CD-R

Compact Disc Recordable (CD-R) logo/trademark

CD-R on variatsioon CD-st, mille leiutasid Philips ja Sony. CD-R on "kirjuta korra, loe palju" (WORM) optiline meedia, kuigi terve plaat ei pea olema kirjutatud ühe seansiga. Erinevalt CD-RW-st ühildub CD-R standardsete CD-lugeritega hästi.

Ajalugu

CD-R-plaate

CD-R, algse nimetusega CD-WO (CD - Write Once), spetsifikatsioon avaldati esmakordselt 1988 Philipsi ja Sony poolt "oranžis raamatus". Selles raamatus on detaile CD-WO, CD-MO (Magneto-Optic) ja CD-RW (ReWritable) kohta. Viimased väljalasked on hüljanud nime "CD-WO" ja asendanud selle CD-R-iga. CD-D ja CD-RW on tehnilisest vaatepunktist täielikult ühilduvad Audio CD (Red Book) ja CD-ROM (Yellow book) standarditega, kuigi mõni riistvara, mis on ühilduv Red Book CD-ga võib jääda hätta CD-R- ja CD-RW-lugemisega. Need kasutavad CIRC, Eight-to-Fourteen Modulation veaparandust ja lisaks veel kolmandat veaparandust CD-ROM-i jaoks.

1990. aastast oli saadaval CD-R salvestussüsteem, mis oli sarnane pesumasinasuuruse Meridian CD Publisheriga, mis põhineb kaheosalisel raamselt paigaldatud Yamaha PDS helisalvestil, mis maksis 35 000 dollarit, mis ei sisaldanud vajalikku välist ECC turvalisust andmete krüpteeringuks, SCSI-kõvaketta alamsüsteemi ega MS-DOS kontrollsüsteemi. 1992. aastaks oli tüüpiliste salvestite hind kukkunud 10 000 – 12 000 dollarini. 1995. aasta septembris tutvustas Hewlett-Packard oma 4020i mudelit, mida tootis Philips ja mis maksis 995 dollarit. See oli esimene salvesti, mis maksis alla 1000 dollari.

Värvained, mille töötas välja Taiyo Yuden, võimaldasid CD-R-plaatidel olla ühilduv Audio CD ja CD-ROM plaatidega. Algselt eristati USA turul muusika-CD-R-i ja andme-CD-R-i. Esimene neist oli mitu korda kallim kui teine tänu RIAA antud autoriõiguste leppele. Füüsiliselt ei olnud nendel plaatidel mingisugust vahet. Eraldiseisvad muusikasalvestid aktsepteerivad ainult "muusika" CD-R-i et rakendada RIAA lepet, samas arvutite CD-R seadmed suudavad kasutada ja kirjutada mõlemat tüüpi sisu.

Füüsilised omadused

Standardne CD-R on 1,2 mm paksune ketas mis on valmistatud polükarbonaadist ja mille diameeter on 120 või 80 mm. 120 mm ketta mahutavus on 74 minutit muusikat või 650 MB andmeid. CD-R/RW on saadaval ka mahutavusega 80 minutit muusikat või 703 MiB andmeid. See saavutatakse nii, et vormitakse ketas nii tihedalt, kui on "Orange booki" spetsifikatsioonides CD-R/RW standardis kirjas. See osa mis, oli jäetud tootmise veaks, kasutati ära andmete mahutamiseks, seega on kaotatud ära igasugune eksimisruum nende plaatide tootmisel. Et need plaadid tõesti vastaksid "orange booki" standardile, peab tootmisprotsess olema veatu.

Enamik turul olevate CD-R-ide mahutavus on 80 minutit, aga on saadaval ka 90-minutilisi 790 MiB ja 99-minutilisi 870 Mib kettaid. Kuid need ei ole tavalised (ja rikuvad oranži raamatu standardit, samas ei ole punases, kollases ega oranžis raamatus midagi öeldud selle kohta, et plaate kirjutav ja lugev riistvara ei suudaks lugeda rohkem andmeid standardist väljaspool). Mõned seadmed kasutavad spetsiifilisi tehnikaid nagu näiteks Plextori GigaRec või Sanyo HD-BURN et kirjutada rohkem andmeid antud kettale. Need tehnikad on kõrvalekalded CD (punase kollase ja/või oranži raamatu) standardist, muutes salvestatud kettad eriformaadiliseks ja mitteühilduvaks standardsete CD-mängijate ja -lugeritega. Samas mõningates rakendustes, kus kettaid ei jagata ega vahetata väljaspool privaatset gruppi ja ei salvestata pikka aega, võib selline eriformaat olla aktsepteeritav lahendus, et saavutada suuremat mahutavust (kuni 1,2 GB GigaReciga või 1,8 GB HD-BURN-iga 99-minutilisel kettal). Samuti, tänu piirangutele andmete struktuurides ATIP-s, tuntakse 90- ja 99-minutilisi kettaid ära kui 80-minutilisi ja neid peab kirjutama kasutades "overburn" (ükekirjutus) valikut CD kirjutamise tarkvaras. Overburning (ülekirjutamine) on nii nimetatud sellepärast, et see on väljaspool kirjutatud standardit, aga see on saanud tavaliseks standardi funktsiooniks enamikus CD kirjutamise vahendites ja tarkvaras nende jaoks.

(Märkus: kuigi plaadimängijad ja -lugerid võivad olla võimelised lugema standardiväliseid plaate, ei ole mingit kindlustust, et need ka teatud kindlas mängijas või lugeris töötaks, kas stabiilselt või üldse. Kui see vahend ilma mingite lisarakendusteta töötab väljaspool CD standardit algselt ilma tõrgeteta standardiväliste plaatidega, aga lõpetab selle mingil hetkel, ei ole mingit kindlust, et seda vahendit oleks võimalik parandada nii, et see seda uuesti teeks. Seega plaadid, mis on suurema mahutavusega kui 650 MiB või eriti 800 MiB, on vähem vahetatavad erinevate seadmete vahel ega sobi eriti andmete säilitamiseks, sest nende lugemine ei ole kindlustatud tuleviku riistvaraga.)

Eelvagu CD-R-kettal

Polükarbonaatketas koosneb spiraalsest vaost – pregroov'ist (eelvagu, sest see pressitakse kettale enne seda, kui sinna andmeid kirjutatakse), mille otstarve on laserkiire juhatamine kirjutamis- ja lugemisalale. Eelvagu pressitakse polükarbonaatketta pealmisele osale, kuhu muidu pressitaks lohukesed, kui see oleks (mittesalvestatav) punase raamatu CD. Alumine külg, mis on vastamisi laseriga, on tasane ja sile. Polükarbonaatketta eelvaopoolne külg kaetakse väga õhukese kihi orgaanilise värvainega, seejärel kaetakse see õhukese peegeldava kihiga, kas hõbeda, alumiiniumi või kullaga. Lõpuks kaetakse see kaitsva foto-polümeriseeritava lakiga mis, kuivatatakse UV-valguses.

"Tühi" CD-R ei ole tegelikult tühi. Sellel on eelvagu (ATIP), mis hoiab kirjutamis laserit rajal ja aitab kirjutada andmeid ühtlasel kiirusel. Ühtlase kiiruse hoidmine on väga tähtis, et tagada õige vahekaugus lohukeste vahel, mis kirjutatakse plaadi värvikihti. ATIP (absolute time in pregroov) on samuti ka andmete riba, kus on kirjas informatsioon plaadi tootja kohta, värvi kohta mida plaadil on kasutatud, ajastusinformatsioon ja meedia informatsioon (plaadi pikkus, jms). Eelvagu ei kao ära, kui CD-R-ile kirjutatakse andmeid, seda kasutatakse selleks, eristada koopiaid originaal CD-st.

CD-R-is kasutatakse kolme põhilist värvainet.

1. Tsüaniinvärviga CD-R oli esimene, mis arendati ja selle koostise patenteeris Taiyo Yuden. Tsüaniinil põhenevad CD-R-id olid põhiliselt rohelist värvi. Esimesed mudelid olid keemiliselt väga ebastabiilsed ja see muutis tsüaniinil põhinevad plaadid ebasobivaks andmete arhiveerimiseks, sest need võisid häguneda ja muutuda mitteloetavaks mõne aastaga. Paljud tootjad, nagu ka Taiyo Yuden, kasutasid patenditud keemilisi lisandeid selleks, et muuta tsüaniinplaadid stabiilsemaks (metal stabilized cyanine, super cyanine). Vanemad tsüaniinipõhised CD-R-id nagu ka hübriidsed värvid olid väga tundlikud UV-kiirtele ja võisid muututa kasutuskõlbmatuks isegi mõne päevaga, kui neid hoiti otsese päevavalguse käes. Kuigi lisaained muutsid tsüaniini stabiilsemaks, olid need värvid ikkagi kõige rohkem UV-kiirte poolt mõjutatavad (näitasid märke hääbumisest nädalaga otseses päikesevalguses). Kõige tavalisem viga mida, kasutajad teevad, on see, et plaadi läikiv pool jäetakse ülespoole seisma, et kaitsta plaati kriimustuste eest, aga sellega lastakse UV-kiirtel kahjustada salvestamiseks kasutatavat osa.
2. Ftalotsüaniini põhjal tehtud CD-R-id on tavaliselt hõbedased, kuldsed või helerohelised. Ftalotsüaniini CD-R patenti omab Mitsui ja Ciba Specialty Chemicals. Ftalotsüaniin on loomulikult stabiilne värv (ei vaja stabilisaatoreid) ja sellel värvil põhinevate CD-R-ide elueaks hinnatakse umbes sada aastat. Erinevalt tsüaniinist on ftalotsüaniin vastupidavam UV-kiirtele ja plaadid, mis põhinevad sellel värvil näitavad märke hääbumisest alles pärast kahte nädalat otseses päikesevalguses. Ftalotsüaniin on tundlikum kirjutava laseri võimsusele kui tsüaniin, st. energia tase, mida kirjutuslaser kasutab, peab olema täpsemalt kalibreeritud selle ketta jaoks selleks, et saada hea salvestus. See võib kaotada värvi stabiilsuse head küljed, sest keskpäraselt kirjutatud (rohkemate parandatavate vigadega) plaat kaotab rohkem informatsiooni (omab rohkem parandamatuid vigu) pärast vähemat värvi hääbumist, kui hästi kirjutatud tsüaniinil põhinev plaat.
3. Asovärvil põhinevad CD-R-id on värvuselt tumesinised ja nende koostis on patenditud Mitsubishi Chemical Corporationi poolt. Asovärvid on samuti keemiliselt stabiilsed ja asovärvil põhinevate CD-R-ide eluiga on hinnanguliselt aastakümneid. Asovärv on kõige vastupidavam värv UV-kiirte vastu. See hakkab hääbuma alles pärast kolme, nelja nädalat otseses päikesevalguses. Tänapäevasemad realisatsioonid seda tüüpi värvist sisaldavad Super Asot, mis ei ole nii tumesinine kui varasem Metal Aso. Selline kompositsiooni muutmine oli vajalik selleks, et saavutada suuremaid kirjutamiskiirusi.

Värvidest on ka hübriidseid variante, näiteks Formazan (hübriid tsüaniinist ja ftalotsüaniinist), mida toodab Kodak.

Paljud tootjad on kasutanud lisavärve, et varjata nende ebastabiilset tsüaniin CD-R-e, seega ei ole plaadi keemilist koostist võimalik tuvastada puhtalt plaadi värvuse järgi. Samamoodi ei garanteeri kulda peegeldava kihina kasutavad plaadid seda, et kasutatakse ftalotsüaniinvärvi. Plaadi kvaliteet ei sõltu ainult sellest, mis värvi kasutati, see oleneb samuti ka kinnitusest, pealmisest kihist, peegeldavast pinnast ja ka polükarbonaadist. Plaati lihtsalt värvi põhjal valides tekitada probleeme. Õige energia, ajastuse ja laseri impulsside kalibratsioon on väga tähtis plaadi eluea suhtes. Selleks, et andmeid arhiveerida, ei pea olema ainult kõrge kvaliteediga plaat, vaid ka kõrge kvaliteediga kirjuti. Kvaliteetne kirjuti võib toota adekvaatseid tulemusi ka keskpärase plaadiga, aga kõrge kvaliteediga plaadile keskpärase kirjutiga kirjutades ei pruugi saavutada oma maksimaalset eluiga.

Kiirus

Seadme kiirus	Andmeedastus	Kirjutusaeg 80-minutilise/700 MiB CD-R-ile
1×	150 KiB/s	80 minutit
4×	600 KiB/s	20 minutit
8×	1200 KiB/s	10 minutit
12×	1800 KiB/s	6,7 minutit
32×	4800 KiB/s	2,5 minutit (vaata alla)
48X	7200 KiB/s	1,7 minutit (vaata alla)
52×	7800 KiB/s	1,5 minutit (vaata alla)

Suurematel kirjutuskiirustel kulub suur osa ajast andmete ettevalmistuseks, mis lisandub teoreetilisele miinumumile.

Üle 20× kiiruse juures kasutavad seadmed Zoned-CLV või CAV strateegiat, kus reklaamitud kiirus saavutatakse ainult plaadi välisel äärel. See ei ole ülemises tabelis arvesse võetud.

Kirjutamismeetodid

Tühjal kettal on eelvagu, millele andmed kirjutatakse. Eelvagu, mis sisaldab ka ajastusinformatsiooni, kindlustab selle, et salvesti järgiks sama spiraalset rada, nagu tavaline CD. CD-salvesti kirjutab andmed CD-R kettale, pulseerides oma laseriga orgaanilise värvi kuumutamisaladele. Kirjutamisprotsess ei tooda sälke (auke), selle asemel muudab kuumus püsivalt värvi optilisi omadusi, muutes nende alade peegelduvust. Kasutades väikest laservõimust, et mitte rohkem värvi muuta, loetakse plaat tagasi samamoodi nagu CD-ROM-gi. Siiski ei moduleeri peegeldatud valgust augud, vaid vahelduvad kuumutatud ja muutmata värviga alad. Muutused kihi peegelduse intensiivsuses muudetakse elektrilisteks signaalideks, millelt digitaalne informatsioon taastatakse (dekodeeritakse). Kui osa CD-R-ist on kirjutatud, ei saa seda kustutada ega ümber kirjutada, nagu seda saab CD-RW puhul. CD-R-i saab salvestada mitme seansiga. CD-kirjuti saab CD-R-i kirjutada mitmel meetodil, sealhulgas:

1. Ketas korraga (Disc At Once) – terve CD-R kirjutatakse ühe seansiga ilma vahedeta ja ketas "suletakse", mis tähendab, et rohkem andmeid ei saa lisada ja CD-r muutub efektiivselt tavaliseks kirjutuskaitsega CD-ks. Ilma vahedeta formaadi tõttu on Ketas Korraga meetod kasulik otse audio salvestamiseks.
2. Rada korraga (Track At Once) – andmed on CD-R-ile kirjutatud üks rada korraga aga CD on jäetud "avatuks" edasiseks salvestamiseks hilisemas faasis. Lisaks lubab see audiol ja andmetel asuda samal CD-R.
3. Pakettide kirjutamine (Packet Writing) – kasutatakse andmete salvestamiseks CD-R-ile "pakettidena", lubades hiljem kettale lisada lisainfomatsiooni või kettal olev informatsioon nähtamatuks muuta. Niimoodi saab CD-R imiteerida CD-RW-d, kuid iga kord, kui informatsiooni kettal muudetakse, peab lisainformatsiooni kettale kirjutama. Võib esineda ühilduvusprobleeme selle formaadi ja mõne CD draiveriga.

Hoolikal vaatlusel võivad kirjutatud ja kirjutamata alad olla palja silmaga eristatavad. CD-R-e kirjutatakse keskelt väljapoole, nii et kirjutatud ala paistab sisemisest natuke erineva varjundiga ribana.

Oodatav eluiga

Kiirendamata vananemise testid on näidanud, et mõned CD-R-id lagunevad kiiresti isegi siis, kui neid hoitakse normaalselt. CD-R-plaadi kvaliteedil on suur ja otsene mõju pikaealisusele – odavatelt ketastelt ei maksa oodata, et nad ka kaua vastu peaksid. J. Perdereau' tehtud uuringu järgi on CD-R-ide eeldatav eluiga keskmiselt 10 aastat. Tootemargi järgi valimine pole aga kindel kvaliteedimärk, sest paljud brändid (suured ja ka tundmatud) ei tooda ise oma kettaid. Selle asemel varustatakse neid erineva kvaliteediga tootjate poolt. Parimateks tulemusteks peaks tegelik tootja ja materjali koostisosad olema kinnitatud igal ketaste partiil.

Näide 2000. aastal kirjutatud CD-R-plaadist. Näha on värvi hägustumine 2008. aastal. Osa andmetest on kadunud

Kirjutatud CD-R-id kannatavad materjali kulumise all, just nagu enamik kirjutatavaid salvestusmeediaid. CD-R meedial on sisemine värviga kiht andmete salvestamiseks. CD-RW-kettal on salvestamiskiht tehtud hõbeda sulamist ja teistest metallidest – indiumist, antimonist ja telluurist. CD-R meedias võib värv ise põhjustada andmete loetamatuks muutumise.

Lisaks värvi kulumisele võib CD-R tõrge olla põhjustatud peegeldavast pinnast. Kuigi hõbe on odavam ja laialdasemalt kasutatud, on see oksüdatsiooni suhtes altim, mille tulemuseks on mittepeegelduv pind. Teisalt on kuld passiivne materjal, kuigi kallim ja mitte enam laialdaselt kasutatud. Seega kullapõhised CD-R-id ei kannata selle probleemi all.

Kleepuva põhjaga paberetikette kasutades on soovituslik, et etiketid oleksid toodetud spetsiaalselt CD-R-ide jaoks. Etiketita CD on tasakaalustatud nii, et ta vibreeriks ainult natuke suurel kiirusel pööreldes. Sobimatult tehtud etiketid ja/või kleepsud, mis ei ole keskele asetatud, viivad CD tasakaalust välja ja võivad põhjustada selle pöörlemisel tõsist vibreerimist, mis põhjustab lugemisvigu ning võib isegi lugerit kahjustada.

Alternatiivina paberetikettidele kasutatakse tihti veekindlat markerit. Sellistes markerites olevad lagundajad võivad värvikihti mõjutada.

Turvarisk

Kuna CD-R-e üldiselt ei saa kustutada, võib nende äraviskamine osutuda turvariskiks, kui see sisaldab delikaatseid või privaatseid andmeid. Andmete hävitamiseks on vajalik füüsiline ketta või andmete kihi hävitamine. Mitmed kontorites olevad paberihundid on lisaks disainitud ka CDsid ribadeks tegema. Vastav info on leitav seadmelt, selle karbist, kasutusjuhendist jne. Enne proovimist tasub see üle kontrollida, kuna see võib seadet kahjustada.

Mõned uuemad kirjutid toetavad kustutamisoperatsioone –R meedial (Plextor, LiteOn), kirjutades salvestatud andmed tugeva laservõimsusega üle.

Ümbertöötamine

Polükarbonaatne materjal ja võimalik kuld või hõbe peegeldavas kihis võiksid teha CD-R-id hästi ümbertöötatavaks. Kuid polükarbonaat on väheväärtuslik ja väärtuslike metallide kogus on nii väike, et nende taastamine ei ole majanduslikult otstarbekas. Seetõttu ei paku ümbertöötajad, kes käibest kõrvaldatud CD-R-e vastu võtavad, tavaliselt nende eest mingit tasu.

Vaata ka

• CD-RW, DVD-RW
• CD-ROM, GD-ROM
• DVD, DVD-R, DVD+R, DVD+R DL
• Blu-ray Disc
• HD DVD
• CD recorder
• LightScribe
• Labelflash
• Vikerkaareraamatud
• Absolute Time In Pregroove
• Optical disc authoring
• MultiLevel Recording, an obsolete technology (with non-binary modulation)
• CD-R caddy

Välislingid

• The CD-R FAQ
• Understanding CD-R & CD-RW by Hugh Bennett
• Frequently Asked Questions About Compact Discs