Технические особенности формата Mini Disc и его сходства с форматом Сompact Disc

Предисловие

MD носители вышли на рынок в 1992 году, и выглядят крайне привлекательно даже в 2024. Мне очень досадно, что потенциал этого прекрасного формата не был в своё время по достоинству оценен его создателями. И вместо того чтобы стать универсальным носителем, и достойной заменой дискете, он так и остался цифровым аналогом аудикассеты.

Недавно вышла новость что японские госучреждения окончательно отказываются от использования дискет. Вероятно, вытесни минидиски дискеты в 90х, они были бы живы по сей день. Мы бы совсем иначе взаимодейвовали с информацией и распространяли её.

Пожалуй, этот носитель был слишком удобен и надёжен, в отличие от дискет, CD дисков и флешек. Видимо, челевечество предпочитает наиболее уязвимые носители информации. Хоть это и противоречит здравому смыслу.

Выглядели они очень интересно Это картридж размерами 70 х 67.5 х 0.5 мм с магнито-оптическим диском внутри, диаметром 64 мм

Считывание информации производилось при помощи лазера А вот запись осуществлялась путём разогрева диска лазером до точки Кюри что делало данную область восприимчивой к магнитному полю. Далее магнитная головка имзменяла полярность разогретой области, что в дальнейшем изменяло полярность отраженного света при чтении. В общем использовался Магнитооптический эффект Керра.

По заявлению производителя, диск можно перезаписать до миллиона раз, и он способен хранить информацию до 100 лет!

В 1994 году были публикации о файловой системе MD Data - https://web.archive.org/web/20080915123508/http://www.minidisc.org/ieee_paper.html/ Планировалось использовать минидиски в качестве универсального носителя. На тот момент был актуален минидиск на 74 минуты, который мог вместить 140МБ!

Почему минидиски были на 60 74 и 80 минут?

Это наследие кассет, наиболее распространенными были модели на 60 и 90 минут

Думаю поэтому минимальная “ёмкость” минидиска - 60 минут. А вот 74 минуты это видимо наследие конкуренции с CD дисками. Согласно этому источнику https://www.ultradisk.ru/info/cd.htm/ Ёмкость стандартного CD-R составляет 74 минуты аудио или 650МБ данных. Привычный для моего поколения CD диск на 700МБ вмещал 80 минут. Минидиски позиционировались как “равноценная” альтернатива CD. Конечно, это лишь маркетинг, ибо “минуты” у CD losless, а у MD lossy.

Для достижения заветных 60-74-80 минут музыка на MD кодировалась при помощи lossy кодека ATRAC. Фактически, это проприетарный аналог MP3.

Любопытно что 74 мин были достигнуты увеличением линейной плотности и замедлением вращения диска с 1.4 м/с у 60 мин до 1.2 м/с. А 80 мин дополнительно уменьшением зазора между дорожками с 1.6 до 1.5 мкм, вращаются они также со скоростью 1.2 м/с - What’s the difference between the 60, 74 and 80 minute discs?

The pregroove wobble is at a higher linear frequency (cycles/cm.) on the 74
minute blanks, causing the recorder to spin the disc slower (74 min: 1.2 m/s
vs. 60 min: 1.4 m/s) and thereby record more information in the same linear space.

The 80 minute discs are made by decreasing the track pitch (i.e. space between tracks)
from the MD standard's 1.6um to 1.5um (micrometers), the minimum allowed by the MD
specification; like the 74' blanks, they also run at 1.2 m/s.

There is also information encoded in the read-only TOC near the inner circumference
of the disc telling the player how long the disc is. Originally it was difficult
to make the 74' blanks, but nowadays the manufacturing costs of 60' and 74' discs
are the same (as well as, presumably, the 80's).

Сколько точно данных вмещает минидиск

Приблизительно это 177МБ - What are the technical specifications of the Hi-MD disks?
Эти же диски можно было переформатировать в HiMD на 305МБ - https://en.m.wikipedia.org/wiki/MiniDisc#Hi-MD/
На закате этого формата вышел HiMD диск, который вмещал 1ГБ данных, прилично даже на сегодняшний день!
А еще был экзотический MD-View с красным лазером ёмкостью в 650мб, ровно как CD!

Как им удалось увеличить вместимость со 177 до 305 МБ : https://www.minidisc.org/hi-md_faq.html#r_q92/

1. Способ кодирования данных на диск (система модуляции) сменён с EFM (“Eight to Fourteen Modulation” как на CD) на более эффективный RLL1,7 (как на жестких дисках)
2. Считывающая электроника была заменена с простого детектора пиков на более продвинутую PRML (Partial Response Maximum Likelihood) систему, которая, по сути, использует методы цифровой обработки сигналов для извлечения сигнала данных с диска из межсимвольного шума, позволяя расположить биты ближе друг к другу.
3. Система коррекции ошибок и “структура секторов” были изменены что увеличило эффективность упаковки данных на 80% (Sony не указывает какие конкретно изменения были сделаны)

измения №1 и №2 принесли фактор в 1.38х, №3 принесло 1.48х, что в сумме дало 2.04х.

А вот увеличить ёмкость диска с 305 МБ до 1ГБ удалось благодаря технологии DWDD (Domain Wall Displacement Detection), суть которой заключается в том что магнит способен записывать данные с большей плотностью чем лазер может прочитать, таким образом в одну точку записывается много доменов, которые потом детектируются по стенкам, а не по впадинам:

• Статья - https://arxiv.org/pdf/cs/0610005/
• Патент - https://web.archive.org/web/20180820225801/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=/netahtml/search-bool.html&r=4&f=G&l=50&co1=AND&d=ptxt&s1=dwdd&s2=sony.ASNM.&OS=dwdd+AND+AN/sony&RS=dwdd+AND+AN/sony/
• Объяснение от Canon - https://web.archive.org/web/20040109215148/http://www.canon.com/technology/detail/device/dwdd/
• Использование 660 нм красного лазера позволяет достичь плотности записи в 15 Гбит на кв дюйм и в итоге записать на минидиск 4.7 ГБ ! - https://www.minidisc.org/research/15gb_sidewall_annealing.pdf/
• Прочие статьи по DWDD - https://www.semanticscholar.org/topic/DWDD/1091913/

Спецификация

Особенный интерес для изучения представляет спецификация и патенты по этой технологии

• Мануал - https://www.minidisc.org/dadc_minidisc_handbook.pdf/
• Техническая спецификация - https://www.minidisc.org/magneto_md_paper.pdf/

Список будет пополняться, и расширяться выжимками из документов.