Глава 1
Технические основы записи CD
Компакт-диск – это далеко не единственное наименование того вида носителей информации, о которых пойдет речь в книге. Часто их называют лазерными и оптигескими дисками. До тех пор, пока вы не решили заняться записью компакт-дисков, можно было не задумываться о происхождении этих названий. Но не имея представления об основах технологии записи, вы каждый раз, вставляя заготовку в лоток привода, будете ощущать внутреннее беспокойство и неуверенность в конечном результате. Вам это надо? Итак, немного теории.
Устройство компакт-диска
На первый взгляд может показаться, что на 99 % успех или неудача записи компакт-диска зависят от характеристик используемого CD-привода, а сам будущий носитель данных – диск – играет второстепенную роль. Ну что, казалось бы, взять с этого куска пластмассы? Да и называют пустую заготовку компакт-диска пренебрежительно – «болванка». На самом деле, это довольно сложное техническое изделие и такого отношения к себе не заслуживает. При недостаточно аккуратном обращении и несоблюдении определенных (хотя и несложных) правил «болванка» способна не только испортить настроение хозяину, но и вывести из строя сам CD-привод.
Сначала о том, почему, собственно, компакт-диски называют лазерными. Объясняется это тем, что основным элементом любого CD-привода является лазер (оптический генератор). Луч лазера используется и для считывания информации с диска, и для записи на него.
Существуют некоторые (и даже весьма существенные) технологические особенности в устройстве «штампованных» дисков (CD-ROM), дисков, записываемых однократно (CD-R), и перезаписываемых (CD-RW). Однако на любом компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Участки, имеющие разные отражающие свойства, воспринимаются датчиками CD-привода как биты (двоичные разряды) с разными числовыми значениями. В результате просмотра диска формируется последовательность значений «О» и «1», пригодная для дальнейшей обработки компьютером.
Самая простая структура у дисков CD-ROM (аббревиатура ROM расшифровывается как Read-Only Memory, то есть «запоминающее устройство только для чтения»). Такие диски изготавливают примерно так же, как раньше печатали книги: сначала создается диск-матрица, а затем имеющийся на нем «узор» воспроизводится на дисках-клонах без применения лазера. Штампованные диски имеют всего три слоя: защитный, отражающий и подложку (именно на нее наносится информационный «узор»). Поэтому промышленные диски значительно долговечнее и «терпимее» дисков, записанных с помощью CD-привода. Но при этом, разумеется, они совершенно непригодны для записи новых данных.
Диски однократной записи, CD-R (их обычно называют просто записываемыми, поскольку буква R – это сокращение от слова Recordable – «записываемый»), устроены значительно сложнее. Современные записываемые компакт-диски хорошего качества содержат пять слоев (рис. 1.1):
• поверхностный слой (Surface Layer) – выполняет декоративные и в некоторой степени защитные функции; обычно представляет собой покрытие из специального лака либо из поликарбоната (прозрачной пластмассы особого типа);
• защитный слой (Protective Layer) – предназначен для защиты от повреждений двух основных, рабочих, слоев диска: отражающего и информационного; материал может быть различным;
• отражающий слой (Reflective Layer) – обеспечивает отражение лазерного луча, прошедшего через информационный слой; в качестве отражающих материалов обычно используют золото и серебро, реже – алюминий и его сплавы;
• информационный (записывающий) слой (Recording Layer) – основной слой компакт-диска; может быть изготовлен из различных органических соединений металлов. Наиболее распространенными на сегодняшний день можно считать цианин и фталоцианин. Именно цвет записывающего слоя обусловливает цвет рабочей поверхности диска: например, цианин дает голубой цвет;
• подложка (Substrate Layer) – играет роль основы, на которую наносятся все другие слои; обычно изготавливается из поликарбоната.
Рис. 1.1. Физическая структура диска CD-R
При записи диска CD-R его информационный слой обрабатывается фокусированным лазерным лучом высокой мощности. Под действием луча «прожженные» участки становятся непрозрачными и начинают рассеивать свет. Часто такие участки называют питами (от англ. pit – ямка, углубление).
При считывании данных информационный слой диска сканируется лазерным лучом меньшей мощности.
Все слои диска имеют очень малую толщину (доли миллиметра), особенно записывающий слой, поэтому компакт-диск весьма чувствителен к механическому, химическому и любому другому воздействию. Если вы хотите, чтобы записанные данные сохранились на диске десяток лет (а это вполне реально), обращайтесь с ним аккуратнее.
Структура перезаписываемых дисков, CD-RW (аббревиатура RW означает ReWriteable, то есть «перезаписываемый), еще сложнее, чем у CD-R. Количественно это выражается в добавлении еще двух слоев, окружающих информационный слой и препятствующих его испарению при нагревании лазером.
Их необходимость обусловлена физическими свойствами материала информационного слоя. Он должен обладать способностью восстанавливать свое первоначальное (прозрачное) состояние при выполнении операции «стирания». Поэтому в дисках CD-RW в качестве информационного слоя вместо органического красителя используются сплавы редкоземельных металлов (обычно – теллур с добавлением германия, индия и сурьмы). Температура прожига для CD-RW значительно выше, чем для CD-R.
В исходном состоянии информационный слой чистого диска CD-RW имеет кристаллическую структуру и служит неплохим зеркалом для лазерного луча. При записи данных на диск в точке воздействия луча сплав переходит в аморфное состояние и отражает падающий луч значительно хуже. В результате формируются точки, аналогичные ямкам-питам в CD-R.
Для «очистки» диска используется тот же лазер, но воздействует он на информационный слой в другом режиме: при меньшей мощности, но более длительное время. В результате сплав возвращается в исходное кристаллическое состояние. Понятно, что такие переходы из одного состояния в другое не могут пройти бесследно для используемого сплава, и потому жизненный путь диска CD-RW ограничен примерно тысячей циклов перезаписи.
Необходимо также отметить, что отражающие свойства диска CD-RW хуже, чем у диска CD-R, и существенно ниже, чем у штампованного диска CD-ROM. Поэтому старые (скажем, семилетние) приводы CD-ROM могут оказаться не в состоянии прочесть данные, записанные на диск CD-RW.
Справедливости ради следует отметить, что компакт-диск как носитель данных начинает понемногу сдавать свои позиции, уступая дорогу более молодым «конкурентам».
Сегодня можно говорить о практической реализации двух альтернативных технологических решений, основанных на использовании оптических (или лазерных) дисков:
• технология DVD;
• технология Blu-Ray Disc.
Буквально за пару месяцев до подготовки новой редакции книги из этого ряда выпали диски, основанные на технологии HD DVD. О причине этого печального (прежде всего – для фирмы Toshiba) события будет сказано немного позже.
Перечисленные технологии различаются, в первую очередь, длиной волны лазера и материалами информационного слоя.
Сокращение DVD расшифровывается как Digital Versatile Disc (цифровой универсальный диск), хотя первоначальный его смысл был несколько иным – Digital Video Disc (диск для цифрового видео).
В качестве носителя данных используется диск, внешне очень похожий на «обычный» компакт-диск. Однако при этом емкость DVD существенно выше: на сегодняшний день стандартный DVD-носитель вмещает 4,7 Гбайт данных, а так называемые «двухсторонние» – вдвое больше, около 9 Гбайт. Емкость «двухслойных» DVD-носителей несколько меньше (поскольку внешний слой имеет емкость 3,8 Гбайт) и равна всего 8,5 Гбайт. Двухслойный же двухсторонний DVD (бывают и такие) способен хранить около 17 Гбайт информации.
Для достижения столь высокой емкости в дисках DVD используются следующие технологические решения:
• применение лазера с меньшей длиной волны (635–650 нм); это позволяет прожигать и считывать питы меньшего размера и расположенные на меньшем расстоянии один от другого;
• шаг направляющей спирали в дисках DVD составляет всего 0,74 мкм (микрона) вместо 1,6 мкм в компакт-дисках;
• увеличена полезная площадь области данных;
• снижена избыточность корректирующих кодов;
• применяются более эффективные методы преобразования цифровых данных в аналоговую форму и обратно.
При этом компьютерные DVD-приводы способны читать и записывать данные на «обычные» компакт-диски, адаптируя длину волны и мощность излучения лазера к требованиям CD.
Спецификация формата Blu-Ray была окончательно утверждена Ассоциацией Blu-Ray (www.blu-raydisc.com) лишь в начале января 2006 года, а в середине 2006 года появились первые поддерживающие ее компьютерные записывающие приводы.
Базовый носитель Blu-Ray Disc – это перезаписываемый оптический диск со стандартным для CD/DVD диаметром 12 см, обеспечивающий запись на один слой и одну сторону до 25 Гбайт данных, а на двухслойные носители – до 50 Гб. Спецификация предусматривает три физических формата носителей: BD-ROM («штампованный» Blu-Ray Disc), BD-RE (REwriteable Blu-Ray Disc, перезаписываемый диск) и BD-R (Recordable Blu-Ray Disc, диск для однократной записи).
Blu-Ray не является принципиально новым форматом – это, скорее, эволюция формата DVD. Название Blu-Ray (синий луч) обусловлено тем, что для записи и чтения диска вместо красного лазера, который используется в DVD и CD-ROM, применен синий лазер (blue-violet laser). У синего лазера длина волны в полтора раза меньше длины волны красного лазера, что позволяет сделать тоньше дорожку данных и, следовательно, повысить плотность записи.
Технология Blu-Ray создавалась в первую очередь для записи, хранения и воспроизведения видео– и аудиоинформации, тем не менее на Blu-Ray Disc можно записать и «обычные» данные.
Формат Blu-Ray довольно долго вел конкурентную борьбу с другим, близким ему по характеристикам, форматом – HD DVD (аббревиатура HD DVD означает High-Definition DVD, то есть «DVD повышенной четкости»). Борьба шла с переменным успехом, и некоторые ведущие кинокомпании поддерживали оба формата. Однако, как часто бывает на войне, один из конкурентов получил «удар в спину», от которого не смог оправиться. Этим проигравшим оказался формат HD DVD. А дело было так.
К концу 2007 года у фирмы Toshiba, разработчика и основного «про-двигателя» формата HD DVD, было несколько влиятельных союзников из числа голливудских кинокомпаний, включая Warner Bros, Paramount и Universal. Это сулило неплохие перспективы в борьбе с Blu-Ray, и потому на предстоявшей в январе 2008 года ежегодной выставке товаров бытовой электроники CES (Consumer Electronics Show) компания Toshiba планировала провести широкомасштабную презентацию своих продуктов – как носителей HD DVD, так и плееров того же формата. Однако буквально за два дня до открытия выставки студия Warner Bros выступает с заявлением, которое производит эффект разорвавшейся бомбы: она прекращает запись фильмов в формате HD DVD и в течение ближайших месяцев планирует целиком перейти на Blu-ray Disc. Пытаясь «сохранить лицо», глава подразделения Toshiba America Consumer Products заявляет на CES: «Мы по-прежнему уверены, что формат HD DVD лучше соответствует потребностям конечных пользователей». Вслед за этим, 14 января, Toshiba снижает цену плееров HD DVD почти в полтора раза. Однако уже через месяц, 15 февраля, крупнейшая мировая сеть розничных магазинов Wal-Mart заявляет, что к июню прекратит продажи HD DVD. А на следующий день, 16 февраля, основная широковещательная сеть Японии NHK сообщает, что Toshiba прекратила производство плееров HD DVD.
Но оставим HD DVD оплакивать собственную кончину и вернемся к старым добрым компакт-дискам.
Читатель наверняка знаком с организацией хранения данных на таких магнитных носителях, как жесткий диск и дискета. И скорее всего, ему известно, что рабочая поверхность этих магнитных носителей разделена на дорожки, или треки (от англ. track). Каждая дорожка магнитного диска представляет собой концентрическую окружность, не соединяющуюся с другими дорожками. В свою очередь, дорожка подразделяется на несколько секторов. Наличие секторов позволяет более точно адресовать данные на диске и быстрее находить их. На магнитных носителях дорожки расположены на довольно большом расстоянии одна от другой, и поэтому механика дисковода обеспечивает точное позиционирование магнитной головки над дорожкой.
На компакт-дисках плотность размещения данных значительно (на несколько порядков) выше, чем на магнитных носителях. А луч лазера примерно во столько же раз тоньше магнитной головки. Поэтому с целью повышения надежности записи и считывания дорожки компакт-диска делают в виде одной длинной-предлинной спирали (порядка 4–5 км), начинающейся в геометрическом центре диска. Вот эта-то «нить Ариадны» и помогает лучу лазера не сбиться с пути, перескакивая с одной прожженной точки-ямки на другую. Существует у дорожек компакт-диска и еще одна особенность. Поскольку между ними отсутствуют физические границы, то длина очередной дорожки определяется объемом записанных на нее данных. В предельном случае вся «спираль» диска может стать одной-единственной дорожкой.
Есть и еще одна причина, по которой данные на компакт-диске размещаются не так, как на винчестере. Пожалуй, эта причина даже «главней» приведенной выше. Дело в том, что первый CD имел весьма узкую «специализацию» – он был предназначен для хранения аудиоданных. И создатели CD в какой-то степени перенесли на лазерный диск идеологию виниловых грампластинок – та же единая спираль, на которой одна за другой расположены фонограммы. Только в качестве звукоснимателя используется не игла, а луч лазера. И хотя компакт-диск давно уже стал универсальным носителем данных, используемая в нем идея современной «грампластинки» никуда не делась. Поэтому и более поздние форматы и способы записи данных на CD – это всего лишь попытки приспособить CD для новых целей.
Впрочем, не будем забегать вперед – режимам и форматам записи данных посвящены следующие главы книги.
В отличие от штампованных CD, у дисков типа CD-R и CD-RW есть служебная зона, которая называется ATIP (Absolute Time in Pre-Groove – абсолютная длительность ведущей дорожки). В ней хранится информация о типе диска, его емкости, производителе и о поддерживаемых скоростях записи. Кроме того, имеются две служебные зоны для калибровки мощности лазера и для сохранения промежуточного состояния так называемой таблицы содержимого диска (английская аббревиатура этого понятия – ТОС, Table of Content).
Режимы записи
В силу рассмотренных ранее особенностей компакт-дисков, существуют определенные ограничения на способы записи данных на диск. Каждому из разрешенных способов соответствует свой режим записи.
Одна операция записи на диск (то есть период времени от включения до выключения лазера) обычно называется сессией (Session). Другими словами, сессия – это набор данных (фонограмм, файлов и папок), помещенных на диск за одну операцию записи. Каждая сессия может содержать одну или несколько дорожек. Количество дорожек задается пользователем в зависимости от характера записываемых данных.
Соотношение между числом сессий и числом дорожек как раз и определяет режим записи. Основных режимов записи два:
• Disc-at-Once (DAO) – дословно название режима можно перевести как «весь диск за один раз»;
• Track-at-Once (ТАО) – «дорожка за один раз».
В обоих случаях имеется в виду заполнение диска или дорожки за одну операцию записи, то есть за одну сессию. Помимо основных режимов, существуют еще два:
• пакетный режим (Packet Writing), предназначенный, в первую очередь, для перезаписываемых (CD-RW) дисков;
• Session-at-Once (SAO) – «сессия за один раз», используемый при записи CD в специфическом формате Enchanced CD.
Первые три режима рассмотрены подробно в последующих подразделах, а вот режим SAO, как редко используемый, описан совсем кратко в разделе «Форматы компакт-дисков».
При записи в режиме DAO весь диск записывается за один проход без выключения лазера. Затем диск «закрывается» посредством добавления специальной, так называемой выводной зоны (Lead-out). В дальнейшем «закрытый» диск не может быть использован для записи новой сессии. Другими словами, диск, записанный в режиме DAO, всегда содержит единственную сессию (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Диск, записанный в режиме DAO: единственная сессия
Однако количество дорожек внутри сессии определяется пользователем и особенностями записываемых данных. Как правило, если на диск записываются «обычные» файлы (данные или программы, втом числе игры), создается единственная дорожка. При записи аудиодисков число дорожек обычно равно числу записываемых аудиофайлов (подробнее особенности создания аудиодисков рассмотрены в следующем разделе).
Поскольку только закрытый (или, как еще говорят, «финализированный») диск пригоден для воспроизведения любым бытовым (не компьютерным) плеером, то режим DAO является основным при записи аудио– и видеодисков. Однако применяют его и для записи других типов данных, когда нет необходимости добавлять новые файлы на носитель.
Режим DAO необходим также для создания так называемых мастер-дисков, используемых в качестве матрицы для производства «штампованных» CD.
Одно из важных преимуществ режима DAO – его экономичность с точки зрения расходуемой емкости диска. Дело в том, что на хранение информации о каждой дополнительной сессии уходит 13 Мбайт дискового пространства. Если сессий немного (две-три), то потери будут не очень заметны, но если по той или иной причине придется создать полтора десятка сессий, потери окажутся существенными.
Кстати, несколько слов о емкости современных дисков. Поскольку первые компакт-диски создавались для записи аудиоданных, то емкость CD измеряется не только в мегабайтах, но и в минутах (имеется в виду длительность воспроизведения записанной на диске музыки). На сегодняшний день стандартными считаются диски емкостью 650 Мбайт (74 мин.), однако они постепенно вытесняются дисками повышенной емкости: 700 Мбайт (80 мин.) и 800 Мбайт (90 мин.).
Некоторые программы записи поддерживают дополнительный режим DAO/96. Он представляет собой программное расширение режима DAO и обеспечивает запись информации в так называемые подканалы. Число 96 – это количество дополнительно записываемых данных, указанное в байтах (по 12 байт на каждый из 8 подканалов). Подробнее о подканалах рассказано в подразделе «Смешанный формат и караоке» раздела «Форматы компакт-дисков».
В этом режиме на диск в течение одной сессии записывается только одна дорожка. Ее размер зависит от объема записываемых данных. В предельном случае такая дорожка может занимать всю емкость диска, однако режим ТАО обычно используется по-другому.
Дело в том, что при записи в режиме ТАО вы можете выбрать, следует ли закрывать диск после сессии или нет. Если оставить диск открытым, можно будет пополнять его новыми сессиями, когда в этом возникнет необходимость, вплоть до исчерпания свободного места на диске. Диск может быть закрыт по желанию пользователя после любой очередной сессии.
Диск, записанный в режиме ТАО без закрытия первой сессии, называется мультисессионным (Multisession). При создании такого диска после записи очередной дорожки лазер выключается и включается в начале записи следующей дорожки. Записанные таким методом дорожки разделяются промежутками (gaps), и каждому включению лазера соответствует отдельная сессия.
Если диск записывается в режиме ТАО, то каждая сессия всегда содержит единственную дорожку (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Режим ТАО: отдельная дорожка для каждой сессии
Примечание
Благодаря наличию технологических стандартов, поддерживаемых практически всеми производителями компакт-дисков, CD-приводов и программного обеспечения для записи CD, как правило, существует возможность дописывать сессии на одном и том же диске с помощью разных CD-приводов и/или с использованием разных программ записи.
В некоторых публикациях приводится информация о том, что не все пишущие CD-приводы позволяют создавать мультисессионные диски, а старые модели приводов CD-ROM не способны читать такие диски. Однако это справедливо лишь для очень старых моделей. Практически все приводы CD-ROM, разработанные 7–8 лет назад и позже (в том числе двух скоростные), считывают информацию с мультисессионных дисков вполне надежно. И очень трудно найти сегодня пишущий CD-привод, не способный создавать такие диски.
Правда, при чтении данных с мультисессионного диска нужно учитывать следующее: состав доступных для чтения данных (файлов и папок, отображаемых в окне проводника Windows) зависит от того, какая сессия в данный момент является активной. По умолчанию таковой является сессия, записанная последней. Она содержит сведения обо всех предыдущих сессиях, и потому для чтения доступны все данные, записанные ранее. Если же активна какая-либо из промежуточных сессий (например с номером N), то доступными для чтения окажутся лишь данные, относящиеся к сессиям с номерами от 1 до N.
Указанная особенность ярко проявлялась при работе в ранних версиях операционной системы Windows (95 и 98), в Windows ХР вы этого не заметите.
Примечание
Стандартные средства записи CD, реализованные в Windows ХР, поддерживают именно мультисессионный режим записи. Правда, при использовании этих средств могут возникнуть определенные проблемы. Подробнее о них рассказано в следующей главе, «Инструменты для записи CD».
Основным достоинством режима ТАО является его гибкость: вы можете в определенной степени менять содержимое мультисессионного диска. Причем можно не только дописывать файлы и папки, но и «удалять» ненужные сессии, убирая из «оглавления» диска одну или несколько последних сессий. Правда, такое удаление будет чисто формальным: файлы, относящиеся к «удаленным» сессиям, не будут видны при чтении диска, однако по-прежнему будут занимать физическое пространство на нем.
Недостатком мультисессионной записи является дополнительное расходование емкости диска на хранение информации о каждой сессии (как было сказано ранее, около 13 Мбайт).
Пакетный режим записи (Packet Writing) предназначен, в первую очередь, для работы с перезаписываемыми (CD-RW) дисками, однако может применяться и для дисков CD-R. Его суть состоит в следующем. При наличии специального дополнительного драйвера можно работать с компакт-диском практически так же, как с винчестером или дискетой: создавать, удалять, перемещать или копировать файлы и папки, используя пользовательский интерфейс проводника Windows. Например, чтобы скопировать на CD какой-нибудь файл, можно просто перетащить значок этого файла из папки жесткого диска в папку на CD.
Теперь несколько слов о драйверах пакетной записи.
Обычно такой драйвер входит в состав программы прожига CD и реализуется в виде специальной утилиты. Например, в программе Nero такая утилита называется InCD, а в другой популярной программе прожига, Easy Media Creator от компании Roxio, функции пакетной записи возложены на утилиту Drag-to-Disc.
Для использования CD в пакетном режиме после установки драйвера требуется с помощью утилиты пакетной записи отформатировать «болванку» подобно тому, как форматируются жесткие диски и дискеты. Форматирование производится в соответствии с требованиями специальной файловой системы UDF (Universal Disk Format – универсальный дисковый формат). Служебная информация, необходимая для работы UDF, занимает на компакт-диске около 10 % от его емкости.
До тех пор пока диск, записываемый в пакетном режиме, не будет закрыт соответствующим образом, он остается недоступным для чтения обычным приводом CD-ROM. Закрытие диска обычно выполняется с помощью той же программы, которая его форматировала. После закрытия CD безвозвратно теряет свои «пакетные» свойства.
До тех пор пока на компакт-диске используется пакетный режим, все операции записи считаются относящимися к одной сессии. Кроме того, программы, «не понимающие» режим Packet Writing, считают все отформатированное пространство диска занятым данными (рис. 1.4).
Рис. 1.4. В пакетном режиме все операции записи относятся к одной сессии
Как уже было сказано, существует различие в использовании пакетного режима для дисков CD-RW и для дисков CD-R: для последних пакетный режим остается во многом фиктивным, поскольку отсутствует возможность физической перезаписи данных на таких дисках.
Внимание!
Когда пакетный CD находится в записывающем CD-приводе, драйвер пакетной записи берет на себя управление этим устройством. Из-за этого невозможно открыть лоток CD-привода с помощью кнопок управления, размещенных на его панели. Чтобы открыть лоток и извлечь диск, необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на значке этого устройства и выбрать в контекстном меню команду Извлечь.
Для дисков CD-RW наиболее кардинальным и быстрым способом избавиться от всех ранее записанных данных является переформатирование диска. Эта операция выполняется драйвером пакетной записи или «основной» программой прожига и очень похожа на одноименную операцию для жестких дисков.
С точки зрения физического размещения данных на диске, ни операция копирования диска, ни запись «на лету» не являются особыми режимами записи. Тем не менее, каждый из этих двух распространенных способов переноса информации на диск имеет определенные особенности, которые рассмотрены далее.
Копирование CD предполагает «дословный» перенос содержимого оригинального диска на «болванку». Такой способ записи применяется для тиражирования (в непромышленных масштабах) музыкальных и видеодисков, а также дисков с игровыми программами. Копирование помогает во многих случаях сохранить функциональность и качество исходного продукта. Особенность копирования состоит в том, что пользователю не требуется выбирать режим записи, ведь диск-клон должен полностью воспроизводить логическую структуру диска-оригинала.
Вместе с тем, копирование зачастую связано с нарушением авторских прав создателей диска-оригинала. Поэтому авторы, желающие защитить свои права, применяют различные механизмы, затрудняющие копирование. Однако на каждый новый метод защиты разработчики программ записи отвечают появлением новой версии программы, позволяющей обойти защиту.
Таким образом, при копировании дисков основная проблема состоит в том, чтобы подобрать программу прожига, способную снять копию с конкретного оригинала «без шума и пыли» (подробнее вопросы, связанные с защитой компакт-дисков от копирования, рассмотрены в подразделе «Защита дисков от копирования» следующей главы).
При копировании дисков часто используется понятие образ диска (Disk Image).
Образ диска – это файл, который содержит весь набор данных и программ, которые должны быть записаны на диск. Размер файла образа сопоставим с размером порции информации, подлежащей записи на компакт-диск. Например, если вы сохранили в файл образа копию диска, содержащего 570 мегабайт данных, то и файл образа будет иметь такой же размер.
Файл образа может быть создан в формате стандарта ISO 9660 или в частном формате программы записи, с которой вы работаете. Например, в программах пакета Nero используется формат пгд, а в программе Easy CD Creator – формат. cif.
Существуют также форматы образов, предусматривающие хранение сведений о диске-оригинале в нескольких файлах. В этих дополнительных файлах сохраняется, как правило, описание логической структуры диска и перечень его физических особенностей (например сведения о сбойных секторах диска).
При записи «на лету» (английские синонимы – fast copying и on the fly) данные переносятся на компакт-диск без предварительного создания образа диска. Такой способ записи может применяться как при копировании дисков, так и при записи мультимедийных данных с внешнего источника (например при записи телевизионной программы с выхода TV-тюнера). Достоинством записи «на лету» является ее оперативность, а главным недостатком – рискованность. При всей отлаженности технологии записи CD эта процедура все-таки остается довольно чувствительной к внешним факторам. Предварительно подготовив на жестком диске данные, подлежащие записи, вы имеете возможность сначала провести тестовую запись, без физического прожига диска (практически все программы записи CD имеют такую функцию). При записи «на лету» предварительное тестирование, как вы понимаете, невозможно.
Примечание
Не следует путать файл образа диска с файлом проекта. Проект – это вспомогательный файл, содержащий сведения о формате и составе данных, подлежащих записи на компакт-диск, но не сами данные. Использование проекта особенно эффективно, когда вы работаете с несколькими мультисессионными дисками. Каждая программа прожига имеет свои собственности форматы файлов проекта.
Термин «перепрожиг» является дословным и не очень удачным переводом английского термина Over Burning. Можно подумать, что речь идет о повторной записи (перезаписи) диска. На самом деле имеется в виду «прожиг с превышением». Однако термин можно считать устоявшимся, он используется во всех локализованных версиях программ записи, и мы также будем употреблять именно его. Смысл этого понятия заключается в следующем.
Технология производства CD-R и CD-RW не позволяет изготавливать диски таким образом, чтобы их емкость точно совпадала с декларированной. То есть невозможно, например, изготовить «болванку», емкость которой была бы равна точно 700 Мбайт. Поэтому каждый диск имеет некоторый запас емкости – порядка 10–30 Мбайт. Далеко не все современные CD-приводы и программы прожига поддерживают возможность записи на эти «лишние» мегабайты, расположенные возле внешнего края диска. Однако даже те производители приводов и программ прожига, которые поддерживают OverBurning, предупреждают, что этот режим пользователи применяют на свой страх и риск.
Завершая предварительный обзор режимов записи, отметим, что выбор режима далеко не всегда зависит от желания пользователя. Существует целый ряд стандартов, определяющих, в каком виде следует записывать те или иные данные. Соблюдение стандартов в большинстве случаев гарантирует надежное считывание и корректное изменение записанных данных. Более подробная характеристика стандартов будет дана в разделе «Форматы компакт-дисков».
Форматы компакт-дисков
Как вы уже знаете, на компакт-диск может быть записана самая разнообразная информация: компьютерные программы и данные, музыка, видео и т. д. Тем не менее, создание каждого типа дисков имеет определенные особенности. Более того, практически для каждого типа записываемых данных существует свой промышленный стандарт, которого придерживаются как производители CD-приводов, так и разработчики программ для прожига.
Диск данных (Data CD) – это условное наименование, поскольку на самом деле так можно назвать любой компакт-диск, на котором записана какая-либо информация. Однако Data CD – это вполне официальный термин, который применяется для обозначения такого формата, который предназначен для работы с записанными данными как с набором файлов и папок. Например, если вы хотите использовать CD для хранения архивных копий тех или иных данных, то речь идет именно о создании Data CD.
Различают несколько разновидностей формата Data CD. Каждому из них соответствует свой вариант дисковой файловой системы. Вот наиболее распространенные варианты:
• ISO 9660 – наиболее общий формат, определенный международным стандартом ISO 9660. Компакт-диски, записанные в таком формате, могут быть прочитаны на компьютере с любой операционной системой (Windows, DOS, Macintosh, Linux, Unix). Особенность файловой системы ISO 9660 состоит в том, что в ней разрешены только так называемые короткие имена файлов (8 символов отводится для имени файла и еще 3 – для расширения). Имя папки также не может превышать 8 символов, в именах файлов и папок могут использоваться только английские буквы от А до Z, цифры 0…9 и символ подчеркивания (_). Максимальная глубина вложенности папок ограничена 8 уровнями (включая корневую папку); кроме того, каждый файл записывается только в смежные сектора диска, без фрагментации; для некоторого смягчения требований ISO 9660 были введены два дополнительных «уровня» реализации этого формата:
– ISO 9660 Level 2 – разрешены имена файлов и каталогов длиной до 31 символа;
– ISO 9660 Level 3 – имена файлов и каталогов длиной до 31 символа плюс разрешена фрагментация файлов;
• Joliet – расширенная версия файловой системы ISO 9660, которая была разработана фирмой Microsoft с целью обеспечения поддержки длинных имен файлов и кодировки символов Unicode. При использовании формата Joliet разрешается записывать на компакт-диск файлы с именами длиной до 64 символов, включая пробелы. Диск, записанный в формате Joliet, может быть прочитан только на компьютере с операционной системой Windows;
• UDF – под этой аббревиатурой скрывается целое семейство файловых систем; общая направленность всех существующих редакций UDF состоит в том, чтобы приблизить технологию работы с оптическими носителями к технологии работы с жесткими дисками; в частности, версия UDF 1.5 используется для пакетной записи дисков; файловые системы UDF поддерживаются всеми популярными операционными системами (Windows, DOS, Unix, OS/2, Macintosh); последняя на сегодня версия имеет порядковый номер 2.6.
Существующие программы прожига позволяют выбирать требуемый формат записи и, кроме того, способны выполнять дополнительные преобразования для повышения надежности чтения дисков под различными операционными системами. Например, во многих программах прожига имеется режим записи ISO 9660 + JoLiet (рис. 1.5).
Запись диска в формате Data CD, независимо от используемой файловой системы, может выполняться и в режиме DAO, и в режиме ТАО (то есть диск может содержать как одну, так и несколько сессий).
Общие требования к записи дисков в формате Data CD изложены в промышленном стандарте, который называется Yellow Book (Желтая книга). Этим стандартом предусмотрены, в частности, два режима записи данных на диск:
• Mode 1 – предполагает запись на диск дополнительной служебной информации, обеспечивающей автоматическую коррекцию ошибок при чтении диска;
• Mode 2 – более универсальный режим записи: каждый сектор может иметь собственный формат – либо Mode2Form1 (для файлов данных), либо Mode2Form2 (для потоковых данных типа аудио и видео, для которых отсутствие кодов коррекции ошибок некритично).
Рис. 1.5. При записи диска данных требуется указать используемую файловую систему
Диск в формате Data CD не может быть прочитан (воспроизведен) на бытовом проигрывателе компакт-дисков. Для того чтобы расширить возможности применения CD-ROM в мультимедийных приложениях, был предложен так называемый расширенный стандарт записи – CD-ROM ХА (CD-ROM extended Architecture).
Загрузочный диск (Bootable CD) является, по сути, частным случаем диска данных. Особенность загрузочного диска состоит в том, что в соответствии с названием, он содержит системную информацию, необходимую для загрузки и запуска операционной системы.
Хотя считается, что создание загрузочного диска – это удел «продвинутых» пользователей, тем не менее, современные программы прожига делают этот процесс почти таким же простым, как создание загрузочной (системной) дискеты.
Формат загрузочного компакт-диска для PC определен стандартом, который называется El Torito. Этот стандарт представляет собой дополнение к стандарту ISO 9660. В соответствии со стандартом El Torito загрузочный CD должен содержать два раздела: загрузочный и дополнительный, записанный в формате ISO 9660 или Joliet (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Загрузочный диск содержит два раздела, записанные на одной дорожке и в одной сессии
Первый, загрузочный, раздел является обязательным. Он содержит информацию, необходимую для инициализации компакт-диска, и каталог загрузки, который представляет собой двоичный файл boot.catalog.
В дополнительный раздел могут быть помещены любые файлы и папки. Например, туда можно поместить какой-либо файловый менеджер типа Volkov Commander.
Стандарт El Torito предусматривает три формата загрузочного компакт-диска:
• Floppy Emulation (Эмуляция дискеты) – загрузочный CD имитирует процесс загрузки с системной дискеты; в этом случае при активации загрузки CD-привод опознается BIOS как флоппи-дисковод и ему присваивается логическое имя А:. Соответственно, настоящий флоппи-дисковод после загрузки получит имя В:. Для такого формата загрузочного CD объем системных «загрузочных» данных должен быть ограничен 1,44 Мбайт (емкостью стандартной трехдюймовой дискеты);
• Harddisk Emulation (Эмуляция жесткого диска) – загрузочный CD имитирует процесс загрузки с жесткого диска. В этом случае при активации загрузки CD-привод опознается BIOS как жесткий диск и ему присваивается логическое имя С:; соответственно, настоящий системный жесткий диск после загрузки получит имя D:. Если на компьютере установлены другие жесткие диски или CD-приводы, то их логические имена также окажутся сдвинуты на одну букву. Для такого формата загрузочного CD объем «загрузочных» данных должен быть ограничен 650 или 700 Мбайт (емкостью стандартного CD);
• No Emulation (Без эмуляции) – загрузка выполняется без эмуляции дискеты или жесткого диска и предполагает наличие на загрузочном компакт-диске необходимых системных файлов и драйверов, состав которых зависит от типа операционной системы, для загрузки которой создается CD.
Примечание
Немного забегая вперед, отметим, что все наиболее популярные программы записи CD (в том числе Nero Burning Rom) позволяют создать загрузочный компакт-диск любого из трех типов.
Независимо от типа создаваемого загрузочного CD необходимо предварительно выполнить две процедуры:
• настроить параметры BIOS таким образом, чтобы разрешить загрузку ОС с компакт-диска. Точнее, в последовательности устройств, разрешенных для загрузки ОС, CD-привод должен быть указан первым;
• подготовить специальную загрузочную дискету или создать на жестком диске системный раздел, не превышающий по объему стандартный размер компакт-диска (650 или 700 Мбайт).
Если создается загрузочный CD для Windows 9*, то загрузочная дискета должна быть отформатирована с помощью команды DOS (FORMAT A: /S) и обязательно содержать два системных файла: config.sys и autoexec.bat. В файле config.sys должны присутствовать команды загрузки драйвера для CD-привода и модуля расширения MS DOS (это файл mscdex.exe).
Совет
Прежде чем переносить содержимое загрузочной дискеты на компакт-диск, проверьте корректность загрузки непосредственно с дискеты.
После создания загрузочного CD необходимо проверить его работоспособность при «живой» системе, не дожидаясь того момента, когда его придется использовать по назначению.
И в заключение еще одно замечание. Хотя надежность перезаписываемых дисков (CD-RW) приближается к надежности CD-R, рекомендуется создавать загрузочный диск на «болванках» CD-R.
Аудиодиск (Audio CD) – это компакт-диск, содержащий звуковые дорожки, которые могут быть воспроизведены с помощью любого бытового проигрывателя CD-дисков или CD-плеера.
Примечание
Вообще говоря, компакт-диск, который содержит аудиофайлы в различных «компьютерных» форматах (например в МРЗ или WMА), также можно считать аудиодиском, но такой компакт-диск нельзя относить к категории Audio CD, поскольку он не соответствует требованиям промышленных стандартов, о которых будет сказано далее.
При создании Audio CD каждый музыкальный файл записывается на отдельную дорожку компакт-диска. Исходные музыкальные файлы могут иметь различный формат (в частности МРЗ, mp3PRO, WAV, VQF, WMA или AIF). Однако в процессе записи они конвертируются программой прожига в формат CDA (Compact Disc Audio).
Внимание!
Если на компакт-диск записывается фонограмма из файла, обратите внимание на его формат: файлы МРЗ, mp3PRO, WMA и некоторые другие содержат «сжатый» звук, более низкого качества по сравнению с качеством «штампованных» Audio CD или «несжатого» звука в файлах WAV и AIF. При записи на CD «сжатого» звука его качество не повышается, хотя в результате указанного выше преобразования размер фонограммы увеличивается на порядок.
Рекомендуется выполнять запись аудиодиска в режиме DAO (Disc-at-Once) – это позволяет избежать шороха и «потрескивания» в промежутках между дорожками. Кроме того, компакт-диск, записанный в режиме DAO и, соответственно, «финализированный», пригоден для воспроизведения любым бытовым CD/DVD-плеером.
Всего на аудиодиске можно записать до 99 звуковых дорожек.
В настоящее время используются три различных модификации формата Audio CD:
• CD-DA (Compact Disc-Digital Audio) – исторически первый формат записи CD, разработанный совместно компаниями Philips и Sony в 1982 году. Данный формат определен в стандарте, который называется Red Book (Красная книга). Диск, записанный в формате CD-DA, «понятен» любому бытовому CD-проигрывателю, по умолчанию диск в формате CD-DA содержит единственную сессию (рис. 1.7);
Рис. 1.7. По умолчанию диск в формате CD-DA содержит единственную сессию
• CD-Extra (или Enhanced CD, что одно и то же) – формат, в соответствии с которым компакт-диск содержит две сессии: первая состоит из набора аудиодорожек с музыкальными файлами, а вторая представляет собой набор файлов данных, которые могут содержать дополнительную информацию о музыкальных произведениях (тексты песен, фотографии исполнителей и т. д.). Бытовой CD-проигрыватель воспроизводит звуковые дорожки такого CD, но дополнительная информация доступна только при воспроизведении CD на компьютере. Формат CD-Extra описан в стандарте Blue Book (Синяя книга); CD-Text – формат, при использовании которого в таблице содержания диска (ТОС) для каждой «музыкальной» дорожки записывается дополнительная текстовая информация (название песни, имя исполнителя и так далее, в сумме не более 5000 символов). Эта информация обрабатывается только на CD-проигрывателях, которые поддерживают формат CD-Text; если формат не поддерживается, то воспроизводятся лишь звуковые дорожки.
Примечание
В последнее время все большее распространение получают аудиодиски с защитой от копирования. Такие компакт-диски не могут быть воспроизведены или скопированы с помощью «обычного» компьютерного CD-привода без применения специального программного обеспечения. Как правило, указание на то, что аудиодиск защищен от копирования, имеется на упаковке компакт-диска.
Важной характеристикой любого мультимедийного диска (Audio CD и Video CD, который будет описан далее) является так называемый битрейт (от английского выражения Bit Rate – «скорость в битах»).
Битрейт – это характеристика, которая показывает, насколько плотно «упакована» мультимедийная информация на компакт-диске. Измеряется битрейт в специальных единицах, обозначаемых bps (bit per second – бит в секунду) или kbps (килобит в секунду). Например, битрейт, равный 1000 kbps, говорит о том, что в одной секунде материала (звука или видео) «упаковано» 1000 Кбит информации.
Таким образом, чем выше битрейт, тем выше качество мультимедийных материалов. С другой стороны, для обеспечения требуемого значения битрейта при записи компакт-диска необходимы дополнительные вычислительные ресурсы.
Примечание
Некоторые аудио– и видеоформаты предусматривают возможность использования переменного битрейта (variable bitrate – VBR). Суть VBR состоит в том, что оптимальное значение битрейта изменяется динамически (программой кодирования) в зависимости от специфики конкретного фрагмента кодируемого материала.
Смешанный формат и формат караоке, представленные в данном подразделе, в определенной степени относятся к форматам аудиодисков (караоке – в большей степени, смешанный формат – в меньшей). Однако оба они являются весьма специфическими и не пользуются большой популярностью у владельцев приводов CD-RW.
Караоке – это другое, более популярное, название формата CD+G (CD + Graphics). В этом формате дополнительная информация, относящаяся к звуковым дорожкам, записывается в так называемые подканалы (Subchannels). В общем случае аудиодиск может иметь до восьми подканалов с дополнительными данными, которые чередуются с аудиоданными.
Примечание
Подканалы обозначаются латинскими буквами Р, Q, R, S, Т, U, V и W. Подканалы Р и Q используются для того, чтобы сообщить аудиоплееру, как воспроизводить музыкальный компакт-диск, и считаются основными. Остальные подканалы либо не используются вовсе, либо используются создателем диска на его усмотрение. Например, в них часто помещают данные, необходимые для защиты диска от копирования.
Информация из подканалов (она обычно называется субкодом) воспроизводится параллельно со звуковым рядом. Для извлечения субкода требуется специальный CD-проигрыватель с поддержкой караоке. Далеко не все компьютерные CD-приводы и программные средства способны воспринимать и обрабатывать субкоды, записанные в подканалах R, S, Т, U, V и W.
Диск, записанный в смешанном формате (он называется mixed-mode CD), является односессионным, но содержит дорожки двух типов. На первой дорожке записаны компьютерные данные, а на последующих – музыкальные, записанные в формате CD-DA (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Диск в формате mixed-mode CD содержит единственную сессию, но два типа дорожек
Наиболее распространенный вариант применения формата mixed-mode CD – это игровые диски с фоновым музыкальным (или другим звуковым) сопровождением. Большинство современных бытовых CD-проигрывателей способны воспроизводить звуковые дорожки диска, записанного в формате mixed-mode CD.
Видеодиск – это компакт-диск, записанный в формате Video CD.
Стандарт, описывающий формат Video CD, называется White Book (Белая книга).
Данные, записанные на первой дорожке (в формате ISO 9660), указывают CD-плееру, в каком порядке и каким образом следует воспроизводить видеоряд.
Последующие дорожки (одна или более) содержат файлы видео, записанные в пределах той же сессии, но в формате CD-ROM ХА в режиме Mode2Form2 (то есть без коррекции ошибок) (рис. 1.9).
Рис. 1.9. Видеоданные записываются на несколько дорожек компакт-диска
В соответствии со стандартом White Book, диск Video CD должен формироваться на основе видеофайлов в формате MPEG-1.
Компакт-диск в формате Video CD может быть воспроизведен на всех бытовых и на большинстве компьютерных CD/DVD-приводов (для последних – при наличии специального программного плеера). Как правило, на стандартный компакт-диск емкостью 650 Мбайт (74 мин.) можно записать около 60 минут видеоматериала.
Примечание
MPEG – это сжатый видеоформат, разработанный организацией Motion Picture Experts Group. Формат MPEG-1 обеспечивает частоту кадров 25 1/с с разрешением 352 х 288 пикселов (для телевизионной системы PAL) либо 29,97 1/с при разрешении 352 х 240 пикселов (для телевизионной системы NTSC). Битрейт для формата MPEG-1 имеет фиксированное значение и составляет 1,3 Мбит/с. Файлы MPEG-1 имеют расширение. mpg или. mpeg.
Качество видео в формате MPEG-1 сопоставимо с качеством видео на видеокассетах. Поэтому в последнее время все большее распространение получает «улучшенный» формат видеодисков, который называется Super Video CD. Он поддерживает использование видеофайлов в формате MPEG-2.
Формат MPEG-2 обеспечивает более высокое качество воспроизведения по сравнению с MPEG-1. Он поддерживает переменный битрейт, допускающий «плотность» мультимедийных данных до 9,6 Мбит/с. Это позволяет применять более сильное сжатие для статичных сцен (с целью уменьшения размера видеофайла). При этом на компакт-диск емкостью 650 Мбайт помещается всего 35 минут видео в формате Super Video CD.
Оба формата видеодисков (Video CD и Super Video CD) поддерживают такие дополнительные возможности, как создание караоке и систему интерактивных меню для выбора просматриваемой дорожки.
При создании видеодиска следует учитывать, что такой диск по завершении записи должен быть обязательно «закрыт». В противном случае он окажется недоступен для воспроизведения с помощью бытовых CD-проигрывателей.
Наиболее «продвинутые» программы прожига предлагают пользователям возможность создания двух дополнительных форматов компакт-диска – «фотоальбом» (Photo CD) и «слайд-шоу» (Slideshow).
Формат Photo CD основан на упоминавшемся ранее формате CD-ROM ХА и на стандарте Orange Book (Оранжевая книга). Как правило, программа прожига, с помощью которой создается фотоальбом, помещает на диск помимо собственно изображений еще и программу-плеер для просмотра «картинок», а также некоторую дополнительную информацию для навигации по альбому. С точки зрения CD-привода, диск-фотоальбом представляет собой диск данных, содержащий одну сессию и одну дорожку.
В качестве исходных изображений для создания фотоальбома могут использоваться графические файлы в форматах JPG, BMP, PCX, PNG, TGA, TIF или WMF.
Диск, записанный в другом дополнительном формате, «слайд-шоу», позволяет просматривать коллекцию изображений, которая может быть дополнена фоновым звуковым сопровождением, а также вводным видеоклипом. Программа прожига, используемая для создания слайд-шоу, обычно позволяет формировать меню, с помощью которого пользователь может управлять процессом просмотра. В таком случае меню вместе с другой управляющей информацией помещается на первую дорожку диска, а на последующие дорожки записываются отдельные «фотосессии» (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Слайд-шоу: меню – отдельно, «картинки» – отдельно
Данный формат основан на формате Video CD или Super Video CD, и потому его иногда называют Video Photo Album (Видеофотоальбом).
В качестве исходных изображений для создания слайд-шоу используются графические файлы в различных форматах (JPG, BMP, WMF, PCX, PNG, TGA, TIF).
Как и любой другой видеодиск, диск со слайд-шоу при записи должен быть «закрыт» и, таким образом, недоступен для пополнения.
Дополнительные возможности компакт-дисков
Вне зависимости от того, в каком формате создается компакт-диск, вы можете поместить на него дополнительные данные, обеспечивающие тот или иной набор сервисных функций. В данном подразделе рассмотрены два вида сервисных функций: автозапуск и защита от копирования.
Речь идет о маленьком, но приятном «пустячке»: вы можете сделать так, что при загрузке компакт-диска в CD-привод будет автоматически запускаться та или иная программа (записанная на CD или установленная на компьютере пользователя), либо будет открыт указанный файл данных. Например, если вы создали видеодиск со слайд-шоу, то в качестве автоматически запускаемой программы можно указать видеоплеер. Помещенная на диске компьютерная игра также может быть активизирована автоматически. Кроме того, вы можете снабдить компакт-диск собственным значком, который при загрузке диска будет замещать стандартный значок CD-привода. Указанные сервисные возможности реализуются с помощью специальной системной функции – AutoRun (ее название можно перевести как «автозапуск»).
Конец ознакомительного фрагмента.