Что вы должны знать о дисках CD-ROM, CD-R и CD­RW

(C) Фролов А.В., Фролов Г.В., 1997*, журнал "Hard'n'Soft"

• Три технологии записи компакт-дисков
  • Прессование алюминиевых дисков
  • Однократная запись на золотой диск
  • Многократная перезапись изменением фазового состояния
• Форматы данных, записанных на компакт-дисках
• Файловые системы компакт-дисков
• Запись диска CD-R за один сеанс
• Запись диска CD-R за несколько сеансов
• Компакт-диск, с которого можно загрузить операционную систему
• Копирование дисков CD-ROM
• Новая технология пакетной записи и формат CD-UDF
• Советы напоследок

Форматы данных, записанных на
компакт-дисках

Фундамент технологии записи данных на
компакт-диски закладывался еще в 1980­х годах. Не
вникая глубоко в историю, отметим, что с тех пор
было разработано и реализовано несколько
стандартов формата хранения данных на
компакт-дисках, причем сегодня вы можете
столкнуться с любым из них. Путаница с форматами
данных обычно приводит к проблемам при записи
собственного диска CD-R, поэтому вы должны
разобраться в этом вопросе.

Итак, займемся форматами данных.

• CD-DA

Формат CD-DA (CD Digital Audio) был разработан в 1982 году и,
как это нетрудно заметить из названия,
предназначен для звуковых компакт-дисков. В
соответствии с этим форматом на диске может
существовать до 99 дорожек, расположенных
последовательно друг за другом (рис. 1). Между
дорожками вставляются зазоры длиной 2 секунды.

Рис. 1. Дорожки диска CD-DA

В начале дорожки записывается заголовок
сеанса, который называется lead-in. Размер области
lead-in составляет 120 секунд. Дорожка завершается
областью lead-out, содержащей одни нули. Эта область
предназначена для того, чтобы плеер
компакт-дисков мог обнаружить конец дорожки.

В формате CD-DA данные записываются на дорожки
блоками размером 2352 байта, причем средства
контроля ошибок при чтении данных не
предусмотрены.

Устройство записи дисков CD-R позволяет
создавать звуковые диски CD-DA, чем могут
воспользоваться любители музыки.

• CD-ROM

На диске CD-ROM существует только одна дорожка,
разделенная на блоки данных фиксированного
размера (рис. 2).

Рис. 2. Дорожка диска CD-ROM

Формат CD-ROM предназначен для хранения
компьютерных данных и программ, поэтому в нем
были предусмотрены специальные средства
контроля ошибок. В результате за счет добавления
служебных областей в блоке данных из 2352 байт
осталось только 2048 байт пространства

Первые компакт-диски с данными создавались
именно в формате CD-ROM. Большинство алюминиевых
компакт-дисков с дистрибутивами программ и
операционных систем также изготавливается в
этом формате.

Заметим, что формат CD-ROM предполагает
использование секторов двух типов. Первый тип (Mode
1) предназначен для хранения компьютерных данных,
а второй (Mode 2) - для хранения сжатых графических,
звуковых или видео данных. Сектор первого типа
хранит 2048 байта данных и код коррекции ошибок. В
секторах второго типа коррекция ошибок не
предусмотрена, поэтому для данных отведено 2336
байт.

• Смешанный формат

В компакт-дисках смешанного формата на одном
диске записываются дорожки типа CD­DA и типа CD-ROM с
секторами Mode 1. Это позволяет хранить вместе
компьютерные и звуковые данные (рис. 3).

Рис. 3. Дорожки диска смешанного формата

Смешанный формат открывает новые возможности
для программистов, так как позволяет добавить к
программам высококачественное звуковое
сопровождение. Есть, однако, проблема -
устройство чтения CD-ROM не может читать
компьютерные данные одновременно с
проигрыванием звуковых дорожек. Выход простой -
перед запуском нужно переписать программу с
компакт-диска на жесткий диск или в оперативную
память.

Еще одна проблема связана с тем, что в
компакт-дисках смешанного формата первой
записывается дорожка типа CD-ROM, а за ней - одна или
несколько дорожек CD­DA. Если вставить такой диск в
обычный плеер звуковых компакт-дисков, последний
может выполнить попытку воспроизвести данные
как звук. Это может шокировать слушателя и
повредить звуковую аппаратуру, особенно если
звуковой усилитель включен на полную мощность.
Данная проблема успешно решается при
использовании формата Enhanced CD, о котором мы
расскажем немного позже.

• CD-ROM/XA

Через некоторое время формат CD-ROM был расширен,
в результате чего появился формат CD-ROM/XA (XA - это
eXtended Architecture, то есть расширенная архитектура).

Что же было расширено?

Появилась возможность чередовать на одной
дорожке секторы компьютерных данных, а также
графических, звуковых и видео данных, что очень
удобно для мультимедийных программ (рис. 4).
Записав на дорожку соответствующим образом
подготовленные данные, можно организовать
многопоточное чтение, когда компьютерные и
мультимедийные данные читаются одновременно.

Рис. 4. Чередование секторов компьютерных и мультимедийных данных

Для хранения компьютерных и мультимедийных
данных используются секторы различного типа.
Секторы типа Form 1 (с коррекцией ошибок)
применяются для компьютерных данных, а секторы
Form 2 (без корректирующего кода) - для
мультимедийных.

Вы можете создавать диски смешанного формата,
записав первой дорожку CD­ROM/XA с секторами типа Form
1 и разместив после нее одну или несколько
звуковых дорожек CD­DA.

• PhotoCD

Записывая диск CD-R в формате CD-ROM, необходимо
выполнять запись всех дорожек за один прием, или,
как говорят, в одном сеансе. После того как вы
записали данные на компакт-диск, вы не сможете их
дополнить новыми данными, даже если на диске CD-R
осталось свободное пространство. Фирмы Philips и Codak
разработали формат PhotoCD, позволяющий устранить
этот недостаток. Если диск CD-R записывается в
формате PhotoCD, то к данным, записанным во время
первого сеанса, вы можете дописать новые данные,
выполнив один или несколько дополнительных
сеансов записи. На физическом уровне формат PhotoCD
реализован с использованием формата CD-ROM/XA.
Обычно диски PhotoCD применяются для хранения
графических изображений.

Старые устройства чтения компакт-дисков CD-ROM не
могут читать такие диски, однако с новыми
устройствами такой проблемы не существует.

• Многосеансовые диски CD-ROM/XA

При создании диска для хранения компьютерных
данных в формате CD-ROM/XA существует возможность
записывать дорожки не все сразу, а по одной или по
несколько за один сеанс записи.

На рис. 5 мы показали структуру диска,
содержащего данные двух сеансов. Во время
первого сеанса была записана одна дорожка, а во
время второго - еще три.

Рис. 5. Структура диска, содержащего данные двух сеансов

Обратите внимание, что каждый сеанс начинается
с области lead-in и заканчивается областью lead-out,
причем размер последней области lead-out в три раза
меньше, чем предыдущих. Между дорожками второго
сеанса есть зазоры.

Если вы в несколько приемов создали
многосеансный диск в формате CD-ROM/XA, то при чтении
он будет выглядеть как диск, записанный за один
сеанс. Данные из разных сеансов объединяются и
становятся доступны одновременно. Опять же, как и
в случае с форматом PhotoCD, для чтения
многосеансных компакт-дисков устройство чтения
CD-ROM должно быть совместимо со стандартом CD-ROM/XA.

Чаще всего при создании компакт-дисков для
хранения данных вам придется выбирать между
форматами CD-ROM и CD-ROM/XA. Если компакт-диск будет
записан за один сеанс и в будующем не планируется
выполнять запись на него дополнительных данных,
следует выбрать формат CD-ROM. Если же вы
собираетесь записывать компакт-диск в несколько
приемов, следует остановиться на формате CD-ROM/XA.

• Enhanced CD

Как мы только что сказали, формат CD-ROM/XA
допускает комбинирование на одном диске
звуковых дорожек и дорожек данных. При этом
дорожка данных записывается первой, иначе она
будет недоступна для программ. Здесь возникает
проблема, связанная с попыткой проигрывания
такого диска в обычном плеере звуковых
компакт-дисков, о которой мы уже говорили.

Формат Enhanced CD решает эту проблему, допуская
запись данных не на первой, а на последней
дорожке диска. Первые несколько дорожек диска
записываются в одном сеансе и могут быть
использованы для хранения звуковых данных.
Дорожка для хранения компьютерных данных
записывается во втором сеансе (рис. 6).

Рис. 6. Формат компакт-диска Enhanced CD

Если вставить диск Enhanced CD в обычный плеер
звуковых компакт-дисков, то он будет выглядеть
как обычный музыкальный диск, так как плеер может
проигрывать дорожки, записанные только во время
первого сеанса. Что же касается дорожки с
данными, то в настоящее время она доступна только
приложениям операционных систем Windows 95 и Macintosh OS.

В литературе вы можете встретить другие
названия данного формата - CD Extra или CD Plus.

• CD-I

Формат CD-I (CD Interactive) разработан для
интерактивных мультимедийных приложений, котрые
запускаются на небольших компьютерах,
подключенных к домашнему телевизору.

• CD-I Brige

Формат CD-I Brige представляет собой набор
спецификаций, определяющих способ записи
информации в формате CD-I на дисках CD-ROM/XA. Такие
диски, в отличие от дисков CD-I, могут быть
прочитаны на компьютерах. Формат CD-I Brige
используется для дисков PhotoCD и VideoCD.

• VideoCD

Формат VideoCD появился относительно недавно и
используется, как правило, для записи на
компакт-диски обычных видеофильмов.
Компакт-диски с видеофильмами представляют
собой альтернативу обычным видеокассетам и при
наличии достаточно производительного
компьютера обеспечивают хорошее качество
полноэкранного изображения.

Первая дорожка компакт-диска VideoCD
предназначена для хранения данных и записана в
формате CD-ROM/XA. На этой дорожке хранятся
программы, а также информация о самом
компакт-диске. Следующие несколько дорожек
содержат видеоинформацию, которая сжимается по
стандарту MPEG.

• CD-UDF

Новый формат, предполагающий использование
пакетной записи. Универсальный формат диска CD-UDF
(Universal Disk Format) позволяет организовать обращение к
диску CD­R или CD-RW в процессе записи и чтения как к
обычному дисковому накопителю или дискете. Мы
расскажем об этом формате подробнее чуть позже.

Файловые системы компакт-дисков

Записывая компакт-диск CD-R с компьютерными
данными, вы должны выбрать для него тип файловой
системы. Выбор делается исходя из того, для какой
операционной системы предназначается диск. Вы
можете, например, записать компакт-диск с
файловой системой, способной работать с длинными
именами файлов Windows 95. Учтите, однако, что файлы и
каталоги с длинными именами будут недоступны в
среде MS-DOS.

Рассмотрим основные типы стандартов для
файловых систем компакт-дисков. Эти стандарты
определяют логический формат данных, записанных
на диске.

• ISO-9660

Стандарт ISO-9660 разделяется на три уровня. Первый
уровень накладывает серьезные ограничения на
записанные файлы - они не могут быть
фрагментированы, имена файлов и каталогов должны
состоять из 8 символов плюс 3 символа расширения
имени. Второй уровень снимает ограничения на
имена файлов и каталогов, но оставляет
ограничение на отсутствие фрагментированности
файлов. В третьем уровне и это ограничение
снимается.

В чистом виде стандарт ISO-9660 первого уровня
применяется для записи дисков CD-R,
предназначенных для чтения в среде MS-DOS. Что же
касается операционных систем Microsoft Windows 95 и Microsoft
Windows NT, то для них разработаны стандарты с
романтическими названиями Romeo и Joliet.

• Joliet

Операционная система Windows 95 славится не только
длинными именами файлов, но и хитроумным
способом обеспечения совместимости таких имен с
программами MS-DOS. Для каждого файла с длинным
именем в каталоге создается несколько
дескрипторов, один из которых содержит
альтернативное имя в формате MS-DOS, а остальные -
оригинальное имя, возможно, разделенное на
несколько частей (так как размер дескриптора
фиксирован). Приложения Windows 95 работают с
оригинальным именем файла, а программы MS-DOS - с
альтернативным. Внешне альтернативное имя
выглядит как сокращение полного имени, в конце
которого находится символ тильда "~" и число.

Стандарт Joliet допускает запись файлов с именами
длиной до 64 символов, а также предполагает
создание на компакт-диске описанных выше
альтернативных имен. Дополнительно этот
стандарт позволяет записывать имена в кодировке
Unicode.

Если ваш компакт-диск предназначен для
операционных систем Windows 95 и Windows NT версии 4.0 или
более старших версий, на него записываются файлы
с длинными именами, и при этом требуется
совместимость с программами MS-DOS, то вам следует
применять стандарт Joliet. Заметим, что более ранние
версии Windows NT не могут читать диски Joliet.

• Romeo

Стандарт Romeo предоставляет другую возможность
записи файлов с длинными именами на компакт-диск.
Длина имени может составлять 128 символов, однако
использование кодировки Unicode не предусмотрено.
Альтернативные имена в стандарте MS-DOS не
создаются, поэтому программы MS-DOS не смогут
прочитать файлы с такого диска.

Вы можете выбрать стандарт Romeo только в том
случае, если диск предназначен для чтения
приложениями Windows 95 и Windows NT. Если ограничить
длину имен файлов 31 символом, компакт-диск Romeo
будет читаться и в компьютере Macintosh.

• HFS

Иерархическая файловая система компьютеров
Macintosh несовместима ни с какими другими файловыми
системами и называется Hierarchical File System (HFS). Такая
файловая система может быть создана и на
компакт-диске.

Заметим, что вы можете записать так называемый
гибридный диск, на котором имеется несколько
разделов с разными файловыми системами. В
частности, можно создать компакт-диск, который
будет читаться в операционной системе Windows и в
операционной системе компьютера Macintosh.

Примечание от CD4User:  подробнее о форматах и стандартах компакт-дисков можно прочитать вот здесь.

Запись диска CD-R за один сеанс

Первоначально разработанный метод записи
дисков CD-R в формате ISO-9660 требует, чтобы запись
всех дорожек выполнялась в одном сеансе. Этот
метод называется disk-at-once, то есть за один раз
записывается весь диск.

Перед тем, как приступить к записи
компакт-диска в стандарте ISO-9660, вы должны
разместить все файлы в отдельном каталоге
жесткого диска. Разумеется, на жестком диске
должно быть достаточно свободного пространства.
В процессе подготовки исходного каталога
следует проверить, соответствуют ли имена
каталогов и файлов стандарту ISO-9660.

Далее следует запустить программу создания
компакт-дисков, которая поставляется вместе с
устройством записи CD-R. Наиболее известны
программы Adaptec Easy CD Pro, Corel CD Creator и WinOnCD, хотя есть и
несколько других. Этой программе необходимо
указать, какие файлы и каталоги вы собираетесь
записать на диск. Такая процедура выполняется
простым перемещением пиктограмм файлов и
каталогов в специально предназначенное для
этого окно программы при помощи мыши (рис. 7).

Рис. 7. Выбор каталогов для записи на компакт-диск

После подготовки исходных файлов у вас есть две
возможности для записи диска CD-R.

Во-первых, вы можете создать файл образа диска в
формате ISO-9660, с тем чтобы потом, пользуясь этим
файлом как исходным, выполнить запись одного или
нескольких дисков CD-R. Этот метод удобен для
копирования дисков CD-ROM, однако требует наличия
дополнительного свободного пространства на
жестком диске размером до 650 мегабайт.

Во-вторых, можно создать виртуальный образ
диска, который содержит только ссылки на
записываемые файлы, но не сами файлы. Таким
образом при записи экономится свободное
пространство на жестком диске компьютера.

Почему бы всегда не пользоваться только
виртуальным образом диска?

Дело в том, что процесс записи диска CD-R должен
быть непрерывным. Это предъявляет серьезные
требования к производительности дисковой
системы. Если в результате задержки в
поступлении данных внутренний буфер устройства
записи окажется пустым, то процесс записи
прервется и вам останется только выбросить
испорченный диск CD-R. Когда вы готовите образ
диска в виде файла, данные будут поступать в
устройство записи более равномерно, чем при
использовании виртуального образа диска.

Чтобы уменьшить риск провреждения диска CD-R в
результате недостаточной скорости поступления
данных или возникновения других ошибок, перед
записью рекомендуется выполнить тестирование. В
режиме тестирования программа имитирует запись
данных на диск CD-R, но сама запись не выполняется.
Хотя тестирование длится достаточно долго,
пренебрегать им не следует.

Если в результате тестирования выяснится, что
производительность системы недостаточна для
записи из виртуального файла образа диска, можно
попробовать создать физический файл образа
диска и выполнить тестирование повторно.

После тестирования выбирайте режим записи и
ждите. В зависимости от скорости устройства
процедура записи может длиться от десятка минут
до часа.

Когда процесс будет закончен, программа записи
закроет сеанс и диск, в результате чего на диске
будет сформирована область оглавления размером
примерно 13 мегабайт.

Запись диска CD-R за несколько сеансов

Только что описанная процедура записи данных
предполагает, что вы заранее подготовили все
файлы для записи, а затем перенесли их на диск CD-R
за один прием, или, как говорят, в одном сеансе.
Однако это не всегда удобно, так как требуется
подготовить все данные сразу.

Современные устройства записи дисков CD-R
позволяют формировать диск постепенно, за
несколько сеансов. В каждом сеансе вы можете
записывать одну или несколько дорожек, при этом
пространство на жестком диске будет
использоваться более экономно.

При завершении сеанса на диск записываются
области lead-in и lead-out. Заметим, что так как эти
области занимают достаточно много места,
многосеансная запись обычно применяется для
добавления на диск CD-R относительно большого
количества данных. Кроме того, диск ISO-9660 может
содержать не более 99 дорожек, что накладывает
дополнительное ограничение на области
применения многосеансной записи.

Обращаем ваше внимание на очень важное
обстоятельство, которое нужно учесть при
создании дисков с несколькими сеансами. Когда вы
записываете второй и последующий сеансы,
необходимо указывать, что этот сеанс должен быть
связан с предыдущим. В этом, и только в этом
случае данные, записанные во время нескольких
сеансов, будут выглядеть, как записанные за один
прием.

Как это получается?

При завершении первого сеанса на первую
дорожку помещается оглавление, в котором есть
ссылки на записанные файлы и каталоги. Когда
завершается второй сеанс, на второй дорожке
также создается оглавление. Если при записи
второго сеанса вы указали связь с первой
дорожкой, то в оглавление второй дорожки
помещается ссылка на оглавление первой дорожки.
Таким образом, оглавления двух дорожек как бы
объединяются в одно общее оглавление.

Когда вы вставляете многосеансный диск в
устройство чтения дисков CD-ROM, все эти оглавления
считываются и объединяются. В результате
пользователь видит диск полностью, как будто он
был записан за один сеанс.

К сожалению, с многосеансными дисками иногда
возникают проблемы, о которых вы должны знать.

Во-первых, многосеансные диски должны быть
записаны в формате CD-ROM/XA. Такие диски могут не
распознаваться как многосеансные старыми
устройствами чтения CD-ROM. В этом случае будет
доступны данные только первого сеанса. В
документации к устройству должно быть сказано,
способно ли оно работать с дисками формата CD-ROM/XA.

Во-вторых, при записи первого сеанса вы можете
по ошибке указать вместо формата CD-ROM/XA формат
CD-ROM. В этом случае даже некоторые новые
устройства чтения CD-ROM могут не распознавать
дополнительные сеансы.

В-третьих, вы можете забыть связать оглавление текущего сеанса с оглавлением предыдущего сеанса. В результате для чтения данных будет доступны только данные последнего сеанса.

 

Вместо P.S. или примечание от CD4User: 
Статья действительно написана и опубликована в далеком 97-м году прошлого века. Однако, не стоит забывать, что формат и принипы работы компакт-дисков придуманы еще раньше - в 80-х годах, и с тех пор практически не претерпели каких-либо существенных изменений.

_________________
← Начало статьи| Окончание статьи →
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

DISK Материалы в этом разделе:

О церемонии награждения победителей Национальной премии Золотой Диск 2007 - Новое!

Дайджест новостей CD и DVD технологий:

2008 год - новости:
Сентябь| ... | ... | ... |Март|Февраль|Январь

2007 год - новости:
Декабрь|Ноябрь|Октябрь|Сентябрь|Август|Июль|Июнь|Май|Апрель|Март|Февраль|Январь.

2006 год - новости:
за Декабрь|за Ноябрь|за Октябрь|Сентябрь|Август|Июль|Июнь|Май|Апрель|Март|Февраль|Январь 2006|Декабрь 2005г.|Новости с "фронта"|DVD следующего поколения: битва стандартов Blu-ray и HD-DVD

Как долго могут храниться записанные диски?
Компакт диски по-российски
Тест записи DVD на старом компьютере

Личный каталог фильмов Red Dragon (1.2 Mb)

Полный архив рассылки CD и DVD технологии | Подписаться на рассылку

---