Как и в ситуациях со многими другими периферийными устройствами персональных компьютеров, в первые годы после появления компакт-дисков стали возникать многочисленные проблемы, связанные с их стандартизацией. Нельзя просто записать данные на CD-ROM — это надо сделать таким образом, чтобы информацию можно было воспроизвести на любом дисководе. Стандартные форматы записи данных на CD-ROM разрабатывались консорциумами авторитетных производителей персональных компьютеров и заинтересованными в этом издателями компакт-дисков. Такое сотрудничество привело к тому, что компакт-диски стали общепризнанными носителями информации, а дисководы — одними из наиболее стандартизированных периферийных устройств персональных компьютеров. В настоящее время получили широкое распространение дисководы с возможностью записи и многократной перезаписи компакт-дисков, поэтому вам, как специалисту по компьютерной технике, необходимо представлять себе принципы их работы. В этом разделе речь пойдет о стандартах записи компакт-дисков и идеях, положенных в их основу.
Стандарт High Sierra
В 1984 году, еще до появления первых CD-ROM, компьютерное сообщество пришло к пониманию того, что для компакт-дисков необходим стандартный метод чтения оглавления тома (VTOC— Volume Table of Contents). В противном случае на рынке появилось бы множество различных несовместимых друг с другом версий компакт-дисков и дисководов. В результате представители фирм-производителей персональных компьютеров, издатели компакт-дисков и разработчики программного обеспечения собрались в отеле High Sierra в городке Лейк-Тахо (Lake Tachoe, Калифорния) и приняли решение о начале разработки вышеупомянутого стандарта. К 1986 году стандартный формат файлов на CD-ROM (названный форматом High Sierra) был принят и утвержден. Он действовал на протяжении нескольких лет, но впоследствии был заменен стандартом ISO 9660.
Стандарт ISO 9660
Формат High Sierra был вполне работоспособен, но он разрабатывался в первую очередь для использования внутри США. После представления в Международную организацию по стандартизации (ISO— International Standards Organization) High Sierra был доработан и улучшен в соответствии с международными требованиями. С незначительными изменениями он был преобразован в стандарт ISO 9660. Хотя многие специалисты пользуются этими названиями как синонимами, необходимо иметь в виду, что это все-таки два разных стандарта. В этой книге термином ISO 9660 обозначаются современные файловые форматы дисков CD-ROM и CD-R. Во всех дисководах CD-ROM, CD-R и CD-RW могут быть прочитаны диски в формате ISO 9660, и, кроме того, в любом пишущем дисководе (CD-R и CD-RW) может быть однократно записан диск в этом формате (т.е. только диск типа CD-R). При создании перезаписываемого диска в дисководе CD-RW используется более совершенный формат UDF (Universal Data Format — универсальный формат данных).
Стандарты CD-ROM («книги»)
Когда компании Philips и Sony разработали свои стандарты, положившие начало практическому использованию звуковых компакт-дисков, CD-ROM и т.д., соответствующие документы были переплетены в обложки разных цветов. И сегодня по традиции определенному цвету соответствует тот или иной уровень стандартизации.
В Красной книге (официальное название: Compact Disc Digital Audio Standard — Стандарт на компакт-диски с цифровой записью звука; CEI IEC 908) описываются носители, процессы записи и создания мастер-дисков, а также принципы построения устройств для воспроизведения звуковых компакт-дисков. Таким образом, слушая свою любимую музыку, вы в полной мере можете оценить преимущества стандартизации. Компакт-диски, соответствующие стандартам Красной книги, обычно обозначаются как CD-DA {Compact-Disk Digital Audio), и эта аббревиатура (или просто надпись «digital audio») помещается под логотипом диска. В настоящее время на таких компакт-дисках, помимо звуковых, могут размещаться и другие данные, а также программы.
Описанные в Желтой книге (ISO 10149:1989) методы коррекции ошибок и необходимые для этого дополнительные данные, записываемые на компакт-диск, определяют формат CD-ROM. Кроме того, в этой книге перечислены требования к аппаратным средствам и встроенному программному обеспечению дисковода, необходимым для проведения такой коррекции. Если компакт-диск соответствует стандартам Желтой книги, то под логотипом диска помещается надпись «data storage» {«для хранения данных»). Определенный в Желтой книге так называемый Режим 1 (Mode 1) является основным форматом компакт-дисков с компьютерными данными. Режим 2 (Mode 2), известный также как формат ХА (extended Architecture — расширенная архитектура), позволяет записывать на одном носителе (и воспроизводить с него), помимо обычных двоичных данных, статические и движущиеся изображения и сжатый звук. Стандарты Желтой книги построены на основе стандартов Красной книги, поэтому практически на всех дисководах CD-ROM можно воспроизводить звуковые компакт-диски.
В Оранжевую книгу (официальное название: Recordable Compact Disc Standard — Стандарт на записываемые компакт-диски) включены основные требования к устройствам для записи компакт-дисков CD-R. Она является дополнением к Красной и Желтой книгам; в нее включены описания магнитооптических накопителей (часть 1), устройств CD-R для однократной записи компакт-дисков (часть 2), а также устройств CD-RW для многократной перезаписи компакт-дисков (часть 3).
Стандарты, включенные в Зеленую книгу, представляют собой набор дополнительных требований к форматам записи данных и основных принципов построения систем с поддержкой интерактивных компакт-дисков {CD-I— Compact-Disc Interactive), используемых в некоторых информационных системах. Стандарт CD-I включает кодирование и декодирование неподвижных изображений (фотографий) в реальном времени, описание CD-RTOS — операционной системы реального времени, а также поддержку полноэкранного MPEG-видео. Диск в этом формате может содержать 19 часов звука, 7500 изображений или 72 минут полноэкранного видео. Обычно этот формат используется в информационных системах (киосках), но в последнее время стандарт выходит из употребления.
Голубая книга содержит стандарты на Enhanced Music CD — формат, позволяющий сочетать на одном диске аудиоинформацию и данные. Другие названия этого стандарта — CD-Extra или CD-Plus. Компакт-дискич в этом формате совместимы со стандартом ISO 9660 и могут быть использованы как в аудиоплейерах (воспроизведение звука), так и в персональных компьютерах (чтение данных).
Белая книга (стандарт CD-I Bridge) посвящена видео-CD. Это формат поддерживает хранение звуковых и видеоданных, а также совместим со спецификациями CD-ROM ХА и ISO 9660. Видеодиски могут быть использованы как в соответствующих плеерах, так и в стандартных CD-ROM, поддерживающих данный стандарт.
Выделение цифровых звуковых данных (DAE)
После появления дисководов с возможностью записи любители музыки достаточно быстро разобрались в ситуации и занялись созданием собственных компакт-дисков и различных сборников и антологий. При такой работе на одном из этапов обычно возникает необходимость в перезаписи музыки со звукового CD на жесткий диск компьютера в виде WAV-файлов. Эти файлы можно редактировать и группировать в нужном порядке для последующей перезаписи на другой компакт-диск. Однако при выполнении этих операций следует учитывать одно обстоятельство, имеющее отношение ко всем дисководам компакт-дисков. Несмотря на то, что практически все они в состоянии воспроизводить цифровые звукозаписи (в аналоговом виде, через звуковую плату или головные телефоны. — Прим. ред.), далеко не всегда удается наилучшим образом перенести эти аудиопрограммы на жесткий диск в виде WAV-файлов. Еще раз повторим: практически все дисководы компакт-дисков (обычные или с возможностью записи) позволяют воспроизводить звуковые CD, удовлетворяющие стандартам Красной книги, но не каждый из них позволяет непосредственно считывать и записывать на жесткий диск звуковую информацию, т.е. извлекать ее из непрерывного потока битов и представлять в необходимом формате. Этот процесс называют выделением цифровых звуковых данных (CD-DA extraction или DAE — Digital Audio Extraction).
Если вы собираетесь создавать свои собственные музыкальные диски, переписывая на них композиции с существующих звуковых CD, то вы должны подобрать себе дисковод, в котором предусмотрена возможность высококачественного DAE (информацию о том, что дисковод обладает такой возможностью, можно найти либо на упаковочной коробке, либо в описании). При перезаписи звуковых CD с помощью дисковода, не приспособленного для высококачественного DAE, возможны помехи в виде шипения, щелчков и провалов в записанной в виде WAV-файла программе. Как специалист, вы должны знать, что такая проблема иногда возникает, и чаще всего решить ее удается лишь путем замены дисковода — источника программ на устройство, осуществляющее более высококачественное выделение звуковых данных.
Дисководы с повышенными рабочими скоростями
В соответствии со стандартом Красной книги скорость передачи потока данных со звукового компакт-диска на усилитель (или другую подсистему обработки звука) равна 150 Кбайт/с. Эта скорость определяется разрядностью данных и частотой квантования звуковых сигналов, которые, в свою очередь, были выбраны исходя из требований к высококачественному звуковоспроизведению. Однако разработчики прекрасно понимали, что компьютерные данные можно передавать в систему в гораздо более высоком темпе, чем тот, что был определен в Красной книге для звуковых компакт-дисков. Поэтому при разработке стандартов Желтой книги для дисководов CD-ROM скорость считывания была увеличена. В результате появились многоскоростные дисководы, у которых скорость передачи данных составляет 150 Кбайт/с при воспроизведении звуковых компакт дисков и существенно повышается при считывании данных с CD-ROM, соответствующих стандартам Желтой книги.
Первым из доступных рядовым пользователям многоскоростным дисководом CD-ROM стал, естественно, дисковод с двукратной скоростью считывания (2х), т.е. 300 Кбайт/с. Затем появились дисководы 4х (300 Кбайт/с), 8х (1,2 Мбайт/с) и т.д. Современные дисководы 50х (7,5 Мбайт/с) считывают содержимое CD-ROM емкостью 650 Мбайт примерно за 1,5 минуты. Нетрудно понять, насколько существенно в результате повышается производительность в целом, особенно при работе с приложениями, обрабатывающими большие объемы данных — например, видеоклипы или звуковые программы. Еще раз отметим, что даже самые быстродействующие дисководы при воспроизведении звуковых компакт-дисков работают со стандартной скоростью 150 Кбайт/с.