Волновало ли вас это различие всю сознательную жизнь, или вы узнали о нём в [сейчас] лет — давайте разбираться, в чём же тут дело.
Результаты недавнего опроса о среднем возрасте пикабушников подсказывают, что здесь мало кому надо объяснять, что такое грампластинка. Как её проигрывать, тоже понятно: надеваем на штырёк, запускаем мотор, подводим тонарм (рычаг со считывающей головкой и иглой) к краю пластинки и аккуратно — вручную либо с помощью микролифта — опускаем его на вводную дорожку. Игла попадёт в спиральную канавку и будет следовать ей до конца записи.
Однако некоторые исторические проигрыватели были рассчитаны на воспроизведение пластинок от центра к краю! Например, такую систему вначале продвигала фирма Патэ (Pathé) — кстати говоря, подарившая нам слово «патефон». Конкурируя с производителями граммофонов, в Патэ всё делали по-своему: и пластинки у них игрались в другую сторону, и вместо иглы использовался стилус с сапфировым шариком, и колебался он не влево-вправо, а вверх-вниз, и не Волгу, а сто рублей, и не выиграл, а проиграл.
...и пластинка для него с прекрасным для современного читателя названием
Но будущее всё-таки оказалось за граммофонной схемой. Если записывать звук ближе к краю пластинки, при равном числе оборотов игла будет двигаться по дорожке быстрее — иначе говоря, будет выше её линейная скорость. Это позволяло передавать более высокие частоты и в конечном счёте повышало качество звучания. К тому же подводить тонарм к краю, а не к середине быстро вращающейся пластинки было просто удобнее.
Также проигрывание пластинки от края к центру позволяло использовать простые механизмы автостопа. Когда игла переходила на выводную дорожку и устремлялась к «яблоку» (круглой наклейке в центре пластинки), проигрыватель останавливал двигатель и поднимал тонарм — чтобы зря не расходовать ресурс игры и энергию. Если бы записи заканчивались на разном расстоянии от центра, механизмы автостопа были бы устроены сложнее.
На первый взгляд, у компакт-дисков много общего с грампластинками, но воспроизводятся они от центра к краю. Оригинальный стандарт на Audio CD, принятый ещё в 1980 году, не даёт ответа на вопрос, почему это было сделано так. Но большинство специалистов сходятся на том, что это позволило не включать в конструкцию проигрывателей механизм поиска начала дорожки.
Стандарт изначально допускал, что диски могут быть разного диаметра. Со временем появились даже диски (то есть по факту уже совсем не диски) некруглой формы — например, в виде визитной карточки.
Компакт-диск в габаритах визитки — Bootable business card
Но если на дорожку грампластинки иглу ставит человек (всякую роботизированную экзотику в расчёт не берём), для которого эта операция не составляет труда, то в оптических проигрывателях пришлось бы внедрять специальную систему, которая сначала искала бы край диска. К тому же возле края сильнее проявляются биения, что могло дополнительно осложнить поиск начала дорожки и считывание информации о треках.
Что же касается линейной скорости, то она в компакт-дисках не влияет на частотный диапазон, поскольку это цифровые носители, и вращаются они с переменной угловой скоростью — и постоянной линейной.
Кстати, уже потом стало понятно, что эта особенность звуковых CD удобна для портативных дисковых плееров. Они питались от аккумуляторов, а те имеют свойство разряжаться. Но поскольку обороты диска по мере его проигрывания снижались, плееру нужно было тратить на его вращение всё меньше энергии — а у вас было больше шансов дослушать любимый альбом до конца. И никакого подкручивания карандашом!
Sony D-50 — первый портативный CD-плеер, 1984
Когда появились диски CD-R и CD-RW, которые можно было записывать самостоятельно, принцип заполнения от центра к краю сохранился. Вы наверняка обращали внимание, что после записи файлов вокруг центрального отверстия появлялся кольцевой участок, отличающийся от остального диска по цвету.
Схема записи информации на компакт-диск типа CD-R
Стандарты — всё равно что пиратский кодекс: это лишь свод указаний, а не жёстких законов, и при необходимости от них можно отступать. Известны как минимум два типа оптических дисков, в которых запись осуществлялась в обратную сторону — от края к центру. Первый из них — это диски для игровой приставки Xbox. Её разработчики прибегли к такому решению из соображений производительности: оптический привод, установленный в Xbox, обладал постоянной угловой скоростью вращения, и данные с периферийных частей дорожки считывались быстрее. Создатели приставки воспользовались этим, чтобы увеличить скорость загрузки игр. При этом возможность чтения обычных CD и DVD у привода тоже сохранялась.
Игровая приставка Xbox от Microsoft, 2001
Второе исключение из правил — это двухслойные DVD, на которых распространялись фильмы в высоком качестве. Фактически один и тот же диск записывался в обоих направлениях сразу: нижний слой — в прямом, верхний — в обратном. Это было сделано для бесшовного перехода между частями фильма, записанными на разных слоях. Когда первая часть заканчивалась, не нужно было ждать, пока головка с лазером переместится в начальную позицию, — привод просто переходил к считыванию второго слоя с той же точки. И ни единого разрыва! А вот на двухслойных DVD-ROM, то есть DVD с данными общего назначения, оба слоя записывались от центра к краю.
Если уж начал копать эту тему, нельзя не упомянуть и третий важнейший тип дисков — жёсткие. У них тоже есть свои особенности. Данные на жёстких дисках записаны не в виде одной спиральной дорожки, а в виде множества концентрических. Конструкция диска позволяет производить запись и чтение с любого места — иными словами, это носитель с произвольным доступом. Но с точки зрения скорости выгоднее располагать данные ближе к краю магнитной пластины. Жёсткие диски вращаются с постоянной угловой скоростью — как правило, 7200 или 5400 оборотов в минуту. Количество секторов с данными на дорожке тем больше, чем она длиннее. Возле края диска за одно и то же время головка может считать и записать больше данных, чем возле центра. И операционные системы, работающие с жёсткими дисками, стремятся размещать файлы ближе к краю магнитной пластины.
Визуализация структуры жёсткого диска
Многие наверняка помнят, что такое дефрагментация. В ходе этой процедуры данные, относящиеся к каждому файлу, перезаписывались не просто в идущие друг за другом секторы диска, но и по возможности ближе к его краю — для повышения скорости. Впрочем, всё это актуально только для классических магнитных жёстких дисков (HDD), которые постепенно выходят из использования. Твердотельные накопители (SSD) организованы совсем по-другому, и ни края, ни центра у них нет.
Если коротко: направление записи на пластинки и компакт-диски определялось желанием улучшить качество звука и упростить конструкцию. Но в особых случаях — скажем, для обхода патентных ограничений или для получения максимальной скорости — эти принципы можно было и нарушить.
