1.2 Технологии dvd

DVD - Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск (иначе Digital Video Disk, цифровой видеодиск), имеющий форм-фактор 4,72" и толщину 0,05", обладающий всеми достоинствами компакт-диска.

В DVD используется однослойная и двухслойная, односторонняя и двухсторонняя уплотненная запись. Уплотнение записи данных на DVD достигнуто уменьшением диаметра пишущего/читающего луча (зелено-голубой лазер) в два раза, при этом уменьшаются питы и расстояние между соседними точками на дорожке. Кроме того применены и другие ресурсы: большая область данных, эффективная битовая модуляция каналов, эффективное исправление ошибок, меньшее перекрытие секторов, что позволило увеличить емкость в сравнении с CD в семь раз: стандартный однослойный односторонний диск DVD хранит 4,7 Гбайт данных, двухслойный - 8,5 Гбайт. Изменились и способы представления информации, то есть комбинация нулей и единиц двоичного кода записывается на носитель не в виде точек, а в виде выемок различной длины, преобразуемых системой раскодирования в определенное количество единиц или нулей.

Данные на дисках DVD организованы иначе, чем на CD. У обычных дисков данные находятся на одной непрерывной дорожке, у DVD информация делится на два типа: навигационную и содержательную. Скорость чтения у DVD составляет 1,4-2,7 Мбайт/с, однако наличие сложной оптической системы увеличивает время доступа к нужной информации на диске до 170. Ситуацию, улучшает 512 Кбайт кэш, сохраняющий больше считанной в процессе работы информации.

Диски DVD хранят данные за счет расположенных насечек вдоль спиральных треков на отражающей металлической поверхности, покрытой пластиком. Используемый в устройствах чтения DVD-дисков лазер скользит вдоль треков по насечкам, а отраженный луч интерпретируется приемным устройством в виде единиц или нулей. Основное требование при разработке DVD: увеличить емкость хранимых данных за счет увеличения количества насечек вдоль треков на диске. Результатом стала разработка высокочастотного полупроводникового лазера с меньшей длиной волны, вследствие чего стало возможным использовать насечки маленького размера.

В то время как лазер в CD-ROM имеет длину волны 780 нм, устройства DVD-ROM используют лазер с длиной волны 650 нм или 635 нм, что позволяет покрывать лучом в два раза больше насечек на одном треке и в два раза больше треков, расположенных на одной записанной поверхности. Другие нововведения - это новый формат секторов, более надежный код коррекции ошибок, и улучшенная модуляция каналов. Все это вместе позволило записывать на одном информационном слое до 4.7 Гбайт данных.

Однако это - Single Side/Single Layer, односторонний/однослойный - самый простой тип дисков. Кроме него существуют следующие структурные типы DVD:

-Single Side/Dual Layer (односторонний/двуслойный). Диски имеют два слоя данных, один из которых полупрозрачный (чтобы обеспечить доступ лазерного луча к внутреннему слою). Оба слоя считываются с одной стороны; на таком диске размещается 8.5 Гбайт данных.

-Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный). На таком диске помещается 9.4 Гбайт данных (по 4.7 Гбайт на каждой стороне). Емкость такого диска вдвое больше емкости одностороннего/однослойного DVD-диска. Между тем, из-за того, что данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать информацию с обеих сторон диска самостоятельно

-Double Side/Double Layer (двусторонний/двуслойный). Самый сложный вариант. Обеспечивает возможность разместить на диске до 17 Гбайт данных (по 8.5 Гбайт на каждой стороне).

Рассмотрим подробней существующие типы DVD:

-DVD-5 (4,72", односторонний/однослойный) - 4,7 Гбайт;

-DVD-9 (4,72", односторонний/двухслойный, верхний слой полупрозрачный для лазерного луча - считывание с нижнего слоя выполняется вторым лазером с отличной от первого длиной волны) - 8,5 Гбайт;

-DVD-10 (4,72", двусторонний/однослойный) - 9,4 Гбайт;

-DVD-18 (4,72", двусторонний/двухслойный) - 17 Гбайт;

-DVD-1 (3,5", односторонний/однослойный) - 1,4 Гбайт;

-DVD-2 (3,5", односторонний/двухслойный) - 2,7 Гбайт;

-DVD-3 (3,5", двусторонний/однослойный) - 2,9 Гбайт;

-DVD-4 (3,5", двусторонний/двухслойный) - 5, 3 Гбайт;

-DVD-R (4,72", односторонний/однослойный) - 3, 95 Гбайт;

-DVD-R (4,72", двусторонний/однослойный) - 7,9 Гбайт;

-DVD-R (3, 5", односторонний/однослойный) - 1, 23 Гбайт;

-DVD-RAM (4,72", односторонний/однослойный) - 2, 58 Гбайт;

-DVD-RAM (4,72", двусторонний/однослойный) - 5,16 Гбайт.

Однако на практике из всех перечисленных чаще используются DVD четырех типов: 5, 9, 10 и 18.

Самый простой тип записываемого DVD - это DVD-R, в нем используется органическая полимерная технология подобная CD-R. Среди перезаписываемых DVD сегодня существует два формата - DVD-RAM и DVD-RW. Первый формат, поддерживают фирмамы Hitachi, Matsushita и Toshiba. Второй - компаниями Hewlett-Packard, Philips, Ricoh и Sony. В основе обоих стандартов лежит одна и та же технология изменения фазы. Диск покрыт слоем специального материала, который может находиться в аморфном или кристаллическом состоянии. При этом светоотражающая способность материала в разных фазах различается примерно на 20 %, что позволяет кодировать информацию. Различие стандартов в способе считывания данных с диска головкой накопителя. В устройствах DVD-RAM считывающую головку необходимо переключать между режимами чтения канавки и площадки (пространства между канавками) при каждом обороте диска, в то время как в DVD-RW информация считывается только с канавки диска так же, как в DVD-ROM. Существуют также другие форматы перезаписываемых DVD-дисков: ASMO , и ММVF (Multimedia Video Format) фирмы NEC.

Для записи видео и звука на DVD применяется сложная по сравнением с MPEG-1 технология компрессии данных - MPEG-2, которая представляет собой следующее поколение стандарта на сжатие видео и звуковых данных, обеспечивающего возможность разместить большие объемы информации в меньшем пространстве. Более 97% цифровых данных, представляющих видеосигнал, дублируются, то есть являются избыточными и могут быть удалены из файла без ущерба качеству изображения. Алгоритм MPEG-2, также как и MPEG-1, анализирует видеоизображение в поисках таких повторений. Новшество MPEG-2 заключается в том, что быстро меняющиеся сцены кодируются с большим коэффициентом сжатия, в то время как информация, которая фигурирует в большом количестве кадров, кодируется более качественно (используется Variable Bit Rate, VBR). Кроме того, MPEG-2 выигрывает и чисто количественно - разрешение в 500 твл против 240 у MPEG-1. Звук в стандарте MPEG-2 шестиканальный (два на фронт, два на тыл, центр и сабвуфер), а не такой, как в Dolby Pro Logic, где по присутствует только три канала (фронтальное стерео объединяется и идет на центр с сабвуфером, причем второй, может и отсутствовать, а третий канал предназначен для двух тыловых громкоговорителей). Такой формат записи звука называется AC-3 (Dolby Digital 5.1).

Производители DVD-дисков для защиты своей продукции от незаконного копирования и распространения взяли и поделили весь мир на шесть частей. Вот их список:

1. Северная Америка

2. Япония, Европа, Средний Восток, Южная Африка

3. Юго-восточная Азия (включая Гон-Конг)

4. Австралия, Новая Зеландия, Центральная и Южная Америка

5. Северо-западная Азия (Россия), Северная Африка, Китай

Защита обеспечивается с помощью региональных кодов, и оборудование, предназначенное для использования в конкретной зоне, может воспроизводить только для своей зоны. Это ограничение также можно обойти путем использования соответствующих.

Приводы DVD имеют большую скорость вращения дисков, чем CD-ROM; однократная скорость вращения DVD-диска соответствует трехкратной скорости вращения компакт-диска. Однако, из-за плотного размещения данных на DVD, скорость передачи данных на скорости 1х соответствует 9-кратной скорости для CD-ROM (1,3Мбайт/s). Поэтому для дисководов DVD-ROM указывается две скорости: скорость вращения DVD и скорость вращения CD. Время доступа к DVD вследствие высокой плотности записи на несколько десятков мс выше, чем у CD.

Запись на DVD возможна, причем как однократная (DVD-R), так и многократная (DVD-RAM). Все что относится к записи на CD имеет смысл и для DVD.

Основными локальными интерфейсами для DVD являются интерфейсы IDE-ATAPI и SCSI.