Por que CDs e DVDs são preenchidos do centro para fora?


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Recentemente, tive que gravar um DVD pela primeira vez em muito tempo e fiquei imaginando por que os CDs e DVDs começam no centro e vão na direção do limite.

Mídias mais antigas de discos rotativos, como discos de vinil, começaram da borda e foram em direção ao centro, por isso não poderiam ter sido por razões históricas.

Estou procurando boas fontes de raciocínio para essa estrutura de dados.

Respostas:


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

Observe que a suposição acima feita na pergunta está incorreta.

Resumo :

  • Por razões históricas , escrever (e ler) a partir do interior faz sentido (discos de tamanhos diferentes são possíveis, conforme explicado em outras respostas).

  • Por razões de desempenho de leitura , os discos modernos podem ser gravados (e lidos) externamente ou em ambas as direções (camada dupla).

Notas:

  1. A maioria dos discos tem um tamanho padrão.

  2. CDs e DVDs produzidos comercialmente não são gravados, mas impressos em uma impressora.

    Embora todos os DVDs (caseiros e comerciais) utilizem "poços" e "solavancos" criados fisicamente (os poços do lado ilegível e os solavancos do lado legível) nos discos para armazenar as informações de vídeo e áudio, existe uma diferença de como os "poços" e os "solavancos" são criados em DVDs comerciais versus a maneira 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. Esse processo é parecido com o modo como são feitos os discos de vinil - embora a tecnologia seja obviamente diferente (os discos de vinil são estampados com ranhuras versus o DVD, com cavidades e solavancos).

    Fonte A diferença entre Comercial e DVDs Home-gravadas

O restante desta resposta se concentra no aspecto de desempenho.

As exceções à escrita (e leitura) a partir do interior são jogos XBox (e outros jogos de consoles de jogos) e DVDs de camada dupla (filmes).


Jogos Xbox

Os jogos do Xbox têm os dados gravados de fora para dentro por razões de desempenho - já 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, dupla camada) e são realmente gravados de uma maneira muito interessante. Os jogos são gravados da parte externa dos discos DVD-9 para dentro, o que significa que a maioria dos discos realmente terá a maioria de seus dados armazenados em torno do perímetro externo do disco.

Como a unidade de DVD no Xbox é uma unidade de velocidade angular constante (CAV), ela pode ler mais dados por segundo das faixas mais externas, tornando essa uma maneira altamente otimizada de armazenar dados nos DVDs para reduzir o tempo de carregamento. Obviamente, a unidade também pode ler CDs e DVDs regulares.

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

DVDs de dupla camada (filmes)

Os DVDs de dupla camada podem ser gravados em qualquer direção - existem dois modos de gravação.

A maioria dos filmes é escrita como caminho de trilha oposto . Um filme será dividido entre as camadas, portanto, não será necessário procurar a borda interna na alteração da camada.

Existem dois modos para orientação de camada dupla. Com o caminho de trilha paralelo (PTP), usado no DVD-ROM, ambas as camadas começam no diâmetro interno (ID) e terminam no diâmetro externo (OD) com a saída. Com OTP (Opposite Track Path), usado no DVD-Video, a camada inferior inicia no ID e a camada superior 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

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A coisa sobre os jogos XBox é simplificada a ponto de ser menos que precisa. Um disco Xbox é um DVD normal gravado da maneira normal (números baixos de setor por dentro e números altos de setor por fora). Eles simplesmente usam algum layout de faixa não-padrão (e sistema de arquivos não-padrão) para armazenar itens nos setores mais altos disponíveis. Porém, nada é "escrito de fora para dentro", que seria fisicamente incompatível com as unidades normais, porque a direção da espiral estaria errada.
Hbbs

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O GameCube, como mencionado em outra resposta, é um exemplo de um sistema que realmente não executar a espiral de outra maneira, porque esse sistema não se preocupa com a leitura DVDs normais.
Hbbs

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@ Hobbs 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 unidades de DVD podem ser invadidos para ler discos Wii / GC. Não acredito que haja indicação de que a própria espiral esteja em uma direção oposta; Lembro-me de ler que é um mito popular. Se você puder fornecer uma boa fonte (por exemplo, alguma análise técnica em vez de alguém em um fórum afirmando), eu me retratarei com prazer!
Muzer

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@obbs Não vejo nada sobre os discos do GameCube sendo gravados de fora para dentro em Anatomia de uma autenticação óptica média . 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 chaves de descriptografia na área de corte contínuo.
precisa saber é o seguinte

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Destina-se a permitir discos de tamanhos diferentes.

Hoje, o disco óptico padrão tem 12 cm de diâmetro. No entanto, as mídias ópticas são historicamente produzidas em uma ampla variedade de tamanhos. Os LaserDiscs das décadas de 1970 e 1980 foram feitos em tamanhos de 30 cm, 20 cm e 12 cm; mais recentemente, CDs, DVDs e BDs são criados em um formato Mini de 8 cm (armazenando 210 MB, 1,4 GB e 7,8 GB, respectivamente), além dos 12 cm padrão.

Diferentemente dos discos de vinil, nos quais a agulha pode ser facilmente colocada no disco manualmente, os leitores eletrônicos de disco óptico precisariam de componentes extras (ou pelo menos lógicas extras de firmware) para encontrar a borda do disco e localizar a primeira faixa se eles fossem reproduzidos. fora para dentro, o que tornaria seu design consideravelmente mais complexo e caro. O centro do disco fornece um local de início consistente para qualquer disco inserido no aparelho, independentemente do seu tamanho.

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

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

  • É mais rápido ler do lado de fora do disco do que do lado de dentro. Na mesma velocidade de rotação (por exemplo, 10000 rpm), a velocidade linear na parte externa do disco é maior que a velocidade linear na parte interna do disco, resultando em maior desempenho para a parte externa. Acima de 10000 rpm, os discos ópticos podem oscilar excessivamente e até quebrar, colocando um limite superior na velocidade de rotação.
  • Isso dificulta a cópia ilegal de discos. Como mencionado acima, a maioria dos leitores de disco óptico trabalha de dentro para fora. Um disco lido de fora para dentro não pode ser lido com leitores de disco óptico comuns.

Esta resposta está incorreta. Nem todos os DVDs são escritos desta forma :)
DavidPostill

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@DavidPostill Portanto, é a pergunta que está incorreta. :)
Kamil Maciorowski

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Acordado. Isso não torna a resposta fundamentalmente errada. A pergunta (incorretamente) pressupõe que todas as mídias ópticas sejam lidas de dentro para fora, e a resposta é baseada nessa suposição. Editei a resposta para refletir o fato de que algumas mídias ópticas proprietárias leem de fora para dentro.
precisa saber é o seguinte

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A pergunta não diz "todas as mídias ópticas" em nenhum lugar, refere-se especificamente a CDs e DVDs.
Qsdfdsaq 01/01

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Também permite fazer discos de formas diferentes . Embora eu não tenha certeza se é intencional ou uma conseqüência de escrever primeiro no centro.
Olivier Grégoire

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Com o vinil, era mais fácil colocar a agulha do lado de fora do que do lado de dentro do disco giratório.

Os CDs podem ter tamanhos e formatos diferentes. O disco pode ter qualquer tamanho, começando por dentro. Além disso, a maioria das pessoas tocará o CD na borda - menos impressões digitais quando a unidade ler a primeira faixa.

BTW Isso tem a ver com a velocidade. As primeiras unidades de CD tinham velocidade constante na leitura dos dados.


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Ponto interessante, mas eles não poderiam ter conhecido que as pessoas fariam formas estranhas e maravilhosas para começar.
Burgi 01/01

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O tamanho de um disco provavelmente é bastante importante aqui. Se você presumir que precisa iniciar em um ponto central fixo e sair, o disco poderá, dentro do razoável, ser do tamanho que você desejar. Se você começar do lado de fora e trabalhar para dentro, deverá ter um tamanho de disco definido.
Mokubai

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@AndrewMorton Esclarecimento: O primeiro foi derivado de discos de áudio e tinha CLV. Laserdiscs como sistema mais antigo usavam CLV. Os discos de áudio (ou vídeo) não beneficiam do CAV, mas de uma taxa de dados constante. Os CDs de áudio tinham, portanto, 495 a 212 rpm -> movimentos do disco a 1,2 m / s pelo laser lido. Para a taxa de dados constante, CD de áudio, DVD de vídeo e BluRay usam CLV. Os CD-ROMs do primeiro computador tinham velocidade "simples" ou "1x", equivalente aos CDs de áudio (~ 150 KiB / s). Os CD-ROMs posteriores devem ser mais rápidos e, para ganhar mais velocidade (ou ter melhores valores de marketing) em algum momento, o CAV foi introduzido.
Offler

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@burgi Shape é um efeito colateral dos tamanhos variáveis.
Offler

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@Burgi Eles sabiam, porque já aconteceu décadas atrás com discos de vinil. en.wikipedia.org/wiki/Unusual_types_of_gramophone_records
Agent_L 2/17/17

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Juntamente com as razões já citadas, quando os CDs eram novos, havia também uma discussão sobre o fato de que arranhões do manuseio normal eram muito mais propensos a ocorrer nas bordas do disco do que no centro (especialmente os de desalinhamento). ao colocar um disco em uma bandeja de disco).

Com os dados começando do centro, e os riscos são mais prováveis ​​nas bordas, é mais provável que os riscos ocorram em parte do disco que não contém dados; portanto, o risco não afeta a leitura dos dados.


Exceto que, pelo menos em alguns casos, blocos de identificação e material de proteção contra gravação estavam nos anéis mais externos.
Carl Witthoft 5/17/17

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@CarlWitthoft: Verdade - mas essas coisas foram invadidas após o fato, não fazendo parte do design original.
Jerry Coffin

1

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

Em termos práticos, isso significava que, à medida que as baterias descarregavam, você realmente precisava de menos energia mecânica para girar o disco e obter a mesma taxa de dados de superfície.


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Isso implica que o tempo de execução da bateria foi limitado à reprodução de um CD.
precisa saber é o seguinte

Isso foi. Bem, depois de um tempo foi. :)
Stijn de Witt

1

Outras respostas são boas. Li em algum lugar que os danos nos discos acontecem com mais frequência e mais severidade na parte externa do que na parte interna.

Se isso for verdade, isso significaria para os CDs que eles teriam melhor durabilidade. CDs raramente comerciais são gravados na íntegra. Danos à parte não escrita do CD seriam irrelevantes.

Além disso, o sumário ou sistema de arquivos em um disco, se gravado na parte mais interna do CD / DVD, seria melhor protegido e permitiria, pelo menos, a leitura de dados parciais do restante do CD. Mas eu não verifiquei a posição exata desses dados nos diferentes tipos de disco e modos de gravação, então não sei se foram escritos dessa maneira.


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. Faz muito tempo. Só posso dizer que algum software de gravação tem a configuração de prioridade, onde é possível escolher onde arquivos específicos serão gravados. Arquivos com prio superior são gravados antes daqueles com prio inferior. k3bexpõe isso, também acho que as ferramentas de nível inferior usadas por ele (provavelmente mkisofs -sort).
akostadinov 9/01/17

Por outro lado, não vejo mkisofsreadme mencionou nada sobre riscos: fifi.org/doc/mkisofs/README.sort
akostadinov

-3

A maioria dos CDs / DVDs não está totalmente cheia. É mais rápido para o computador armazenar ou encontrar os dados necessários na parte interna devido ao diâmetro menor, a distância percorrida pelo cabeçote 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 porção externa mantém mais e menos deslocamento lateral é necessário.
fixer1234

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Na verdade, AFAIK, a taxa de leitura é constante, o inversor simplesmente precisa girar mais rápido ao ler dados da maioria dos cilindros internos.
Salman A

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@SalmanA: CD de música são Velocidades Angulares Constantes. Os drives de computador modernos são de fato a velocidade linear constante, girando mais rapidamente nas trilhas internas. Isso requer componentes eletrônicos mais inteligentes.
MSalters

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Os CDs de música @MSalters são CLV. Todos os discos de CD têm densidade de bits linear constante - portanto, a música é tocada com CLV; taxa de rotação variável foi feita ajustando as 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 variedade de taxas de bits, para que possam girar rapidamente e se adaptar a quaisquer resultados de taxa de bits.
Greggo
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