Реферат: Технологии оптических дисков

Технология создания двухслойных дисков чуть более сложна: данные записываются в двух слоях - нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на одной частоте лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на другой - получает данные «со дна»,

Всевозможные комбинации всех вышеперечисленных технологий породили довольно много типов дисков DVD.

Существуют односторонние (SS - SingleSided) и двухсторонние DVD (DS), однослойные (SL - SingleLayer) и двухслойные (DL).

Стоит отметить, что вместимость двухслойных DVD-дисков не в два раза больше, чем у однослойных, как следовало бы ожидать, а немного меньше: чтобы минимизировать помехи, возникающие при прохождении луча лазера через внешний слой, минимальный размер уг­лублений на дорожках был повышен с 0,4 мм до 0,44 мм. Кстати, в результате немного повысилась скорость считы-вания информации с таких дисков.

С пользовательской точки зрения программы и данные записаны на диске в формате DVD-ROM аналогично традиционному диску CD-ROM. Для считывания таких дисков в компьютере должен быть установлен накопитель DVD-ROM, кото­рый внешне похож на привод CD-ROM, использует тот же интерфейс IDE (ATAPI) и точно так же устанавливается. Причем DVD-ROM может читать и старые CD-ROM, a также воспроизводить звуковые компакт-диски. Однако не все приводы DVD-ROM одинаковы, и, хотя технология DVD разработана сравнительно недавно, в продаже проходили уже несколько поколений накопителей DVD-ROM.

Дисководы первого поколения не были рассчитаны на чтение записываемых компакт-дисков CD-R и CD-RW (и, кстати, плохо читали некачественные диски CD-ROM), но дисководы DVD последующих поколений корректно работают уже со все­ми форматами. В общем же следует отметить, что скорость передачи данных у дисководов DVD-ROM первого поколения приблизительно девяти-кратная (по от­ношению к однократной скорости чтения CD-ROM), однако скорость вращения дис­ков у первых приводов DVD-ROM была только в три раза выше, чем у CD, так что диски CD-ROM они читали только на трех-кратной скорости. Основная масса со­временных приводов DVD-ROM читает диски CD-ROM уже на 40-кратных ско-рос­тях. Поэтому можно с большой уверенностью сказать — смена приводами DVD-ROM дисководов CD-ROM в ближайшем будущем несомненно произойдет. Неко­торые изготовители дисководов CD-ROM уже планируют прекратить их выпуск в пользу приводов DVD-ROM.

Все DVD-плейеры и компьютерные приводы должны читать двухслойные диски — этого требует спецификация. Все плееры и дисководы также проигрывают дву­сторонние диски, но, как правило, их надо переворачивать, так как двухголовочных моделей, которые могли бы воспроизводить обе стороны без переворачивания, пока нет, хотя практически все диски ранних выпусков —двусторонние, а двухслой­ная продукция распространяется только в последнее время.

Основные виды DVD дисков:

· DVD-5, 12cм, 4.7 Gb данных или свыше 2 часов видео, один слой на одной стороне.

· DVD-9, 12cм, 8.5 Gb данных или около 4 часов видео, два слоя на одной стороне.

· DVD-10, 12cм, 9.4 Gb данных или около 4.5 часов видео, на обоих сторонах по одному слою.

· DVD-14, 12cм, 13.24 Gb данных или около 6.5 часов видео, два слоя на одной стороне, один слой на другой.

· DVD-18, 12cм, 17 Gb данных или более 8 часов видео, на обоих сторонах по два слоя. Пока что слишком дороги в производстве, поэтому их очень мало.

4. Форматы DVD

4.1 DVD-R

Так назывался самый первый формат записываемого DVD, который появился на рынке. Разработчиком формата является Pioneer, он же и начал продвижение этого формата на рынок. Не смотря на это, DVD-R входит в семейство форматов официально поддерживаемых DVD Forum. DVD-R разрабатывался с оглядкой на очень успешный CD-R, поэтому имеет с ним много общего. Физически DVD-R диск это 80 или 120 миллиметровый оптический диск, толщиной 1.2 миллиметра. DVD-R диски могут быть только однослойными, но возможно создание двухсторонних дисков. Как и обычные DVD-ROM диски, DVD-R склеены из частей, 0.6 мм прозрачный защитный слой, потом слой с светоотражающим материалом, на которой и производиться запись, склеивающий слой, и такой же (0.6 мм) защитный слой, где может быть нанесён рисунок. Двухсторонние диски имеют два светоотражающих слоя, разделённые склеивающим слоем. Принцип по которому производится запись DVD-R точно такой же, как у его предшественника, CD-R. Отражающий слой меняет свои характеристики, под воздействием луча лазера повышенной мощности. Вообще, по большому DVD-R не несёт в себе ничего нового, технически это тот же CD-R, только рассчитанный на более тонкие дорожки (но формат в котором хранятся данные на диске, конечно же, совсем другой). Как CD-R, DVD-R одноразовый формат, диск записывается один раз и навсегда. Ну, не совсем навсегда. Pioneer утверждает, что созданные им DVD-R болванки способны сохранять записанную на них информацию в течении 100 лет.

При создании DVD-R самое пристальное внимание уделено совместимости с существующими DVD-ROM приводами. И это себя оправдало, до сих пор DVD-R остаётся самым совместимым форматом, записанные с его помощью диски читаются на максимально возможном количестве DVD-ROM, как компьютерных так и стационарных. Точных цифр нет, но по приблизительным оценкам около 85% когда-либо выпущенных DVD-ROM устройств способны читать DVD-R диски. Среди современных моделей это число ещё выше. На сегодня (лето 2002 года) это лучший результат среди всех форматов записи DVD.

Первый привод поддерживающий запись DVD-R выпущен Pioneer ещё в октябре 1997 года. Этот привод поддерживал спецификацию DVD-R версии 1.0, что означало запись с помощью 635 нм лазера на болванки объёмом 3.95 гигабайта. Это был вообще первый привод свободно доступный на рынке, поддерживающий запись DVD, и стоил совсем недетские 17.000$. По сравнению с этой ценой болванки по 50$ каждая, необходимые для записи на этом монстре, не казались слишком уж дорогими.

Следующим этапом стала версия 1.9, которая поддерживала запись дисков объёмом 4.7 гигабайта. Первый привод поддерживающий это нововведение появился в мае 1999 года, и стоил "всего" 5400$ Излишне упоминать, что производителем привода был Pioneer.

Вскоре после этого появилась спецификация 2.0. В ней добавилась возможность защиты записанных дисков от копирования. Основана на записи порции информации в служебную область диска, но это совсем не то же самое, что оригинальная защита DVD дисков. Например, записывать CCE кодированные диски на DVD-R нельзя. По сравнению с 1.9, физические параметры записи в версии 2.0 не изменились, поэтому большинство (если не все) 1.9 приводы могут получить совместимость с 2.0, простой прошивкой firmware.

С целью завоевания новых рынков, начиная с спецификации 2.0 формат разделили на DVD-R For Authoring и DVD-R For General. Принципиальное различие между ними, это длина волны используемого лазера. В DVD-R(A) используется тот же самый 635 нм лазер, что и в первых DVD-R дисках. В DVD-R(G) используется 650 нм лазер. Это делает невозможным запись дисков одного формата на приводе другого формата. Хотя, конечно же, читать диски записанные другим форматом можно.

DVD-R(A) позиционируется как профессиональный стандарт, и является прямым наследником предыдущих DVD-R. С которыми имеет обратную совместимость. Например, болванки выпущенные по 1.0 и 1.9 спецификациям могут записываться на DVD-R(A) приводах. Из других существенных отличий, появившихся в этом варианте DVD-R, можно отметить поддержку Cutting Master Format (CMF). Это позволяет использовать DVD-R(A) диски в качестве мастер дисков для дальнейшей печати, вместо долго использовавшейся для этого DVL ленты. Это достигается возможностью использовать часть lead-in зоны диска для хранения DDP (Disk Description Protocol) заголовка. Впрочем, несмотря на CMF, возможность хранить защищённую CSS информацию на DVD-R(A) так и не появилась. Но всё равно, именно CMF позволяет позиционировать DVD-R(A) на профессиональный рынок.

DVD-R(G) позиционируется как формат для пользователя. Именно этот формат, обычно, имеется в виду когда говорится про DVD-R. Приводы работающие в этом формате могут писать только на специальные болванки, предназначенные для DVD-R General, и сделанные под 650 нм лазер. DVD-R диски изготовленные в соответствии с спецификациями 1.0 и 1.9 могут читаться, но не могут записываться. Не поддерживается CMF, поэтому DVD-R(G) диски не могут использоваться в качестве полноценных мастер дисков. С другой стороны, для домашнего пользователя это совсем не критично, ведь мало у кого в подвале стоит станок для штамповки DVD. Преимущество DVD-R(G) по сравнению с DVD-R(A) всего одно, зато исключительно важное. Моделей приводов поддерживающих DVD-R (что в 99.9% означает поддержку именно DVD-R(G)) достаточно много, и цены на них неуклонно падают. Уже сейчас можно приобрести DVD-R(G) привод по цене более чем в 10 раз (!) меньшей чем, например, DVR-S201 (самый популярный на сегодня привод для записи DVD-R(A) дисков). DVD-R(G) диски бывают на 4.7 гигабайта односторонние, и 9.4 гигабайта двухсторонние (по 4.7 гигабайта на сторону).

4.2 DVD-RW

После создания записываемых DVD-R дисков, логичным шагом стало создание перезаписываемых дисков. Так появился DVD-RW, в девичестве известный как DVD-R/W или DVD-ER. Разработчиком этого формата снова стал Pioneer, поэтому нет ничего удивительного в том, что DVD-RW построен на тех же принципах что и DVD-R(G). Используется такой же лазер, с длиной волны 650 нанометров, диски имеют одинаковый формат. Единственное отличие в покрытии. Так же как и в обычных CD-RW в качестве отражающего слоя используются материалы которые могут многократно менять свои свойства (отражающую способность) под воздействием лазерного луча разной мощности. DVD-RW диски физически представляют из себя 80 или 120 миллиметровый оптический диск, толщиной 1.2 миллиметра. Теоретически, возможно создание двухсторонних DVD-RW дисков, но на сегодняшний день мне таких примеров не известно. Объём односторонних DVD-RW дисков составляет 4.7 гигабайта. По утверждению производителей DVD-RW дисков, они могут перезаписываться не менее 1000 раз. Сейчас известны три вида DVD-RW болванок. Первоначально появилась 1.0 версия. Для предотвращения копирования защищённых CSS дисков, эти болванки имели заранее выдавленную lead-in область. Оборотным эффектом этого стали проблемы с проигрыванием таких дисков на некоторых стационарных плеерах. К счастью, такие диски продавались только в Японии.

Для решения проблем с совместимостью, появились DVD-RW диски версии 1.1. Так же как и 1.0, они имели заранее записанную lead-in область, для предотвращения копирования защищённого материала. Но, на этот раз область записывалась стандартными средствами, а не выдавливалась, благодаря чему плееры понимают такие диски гораздо лучше. Большинство DVD-RW дисков, которые сегодня можно встретить в продаже, относятся именно к версии 1.1

Для защиты содержимого DVD-RW дисков, в природе существует B версия стандарта 1.1 Обычно такие диски называют просто DVD-RW диски В-типа. От простых эти диски отличаются тем, что в служебной зоне привода (BCA) записан уникальный 64 битный номер (disk ID). С помощью этого номера содержимое диска шифруется по 56-bit C2 (Cryptomeria) алгоритму. При проигрывании такого диска сначала читается disk ID, потом с его помощью расшифровывается содержимое диска. В общем, похоже на CSS, только попроще. При копировании такого диска копируется только содержимое, но не уникальный disk ID, поэтому проиграть скопированное будет нельзя.

При создании DVD-RW дисков самое пристальное внимание уделялось совместимости формата с существующими DVD плеерами и приводами. Однако, совместимости сравнимой с тем что удалось достигнуть на DVD-R дисках не получилось. Причина этого точно та же, что с CD-RW дисками, которые не читаются на многих старых приводах. Отражающая способность материала используемого в перезаписываемых дисках меньше, чем у просто записываемых, и намного меньше чем у штампованных. Это и сбивает с толку старые приводы.

Первый DVD-RW агрегат представлен Pioneer в Японии, в декабре 1999 года. Он не имел никакого отношения к компьютерам, и являлся бытовым устройством, которое умело проигрывать DVD диски и копировать их, ничего более. Стоило это чудо около 2500$, при цене пустой болванки в 30$. Существовало несколько режимов записи, которые давали разное качество картинки. В зависимости от выбранного режима, процесс копирования диска занимал от 1 до 6 часов. Что бы не допустить разгула видео пиратов, для записи DVD-RW дисков использовался новый формат записи, названный DVD-VR (video recording). В результате, записанные диски не