Введение в цифровую фотографию
Архивное хранение цифровых фотографий: версия
5. Лекция: Архивное хранение цифровых фотографий: версия для печати и PDA
Доступность цифровой фотографии и отсутствие затрат на расходные материалы приводят к тому, что личные и корпоративные фотоархивы разрастаются с огромной скоростью. Но при правильной организации архивного хранения графических файлов особых проблем попросту не возникнет. Нужно лишь выбрать оптимальное решение
Цель лекции - рассказ об устройстве и принципе действия накопителей различных типов и применение их для хранения архива цифровых фотоснимков. Здесь же приводятся советы по организации личного фотоархива и записи его на оптические носители информации.
Важным преимуществом цифровой фототехнологии является возможность хранения тысяч снимков в виде компактного цифрового архива - с быстрым произвольным доступом к любой фотографии, с широчайшими возможностями поиска, сортировки, пакетной обработки и, что крайне существенно, без какого бы то ни было риска ухудшения качества снимков. Для хранения цифровых фотоархивов применяются самые различные типы накопителей и носителей информации.
У каждого типа накопителей есть свои достоинства и недостатки. Одним из наиболее надежных можно считать потоковый накопитель - стример. Носитель информации стримера, магнитная лента, чувствителен к воздействию сильных электромагнитных полей, но обладает повышенной устойчивостью к механическим повреждениям. Теоретически любое повреждение упакованной в кассету ленты не приводит к безвозвратной утрате записанной на стример информации. Обрыв ленты можно устранить простой склейкой, при этом будет утрачена лишь небольшая часть снимков, основной же архив останется невредимым. Но оговорка "теоретически" здесь применена не случайно. Дело в том, что обрыв и укорачивание ленты при склейке приводит к нарушению целостности информационной дорожки, на которую наносится форматирующая разметка. Компьютер может не распознать участок ленты, на котором записан тот или иной графический файл. И восстановление поврежденной записи будет серьезно затруднено.
Рис. 5.1. Ленточный накопитель стример
Принципиальным достоинством стримера можно считать большую избыточность записи. Информация сохраняется на параллельных магнитных дорожках, которые дублируют друг друга. Сбой чтения на одной дорожке компенсируется считыванием информации с соседних дорожек. Если сравнить стримерную запись с записью на оптический диск CD-ROM, где сбой чтения одного байта информации делает нечитаемым весь файл (а если речь идет о запускаемом программном файле, то приводит в негодность всю программу), окажется, что хранение цифровой информации на магнитной ленте выглядит весьма привлекательно.
Недостатком стримеров можно считать плохую совместимость носителей разных типов. На заре всеобщей компьютеризации, когда на рынке вычислительных систем господствовали потоковые накопители, о единых стандартах никто не думал. Поэтому сегодня выпускаются накопители десятков несовместимых между собой форматов. Нет никакой уверенности в том, что, скажем, через десять лет стримерную кассету с цифровым архивом фотографий можно будет прочитать на каком-либо устройстве (либо это устройство придется долго и упорно искать). Другой недостаток - высокая стоимость ленточных накопителей. Стримеры не относятся к массовому виду техники, они используются, в основном, в корпоративной сфере, где к хранению информации предъявляются особо высокие требования. Малые тиражи выпуска и точнейшая механика приводов определили цену этих устройств.
Рис. 5.2. Кассета стримера
Недостатки внешних жестких дисков, как устройств для хранения фотоархивов, также очевидны. Высокоточная механика и огромная скорость вращения пластин делают этот вид накопителей чувствительным к сотрясениям, вибрации, ударам. Винчестер слишком легко повредить (для этого достаточно даже не ударить, а встряхнуть его во время работы, и накопитель будет безнадежно выведен из строя), чтобы доверять ему долговременное хранение архивов.
Рис. 5.3. Внешний жесткий диск для порта USB
Надежные и удобные накопители на основе микросхем флэш-памяти пока слишком дороги, чтобы использовать их для архивного сохранения. Слишком мал объем флэш-драйвов и слишком высока удельная стоимость хранения одного мегабайта информации. Хотя будущее, вне сомнений, за твердотельными электронными накопителями на основе флэш-памяти.
Рис. 5.4. Флэш-драйв для порта USB
Что же из доступных решений остается в распоряжении фотолюбителя? Флоппи-диски мы не рассматриваем, поскольку это, практически, уже исчезнувшая технология. Магнитные диски повышенной емкости (например, ZIP, которые давно сошли со сцены) надежного хранения тоже не обеспечивают… Выход очевиден -оптические записываемые носители. Именно они получили сегодня наибольшее распространение и именно они заменили устаревшие флоппи-дискеты.
В оптическом накопителе для чтения информации используется инфракрасный лазер, снабженный объективом. Луч лазера фокусируется на рабочей дорожке оптического диска. Рабочая дорожка представляет собой концентрическую спиральную полоску, имеющую ступенчатый профиль либо состоящую из слоя краски с переменной отражающей способностью. Сфокусированный луч отражается от поверхности рабочей дорожки и возвращается в светоприемник - детектор, закрепленный рядом с лазером подсветки. В зависимости от структуры поверхности рабочей дорожки, отраженный луч имеет различную яркость. При этом выступы (на поверхности которых фокусируется световой луч) или неокрашенные места дорожки дают более яркое отражение, чем впадины (на поверхности которых луч расфокусирован) или окрашенные (темные) участки дорожки. Таким образом формируется п оследовательность информационных питов (физических единиц носителей информации), которая интерпретируется компьютером как программный код.
По типу записи оптические накопители подразделяются на несколько групп. Наибольшее распространение получили диски CD-ROM, на которые информация записывается лишь однажды в промышленных условиях. Подобные диски состоят из прозрачной поликарбонатной основы, рабочего алюминиевого слоя и лакового защитного слоя. Запись на диски CD-ROM ведется следующим образом. Сначала оцифрованная информация поступает с компьютера на специальное устройство, при помощи которого изготовляется базовая матрица диска. Информационная дорожка матрицы представляет собой последовательность выступов и впадин (их и называют питами). Затем с базовой матрицы делается ее зеркальная металлическая копия - штамп. В процессе массового тиражирования дисков CD-ROM информационнаядорожка штампа выдавливается на алюминиевом слое заготовок. Затем отштампованные заготовки со стороны рабоч ей поверхности покрываются защитным лаком, на нерабочую поверхность наклеивается этикетка, диск упаковывается и отправляется на склад. Таков технологический путь изготовления дисков CD-ROM, на которых распространяются компьютерные программы, базы данных, цифровые аудио- и видеозаписи.
Как известно, емкость в 640 Мбайт диска CD- ROM была определена случайным путем при его проектировании. Именно столько места занимает стандартная музыкальная запись, которая умещалась на двух сторонах виниловой грампластинки. Из той же старой аналоговой технологии разработчиками были позаимствованы и некоторые особенности технической организации цифровой записи. Например, информация на оптический носитель записывается не на параллельные дорожки, разбитые радиальными границами на секторы, как на магнитных жестких и гибких дисках, а на одну непрерывную спиральную дорожку, раскручивающуюся от центра к краю диска.Подобная последовательность записи сокращает время запуска диска и упрощает алгоритм записи (в частности, не требуется предварительного форматирования, во время которого диск разбивается на секторы). Привод же блока головок оптического дисковода по конструкции напоминает тангенциальный (то есть перемещающийся строго радиально, а не на повор отном рычаге) тонарм звукоснимателя, применявшийся когда-то на проигрывателях виниловых пластинок.
Оптические диски CD-ROM с отштампованной информационной дорожкой обладают самой высокой надежностью хранения информации. Записанная информация не может быть стерта случайным образом, а условия сохранности сводятся лишь к предупреждению механического повреждения рабочей поверхности диска. Оптические диски боятся царапин и потертостей лакового слоя, а также его замутнения под воздействием растворителей.
Технология штамповки доступна только для промышленного тиражирования программ и других видов цифровой информации. В домашних условиях и при малотиражном производстве используется иная технология - однократной записи. Для осуществления записи информации используются дисководы CD-R, вытесненные сегодня комбинированными приводами CD-RW. Диски для однократной записи устроены иначе, чем обычные CD-ROM. На поликарбонатную подложку нанесен отражающий серебряный слой, на который в свою очередь наносится слой краски (так называемый активный слой). При этом используются красители двух типов - цианиновый или фталоцианиновый, различающиеся цветом (в первом случае цвет рабочей поверхности диска имеет синеватый или сине-зеленый оттенок, во втором - зеленоватый или золотистый).Активный слой защищен от механических повреждений слоем лака.
Установленный в дисководе CD- R записывающий лазер при подаче на него электрического импульса, соответствующего определенному биту информации, увеличивает энергию излучения. Под воздействием светового луча краситель меняет свою структуру и темнеет, образуя информационный пит (питы, кстати, называют еще доменами). Последовательность затемненных и светлых участков имеет переменную светопропускную способность. При считывании записанной информации, луч считывающего лазера проходит сквозь затемненный или прозрачный участок дорожки, отражается от серебряного слоя и попадает на поверхность светочувствительного детектора дисковода. Перепад яркостей отраженного от серебряного слоя света распознается компьютером, как последовательность битов информации, образующих цифровой код.
Таким образом, сам дисковод CD- R имеет более сложное устройство, чем обычный дисковод CD-ROM, поскольку оптический блок содержит не только детектор и подсвечивающий лазер, но еще и лазер записывающий. В современных устройствах считывающий и записывающий лазеры могут быть объединены в один комбинированный прибор - излучающий лазерный светодиод. В любом оптическом дисководе, к какому бы типу он ни относился, оптический блок закреплен на подвижной каретке, перемещаемой радиально вдоль поверхности диска двигателем с червячной передачей. Благодаря этому, оптический блок перемещается вдоль спиралевидной информационной дорожки без сбоев. За равномерностью перемещения и правильным позиционированием оптического блока следит специальный контроллер. А содержание диска и точные координаты участков, на которых находится та или иная информация, записаны в самом начале информационной дорожки. При инициализации вставленного в дисковод диска компьютер считывает эту информацию ссервисного участка дорожки и на ее основе выводит содержание диска, формируя команды на поиск того или иного файла, записанного на диск.
В отличие от дисков CD- ROM со штампованной информационной дорожкой диски CD-R подвержены самопроизвольному уничтожению информации под воздействием внешних факторов. Слой красителя и после записи остается восприимчивым к световому излучению. При попадании на рабочую дорожку случайным образом сфокусированного луча солнечного света, спектр которого содержит полный диапазон световых волн, в том числе и тех, что применяются в микроволновых лазерах, краситель может потемнеть, разрушив записанную лазером последовательность информационных питов. И на диске появится сбойный участок информационной дорожки.
Другой недостаток дисководов и носителей CD-R - однократная запись. Однажды записанный диск невозможно записать повторно, поскольку изменение отражательной способности красителя необратимо (иными словами - краска может потемнеть под воздействием записывающего лазера, но ничто не заставит ее вернуться в исходное состояние, то есть посветлеть). Поэтому перед сеансом записи надо как следует проверить подготовленный образ будущего диска, а сам компьютер неплохо бы снабдить блоком бесперебойного питания, поскольку малейший сбой электропитания приведет к непоправимому повреждению диска. Справедливости ради, стоит заметить, что не такие уж значительные неудобства применения CD-R компенсируются чрезвычайно низкой стоимостью носителей, а ограниченная надежность сохранения информации - выполнением элементарно простых правил. Записанные диски следует хранить в футлярах и не подвергать их воздействию солнечных лучей.
Другой тип оптической записи - переменной фазы - используется в дисководах многократной записи CD-RW. От дисков для однократной записи носители CD-RW отличаются составом вещества, образующего информационную дорожку, и измененным механизмом самой записи. Вещество, из которого изготовлена информационная дорожка диска CD-RW, находится в аморфном состоянии и под воздействием луча записывающего лазера (то есть при нагреве до определенной температуры) переходит в твердое состояние (то есть меняет свое фазовое состояние). Одновременно изменяется и отражательная способность вещества - от твердых участков луч света отражается лучше, чем от аморфных. Так формируются питы информации. Для стирания ранее сделанной записи лазер равномерно нагревает информационную дорожку до температуры плавления, вещество активного слоявновь переходит в аморфное состояние.
Рис. 5.5. Дисковод CD-RW
Диски CD-RW не боятся солнечного света, но имеют ряд специфических недостатков, препятствующих их применению для долговременного хранения архива цифровых фотоснимков. Во-первых, они хоть и ненамного, но дороже дисков CD-R. Во-вторых, и это, пожалуй, главное - уверенное чтение информации, записанной на CD-RW, на других, "не родных", дисководах не гарантируется. Дело в том, что вещество активного слоя CD-RW после записи имеет меньший перепад яркостей, чем питы, сформированные на цианиновом или фталоцианиновом красителе. Если диски CD-R читаются любыми дисководами CD-ROM, то в случае с CD-RW это остается под вопросом. По этой причине перезаписываемые носители CD-RW лучше всего применять для сохранения оперативной информации, в нашем случае для сохранения снимков, которые будут подвергнуты обработке в графическом редакторе и которые еще не включены в состав постоянного альбома фотографий. Для долговременного же хранения полностью оформленных и обработанных снимков лучше при менять диски CD-R, не забывая делать страховые копии, чтобы случайно не лишиться части архива.
Технология CD- RW на сегодня является доминирующей. Чуть отстает от нее технология записываемых дисков DVD-RAM. Огромная емкость этих носителей позволяет хранить большой фотоархив на одном диске. Но при этом сам носитель несколько дороже пустых "болванок" CD-R и, в конечном счете, оказывается не столь выгоден.
Технология записи DVD-RAM схожа с технологией записи CD-RW, хотя, конечно, отличия в организации размещения информации есть. Диск DVD-RAM имеет не один, а два активных слоя. При считывании первой информационной дорожки луч считывающего лазера фокусируется на глубинном активном слое, при считывании второй дорожки - на поверхностном. Кроме того, диск может быть односторонним и двусторонним. Двусторонний диск имеет две рабочие поверхности, четыре активных слоя и, соответственно, удвоенную емкость. Конструкция дисковода включает в себя два оптических блока - для считывания (и записи, если дисковод записывающий) информации с активных слоев верхней и нижней стороны - и более сложную систему транспортировки оптических блоков вдоль поверхности диска.
Достоинства DVD-RAM очевидны - огромная емкость носителя. А недостатки примерно те же, что и у носителей CD-RW. Записанная на диск DVD-RAM информация может не читаться на обычных дисководах DVD-ROM (то же касается и дисководов нового формата DVD+RW и DVD-RW). Кроме того, у старых приводов, выпускавшихся в период становления стандартов в этой области, могут быть проблемы с совместимостью.
Рис. 5.6. Дисковод DVD-RW для порта USB
Среди множества моделей оптических дисководов особый интерес вызывают комбинированные устройства. Среди них можно выделить два типа дисководов - универсальные устройства, способные работать в качестве CD-RW и DVD-ROM, и мультиформатные устройства, объединяющие сразу все технологии, то есть способные работать в качестве CD-RW и DVD-RAM.
О комбинированных устройствах можно сказать следующее.Оснастить свой компьютер универсальным дисководом - идея замечательная, поскольку расширенные возможности лишними не бывают. Но в повседневной практике все равно чаще придется пользоваться функциями CD-RW. Учитывая потенциальную недолговечность слишком сложных электромеханических устройств (подчеркиваем - потенциальную, предполагаемую, что не означает реальную), выбирать следует комбинированный дисковод первого типа, то есть с функциями записи/чтения CD-RW и функциями чтения DVD-ROM. Для подавляющего большинства применений в области цифровой фотографии этого будет достаточно. Однако если в круг ваших интересов входит и цифровая видеосъемка, есть смысл выбрать более функциональный мультиформатный накопитель второго типа. Впрочем, сегодня универсальный мультиформатный накопитель стал общепринятым стандартом, а потому владелец нового ноутбука или стационар ной машины подобным выбором уже не обременен...
Обратимся к скоростным характеристикам дисководов. Быстродействие современных оптических дисководов указывается относительной величиной, обозначаемой "48х ", "52х " и так далее. Это означает, что при считывании данных скорость вращения диска в 48 или 52 раза превышает базовую скорость. При этом за точку отсчета берется частота вращения привода звуковых компакт-дисков, которая соответствует считыванию информации с скоростью 150 Кбайт в секунду. При воспроизведении музыки скорость вращения диска компьютерного дисковода CD-ROM будет снижена именно до этой базовой величины.
Что дает увеличение скорости вращения? Сокращение времени, которое требуется для считывания информации, записанной на оптическом носителе. Но вовсе не в 48 раз и не в 52 раза, а значительно меньше. Чтобы понять суть этих ограничений, еще раз посмотрим на устройство оптического дисковода. Спиралевидная информационная дорожка начинается в центре диска и заканчивается на его внешнем крае. При постоянной скорости вращения шпинделя главного двигателя дисковода линейная скорость перемещения считывающего лазера по информационной дорожке будет тем выше, чем дальше оптический блок отходит от центра диска. При очень больших скоростях вращения линейная скорость на внешней части диска оказывается настолько высока, что лазер не успевает считывать данные и сбивается с дорожки. Вспомним, что запись информации на оптический диск организована совсем не так, как на магнитном дисководе - диск не разбит на секторы и не имеет набора концентрических дорожек. При высокой скорости вращения пластин винчестера магнитная головка считывает информацию с каждой дорожки по секторам и частями. В оптическом дисководе лазер должен следовать за информационной дорожкой и считывать информацию последовательно и непрерывно.
Именно поэтому линейная скорость перемещения диска вдол ь оптического блока на внешних частях спиралеви дной информационной дорожки ограничена. Максимальное ее значение соответствует 24-кратному значению базовой скорости (то есть 24х150=3600 Кбайт в секунду). Что же тогда означает 52-кратная скорость дисковода? Только 52-кратное увеличение частоты вращения при считывании информации с внутренней части информационной дорожки.
Для реализации сверхвысоких скоростей вращения оптического диска применяются высокооборотные двигатели, имеющие повышенное энергопотребление. В ноутбуках, в которых экономия энергии аккумуляторовзадача номер один, высокоскоростные дисководы не устанавливаются. Не устанавливаются они и на многие брендовые машины (на тот же Макинтош, во всяком случае, до недавнего времени). Однако некоторый выигрыш производительности у высокоскоростных приводов есть - быстрей выводится содержание диска и быстрей считывается информация, записанная на внутренней части информационной дорожки.
Производительность оптического дисковода сказывается не только на времени считывания записанной информации, но и на времени записи, если речь идет о пишущих устройствах. Причем, на практике наибольшую ценность имеет именно эта характеристика. Большинство неудач во время записи фотоснимков на диск CD-R происходит из-за программных или аппаратных сбоев. Чем меньше время записи, тем меньше вероятность подобных случаев. Кроме того, во время записи диска в среде Windows старых версий (несмотря на развитую, казалось бы, многозадачность системы) компьютер для выполнения других задач недоступен. Пользователю приходится ждать окончания записи, которая, к примеру, в устройстве CD-RW с 4-кратной скоростью длится около 18 минут.
На длительность записи влияет не только скоростная характеристика привода, но и выбранный режим, и наличие достаточной по объему буферной памяти дисковода и, наконец, тип интерфейса. Режимов записи может быть два - односессионный и мультисессионный. Большинство современных дисководов поддерживают оба режима, но среди устаревших приводов прежних лет выпуска иногда встречаются и устройства только для односсессионной записи. В режиме односессионной записи информация записывается на оптический диск за один прием. Если подготовленный образ диска содержит, скажем, 150 Мбайт информации, то только такой объем и будет записан на "болванку". В мультисессионном режиме возможна многократная дописка информации последовательными порциями. Но при этом емкость диска значительно уменьшается, так как начало каждой сессии записи будет сопровождаться записью сервисного участка дорожки - со всей полагающейся информацией о расположении, названиях и типах файлов. Следует также учи тывать, что не все дисководы CD-ROM способны считывать информацию с мультисессионных дисков, записанных на других приводах, хотя с односессионными проблем не возникает.
Объем буферной памяти дисковода имеет особое значение при использовании медленных последовательных интерфейсов типа USB 1.1 для внешних устройств. В этом случае порция информации записывается сначала в быстродействующую буферную память, а затем поступает в контроллер дисковода. Этим обеспечивается равномерность потока информации, следовательно и бесперебойная работа внешнего дисковода. Наличие большой буферной памяти во встраиваемом приводе с интерфейсом IDE в некоторой степени подстраховывает пользователя от программных сбоев во время сеанса записи информации на диск. Если операционная система во время записи неожиданно "задумалась" (что может быть вызвано запуском какого-либо программного процесса), информация в течение нескольких секунд будет записываться не из памяти компьютера, а из буферной памяти.
Что касается интерфейса, то его тип критичен лишь для внешних устройств, поскольку подавляющее большинство встраиваемых оптических дисководов подключается к контроллеру жесткого диска IDE (быстродействующий, но трудно конфигурируемый SCSI встречается значительно реже). Если в системе установлен только один винчестер, то подключать пишущий дисковод следует первым (ведущим) устройством на второй канал контроллера IDE. Если же винчестеров два, то можно подключить пишущий дисковод и ведомым устройством, но только на второй канал, разделив тем самым информационные потоки основного жесткого диска компьютера и пишущего оптического привода.
Применение оптических дисководов во внешнем исполнении оправдано в большей степени, чем может показаться на первый взгляд. Даже медлительный внешний накопитель для шины USB 1.1 (сегодня большая редкость, подавляющее большинство внешних устройств рассчитано на подключение к быстродействующему интерфейсу USB 2.0, давно ставшему стандартом в области оснащения персональных компьютеров) обладает множеством достоинств по сравнению с куда более быстродействующим внутренним дисководом. Основное преимущество - универсальность внешнего привода. Его можно подключить к любому компьютеру, в том числе и к портативному. Далее - поскольку пишущий дисковод в силу сложности устройства более уязвим, внешнее устройство позволяет использовать дисковод периодически только для записи информации.Для чтения в этом случае используется дешевый штатный привод CD-ROM. Ценой этой гибкости будет невысокая скорость записи (для USB 1.1 обычно не более 4х, для USB 2.0 никаких огранич ений по скорости нет) и чуть более высокая стоимость привода.
А если говорить о современных внешних устройствах с интерфейсами FireWire и USB 2.0, то их выбор иногда выглядит предпочтительней, чем приобретение внутренних дисководов. Не стоит забывать, что у встроенного контроллера IDE всего четыре канала, два из которых уже заняты встроенным винчестером и приводом CD-ROM. К тому же применение внешнего дисковода с быстродействующим интерфейсом позволит решить сразу три проблемы -распараллеливания информационных потоков между разными накопителями, температурного режима внутри системного блока (чем больше устройств внутри компьютера, тем больше выделяется тепла) и разгрузки основного блока питания компьютера (пишущие оптические дисководы потребляют немало электроэнергии). Основным же сдерживающим фактором остается, опять же, разница в стоимости...
Мы довольно много говорили о разных типах накопителей, оценивая их положительные и отрицательные стороны. А существует ли накопитель, который можно было бы назвать "идеальным" - хотя бы для применения в цифровой фотографии? Да, такой накопитель есть. Это магнитооптический дисковод, не получивший, к великому сожалению, должного распространения средипользователей, но прочно утвердившийся в качестве основного устройства хранения информации в области полиграфии, профессиональной обработки изображений и мультимедийных данных. К примеру, магнитооптика часто применяется на радиостанциях FM-диапазона для хранения и воспроизведения коротких музыкальных и рекламных заставок.
Рис. 5.7. Магнитооптический дисковод
Магнитооптическая технология записи была изобретенадостаточно давно. Устройства, работающие с магнитооптическими дисками, выпускаются с середины восьмидесятых годов двадцатого века и за это время лишь подтвердили высочайшую надежность хранения информации. Магнитооптический диск не подвержен воздействию внешнего магнитного поля и солнечного света. Температурный порог, при котором информация утрачивается, совпадает с температурным порогом деформации пластмасс, из которых изготовлены сами диски. Даже физически магнитооптические диски защищены лучше любых других носителей, поскольку они заключены в жесткий корпуснаподобие старых 3,5-дюймовых флоппи-дискет.
Устройство самих приводов по современным меркам не сложней устройства пишущих дисководов CD-RW, не говоря уже о комбинированных приводах. Набор интерфейсов подключения магнитооптических дисководов к персональному компьютеру полностью совпадает с интерфейсами оптических накопителей других типов. Есть внутренние дисководы для интерфейса IDE, есть внутренние и внешние приводы для контроллеров SCSI, есть устройства для шин USB, FireWire и даже для редко сегодня используемого принтерного порта. Стоимость дисководов колеблется на уровне внешних приводов CD-RW престижных марок. А сами носители тоже вполне доступны (около 3 долларов за штуку), хотя распространены в гораздо меньшей степени, чем "болванки" CD-R.
В оптический блок магнитооптического дисковода встроен нагревающий и подсвечивающий лазер, считывающий детектор и магнитная головка. Активный слой носителя состоит из легкоплавкого прозрачного вещества, содержащего магнитные частицы. Запись информации осуществляется в три этапа. Сначала нагревающий лазер поднимает температуру активного слоя до 150 градусов и плавит его. В результате вещество активного слоя переходит в жидкое состояние, магнитные частицы освобождаются и получают способность перемещаться в пространстве. Магнитное поле головки фиксированной полярности ориентирует частицы в строго определенном положении, соответствующем последовательности логических нулей (то есть вся ранее записанная информация стирается). Процесс плавления и застывания активного слоя происходит мгновенно, поэтому вещество активного слоя снова твердеет, не позволяя магнитным частицам изменить свое положение.
В ходе второго этапа записи информации, направленность магнитного поля головки меняется на противоположное, а нагревающий лазер активизируется только в моменты подачи сигнала, соответствующего логическим единицам. В эти моменты лазер мгновенно нагревает участки активного слоя и плавит вещество. Магнитные частицы освобождаются и под воздействием магнита ориентируются в ином положении, нежели частицы твердых участков активного слоя. Таким образом, информационные питы активного слоя магнитооптического диска формируются магнитными частицами, зафиксированными в упорядоченном положении, одно из которых соответствует логическому нулю, второе - логической единице.
Третий этап записи - проверочный. Теперь в работу включаются подсвечивающий лазер и светочувствительный детектор. Луч излучаемого лазером света отражается от поверхности магнитных частиц и проходит через поляризационный фильтр, пропускающий только световые волны ориентированные в определенной плоскости, совпадающей с плоскостью волн, отраженных от тех участков активного слоя, которые были подвергнутывоздействию магнитного поля головки в ходе второго этапа записи. Эти участки называются активными доменами, а сам физический принцип, на котором основано действие магнитооптического накопителя - эффектом Керра.
Отраженные активными доменами световые волны фокусируются на поверхности светочувствительного детектора, который интерпретирует их как логические единицы. Световые волны, отражающиеся от поверхности магнитных частиц, имеющих иную ориентацию, поляризационным фильтром не пропускаются. Засветки детектора не происходит, что интерпретируется как логический нуль. Из последовательности логических нулей и единиц формируется цифровой код, который затем обрабатывается компьютером.
Трехэтапный процесс записи информации на магнитооптический носитель должен замедлить работу дисковода. Но на самом деле этого не происходит, поскольку в современных устройствах все три этапа записи осуществляются за один проход информационной дорожки дисковода мимо головки оптического блока. То есть операции стирания, записи информации и проверочного чтения объединены в единый процесс.
Высокая эффективность магнитооптической системы подтверждается высочайшими потребительскими качествами проигрывателей и рекордеров мини-дисков (MD), в которых применяется точно такая же технология. К слову, современные портативные рекордеры Hi-MD, выпускаемые корпорацией Sony, способны работать в качестве магнитооптических компьютерных накопителей. И, хотя сами рекордеры не выдерживают конкуренции со стороны плееров MP3 наоснове флэш-памяти и миниатюрных жестких дисков, они продолжают выпускаться и вполне могут применяться в фотолюбительской практике для хранения личных фотоархивов.
Рис. 5.8. Портативный проигрыватель Hi-MD производства компании Sony может работать в качестве внешнего накопителя
Надежность хранения информации, записанной на магнитооптические носители, обусловлена тем, что для случайного стирания записи необходимо выполнение двух условий одновременно - активный слой должен быть нагрет до температуры плавления и подвергнут воздействию магнитного поля. Но это невозможно даже теоретически. Нагрев плоскости диска до 150 градусов приведет к деформации подложки и замутнению лакового слоя. Воздействие магнитного поля в этом случае лишено смысла, поскольку диск и так будет испорчен нагревом.
В отличие от магнитооптики, стереть информацию с оптических носителей других типов гораздо проще. Достаточно подвергнуть рабочую поверхность диска CD-R интенсивному облучению солнечным светом (особенно опасна ультрафиолетовая часть спектра). Диск CD-RW в этом отношении надежней, поскольку простой нагрев его поверхности быстрей выведет из строя подложку, чем сотрет записанную информацию. Естественно, что плавить специально магнитооптические диски и диски CD-RW никто не собирается, речь идет о случайном повреждении. Нагрев до критической температуры к непредвиденным случайностям отнести трудно.
Еще одно достоинство магнитооптики, не упомянуть о котором невозможно, это высочайшая степень совместимости. Диски, записанные более десяти лет назад, без особых проблем читаются на современных дисководах. Совместимость обеспечивается "снизу вверх", то есть старые диски работают с новыми дисководами, но, разумеется, не наоборот... Но что значит - старые диски? Основной формат и технология записи не менялись с момента выпуска. Все новшества касались изменения физических размеров диска (выпускаются как 5, так и 3-дюймовые накопители), емкости носителей (230, 640 Мбайт, 1,2 Гбайт) и особенностей организации процесса записи (повышалась плотность записи, соответственно, увеличивалась и емкость носителей). Но при этом все новые дисководы читают диски, выпущенные к устаревшим и вышедшим из употребления приводам.
Рис. 5.9. Магнитооптический носитель информации - образец надежности
В чем же причина непопулярности магнитооптических носителей информации, если их достоинства так очевидны? Есть много причин - и исторических, и маркетинговых. Во-первых, первые магнитооптические дисководы появились в то время, когда оптические технологии записи информации еще не получили массового распространения. Основным носителем информации для архивного сохранения и перемещения между разными компьютерами были флоппи-дискеты и ленточные накопители. Сложные по тому времени и технические совершенные магнитооптические накопители были слишком дороги, чтобы стать устройствами для массового применения. Они в значительной степени опередили свое время и в результате заняли узкопрофессиональные ниши. Сегодняшнее полиграфическое производство широко использует магнитооптические накопители, но в домашних компьютерах магнитооптика - чрезвычайно редкий гость.
Другая причина - лицензионная политика производителей магнитооптики. Специализированные компьютерные накопители этого типа выпускаются ограниченным числом компаний. На память приходят лишь несколько имен - Fujitsu, Olympus и, пожалуй, все. Небольшие объемы производства и высокие затраты на разработку новых моделей обусловили высокую конечную стоимость устройств. Хотя в сравнении с современными дисководами CD-RW ничего сверхсложного в магнитооптических накопителях нет.
Магнитооптическая технология записи доказала свою жизнеспособность и развивается до сих пор. Возможно, в будущем ей уготована судьба других замечательных, но ныне забытых изобретений в области вычислительной техники, например, накопителей Бернулли (жестких дисков со сменными носителями). Но пока магнитооптические дисководы выпускаются и продаются - и в виде компьютерных дисководов, и в виде миниатюрных проигрывателей мини-дисков.
С точки зрения применения в цифровой фотографии у магнитооптики два недостатка. Первый - спустя некоторое время магнитооптические диски все же могут выйти из употребления под натиском перезаписываемых дисков DVD и тогда сами носители и приводы к ним невозможно будет достать. И второй - магнитооптический диск с фотографиями невозможно дать кому-либо для просмотра без самого дисковода. Все же магнитооптика остается удобной, надежной, но экзотикой. И с этим уже ничего не поделаешь…
Рис. 5.10. Внешний дисковый массив RAID
Какие бы решения мы не рассматривали, к каким бы накопителям не присматривались, становится совершенно ясно, что единственным рациональным вариантом будет приобретение недорогого внутреннего дисковода CD-RW или, еще лучше, мультимформатного рекордера DVD. Все остальное - внешние жесткие диски, массивы RAID, флэш-драйвы и магнитооптические приводы - могут в компьютере быть или не быть. Но оптический дисковод с функцией должен стать стандартным накопителем компьютера фотолюбителя. И вопрос хранения цифровых фотоархивов какого угодно объема перестанет быть проблемой.
| © 2003-2007 INTUIT.ru. Все права защищены. |
