Почему компакт-диски и DVD-диски заполняются из центра наружу?

20655
Burgi

Недавно мне впервые за много лет пришлось записывать DVD, и я удивлялся, почему компакт-диски и DVD-диски начинаются в центре и идут к краю.

Старые носители с вращающимся диском, такие как виниловые пластинки, начинали с края и шли к центру, поэтому по историческим причинам этого не могло быть.

Я ищу хорошие источники обоснования этой структуры данных.

146

7 ответов на вопрос

146
bwDraco

Это предназначено для учета дисков разных размеров.

Стандартный оптический диск сегодня составляет 12 см в диаметре. Однако оптические носители исторически изготавливались в самых разных размерах. В Лазерные диски 1970 - х и 1980 - х годах были сделаны в 30 см, 20 см и 12 см размеров; в последнее время компакт-диски, DVD-диски и BD-диски выпускаются в форм-факторе Mini 8 см (вмещает соответственно 210 МБ, 1,4 ГБ и 7,8 ГБ) в дополнение к стандартным 12 см.

В отличие от виниловых пластинок, где игла может быть легко помещена на запись вручную, для электронных проигрывателей оптических дисков потребуются дополнительные компоненты (или, по крайней мере, дополнительная логика встроенного программного обеспечения), чтобы найти край диска и найти первую дорожку, если они воспроизводились с снаружи, что сделало бы их дизайн значительно более сложным и дорогим. Центр диска обеспечивает единое начальное местоположение для любого диска, вставленного в проигрыватель, независимо от его размера.

Однако не все оптические носители считываются изнутри.

Хотя большинство стандартных оптических носителей читаются таким образом, существуют проприетарные форматы дисков (иногда встречающиеся в игровых приставках), которые предполагают один или несколько определенных размеров и считываются извне. Для этого есть несколько причин:

  • Это быстрее читать с внешней стороны диска, чем изнутри. При той же скорости вращения (например, 10000 об / мин) линейная скорость на внешней стороне диска выше, чем линейная скорость на внутренней стороне диска, что приводит к более высокой производительности по отношению к внешней стороне. При скорости выше 10000 об / мин оптические диски могут чрезмерно колебаться и даже разрушаться, что накладывает верхний предел скорости вращения.
  • Это затрудняет нелегальное копирование дисков. Как упоминалось выше, большинство проигрывателей оптических дисков работают изнутри. Диск, который читается извне, не может быть прочитан обычными устройствами чтения оптических дисков.
Этот ответ неверен. Не все DVD-диски написаны таким образом :) DavidPostill 7 лет назад 0
@DavidPostill Так что это неправильный вопрос. :) Kamil Maciorowski 7 лет назад 15
Согласовано. Это не делает ответ в корне неверным. Вопрос (неправильно) предполагает, что все оптические носители считываются наизнанку, и ответ основан на этом предположении. Я отредактировал ответ, чтобы отразить тот факт, что некоторые проприетарные оптические носители читаются снаружи. bwDraco 7 лет назад 1
Вопрос нигде не говорит «все оптические носители», он конкретно относится к CD и DVD. qasdfdsaq 7 лет назад 4
Это также позволяет создавать различные [фигурные диски] (https://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_Compact_Disc). Хотя я не уверен, что он предназначен или является следствием написания сначала в центре. Olivier Grégoire 7 лет назад 3
Неверно утверждать, что выбор места, с которого начинается чтение, требует специальных компонентов. Это всего лишь небольшая часть прошивки, и даже не большая, поскольку начало данных (первый сектор) постоянно и активно обнаруживается, и накопитель не использует механические упоры для его нахождения. Если вы посмотрите, как работают приводы чтения, вы заметите, что оптическая головка не останавливается (travel-limit_, когда она пытается найти ввод и начало данных. Приводы также имеют выбор скорости чтения, любой здравомыслящий привод может читать CLV, это буквально настройка прошивки. Kuba Ober 7 лет назад 0
TL; DR: в современном оптическом приводе сервоприводы позиционирования и скорости чтения являются встроенным программным обеспечением. Kuba Ober 7 лет назад 0
Но эти вещи происходят из истории в значительной степени, поэтому современные диски имеют к этому лишь малое отношение. Stijn de Witt 7 лет назад 0
104
DavidPostill

Почему CD и DVD заполняют свои данные с середины наружу?

Обратите внимание, что приведенное выше предположение неверно.

Резюме :

  • По историческим причинам запись (и чтение) изнутри имеет смысл (возможны диски разных размеров, как объяснено в других ответах).

  • По соображениям производительности чтения современные диски могут быть записаны (и прочитаны) снаружи или даже в обоих направлениях (двухслойный).

Заметки:

  1. Большинство дисков стандартного размера.

  2. Коммерчески производимые CD и DVD не написаны, а отпечатаны на прессе.

    Хотя все DVD (как домашние, так и коммерческие) используют физически созданные «ямки» и «неровности» (ямки на нечитаемой стороне и неровности на читаемой стороне) на дисках для хранения видео и аудиоинформации, существует Разница в том, как «ямы» и «неровности» создаются на коммерческих DVD-дисках по сравнению с тем, как они создаются на домашних записанных DVD.

    DVD фильмы, которые вы покупаете в местном магазине, изготавливаются методом штамповки. Этот процесс напоминает способ изготовления виниловых пластинок - хотя технология, очевидно, отличается (виниловые пластинки имеют штамповки с канавками, а на DVD - штамповки с выступами).

    Источник Разница между коммерческими и домашними записанными DVD

Остальная часть этого ответа сосредоточена на аспекте производительности.

Исключениями для записи (и чтения) изнутри являются игры XBox (и другие игровые приставки) и двухслойные DVD-диски (фильмы).


Игры для Xbox

Игры Xbox содержат данные, записанные извне по соображениям производительности - поскольку внешняя часть вращается быстрее, чем внутренняя, данные могут быть прочитаны быстрее.

Сами игры для Xbox хранятся на отформатированных дисках DVD-9 (односторонний, двухслойный) объемом 9 ГБ и написаны очень интересным способом. Игры пишутся с внешней стороны дисков DVD-9 во внутреннюю часть, что означает, что на большинстве дисков большая часть данных будет храниться по всему периметру диска.

Поскольку привод DVD в Xbox является приводом с постоянной угловой скоростью (CAV), он может считывать больше данных в секунду с самых внешних дорожек, что делает этот способ оптимизации данных на DVD-дисках максимально оптимизированным для сокращения времени загрузки. Очевидно, что привод также может читать обычные CD и DVD.

Исходные аппаратные средства за консолями - Часть I: Microsoft Xbox

Двухслойные DVD (фильмы)

Двухслойные DVD-диски могут быть записаны в любом направлении - есть два режима записи.

Большинство фильмов написаны как обратный путь . Фильм будет разбит по слоям, поэтому при смене слоя не нужно возвращаться к внутреннему краю.

Есть два режима для двухслойной ориентации. При использовании параллельной дорожки пути (PTP), используемой на DVD-ROM, оба слоя начинаются с внутреннего диаметра (ID) и заканчиваются на внешнем диаметре (OD) выводом. При использовании OTPverse Track Path (OTP), используемой в DVD-Video, нижний уровень начинается с идентификатора, а верхний уровень начинается с OD, где заканчивается другой уровень, они имеют один вход и один вывод.

Исходный DVD-R DL

Я принял этот ответ, так как он содержит наиболее полное исследование и объясняет различные методологии, о которых я не знал, когда первоначально задавал вопрос. Burgi 7 лет назад 2
@Burgi - не только диски разных размеров - [также разной формы!] (Https://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_Compact_Disc) (лично я видел пятиконечную звезду, которая продавалась как часть детская игрушка). Clockwork-Muse 7 лет назад 0
Суть игр XBox упрощена до такой степени, что она менее точна. Диск Xbox - это обычный DVD, написанный обычным образом (низкие номера секторов внутри, большие номера секторов снаружи). Они просто используют нестандартную компоновку дорожек (и нестандартную файловую систему) для хранения материалов в самых высоких доступных секторах. На самом деле, ничего не «написано извне», это физически несовместимо с обычными приводами, потому что направление спирали будет неправильным. hobbs 7 лет назад 9
GameCube, как упомянуто в другом ответе, является примером системы, которая на самом деле * действительно * движется по спирали в другую сторону, потому что эта система не заботится о чтении обычных DVD. hobbs 7 лет назад 3
Это еще не все правильно. Обычные потребительские записи воспроизводились извне, но были ** записывающие устройства (вы можете увидеть их в старых фильмах), которые вырезали совместимые фонографические диски, и кто-то, кто изучал Фоли, сказал мне, что их сохраненные звуковые диски могут запачкаться изнутри или снаружи и мог вращаться в любом случае, поэтому было важно проверить каждый элемент перед живым шоу. JDługosz 7 лет назад 0
@hobbs Я не верю, что Gamecube записывает диски со спиралью в другом направлении. Wii может читать DVD (хотя и не официально), и множество прошивок DVD-привода можно взломать для чтения дисков Wii / GC. Я не верю, что есть какие-либо признаки того, что сама спираль движется в противоположном направлении; Кажется, я вспомнил, что читал, что это популярный миф. Если вы можете предоставить хороший источник (например, некоторый технический анализ, а не кто-то на форуме, утверждающий это), я с радостью откажусь! Muzer 7 лет назад 1
@hobbs Я не вижу ничего о том, как диски GameCube записываются снаружи в [Анатомия аутентификации на оптическом носителе] (http://debugmo.de/2008/11/anatomy-of-an-optical-medium-authentication/ ). Это проприетарная файловая система, отбеливатель физического сектора, концептуально столь же отличающийся от стандартного DVD, как CD-ROM XA из режима 1, и некоторых ключей дешифрования в области Burst Cutting. Damian Yerrick 7 лет назад 1
С винилом - постоянные обороты - линейная скорость выше, а качество звука, таким образом, лучше у внешнего края. Музыкальные компакт-диски имеют постоянную битовую плотность по всему радиусу, поэтому такого рассмотрения не существует. greggo 7 лет назад 1
В дни PS2 мы привыкли к тому, что файлы заказов были записаны на диск, чтобы наиболее часто используемые файлы имели самую высокую скорость чтения, а файлы для одного и того же уровня читались вместе. Jack Aidley 7 лет назад 0
Я хотел бы добавить к этому превосходному ответу, что на практике запись начала данных с внешней стороны может негативно сказаться на долговечности, поскольку внешняя поверхность диска подвержена большему износу, чем внутренняя (просто посмотрите на некоторые старые диски и повреждение как-то всегда кажется, что рядом с краями диска). Stijn de Witt 7 лет назад 0
@StijndeWitt Спасибо, но, как указано в комментарии к другому ответу, «блоки идентификации и защита от записи были в самых дальних кольцах» DavidPostill 7 лет назад 0
15
Offler

С винилом было проще положить иглу наружу, чем на вращающуюся пластинку.

Компакт-диски могут иметь разные размеры и формы. Диск может иметь любой размер, начиная с внутренней стороны. Также большинство людей будут касаться компакт-диска на границе - так меньше отпечатков пальцев, когда привод читает первую дорожку.

Кстати, это имеет отношение к скорости. Первые CD-приводы имели постоянную скорость чтения данных.

Интересный момент, но они не могли знать, что люди будут делать странные и замечательные формы для начала. Burgi 7 лет назад 1
Размер диска здесь, пожалуй, очень важен. Если вы предполагаете, что вам нужно начать с фиксированной центральной точки и выйти наружу, тогда ваш диск, в пределах разумного, может быть любого размера, который вам нравится. Если вы начинаете снаружи и работаете вовнутрь, то у вас должен быть установлен размер диска. Mokubai 7 лет назад 9
Ваше последнее предложение неоднозначно. Вы имеете в виду, что первые CD-приводы имели постоянную угловую скорость (переменную скорость передачи данных, постоянную скорость двигателя привода) или постоянную линейную скорость (постоянную скорость передачи данных, переменную скорость двигателя привода)? Andrew Morton 7 лет назад 0
@AndrewMorton Clarification: первый, который был получен из аудио дисков и имел CLV. Лазерные диски в качестве старой системы использовали CLV. Аудио (или видео) диски не выигрывают от CAV, но имеют постоянную скорость передачи данных. - Таким образом, аудио компакт-диски имели скорость от 495 до 212 об / мин -> диск перемещался со скоростью 1,2 м / с с помощью считывающего лазера. Для постоянной скорости передачи данных Audio CD, Video DVD и BluRay используйте CLV. Первые компьютерные CD-ROM имели скорость «один» или «1x», что было эквивалентно аудио CD (~ 150 КиБ / с). Более поздние CD-ROM должны быть быстрее, и чтобы в какой-то момент получить CAV, чтобы получить большую скорость (или иметь лучшую маркетинговую ценность). Offler 7 лет назад 3
@burgi Shape - это побочный эффект переменных размеров. Offler 7 лет назад 1
@Burgi Они знали, потому что это уже произошло десятилетия назад с виниловыми пластинками. https://en.wikipedia.org/wiki/Unusual_types_of_gramophone_records Agent_L 7 лет назад 1
Может кто-нибудь исправить «тогда» («затем изнутри») на «чем»? (У меня недостаточно представителей, чтобы отредактировать это.) BCdotWEB 7 лет назад 0
4
Jerry Coffin

Наряду с причинами, которые уже упоминались, когда были новые компакт-диски, было также некоторое обсуждение того факта, что царапины от нормального обращения были намного более вероятны к краям диска, чем к центру (особенно из-за смещения при установке диска в лоток для дисков).

Поскольку данные начинаются с центра, а царапины с большей вероятностью приближаются к краям, вероятность появления царапин на части диска, которая не содержит данных, не влияет, поэтому царапина не влияет на чтение данных.

За исключением того, что, по крайней мере, в некоторых случаях блоки идентификации и средства защиты от записи находились во внешних кольцах. Carl Witthoft 7 лет назад 0
@CarlWitthoft: правда - но это были вещи, которые взломали после свершившегося факта, а не часть оригинального дизайна. Jerry Coffin 7 лет назад 1
1
Tom Williams

Отметим также, что компакт-диски изначально предполагали портативность в качестве функции, например Sony Walkman, который уже существовал в качестве кассетного проигрывателя. Эти ранние портативные плееры замедлили свое вращение, когда считывающая головка отодвинулась дальше от центра.

С практической точки зрения это означало, что по мере разрядки ваших батарей вам фактически требовалось меньше механической энергии, чтобы повернуть диск и получить ту же скорость передачи данных на поверхности.

Это означает, что время работы от батареи ограничивалось воспроизведением одного CD. fixer1234 7 лет назад 2
Это было. Ну, через некоторое время это было. :) Stijn de Witt 7 лет назад 0
1
akostadinov

Другие ответы хороши. Хотя я где-то читал, что повреждение дисков происходит чаще и сильнее на внешней части, чем на внутренней.

Если это правда, это означает, что для компакт-дисков они будут обладать большей долговечностью. Редко коммерческие диски пишутся полностью. Повреждение неписанной части компакт-диска не имеет значения.

Кроме того, оглавление или файловая система на диске, если они записаны в самой внутренней части CD / DVD, будут лучше защищены и позволят по крайней мере считывать частичные данные с остальной части CD. Но я не проверял точное положение этих данных на разных типах дисков и режимах записи, поэтому я не знаю, записаны ли они так.

Не могли бы вы предоставить некоторые источники для этого? @Jerrycoffin уже предположил это (также без источников). Burgi 7 лет назад 0
@ Бурги, опс, пропустил его ответ. У меня нет ссылки. Было давно. Я могу только сказать, что некоторые программы для записи прожекторов имеют настройку приоритета, где можно выбрать, где будут записаны определенные файлы. Файлы с более высоким prio записываются раньше, чем с более низким prio. `k3b` также раскрывает это, как я полагаю, используемые им инструменты более низкого уровня (вероятно,` mkisofs -sort`). akostadinov 7 лет назад 0
С другой стороны, я не вижу, чтобы в mkisofs ничего не упоминалось о царапинах: http://www.fifi.org/doc/mkisofs/README.sort akostadinov 7 лет назад 0
-3
jkj

Большинство CD / DVD не полностью заполнены. Компьютер быстрее сохраняет или находит необходимые данные во внутренней части благодаря меньшему диаметру, расстояние, пройденное считывающей головкой, меньше по сравнению с внешней периферией диска, где диаметр максимален. Сохранение и поиск в самых внутренних кругах / цилиндрах экономит время и энергию.

Не было бы наоборот? Внешняя часть удерживает больше, поэтому требуется меньшее боковое перемещение. fixer1234 7 лет назад 10
На самом деле, AFAIK, скорость чтения постоянна, привод просто должен вращаться быстрее при чтении данных из большинства внутренних цилиндров. Salman A 7 лет назад 1
@SalmanA: Музыкальные компакт-диски имеют постоянную угловую скорость. Современные компьютерные накопители действительно имеют постоянную линейную скорость, вращаясь быстрее по внутренним дорожкам. Это требует более умной электроники привода. MSalters 7 лет назад 1
Музыкальные компакт-диски @MSalters - CLV. Все CD диски имеют постоянную линейную битовую плотность - поэтому музыка воспроизводится с CLV; переменная скорость вращения была сделана, регулируя число оборотов в минуту, чтобы FIFO был наполовину полон. То же самое было с ранними приводами CDRom. Более новые из них способны читать широкий диапазон скоростей, поэтому они могут просто вращаться и адаптироваться к любым результатам битрейта. greggo 7 лет назад 1