Мини Диск. Диски md
Minidisc FAQ / Звук и акустика
Диски
1. Каковы габариты MD? 7 см (2,75'') x 6,75 см (2 21/32'') x 0,5 см (3/16''). Диск внутри имеет диаметр 64 мм.2. Каковы объемы хранимой информации MD, CD, DAT, DCC? MD: ~160 Мб, что соответствует 74 мин. в аудио режиме [140 Мб в режиме данных] CD-ROM: 650 Мб CD Audio: 740 Мб DAT: ~1 Гб DCC: 175 Мб [кассета 60 мин.]
3. Каков размер минимального блока информации при записи на MD? Примерно 2 секунды для аудио режима SP, 4 секунды для монофонического SP, 4 секунды для LP2 и 8 секунд для аудио режима LP4. Аудио информация на минидиске разбивается на кластеры, которые и являются минимальным информационным блоком для записи и перезаписи аудио данных на диск. Каждый кластер содержит 32 сектора аудио данных, 3 связующих сектора (link sector) и 1 сектор дополнительных данных (sub data). Размер каждого сектора составляет 2332 байта, 2 сектора группируются вместе в блок размером 4664 байта, содержащий 11 звуковых групп. Размер каждой звуковой группы составляет 424 байта, в группе содержится 11,6 миллисекунд стерео данных SP или 23,2 мс моно данных SP (LP2 и LP4 хранят, соответственно, в два и в четыре раза больше звука по отношению к SP). Следовательно, кластер – это 74624 байта (32*2332), содержащие 176 звуковых групп (74624/424), или 2,0416 секунды стерео звука (176*11,6) или 4,0832 секунды моно звука. Звуковая группа (1/86 часть секунды) составляет лучшее разрешение, при котором можно редактировать звуковой поток. Старые потребительские MD устройства имели точность позиционирования при редактировании примерно 60 мс (5 звуковых групп), но большинство современных устройств позволяют достигать позиционирования при редактировании в 11,6 мс (1 звуковая группа).
4. Каков алгоритм выделения дискового пространства MD? В соответствии с рекомендациями Радужной книги MD (которая носит рекомендательный, а не обязательный характер), изначально чистое пространство, простирающееся до конца диска (если таковое есть), всегда должно заниматься первым, за ним (в порядке увеличения дискового адреса) должны заниматься остальные свободные сегменты на диске. Свободные сегменты, размер которых составляет меньше 6 кластеров (один кластер чуть больше 2 секунд звука в режиме стерео SP) не могут быть заняты до тех пор, пока не будет освобождено достаточное прилегающее пространство, и размер свободного пространства не станет равен, по крайней мере, шести целым кластерам. (Благодарим Девида Тамкина за это исследование на MD стационаре Sony MDS-JE520).
5. Почему емкость MD составляет всегда одно и то же число (74:59) независимо от используемой избыточности? При покадровом (11,6 мс) рассмотрении, ATRAC всегда пытается обеспечить максимально возможное разрешение для каждой спектральной составляющей звука, если она будет сочтена важной. Однако алгоритму всегда не хватает свободных битов, и исключая случаи с нулевым сигналом, или с очень простым цифровым (к примеру, чистые тоны), ATRAC использует максимально доступное число бит в секунду. Если число битов в секунду становится больше, то алгоритм их задействует и записывает сигнал с лучшим качеством. В руководстве Sony AES по ATRAC упоминается алгоритм выделения битов, и рассматривается ситуация, когда необходимо выделить большее число бит, чем доступно. В таком случае используется метод вычитания частотной информации для соответствия доступным объемам звукового кадра. В случае нулевого или простейшего звукового сигнала в некоторых кадрах могут остаться незадействованные биты, но поскольку здесь существует фиксированное отношение между 11,6 мс звука и 424 байтами "звуковой группы" на диске, система недостаточно гибка для потребления меньшего дискового пространства в этом случае.
6. В чем разница между 60, 74 и 80-минутными дисками? На 74-минутных дисках разметка дорожек идет с большей линейной частотой (циклы/см). В результате диск вращается медленнее (линейная скорость 74 мин: 1,2 м/с против 60 мин: 1,4 м/с), и на единицу линейного пространства записывается больше информации. 80-минутные диски изготовлены путем уменьшения шага между соседними дорожками со стандартных 1,6 мкм до 1,5 мкм – минимума, позволяемого спецификацией MD. Подобно 74-минутным дискам, линейная скорость составляет 1,2 м/с. На диске также присутствует информация, доступная только для чтения и закодированная в участке диска TOC около внутренней окружности. В том числе там записана длина диска. Изначально изготовление 74-минутных дисков было более трудоемким, но сегодня цена производства 60 и 74-минутных дисков одинакова (равно как и 80-минутных дисков).
7. Будет ли MD в будущем содержать несжатые данные? Sony выпускает минидиски и приводы высокой плотности, с емкостью 650 Мб, для своих MD цифровых камер. Подобная емкость позволяет записывать на MD несжатый компакт-диск. Однако новые аудио диски MD будут несовместимы с существующими MD устройствами (см. ниже), и, учитывая 16-битную линейную запись, не слишком существенно увеличат качество звука. Главное преимущество несжатых данных заключается в возможности профессиональных пользователей создавать точные дубликаты MD. Если приводы MD с высокой плотностью приобретут популярность, наверняка появится поддержка таких дисков на профессиональном MD оборудовании.
8. Сможет ли мой MD проигрыватель их воспроизводить? Нет, четырехкратное увеличение плотность записи дисков привело к их физической несовместимости с существующим оборудованием.
9. Чем предварительно-записанный MD отличается от записываемого? Физически предварительно-записанный MD очень похож на CD, там используются те же оптические параметры, материал и способ изготовления. Отличается лишь формат данных (сжатые ATRAC данные против 16-битного линейного PCM звука). В отличие от записываемого MD, предварительно-записанный MD не имеет магнитооптических слоев или стирающих слоев. Они изготовляются точно так же, как CD из пластика и алюминия, поэтому записать на них или стереть информацию физически невозможно. Механизм считывания у предварительно записанных MD такой же, как и у CD (проигрыватель фокусирует лазерный луч на питах и дорожках внутри прозрачной поликарбонатной подложки, покрытой слоем алюминия для отражения и рассеивания луча). Записываемые MD имеют сходное строение, но здесь используется предварительная разметка бороздок (pre-groove) вместо питов и дорожек, а алюминий заменен магнитооптическим покрытием. При записи лазер фокусируется с одной стороны диска на бороздке и нагревает пятно на магнитооптическом записывающем слое до точки Кюри, в то время как магнитное поле головки ориентирует магнитные домены с другой стороны диска (намагничивает) на том же самом нагретом пятне магнитооптического слоя (ориентация доменов север/юг соответствует 0 или 1 данных). Во время проигрывания MD устройство фокусирует лазер на бороздке, но при этом используется меньшая мощность, и данные считываются с помощью измерения изменений в поляризации света, отраженного от ранее намагниченных областей (эффект Фарадея). Для проигрывания дисков как с предварительно-записанных, так и записываемых, все MD устройства должны использовать двойную оптическую систему, которая, в зависимости от типа диска, будет измерять яркость отраженного света или его поляризацию. Что касается качества звука, то теоретически качество предварительно-записанных MD не отличается от записываемых MD, хотя, как обычно, качество звука зависит от версии ATRAC, используемой при кодировании звука. Некоторые пользователи находят качество части предварительно-записанных MD хуже, чем изготовленные в домашних условиях с CD на современном MD записывающем устройстве. Скорее всего, используемые кодеры ATRAC для предварительно-записанных MD также улучшаются со временем, как и в потребительских устройствах. Наконец, записываемые MD имеют дополнительное отверстие на корпусе, которое управляет микропереключателем, соединенным с ножкой REFLECT (отражение) микропроцессора. Он сообщает микропроцессору проигрывателя MD, высока ли степень отражения сигнала (для предварительно-записанных MD) или низка (для записываемых MD).
10. Существует ли различие в раскладке диска между записываемым MD и предварительно-записанным MD? На записываемом MD 32 из 36 секторов в каждом кластере (кластер - минимальная единица, доступная для записи) используется для хранения аудио данных. Из остальных 4 секторов три необходимы для правильной загрузки и для использования кода коррекции ошибок, как записано в стандарте IEEE Minidisc: из-за длинного вложенного кода коррекции ошибок ACIRC, три сектора должны использоваться как "связующие секторы" (link sector). Если пользователь изменяет или добавляет новые данные на MD диск, необходимо записать два или три сектора для каждой начальной и конечной позиции новых данных. Другими словами, некоторое пространство теряется для обеспечения возможности перезаписи. Однако на предварительно-записанных MD, данные представляют собой один непрерывный поток, создающийся во время мастеринга. Поэтому эти три дополнительные сектора могут быть отведены под дополнительные данные (но пока что способ использования этих дополнительных данных не документирован). Книга Sony DADC MD говорит, что максимальная продолжительность предварительно записанного MD составляет 78:16.
11. Сколько раз я могу записывать на MD? Как утверждает Sony, чистый MD диск выдерживает до 1 миллиона записей. Время покажет. На практике, пользовательское оглавление диска (user TOC, UTOC) может случайно быть испорчено (по причине дефектного MD устройства или физического повреждения), что приведет к потере MD. Портативное записывающее устройство Sony MZ-1 позволяет восстанавливать некоторые нерабочие MD в тестовом режиме (устройство открыто и установлена тестовая перемычка) через функцию стирания оглавления: оглавление полностью удаляется, и мы получаем чистый MD "как новый". Физическое повреждение оглавления MD не может быть обойдено, однако подобные дефекты в других областях диска можно нейтрализовать – поврежденные области будут убраны из доступного пространства с помощью создания коротких "тихих" дорожек, которые содержат описание проблемы и помечены как "плохие".
12. Как долго данные/звук могут храниться на записываемом MD? Как утверждает Sony в своем FAQ, данные, записанные с помощью магнитооптической технологии, могут храниться более чем тридцать лет без потери или ухудшения. В нормальных условиях после записи диск не испытывает действия сильных магнитных полей или высоких температур. Однако если поместить рядом с диском сильный магнит, он может уничтожить данные, и в подтверждение этого можно привести свидетельства пользователей. Кстати, считается, современные (1999 г) "серебряные" штампованные со стеклянного мастера CD могут храниться около 50 лет с точки зрения химических процессов. Однако в ранних CD были найдены некоторые химические проблемы (это те, которым семь лет или больше), что приводит к ухудшению данных уже через 10 лет.
13. Каков сегодняшний статус инициативы Sony по замене CD-ROM на MD? Sony выдвинула инициативу по замене 3,5 флоппи-дисков (1,4 Мб, 2,8 Мб и 21 Мб floptical) на MD-Data, а отнюдь не CD-ROM (данный носитель крайне широко распространен в компьютерной индустрии и очень дешев). Первой моделью MD-Data стал MDH-10 SCSI привод, он обеспечил 140 Мб хранимого пространства на MD, но был медлителен, дорог и несовместим с аудио MD (приводы Data не могут читать или писать на аудио MD, кроме как работать в режиме "проигрывания", который не обеспечивает компьютерный доступ к данным). Sony затем выпустила MDM-111 для использования в IBM Thinkpad, но ни привод, ни формат MD-Data так и не приобрели популярность. MD-Data используется сегодня только в нишевых продуктах типа MD фотоаппаратов и MD сканера для документов.
14. Может ли привод MD-Data использоваться для доступа к данным ATRAC на аудио MD? Нет, на каждом MD существует специальная дорожка, доступная только для чтения, которая отличает MD аудио диск от MD-Data. По этой дорожке привод MD определяет вид диска. Если вставить аудио MD в привод MD-Data, то привод покажет 1 кб на диске и 0 кб доступно для записи. Доступ к закодированной ATRAC информации получить нельзя. Один из пользователей MD-Data поделился своими соображениями по поводу приводов MD-Data и их совместимости.
15. Сегодня чистые MD выпускаются различными производителями. Все ли они одинаково хорошо работают? Я владею лишь информацией о ценах на MD, поэтому на основании каких дополнительных критериев я могу сделать свой выбор? Поскольку MD хранит цифровые данные, то качественного различия между звуком на разных дисках не существует до тех пор, пока битовые ошибки диска не превысят уровня, который может быть исправлен алгоритмом коррекции ошибок MD ACIRC. Ниже представлены результаты небольшого эксперимента, который мы провели для сравнения числа блоков с ошибками на различных марках дисков.
В инструкции к Sony MDS-503 сказано, как перевести устройство в тестовый режим, и в нем отображать BLER (число блоков с ошибками в секунду) при чтении диска. Используя эту функцию, мы сравнили число ошибочных блоков у TDK, Idemitsu, Maxell, Panasonic, Sony и Keep. В статье Анди Пожио говорится: "спецификация CD позволяет дискам иметь до 220 исходных ошибок в секунду. Каждая подобная ошибка (почти) всегда успешно корректируется алгоритмом CIRC." У нас есть основания считать, что число 220 исходных ошибок в секунду верно и для MD, поскольку MD использует модифицированную логику CD для кодирования данных на диске, тем более 220 является одним из порогов ошибок при настройке фокуса MDS-503. Результат неудивителен: ни один из дисков и близко не подошел к уровню BLER 220. Мы использовали непрерывную запись (continuous recording) в диагностическом режиме для создания тестового диска, затем мы анализировали уровень ошибок при считывании данных с диска. В таблице ниже показаны средние и пиковые значения BLER для каждого диска. "Начало", "середина" и "конец" обозначают три области на диске, которые тестируются по умолчанию – они начинаются с кластеров 40, 300 и 700 соответственно.
| TDK | 4.97 | 20 | 5.08 | 15 | 4.16 | 19 |
| TDK (1) | 4.05 | 22 | 5.00 | 15 | 3.66 | 18 |
| TDK (2) | 5.96 | 20 | 2.47 | 6 | 3.84 | 18 |
| IDEMITSU (3) | 2.11 | 15 | 1.15 | 5 | 1.22 | |
| MAXELL | 1.18 | 4 | 3.05 | 15 | 2.24 | 8 |
| PANASONIC | 6.00 | 13 | 5.45 | 10 | 4.13 | 8 |
| SONY (4) | 43.03 | 88 | 3.93 | 14 | 2.00 | 7 |
| KEEP | 2.10 | 5 | 1.93 | 5 | 3.23 | 13 |
| Sony ES | 1.60 | 5 | 1.00 | 3 | 1.59 | 5 |
| Canfield Audio 60/GL-16658 | 7.05 | 13 | 8.50 | 19 | 5.82 | 12 |
| Canfield Audio 74/GL-16658 | 11.76 | 31 | 10.13 | 25 | 9.36 | 20 |
| Fuji 60/ 5Z20M536 | 0.87 | 5 | 0.76 | 3 | 0.83 | 3 |
(Источник (http://www.minidisc.org/rber.html))
Примечание: 1. Один и тот же диск TDK – вставлялся и извлекался. 2. Тот же диск TDK – записан еще раз с диагностикой 3. Диск содержал плохую область (но не в тестовом диапазоне) 4. (Старый) серый Sony. Также отображались ошибки адресации.
Некоторые диски раньше уже записывались в обычном режиме записи (прерывистом). BLER на данных областях обычно составляет 20-50, он всегда выше, чем уровень ошибок при непрерывной записи в режиме диагностики. Единственным сюрпризом стал диск Sony, возможно у него существует "плохая" область. В любом случае, алгоритм коррекции ошибок CIRC прекрасно с ним справился. Мы не уверены, насколько правильно сравнивать диски по приведенным результатам, поскольку они получены при тестировании на трех коротких (примерно 10 секунд) участках каждого диска. Главным выводов тестирования можно считать то, что все диски показали уровень ошибок в пределах допустимого (с точки зрения исправления ошибок). Еще одним вопросом является срок службы, и мы процитируем два параграфа из прекрасной книги Джона Воткинсона "Искусство цифрового звука" (John Watkinson, The Art of Digital Audio), где он обсуждает магнитный слой магнитооптического диска. "Магнитные слои, использующие принцип температуры Кюри, изготавливаются из патентованного сплава железа, кобальта, платины, тербия, гадолиния и еще нескольких редкоземельных элементов. Все эти материалы сильно подвержены коррозии на воздухе и также несовместимы с пластиком, используемым в подложке. Магнитный слой должен быть помещен между слоями материала, который должен задерживать ионы коррозии, но пропускать свет. На эту роль подходят диэлектрики типа диоксида кремния или нитрида алюминия. ... Мастер изготавливается с помощью гальванопластики, затем из него изготовляются матрицы. Матрицы используются для получения дисков с заранее нанесенным дорожками, на которые затем в вакууме напыляется магнитооптический слой, помещаемый между слоями диэлектрика. Магнитооптический слой меньше подвержен коррозии, если он однородный. Если слой содержит пустоты, неровности или остаточные газы от процесса напыления, то качество диска ухудшается. Жизнь магнитооптического диска зависит больше от процесса производства, чем от точной композиции сплава".
Поэтому, вероятно, более дорогие диски будут служить дольше (а не иметь меньший уровень ошибок). Мы не очень точно представляем себе сегодняшнюю ситуацию с производством. Возможно, все производители обладают прекрасным контролем качества.
16. Я слышал, что после многократных записей и правок MD может стать фрагментированным. Насколько это важно? Мы будем отвечать, учитывая современные MD аппараты (выпущенные после 1996 года), поскольку у нас нет данных о работе более старых устройств. К тому же ответ базируется на основе наших собственных наблюдений простых экспериментов на MDS-503, а не на глубоких знаниях технических спецификаций MD. С фрагментацией связаны две потенциальные проблемы: прерывание музыки в связи с чрезмерным поиском и потеря свободного пространства. Что касается прерывания музыки, то сама по себе фрагментация не вызывает такую проблему. Обычный MD проигрыватель может буферизовать 10 секунд музыки и считывать диск на скорости 150 кбайт/с (примерно на скорости 1x CD), что более чем в четыре раза превышает скорость проигрывания звука. Проблемы у вас возникнут только лишь, если проигрыватель тратит больше 10 секунд времени на доступ и чтение сегмента музыки. Как показали наши простейшие тесты с MDS-503, проигрыватель не справляется с 2-секундными сегментами, находящимися на разных концах диска (74-минутный MD), однако если увеличить длину сегментов до 4 секунд, то все будет нормально. Учитывая, что полный цикл поиска занимает около 2,3 секунд (измерялось с помощью обычного прослушивания устройства), а 3 секунды музыки считываются примерно за 0,7 секунды, то минимальная длина сегмента, с которой проигрыватель может справиться без прерывания звукового потока, составляет около 3 секунд, если эти сегменты располагаются в самых неудачных местах диска. В результате чего проигрыватель будет беспрерывно производить поиск и считывание. Для появления проблемы вам следует использовать сегменты по 3 секунды или меньше на разных местах диска. Такая ситуация не может возникнуть по причине только лишь фрагментации, поскольку все свободные сегменты должны иметь длину, по крайней мере, 12 секунд (см. ниже). Наихудшее условие поиска, приводящее к кратковременному прерыванию звука, может быть создано, если участки длиной в 3-секунды или меньше следуют друг за другом и физически расположены в разных местах диска. Однако свободные сегменты диска выделяются в последовательном порядке (см. выделение места выше), поэтому, если только вы не будете специально создавать подобные участки, вряд ли вы столкнетесь с этой проблемой при обычном редактировании. Проблема свободного пространства возникает в связи с тем, что неиспользованные сегменты диска объемом менее 12 секунд недоступны для записи. Как показало наше простейшее тестирование, MDS-503 объединял свободные участки пространства, поэтому потеря свободного пространства происходит лишь только тогда, когда сегменты с длиной менее 12 секунд были разбросаны по всей протяженности диска, а не примыкали к свободному пространству. Вполне возможно, что при стандартной операции редактирования по удалению мертвого пространства между дорожками, может быть потеряно 12 секунд на дорожку, и на диске с 25 дорожками из-за фрагментации потеряется 5 минут. И хотя это само по себе проблем не вызывает, трудности могут возникнуть у приложений звуковых эффектов, где все дорожки имеют малый размер (менее 12 секунд), поэтому если вы удалите другую дорожку, ничего нельзя будет объединить и изменения в объеме свободного пространства не произойдет. И хотя степень фрагментации зависит от записываемых и редактируемых участков, вряд ли можно сказать, что фрагментация создает проблемы кроме как в некоторых экстремальных случаях. Следует заметить, что фрагментация исчезает при выборе операции "стереть все" (Erase All). В этом случае в TOC появляется одна запись, содержащая все свободное пространство диска.
17. Я видел в продаже чистящие MD диски. Они помогают? Два пользователя сообщили, что у их MD проигрывателей возникали проблемы с пропуском звуковых фрагментов, которые исчезли после очистки линзы лазера (хотя оба пользователя отмечали, что на линзе до очистки не было следов пыли или грязи). Один пользователь продолжает регулярно применять чистящий диск TDK при появлении подобных проблем, причем по его утверждениям использование чистящего диска не менее эффективно, чем ручная очистка. (Спасибо Джону Лонгу ([email protected]) и Шавну Линю ([email protected]). Однако Арнод Девилдер (менеждер по продажам MPO MP) говорит: "Подобные продукты преследуют собой только маркетинговые цели. Их не следует использовать, поскольку тестирование в нашей лаборатории показало их потенциальную опасность для ваших MD устройств".
18. Если оставить стационар Sony MD (pre-MDS-JE520) в режиме запись-пауза, то диск будет продолжать вращаться, и магнитная головка будет с ним контактировать. Насколько долго его можно оставлять в таком состоянии? В своем документе IEEE по MD системам Sony указывает: Можно достичь очень высокой отказоустойчивости контактного цикла магнитной головки, то есть более миллиона проходов. Возьмем худший случай, когда привод MD оставлен в режиме запись-пауза на внутренней дорожке диска (диаметр – 32 мм) и диск вращается на максимальной линейной скорости (1,4 м/с), при этом число оборотов будет составлять [1,4/(0,032*3.14159) * 60] = 836 об/мин. На этой записи 1 миллион вращений (проходов) займет приблизительно 20 часов. Так что установка режима запись-пауза в течение нескольких часов нормальна. Но на день или два – вероятно, этого делать не стоит. Существует небольшой трюк при записи CD: поставьте CD проигрыватель в режим повторения всех дорожек. Тогда MD привод запишет диск до конца и остановится (а не перейдет в режим запись-пауза). Потом вы легко удалите лишние дорожки.
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
3dnews.ru
Мини Диск.
Б. Я. Меерзон, А. Я. Щербаков
Мини-диск (MD) – один из последних форматов в эволюции дисковых носителей звуковой информации, разработанный фирмой Sony. ремьера минидиска состоялась в Японии осенью 1992г.
Он меньше обычных компакт-дисков (диаметр всего 64 мм), но при этом не уступает им в качестве и продолжительности звучания записанной на нем музыкальной программы.
Это достигается за счет сжатия (уплотнения) данных, о стратегии которого речь пойдет ниже. Малый размер MD обеспечивает быстрый доступ к данным в любой точке диска меньше чем за 1 с.
На рис. 1 изображен MD-плейер для проигрывания мини-дисков.
Формат мини-дисков предусматривает использование двух видов носителей – незаписываемых дисков типа CD и записываемых магнитооптических дисков (рис. 2). Последние дают возможность производить на них повторные записи, стирая программы, записанные ранее. Эта "реверсивность" записываемых мини-дисков делает их прямыми наследниками записей на магнитной ленте, незаменимыми при оперативной подготовке программ радиовещания и в других подобных случаях. Оба дисковых формата для защиты от механических повреждений помещены в картриджи. Общий вес такого пакета приблизительно около 18 г.
Незаписываемый мини-диск очень похож на CD. Он записывается заранее обычным для CD оптическим методом (с помощью лазера), тиражируется в заводских условиях прессованием и предназначается только для воспроизведения. Из-за того что запись в этом формате производится со сжатием данных, записи на этих мини-дисках не совместимы с обычными CD.
Записываемый, или, точнее говоря, перезаписываемый диск в принципе не является новшеством. Это магнитооптический носитель, применявшийся и ранее в компьютерной технике (CD-MO). Но магнитооптическая среда для мини-диска была усовершенствована, устройство записи стало намного проще, а сама запись требует меньшего потребления энергии.
Принцип записи на мини-диск
Существует несколько методов записи на перезаписываемые ("реверсивные") носители, но для мини-дисков выбран метод модуляции магнитного поля (MFM) как наиболее надежный и дающий возможность производить перезапись практически бесконечное количество (до 1 млн.) раз. Причем, при каждой новой записи старые данные автоматически стираются.
Суть этого метода состоит в том, что при разогреве ферромагнитных материалов выше определенной температуры, называемой точкой Кюри, кривая их магнитной восприимчивости резко стремится вверх и увеличивается во много тысяч раз. Если разогреть такой материал в некоторой точке до температуры, несколько превышающей точку Кюри, и воздействовать на материал магнитным полем слишком слабым, чтобы оставить след на холодных участках, то разогретая точка после ее охлаждения до температуры ниже точки Кюри сохранит намагниченность, т. е. ее магнитное состояние зафиксируется.
Записываемый магнитооптический мини-диск формируется на подложке из поликарбоната, на котором между двумя слоями диэлектрика располагается магнитооптический (рабочий) слой. Поверх этой конструкции наносятся отражающий алюминиевый слой, защитный слой и смазка из кремнийорганического соединения, по которой должна будет скользить магнитная головка. На рис. 3 изображено сечение диска.
Магнитооптический слой мини-диска представляет собой специальный сплав железа, тербия и кобальта (FeTbCo) с очень низкой коэрцитивностью – приблизительно 80 Эрстед (6,4 кA/м). Это важно для того, чтобы, несмотря на то что магнитная головка не касается непосредственно рабочей среды, величина намагничивающего поля оказалась бы достаточной и не потребовалось бы его увеличения, которое неизбежно повлекло бы за собой большее выделение тепла и повышение потребляемой мощности.
Чтобы записать информацию на магнитооптический слой, необходимо воздействовать на него не только магнитным полем головки записи, но и одновременно разогреть соответствующую точку носителя до температуры Кюри. Делается это с помощью луча лазера.
Для применяемого в мини-дисках в качестве носителя записи сплава FeTbCo температура, соответствующая точке Кюри, примерно равна 185 C.
И это обоснованный выбор: ниже возникает зона, где появляется опасность случайного повышения температуры при простом хранении записей до критической величины, когда возможно разрушение записи.
Более высокие температуры не годятся из-за естественного роста энергии, необходимой для разогрева. Поэтому в качестве материалов для рабочих слоев магнитооптических дисков используют сплавы редкоземельных элементов. Обратите внимание на то, что ошибочное стирание данных на мини-диске практически невозможно, так как для этого требуется одновременное воздействие определенной (выше точки Кюри) температуры и магнитного поля.
Итак, магнитооптические системы записи строятся достаточно примитивно.
Для этого магнитная головка позиционируется поверх лазерного источника на одной с ним оси с противоположной стороны диска (рис. 4). Сфокусированный луч лазера нагревает локальную область дискового носителя, на которую воздействует рассеянное магнитное поле головки записи довольно слабое, чтобы произвести запись на холодных участках. Однако его достаточно, чтобы при вращении диска в первые моменты остывания разогретого участка записать на нем информацию в виде намагниченности определенной полярности: "север" – N или " юг"- S.
Таким образом, разные полярности намагниченности предварительно нагретых пятен в магнитооптическом слое соответствуют цифровым логическим уровням "1" и "0". Размер такого пятна с записью, а следовательно, и плотность записи на магнитоэлектрические диски определяются размером сфокусированного светового пятна лазера и продолжительностью цикла реверсирования модулирующего магнитного поля головки записи. Для этого была разработана специальная головка, которая допускает быстрое перемагничивание (приблизительно в течение 100 нс). Очевидно, что поверхностные слои диска не препятствуют мгновенному прогреванию рабочего слоя. Запись выполняется наложением новых записей на прежние с автоматическим уничтожением последних.
Считывание информации с дисков
Как уже было сказано, существует два типа дисков и для каждого из них применяется своя система считывания. Незаписываемый диск (MD-DA) подобен компакт-диску. Для его считывания используется тот же лазер, что и при записи, но на более низком энергетическом уровне. Отраженный лазерный луч изменяется по интенсивности в зависимости от информации, записанной в виде питов (углублений) на поверхности диска. На рис. 5 изображен процесс считывания информации с такого диска.
Записываемый диск (MD-R) использует другую систему считывания, поскольку данные записаны не системой питов, а сохранены в виде изменяющейся от точки к точке полярности намагниченности магнитного слоя. В этом случае считывание информации также выполняется лазером.
Лазерный луч падает на дисковую поверхность, проходит через магнитный слой и затем отражается от отражающего слоя. Однако, проходя через магнитный слой, плоскость поляризации лазерного луча изменяется в зависимости от того, с какой полярностью этот слой в данной точке намагничен. Поворот вектора поляризации пучка света под влиянием магнитной среды, через которую он проходит, называется эффектом Керра.
На рис. 6 изображен принцип считывания информации с записываемого магнитооптического диска.
Итак, имеется два вида считывания мини-дисков:
- считывание незаписываемого диска типа CD, при котором выходной сигнал ВЧ такой же, как в CD;
- считывание записываемого диска типа MO: здесь поток ВЧ непрерывен, но с изменяющейся поляризацией.
Для считывания информации с дисков обоих типов используется один и тот же двухфункциональный лазер. Однако в оптическую головку системы добавляют (если сравнивать с CD) еще один элемент – поляризационный анализатор, так называемую призму Уолластона (Wollaston). Дело в том, что эффект Керра слаб.
Поворот вектора поляризации, даже в самых благоприятных условиях, не превышает одного градуса, и приемники света не реагируют на поляризацию. Задача призмы Уолластона преобразовать угол поляризации в интенсивность света, который затем направляется на два фотодиода (рис. 7).
Призма Уолластона – это комбинация двух кварцевых резонаторов. Лазерный луч, отражаясь от отражающего слоя диска магнитооптического типа, проходит через этот кристалл и разделяется в нем на основной луч (такой же, как падающий) и его составляющие, побочные лучи. Последние (на рис. 7 они обозначены I и J) непосредственно связаны с поляризацией падающего лазерного луча.
Причем, при прохождении лазерного луча через намагниченный N-слой на диске его поляризация окажется такова, что один из боковых лучей (луч J) будет больше другого. А если лазерный луч пройдет через S-слой на диске, его поляризация изменится и в этом случае луч I по величине окажется большим.
Итак, падающий луч оказывается разложенным на два составляющих его луча I и J, соотношение их величин определяется углом Керра или направлением поляризации.
В том случае, если мы имеем дело с незаписываемым диском типа CD, лазерный луч не подвергается воздействию магнитного слоя, никаких изменений в его поляризации не происходит и поэтому лучи I и J будут равны по уровню.
Далее считанная информация поступает на блок датчика мини-диска (рис. 8), который подобен блоку датчика CD-плейера, но содержит дополнительные датчики.
В случае считывания незаписываемого диска на выходе датчиков I и J появляются лучи, одинаковые по величине. Далее они поступают на фотодатчики и преобразуются в электрические ВЧ-сигналы. На выходе системы RF-1 после вычитания сигналы взаимно уничтожаются. На выходе же RF-2 сигналы I и J суммируются и создают сигнал, подобный ВЧ-сигналу на выходе обычного плейера CD.
В случае записываемого диска сигналы I и J различны по величине. На выходе RF-1 образуется разностный сигнал, полярность которого содержит информацию о данных на диске.
Остальные сигналы с датчиков A, B, C, D – сигнал ошибки фокусировки (A+ C)-(B+D), сигнал автоматической регулировки усиления AGC (A+B)+(C+D), а также сигнал отслеживания лазерного луча (Tracking) с датчиков E и F (E-F), подобны тем, которые используются в плейерах CD. За исключением сигнала ADIP (Adress in pregroove), несущего информацию адресации и представляющего собой сигнал (A+D)-(B+C).
ADIP
Записываемый мини-диск до записи не заполнен, т. е. не содержит никакой информации. Однако если бы он не имел предварительной разметки, было бы невозможно производить правильное позиционирование луча лазера как при записи, так при считывании информации.
Поэтому каждый MD-R, аналогично CD-R, имеет U-образную физическую канавку, или предканавку адресов (ADIP), которая штампуется на диске при его производстве. Предканавка располагается за спиральной дорожкой данных и имеет специальную конфигурацию (рис. 9), содержащую двухфазный сигнал с основной частотой 22,05 кГц, промодулированный частотами 21,05 и 23,05 кГц.
Разумеется, на всех дисках предканавка совершенно одинаковая. Без ADIP было бы невозможно осуществить правильное позиционирование для любой системы считывания. Поэтому ADIP – нестираемая возможность адресования.
Считывание ADIP подобно считыванию CD, так как лазерный луч в одни моменты времени падает на поверхность диска, а в другие – попадает на углубление, что приводит к модуляции ВЧ. Считывая ADIP-информацию с датчиков A, B, C и D после демодуляции сигнала, получается таблица адресования, которая определяет для каждой позиции на диске свой точный адрес. Тот же самый адрес будет использоваться при новой записи данных.
Схема расположения дорожек
На незаписываемом диске расположение дорожек аналогично компакт-дискам: зона, содержащая оглавление диска (TOC – Table of contens), программная зона и оконечная зона. Что касается записываемых дисков, то у них, кроме начальной зоны, содержащей TOС, есть еще зона UTOC – оглавление пользователя, где последний записывает начальные и конечные адреса музыкальных дорожек.
Таким образом, мини-диск предоставляет возможность изменять номера дорожек, делить дорожку на части и т. д. Все это осуществляется именно в области UTOC. Например, если пользователь хочет разделить одну дорожку на две, в программной зоне музыкальные данные остаются нетронутыми, но адреса и оглавление в зоне UTOC будут изменены.
На рис. 10 изображено расположение дорожек на диске.
Формат данных
Формат данных мини-диска (рис. 11) подобен формату CD, но с частичным использованием формата CD-ROM.
Во-первых, при кодировании применяется известный по CD помехозащищенный код, так называемый каскадный код с перемежением CIRC (Cross interleave Read – Solomon code). Но здесь этот код модернизирован, имеет большее количество чередований и получил поэтому новое наименование – ACIRC.
Во-вторых, используется кластерный формат. Каждый кластер содержит 36 секторов: из них 32 сектора данных и четыре сектора связи (рис. 12). Формат сектора такой же, как в CD-ROM . Содержание секторов связи зависит от типа диска. В незаписываемом диске четыре сектора связи – это фиксированные секторы субданных, которые могут использоваться для информации на диске, графики и т.п.
Применение секторов связи необходимо и в случае записываемого диска. Кластер – это самый маленький записываемый блок. Очевидно, что между любыми двумя из записываемых блоков должна быть буферная зона, чтобы избежать случайной перезаписи с блока на блок.
Первые три сектора каждого кластера используются как связь, четвертый – сектор субданных. Это означает, что объем субданных записываемого диска составляет только четверть такового на незаписываемом диске. Однако надо иметь в виду, что субданные – это данные избыточные. На рис. 13 изображен кластерный формат.
Каждый сектор содержит 2352 байта, из которых 2332 байта данных, а первые 20 байтов принадлежат синхронизации, режиму и разделению. Далее следуют звуковые группы; каждая из них имеет 424 байта, из которых 212 байтов музыкальных данных левого канала и 212 байтов – правого канала. Сектор содержит 5,5 звуковых групп, т. е. пять полных групп и одна половина с данными только левого или только правого канала. Соответствующие канальные байты разместятся затем в следующей звуковой группе.
Сайт управляется системой uCozinnovatory.narod.ru
Минидиски MD в автомобиле. | estima.su
Сегодня проведем краткий экскурс в вопрос, что за вторая дырка у нас за экраном магнитолы автомобиля и как ее применить по назначению. Немного про технологию MD, немного про практическое использование в автомобиле и в Эстиме в частности.
В объявлении о продаже японского автомобиля строчка “CD/MD магнитофон” всегда вызывала у меня противоречивые чувства. С одной стороны, минидиски в России нафиг никому не нужны, и упоминание о них оставляет ощущение замусоривания, так же как и рассказы об установленной японской GPS навигации. C другой, хорошо, что кассеты отошли в прошлое и уступили место более продвинутым технологиям, коей и является MD.
Сама концепция была впервые представлена японским меломанам в далеком 1991 году компанией Sony и включала в себя физический носитель MD, похожий на дискетку, цифровой алгоритм сжатия записываемой музыки ATRAC и оптико-магнитные механизмы считывания и записи. Думаю, каждый, знакомый с историей информационной революции, согласится, что в ту временную эпоху Sony являла собой локомотив, тянущий мировой рынок высоких технологий. Конкретно развитие MD и последующие реинкарнации ATRAC значительно опередили время и развитие конкурента в виде MP3 (MPEG1 layer 3), утвержденного в качестве стандарта в том же 1991 году, но фактически появившимся в виде хоть какой-то реализации только в 1995.
Но, как и достаточно многим стандартам и технологиям Sony, минидискам не суждено было стать действительно популярными. Причина как всегда в политике Сони производить все самой, ничего не лицензировать и держать стандарты закрытыми. Лишь к началу 2000 года другие производители вроде SHARP и Panasonic получили право на производство и распространение MD устройств под своей торговой маркой. Кроме того, всеми устройствами явно запрещалось цифровое копирование музыки с минидисков, это требование по защите авторских прав звукозаписывающих организаций. Ну и, пожалуй, немного переусложненная (по сравнению с компакт-диском) физическая составляющая процесса воспроизведения и записи тоже сыграла свою роль. Интересующиеся процессом более подробно, могут почитать неплохую статью про магнито-оптику.
Одним из плюсов записывающих MD устройств можно назвать то, что практически в каждом из них был встроен аналогово-цифровой преобразователь, позволявший получить цифровую запись любого аналогового источника. То есть, переписать музыку с кассеты или с радио для владельца MD рекордера не составляло никаких проблем. А вот проблема переписать с компьютера в режиме цифра-цифра была, до появления стандарта NetMD, позволявшего по USB передавать уже закодированный ATRAC поток на носитель.
Все в том же 2000 году появилось дальнейшее развитие минидисков, получившее маркетинговое название MDLP (MD Long Play). Физически все осталось тем же, изменился лишь стандарт компрессии, получивший название ATRAC3. Новый формат позволил записывать на тот же носитель в два раза больше музыки в весьма сравнимом качестве. MDLP поддерживается всеми головными устройствами рестайлинговых Эстим.
В общем, несмотря на то, что Россию данная технология обошла стороной, в Японии она была довольно популярна. Вокруг концепции MD появлялись все новые устройства, примочки. Например, такое чудо как специальный кабель, позволявший с CD плеера Sony переписать музыку на минидиск, причем с сохранением названий трэков, если они есть на CD. Кстати, стандарт CD TEXT это тоже разработка Sony.
Есть один вполне резонный вопрос: зачем нам может понадобиться использовать минидиски в Эстиме, когда у нас есть прекрасный и распространенный компакт-диск? В качестве ответа на этот вопрос я перечислю плюсы и минусы в сравнении с CD.
+ MD можно перезаписывать миллионы раз.+ с MD можно удалять трэки в произвольном порядке и тут же записывать на их место новые. Не требуется полный перепрожиг, как в случае с записываемым компакт-диском.+ больше защищенность, MD находится в пластиковом картридже.+ большее время записи 160 минут (только для рестайлинговых Эстим).-/+ стоимость носителя. Перезаписываемый MD диск стоит около 100р.- запись MD в реальном времени (только для дорестайлинговых Эстим). 80 минутная запись будет записываться 80 минут.- звучание CD является эталоном качества, а MD использует сжатие.
В сравнении с внешним MP3 проигрывателем.+ поддержка оригинального управления. Не требуется внешний пульт, воспроизведение управляется кнопками на руле.+ качество. Не требуется подключаться по AV входу к стандартному экрану. ATRAC сам по себе довольно неплохой формат сжатия.-/+ стоимость. Цена на б/у MD рекордер может быть сравнима со стоимостью нового автомобильного MP3 проигрывателя.- для MP3 существует много дешевых носителей огромного объема.
Итак, наибольшую выгоду от MD получают владельцы более новых автомобилей. Но и для дорестайлинговых Эстим, по-моему, данный носитель имеет право на жизнь. Есть лишь одно, основное, препятствие – цена записывающего устройства.
Даже портативные б/у рекордеры на японском аукционе Yahoo, поддерживающие стандарт MDLP и NetMD, продаются в среднем за 80 долларов! У технологии остается немало поклонников. Прибавим стоимость доставки в Россию, возможные проблемы с поиском подходящего 220В блока питания, и получим цифру, сравнимую со стоимостью автомобильного MP3 плеера. Конечно, можно купить более дешевое устройство и записывать музыку с выхода звуковой карты, но потеря качества и времени не стоит потраченных денег.
Мне повезло, я наткнулся на подходящее устройство всего за $45. У него была незначительная вмятина на боку, что отпугнуло многих потенциальных покупателей. Внешний вид меня не волновал, так что я стал обладателем самого продвинутого MD плеера Sony в 2000 году – Walkman MZ-N1.
Еще немного потраченного времени, и была найдена полная английская версия фирменного программного обеспечения Sonic Stage. Как оказалось, от USB устройство питаться не желало, а комплектный блок питания при включении в нашу сеть выдавал напряжение около 10 вольт при положенных 3х. Пришлось обрезать провод и запитать крэдл плеера от трехвольтовой шины компьютера. Еще чуть-чуть, и нужные MP3 файлы уже заливались по USB, тихо похрустывая при позиционировании головки плеера.
В автомобиле записанный диск ждала засада. Хозяин, по аналогии с дискетами, засунул его защитной шторкой вперед и долго не мог понять, почему устройство не реагирует ни на кнопку MD, ни на кнопку выброса. Впрочем, спустя некоторое время, проблема была благополучно решена, и салон автомобиля наполнился музыкой.
Напоследок, если вы решите последовать примеру, дам совет, на что стоит обратить внимание при покупке MD устройства на аукционе Yahoo.- выбирайте NetMD рекордер.- очень желательно, чтобы у него был стандартный USB разъем, или хотя бы в описании лота было четко указано, что оригинальный шнур в комплекте.- нередко записывающая магнитная головка выходит из строя, а считывающий лазер при этом нормально работает. Желательно, чтобы в описании было упомянуто, что функция записи проверена и работает.- очень желательна поддержка MDLP.- если из описания непонятно, какие функции у предлагаемого устройства, на сайте www.minidisc.org есть база по практически всем выпускавшимся MD плеерам. Там же вы найдете кучу другой полезной информации по минидискам.
www.estima.su
MiniDisk cистема "ATRAC".
Премьера мини-диска состоялась в Японии осенью 1992г. Новый MD-формат радикально отличается от привычных систем магнитозаписи. Во-первых, для записи используется диск, а не магнитная лента, как ранее.Во-вторых, сам диск имеет очень малый размер (диаметр 6,5мм) и помещается в прочный пластиковый футляр, надежно защищающий его от внешних воздействий. Доступ к диску открывается только во время записи или воспроизведения после того, как специальная защелка автоматически отодвигается при загрузке диска в MD-аппарат. В-третьих, MD-диск обеспечивает невиданный ранее уровень сервиса и комфорта, включая возможность одновременной записи не только собственно самой музыки, но и названий песен, имен авторов и исполнителей и другой не менее полезной информации. Функция "Smart Space" оптимизирует размер паузы, которая составляет 3сек, независимо от паузы на источнике программы. Буферная память в несколько секунд. Возможность мгновенного выбора любого из записанных произведений, при этом название бегущей строгой высвечивается на дисплее деки, комбинирование нескольких фрагментов записи в один или разделение одного фрагмента на части, перемещение фрагментов по диску и т.д. Более того, формат MD позволяет осуществлять произвольный монтаж записанного материала, выстраивая музыкальные фрагменты в нужной последовательности без физической перезаписи данных на диске. По мере совершенствования качества звучания и уменьшения цен на MD-аппаратуру и сами мини-диски наблюдается рост числа продаж этого вида аппаратуры. Сегодня темпы роста объемов продаж MD-аппаратуры более чем в 10 раз превышают темпы роста рынка аппаратуры CD.
Принцип записи информации на MD заключается в формировании на поверхности диска областей с различной намагниченностью при помощи магнитной записывающей головки. Причем изменение намагниченности материала диска под воздействием записывающей головки происходит только в той точке, на которую воздействует сканирующий по поверхности MD-диска луч лазера. Для считывания информации с диска используется магнитоопрический эффект Кера, заключающийся в изменении плоскости поляризации считывающего лазерного луча участками диска с различной намагниченностью.
Длительность звучания мини-диска составляет 74мин, в последнее время появились диски 80мин. Одно из достоинств магнитооптической технологии это возможность неограниченное количесвто раз перезаписывать диск без какой-либо потери качества звучания. Особое внимание в мини-дисковых деках уделено высококачественному одноразрядному АЦП с разрешением до 24бит (квантованием уровня сигнала), поэтому запись с аналоговых источников сигнала не является проблемой при записи на мини-диск. Специально разработанный фирмой Sony аналогово-цифровой преобразователь управляется высококачественным предусилителем, в этом случае при обработке малоуровневых сигналов (запись которых является одной из наиболее сложных проблем в цифровой звукотехнике), поступающих на АЦП, обеспечивается минимальный шум и отличный динамический диапазон, обуславливающий заметно лучшее качество звука.
Система ATRAC
Одной из проблем, cтоявших перед разработчиками мини-дисковых дек, было сжатие данных, т.к. разместить запись длительностью 74мин на диске диаметром 64мм и емкостью 140Мб можно только путем 5-кратного уплотнения данных в процессе записи по сравнению с обычными компакт-дисками. Для этого используется усовершенствованная интеллектуальная технология адаптивного трансформирующего акустического кодирования ATRAC, специально разработанная для мини-дисков фирмой Sony. Суть процесса кодирования заключается в применении набора фильтров (реализованного на одной микросхеме), убирающих из цифрового представления звукового сигнала те составляющие, которые не воспринимаются человеческим ухом. Данная процедура сжимает цифровые данные до 20% от первоначального объема, при этом, согласно утверждениям авторитетных экспертов и субъективным оценкам слушателей, потеря качества звучания практически неощутима.
Для обработки слабых сигналов применяется технология так называемых "плавающих блоков", в результате чего слабые сигналы обрабатываются с более высокой степенью разрешения. Суть этой технологии заключается в том, что слабоуровненые музыкальные фрагменты усиливаются и преобразование в цифру происходит более точно, а при воспроизведении искусственно "приподнятые" звуковые сигналы пересчитываются к исходному уровню. Описанный процесс тождественен преобразованию аналогового сигнала в системе шумоподавления Dolby. Указанное преобразование существенно уменьшает искажения и почти на 20дб расширяет динамический диапазон.
У первых версий MD использовалось 12-битовое нелинейное квантование с частотой дискретизации 32кГц, следовательно ни о каком Hi-Fi качестве речи быть не могло. И только появление системы адаптивного кодирования ATRAC , использующего психоакустические алгоритмы компрессии , позволило вывести MD на уровень, не уступающий CD, а в чем-то даже превосходящий его. Последняя версия системы ATRAC именуется ATRAC-R (материализована в MD-рекордере Sony MDS-J555ES), кстати, Sony не дает лицензию на применение этой версии другим фирмат. Последние, в свою очередь используют ранее разработанные версии ATRAC 4.0 и ATRAC 4.5.
Недостатком системы можно назвать то, что она является закрытой, т.е. подробные спецификации алгоритмов не опубликованы, защищены патентным законодательством, а стало быть, не доступны, по крайней мере легальным образом, для использования сторонними разработчиками в своих продуктах.
audioservis.narod.ru
