Dlaczego dyski CD i DVD zapełniają się od środka na zewnątrz?

146

Niedawno musiałem nagrać płytę DVD po raz pierwszy od wieków i zastanawiałem się, dlaczego płyty CD i DVD zaczynają się w centrum i idą w kierunku krawędzi.

Starsze obracające się dyski, takie jak płyty winylowe, zaczynały się od krawędzi i szły w stronę centrum, więc nie mogło być tak z powodów historycznych.

Szukam dobrych źródeł uzasadnienia tej struktury danych.

Burgi
źródło

Odpowiedzi:

105

Dlaczego dyski CD i DVD wypełniają swoje dane od środka na zewnątrz?

Uwaga: powyższe założenie przyjęte w pytaniu jest nieprawidłowe.

Podsumowanie :

  • Z przyczyn historycznych pisanie (i czytanie) od wewnątrz ma sens (dyski o różnych rozmiarach są możliwe, jak wyjaśniono w innych odpowiedziach).

  • Ze względu na wydajność odczytu współczesne dyski mogą być zapisywane (i czytane) na zewnątrz w obu kierunkach lub nawet w obu kierunkach (dwuwarstwowe).

Uwagi:

  1. Większość dysków ma standardowy rozmiar.

  2. Produkowane w handlu płyty CD i DVD nie są zapisywane, ale stemplowane na prasie.

    Chociaż wszystkie płyty DVD (zarówno domowe, jak i komercyjne) wykorzystują fizycznie utworzone „doły” i „wypukłości” (doły po stronie nieczytelnej, a wypukłości są po stronie czytelnej) na dyskach do przechowywania informacji wideo i audio, różnica w sposobie tworzenia „dołów” i „wypukłości” na komercyjnych dyskach DVD w porównaniu do sposobu ich tworzenia na nagranych w domu płytach DVD.

    Filmy DVD kupowane w lokalnym punkcie wideo są produkowane w procesie tłoczenia. Proces ten przypomina sposób, w jaki tworzone są płyty winylowe - chociaż technologia jest oczywiście inna (płyty winylowe są stemplowane rowkami w porównaniu do DVD stemplowanymi wgłębieniami i nierównościami).

    Źródło Różnica między komercyjnymi a nagranymi w domu płytami DVD

Reszta tej odpowiedzi koncentruje się na aspekcie wydajności.

Wyjątkiem od pisania (i czytania) od wewnątrz są gry XBox (i inne gry na konsole do gier) oraz dwuwarstwowe płyty DVD (filmy).


Gry Xbox

Gry Xbox mają dane zapisywane z zewnątrz ze względu na wydajność - ponieważ na zewnątrz wiruje szybciej niż w środku dane można odczytać szybciej.

Same gry Xbox są przechowywane na płytach sformatowanych w formacie DVD-9 (jednostronne, dwuwarstwowe 9 GB) i są napisane w bardzo interesujący sposób. Gry są zapisywane z zewnątrz dysków DVD-9 do wewnątrz, co oznacza, że ​​większość dysków faktycznie ma większość danych przechowywanych na zewnętrznym obwodzie dysku.

Ponieważ napęd DVD na konsoli Xbox jest napędem Constant Angular Velocity (CAV), może on odczytywać więcej danych na sekundę z najbardziej oddalonych ścieżek, dzięki czemu jest to wysoce zoptymalizowany sposób przechowywania danych na dyskach DVD w celu skrócenia czasu ładowania. Oczywiście napęd może również odczytywać zwykłe dyski CD i DVD.

Sprzęt źródłowy za konsolami - Część I: Xbox firmy Microsoft

Dwuwarstwowe dyski DVD (filmy)

Dwuwarstwowe dyski DVD można nagrywać w dowolnym kierunku - istnieją dwa tryby zapisu.

Większość filmów jest zapisywana jako ścieżka przeciwna do ścieżki . Film zostanie podzielony na warstwy, więc przy zmianie warstwy nie trzeba szukać powrotu do wewnętrznej krawędzi.

Istnieją dwa tryby orientacji dwuwarstwowej. W przypadku równoległej ścieżki ścieżki (PTP) stosowanej na płycie DVD-ROM obie warstwy zaczynają się od średnicy wewnętrznej (ID), a kończą na średnicy zewnętrznej (OD) z wyprowadzeniem. W przypadku ścieżki OTP (Opposite Track Path) stosowanej na DVD-Video dolna warstwa zaczyna się od identyfikatora, a górna zaczyna się od OD, gdzie kończy się druga warstwa, dzielą jedno wejście i jedno wyprowadzenie.

Źródło DVD-R DL

DavidPostill
źródło
2
Przyjąłem tę odpowiedź, ponieważ zawiera najbardziej kompletne badania i wyjaśnia różne metodologie, o których nie wiedziałem, kiedy zadawałem pytanie.
Burgi
9
Rzecz w grach XBox jest uproszczona do tego stopnia, że ​​jest mniej niż dokładna. Dysk Xbox jest normalnym dyskiem DVD zapisanym w normalny sposób (niskie liczby sektorów po wewnętrznej stronie, wysokie numery sektorów na zewnątrz). Po prostu używają niestandardowego układu ścieżek (i niestandardowego systemu plików) do przechowywania danych w najwyższych dostępnych sektorach. Jednak w rzeczywistości nic nie jest „zapisane z zewnątrz”, co byłoby fizycznie niezgodne z normalnymi napędami, ponieważ kierunek spirali byłby niewłaściwy.
hobbs
3
GameCube, jak wspomniano w innej odpowiedzi, jest przykładem systemu, który faktycznie wykonuje spiralę w drugą stronę, ponieważ ten system nie dba o czytanie normalnych płyt DVD.
hobbs
1
@ Hobbs Nie wierzę, że Gamecube zapisuje dyski ze spiralą w innym kierunku. Wii może odczytywać dyski DVD (choć nie jest to oficjalnie), a wiele oprogramowania układowego napędu DVD można zhakować, aby odczytać dyski Wii / GC. Nie sądzę, aby nic wskazywało na to, że sama spirala jest w przeciwnym kierunku; Wydaje mi się, że czytam, że to popularny mit. Jeśli możesz podać dobre źródło (np. Jakąś analizę techniczną, a nie kogoś na forum, który to twierdzi) chętnie wycofam się!
Muzer
1
@ Hobbs Nie widzę nic na temat zapisywania dysków GameCube na zewnątrz w Anatomy of Optical Medium Authentication . Jest to zastrzeżony system plików, wybielacz sektora fizycznego, który koncepcyjnie różni się od standardowego DVD, podobnie jak CD-ROM XA z trybu 1, oraz niektóre klucze deszyfrowania w obszarze cięcia seryjnego.
Damian Yerrick
146

Ma to na celu uwzględnienie płyt o różnych rozmiarach.

Obecnie standardowy dysk optyczny ma 12 cm średnicy. Jednak historycznie media optyczne były produkowane w wielu różnych rozmiarach. W laserdisc z 1970 i 1980 przeprowadzono w 30 cm, 20 cm, 12 cm rozmiarów; ostatnio płyty CD, DVD i BD są produkowane w formacie Mini 8 cm (odpowiednio 210 MB, 1,4 GB i 7,8 GB) oprócz standardowych 12 cm.

W przeciwieństwie do płyt winylowych, w których igłę można łatwo umieścić ręcznie na płycie, elektroniczne odtwarzacze dysków optycznych będą potrzebowały dodatkowych elementów (lub co najmniej dodatkowej logiki oprogramowania układowego), aby znaleźć krawędź płyty i zlokalizować pierwszą ścieżkę, jeśli były odtwarzane z płyty na zewnątrz, co uczyniłoby ich projekt znacznie bardziej złożonym i droższym. Środek płyty zapewnia spójną lokalizację początkową każdej płyty włożonej do odtwarzacza, niezależnie od jej rozmiaru.

Jednak nie wszystkie nośniki optyczne są odczytywane od wewnątrz.

Chociaż większość standardowych nośników optycznych jest odczytywanych w ten sposób, istnieją zastrzeżone formaty dysków (czasami widoczne w konsolach do gier), które przyjmują jeden lub kilka określonych rozmiarów i są odczytywane z zewnątrz. Jest kilka powodów:

  • Szybciej jest czytać z zewnątrz dysku niż z wnętrza. Przy tej samej prędkości obrotowej (np. 10000 obr / min) prędkość liniowa na zewnątrz tarczy jest większa niż prędkość liniowa na wewnętrznej stronie tarczy, co powoduje wyższą wydajność na zewnątrz. Powyżej 10000 obr./min dyski optyczne mogą nadmiernie kołysać się, a nawet roztrzaskiwać, co stanowi górną granicę prędkości obrotowej.
  • Utrudnia to nielegalne kopiowanie płyt. Jak wspomniano powyżej, większość odtwarzaczy dysków optycznych działa od wewnątrz. Dysku odczytywanego z zewnątrz nie można odczytać za pomocą zwykłych czytników dysków optycznych.
bwDraco
źródło
Ta odpowiedź jest niepoprawna. Nie wszystkie płyty DVD są zapisywane w ten sposób :)
DavidPostill
15
@DavidPostill Więc to pytanie jest nieprawidłowe. :)
Kamil Maciorowski
1
Zgoda. To nie powoduje, że odpowiedź jest zasadniczo błędna. Pytanie (niepoprawnie) zakłada, że ​​wszystkie nośniki optyczne są odczytywane na lewą stronę, a odpowiedź opiera się na tym założeniu. Zredagowałem odpowiedź, aby odzwierciedlić fakt, że niektóre zastrzeżone nośniki optyczne czytają na zewnątrz.
bwDraco
4
Pytanie nie mówi „wszystkie nośniki optyczne”, dotyczy konkretnie płyt CD i DVD.
qasdfdsaq
3
Pozwala także na tworzenie dysków o różnych kształtach . Chociaż nie jestem pewien, czy jest to zamierzone, czy też konsekwencja pisania najpierw w centrum.
Olivier Grégoire
15

W przypadku winylu łatwiej było umieścić igłę na zewnątrz niż na wewnętrznej stronie wirującej płyty.

Płyty CD mogą mieć różne rozmiary i kształty. Dysk może mieć dowolny rozmiar, zaczynając od środka. Również większość osób dotknie płyty CD na granicy - więc mniej odcisków palców, gdy dysk odczytuje pierwszy utwór.

BTW Ma to związek z prędkością. Pierwsze napędy CD miały stałą prędkość odczytu danych.

Offler
źródło
1
Ciekawe, ale nie mogli wiedzieć, że ludzie będą na początku robić dziwne i cudowne kształty.
Burgi
9
Rozmiar dysku jest tutaj prawdopodobnie dość kluczowy. Jeśli założysz, że musisz zacząć od stałego punktu środkowego i wyjść na zewnątrz, dysk może, z uzasadnionego powodu, mieć dowolny rozmiar. Jeśli zaczynasz od zewnątrz i pracujesz wewnątrz, musisz mieć ustawiony rozmiar dysku.
Mokubai
3
@AndrewMorton Clarification: Pierwszy pochodzi z płyt audio i miał CLV. Laserdisc jako starszy system korzystał z CLV. Płyty audio (lub wideo) nie korzystają z CAV, ale ze stałej szybkości przesyłania danych. -Audio CD miał zatem 495 do 212 obr / min -> ruchy dysku z prędkością 1,2 m / s za pomocą lasera odczytowego. Aby uzyskać stałą szybkość przesyłania danych Audio CD, Video DVD i BluRay, użyj CLV. Pierwsze komputerowe dyski CD-ROM miały prędkość „pojedynczą” lub „1x”, która była odpowiednikiem płyt CD audio (~ 150 KiB / s). Późniejsze dyski CD-ROM powinny być szybsze, aw celu zwiększenia prędkości (lub lepszych wartości marketingowych) w pewnym momencie wprowadzono CAV.
Offler
1
@burgi Shape to efekt uboczny różnych rozmiarów.
Offler
1
@Burgi Wiedzieli, ponieważ stało się to już dekady temu z płytami winylowymi. en.wikipedia.org/wiki/Unusual_types_of_gramophone_records
Agent_L
4

Oprócz powodów, o których już wspominano, w czasach, gdy płyty CD były nowe, dyskutowano również o tym, że zadrapania podczas normalnej obsługi były znacznie bardziej prawdopodobne w kierunku krawędzi dysku niż w kierunku środka (szczególnie te z powodu niewspółosiowości podczas wkładania dysku do tacy dysku).

Ponieważ dane zaczynają się od środka, a zarysowania są bardziej prawdopodobne w kierunku krawędzi, zarysowania są bardziej prawdopodobne na części dysku, która nie zawiera danych, więc zarysowanie nie ma wpływu na odczyt danych.

Jerry Coffin
źródło
Z wyjątkiem tego, że przynajmniej w niektórych przypadkach bloki identyfikacyjne i elementy chroniące przed zapisem znajdowały się w najbardziej zewnętrznych pierścieniach.
Carl Witthoft,
1
@CarlWitthoft: Prawda - ale to były rzeczy, które zostały zhakowane po fakcie, a nie część oryginalnego projektu.
Jerry Coffin
1

Należy również zauważyć, że płyty CD pierwotnie przewidywały przenośność jako funkcję, np. Sony Walkman, która istniała już jako odtwarzacz kasetowy. Ci wcześni gracze przenośni spowolnili rotację, gdy głowica czytająca przesunęła się dalej od środka.

W praktyce oznaczało to, że w miarę wyczerpywania się akumulatorów faktycznie potrzebowałeś mniej mocy mechanicznej, aby obrócić dysk, aby uzyskać tę samą szybkość danych na powierzchni.

Tom Williams
źródło
2
Oznacza to, że czas pracy baterii był ograniczony do odtwarzania jednej płyty CD.
fixer1234
To było. Po jakimś czasie było. :)
Stijn de Witt
1

Inne odpowiedzi są dobre. Czytałem gdzieś, że uszkodzenia dysków zdarzają się najczęściej i są bardziej dotkliwe na zewnętrznej części niż na wewnętrznej stronie.

Jeśli to prawda, oznaczałoby to dla płyt CD lepszą trwałość. Rzadko komercyjne płyty CD są zapisywane jako pełne. Uszkodzenie niepisanej części płyty byłoby nieistotne.

Również spis treści lub system plików na dysku, jeśli zapisany w najbardziej wewnętrznej części płyty CD / DVD, byłby lepiej chroniony i pozwalałby przynajmniej na odczyt częściowych danych z reszty dysku CD. Ale nie sprawdziłem dokładnej pozycji tych danych na różnych typach dysków i trybach zapisu, więc nie wiem, czy jest tak zapisany.

akostadinov
źródło
Czy możesz podać jakieś źródła? Zostało to już spekulowane przez @jerrycoffin (również bez źródeł).
Burgi
@Burgi, ops, przegapił swoją odpowiedź. Nie mam referencji Dawno temu. Mogę tylko powiedzieć, że niektóre oprogramowanie do nagrywania ma ustawienie priorytetu, w którym można wybrać miejsce zapisu poszczególnych plików. Pliki z wyższym prio są zapisywane przed plikami o niższym prio. k3bujawnia to, a także, jak sądzę, używane przez nią narzędzia niższego poziomu (prawdopodobnie mkisofs -sort).
akostadinov
Z drugiej strony nie widzę, by mkisofsreadme wspominał o zadrapaniach: fifi.org/doc/mkisofs/README.sort
akostadinov
-3

Większość płyt CD / DVD nie jest w pełni zapełniona. Komputer szybciej zapisuje lub znajduje wymagane dane w wewnętrznej części z powodu mniejszej średnicy, odległość przebyta przez głowicę czytającą jest mniejsza w porównaniu z zewnętrznym obwodem dysku, gdzie średnica jest maksymalna. Oszczędzanie i wyszukiwanie w najbardziej wewnętrznych kręgach / cylindrach oszczędza zarówno czas, jak i energię.

jkj
źródło
10
Czy nie byłoby odwrotnie? Część zewnętrzna utrzymuje więcej, więc wymagane jest mniejsze przesunięcie boczne.
fixer1234
1
W rzeczywistości, AFAIK, szybkość odczytu jest stała, napęd po prostu musi się obracać szybciej podczas odczytu danych z większości cylindrów wewnętrznych.
Salman A
1
@SalmanA: Płyty CD z muzyką mają stałą prędkość kątową. Współczesne napędy komputerowe mają rzeczywiście stałą prędkość liniową, obracając się szybciej dla wewnętrznych ścieżek. Wymaga to inteligentniejszej elektroniki napędu.
MSalters
1
Płyty CD z muzyką @MSalters są CLV. Wszystkie dyski CD mają stałą liniową gęstość bitów - więc muzyka jest odtwarzana w CLV; zmienna prędkość wirowania została wykonana poprzez dostosowanie rpm, aby utrzymać FIFO w połowie pełne. to samo dotyczyło wczesnych napędów CDRom. Nowsze są zwinne, aby odczytać szeroki zakres przepływności, dzięki czemu mogą po prostu szybko się obracać i dostosowywać do dowolnych wyników w zakresie prędkości transmisji.
greggo,