все звуковые дорожки и титры. Интерфейс программы приятен и интуитивно понятен, что позволит легко настроить ее и записать образ фильма на жесткий диск. К сожалению, копии можно делать только с дисков объемом 4,7 Гб. Сохранить фильм можно только на жесткий диск. Скорее всего, в обновленной версии программы будут расширенные возможности. Будем ждать обновлений…
Программы для обхода некоторых способов защиты
StarFuck
Сайт программы: www.project-starfuck.tr
Лицензия: freeware
Как можно догадаться из названия, программа StarFuck предназначена для обхода защиты дисков StarForce. Программа поддерживает все версии защиты StarForce и, помимо дисков, может работать с их образами. К интерфейсу придется привыкать - текст кнопок трудно читается и не сразу можно понять, на какую кнопку нажать.
DVD Decrypter
Сайт программы: www.dvddecrypter.com
Лицензия: freeware
Снимает защиту с DVD-дисков и может записать информацию, скажем не как DVD-Video, а просто как набор файлов. Такой способ записи дисков поможет избавиться от зональной защиты. Есть в этой программе еще несколько полезных функций: запись защищенных образов на чистую болванку, отображение информации о приводе, смена зоны на "залоченных" приводах, взлом CSS и прочие возможности. Очень радует, что при таком обилии возможностей программа абсолютно бесплатна и занимает менее одного мегабайта.
Будущее DVD-формата
На смену DVD в недалеком будущем придет Blue-Ray и другие форматы нового поколения. Диски Blue-Ray имеют меньшее расстояние между соседними дорожками - 0,32 микрон. Это позволило увеличить объем одностороннего диска до 30 Гб. Стандарт Blue-Ray disc поддерживают более десяти крупнейших компаний, в том числе Sony, Hitachi, LG, Thomson, Philips, NEC и другие. Для записи таких дисков понадобится привод с лазером более коротковолнового - "синего" диапазона (405 нм. DVD-приводы имеют "красный" лазер с длиной волны 650 нм).
Еще одна реальная альтернатива будущего - поддержанный DVD Forum стандарт HD-DVD, разработанный Toshiba и NEC. При использовании стандарта HD-DVD емкость диска увеличивается до 15 Гб на слой, при этом для выпуска таких дисков требуется лишь небольшая доработка оборудования. Своеобразный недостаток стандарта (если так можно выразиться) - в менее широкой его индустриальной поддержке. В то же время в Китае разрабатывается новый вид носителей - EVD (Enhanced Versatile Disk - Улучшенный Универсальный Диск). Скорее всего, EVD будут продвигать только на китайском рынке. Использоваться он будет только для видео.
Казалось бы - банальная вещь: оптический привод (он же - CD Rom, Dvd Rom или Blu-ray). Все это - устройства разных поколений для чтения-записи оптических лазерных дисков. Лазерных потому, что считывание и запись на них производится именно сфокусированным лазерным лучом.
В этой статье мы будем рассматривать устройство DVD Rom, так как оно - наиболее распространено на данный момент, но затронем и другие разновидности приводов. На самом деле оптический привод - достаточно технологичная вещь. Лазерный луч должен быть очень точно и направлено сфокусирован на отражающем слое диска, чтобы считывать отраженный сигнал на его микроскопических впадинах.
Но не будем забегать вперед! Будем продвигаться постепенно.
Для начала разберемся с аббревиатурами (принятыми сокращениями).
- CD Rom - (Compact Disc Read-Only Memory) - компакт диск только для чтения
- DVD Rom - (Digital Versatile Disc read only memory) - цифровой универсальный диск только для чтения
- Blu-ray - (голубой луч) - запись с помощью коротковолнового сине-фиолетового лазера
Вот фото DVD оптического привода:
Красным обозначена кнопка для извлечения лотка.
Сама (RW) не вызовет каких-либо трудностей. Единственно на что надо обратить внимание - на стандарт подключения устройства. Это может быть либо вариант подключения «IDE» (устаревший), либо современный - «SATA».
Посмотрим на заднюю панель оптического привода DVD Rom с «IDE» разъемом, которая представлена на фото ниже:
Давайте коротко рассмотрим числовые обозначения:
- Секция «master/slave»
- 19-ти штырьковый интерфейс подключения « » устройств
- Четыре контакта для «molex» разъема питания
Теперь посмотрим на тыльную сторону DVD Rom привода стандарта «SATA»:
- Длинный плоский (15-ти контактный) кабель питания
- Короткий плоский (7-ми контактный) кабель передачи данных (шлейф, подключающийся к SATA контроллеру на )
Нельзя обойти вниманием такую разновидность оптических приводов, как USB DVD Rom (RW). Подобные устройства, к примеру, очень помогают в ситуациях, если нужно установить операционную систему на устройство, не имеющее оптического привода. К таковым можно отнести всевозможные планшеты и нетбуки.
В нашем IT отделе мы регулярно прибегаем к помощи такого USB привода. Вот - фото установки Windows XP на нетбук от фирмы «Asus».
На этом, собственно, можно было бы и закончить эту статью, но хотелось бы еще рассмотреть сам принцип записи лазерных дисков и их устройство. Для полноты картины, так сказать:)
Устройство оптических DVD дисков и принцип записи.
Первые CD записывались наподобие грампластинок: один раз и навсегда. Они назывались CD-R (Recordable). Но очень скоро появились диски для многократной перезаписи - CD-RW (ReWritable). Технология изготовления их иная. Информация записывается не на слой пластмассы, а на пленку из специального металлического сплава, меняющего свои свойства под воздействием лазерного нагрева и образующего чередование темных и светлых участков. Их можно перезаписывать до тысячи раз.
Записываемые и перезаписываемые диски имеют на верхней стороне пластины тонкий записываемый слой. В дисках однократной записи он состоит из органического красителя, необратимо меняющего свои свойства под действием лазерного луча. В перезаписываемых же вместо этого слоя располагается пленка специального сплава, изменяющая свою отражающую способность в зависимости от нагрева и остывания (под воздействием того же лазера).
Внешне все (стандартные) лазерные диски выглядят одинаково. В их основе лежит поликарбонатная пластина, которая имеет диаметр в 120 мм и толщину всего 1,2 мм . В ее центре находится отверстие диаметром в 15 мм . Кроме того, на внешней поверхности носителя имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм , позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться ее, что предотвращает оцарапывание поверхности.
Удивительно то, что в толщину чуть больше миллиметра может вмещаться множество отражающих слоев и различных типов поверхностей. Внутри носитель похож на слоеный пирог, каждый слой в котором выполняет строго отведенную для него роль. Вот как схематично выглядит устройство стандартного оптического диска.
Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки. Дорожка эта состоит из питов (pit - углублений), выдавленных в поликарбонатной основе Промежутки ровной поверхности между питами называются лендом (land).
Оптический привод фокусирует луч лазера на поверхности диска. Углубления (pits) и площадки (lands) отражают свет по-разному, и оптический датчик фиксирует эту разницу. Результаты измерений можно преобразовать в исходный цифровой (двоичный) вид. Грубо говоря: бугорок это - цифровая единица, а впадина - ноль.
Вот как выглядит поверхность DVD оптического носителя под электронным микроскопом.
Здесь мы четко видим эти самые углубления и бугорки.
Для считывания и записи DVD Rom использует красный лазер с длиной волны 650 нм. (нанометров) и шагом дорожки - 0,74 мкм. (микрометра). Это более чем в два раза меньше, чем у обычного CD компакт-диска. Именно уменьшение длины волны лазера (что позволяет считывать более мелкие детали поверхности диска) и размера "питов" дало возможность, в свое время, уместить на DVD диске 4,7 гигабайта данных.
Чтобы представить, с насколько миниатюрными вещами имеет дело оптический привод (DVD Rom), приведем некоторые цифровые данные. В DVD диске (по сравнению с CD) размеры "питов" уменьшились с 0,83 до 0,4 микрон, а ширина спиральной дорожки - с 1,6 до 0,74 микрона. Отсюда - повышение плотности записи.
Мало того, диски могут быть:
- двусторонними
- двухслойными
- двусторонними и двухслойными одновременно
Это увеличивает полный объем одного такого "бутерброда" до 17 гигабайт!
Технология изготовления двухслойных DVD дисков сводится к тому, что первый слой получают прессованием, а второй, дополнительный полупрозрачный, напыляют поверх него. При воспроизведении записи считывающий лазер переходит с одного слоя на другой, автоматически меняя фокусировку.
Оптический привод также может работать с двусторонними дисками. Каждый из них имеет толщину 0,6 мм (с двумя слоями), затем с помощью укрепляющего состава они склеиваются между собой, что дает в сумме нужную толщину - 1,2 мм. Получается что-то вроде виниловой двусторонней двухслойной пластинки, которую можно переворачивать.
Вот как все описанное выше можно изобразить схематически:
В завершении, хотелось бы пару слов сказать о технологии оптических дисков «Blu-ray». Здесь для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD Rom и CD Rom (RW) используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно. Но эта технология на базе красного лазера постепенно приблизилась к своим физическим пределам, поэтому потребовался новый качественный скачок вперед.
Уменьшение ширины луча лазера позволило сузить дорожку записи вдвое по сравнению с обычным DVD-диском, чем еще больше увеличить плотность записи данных. Поскольку рельеф несущей информацию поверхности диска стал еще мельче и данные на большой скорости стало труднее считывать, разработчикам пришлось уменьшить толщину защитного поликарбонатного слоя в шесть раз (с 0,6 до 0,1 мм). Это дало возможность физически приблизить информационный слой к самому лазеру, повысив скорость и точность работы последнего.
Скорости работы Blu-ray оптических приводов представлены в таблице ниже:
После этого фирмой TDK было разработано специальное защитное покрытие под названием «Durabis», которое позволило защитить данную разновидность оптических носителей от механических повреждений.
На однослойный Blu-ray можно записать 25 гигабайт данных, двухслойный может вместить, соответственно - 50 Гб, двухслойный двусторонний может вместить 128 гигабайт. Японская компания «Pioneer» продемонстрировала экспериментальные 16 и 20-ти слойные конструкции!
Как видите, тема DVD Rom и оптических приводов не так скучна, как может показаться на первый взгляд:) Будем надеяться, что разработчики и дальше будут радовать нас техническими новинками в данной области. А на этом - разрешите на сегодня откланяться:)
Если DVD плеер сломался, вовсе не обязательно его выбрасывать или нести в мастерскую и платить деньги за ремонт. Можно разобрать и даже отремонтировать устройство своими руками.
Устройство и принцип работы DVD-плеера
Плеер состоит из корпуса с лотком для загрузки диска. На передней панели корпуса расположены: дисплей состояния, кнопки управления проигрывателем, на некоторых моделях могут быть разъёмы для подключения микрофона, наушников, флешки. Внутри корпуса все намного интереснее.
Коротко о главных составляющих устройства.
Процессор
Это основной элемент проигрывателя. Он потребляет электроэнергию от импульсного блока питания.
Лазерная читающая головка
Она используется для считывания информации с носителя. Широкий гибкий шлейф соединяет читающую головку с основой платой. Все дисковые носители имеют установочную дорожку, необходимую для правильной работы. Она располагается в центре. При загрузке диска лазер смещается к центру, чтобы считать эту дорожку. Если считывание прошло удачно, наличие диска установлено, и только после этого включается двигатель вращения, и диск начинает проигрываться.
Электромотор привода шпинделя
Мотор взаимодействует с процессором через драйвер. Скорость вращения диска зависит от сигналов процессора.
Драйвер
Это микросхема, которая получает команды от процессора и управляет работой моторчика привода шпинделя, катушкой фокусировки линзы лазера, моторчиком перемещения лазерного считывателя, двигателем загрузки и выгрузки лотка.
Возможен ли ремонт своими руками
«Сколько устройств и проводов! Я лучше отнесу его в мастерскую!» - скажете вы с ужасом, хватаясь за голову. Но! Не спешите тратить деньги. Есть такие поломки, которые можно легко выявить и устранить с помощью обычной отвёртки.
Если проигрыватель не включается
Здесь может быть много причин. Рассмотрим самые элементарные и распространённые. Снимем крышку плеера и продиагностируем на внутренние повреждения шнур питания. Для проверки работы мультиметра включаем его в режим измерения сопротивления. Соединяем щупы между собой. Если прибор исправен, то на дисплее появятся нули. Разомкнутые щупы присоединяем к шнуру. Один щуп к контакту кабеля в месте соединения с платой, другой поочерёдно к одному из контактов вилки. Если омметр выдаёт до 3 Омов, жила без повреждений. Если более, то в жиле есть прорыв, и шнур подлежит замене. Если мультиметр никак не отреагирует, значит, контакт на вилке и на противоположном конце не принадлежит одной жиле электрического провода. Не рекомендуется использовать мультиметр в режиме прозвонки, так как он срабатывает в диапазоне от 0 до нескольких сотен Ом. Следующим этапом нужно осмотреть наличие пыли и вздутых конденсаторов. Пыль убираем, конденсаторы меняем. Если визуальные неисправности не обнаружены, и замена провода не изменила ситуацию, отнесите плеер в мастерскую.
На видео ниже показано, как работает мультиметр.
Как прозвонить провод
Если диски не читаются
Рассмотрим основные причины поломки и как с ними бороться.
Неисправность головки
Причины: загрязнилась лазерная головка или лазер вышел из строя.
Загрязнённую головку продувают сжатым воздухом с использованием обычной резиновой груши. Линзу объектива протирают ватной палочкой, смоченной спиртом. Нельзя использовать растворители. Протирать нужно очень аккуратно лёгкими движениями. Если очистки недостаточно, головку надо заменить.
Очистка на видео
Замена лазерной головки
Неисправность соединительного шлейфа
Шлейф часто переламывается на сгибах. Разбираем плеер так же, как при обслуживании лазерной головки. Аккуратно вытаскиваем шлейф из штекеров. Осматриваем. Если есть видимые разрывы по краям, и вы не хотите менять шлейф полностью, делаем предварительный ремонт. Обрезаем ножницами место повреждения. Снимаем слой изоляции ножом или лезвием так, чтобы не нарушить металлические полоски. Если не получается аккуратно, то можно попробовать снять изоляцию медицинской иголкой или нулевой наждачкой. Ширина снятого слоя должна быть такой же, как у обрезанного кусочка шлейфа. Снимаем синюю пластиковую конечную пластину с обрезка и аналогично приклеиваем её на обновлённый край шлейфа с помощью супер клея.
Восстановление шлейфа на видео
Теперь, когда визуально шлейф кажется целым, прозваниваем его контакты. Присоединяем один щуп к контакту с одного конца, а другой поочерёдно ко всем контактам с другого конца. Проделываем то же самое с другой стороны шлейфа. Каждый контакт должен звониться с одним контактом на другой стороне. Если контакт звонится с несколькими, то в шлейфе короткое замыкание. Если контакт не звонится ни с каким другим, то в шлейфе обрыв. И в том, и в другом случае шлейф использованию не подлежит. Нужно произвести его замену.
Неисправность двигателя
Если двигатель вращается неравномерно или не вращается, то его нужно заменить вместе с насадкой.
Замена DVD-двигателя на видео
Если не открывается лоток
Когда крышка проигрывателя снята, включаем его в сеть и нажимаем кнопку извлечения диска. Так как лоток сам не в состоянии выдвинуться, нужно его слегка подтолкнуть. Но сделать это осторожно, чтобы не ударило током. Крышка выдвинется и отключаем плеер от сети. Берём палочку с намотанной ватой и смачиваем спиртом. Протираем рельсы лотка. Нажимаем кнопку. Если неполадка не исправлена, откручиваем нужные винты, снимаем планки, пластмассовые крышки и добираемся до пассика.
Меняем пассик и собираем все обратно. На видео ниже показана подробная замена пассика привода компьютера. В DVD плеере работаем аналогично.
Чистка, смазка, замена пассика
Если проигрыватель не видит флешку
Большинство флеш накопителей изначально имеют формат NTFS. Нужно вставить флешку в компьютер, скопировать нужную информацию на жёсткий диск, щёлкнуть по флешке правой кнопкой мыши и выбрать «Форматировать». Далее, выбираем формат FAT 32, соглашаемся с тем, что все данные будут потеряны и жмём ok. Если DVD по-прежнему не видит флешку, значит, проблема в электронике: возможно, повреждены микросхемы или нарушено электропитание в проводах или шлейфах. Стоит обратиться к профессионалам.
Можно ли прошить DVD-плеер
Обновление устройства не избавит вас от всех проблем. Прошивкой можно русифицировать плеер. Он будет производить фильмы большего размера, устранятся ошибки в чтении поддерживаемых форматов. Но читать форматы, которые раньше не поддерживались, плеер не сможет. Поэтому, если устройство работает без лагов, не обновляйте его.
Для того чтобы узнать, возможно ли прошить ваш DVD плеер, нужно внимательно прочитать модель устройства на задней крышке. Зайти на официальный сайт производителя и посмотреть прошивки для этой модели. Если они существуют, то скачиваем последнюю версию на компьютер, записываем её на CD. Запускаем диск в проигрывателе. Когда обновление закончится, на экране телевизора или плеера появится начальная заставка, а лоток с диском автоматически выдвинется.
Сложные поломки
Помимо неполадок, которые может исправить любой пользователь, умеющий работать отвёрткой и плоскогубцами, есть не менее распространённые, но более сложные проблемы:
- не работает подсветка дисплея;
- искажение звука;
- нет изображения и звука;
- нет изображения или звука;
- не работает режим «караоке»;
- отсутствует цветное изображение;
- сложные механические повреждения, в том числе попадание воды;
- поломка контроллера питания;
- выход из строя микросхем.
Существует много производителей DVD плееров. Принцип действия и основные элементы устройств одинаковы. Поэтому и ремонт проигрывателей разных производителей аналогичен. Если у вас есть желание попробовать самому отремонтировать плеер, дерзайте. Возможно, у вас получится, и вы сможете в другой раз помочь своим знакомым. А, может, вам так понравится, что вы займётесь радиотехникой и откроете свой бизнес.
Будучи сложными электронно-оптико-механическими устройствами, CD/DVD-приводы относятся к самым ненадежным компонентам компьютера. Причины поломок могут быть самыми разнообразными. Чаще всего дохнет или теряет свою эмиссию лазер, еще чаще вылетает чипсет, особенно если оба двигателя привода и катушки фокусировки лазера навешаны на одну-единственную микросхему. Про механические поломки и загрязнение оптических поверхностей я уже и не говорю. Реально ли отремонтировать отказавший привод в домашних условиях или проще не мучиться, а купить новый?
Введение
Далеко не всякая поломка привода носит фатальный характер. Зачастую отремонтировать привод можно и в домашних условиях, не имея ни специального оборудования, ни предварительной подготовки, выходящей за компетенцию рядового электронщика-умельца. Не бойтесь экспериментировать с поломанным приводом! Хуже ему уже все равно не будет (разумеется, при том условии, что привод не на гарантии). Можно, конечно, отнести его в сервис-центр, но... это долго, дорого, да и неинтересно.
Для ремонта вам потребуются запчасти. А где их взять? Сходите на рынок, потрясите своих друзей - и вы наверняка найдете множество "металлолома", который вам за бесценок отдадут. В первую очередь обращайте внимание на приводы, построенные на той же самой элементной базе что и ваш (это прежде всего касается лазерной головки и чипсета, маркировка которых определяется по надписям на их корпусе). Допустим, у вас вылетела плата электроники, а у товарища - рассыпались шестеренки. Тогда всю нерабочую плату можно заменить целиком, даже не разбираясь, что там за неисправность. Полезны также и все прочие модели. Оттуда, в частности, можно вытащить какую-то конкретную запчасть - например, предохранитель.
Методология поиска неисправностей здесь не приводится, т.к. это слишком обширная тема. Наша задача значительно скоромнее - дать читателю первотолчок, сориентировав его, в каком направлении нужно копать, перечислив основные категории поломок и методы с ними, отсортированные в порядке убывания их актуальности. Ну, а остальное, как говорится, дело техники...
Рисунок 1.
Лазер
Лазерные излучатели, использующиеся в читающих (и особенно пишущих!) приводах - достаточно недолговечные устройства, массово выходящие из строя после нескольких лет эксплуатации. Почему это происходит? Ну, во-первых, сказывается естественная потеря эмиссии излучателя, во-вторых, неблагоприятный режим работы. Уважающие себя производители подгоняют параметры каждого лазера строго индивидуально либо выставляя требуемые режимы подстроечными резисторами (в дешевых моделях), либо занося их непосредственно в саму прошивку (в моделях подороже). Noname выставляют все параметры на средний уровень, который для одних экземпляров головок оказывается слишком низок, а для других - чрезмерно высок. Кстати говоря, при разблокировании DVD-приводов и замене прошивки на ее "хакнутую" версию прежние настройки не сохраняются и если хакер не предпримет попытки их предварительного сохранения, лазер быстро выйдет из строя или будет работать нестабильно.
Снижение яркости свечения лазера увеличивает количество ошибок чтения/позиционирования (часть дисков вообще перестает опознаваться), а начиная с некоторого момента, привод отказывается опознавать диски вообще, зачастую даже и не пытаясь их раскручивать (обычно мотор привода раскручивается только тогда, когда датчик фиксирует отраженный сигнал, а если сигнала нету, считается, что диск не вставлен и нефиг его раскручивать).
Аккуратно разобрав привод, подключите его к компьютеру и посмотрите - вспыхивает ли лазер в момент закрытия лотка. При нормальной эмиссии вы увидите луч даже при дневном освещении, а "подсевший" лазер различим только в затемненной комнате. Если же и в полной темноте никаких следов присутствия луча нет, ищите причину отказа в электронике (только помните, что лазер виден не под всяким углом). Вообще-то, это довольно рискованная операция, т.к. при попадании луча в глаз можно и ослепнуть, однако этот риск не так уж и велик...
Услуги по замене лазерной головки в среднем обходятся в половину стоимости нового привода а учитывая, что научно-технический прогресс не стоит на месте и новые приводы намного лучше старых, смысла в таком ремонте немного. Как вариант, можно попробовать вернуть лазер к жизни просто увеличив питающее напряжение. Проследите проводники, подведенные к лазерному излучателю - в своем пути они должны упираться в резистор, параллельно к которому вам предстоит подпаять еще один, подобрав его сопротивление так, чтобы привод уверенно опознавал все диски. Более честный вариант - выяснив марку чипсета, управляющего лазером (обычно это самая большая микросхема), пошарьтесь по интернету в поисках ее технической спецификации. Там среди прочей полезной информации должен быть описан механизм регулировки мощности лазерного луча. Как правило, за это отвечают один или несколько резисторов, подключенных к чипсету (не к лазерной головке!). Некоторые модели позволяют настраивать лазер через SCSI/ATAPI интерфейс (через специальные команды, описанные в технической документации на привод) или через технологический разъем.
В принципе, лазерную головку можно и разобрать, заменив непосредственно сам излучающий элемент, который можно выдрать из другого привода, однако правильно собрать головку удавалось немногим. На всякий случай ниже приводятся разъясняющие фотографии, демонстрирующие ее устройство, принцип работы и порядок разборки.
Рисунок 2.
Рисунок 3.
Рисунок 4.
Рисунок 5.
Чипсет
Чипсет - это сердце привода. Он не только обеспечивает обработку информации, но и управляет двигателями позиционирования/вращения, лазерной головкой и катушками фокусировки. Экономные производители интегрируют весь чипсет в одну-единственную микросхему, зачастую никак не заботясь о ее охлаждении. Как следствие - чипсет быстро выходит из строя, в прямом смысле слова прогорая насквозь, а привод полностью или частично отказывает в работе.
Поведение поломанного чипсета может быть самым разнообразным - от полного нежелания опознавать привод вообще до снижения скорости чтения. Минимально работоспособный чипсет опознает привод и при подаче питания перемещает оптическую головку к началу диска, после чего начинает подрыгивать фокусировочной линзой. Если же этого не происходит, чипсет негоден либо неисправны обслуживающие его электрические компоненты (но они выходят из строя достаточно редко).
Заменить сгоревший чипсет в домашних условиях нереально, т.к. во-первых, его негде приобрести, во-вторых, его цена сопоставима со стоимостью привода, и в-третьих, без спецоборудования эту ювелирную операцию способы выполнить только Левши и экстремалы.
А вот предотвратить выход чипсета из строя можно вполне. Приклейте к самой большой микросхеме привода хотя бы крошечный радиатор, воспользовавшись двухсторонним скотчем или специальным клеем. Скотч можно купить в магазине канцтоваров, а клей - на радиорынке (клей лучше, а скотч доступнее). Также оснастите привод вентилятором, закрепив его на задней стороне корпуса, предварительно просверлив там несколько отверстий. Ну, или хотя бы не размещайте привод над винчестером, т.к. винчестеры (особенно высокоскоростные) сильно греются и перегревают привод.
Кэш-память формально не входит в чипсет, но очень тесто с ним связна. Частенько она дает дуба и выходит из строя. Если дефект затрагивает одну или несколько ячеек, то на работе привода в подавляющем большинстве случаев это никак не отражается (у него ведь есть корректирующие коды), но при больших разрушениях (и уж тем более при полном отказе), привод либо вовсе перестает читать диски, либо читает их крайней медленно и с большим количеством ошибок. Поскольку в приводах используется та же самая память, что и в DIMM"ах, ее можно заменить (по крайней мере, теоретически, практически же все упирается в искусство качественной пайки).
Рисунок 6. Самая большая микросхема - чипсет, микросхема поменьше - память.
Рисунок 7.
Механические повреждения
CD/DVD приводы - отличные пылесборники, особенно если под ними установлен вентилятор, охлаждающий жесткие диски. Пыль проходит сквозь щели корпуса и оседает на подвижных механических частях, увеличивая их износ, плавно перетекающий в хроническое заклинивание. Привод либо вовсе отказывается закрывать лоток, либо после закрытия тут же выплевывает диск, либо не может провернуть диск (вращает диск со странным звуком). То же самое относится и к механизму позиционирования.
Разберите привод, удалите всю грязь, смажьте трущиеся элементы (только не так, чтобы аж с хвоста капало и помня о том, что пластмассовые шестеренки не требуют смазки), при необходимости отрегулируйте люфт так, чтобы все вращалось без усилий, но и не болталось. Убедитесь, что шестерни/червяки не имеют чрезмерной выработки, выкрошенных зубьев и в них ничего постороннего не попало (это в первую очередь относится к осколкам дисков, разорванных приводом, а также путающихся под ногами проводов).
Рисунок 8. Механика привода в собранном виде. Эта пластмасса не прослужит долго и в любой момент может отказать, тогда поломанные детали придется либо вытачивать самостоятельно, либо вытаскивать из других приводов.
Рисунок 9. Скопление пыли на подвижных механических частях может приводить к заклиниванию.
Прочие отказы электроники
В первую очередь проверьте все механические контакты (разъемы, подстроечные резисторы, кнопки и переключатели, датчики закрытия лотка и т.д.), а также целостность подводящих проводников. При небрежном выдергивании питающего разъема (интерфейсного кабеля) тонкие дорожки могут и оборваться, причем этот обрыв зачастую не заметен ни глазу, ни омметру, но при больших частотах (нормальном рабочем состоянии привода) дает о себе знать.
Внимательно осмотрите все трущиеся кабели - нередко они протираются до дыр, вызывая либо короткое замыкание на корпус, либо обрыв проводника. Либо и то, и другое одновременно (особенно этим грешат Нью-Васюки, тьфу New-TEAC"и приводы, продающиеся под торговой маркой TEAC, но собранные третьесортными фирмами - в настоящее время TEAC ушла с рынка CD-приводов, продав свой лейбл noname-производителям).
Не забывайте и о предохранителях. При неправильном подключении привода или бросках напряжения они вполне могли перегореть, спасая привод от неминуемой гибели. Современный предохранитель - это такая маленькая хреновина, совсем непохожая на привычную нам стеклянную трубку с тонкой проволочной внутри и при беглом осмотре платы ее не так-то просто заметить. Кстати говоря, обычно предохранителей много больше одного, так что проверяйте все, что найдете.
Обращайте внимание и на состояние остальных элементов. Вспученный лак, следы гари, деформация или физически дефекты (типа сколов или разломов) достаточно красноречиво указывают на источник неисправности. К сожалению, подавляющее большинство отказов электроники обходятся без визуальных проявлений.
Для проверки исправности двигателей подключите их к источнику 5 вольт (черный провод - это минус), естественно предварительно отсоединив их от привода. Поскольку двигатели, как правило, более или менее стандартны, найти им замену не составит труда. Ну, в общем, проверьте все, что можно проверить: не высохли/пробиты электролиты, не дали ли обрыва резисторы, целы ли диоды, стабилизаторы, ключевые транзисторы и все-все-все...
Мелкая логика из строя практически никогда не выходит, а вот у силовых элементов это в порядке вещей.
Рисунок 10.
Оптика
Если вы не злоупотребляете курением и не выдыхаете струю дыма прицельно в привод, чистить оптику не нужно. Один из моих приводов уже отработал 10 лет и ни разу не подвергался чистке.
Забудьте о чистящих наборах - ими легко изуродовать оптическую линзу (кстати говоря, обычно изготовляемую из органического стекла) без малейшей надежды на ее восстановление. Протирать оптические поверхности категорически не рекомендуется. Попытайтесь сдуть пылинки резиновой клизмой (поручики, ни слова об извращениях!), предварительно убедившись, что внутри ее нет талька, и ни в коем случае не делайте это ртом (капельки слюны убийственны для оптики). Если же смолистые вещества табачного дыма образовали характерную маслянистую пленку, не пытайтесь ее оттирать. Лучше нанесите на линзу каплю густого раствора хозяйственного мыла и, дав поработать химии минут пятнадцать-двадцать, удалите ее салфеткой, аккуратно поднеся ее к капле, но не касаясь поверхности линзы. Затем несколькими каплями дистиллированной воды промойте линзу от мыла.
Рисунок 11.
Сводная таблица основных симптомов
| Симптом | Диагноз | |
| Привод не опознается компьютером | При включении не издает никаких звуков, ничем не мигает | Отказ электроники, возможно обрыв дорожки или перегорел предохранитель |
| Мигает или постоянно говорит индикатор | Отказ электроники, возможно интерфейсного блока или чипсета, также проверьте контакт интерфейсного разъема, целостность проводников и величину питающего напряжения | |
| Опознается компьютером | Не выдвигает лоток | Отказ механической части, обрыв в кнопке выброса, отказ двигателя или обслуживающих его элементов (например, чипсета) |
| Не задвигает лоток, или задвигает, но тут же выбрасывает | Отказ механической части | |
| Не видит диск | Диск не раскручивается, линза и каретка не движутся | Отказ механической части, отказ двигателя, вышел из строя чипсет |
| Диск не раскручивается, линза движется | Сдох лазер | |
| Диск раскручивается до нормальной скорости, затем останавливается | Сдох лазер, сбилась настройка, вышел из строя чипсет | |
| Диск раскручивается до пониженной скорости | Отказ механики, сбились настройки | |
| Диск раскручивается до бешенных скоростей | Вышел из строя чипсет, сбились настройки | |
| Видит диск | Диск не читается | Отказ электроники |
| Диск читается с большим количеством ошибок | Уменьшилась эмиссия лазера, загрязнена оптика, сбились настройки, отказ электроники | |
| При нажатии на кнопку выброса, привод выплевывает вращающийся диск | Отказ электроники | |
Заключение
С каждым днем приводы все дешевеют и дешевеют, обессмысливая свой ремонт. Между тем, их качество неуклонно падает. Кризис перепроизводства заставляет производителей экономить на всем, что только можно, и в первую очередь - на надежности и долговечности. Зачастую оказывается гораздо дешевле эпизодически ремонтировать старые добрые приводы, чем включаться в гонку за новые модели. Впрочем, политику апгрейда каждый волен выбирать самостоятельно...