1. IntroduktionMed "optisk lagring" brukar man mena all lagring av information på optiska skivor, såsom CD och DVD. Man ser ibland även beteckningar som ODL (Optisk DataLagring) och ODS (Optical Data Storage), som samlingsnamn på dessa tekniker.
CD-skivan rymmer c:a 650Mb, vilket motsvarar 450 vanliga disketter och 300.000 A4-sidor med text (som väger ungefär ett ton!). CD-skivan är med sin lilla diameter och sin lätta vikt (16 gram) ett idealiskt lagringsmedium. Optiska lagringsmedia har många fördelar framför magnetiska: längre hållbarhet, större lagringskapacitet, lägre känslighet för störningar och högre grad av kompatibilitet. Dessutom kan optiska skivor kopieras och massproduceras mycket enklare. De första optiska skivorna kom redan i början av 70-talet, men den mer kända CD-skivan blev industristandard först 1980. Standarden gällde det fysiska formatet, som diameter och tjocklek, hur skivan skall vara uppbyggd, osv, och fick beteckningen ISO-10149. "Compact Disc" kallade man dem, men bakom namnet döljer sig en rad olika tekniker; se vidare i kapitel 3 (»). Den teknik vi kallar CD-ROM blev industristandard 1988. ISO-9660 kallar man den och det är själva filsystemet som utgör denna standard. Standarden innebär att tillverkare av CD-ROM-skivor och CD-ROM-spelare håller sig till ett gemensamt system, så att alla skivor går att läsa i alla spelare. En CD-ROM-skiva som bränns på en Mac kan alltså (oftast) läsas av en PC. Detta gäller alltså själva skivans filsystem. Den information som filerna på skivan innehåller, som program med speciella filformat, kan däremot inte läsas, eftersom de inte tillhör någon sådan överenskommen standard. 2. Optiska teknologierDet finns tre grundläggande typer av optiska teknologier:
Det finns flera olika läsbara skivor, som jag här sammanfattat under rubriken "ROM", eftersom det är skivor som bara går att läsa från, men inte skriva till. Exempel på sådana skivor är CD-ROM, Kodak Photo-CD och DVD. R står för "Recordable", som skulle kunna översättas med "inskrivbar" eller "inspelningsbar". Det är alltså skivor som går att skriva på en enda gång. De kallas i viss mån fortfarande för WO eller WORM, vilket står för "Write Once Read Many". Vilken av beteckningarna man använder beror ganska mycket på vad det är för typ av optiska skivor man pratar om. Omskrivbara (eller återskrivbara) skivor går att skriva på och radera. "RW" står för "ReWritable". Även här finns många olika sorters skivor och även något varierande teknologier. Här ryms t.ex CD-RW, DVD-RW, DVD+RW och MO-skivor. Det finns naturligtvis även ett stort antal hybridskivor, t.ex P-ROM-skivor, där "P" står för "partial" och innebär att skivan är delvis läsbar och delvis omskrivbar. Sådana skivor är emellertid tämligen ovanliga och lämnas därmed därhän. Samtliga optiska skivor är uppbyggda på ungefär samma sätt, med olika lager som pressats samman. Här kommer jag nu att berätta mer om CD-skivor. I kapitel 4 berättar jag mer om DVD.
Plastskiktet underst på skivan är till för att skydda den mot hårdhänt behandling. Det brukar vara c:a 1,2 mm tjockt. Över detta finns ett informationsbärande skikt av aluminium, som är ungefär 15 mikrometer tjockt, eller 0,000015 meter. Det tredje skiktet består av en tunn lack, som strukits direkt ovanpå det informationsbärande skiktet. Lacken är bara c:a 5 mikrometer tjockt, vilket innebär att en CD-skiva är som mest känslig för yttre påverkan på ovansidan. Små repor på det understa plastskiktet är inte så farliga, eftersom laserstrålen fokuserar en bit in på informationsskiktet. Större rispor är däremot inte så bra, eftersom de förhindrar strålen att läsa av informationen. Värst är naturligtvis tangentiella repor, alltså sådana som följer spåret i längdriktningen. I kapitel 6 kan du läsa mer om hur du skall sköta dina skivor. En skiva som hanteras korrekt och förvaras vid normal temperatur håller troligtvis i 20-60 år. Ingen vet ännu med säkerhet eftersom tekniken är såpass ny. Tillverkarna garanterar bara 10 år, vilket är lång tid för ett datorprogram och tillräcklig för den mesta information som kräver lagringstid, t.ex ett företags bokföring. Men 10 år är däremot inte tillräckligt lång tid för fotografier, musikfiler eller allehanda kataloger. Observera att detta gäller en pressad skiva. Sådana skivor man bränner har betydligt kortare lagringstid, eftersom brännprocessen innebär att syre släpps in fortare och gör så att det tunna metallskiktet oxiderar snabbare. På så vis bildas små hål som innebär en förlust av data. Skivor som man vill skall hålla längre, kanske ända upp till 100 år och ännu mer, tillverkas därför oftast av någon annan material än aluminium. Guld brukar vara vanligast, eftersom guld är en metall som inte oxiderar alls. Guld är som bekant ganska dyrt och därför brukar sådana skivor kosta en hel del. Vissa skivor har inte heller något plastskikt utan i stället använder man glas, som är tätare och hållbarare. Färgen på skivans läsbara yta beror på vilket material man använt för skivan. Materialet påverkar även hållbarheten. Vanligt är att man använder cyanin blandat med t.ex guld, som ger en grönaktig yta. Blandar man cyaninet med silver får man istället en blåaktig yta. Blåaktiga skivor består annars vanligen av syntetiska färger, s.k azo-färgämnen. Dessa är mer stabila än cyaninet, som utvinns naturligt ur bl.a frukter och bär. Guldfärgade skivor behöver inte ha guld i sig. Vanligen har de i stället en yta av ftalo-cyaniner, som också är ett syntetiskt färgämne med god hållbarhet. I vilken grad dessa ämnen sedan blandas ut med varandra och med andra ämnen är en väl bevarad hemlighet. Den som är extremt intresserad kan dock försöka få tag i exemplar av de tester som görs i olika facktidningar. Där brukar man analysera vilka ämnen som används och vilka för- eller nackdelar de har.
Varje CD-skiva har ett c:a 5 km spiralformat spår, som börjar vid centrumhålet och rör sig ut mot ytterkanten. Tvärt emot en vinylskiva (LP-skiva), alltså. Varje spår är ungefär 0,6 mikrometer brett och ligger en mikrometer ifrån intilliggande spår. Längs spåret finns små gropar (pits), som inte reflekterar något ljus. Mellan groparna finns en slät yta, som även kallas land och som reflekterar ljuset. Groparna är bara 0,12 mikrometer djupa och 0,6 mikrometer breda, vilket ungefär motsvarar storleken hos bakterier! Groparnas längd varierar mellan 0,9 och 3,3 mikrometer. Varje skiva innehåller ungefär 20.000 spår och 1,4 miljarder gropar. Laserstrålen som läser av en CD-skiva är c:a 0,8 mikrometer tjock och kan därför läsa av såväl gropar som land. Genom att göra strålen ännu tunnare skulle man alltså kunna packa informationen ännu tätare. Så görs t.ex på DVD-skivor, som jag berättar mer om i kapitel 4. Avståndet mellan läshuvudet i CD-spelaren och CD-skivans yta är c:a 1 mm. När ljusstrålen färdas utmed spåret sveper den över gropar och de reflekterande ytorna mellan dem. När strålen reflekteras motsvaras det av en etta och när den inte reflekteras av en nolla. Längden på groparna och de reflekterande skikten avgör antalet ettor och nollor som skall registreras. På skivan ligger inte bara ren information, som musikfiler, utan även annat, bl.a felkorrektionskoder. Dessa skall hjälpa till vid inläsningen så att datan läses på ett korrekt sätt, samt hjälpa till att ersätta data som gått förlorad, t.ex p.g.a skador på skivan. De flesta CD-skivor roterar medurs och snurrar olika fort, beroende på var på skivan spåret skall läsas. Läshastigheten måste nämligen vara konstant och skivan måste därför snurra långsammare ju längre ut på skivan spåret ligger. Denna princip kallas CLV eller "Constant Linear Velocity". En mer ovanlig lösning kallas CAV (Constant Angular Velocity). Den innebär att skivan snurrar med en jämn hastighet och att informationen på skivan i stället packas olika tätt. Så fungerar också en vinylskiva. Nackdelen med den här tekniken är förstås att en skiva då inte rymmer lika mycket information. En CD till din dator kan spela de flesta format, medan CD-spelaren i en musikanläggning förmodligen klarar betydligt färre. DVD-spelare brukar kunna spela upp CD-skivor, men tvärtom fungerar inte. Anledningen är att laserstrålen för en CD är alldeles för tjock för DVD-formatet. CD-RCD-R-skivorna har nästan samma uppbyggnad som vanliga CD-skivor, med det undantaget att det mellan plast- och aluminiumskiktet finns ett färgskikt, ofta grönt, som är det som skall brännas i.
Strålen skall nämligen klara av att bränna in märken (stripes) i färgskiktet. Det finns flera olika principer för detta. Normalt sker det genom en snabb upphettning av en viss punkt så att färgen försvinner och det reflekterande materialet framträder. För att få hög precision brukar man använda ett särskilt skrivhuvud för brännandet och ett läshuvud för att läsa och verifiera skivan när den har bränts. CD-brännaren har alltså två huvuden mot bara ett hos vanliga CD-spelare. CD-RWCD-RW (ReWritable eller omskrivbar) bygger på att en skiva kan raderas och skrivas på nytt. För att åstadkomma detta krävs att det skikt som bränns inte förstörs. I själva verket smälter laserstrålen ytan och bildar gropar och land. Samma områden kan senare omformas genom att upphettas på nytt. CD-smältare skulle alltså vara en betydligt bättre benämning på CD-brännaren i detta fall! Skiktet som skall smältas brukar bestå av ett polykristallint material, t.ex silver, indium eller antimon. RW-skivor har en gräns för hur många gånger de kan brännas om. Normalt anger tillverkaren inte det, eftersom skivorna brukar klara 20-30 omskrivningar, vilket brukar vara tillräckligt. Ju fler gånger skivan skall gå att brännas om desto dyrare är den. 3. CD-formatMed "CD-format" menar jag framförallt filformaten, men även det fysiska formatet (framförallt diametern på skivorna) har varierat genom åren. Bland de format jag nämner har några hunnit försvinna från marknaden, men jag har med dem ändå som kuriosa. CD-DA (Compact Disc - Digital Audio) Denna skiva klarar 99 musikstycken och används för CD-skivor som skall spelas på din stereoanläggning och inte på datorn. CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) Det har funnits två olika varianter av denna skiva och möjligen gör det fortfarande. Mode 1 och Mode 2 kallade man dem och de skilde sig åt genom att ha olika utrymme för felkorrektionskoderna. Mode 1 fanns dessutom i två olika varianter, nämligen den som följde ISO-9660, vanligtvis gjorda för PC, och de som inte gjorde det, t.ex de skivor som användes till UNIX-stationer. Jag gissar att fler idag följer ISO-standarden än tidigare och att detta med olika varianter inte är lika aktuellt längre.
Men när Philips presenterade en andra generationens CD-WO i början av 90-talet, ändrade man beteckningen till CD-R. Det har också funnits en beteckning CD-WORM, som delvis fortfarande används. "WORM" står för "Write Once Read Many". Yamaha och Sonys CD-R-standarder innebar att skivan bara kunde skrivas på en enda gång. Philips konstruktion möjliggjorde skrivning i flera olika sessioner, alltså vid flera olika tillfällen. Öppnar man en CD-skiva och får upp flera olika CD-loggor brukar skivan vara bränd i flera sådana sessioner. CD-RW (Compact Disc - ReWritable) CD-80 (Compact Disc - 80 mm) Tekniken blev ingen succé, dels beroende på att skivorna var alltför små och svåra att hantera, dels för att vanliga CD-DA-skivor blev tillräckligt billiga att tillverka och därmed kunde användas som "singlar". Sonys ursprungliga tanke med CD-80 var emellertid att göra CD-spelarna mindre. De särskilda CD-80-spelarna som togs fram kallades för "Data Discman". MD (Mini Disc) Kodak Photo-CD CD-V (Compact Disc - Video) Tekniken blev aldrig någon succé, mycket beroende på priset. Skivorna var mycket dyrare än videoband för att inte tala om spelarna. Dessutom hittade Philips på en egen standard för Europa och i den konkurrensen dog båda ut. Ytterligare en anledning var att tekniken ganska snabbt utvecklades, så att man kunde packa data tätare. Då hade man inget behov av de otympliga skivorna, som lätt blev skadade. Idag är DVD den teknik som fyller CD-Vs funktion. MO-skivor (Magnetisk-Optiska) P-ROM (Partial-ROM) O-ROM (Optical ROM) Optiska kort Många kusiner till Canons idé har funnits genom åren, bl.a optiska band och disketter, så gott som alla utvecklade för att undvika det slitage som avläsningen av magnetband orsakar. I och med CD- och DVD-tekniken har dock de allra flesta optiska kort och band försvunnit. 4. DVDDVD är en förkortning för "Digital Versatile Disk", som kan översättas till "digital mångsidig eller användbar disk". Tekniken har utvecklats parallellt av Toshiba och Time-Warner, samt av Philips, Sony och 3M. 1993 hade man tagit fram två olika versioner. Många fruktade att världen skulle få se samma utdragna kamp, som man hade gjort med de olika videostandarderna (VHS och Betamax) eller som man hade sett med DAT-banden. Men flera datortillverkare, bl.a Microsoft och Apple, mer eller mindre tvingade de båda konsortierna att börja samarbeta. Resultatet blev (mer eller mindre) en enda standard, "DVD", tre år senare. En DVD-skiva (enkelsidig med enkelt lager) rymmer ungefär 4,7 GB data, vilket motsvarar innehållet på 7 CD-skivor, 3.500 disketter eller 2,1 miljoner A4-sidor. Utrymmet är tillräckligt för en 90 minuters långfilm, vilket sägs ha varit målet för dem som utvecklade DVD-skivan. En DVD-skiva rymmer så mycket mer information än en CD-skiva tack vare att datan ligger tätare packad. Laserstrålen måste därför ha kortare våglängd och det är därför som en särskild DVD-spelare behövs för att läsa skivorna. Tack vare att strålen har kortare våglängd kan alltså datan på de olika skikten packas tätare. En CD-läsare använder infrarött ljus, med en våglängd på c:a 780 nanometer. En DVD-läsare använder i stället rött ljus, som har kortare våglängd, c:a 635-650 nanometer. För att du skall förstå hur smala spåren är kan man säga att ett hårstrå täcker ungefär 70 spår på en skiva. Och om spåret på hela skivan rullades ut skulle sträckan mellan start och mål bli lite drygt tolv kilometer.
Det finns enkelsidiga och dubbelsidiga DVD-skivor. Båda kan ha ett eller två lager. Har skivan två lager så utgörs dessa av två reflekterande skikt, varav det ena är halvtransparent. Skikten är placerade mitt i skivan, till skillnad från en CD, vilket anses ge högre hållbarhet. Genom att fokusera laserstrålen på det undre skiktet, det som i bilden är ljusblått, kan informationen läsas. På motsvarande sätt läser strålen av det övre skiktet, genom att fokus flyttas något längre upp. Dubbelsidiga DVD-skivor rymmer ända upp till 17GB data. Jag har också hört talas om experiment med DVD-skivor som har tre eller flera transparenta skikt och kräver läsare med en mycket tunnare stråle. Men gissningsvis kommer man i stället att använda sig av blå laser, som jag återkommer till i nästa avsnitt (») Olika DVD-formatHittills har jag pratat om olika fysiska format för DVD-skivor. Detta är inte samma sak som filformat eller applikationsformat som man också säger. När det gäller de olika filformaten skiljer man idag mellan DVD-Audio, som är en DVD med musik, DVD-Video, som innehåller filmer och kan spelas upp i TVn, samt DVD-ROM, som är motsvarigheten till CD-ROM och alltså innehåller datafiler. Normalt sett kan man spela de flesta DVD-format i en DVD-spelare till datorn, medan DVD-spelaren man kopplat till TV:n förmodligen bara kan spela upp DVD-Video och HiFi-anläggningen bara klarar DVD-Audio. Detta framgår oftast i bruksanvisningen till den apparat man vill spela upp sina skivor på. Det ovan sagda gäller skivor som bara kan läsas, alltså "ROM-skivor". Men för inspelningsbara DVD-skivor gäller lite andra regler. Här finns idag flera olika varianter: DVD-R och DVD+R DVD-RW och DVD+RW DVD-DL DVD-regionerDetta är en begränsning som införts av filmbolagen för att de skall kunna hindra folk att sprida filmerna fritt, t.ex via piratkopiering eller via lågprisländer. Filmbolagen vill också kunna lansera filmer vid olika tillfällen i olika delar av världen. Dock finns det olika sätt att ta sig runt begränsningen så i praktiken fungerar den dåligt. Många DVD-spelare klarar av att spela filmer från flera regioner (eller går att manipulera till att göra det) och många filmer som släpps är regionsfria, dvs går att spela upp överallt.
Det finns nio "regioner" där siffran 0 anger regionsfri. USA och Kanada är region 1. I Europa och några andra länder har vi region 2. Sydostasien är region 3. Australien Syd- och Mellanamerika är region 4. Resten av Asien är region 5, utom Kina som är region 6. Sedan finns två regioner som man inte bry sig om eftersom det är försvaret och andra myndigheter som har dem. 5. Blå laserDenna nya teknik medgör en betydligt tunnare stråle, 405 nanometer jämfört med den röda laserns 650 nm. Därmed kan datan packas tätare på skivan genom att strålen tillåter en högre precision. Det finns idag två konkurrerande standarder: Blu-ray (BD)"BD" står för "Blue-ray Disc". Bakom Blu-ray står BDA eller "Blu-ray Disc Association", som består av Apple, Dell, Hitachi, HP, JVC, LG, Mitsubishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony, TDK och Thomson. BD-formatet klarar av att lagra upp till 25 GB på en enkelsidig skiva, BD-R. Med dubbla lager kan den klara 50GB. Man håller på att ta fram BD-skivor med upp till 4 olika lager, vilket skulle ge ännu större kapacitet. Första långfilmen för blå laserteknik använde Blue-ray och släpptes av Sony under 2005. I juni 2006 lanserade Samsung den första Blue-ray-spelaren för konsumentmarknaden. Priset sattes till c:a 1000 dollar. Blue-ray har en hemsida där man kan läsa mer: http://www.blu-ray.com/. HD-DVDHD-DVD bygger på DVD-formatet och använder en något äldre teknik än Blue-ray. HD-DVD utvecklades av NEC, Toshiba och Sanyo, men stöds av bl.a Microsoft som lovat använda det i sina Xbox 360. Enkelsidiga skivor klarar c:a 15 GB, vilket skall räcka för en film i HD-upplösning. "HD" står ju för "High Definition" och innebär ungefär dubbelt så bra ljud- och bildkvalitet jämfört med de traditionella formaten för TV. Under Fotbolls-Vm 2006 sändes HD-TV för första gången i Sverige. Även Sonys Playstation 3 använder sig av detta format. De första officiella HD-DVD-filmerna släpptes i slutet av april 2006 i USA. Lanseringen av de första spelarna skedde under slutet av 2005. Läs mer på HD DVD Promotion Group: http://www.hddvdprg.com/ 6. Så sköter du dina skivorAlla optiska skivor är mycket ömtåliga och kräver ett visst handhavande för att inte skadas. När du köper en skiva har den genomgått en rigorös kontroll och fungerar nästan alltid. Fungerar den inte brukar det vara spelaren eller brännaren som fallerar. För att skivorna skall bevaras finns det saker du bör tänka på: CD-ROM-spelarna snurrar skivorna med en oerhörd hastighet. Ett litet fel på skivan blir därför lätt allvarligt. En DVD-skiva snurrar ännu fortare. Undvik att skriva på skivan med spritpenna. Spriten kan nämligen skada lacken på skivan. Om du måste skriva skall du göra det längst in, närmast centrumhålet. Sätt aldrig några dekaler, klisterlappar eller tejp på skivan. Den börjar nämligen då lätt att vobbla och går då inte att läsa Ta aldrig med fingrarna på skivan. Ta alltid i centrumhålet eller längs kanterna. Förvara skivorna i sina fodral. Undvik att låta dem ligga framme i solen. Solljus skadar nämligen plasten och i värsta fall även informationen på skivan. Förvara dina skivor så dammfritt som möjligt. Dammet på skivorna kan störa strålen som läser av dem. Undvik också att förvara skivorna vid extrema temperaturer. Framförallt värme är skadligt för skivorna. Torka aldrig av en skiva med handen, mot byxbenet eller mot tröjan. Blås bort det värsta dammet och ta en mjuk trasa för att avlägsna smuts. Torka från mitten och ut. Skivorna tål vatten och kan tvättas försiktigt om de skulle bli hårt smutsade. Gnid aldrig skivorna, eftersom repor då lätt uppstår. Lägg aldrig en skiva direkt på bordet. Använd alltid fodralet. Om du måste lägga ifrån dig en skiva skall du placera den med den blanka sidan neråt. Aldrig med lacken (=ovansidan) neråt. Ta säkerhetskopior av dina viktigaste skivor. Har du väl förstört en skiva är datan på den förlorad för alltid! Den här sidan skrev ursprungligen 2000, men har omarbetats i omgångar, senast i juni 2006. |