P

³yta CD to uformowany wtry-
skowo kr¹¿ek z przezroczy-
stego poliwêglanu o gruboœci

ok. 1,2 mm. W tworzywie tym
wyt³acza siê mikroskopijne wg³ê-
bienia (od strony lasera widziane
jako wzgórki), uk³adaj¹ce siê w
kszta³t pojedynczej, ci¹g³ej i bar-
dzo d³ugiej spiralnej œcie¿ki da-
nych. Gdyby mo¿na by³o rozwi-
n¹æ œcie¿kê danych z CD, mia³aby
0,5 mikrona szerokoœci i 5 km d³u-

goœci. Na p³ytê CD napyla siê cienk¹ warstewkê odbi-
jaj¹cego aluminium, która pokrywa wzgórki, po czym
natryskiwana jest cienka ochronna warstwa polimeta-
krylanu metylu, na ni¹ zaœ nanoszony jest nadruk.

S P I R A L A

Na nagranej p³ycie CD znajduje siê pojedyncza

œcie¿ka danych, rozwijaj¹ca siê od œrodka p³yty do ze-
wn¹trz. To, ¿e œcie¿ka zaczyna siê od œrodka, sprawia,
¿e z p³yty CD mo¿na wykrawaæ p³ytki o mniejszej œred-
nicy i oczywiœcie o mniejszej pojemnoœci. Na przyk³ad
plastikowe wizytówki, które mo¿na w³o¿yæ do odtwa-
rzacza, zawieraj¹ ok. 2 MB danych. Œcie¿kê o szeroko-
œci 0,5 mikrona tworz¹ wyd³u¿one wypuk³oœci maj¹ce
0,83 mikrona d³ugoœci i 125 nanometrów wysokoœci
(nanometr - jedna miliardowa metra).

j a k t o d z i a ł a

Płyty CD od kilku lat stały się standardowym

nośnikiem informacji. Zapisuje się na nich

muzykę, programy komputerowe i filmy.

Są one tanie i łatwe w produkcji, co więcej,

zapisu można dokonać na własnym kompu-

terze. Istnieje wiele formatów przechowywa-

nia danych na CD, część stosowanych po-

wszechnie i wiele zapomnianych. Najpopu-

larniejsze to CD-DA (audio) i CD-ROM (dane

komputerowe).

n a C D m i e ś c i s i ę 7 4 0 M B , c z y l i

o k . 1 0 0 0 ś r e d n i o g r u b y c h k s i ą ż e k

kierunek zapisu

p³yta CD

p³yta DVD

1,6 mikrona

0,5 mikrona

740 nanometrów

320 nanometrów

M a r e k U t k i n

ODTWARZACZ CD

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

2/2004

2

22

2

P R Z E K R Ó J P £ Y T Y C D

S P I R A L A I W Z G Ó R K I

C Z Ê Œ C I O D T W A R Z A C Z A C D

Odtwarzacz CD ma za zadanie wyszukiwaæ i od-

czytywaæ danye zapisanych jako wzgórki na p³ycie CD.
Bior¹c pod uwagê ich wielkoœæ, odtwarzacz jest bardzo
precyzyjnym sprzêtem. Napêd odtwarzacza sk³ada siê
z trzech podstawowych czêœci:
– Silnika napêdzaj¹cego dysk. Jest on precyzyjnie,

elektronicznie sterowany i obraca siê ze zmienn¹
prêdkoœci¹ od 200 do 500 obr./min, w zale¿noœci od
tego, jaka œcie¿ka jest odczytywana.

– Lasera i systemu regulacji ostroœci skupiaj¹cego siê

na wzgórkach i odczytuj¹cego je.

– Mechanizmu przesuwu, który przemieszcza zespó³

lasera tak, aby jego promieñ móg³ pod¹¿aæ za spiral-
n¹ œcie¿k¹. Mechanizm przesuwu musi byæ w stanie
przemieszczaæ laser z mikronow¹ dok³adnoœci¹.

U S T A W I A N I E O S T R O ΠC I

Promieñ lasera przenika przez warstwê poliwê-

glanu, odbija siê od warstewki aluminium i trafia do
urz¹dzenia optoelektronicznego. Wzgórki odbijaj¹
œwiat³o inaczej ni¿ reszta aluminiowej pow³oki, a czuj-
nik optoelektroniczny wykrywa te w³aœnie zmiany w
sposobie odbicia. Odczyt danych to elektroniczna inter-
pretacja ró¿nie odbitych strumieni œwiat³a. Najtrudniej-
sz¹ czêœci¹ zadania jest utrzymanie promienia lasera
wyœrodkowanego na œcie¿ce danych. Tym zajmuje siê
system przesuwu, który podczas odtwarzania p³yty, w
sposób ci¹g³y, przesuwa laser do zewn¹trz. Gdyby p³y-
ta wirowa³a ze sta³¹ prêdkoœci¹, wzgórki przesuwa³yby
siê przed nim coraz szybciej (jak w klasycznym gramo-
fonie). Tak wiêc, gdy laser wêdruje ku krawêdzi, silnik
umieszczony na osi musi wolniej obracaæ p³yt¹. W taki
sposób wzgórki przesuwaj¹ siê przed laserem ze sta³¹
prêdkoœci¹ liniow¹ i dane z dysku odtwarzane s¹ ze
sta³¹ prêdkoœci¹.

MINI

QUIZ

MT

CZYT

AM,

WIÊC

W

IEM

D³ugoœæ fali lasera
w odtwarzaczu CD
wynosi:

a) 460 nm

b) 370 nm

c) 780 nm

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

2/2004

2

23

3

M E C H A N I Z M O D T W A R Z A C Z A C D

Zero czy jedynka?
No dobrze, wiem już, że jest obracająca się
płyta z szeregiem wzgórków i jakiś laser. Ale
skąd napęd wie, że teraz odczytuje np. je-
dynkę?
Światło lasera przez układ optyczny oświe-
tla płytkę. Światło odbite od płytki wraca do
układu optycznego. Natrafia na pryzmat,
który działa tutaj jak lustro półprzepuszczal-
ne i odbija je w kierunku fotoelementu. Po-
nieważ wzgórek wytłoczony na płycie ina-
czej odbija światło niż puste po nim miej-
sce, zmienia się natężenie światła padające-
go na fotoelement. Dalej jest już prosto: fo-
toelement zamienia światło na sygnał elek-
tryczny odpowiednio „zero” lub „jedynkę”.

P

ierwszy odtwarzacz DVD pojawi³ siê na rynku w
marcu 1997r. P³yta DVD jest bardzo podobna do CD,
lecz ma znacznie wiêksz¹ pojemnoœæ, zawiera po-

nad 7 razy wiêcej danych. Wielka pojemnoœæ sprawia,
¿e na DVD mo¿na zapisaæ np. film pe³nometra¿owy za-
kodowany w formacie MPEG-2.

Gdyby przeciêtny film na DVD nie by³ spakowa-

ny (bez kompresji), œci¹gniêcie go przez normaln¹ liniê
telefoniczn¹ zajê³oby przynajmniej rok. Pomimo wielkiej
pojemnoœci, dane pe³nometra¿owego filmu wideo nig-
dy nie zmieœci³yby siê na p³ycie DVD. Dlatego wymaga-
na jest kompresja obrazu. Grupa zwana Moving Picture
Experts Group (MPEG) ustanawia normy kompresji ru-
chomych obrazów. Gdy film ma zostaæ nagrany na
DVD, zostaje zakodowany w formacie MPEG-2. Ten for-
mat kompresji jest przyjêtym standardem miêdzynaro-
dowym. Odtwarzacz DVD jest wyposa¿ony w dekoder
MPEG-2, który rozpakowuje dane „w locie”, w trakcie
ogl¹dania. Typowa p³yta DVD z filmem mo¿e zawieraæ
do 133 minut obrazu o wysokiej rozdzielczoœci (720
punktów rozdzielczoœci poziomej). Kompresja obrazu
wynosi zazwyczaj 40:1 w formacie MPEG-2. Œcie¿ka
dŸwiêkowa mo¿e byæ zapisana w oœmiu jêzykach, przy
zastosowaniu oœmiokana³owego systemu 5.1 Dolby Di-
gital Surround, a napisy w 32 jêzykach. Na DVD mo¿na
tak¿e zapisaæ prawie osiem godzin muzyki w jakoœci
CD na jednej stronie.

Œ C I E ¯ K I D A N Y C H N A D V D

Ka¿da zapisywalna warstwa DVD ma spiraln¹

œcie¿kê danych prowadz¹c¹ od œrodka do zewn¹trz.
Œcie¿ka DVD jest jeszcze wê¿sza ni¿ w CD - zwoje s¹
oddalone od siebie o 740 nm, wzgórki maj¹ 320 nm sze-
rokoœci, minimum 400 nanometrów d³ugoœci i 120 nm
wysokoœci. Jest bardzo d³uga - pojedyncza ma prawie
12,5 km d³ugoœci. W zwi¹zku z tym dwustronna, dwu-
warstwowa p³yta DVD zawiera 48 km danych! Odstêp
miêdzy œcie¿kami na DVD jest 2,16 raza mniejszy, a mi-

nimalna d³ugoœæ wzgórka w jednej warstwie jest 2,08
raza mniejsza ni¿ na CD. Mno¿¹c te dwie liczby, okazu-
je siê, ¿e otrzymuje siê 4,5 raza wiêksz¹ gêstoœæ zapi-
su. Sk¹d siê bierze reszta, brakuj¹ca do siedmiu?

M N I E J P U S T E G O M I E J S C A ,
W I Ê K S Z A P R Z E S T R Z E Ñ

Na CD jest zapisywanych mnóstwo informacji

dodatkowych, umo¿liwiaj¹cych korekcjê b³êdów - te in-
formacje s¹ po prostu powtórzeniem informacji ju¿ za-

pisanych na dysku. System korekcji b³êdów na CD jest
dosyæ stary i nieskuteczny w porównaniu z metodami
stosowanymi na DVD. Format DVD nie marnuje tyle
miejsca na korekcjê b³êdów, umo¿liwiaj¹c przechowy-
wanie wiêkszej iloœci danych u¿ytkowych.

Z A P I S W I E L O W A R S T W O W Y

Aby jeszcze zwiêkszyæ pojemnoœæ, p³yta DVD

mo¿e mieæ do czterech warstw, po dwie na ka¿dej stro-
nie. Laser odczytuj¹cy mo¿e ogniskowaæ siê na drugiej
warstwie przez pierwsz¹ warstwê.

j a k t o d z i a ł a

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

2/2004

2

24

4

Niemal każdy wyprodukowany obecnie film

jest dostępny na DVD, wiele starych filmów

przeniesiono również na ten format. Zdarza

się często, że film pojawia się na DVD prę-

dzej niż na taśmie wideo, gdyż koszty pro-

dukcji i rozpowszechniania DVD są niższe.

Dzięki wysokiej jakości obrazu i dźwięku, for-

mat DVD jest dla filmów tym, czym CD dla

muzyki.

ODTWARZACZ DVD

M a r e k U t k i n

P R Z E K R Ó J P £ Y T Y D V D

n a j e d n e j p ł y c i e D V D m i e ś c i s i ę

z a w a r t o ś ć 6 d o 2 2 p ł y t C D

Mo¿na siê zastanawiaæ, dlaczego dwuwarstwo-

wa p³yta DVD nie ma pojemnoœci dok³adnie dwukrotnie
wiêkszej ni¿ jednowarstwowa, jeœli doda³o siê do niej
ca³¹ drug¹ warstwê? Jest tak dziêki temu, ¿e skoro p³y-
ta sk³ada siê z dwóch warstw, zag³êbienia (czy te¿
wzgórki) musz¹ byæ nieco d³u¿sze ni¿ w wersji jedno-
warstwowej - pozwala to na unikniêcie interferencji po-
miêdzy warstwami powoduj¹cej b³êdy odczytu.

O D T W A R Z A C Z D V D

Odtwarzacz DVD jest bardzo podobny do odtwa-

rzacza CD - równie¿ zawiera laser odczytuj¹cy informa-
cjê ze œcie¿ki wzgórków. Jednak œwiat³o tego lasera ma
mniejsz¹ d³ugoœæ fali (640 nanometrów) ni¿ laser w od-
twarzaczu CD (780 nm), co pozwala na skoncentrowa-
nie promienia lasera na wzgórkach mniejszego rozmia-
ru. Laser odtwarzacza DVD koncentruje siê zarówno na
pó³przepuszczalnym materiale w najbli¿szej warstwie,
jak i, w przypadku p³yt dwuwarstwowych, poprzez tê
warstwê na materiale odbijaj¹cym poza ni¹.

Œcie¿ka danych na drugiej warstwie zaczyna siê

od zewnêtrznej krawêdzi dysku. Umo¿liwia to odtwa-
rzaczowi szybkie przeskakiwanie z jednej warstwy na
drug¹, bez opóŸnieñ w przesyle danych, spowodowa-
nych powrotem lasera do œrodka p³yty.

Odtwarzacz DVD rozkodowuje film zapisany jako

MPEG-2, zamieniaj¹c go w sygna³ wideo, a strumieñ
danych audio jest przesy³any do dekodera Dolby, gdzie
jest wzmacniany i przesy³any do g³oœników.

D V D - A U D I O

Nowy, wysokiej jakoœci format dŸwiêku cyfrowe-

go nazywa siê Digital Audio Disc (DAD), a zapisu doko-
nuje siê na p³ycie DVD-Audio. DVD-Audio s³u¿y wy-
³¹cznie do odtwarzania muzyki i ma byæ nastêpc¹ p³yty
kompaktowej. Zmiany dotycz¹ szczególnie czêstotliwo-
œci próbkowania, co wp³ywa na poprawê jakoœci s³y-
szalnego dŸwiêku.

Na p³ycie DVD-Audio mog¹ byæ zapisane infor-

macje dodatkowe. Czas nagrania od 1 do 2 godzin przy
zapisie jednostronnym, jednowarstwowym.

Wykres ilustruje najwy¿szej jakoœci zapis DVD-

Audio w porównaniu z typowym zapisem na CD. Jak
widaæ, DVD jest bli¿ej rzeczywistoœci, lecz nadal jest
sporo do zrobienia. !

LEKSYKON

Próbkowanie

– zamiana ciągłego sygnału na szereg liczb

(patrz rys. porównanie sygnału analogowego, CD i DVD-
AUDIO) może być dokonywana z różną częstotliwością,
czyli dokładnością. Służy zamianie dowolnego sygnału
analogowego np. dźwięku na szereg wartości liczbowych

nm

–

nanometr

= 10

–9

metra = 0,000 001 mm

um

–

mikrometr

lub

mikron

= 10

–6

metra = 0,001 mm

Blu-ray Disc
Blu-ray, nazywany Blu-ray Disc (BD), to nazwa dysku
optycznego nowej generacji, opracowanego wspólnie
przez Blu-ray Disc Association (BDA) i grupę firm elektro-
nicznych i komputerowych (Dell, Hitachi, HP, JVC, LG, Mit-
subishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, So-
ny, TDK i Thomson). Opracowany format umożliwia zapi-
sywanie, zapis ponowny i odtwarzanie wideo wysokiej roz-
dzielczości i przechowywanie wielkich ilości danych. Jed-
nowarstwowa płyta Blu-ray Disc może zawierać ok. 25GB
danych, co zapewnia nagranie ponad 2 godzin HDTV (wy-
sokiej rozdzielczości) lub 13 godzin SDTV (standardowej
rozdzielczości). Powstały również dwuwarstwowe wersje
płyt o pojemności ok. 50GB.
Obecna technologia dysków optycznych, jak DVD,
DVD±R, DVD±RW i DVD-RAM, do zapisu i odczytu da-
nych wykorzystuje laser czerwony, nowy format wykorzy-

stuje laser fioletowo-niebieski, stąd nazwa Blu-ray. Techno-
logię przemysłowej produkcji niebieskich laserów opraco-
wał Nakamura (Japończyk – obecnie w USA).
System Blu-ray może z łatwością odtwarzać dotychczaso-
we formaty CD i DVD. Korzyścią z zastosowania niebie-
skiego lasera jest mniejsza długość fali (405nm), krótszej
od fali lasera czerwonego (650nm), co umożliwia skon-
centrowanie promienia na mniejszym punkcie i z większą
precyzją, a co za tym idzie - ciaśniejsze upakowanie da-
nych na płycie takiej samej średnicy jak CD/DVD. Blu-ray
umożliwia również (przy prędkości przesyłu danych 36
MB/s) jednoczesne odtwarzanie i zapisywanie obrazu wi-
deo o wysokiej rozdzielczości. Przewiduje się, że Blu-ray
zastąpi w przyszłości płyty CD i DVD tak w odtwarza-
czach, jak i komputerach. Napędy Blu-ray mają być po-
wszechnie dostępne pod koniec 2005.

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

2/2004

2

25

5

Porównanie DVD:

Format

PojemnoϾ

Przeciêtny czas
trwania filmu

Jednostronny/
jednowarstwowy

4,38 GB

2 godz.

Jednostronny/
dwuwarstwowy

7,95 GB

4 godz.

Dwustronny/
jednowarstwowy

8,75 GB

4,5 godz.

Dwustronny/
dwuwarstwowy

15,9 GB

ponad 8 godz.

P O R Ó W N A N I E S Y G N A £ U
A N A L O G O W E G O , C D I D V D - A U D I O