Warum füllen sich CDs und DVDs von der Mitte nach außen?

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

Ältere Rotationsmedien wie Schallplatten begannen am Rand und gingen in Richtung Zentrum, so dass dies aus historischen Gründen nicht möglich gewesen wäre.

Ich suche nach guten Quellen für die Begründung dieser Datenstruktur.

Burgi
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Antworten:

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

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

Zusammenfassung :

  • Aus historischen Gründen ist es sinnvoll, von innen zu schreiben (und zu lesen) (Platten 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 produzierte CDs und DVDs nicht geschrieben werden , sondern gestempelt auf einer Presse.

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

    DVD-Filme, die Sie im örtlichen Videobetrieb kaufen, werden im Stanzverfahren hergestellt. Dieser Vorgang ähnelt der Art und Weise, wie Schallplatten hergestellt werden - obwohl die Technologie offensichtlich anders ist (Schallplatten sind mit Rillen versehen, während DVDs mit Vertiefungen und Unebenheiten versehen sind).

    Quelle Der Unterschied zwischen kommerziellen und selbst aufgenommenen DVDs

Der Rest dieser Antwort konzentriert sich auf den Leistungsaspekt.

Die Ausnahmen für das Schreiben (und Lesen) von innen sind XBox-Spiele (und andere Spiele-Konsolenspiele) und Dual-Layer-DVDs (Filme).


Xbox-Spiele

Bei Xbox-Spielen werden die Daten aus Leistungsgründen von außen in das Laufwerk geschrieben - da sich die Außenseite schneller dreht als die Innenseite, können die Daten schneller gelesen werden.

Die Xbox-Spiele selbst sind auf DVD-9-Discs (9 GB, einseitig, doppelschichtig) gespeichert und tatsächlich auf sehr interessante Weise geschrieben. Die Spiele werden von der Außenseite der DVD-9-Discs in die Innenseite geschrieben, was bedeutet, dass bei den meisten Discs der größte Teil der Daten tatsächlich um den äußeren Umfang der Disc gespeichert ist.

Da es sich bei dem DVD-Laufwerk in der Xbox um ein CAV-Laufwerk (Constant Angular Velocity) handelt, kann es mehr Daten pro Sekunde von den Spuren in äußerster Randlage lesen. Dies ist eine äußerst optimierte Methode zum Speichern von Daten auf DVDs, um die Ladezeiten zu verkürzen. Natürlich kann das Laufwerk auch normale CDs und DVDs lesen.

Source Hardware Hinter den Konsolen - Teil I: Microsofts Xbox

Dual Layer DVDs (Filme)

Dual-Layer-DVDs können in beide Richtungen beschrieben werden. Es gibt zwei Schreibmodi.

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

Es gibt zwei Modi für die Dual-Layer-Ausrichtung. Bei PTP (Parallel Track Path), das auf DVD-ROMs verwendet wird, beginnen beide Schichten am Innendurchmesser (ID) und enden am Außendurchmesser (OD) mit dem Auslauf. Bei OTP (Opposite Track Path), das bei DVD-Video verwendet wird, beginnt die untere Ebene bei der ID und die obere Ebene bei der OD, wo die andere Ebene endet. Sie teilen sich einen Lead-In und einen Lead-Out.

Quell- DVD-R DL

DavidPostill
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Ich habe diese Antwort akzeptiert, da sie die umfassendste Recherche enthält und die verschiedenen Methoden erklärt, die mir nicht bekannt waren, als ich die Frage ursprünglich gestellt habe.
Burgi
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Die Sache mit XBox-Spielen ist so vereinfacht, dass sie nicht mehr genau ist. Bei einer Xbox-Disc handelt es sich um eine normale DVD, die auf normale Weise beschrieben 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 ist jedoch nichts "von außen nach innen geschrieben", was mit normalen Antrieben physikalisch nicht kompatibel wäre, da die Spiralrichtung falsch wäre.
Hobbs
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Der GameCube ist, wie in einer anderen Antwort erwähnt, ein Beispiel für ein System, das die Spirale tatsächlich in die andere Richtung abläuft, da es diesem System nicht wichtig ist, normale DVDs zu lesen.
Hobbs
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@hobbs Ich glaube nicht, dass der Gamecube seine Discs mit der Spirale in die andere Richtung schreibt. Die Wii kann DVDs lesen (wenn auch nicht offiziell), und viele DVD-Laufwerks-Firmwares können gehackt werden, um Wii / GC-Discs zu lesen. Ich glaube nicht, dass es Anzeichen dafür gibt, dass die Spirale selbst in die entgegengesetzte Richtung weist. Ich erinnere mich an die Lektüre, dass dies ein beliebter Mythos ist. Wenn Sie eine gute Quelle zur Verfügung stellen können (z. B. eher eine technische Analyse als jemanden in einem Forum, der dies behauptet), werde ich mich gerne zurückziehen!
Muzer
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@hobbs Ich sehe nichts darüber, dass GameCube-Discs in Anatomy of a Optical Medium Authentication von außen beschrieben werden . Es handelt sich um ein proprietäres Dateisystem, einen physischen Sektor-Whitener, der sich konzeptionell von Standard-DVD und CD-ROM XA von Modus 1 unterscheidet, und einige Entschlüsselungsschlüssel im Burst-Cutting-Bereich.
Damian Yerrick
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Dies soll Discs unterschiedlicher Größe ermöglichen.

Die heutige optische Standardplatte hat 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 in einem 8-cm- Mini- Format (210 MB, 1,4 GB bzw. 7,8 GB) zusätzlich zu den 12-cm-Standardformaten hergestellt.

Im Gegensatz zu Schallplatten, bei denen die Nadel leicht von Hand auf die Schallplatte gesetzt werden kann, benötigen Abspielgeräte für elektronische optische Disks zusätzliche Komponenten (oder zumindest zusätzliche Firmware-Logik), um den Rand der Disk zu finden und den ersten Titel zu suchen, wenn sie von der abgespielt werden außerhalb in, was ihr Design erheblich komplexer und teurer machen würde. Die Mitte der Disc bietet eine einheitliche Startposition für alle in den Player eingelegten Discs, unabhängig von ihrer Größe.

Es werden jedoch nicht alle optischen Medien von innen nach außen gelesen.

Während die meisten optischen Standardmedien auf diese Weise gelesen werden, gibt es proprietäre Disc-Formate (manchmal in Spielekonsolen), die eine oder nur einige bestimmte Größen annehmen und von außen nach innen gelesen werden. Dafür gibt es mehrere Gründe:

  • Es ist schneller von außen als von innen zu lesen. 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 Disks übermäßig wackeln und sogar zersplittern, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit nach oben begrenzt wird.
  • Dies erschwert das illegale Kopieren von Discs. Wie oben erwähnt, arbeiten die meisten CD-Player von innen nach außen. Eine Disc, die von außen eingelesen wird, kann mit herkömmlichen optischen Disc-Lesegeräten nicht gelesen werden.
bwDraco
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Diese Antwort ist falsch. Nicht alle DVDs sind so geschrieben :)
DavidPostill
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@ DavidPostill Es ist also die Frage, die falsch ist. :)
Kamil Maciorowski
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Einverstanden. Dies macht die Antwort nicht grundsätzlich falsch. Die Frage geht (fälschlicherweise) 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 die Tatsache widerzuspiegeln, dass einige proprietäre optische Medien von außen nach innen gelesen werden.
bwDraco
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Die Frage lautet nicht "alle optischen Medien", sondern bezieht sich speziell auf CDs und DVDs.
qasdfdsaq
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Es können auch unterschiedlich geformte Scheiben hergestellt werden . Obwohl ich nicht sicher bin, ob es beabsichtigt ist oder eine Folge des Schreibens zuerst im Zentrum ist.
Olivier Grégoire
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Mit Vinyl war es einfacher, die Nadel auf die Außenseite als auf die Innenseite der sich drehenden Schallplatte zu setzen.

CDs können unterschiedliche Größen und Formen haben. Die Disc kann von innen beginnend beliebig groß sein. Außerdem berühren die meisten Leute die CD am Rand - also 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 Lesegeschwindigkeit.

Offler
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Interessanter Punkt, aber sie konnten nicht wissen, dass Menschen zunächst seltsame und wundervolle Formen machen würden.
Burgi
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Die Größe eines Datenträgers ist hier wahrscheinlich ziemlich entscheidend. Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie an einem festen Mittelpunkt beginnen und nach außen gehen müssen, kann Ihre Festplatte innerhalb eines vernünftigen Rahmens eine beliebige Größe haben. Wenn Sie von außen beginnen und nach innen arbeiten, müssen Sie eine festgelegte Plattengröße haben.
Mokubai
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@ 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 -> Disc bewegt sich mit 1,2 m / s per Leselaser. Für die konstante Datenrate verwenden Audio CD, Video DVD und BluRay CLV. Die ersten Computer-CD-ROMs hatten eine "Single" - oder "1x" -Geschwindigkeit, die den Audio-CDs (~ 150 KiB / s) entsprach. Spätere CD-ROMs sollten schneller sein, und um eine höhere Geschwindigkeit (oder bessere Marketingwerte) zu erzielen, wurde CAV eingeführt.
Offler
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@burgi Shape ist ein Nebeneffekt der variablen Größen.
Offler
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@Burgi Sie wussten es, denn es passierte schon vor Jahrzehnten mit Schallplatten. en.wikipedia.org/wiki/Unusual_types_of_gramophone_records
Agent_L
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Neben den bereits zitierten Gründen, als die CDs noch neu waren, wurde auch diskutiert, dass Kratzer bei normaler Handhabung viel wahrscheinlicher an den Rändern der Festplatte als in der Mitte auftreten (insbesondere aufgrund von Fluchtungsfehlern) beim Einlegen einer Disk in ein Diskfach).

Wenn die Daten von der Mitte ausgehen und Kratzer eher an den Rändern auftreten, treten Kratzer eher auf Teilen der Festplatte auf, die keine Daten enthalten. Daher hat der Kratzer keine Auswirkungen auf das Lesen der Daten.

Jerry Sarg
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Zumindest in einigen Fällen befanden sich Identifikationsblöcke und Schreibschutz in den äußersten Ringen.
Carl Witthoft
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@CarlWitthoft: Stimmt - aber das waren Dinge, die nachträglich gehackt wurden und nicht Teil des ursprünglichen Designs waren.
Jerry Coffin
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Beachten Sie auch, dass CDs ursprünglich die Portabilität als Feature vorwegnahmen, z. B. Sony Walkman, das bereits als Kassettenrekorder existierte. Diese frühen tragbaren Spieler verlangsamten ihre Rotation, als sich der Lesekopf weiter von der Mitte entfernte.

In der Praxis bedeutete dies, dass Sie, als Ihre Batterien erschöpft waren, weniger mechanische Leistung benötigten, um die Festplatte zu drehen und die gleiche Datenrate für die Oberfläche zu erzielen.

Tom Williams
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Dies bedeutet, dass die Akkulaufzeit auf die Wiedergabe einer CD beschränkt war.
Fixer1234
Es war. Nun, nach einer Weile war es so. :)
Stijn de Witt
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Andere Antworten sind gut. Ich habe jedoch irgendwo gelesen, dass Schäden an den Festplatten am häufigsten und schwerwiegendsten am äußeren Teil als am inneren Teil auftreten.

Wenn dies zutrifft, hätte dies für CDs eine bessere Haltbarkeit zur Folge. Selten werden kommerzielle CDs voll geschrieben. Eine Beschädigung des unbeschriebenen Teils der CD ist unerheblich.

Auch das Inhaltsverzeichnis oder Dateisystem auf einer Festplatte, wenn es im innersten Teil der CD / DVD geschrieben ist, wäre besser geschützt und würde zumindest das Lesen von Teildaten vom Rest der CD ermöglichen. Aber ich habe die genaue Position dieser Daten auf den verschiedenen Festplattentypen und Schreibmodi nicht überprüft, sodass ich nicht weiß, ob sie so geschrieben sind.

akostadinov
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Könnten Sie hierfür einige Quellen nennen? Dies wurde bereits von @jerrycoffin (auch ohne Quellenangabe) spekuliert.
Burgi
@ Burgi, ops, hat seine Antwort verpasst. Ich habe keine Referenz. War schon lange her. Ich kann aber nur sagen, dass manche Brennsoftware die Prioritätseinstellung hat, bei der man auswählen kann, wo bestimmte Dateien geschrieben werden. Dateien mit höherem Prio werden vor Dateien mit niedrigerem Prio geschrieben. k3bmacht auch das bekannt, ich schätze, die von ihm verwendeten Werkzeuge der niedrigeren Ebene (wahrscheinlich mkisofs -sort).
Akostadinov
Andererseits wird in der mkisofsReadme- Datei
akostadinov
-3

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

jkj
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Wäre es nicht das Gegenteil? Der äußere Teil hält mehr, so dass weniger seitlicher Weg erforderlich ist.
Fixer1234
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Eigentlich, AFAIK, ist die Leserate konstant, das Laufwerk muss sich einfach schneller drehen, wenn Daten aus den meisten inneren Zylindern gelesen werden.
Salman A
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@ SalmanA: Musik-CDs haben eine konstante Winkelgeschwindigkeit. Moderne Computerlaufwerke haben in der Tat eine konstante lineare Geschwindigkeit, die sich für die inneren Spuren schneller dreht. Dies erfordert eine intelligentere Antriebselektronik.
MSalters
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@MSalters Musik-CDs sind CLV. Alle CD-Disks haben eine konstante lineare Bitdichte - so wird Musik mit CLV abgespielt; Die variable Schleudergeschwindigkeit wurde durch Einstellen der Drehzahl erreicht, um einen FIFO halb voll zu halten. Gleiches galt für frühe CD-ROM-Laufwerke. Neuere Geräte können eine Vielzahl von Bitraten lesen, sodass sie sich schnell drehen und sich an die Bitraten anpassen können.
Greggo