Questão Por que CDs e DVDs se enchem do centro para fora?


Recentemente tive que gravar um DVD pela primeira vez em anos e fiquei me perguntando por que CDs e DVDs começam no centro e vão para o limite.

Mídias mais antigas de disco rotativo, como discos de vinil, começaram a sair da borda e foram em direção ao centro, de modo que não poderia ter sido por razões históricas.

Eu estou procurando boas fontes no raciocínio para essa estrutura de dados.


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origem




Respostas:


Por que CDs e DVDs preenchem seus dados do meio para fora?

Observe que a suposição acima feita na pergunta está incorreta.

Resumo:

  • Para histórico razões por escrito (e leitura) por dentro fazem sentido (discos de tamanhos diferentes são possíveis, como explicado em outras respostas).

  • Para leia o desempenho Por isso, os discos modernos podem ser escritos (e lidos) no exterior ou mesmo em ambos os sentidos (camada dupla).

Notas:

  1. A maioria discos são um tamanho padrão.

  2. CDs e DVDs comercialmente produzidos não são escritos, mas estampado em uma imprensa.

    Embora todos os DVDs (tanto caseiros quanto comerciais) utilizem "pits" e "solavancos" criados fisicamente (os boxes do lado ilegível e as saliências do lado legível) nos discos para armazenar as informações de vídeo e áudio, há um diferença em como os "poços" e "solavancos" são criados em DVDs comerciais versus o modo como são feitos em um DVD gravado em casa.

    Os filmes em DVD que você compra na tomada de vídeo local são fabricados com um processo de estampagem. Este processo é como a forma como os discos de vinil são feitos - embora a tecnologia seja obviamente diferente (os discos de vinil são estampados com ranhuras versus o DVD sendo estampado com buracos e saliências).

    Fonte A diferença entre DVDs comerciais e gravados em casa

O restante desta resposta concentra-se no aspecto de desempenho.

As exceções para escrever (e ler) de dentro são os jogos XBox (e outros jogos de consoles de jogos) e DVDs de camada dupla (filmes).


Jogos de Xbox

Os jogos do Xbox têm os dados escritos de fora por motivos de desempenho - uma vez que o exterior está girando mais rápido do que o interior, os dados podem ser lidos mais rapidamente.

Os próprios jogos do Xbox são armazenados em discos formatados em DVD-9 (9 GB de uma face e camada dupla) e são escritos de uma forma muito interessante. Os jogos são escritos do lado de fora dos discos DVD-9 para o interior, o que significa que a maioria dos discos terá a maioria dos dados armazenados no perímetro externo do disco.

Como a unidade de DVD no Xbox é uma unidade CAV (Constant Angular Velocity), ela pode ler mais dados por segundo das trilhas mais externas, tornando isso uma maneira altamente otimizada de armazenar dados nos DVDs para reduzir os tempos de carregamento. Obviamente, a unidade também pode ler CDs e DVDs comuns.

Fonte Hardware por trás dos consoles - Parte I: Xbox da Microsoft

DVDs de camada dupla (filmes)

Os DVDs de Camadas Duplas podem ser gravados em qualquer direção - existem dois modos de gravação.

A maioria dos filmes é escrita como caminho da pista oposta. Um filme será dividido entre as camadas, portanto, não é necessário voltar para a borda interna na alteração da camada.

Existem dois modos para orientação de camada dupla. Com caminho de via paralela (PTP), usado em DVD-ROM, ambas as camadas começam no diâmetro interno (ID) e terminam no diâmetro externo (OD) com o lead-out. Com OTP (Opposite Track Path), usado em DVD-Video, a camada inferior começa no ID e a camada superior começa no OD, onde a outra camada termina, eles compartilham um lead-in e um lead-out.

Fonte DVD-R DL


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Aceitei essa resposta, pois ela tem a pesquisa mais completa e explica as diferentes metodologias que eu não conhecia quando fiz a pergunta originalmente. - Burgi
A coisa sobre os jogos XBox é simplificada a ponto de ser menos do que precisa. Um disco do Xbox é um DVD normal escrito da maneira normal (números de setores baixos no lado de dentro, números de setores altos no lado de fora). Eles simplesmente usam algum layout de trilha fora do padrão (e sistema de arquivos não padrão) para armazenar coisas nos setores mais altos disponíveis. Na verdade, nada é "escrito externamente", o que seria fisicamente incompatível com as unidades normais, porque a direção da espiral estaria errada. - hobbs
O GameCube, como mencionado em outra resposta, é um exemplo de um sistema que realmente faz execute a espiral de outra maneira, porque esse sistema não se importa em ler DVDs normais. - hobbs
@hobbs Eu não acredito que o Gamecube grave seus discos com a espiral na outra direção. O Wii pode ler DVDs (embora não oficialmente), e muitos firmwares de drive de DVD podem ser hackeados para ler discos de Wii / GC. Não acredito que exista alguma indicação de que a espiral em si esteja em uma direção oposta; Eu me lembro de ler que é um mito popular. Se você puder fornecer uma boa fonte (por exemplo, alguma análise técnica ao invés de alguém em um fórum afirmando isso) eu vou me retratar com prazer! - Muzer
@hobbs Eu não vejo nada sobre discos de GameCube sendo escritos de fora para dentro Anatomia de uma autenticação de mídia óptica. É um sistema de arquivos proprietário, um branqueador de setor físico que é conceitualmente tão diferente do DVD padrão quanto o CD-ROM XA é do modo 1 e algumas teclas de descriptografia na área de corte contínuo. - Damian Yerrick


Isso destina-se a permitir discos de tamanhos diferentes.

O disco óptico padrão hoje tem 12 cm de diâmetro. No entanto, a mídia ótica tem sido historicamente produzida em uma ampla variedade de tamanhos. o LaserDiscs dos anos 1970 e 1980 foram feitos em tamanhos de 30 cm, 20 cm e 12 cm; mais recentemente, CDs, DVDs e BDs são feitos em Mini fator de forma (armazenamento de 210 MB, 1,4 GB e 7,8 GB, respectivamente), além do padrão de 12 cm.

Ao contrário dos discos de vinil, onde a agulha pode ser facilmente colocada no disco manualmente, os leitores de discos ópticos precisariam de componentes extras (ou pelo menos uma lógica extra de firmware) para encontrar a borda do disco e localizar a primeira faixa se tocassem no disco. no exterior, o que tornaria o seu design consideravelmente mais complexo e caro. O centro do disco fornece um local de início consistente para qualquer disco inserido no player, independentemente de seu tamanho.

No entanto, nem todas as mídias ópticas são lidas de dentro para fora.

Enquanto a maioria das mídias ópticas padrão são lidas dessa forma, existem formatos de discos proprietários (às vezes vistos em consoles de jogos) que assumem um ou apenas alguns tamanhos específicos e são lidos de fora para dentro. Há algumas razões para isso:

  • É mais rápido ler do lado de fora do disco do que de dentro. Na mesma velocidade rotacional (por exemplo, 10.000 rpm), a velocidade linear na parte externa do disco é maior do que a velocidade linear no interior do disco, resultando em um desempenho superior em relação ao exterior. Acima de 10000 rpm, os discos ópticos podem balançar excessivamente e até quebrar, colocando um limite superior na velocidade de rotação.
  • Isso torna a cópia ilegal de discos mais difícil. Como mencionado acima, a maioria dos leitores de discos ópticos funciona de dentro para fora. Um disco que é lido de fora não pode ser lido com leitores de discos ópticos comuns.

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Essa resposta está incorreta. Nem todos os DVDs são escritos desta forma :) - DavidPostill♦
@DavidPostill Então é a pergunta que está incorreta. :) - Kamil Maciorowski
Acordado. Isso não faz a resposta fundamentalmente errada. A questão (incorretamente) assume que todas as mídias ópticas são lidas de dentro para fora e a resposta é baseada nessa suposição. Eu editei a resposta para refletir o fato de que algumas mídias ópticas proprietárias são lidas externamente. - bwDraco
A questão não diz "todos os meios ópticos" em qualquer lugar, refere-se especificamente a CDs e DVDs. - qasdfdsaq
Também permite fazer diferentes discos em forma. Embora eu não tenha certeza se é intencional ou conseqüência de escrever primeiro no centro. - Olivier Grégoire


Com o vinil era mais fácil colocar a agulha no lado de fora do que no interior do disco giratório.

Os CDs podem ter tamanhos e formas diferentes. O disco pode ter qualquer tamanho a partir do interior. Além disso, a maioria das pessoas tocará o CD na borda - portanto, menos impressões digitais quando o drive ler a primeira faixa.

BTW Ele tem a ver com a velocidade. Os primeiros drives de CD tiveram uma velocidade constante de leitura dos dados.


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Interessante ponto, mas eles não poderiam ter conhecido pessoas faria formas estranhas e maravilhosas para começar. - Burgi
O tamanho de um disco é provavelmente muito importante aqui. Se você acha que precisa começar em um ponto central fixo e ir para fora, então seu disco pode, dentro do razoável, ser do tamanho que você quiser. Se você começar do lado de fora e trabalhar para dentro, então você deve ter um tamanho de disco definido. - Mokubai♦
Esclarecimento @AndrewMorton: O primeiro foi derivado de discos de áudio e tinha CLV. Laserdiscs como sistema mais antigo usava o CLV. Os discos de áudio (ou vídeo) não têm benefício do CAV, mas de uma taxa de dados constante. - Os CDs de áudio, portanto, tinham de 495 a 212 rpm -> o disco se move a 1,2 m / s pelo laser de leitura. Para a taxa de dados constante, o CD de áudio, o DVD de vídeo e o BluRay usam o CLV. Os primeiros CD-ROMs dos computadores tinham velocidade "single" ou "1x" que era equivalente aos CD's de áudio (~ 150 KiB / s). Mais tarde, os CD-ROMs deveriam ser mais rápidos, e para ganhar mais velocidade (ou ter melhores valores de marketing) em algum ponto, o CAV foi introduzido. - Offler
@burgi Shape é um efeito colateral dos tamanhos variáveis. - Offler
@Burgi Eles sabiam, porque já aconteceu décadas atrás com discos de vinil. en.wikipedia.org/wiki/Unusual_types_of_gramophone_records - Agent_L


Juntamente com as razões já citadas, quando os CDs eram novos, havia também uma discussão sobre o fato de que arranhões de manuseio normal eram muito mais prováveis ​​de acontecer em direção às bordas do disco do que em direção ao centro (especialmente aqueles do desalinhamento). ao colocar um disco em uma bandeja de disco).

Com os dados começando do centro e arranhando mais as arestas, é mais provável que ocorram arranhões em parte do disco que não contém dados, portanto, o risco não afeta a leitura dos dados.


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Só que, pelo menos em alguns casos, blocos de identificação e material de proteção contra gravação estavam nos anéis mais externos. - Carl Witthoft
@CarlWitthoft: Verdade - mas essas foram as coisas hackeadas depois do fato, não fazem parte do design original. - Jerry Coffin


Note também que os CDs originalmente previam a portabilidade como um recurso, por exemplo, o Sony Walkman, que já existia como um toca-fitas. Aqueles primeiros portáteis diminuíram a rotação quando a cabeça de leitura se afastou mais do centro.

Em termos práticos, isso significava que, à medida que suas baterias se esgotavam, você realmente precisava de menos energia mecânica para transformar o disco para obter a mesma taxa de dados de superfície.


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Isso significa que o tempo de duração da bateria foi limitado a reproduzir um CD. - fixer1234
Isso foi. Bem, depois de um tempo, foi. :) - Stijn de Witt


Outras respostas são boas. Eu li em algum lugar que os danos aos discos acontecem mais frequentemente e mais severos na parte externa do que na parte interna.

Se isso for verdade, isso significaria para os CDs que eles terão maior durabilidade. Raramente CDs comerciais são escritos completos. Danos à parte não escrita do CD seriam irrelevantes.

Também o TOC ou sistema de arquivos em um disco, se escrito na parte mais interna do CD / DVD, seria melhor protegido e permitiria pelo menos a leitura de dados parciais do resto do CD. Mas eu não verifiquei a posição exata desses dados nos diferentes tipos de discos e modos de escrita, então não sei se está escrito assim.


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Você poderia fornecer algumas fontes para isso? Isso já foi especulado por @jerrycoffin (também sem fontes). - Burgi
@Burgi, ops, perdeu sua resposta. Eu não tenho uma referência. Foi há muito tempo. Só posso dizer que alguns softwares de gravação têm a configuração de prioridade, onde é possível escolher onde determinados arquivos são gravados. Os arquivos com maior prioridade são gravados antes daqueles com menor preço. k3b expõe que, bem, eu acho que as ferramentas de nível inferior usadas por ele (provavelmente mkisofs -sort). - akostadinov
Por outro lado eu não vejo mkisofs readme menciona qualquer coisa sobre arranhões: fifi.org/doc/mkisofs/README.sort - akostadinov


A maioria dos CDs / DVDs não está totalmente preenchida. É mais rápido para o computador armazenar ou encontrar os dados necessários na parte interna devido ao menor diâmetro, a distância percorrida pela cabeça de leitura é menor, em comparação com a periferia externa do disco, onde o diâmetro é máximo. Salvar e pesquisar nos círculos / cilindros mais internos economiza tempo e energia.


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Não seria o contrário? A parte externa contém mais menos deslocamento lateral é necessário. - fixer1234
Na verdade, AFAIK, a taxa de leitura é constante, o drive simplesmente precisa girar mais rápido ao ler os dados dos cilindros mais internos. - Salman A
@SalmanA: CDs de música são Constant Angular Velocity. As unidades de computador modernas são, de fato, a Velocidade Linear Constante, girando mais rápido nas trilhas internas. Isso requer uma eletrônica de acionamento mais inteligente. - MSalters
Os CDs de música do @MSalters são CLV. Todos os discos de CD têm densidade de bit linear constante - então a música é tocada com CLV; taxa de rotação variável foi feita ajustando rpm para manter um FIFO meio cheio. O mesmo aconteceu com as primeiras unidades de CDRom. Os mais novos são ágeis para ler uma ampla gama de taxas de bits, de modo que possam girar rapidamente e se adaptar a qualquer resultado de taxa de bits. - greggo