Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Накопители DVD



DVD (Digital Versatile Disc) — это цифровой универсальный диск или, проще говоря, компакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является дисководом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же оптическую технологию, что и компакт-диски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компакт-дисках. Диски CD-ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80-минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, этого уже не­достаточно для многих современных приложений, особенно при активном использовании видео. DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт-дисками. Емкость двусторонних DVD, естественно, в два раза выше емкости односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходится переворачивать диск.

На DVD можно записать до двух информационных слоев, при этом емкость стандартного одностороннего однослойного диска равна 4,7 Гбайт. Новый диск имеет такой же диаметр, как и диски CD, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG-2, на новом диске можно поместить 133 минуты видео — полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Используя оба слоя одностороннего диска, можно записать на него 240-минутный фильм. В значениях емкости оптических дисков нет никакой кабалистики. Диски DVD были непосредственно связаны с производством фильмов, и киноиндустрия уже давно считала этот тип носителей дешевле и надежнее видеокассет.

Примечание

Очень важно понимать разницу между DVD-Video и DVD-ROM. Первый диск содержит только видео и воспроизводится в проигрывателе DVD, а второй включает различные типы данных и считывается с помощью накопителя DVD в компьютере. Эти два типа дисков можно сравнить с музыкальным компакт-диском и CD-ROM. Накопители DVD способны проигрывать кинофильмы DVD-Video (с помощью аппаратного или программного кодировщика MPEG-2), однако проигрыватели DVD-Video нельзя использовать для доступа к данным DVD-ROM.

Цифровые универсальные диски пришли на смену компакт-дискам и видеокассетам. Приобретенные или взятые напрокат DVD выполняют те же функции, что и лента видеомагнитофона, но обеспечивают более высокое качество звука и изображения. Как и компакт-диски, которые предназначались, в первую очередь, для музыкальных записей, DVD могут использоваться для самых разных целей, в том числе и для хранения компьютерных данных.


Накопители DVD


743


История DVD

Стандарт DVD создавался несколько странно. В течение 1995 года два конкурирующих стандарта CD-ROM большой емкости начали борьбу за рынок. Стандарт Multimedia CD был представлен компаниями Sony и Philips Electronics, а конкурирующий стандарт Super Density (SD) — компаниями Toshiba, Time Warner и некоторыми другими. Если бы оба этих стандарта вышли на рынок в первозданном виде, то потребители, а также производители программного обеспечения оказались бы в затруднительном положении: какой из них выбрать?

Во избежание повторения войны между форматами Beta и VHS, несколько организаций, включая Hollywood Video Disc Advisory Group и Computer Industry Technical Working Group, объединились и потребовали создать один стандарт, отказавшись поддерживать оба стандарта-конкурента. Это побудило группы разработчиков в сентябре 1995 года создать единый стандарт CD-ROM большой емкости. Новый стандарт был назван DVD и совмещал элементы своих предшественников, т.е. представлял собой унифицированный стандарт как для компьютерных технологий, так и для индустрии развлечений. Вначале DVD расшифровывался как цифровой видеодиск (Digital Video Disc), но позднее он был переименован в цифровой универсальный диск.

В конце 1996 года, после принятия соглашения о защите от нелегального копирования, были опубликованы стандарты DVD-ROM и DVD-Video. На выставке бытовой электроники в Лас-Вегасе, которая состоялась в январе 1997 года, посетители увидели проигрыватели, накопители и диски DVD, поступившие в продажу уже в марте. Стоимость первых проигрывателей DVD достигала тысячи долларов. Сначала в формате DVD было выпущено только 36 кинофильмов, диски с которыми продавались в семи крупных городах США (Чикаго, Далласе, Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Сан-Франциско, Сиэтле и Вашингтоне). Массовая продажа дисков началась уже в августе 1997 года. Довольно неважное начало, связанное с проблемой защиты от копирования, сменилось ошеломляющим успехом DVD. Популярность этих дисков выросла еще больше после того, как в 2001 году был принят формат RW, превративший цифровой универсальный диск только для чтения” в полностью перезаписываемый носитель.

В настоящее время разработку и распространение стандартов DVD контролирует организация DVD Forum. В нее входят следующие компании: Hitachi, Ltd.; Matsushita Electric Industrial, Co., Ltd.; Mitsubishi Electric Corporation; Victor Company of Japan, Limited; Pioneer Corporation; Sony Corporation; Toshiba Corporation; Philips Electronics N.V.; Thomson Multimedia; Time Warner, Inc. и др. Дополнительную информацию о DVD Forum можно найти по адресу www.dvdforum.org. Компании, входящие в DVD Forum, не смогли прийти к соглашению по универсальному формату перезаписываемых дисков, и потому члены этой организации, отвечающие за CD- и DVD-технологии (компании Philips, Sony и др.) в июне 2000 года отделились, сформировав комитет DVD+RW Alliance. Сайт этой организации находится по адресу www.dvdrw.org. Впоследствии эти компании представили формат DVD+RW, который является более гибким и обратно совместимым перезаписываемым форматом DVD. Форматы DVD-R/RW и DVD+R/RW предназначены не только для пользователей компьютеров. Некоторые производители перешли к выпуску высококлассных стационарных устройств воспроизведения и записи DVD, иногда оснащая эти устройства дополнительным приводом для лент VCR.

Примечание

Несмотря на то что стационарные устройства записи DVD способны обеспечить более высокое качество, чем обычные видеокамеры, они не завоевали такую популярность, как цифровые устройства видеозаписи (DVR), например TiVo, Replay TV, а также приставки, поставляемые операторами кабельного телевидения. Эти устройства используют для записи жесткий диск, обеспечивая пользователей большим объемом дискового пространства, чем DVD.


744


Глава 11. Устройства оптического хранения данных


Технология и производство DVD

Технология цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию компакт-дисков. В обеих используются штампованные поликарбонатные диски одного и того же размера (наружный диаметр — 120 мм, диаметр центрального отверстия — 15 мм, толщина — 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. В отличие от обычных компакт-дисков, DVD могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двусторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объединяются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Технологические процессы изготовления обоих типов дисков практически не различаются, помимо того что слои и стороны DVD штампуются из отдельных поликарбонатных заготовок, которые затем соединяются одна с другой, формируя законченный диск. Основным отличием стандартных компакт-дисков от DVD является более высокая плотность записи данных последних, которые считываются лазером с более короткой длиной волны. Как уже отмечалось, компакт-диски являются односторонними и имеют только один слой записи. В отличие от них DVD могут быть двусторонними и иметь два слоя записи на каждой стороне.

По аналогии с компакт-дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, которая начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Цифровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт-дисках, образованы впадинами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрывается тонкой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому что внешний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части одностороннего диска; на двустороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в центральной части.

Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.

Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,105 микрона, а ширина — 0,4 микрона. Минимальная длина впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная — 1,9 микрона (на однослойных дисках).

Для получения дополнительной информации о способах считывания штрихов и их преобразования в цифровые данные, а также о принципах работы накопителей, обратитесь к разделу о технологии производства дисков CD, приведенному ранее.

Для увеличения емкости DVD по сравнению с CD были применены следующие новшества:

■ длина штриха уменьшена примерно в 2,25 раза (от 0,9 до 0,4 микрона);

■ расстояние между дорожками уменьшено примерно в 2,16 раза (от 1,6 до 0,74 микрона);

■ область данных увеличена примерно в 1,02 раза (от 8,605 до 8,759 мм );

■ введена более эффективная (примерно в 1,06 раза) модуляция;

■ эффективность кода коррекции ошибок повышена примерно в 1,32 раза;

■ секторы уменьшены примерно в 1,06 раза (от 2048/2352 до 2048/2064 байт).

Благодаря уменьшению размера площадок и впадин единица поверхности DVD может сохранять больше данных по сравнению с компакт-диском. Сравнение структуры DVD и компакт-дисков представлено на рис. 11.6.

В накопителе DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволяет считывать более короткие штрихи. Для удвоения объема данных в накопителе DVD можно использовать две стороны диска и, кроме того, записывать данные на два отдельных слоя каждой из


Накопители DVD


745


сторон. Второй слой данных записывается на отдельной площадке, расположенной под первой, которая сделана полупрозрачной для того, чтобы луч лазера мог проникать на первый слой. Фокусируя лазер на любом из двух слоев, привод может считать ровно вдвое больше информации с одной и той же поверхности.









DVD CD

Рис. 11.6. Размеры площадок и впадин DVD уменьшены по сравнению с обычными дисками CD-R и CD-RW

Дорожки и секторы DVD

Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку (в каждом слое) с расстоянием 0,74 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 1351 виток на миллиметр, или 34324 витка на дюйм. В целом это составляет 49324 витка, а общая длина дорожки достигает 11,8 км (или 7,35 мили). Дорожка разбита на секторы, каждый из которых содержит 2048 байт данных. Диск разделен на четыре основные области.

■ Область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.

■ Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки и зону служебных данных, содержащую информацию о диске. Зона служебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что составляет 3072 сектора данных. В этих секторах расположены данные о диске, в частности указаны категория диска и номер версии, размер и структура диска, максимальная скорость передачи данных, плотность записи и распределение зоны данных. В целом начальная область занимает до 196607 (2FFFFh) секторов диска. Базовая структура всех секторов DVD, в отличие от компакт-дисков, одинакова. Секторы буферной зоны начальной области содержат только символы 00h (шестнадцатеричные нули).

■ Область данных. Содержит видео-, аудио- или другие данные и начинается с сектора под номером 196608 (30000h). В общей сложности область данных однослойного одностороннего диска может содержать до 2292897 секторов.

■ Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы конечной зоны содержат только значения 00h. В том случае, если диск имеет два слоя записи и записан в режиме обратного считывания (OPT), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по отношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.

Центральное отверстие DVD имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на расстоянии 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 16,5 мм от центра диска. Начальная (или нулевая) область начинается в 22 мм от центра диска. Область данных начинается на расстоянии 24 мм и завершается конечной (или средней) областью, расположенной за 58 мм от центра диска. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм от его центра, затем следует


746


Глава 11. Устройства оптического хранения данных


буферная зона шириной 1,5 мм. Описанные области DVD, представленные в относительном масштабе, показаны на рис. 11.7.









Как правило, спиральная дорожка стандартного DVD начинается с нулевой области и заканчивается конечной (средней) зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина одной спиральной дорожки достигает 11,84 км (или 7,35 мили). Интересно то, что при считывании внешней части дорожки посредством накопителя 20x CAV, имеющего постоянную угловую скорость, перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 156 миль/ч (251 км/ч). И несмотря на столь высокую скорость перемещения данных лазерный датчик безошибочно считывает значения битов (переходы впадина–площадка”), размеры которых не превышают 0,4 микрона, или 15,75 миллионной доли дюйма.

Существуют однослойные и двухслойные, а также односторонние и двусторонние версии DVD. Двусторонние диски, в сущности, представляют собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами друг с другом. Между двух- и однослойными версиями имеется более существенное различие. Длина впадин (штрихов) двухслойных дисков немного больше, что приводит к незначительному уменьшению емкости диска. В табл. 11.6 приведены основные параметры одно- и двухслойных дисков.

Таблица 11.6. Технические параметры DVD












Накопители DVD


747


Окончание табл. 11.6









CLV. Constant Linear Velocity (постоянная линейная скорость). CAV. Constant Angular Velocity (постоянная угловая скорость).

Как видите, спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 676 секторов в секунду. Каждый сектор содержит 2048 байт данных.

Секторы организованы в кадры данных, содержащие 2064 байт, из которых 2048 байт являются общими данными, 4 байт содержат идентификационную информацию, 2 байт — код обнаружения ошибок ID (IED), 6 байт — данные относительно авторского права на носитель, а 4 байт представляют собой код обнаружения ошибок (EDC) для кадра данных.

Кадры данных, содержащие код коррекции ошибок, преобразуются в кадры ЕСС. Каждый кадр ЕСС содержит 2064 байт данных, а также 182 байт верхнего (PO) и 120 байт нижнего контроля четности (PI), что составляет в целом 2366 байт для каждого кадра ЕСС.

И наконец, кадры ЕСС преобразуются отдельными группами размером 91 байт в физические секторы диска. Для этого используется метод модуляции 8/16, при котором каждый байт (8 бит) конвертируется в специальное 16-разрядное значение, выбранное из таблицы. Эти 16-разрядные значения разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Такая форма кодирования с ограничением длины поля записи получила название схема RLL 2,10. По завершении преобразования к каждому кадру добавляется 320 бит (40 байт) данных синхронизации. Таким образом, после преобразования кадра ЕСС в физический сектор общее количество байтов в секторе достигает 4836.

Структура секторов, кадров и звуковых данных представлена в табл. 11.7.

Таблица 11.7. Структура кадров данных, кадров ЕСС и физических секторов DVD

Кадр данных диска DVD:

байты идентификационных данных (ID) 4

байты кода обнаружения ошибок ID (IED) 2

байты данных по авторским правам (CI) 6

байты данных 2048

код обнаружения ошибок (EDC) 4

Общий объем кадра данных, байт 2064
Кадр ЕСС диска DVD:

общий объем кадра данных, байт 2064

байты верхнего контроля четности (PO) 182


748


Глава 11. Устройства оптического хранения данных


Окончание табл. 11.7

байты нижнего контроля четности (PI) 120

Общий объем кадра ЕСС, байт 2366
Физический сектор диска DVD:

кадр ЕСС, байт 2366

биты модуляции 8/16 37856

биты синхронизации 832

Общее количество кодированных битов в секторе 38688

Общее количество кодированных байтов в 4836
секторе

Исходное количество битов данных в секторе 16384

Исходное количество байтов данных в секторе 2048

Отношение общего объема данных к исходному 2,36

В цифровых универсальных дисках, в отличие от стандартных компакт-дисков, подкоды не используются. Вместо этого каждый кадр данных содержит идентификационные байты (ID), используемые для хранения номера сектора и другой информации, относящейся к сектору.

Обработка ошибок DVD

DVD отличаются от обычных компакт-дисков более совершенными кодами коррекции ошибок. Как уже отмечалось, компакт-диски имеют различные уровни коррекции ошибок, которые зависят, в первую очередь, от характера записанных данных (аудио-, видео- или информационные данные). Цифровые универсальные диски, в свою очередь, обрабатывают всю информацию одинаково, применяя полный цикл коррекции ошибок ко всем секторам.

DVD обрабатывает ошибки главным образом в кадрах ЕСС. Для выявления и исправления ошибок в кадры данных были введены биты верхнего (столбец) и нижнего (строка) контроля четности. Несмотря на кажущуюся простоту такого решения оно достаточно эффективно. Информация, находящаяся в кадрах данных, вначале разбивается на 192 строки по 172 байт в каждой. После этого с помощью полиномиального уравнения вычисляются 10 байт контроля четности PI, которые добавляются к каждой строке, увеличивая тем самым их длину до 183 байт. С помощью второго полиномиального уравнения вычисляются 16 байт контроля четности PO, которые, в свою очередь, добавляются к каждому столбцу. Таким образом, при добавлении байтов контроля четности PI и PO объем кадров ЕСС, содержавших вначале 192 строки по 172 байт, увеличивается до 208 строк по 182 байт.

Для того чтобы объяснить функцию байтов верхнего (PO) и нижнего (PI) контроля четности, воспользуемся следующим примером. Рассмотрим два байта, в которых записаны символы N” и O” (N = 01001110, О = 01001111). Чтобы ввести код коррекции ошибок, указанные байты организованы в строки, как показано ниже.

Биты данных

12345678
Байт 1 0 1 0 0 1 1 1 0

Байт 2 0 1 0 0 1 1 1 1

Теперь с помощью функции проверки на нечетность к каждой строке добавляется 1 бит PI. Это значит, что нужно подсчитать количество единичных битов, а затем прибавить бит, имеющий соответствующее значение. Количество единиц в первой строке равно 4, следовательно, для получения нечетной суммы значение бита контроля четности должно быть равно 1. Сумма битов второй строки является нечетными числом, поэтому значение бита контроля четности должно быть равно 0. Посмотрим, что получилось в результате.

Биты данных |

1 2 3 4 5 6 7 8 | PI

Байт 1 0 1 0 0 1 1 1 0 | 1

Байт 2 0 1 0 0 1 1 1 1 | 0


Накопители DVD


749


Значения битов контроля четности для каждого столбца вычисляются точно так же, после чего добавляются к столбцу. Другими словами, значение бита контроля четности должно быть таким, чтобы сумма единиц каждого столбца была нечетным числом.

Биты данных |

12345678| PI

Байт 1 0 10 0 1110| 1

Байт 2 0 1 0 0 1 1 1 1 | 0

PO 1 1 1 1 1 1 1 0 | 1

Теперь код завершен, и дополнительные биты сохранены вместе с данными. Таким образом, к 2 байт данных добавлены еще 11 бит, предназначенных для коррекции ошибок. Во время считывания данных происходят повторное вычисление битов коррекции ошибок и проверка соответствия условиям нечетности. Теперь в качестве примера изменим значение одного из битов данных (тем самым допустим, что произошла ошибка считывания) и повторим вычисление битов коррекции ошибок.

Биты данных |

12345678| PI

Байт 1 0 10 0 10 10|0

Байт 2 0 1 0 0 1 1 1 1 | 0

PO 1 1 1 1 1 0 1 0 | 1

Как видите, изменились значения битов PI и PO, вычисленные после считывания данных. В частности, это относится к значениям бита PI в строке 1 и бита PO в столбце 6. Это позволяет точно определить строку и столбец, в которых была совершена ошибка. В данном случае это байт 1 (строка 1), бит 6 (столбец 6). Теперь известно, что этот бит был по ошибке прочитан как 0, поэтому его необходимо изменить на 1. Перед тем как передать данные в систему, схема коррекции ошибок исправляет ошибочное значение. Таким образом, код коррекции ошибок благодаря некоторым дополнительным данным, введенным в каждую строку и столбец, может на лету” выявлять и исправлять ошибки.

Помимо организации кадров ЕСС, в DVD также выполняется шифрование данных с помощью технологии сдвига разрядов и чередования частей кадров ЕСС во время их записи на диск. Эти схемы предназначены для непоследовательного сохранения данных на дисках, что позволяет избежать их повреждения при загрязнении или появлении царапин.

Емкость DVD (слои и стороны)

В настоящее время существует четыре основных типа DVD, которые классифицируются по количеству сторон (одно- или двусторонние) и слоев (одно- и двухслойные).

■ DVD-5 — односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гбайт. Состоит из двух соединенных друг с другом подложек. Одна из них содержит записанный слой, который называется нулевым слоем, вторая совершенно пуста. На однослойных дисках обычно используется алюминиевое покрытие.

■ DVD-9 — односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных таким образом, что оба записанных слоя находятся с одной стороны диска; с другой стороны располагается пустая подложка. Внешний (нулевой) штампованный слой покрыт полупрозрачной золотой пленкой, которая отражает лазерный луч, сфокусированный на данном слое, и пропускает луч, который сфокусирован на нижнем слое. Для считывания обоих слоев используется один лазер с изменяемой фокусировкой.

■ DVD-10 — двусторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных одна с другой тыльными сторонами. Записанный слой (нулевой слой на каждой стороне) обычно имеет алюминиевое покрытие. Обратите внимание, что диски этого типа являются двусторонними, а считывающий


750


Глава 11. Устройства оптического хранения данных


лазер находится в нижней части накопителя, поэтому для чтения второй стороны диск необходимо извлечь и перевернуть.

■ DVD-18 — двусторонний двухслойный диск емкостью 17,1 Гбайт. Объединяет в себе два слоя записи на каждой стороне. Стороны диска, каждая из которых формируется двумя штампованными слоями, соединяются одна с другой тыльными частями. Внешние слои (слой 0 на каждой стороне диска) покрыты полупрозрачной золотой пленкой, внутренние слои (слой 1 на каждой стороне) имеют алюминиевое покрытие. Отражательная способность однослойного диска составляет 45-85%, двухслойного — 18-30%. Различные отражающие свойства компенсируются схемой автоматической регулировки усиления (АРУ).

Конструкция DVD различных типов показана на рис. 11.8.









Обратите внимание, что, хотя на рис. 11.8 изображены два лазера, считывающие данные нижней части двухслойных дисков, фактически используется только один. Для чтения данных, расположенных на разных слоях, изменяется только фокусировка лазера.

Существует два способа записи слоев двухслойных дисков: с противоположным (ОТР) и параллельным (РТР) направлением дорожек. Метод OTP позволяет минимизировать время, затрачиваемое при чтении диска на переход с одного слоя на другой. При достижении внутренней части диска (конца слоя 0) лазерный датчик остается практически в том же положении и лишь немного перемещается для фокусировки на слое 1. Конечная область диска при его записи в режиме OTP называется средней зоной.

Запись (и чтение) спиральных дорожек DVD, записанных в режиме PTP, происходит по-другому. При переходе от слоя 0 к слою 1 лазерный датчик должен переместиться с наружной

части диска (т.е. с конца первого слоя) на его внутреннюю часть (на начало второго слоя). Кроме того, необходимо изменить фокусировку лазера. Для ускорения перехода практически все DVD записываются в режиме OTP.

Отличается и направление спиральных дорожек различных слоев, записанных в режиме РТР. Это позволяет упростить процесс считывания дорожек, расположенных одна над другой. Спиральная дорожка слоя 0 направлена по часовой стрелке, а дорожка слоя 1, в свою очередь, — против часовой стрелки. Поэтому для чтения второго слоя необходимо изменить направление вращения диска, но в дисках OTP считывание спирали происходит снаружи внутрь. Таким образом, спиральная дорожка слоя 0 направлена изнутри наружу, а дорожка слоя 1 — снаружи внутрь.










Емкость двухслойных дисков, если вы заметили, немногим меньше емкости двух однослойных дисков, даже несмотря на то, что слои дисков занимают примерно одинаковое пространство (длины спиральных дорожек дисков разных типов одинаковы). Это было сделано для улучшения читаемости слоев дисков в двухслойной конфигурации. Расстояние между витками дорожек было немного увеличено, что повлекло за собой увеличение длины впадин и площадок. Чтобы это компенсировать, частота вращения накопителя при чтении двухслойного диска увеличивается, в результате чего скорость передачи данных остается постоянной. Но, поскольку спиральная дорожка считывается быстрее, общая емкость диска немного уменьшается.

Помимо перечисленных типов стандартной емкости, могут изготавливаться и двусторонние диски, имеющие один слой на одной стороне и два слоя на другой. Диски этого типа обозначаются как DVD-14 и имеют емкость 13,2 Гбайт или примерно 6 ч и 15 мин. видеоданных формата MPEG-2. Существуют также 80-миллиметровые диски, емкость которых меньше емкости стандартных 120-миллиметровых дисков той же конфигурации.

Двусторонние диски отличаются повышенной сложностью технологического процесса и более высокой стоимостью, а также тем, что для воспроизведения обеих сторон диск приходится извлекать из накопителя и переворачивать. Все это привело к тому, что наибольшее распространение получили диски DVD-5 (односторонние однослойные) и DVD-9 (односторонние двухслойные). Емкость дисков этого типа достигает 8,5 Гбайт, что составляет 242 мин. воспроизведения видеоданных формата MPEG-2. Видеодиски DVD-5 со 133-минутным воспроизведением подходят для записи более чем 95% существующих в настоящее время кинофильмов.

Примечание

При просмотре фильма, записанного на двухслойном DVD, в начале воспроизведения второго слоя возникнет небольшая пауза. Ничего страшного в этом нет, потому что пауза настолько коротка, что если вы в этот момент моргнете, то можете ее и не заметить.

Кодирование данных на диске



Как и в компакт-дисках, значения битов не определяются непосредственно параметрами впадин и площадок, образующих спиральную дорожку. Для этого используются переходы от впадины к площадке и от площадки к впадине, или, иначе говоря, изменения отражательной способности. Дорожка диска разделена на одноразрядные регистры или временные интервалы (T), а длина впадины или площадки, используемой для представления данных, должна составлять не менее 3T и не более 11T интервалов (регистров). Впадина (или площадка) длиной 3T имеет значение 1001, а впадина (или площадка) длиной 11T — 100000000001.

Запись данных выполняется посредством модуляции 8/16, которая является модифицированной версией EFM-модуляции (т.е. 8/14), используемой в компакт-дисках. Поэтому метод иногда называется EFM+. Модуляция EFM представляет собой процесс преобразования каждого байта (8 бит) в 16-разрядное значение для снижения плотности впадин на оптическом диске; 16-разрядные коды преобразования разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Эта форма кодирования с ограничением длины поля записи получила название RLL 2,10 (в общем виде — RLL x,y, где x — минимальное, а y — максимальное значение поля записи нулевых битов). Такая схема позволяет избежать появления длинных строк нулевых битов (нулей), которые могут быть считаны неправильно, а также ограничить минимальную и максимальную частоты переходов, существующих на носителе записи. В отличие от EFM-модуляции, применяемой при записи компакт-дисков, в этом случае объединяющие биты не используются. Кроме того, 16-разрядные коды модуляции рассчитаны на то, чтобы не нарушать форму RLL 2,10 при отсутствии объединяющих битов. Уже упоминалось о том, что EFM-модуляция требует не менее 17 бит для представления каждого байта на компакт-диске (из-за дополнительных объединяющих байтов и байтов синхронизации). Модуляция EFM+ несколько превосходит предыдущий метод, так как для представления каждого кодированного байта требуется только 16 бит.

Несмотря на то что в модуляции, сгенерированной EFM+, допускается не более 10 смежных нулей, биты синхронизации, добавленные при записи диска, могут содержать до 13 нулей (0). Таким образом, временной период между единицами (1), записанными на диске, может достигать 14T; т.е. длина впадины или площадки в этом случае составляет 14 временных интервалов или одноразрядных регистров.

Стандарт Blu-ray Disc

В феврале 2002 года девять ведущих компаний, занимающихся производством оптических запоминающих устройств, анонсировали начальные спецификации стандарта Blu-ray Disc, представляющего собой формат оптического диска CD/DVD большой емкости. Blu-ray Disc является полностью перезаписываемым форматом. В мае 2002 года была выпущена спецификация Blu-ray Disk 1.0, а в апреле 2003 года компания Sony выпустила на рынок первое устройство записи на основе дисков Blu-ray — модель BDZ-S77. В январе 2006 года была выпущена вторая спецификация для дисков BD-RE. Этот формат позволяет записывать до 25 Гбайт данных или более 11 часов непрерывного видео на одностороннем однослойном диске диаметром 120 мм (его размеры соответствуют параметрам существующих дисков CD и DVD) с помощью сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нм (нанометров). Были выпущены также и накопители BD, которые способны записать на двухслойные диски более 50 Гбайт информации. Согласно спецификации Blu-ray совместимость с обычными компакт-дисками и DVD не ставится во главу угла, однако многие производители ее обеспечили. На самом деле все анонсированные накопители Blu-ray полностью совместимы с обычными компакт-дисками и DVD. В настоящее время на рынке еще мало представлено материалов, записанных на дисках Blu-ray. С другой стороны, на один такой носитель можно записать 4,5-часовой фильм высокого качества или до 13 часов телепрограмм. Как и в случае с DVD, поддерживается стандартная технология сжатия MPEG-2.

Примечание

Если на диске смешивать записи высококачественного и обычного видео, на однослойный диск можно записать 2,5 часа первого и 2 часа второго. В двухслойных дисках Blu-ray эти показатели вдвое выше. Естественно, продолжительность записи зависит и от скорости потока, и диски Blu-ray предлагают для этого несколько вариантов.

Спецификация Blu-ray Disc 1.0 включает несколько форматов.

■ BD-ROM. Предназначен для штампованных” дисков.

■ BD-R. Предназначен для однократной записи компьютерных данных.

■ BD-RW. Предназначен для многократной записи компьютерных данных.

■ BD-RE. Предназначен для многократной записи данных HDTV.

В январе 2006 года формат BD-RE (формат перезаписываемых дисков для записи передач HDTV) был пересмотрен и обновлен. В результате была представлена спецификация BD-RE 2.0.

При чтении/записи стандартных компакт-дисков используются инфракрасный лазер с длиной волны 780 нм и линза с числовой апертурой 0,45. В DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нм и линза, числовая апертура которой равна 0,60. В дисках формата Blu-ray используются сине-фиолетовый лазер с более короткой волной, длина которой равна 405 нм, и линза с числовой апертурой 0,85. Числовая апертура определяет параметры освещения, учитывая при этом свойства линзы, а также фокусное расстояние и коэффициент относительного увеличения. Величина числовой апертуры равна синусу максимального угла наклона светового потока, проходящего через линзу. Например, линза, используемая в накопителе CD-ROM, собирает пучок света под углом 26,7°, поэтому числовая апертура линзы в данном случае вычисляется как Sin(26,7), что составляет 0,45. Для сравнения: линза накопителя DVD собирает пучок света под углом 36,9°, т.е. апертура линзы вычисляется по формуле Sin(36,9) = 0,60. В накопителях Blu-ray световые лучи могут войти в линзу под углом до 58,2°.

Таким образом, числовая апертура линзы составляет Sin(58,2) = 0,85. Линзы с более высокой числовой апертурой пропускают световые лучи, входящие в линзу под большим углом наклона, создавая таким образом изображение с более высоким разрешением.

Величина апертуры обратно пропорциональна фокусному расстоянию и прямо пропорциональна коэффициенту относительного увеличения. Линза, используемая в дисководе CD-ROM, обеспечивает увеличение примерно в 20 раз, линза накопителя DVD — приблизительно 40-кратное увеличение, а линза Blu-ray — примерно 60-кратное. Увеличение размеров изображения связано с тем, что расстояние между дорожками на диске Blu-ray уменьшено до 0,32 мкм, что составляет примерно половину соответствующего параметра стандартного DVD. Плотность записи данных дисков этого типа довольно высока, поэтому для их хранения используются кассеты простой конструкции, защищающие поверхность диска от пыли, отпечатков пальцев и царапин.

Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Накопители DVD", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2017 Дискета.info