Jak jsou digitální informace nahrány na kompaktní disk

Záznam informace na fyzické médium je velmi snadný, neboť obsahuje pouze dvě hodnoty (0 a 1). Tyto dvě hodnoty se nazývají bit (binary digits). V počítačové řeči naleznete ještě jeden výraz pro informaci: byte. Ten značí osm bitů, jenž reprezentují jednu číslici, znak nebo symbol. Seznam těchto symbolů, čísel a znaků je obsažen v tabulce, jenž má 256 znaků což je 2⁸.

Byte může být zapsán na CD přesně tak, jak je nahrán na vašem pevném disku. Protože ale současná CD technologie neumožňuje zapisovat za sebou více než jednu jedničku (jednička vzniká jako změna stavu, tedy na přechodu land-pit, pit-land, ale o tom o něco později), využívá se kódování osm ku čtrnácti (Eight to Fourteen Modulation - EFM), aby byla vyloučena možnost existence dvou jedniček za sebou. Jeden byte na CD má tedy 14 bitů (ono i toto tvrzení dost kulhá, protože záznam na CD je doplněn ještě celou řadou dalších přídavných informací, určených především k vyhledání a odstranění možných chyb).

Modulace osm ku čtrnácti

Při kódování disku dochází k překódování ze zobrazení 256 hodnot do 8 bitů, do zobrazení 256 hodnot do 14 bitů. Toto kódování a dekódování je prováděno pomocí kódovací tabulky, jejíž část je uvedena níže. Každá mechanika CD-ROM má tuto tabulku v paměti ROM, aby byla schopná převést data z CD do podoby, jenž je možné použít v počítači. Toto překódování také slouží ke snížení počtu chyb, a to tím, že se zmenšuje počet přechodů 1 -> 0 a 0 -> 1, a tím pádem je také třeba méně pitů. Protože bity prochází k dekodéru převáděcím kanálem, nazývá se tento obraz skutečných bitů channel bits ("kanálové bity").

Bity a byty na kompaktním disku

Pity a landy tedy nepředstavují, jak jsme si již vysvětlili, logické výrazy 0 a 1. Informace je spíše uložena na přechodech mezi nimi a v délce souvislých oblastí. Přesněji, jeden channel bit je reprezentován jako přechod (hrana) mezi land a pit, zatímco délka následující land nebo pit představuje přiměřený počet channel bitů 0. Vzdálenost mezi hranami se nazývá "run length" (průběžná délka). Následující výsek ze stopy na CD představuje číslo 3 (viz tabulka výše).

Všimněte si, že se nikde neopakují dvě jedničky, což je dáno právě kódováním osm ku čtrnácti. Je to proto, že je fyzicky nemožné mít dvě hrany hned za sebou. Z důvodů vlnové délky světla použitého pro čtecí laser, je nejmenší možná průběžná vzdálenost tři channel bity. Nikde v kódové tabulce tedy nenajdete méně než dvě nuly za sebou.

Datový tok z CD musí mít také vlastnost samočasování, podle kterého mechanika řídí otáčení disku tak, aby byla zajištěna konstantní obvodová rychlost. Jako ideální byla nalezena maximální délka 11 channel bitů, která přidáním minimální délky 3 channel bitů, dává oněch 14 channel bitů. Stejně jako počítačového kódování 8 bitového, i u 14-ti bitového představuje 14 channel bitů jeden znak.

Použitím EFM kódování tak také vznikají pity o délce 3 až 11 bitů (3T až 11T). Nejkratší vznikající vlnová délka (nejvyšší frekvence) je u 3T, naopak nejdelší vlnová délka (nejnižší frekvence) pak u 11T. Nula v odraženém signálu pak znamená přechod pit-land a naopak. Opět to bude nejlépe demonstrovat přímo na obrázku.

Jak je vysvětleno výše, není z fyzikálních důvodů možné, aby za sebou byly dvě logické hodnoty "1". Přesto, pokud za sebou půjdou dva 14 bitové kódy, kde jeden bude jedničkou končit a druhý jedničkou začínat, může k tomuto stavu dojít. Proto se mezi jednotlivá slova vkládají ještě 3 slučovací (mergin) bity. Jedno 8 bitové slovo se nám tedy zvětšilo na 17 channel bitů.

Logika mechaniky tedy dostává výše uvedený signál, který převádí na obdélníky. Ale ještě je nutné nějak najít začátek. K identifikaci začátku rámce slouží posloupnost 24 bitů následována třemi slučovacími (100000000001000000000010 + 3 slučovací bity). Jakmile je tato posloupnost nalezena, začíná samotné zpracování dat vypuštěním nadbytečné informace. Jak takový rámec vypadá a jak se z rámců skládá sektor vám vysvětlíme někdy jindy.