Warum füllen sich CDs und DVDs von innen nach außen?

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Burgi

Ich musste vor kurzem zum ersten Mal seit langem eine DVD brennen, und ich wunderte mich, warum CDs und DVDs in der Mitte beginnen und in Richtung Rand gehen.

Ältere rotierende Disc-Medien wie Vinyl-Schallplatten begannen vom Rand und gingen in Richtung Mitte, so dass dies aus historischen Gründen nicht möglich gewesen wäre.

Ich suche nach guten Quellen zur Begründung dieser Datenstruktur.

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7 Antworten auf die Frage

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bwDraco

Dies ist für Scheiben unterschiedlicher Größe vorgesehen.

Die standardmäßige optische Platte hat heute einen Durchmesser von 12 cm. Optische Medien wurden jedoch in der Vergangenheit in einer Vielzahl von Größen hergestellt. Die LaserDiscs der 1970er und 1980er Jahre wurden in den Größen 30 cm, 20 cm und 12 cm hergestellt. In jüngerer Zeit werden CDs, DVDs und BDs zusätzlich zu den standardmäßigen 12 cm in einem 8-cm- Mini- Formfaktor (210 MB, 1,4 GB bzw. 7,8 GB) hergestellt.

Im Gegensatz zu Schallplatten, bei denen die Nadel einfach von Hand auf die Platte gelegt werden kann, benötigen elektronische Abspielgeräte für optische Platten zusätzliche Komponenten (oder zumindest zusätzliche Firmware-Logik), um den Rand der Platte zu finden und den ersten Titel zu finden, wenn sie von der CD abgespielt werden von außen, was ihre Konstruktion erheblich komplexer und teurer machen würde. Die Mitte der Disc bietet einen konsistenten Startort für jede in den Player eingelegte Disc, unabhängig von ihrer Größe.

Es werden jedoch nicht alle optischen Medien von innen gelesen.

Während die meisten optischen Standardmedien auf diese Weise gelesen werden, gibt es proprietäre Plattenformate (manchmal in Spielkonsolen zu sehen), die eine oder nur einige bestimmte Größen annehmen und von außen gelesen werden. Dafür gibt es mehrere Gründe:

  • Es ist schneller von der Außenseite der Disk zu lesen als von innen. Bei gleicher Drehzahl (z. B. 10000 U / min) ist die lineare Geschwindigkeit an der Außenseite der Scheibe höher als die lineare Geschwindigkeit an der Innenseite der Scheibe, was zu einer höheren Leistung nach außen führt. Oberhalb von 10000 U / min können optische Discs übermäßig wackeln und sogar zersplittern, wodurch die Drehzahl begrenzt wird.
  • Das illegale Kopieren von Discs wird dadurch erschwert. Wie oben erwähnt, arbeiten die meisten optischen Plattenspieler von innen nach außen. Eine Disc, die von außen eingelesen wird, kann mit herkömmlichen optischen Disc-Lesegeräten nicht gelesen werden.
Diese Antwort ist falsch. Nicht alle DVDs sind so geschrieben :) DavidPostill vor 7 Jahren 0
@DavidPostill Also ist die Frage falsch. :) Kamil Maciorowski vor 7 Jahren 15
Einverstanden. Das macht die Antwort nicht grundsätzlich falsch. Die Frage (falsch) geht davon aus, dass alle optischen Medien von innen nach außen gelesen werden, und die Antwort basiert auf dieser Annahme. Ich habe die Antwort bearbeitet, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass einige proprietäre optische Datenträger von außerhalb gelesen werden. bwDraco vor 7 Jahren 1
Die Frage besagt nicht "alle optischen Medien", sondern bezieht sich speziell auf CDs und DVDs. qasdfdsaq vor 7 Jahren 4
Außerdem können verschiedene [geformte Datenträger] erstellt werden (https://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_Compact_Disc). Ich bin mir zwar nicht sicher, ob es beabsichtigt ist oder als Folge davon, zuerst im Zentrum zu schreiben. Olivier Grégoire vor 7 Jahren 3
Es ist nicht richtig zu sagen, dass die Wahl des Beginns des Lesens spezielle Komponenten erfordert. Es ist nur ein bisschen Firmware und nicht einmal ein großes Stück, da der Anfang der Daten (erster Sektor) jedes Mal auf aktive Weise gefunden wird. Das Laufwerk verwendet keine mechanischen harten Stopps, um sie zu finden. Wenn Sie sich die Funktionsweise von Read-Laufwerken ansehen, werden Sie feststellen, dass der optische Kopf nicht gegen den Anschlag stößt (travel-limit_, wenn er versucht, den Anfang und den Beginn der Daten zu lokalisieren. Die Laufwerke können auch die Lesegeschwindigkeit wählen. Jedes vernünftige Laufwerk kann CLV lesen, es handelt sich buchstäblich um eine Firmware-Einstellung. Kuba Ober vor 7 Jahren 0
TL; DR: Bei einem modernen optischen Laufwerk handelt es sich bei den Positionier- und Lesegeschwindigkeitsservos um Firmware. Kuba Ober vor 7 Jahren 0
Diese Dinge stammen jedoch zu einem großen Teil aus der Geschichte, so dass moderne Antriebe nur eine geringe Relevanz haben. Stijn de Witt vor 7 Jahren 0
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DavidPostill

Warum füllen CDs und DVDs ihre Daten von der Mitte nach außen?

Beachten Sie, dass die oben genannte Annahme in der Frage falsch ist.

Zusammenfassung :

  • Aus historischen Gründen ist das Schreiben (und Lesen) von innen sinnvoll (Disketten unterschiedlicher Größe sind möglich, wie in anderen Antworten erläutert).

  • Für die Leseleistung Gründen können moderne Festplatten geschrieben werden (und lesen), die außerhalb oder sogar in beiden Richtungen (Dual - Layer).

Anmerkungen:

  1. Die meisten Festplatten haben eine Standardgröße.

  2. Kommerziell hergestellte CDs und DVDs werden nicht geschrieben, sondern auf einer Presse abgestempelt .

    Obwohl alle DVDs (sowohl hausgemachte als auch kommerzielle) "Pits" und "Bumps" verwenden, die physisch erstellt wurden (die Pits auf der unlesbaren Seite und die Bumps auf der lesbaren Seite), um die Video- und Audioinformationen auf den Discs zu speichern, gibt es eine Unterschied, wie "Pits" und "Bumps" auf handelsüblichen DVDs erstellt werden, und wie sie auf einer selbst aufgenommenen DVD erstellt werden.

    DVD-Filme, die Sie in der örtlichen Video-Filiale kaufen, werden mit einem Stempelverfahren hergestellt. Dieses Verfahren ähnelt der Herstellung von Vinyl-Schallplatten - obwohl die Technologie offensichtlich anders ist (Vinyl-Schallplatten sind mit Rillen versehen, im Gegensatz zu DVDs, die mit Vertiefungen und Erhebungen versehen sind).

    Quelle der Unterschied zwischen kommerzieller und Heim bespielte DVD

Der Rest dieser Antwort konzentriert sich auf den Leistungsaspekt.

Ausnahmen zum Schreiben (und Lesen) von innen sind XBox-Spiele (und andere Spielekonsolen-Spiele) und Dual Layer-DVDs (Filme).

Xbox-Spiele

Bei Xbox-Spielen werden die Daten aus Performance-Gründen von außen geschrieben - da sich das Äußere schneller dreht als das Innere, können die Daten schneller gelesen werden.

Die Xbox-Spiele selbst sind auf DVD-9-Discs (9 GB, einseitig, Double Layer) formatiert und eigentlich sehr interessant geschrieben. Die Spiele werden von der Außenseite der DVD-9-Discs nach innen geschrieben, was bedeutet, dass bei den meisten Discs der Großteil ihrer Daten um den äußeren Umfang der Disc gespeichert wird.

Da es sich bei dem DVD-Laufwerk in der Xbox um ein CAV-Laufwerk (Constant Angular Velocity) handelt, kann es mehr Daten pro Sekunde aus den äußersten Spuren lesen, wodurch die Speicherung von Daten auf den DVDs optimiert wird, um die Ladezeiten zu reduzieren. Natürlich kann das Laufwerk auch normale CDs und DVDs lesen.

Source Hardware Hinter den Konsolen - Teil I: Microsofts Xbox

Dual Layer DVDs (Filme)

DVDs mit zwei Schichten können in beide Richtungen geschrieben werden - es gibt zwei Schreibmodi.

Die meisten Filme werden als umgekehrter Spurpfad geschrieben . Ein Film wird über die Ebenen verteilt, sodass beim Ebenenwechsel kein Rücksprung zum inneren Rand erforderlich ist.

Es gibt zwei Modi für die Ausrichtung auf zwei Ebenen. Bei einem auf DVD-ROM verwendeten parallelen Spurpfad (PTP) beginnen beide Schichten am Innendurchmesser (ID) und enden am Außendurchmesser (OD) mit dem Ausgang. Bei OTP (Opposite Track Path), der für DVD-Video verwendet wird, beginnt die untere Ebene bei der ID und die obere Ebene beim OD, an dem die andere Ebene endet. Sie teilen sich einen Eingang und einen Ausgang.

Quell- DVD-R DL

Ich habe diese Antwort akzeptiert, da sie die umfassendsten Nachforschungen enthält und die verschiedenen Methoden erläutert, die mir bei meiner ursprünglichen Anfrage nicht bekannt waren. Burgi vor 7 Jahren 2
@Burgi - nicht nur Platten unterschiedlicher Größe - [auch unterschiedlich geformte!] (Https://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_Compact_Disc) (Ich persönlich habe einen fünfzackigen Stern gesehen, der als Teil eines verkauft wurde.) Kinderspielzeug). Clockwork-Muse vor 7 Jahren 0
Die Sache mit XBox-Spielen ist so vereinfacht, dass sie weniger genau ist. Eine Xbox-Disc ist eine normale DVD, die auf normale Weise geschrieben wurde (niedrige Sektornummern innen, hohe Sektornummern außen). Sie verwenden einfach ein nicht standardmäßiges Track-Layout (und ein nicht standardmäßiges Dateisystem), um Inhalte in den höchsten verfügbaren Sektoren zu speichern. Tatsächlich wird jedoch nichts "von außen hineingeschrieben", was mit normalen Laufwerken physikalisch nicht kompatibel wäre, da die Spiralrichtung falsch wäre. hobbs vor 7 Jahren 9
Der GameCube ist, wie in einer anderen Antwort erwähnt, ein Beispiel für ein System, das die Spirale * tatsächlich * in die andere Richtung führt, da dieses System keine normalen DVDs lesen möchte. hobbs vor 7 Jahren 3
Das ist auch nicht alles richtig. Von außen eingespielte allgemeine Schallplatten, aber es gab ** recordere (man kann sie in alten Filmen sehen), die kompatible Plattenspieler schneiden, und jemand, der Foley studiert hatte, sagte mir, dass seine gespeicherten Schallplatten von innen oder außen stehen könnten draußen und konnte in beide Richtungen drehen, daher war es wichtig, jeden Artikel vor einer Live-Show zu überprüfen. JDługosz vor 7 Jahren 0
@hobbs Ich glaube nicht, dass der Gamecube seine Scheiben mit der Spirale in die andere Richtung schreibt. Die Wii kann DVDs lesen (obwohl nicht offiziell), und es können zahlreiche Firmwares für DVD-Laufwerke gehackt werden, um Wii / GC-Discs zu lesen. Ich glaube nicht, dass es Anzeichen dafür gibt, dass die Spirale selbst in eine entgegengesetzte Richtung verläuft. Ich erinnere mich an das Lesen, dass dies ein populärer Mythos ist. Wenn Sie eine gute Quelle angeben können (z. B. eher eine technische Analyse als jemanden, der dies in einem Forum behauptet), ziehe ich gerne zurück! Muzer vor 7 Jahren 1
@hobbs Ich sehe nichts darüber, dass GameCube-Discs in [Anatomie eines optischen Datenträgers] geschrieben werden (http://debugmo.de/2008/11/anatomy-of-an-optical-medium-authentication/ ). Es ist ein proprietäres Dateisystem, ein physikalischer Sektor, der sich konzeptionell genauso von Standard-DVD unterscheidet wie CD-ROM XA von Modus 1 und einige Entschlüsselungsschlüssel im Burst-Cutting-Bereich. Damian Yerrick vor 7 Jahren 1
Bei Vinyl - Constant RPM - ist die Lineargeschwindigkeit am äußeren Rand höher und die Klangqualität somit besser. Musik-CDs haben in jedem Radius eine konstante Bit-Dichte, daher gibt es dort keine solche Überlegung. greggo vor 7 Jahren 1
In den PS2-Tagen haben wir die Reihenfolge der Dateien optimiert, auf die die Dateien geschrieben wurden, damit die Dateien, auf die am häufigsten zugegriffen wird, die höchste Lesegeschwindigkeit haben und Dateien für die gleiche Ebene zusammen gelesen werden. Jack Aidley vor 7 Jahren 0
Ich füge dieser hervorragenden Antwort hinzu, dass in der Praxis der Beginn der Daten von außen nachteilig für die Langlebigkeit sein könnte, da die Außenseite der Platte stärkerem Verschleiß unterliegt als die Innenseite (schauen Sie sich nur einige alte Discs und den Schaden an scheint irgendwie immer nahe an den Rändern der Scheibe zu sein). Stijn de Witt vor 7 Jahren 0
@StijndeWitt Danke, aber wie in einem Kommentar zu einer anderen Antwort hervorgehoben: "Identifizierungsblöcke und Schreibschutzsachen befanden sich in den äußersten Ringen" DavidPostill vor 7 Jahren 0
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Offler

Bei Vinyl war es einfacher, die Nadel nach außen zu legen als auf der Innenseite der Spinnplatte.

CDs können unterschiedliche Größen und Formen haben. Die Disc kann von innen eine beliebige Größe haben. Die meisten Leute berühren auch die CD am Rand - weniger Fingerabdrücke, wenn das Laufwerk den ersten Titel liest.

Übrigens hat es nichts mit der Geschwindigkeit zu tun. Die ersten CD-Laufwerke hatten eine konstante Geschwindigkeit beim Lesen der Daten.

Interessanter Punkt, aber sie hätten nicht gewusst, dass die Leute seltsame und wundervolle Formen ansetzen würden. Burgi vor 7 Jahren 1
Die Größe einer Platte ist hier wahrscheinlich der Schlüssel. Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie an einem festen Mittelpunkt beginnen und nach außen gehen müssen, kann Ihre Festplatte innerhalb eines bestimmten Grunds beliebig groß sein. Wenn Sie von außen beginnen und nach innen arbeiten, müssen Sie eine festgelegte Festplattengröße haben. Mokubai vor 7 Jahren 9
Ihr letzter Satz ist mehrdeutig. Meinen Sie, die ersten CD-Laufwerke hatten eine konstante Winkelgeschwindigkeit (variable Datenrate, konstante Geschwindigkeit des Antriebsmotors) oder konstante lineare Geschwindigkeit (konstante Datenrate, variable Geschwindigkeit des Antriebsmotors)? Andrew Morton vor 7 Jahren 0
@AndrewMorton Klarstellung: Die erste wurde von Audio-Discs abgeleitet und hatte CLV. Laserdiscs als älteres System verwendeten CLV. Audio- (oder Video-) Discs profitieren nicht von CAV, sondern von einer konstanten Datenrate. -Audio-CDs hatten daher 495 bis 212 U / min. -> Die CD bewegt sich mit 1,2 m / s per Leselaser. Für die konstante Datenrate Audio-CD, Video-DVD und Blu-Ray verwenden Sie CLV. Die ersten Computer-CD-ROMs hatten eine Geschwindigkeit von "Single" oder "1x", was den Audio-CDs (~ 150 KiB / s) entsprach. Spätere CD-ROMs sollten schneller sein und an einem bestimmten Punkt CAV eingeführt haben, um schneller zu werden (oder bessere Vermarktungswerte zu erzielen). Offler vor 7 Jahren 3
@burgi Shape ist ein Nebeneffekt der variablen Größen. Offler vor 7 Jahren 1
@Burgi Sie wussten es, weil es schon vor Jahrzehnten mit Schallplatten geschah. https://en.wikipedia.org/wiki/Unusual_types_of_gramophone_records Agent_L vor 7 Jahren 1
Kann jemand bitte das "dann" ("dann das Innere") auf "als" korrigieren? (Ich habe nicht genug Repräsentanten, um das zu bearbeiten.) BCdotWEB vor 7 Jahren 0
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Jerry Coffin

Neben den bereits genannten Gründen, als es sich um neue CDs handelte, wurde auch darüber diskutiert, dass Kratzer beim normalen Umgang mit den Platten eher an den Rändern der Platte als in der Mitte auftraten (insbesondere durch Dejustage) beim Einlegen einer CD in ein CD-Fach).

Da die Daten von der Mitte aus beginnen und Kratzer eher in Richtung der Kanten auftreten, treten Kratzer häufiger auf einem Teil der Festplatte auf, der keine Daten enthält. Der Kratzer hat also keine Auswirkung auf das Lesen der Daten.

Nur in einigen Fällen befanden sich Identifikationsblöcke und Schreibschutzsachen in den äußersten Ringen. Carl Witthoft vor 7 Jahren 0
@CarlWitthoft: Richtig - aber das waren Dinge, auf die nachträglich gehackt wurde, nicht Teil des ursprünglichen Designs. Jerry Coffin vor 7 Jahren 1
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Tom Williams

Beachten Sie auch, dass CDs ursprünglich die Übertragbarkeit als Funktion erwarteten, z. B. Sony Walkman, die bereits als Kassettenrecorder vorhanden war. Diese frühen tragbaren Player verlangsamten ihre Rotation, während sich der Lesekopf weiter von der Mitte entfernte.

In der Praxis bedeutete dies, dass Sie mit dem Entladen Ihrer Batterien tatsächlich weniger mechanische Leistung benötigten, um die Festplatte zu drehen, um die gleiche Oberflächendatenrate zu erhalten.

Dies bedeutet, dass die Akkulaufzeit auf die Wiedergabe einer CD beschränkt war. fixer1234 vor 7 Jahren 2
Es war. Nun, nach einer Weile war es soweit. :) Stijn de Witt vor 7 Jahren 0
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akostadinov

Andere Antworten sind gut. Ich habe irgendwo gelesen, dass Festplatten am häufigsten beschädigt werden und im äußeren Teil schwerer als im inneren Teil auftreten.

Wenn dies zutrifft, hätte dies für CDs eine bessere Haltbarkeit bedeutet. Selten werden kommerzielle CDs voll geschrieben. Schäden an dem ungeschriebenen Teil der CD wären unerheblich.

Auch das Inhaltsverzeichnis oder das Dateisystem auf einer Diskette, wenn sie im innersten Teil der CD / DVD geschrieben ist, wäre besser geschützt und erlaubt zumindest das Lesen von Teildaten vom Rest der CD. Ich habe jedoch nicht die genaue Position dieser Daten auf den verschiedenen Plattentypen und Schreibmodi überprüft, daher weiß ich nicht, ob sie so geschrieben sind.

Könnten Sie dazu einige Quellen angeben? Dies wurde bereits von @jerrycoffin (auch ohne Quellen) spekuliert. Burgi vor 7 Jahren 0
@Burgi, ops, hat seine Antwort verpasst. Ich habe keine Referenz. War vor langer Zeit Ich kann nur sagen, dass einige Brennsoftware die Prioritätseinstellung hat, wo man auswählen kann, wo bestimmte Dateien geschrieben werden. Dateien mit einem höheren Preis werden vor denen mit einem niedrigeren Preis geschrieben. `k3b` macht das deutlich, ich schätze auch die von ihm verwendeten untergeordneten Werkzeuge (wahrscheinlich` mkisofs -sort`). akostadinov vor 7 Jahren 0
Auf der anderen Seite sehe ich nicht, dass in "mkisofs" Readme etwas über Kratzer erwähnt wird: http://www.fifi.org/doc/mkisofs/README.sort akostadinov vor 7 Jahren 0
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jkj

Die meisten CDs / DVDs sind nicht vollständig gefüllt. Es ist für den Computer schneller, die erforderlichen Daten aufgrund eines kleineren Durchmessers im inneren Bereich zu speichern oder zu finden, und die vom Lesekopf zurückgelegte Entfernung ist geringer als bei dem äußeren Umfang der Platte, wo der Durchmesser maximal ist. Speichern und Suchen in den innersten Kreisen / Zylindern spart Zeit und Energie.

Wäre es nicht das Gegenteil? Der äußere Abschnitt hält mehr, so dass weniger seitliche Bewegung erforderlich ist. fixer1234 vor 7 Jahren 10
Eigentlich, AFAIK, die Lesegeschwindigkeit ist konstant, das Laufwerk muss einfach schneller drehen, wenn Daten aus den meisten Zylindern gelesen werden. Salman A vor 7 Jahren 1
@ SalmanA: Musik-CDs haben eine konstante Winkelgeschwindigkeit. Moderne Computerlaufwerke sind tatsächlich mit konstanter linearer Geschwindigkeit und drehen sich schneller für die inneren Spuren. Dies erfordert eine intelligentere Antriebselektronik. MSalters vor 7 Jahren 1
@MSalters Musik-CDs sind CLV. Alle CD-Platten haben eine konstante lineare Bit-Dichte - Musik wird also mit CLV abgespielt. Die variable Drehrate wurde durch Anpassen der Drehzahl durchgeführt, um einen FIFO halb voll zu halten. Gleiches gilt für frühe CD-ROM-Laufwerke. Neuere Bänder können schnell eine Vielzahl von Bitraten lesen, sodass sie sich schnell drehen und sich an die Bitraten anpassen können. greggo vor 7 Jahren 1

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