close

Informacja dotycząca plików cookies

Informujemy, iż w celu optymalizacji treści dostępnych w naszym serwisie, w celu dostosowania ich do indywidualnych potrzeb każdego użytkownika, jak również dla celów reklamowych i statystycznych korzystamy z informacji zapisanych za pomocą plików cookies na urządzeniach końcowych użytkowników. Pliki cookies użytkownik może kontrolować za pomocą ustawień swojej przeglądarki internetowej. Dalsze korzystanie z naszych serwisów internetowych, bez zmiany ustawień przeglądarki internetowej oznacza, iż użytkownik akceptuje politykę stosowania plików cookies


Nowe artykuły:
Więcej...
Nowe recenzje: RSS
Więcej...
Najnowsze pliki: RSS
Więcej...
Nowe biosy: RSS
Więcej...

 

Compact Disc
Jitter

Compact Disc

Pierwotnie płyta kompaktowa (Compact Disc) miała zastąpić winylowe płyty muzyczne. Obecnie jest uniwersalnym nośnikiem mogącym przechowywać praktycznie dowolne dane komputerowe. Jej pojemność jeszcze nie tak dawno była ogromna w porównaniu z pojemnością twardych dysków, nie wspominając o dyskietkach. Dziś to zaledwie ułamek procenta pojemności przeciętnego dysku... Standardowa płyta CD mieści około 74 minut muzyki stereofonicznej nagranej cyfrowo z 16-bitową rozdzielczością oraz systemem korygowania błędów odczytu albo około 650 MB danych. I kończąc ten wątek historyczny może warto odnotować, że pierwsze komputerowe czytniki o jednokrotnej szybkości pojawiły się w roku 1994.

1. Płyta - podstawowe dane


Płyta CD (compact disc) jest poliwęglanowym krążkiem o średnicy 120 mm. W środku znajduje się otwór o średnicy 15mm. Nagrywana - i oczywiście odtwarzana - jest od środka na zewnątrz.


Powierzchnia czynna zawiera długi ciąg mikroskopijnych wgłębień, które odpowiadają binarnemu 0. Każde wgłębienie ma 0,5 µm szerokości i od 0,83 µm do 3,56 µm długości (notka: długość fali zielonego światła wynosi około 0,5µm).



Nagrania są oddzielone od siebie przerwą szerokości 1,6 µm. Wgłębienia są mechanicznie wytłaczane w płycie. Jaka jest ich wielkość można zobaczyć na pniższym rysunku, na którym z zachowaniem skali można porównać grubość włosa, który od zawsze był stosowany do określenia czegoś bardzo cienkiego.



Pokrywa je cienka warstwa (60-100 nm) metalu (aluminium, złota lub srebra). Dla porównania - średnica atomu to mniej więcej 0,1 nm, więc ta warstwa jest naprawdę cienka - kilkaset atomów grubości. Dodatkowa warstwa polimeru (10-30 µm) pokrywa metal. W końcu etykieta jest pokrywana serigrafią. Warto zwrócić uwagę na fakt, że wgłębienia są dużo bliżej serigrafii (20 µm), niż strony odczytu (ponad 1 mm). Dlatego łatwiej jest o stałe uszkodzenie płyty przez zadrapanie górnej powierzchni niż dolnej. Płytę porysowaną od strony czynnej da się jeszcze uratować, zadrapania etykiety kwalifikują ją zaś do wyrzucenia.

2. Powstawanie

Produkcja płyty kompaktowej jest procesem złożonym a zarazem fascynującym. Rozpoczyna się od stworzenia szklanego wzorca (glass master), który jest szklanym kołem o średnicy około 240 mm, bardzo starannie wygładzonym i wypolerowanym, które pokrywane jest warstwą fotorezystancyjną.



Materiał na płytę jest od razu przygotowywany w technice cyfrowej lub pochodzi z tak zwanej taśmy matki, która służyła do produkcji płyt winylowych. Wypalany jest w warstwie fotorezystancyjnej jak w zwykłej nagrywarce.



Nagrany szklany wzorzec jest "oparowywany" metalem (zazwyczaj srebrem lub niklem), a dokładność jest sprawdzana przez odczyt. Następnie poddany jest procesowi elektroformowania. Jest to proces elektrochemiczny - dodatkowy metal jest okładany na srebrnej warstwie.

Po osiągnięciu odpowiedniej grubości oddzielany jest od mastera - tworzy to "lustrzane odbicie" płyty - zwane "ojcem".



Następnie proces elektroformowania powtarzany jest na "ojcu". Przeciętnie udaje zrobić się 3 - 6 odbić, dopóki jakość "ojca" nie pogorszy sie nadmiernie. Te odbicia te nazywane są "matkami".



Proces powtarzany jest jeszcze raz, owocując tym razem tak zwanymi "synami" lub matrycami - nimi będzie się odbijać płyty. ich również można odbić 3 - 6 z każdej "matki".



Ostatnim etapem jest wyciskanie matrycą w poliwęglanie już gotowej płyty.



Uformaowany poliwęglan pokrywany jest odblaskowym metalem - z punktu widzenia właściwości optycznych akceptowane są aluminium, miedź złoto i srebro. Złoto jest zbyt drogie, a miedź nadaje specyficzny wygląd. Dlatego najczęściej stosowane są srebro oraz aluminium.


Na metal nakładana jest cienka warstwa plastiku (1-30 µm). Może to być nitroceluloza lub akryl utwardzany ultrafioletem.


Na tej warstwie plastiku drukowana jest etykieta płyty.

3. Optyka
Płyta odczytywana jest od dołu. Więc dla lasera to co było wklęsłe (pit) jest teraz wypukłe.


Przy oglądaniu płyty zapewnie dziwi fakt, że powierzchnia czynna jest stosunkowo gruba, natomiast od strony etykiety bardzo cienka. Jest tak dlatego, że tworzywo płyty - poliwęglan - stanowi składnik systemu optycznego. Współczynnik załamania światła w powietrzu jest prawie taki sam jak w próżni i wynosi 1. Natomiast w poliwęglanie wynosi 1,55. Światło lasera załamuje się na poliwęglanie i dzięki temu promień mający na powierzchni płyty 800 µm po zogniskowaniu osiąga 1,7 µm na powierzchni odblaskowej. Dzięki temu nie przeszkadzają w odczycie kurz, włosy, drobne rysy czy nawet nitki wełny - są mniejsze od plamki światła.



Laser używany w odtwarzaczach to przeważnie dioda AlAsGa dająca światło czerwone o długości w powietrzu 780 nm (prawie na granicy widzialności - spektrum widzialne kończy się na 720 nm). W poliwęglanie długość światła jest mniejsza o współczynnik 1,55 (współczynnik załamania) i wynosi około 500 nm. Wgłębienie/wypukłość ma ściśle określoną wysokość/głębokość. Jest to dokładnie czwarta część długości fali światła (w poliwęglanie) - 125 nm. Co to oznacza? Że światło lasera będzie opóźnione po odbiciu od powierzchni (land) o 1/4 + 1/4 = 1/2 długości fali, więc będzie dokładnie w przeciwfazie do światła odbitego od wypukłości (pit). Te dwa promienie przez interferencję zostaną wygaszone i światło nie zostanie odbite od powierzchni.


Odstępy między sąsiednimi ścieżkami są również ściśle określone. Z optyki pamiętamy, że światło przechodząc przez bardzo wąską szczelinę tworzy fale elementarne. Na kierunku padającej wiązki leży maksimum główne. Szerokość połowy jego pełnej mocy jest punktem o średnicy 1,7 µm i wypada na górnej powierzchni wypukłości podążając dokładnie osią ścieżki. Minima leżące po obu stronach maksimum głównego są dokładnie usytuowane na osiach wypukłości sąsiednich ścieżek. Dzięki temu minimalizowane są zakłócenia pochądzące z sąsiednich ścieżek.


4. Głowica laserowa
Wiązka światła powstająca w diodzie laserowej trafia najpierw na siatkę dyfrakcyjną. Opuszczają ją trzy promienie, które są polaryzowane i przechodzą przez kolimator. Następnie płytka 1/4 fali zmienia ich polaryzację na kołową i przesyła do obiektywu, który je ogniskuje na płycie. Promienie odbite od płyty przechodzą w drodze powrotnej znowu przez płytkę 1/4 fali, gdzie uzyskują polaryzację prostopadłą do tej, którą uzyskały wcześniej w polaryzatorze. Jednak nie przechodzą pzezeń jak poprzednio, lecz są odbijane i kierowane do układu optycznego, złożonego z soczewki wklęsłej i cylindrycznej, który służy do tworzenia obrazu na matrycy fotodetekcyjnej.


5. Śledzenie ścieżki.
Laser podczas odczytu musi bezbłędnie śledzić ścieżkę z danymi. Przy płytach winylowych nie stanowiło to problemu - igła gramofonowa była prowadzona przez wytłoczony rowek. W przypadku płyty kompaktowej nie ma mowy o jakimś "mechanicznym" trzymaniu się ścieżki. Prawidłowe prowadzenie zapewniają promienie prowadzone po powierzchni (land) płyty po obu stronach ścieżki i sensory diodowe, na których odwzorowywany jest obraz "sytuacji". Odwrotnie niż przy odczycie tutaj następuje wygaszenie światła na wypukłościach (pit). Jeśli głowica "zsuwa" się ze ścieżki do jednej z diod detekcyjnych dociera mniej światła (bo promień kontrolny zahacza już o wypukłości, na których jest wygaszany) powodując uruchomienie mechanizmu korygującego.



6. Ogniskowanie
Trzeci, środkowy promień kontrolny ma za zadanie pilnowanie prawidłowego zogniskowania wiązki na ścieżce. Gdy promień jest ogniskowany prawidłowo obraz na fotodetektorze jest idealnie okrągły. Gdy płyta odsunie się i ogniskowanie następuje za blisko obraz wydłuża się.



Gdy z kolei płyta przysunie się za blisko obraz również się wydłuży, lecz w kierunku prostopadłym do poprzedniego.



Przy idealnie okrągłym obrazie kontrolnym wszystkie diody fotodetektora są w równowadze. Gdy ogniskowanie jest niepoprawne równowaga zostaje zachwiana i zależnie od tego, która para diod została bardziej oświetlona mechanizm korekcyny podejmuje odpowiednie działanie.

Gregg