Napędy

i nośniki DVD

Tematyka:

historia powstania DVD

budowa napędu DVD - ROM

budowa nośnika DVD

odczyt danych z płyt DVD - ROM

różne standardy zapisu danych na płytach DVD

standard MPEG

Narodziny standardu

W 1994 r. po ukazaniu się pierwszych napędów CD-ROM, firmy zaczęły
szukać nowej technologii pozwalającej na udoskonalenie płyty
kompaktowej. W tym okresie powstały dwa odrębne projekty.

Jednemu z nich przewodniczyła Toshiba, która zaproponowała
zwiększenie gęstości zapisu i wykorzystanie obu stron istniejących
krążków. W ten sposób powstały płyty SD (SuperDensity).

Na czele drugiej grupy stanął Philips i Sony. Ich rozwiązanie
nazwane MMCD (MultiMedia CD) zakładało stworzenie dwóch
lub więcej warstw na jednej stronie płyty, zaś dane odczytywane
miały być przez wiązkę laserową o zmiennej długości fali.

Porozumienie MEI, czyli m.in. firm Toshiba, Sony, Philips, Pioneer,
JVC, Hitachi, Mitsubishi i Time Warner, zostało zawarte jesienią
1995 roku. Już w grudniu tego samego roku uzgodniono definitywnie
specyfikacje techniczne dla odtwarzacza DVD i potrzebnych płyt.

W ten sposób powstał projekt dysku DVD – dwustronnego,
dwuwarstwowego zapisu o wysokiej gęstości. Napędy DVD-ROM
odczytują kolejno z wewnętrznej i zewnętrznej warstwy płyty.

Początkowo obszar zastosowań dla nowego nośnika widziano głównie
w przemyśle filmowym, maksymalna pojemność 17 GB pozwalała
bowiem na nagranie 481 minut w formacie MPEG-2 z trzema
ścieżkami audio.

Szybko okazało się, że pojemności oferowane przez płyty DVD
idealnie nadają się także do zastosowań rynku komputerowego.

... i tak powstał standard DVD.

powrót

Standard MPEG

MPEG to skrót od Motion Picture Experts Group. Jest to organizacja
mająca na celu opracowywanie otwartych standardów dla cyfrowego
video. Powołana została w 1988 jako oddział Międzynarodowej
Komisji Normalizacyjnej ISO (International Standards Organization).
Od nazwy grupy pochodzą kolejne opracowane przez nią standardy,
czyli MPEG - 1, 2 i 4. Definiują one metody kompresji, formaty plików
i inne parametry cyfrowego video. W trakcie opracowywania są
standardy MPEG-7, MPEG-21.

MPEG - 1

MPEG - 2

MPEG - 4

kliknij w poniższe, aby dowiedzieć się więcej

powrót

MPEG-1 to w założeniach standard przeznaczony do zapisu video
na płytach CD-ROM. Używany jest również w formacie VideoCD.
Pomimo, że w momencie opracowania i wprowadzenia na rynek
w 1992 roku był przełomowym standardem nie jest już obecnie
konkurencyjny w stosunku do innych formatów. Pojawia się obecnie
jako jeden z formatów internetowych. Daje dosyć dobrą jakość przy
transmisji 1 Mbps i rozmiarze kadru około 320 x 240, ale używany jest
również przy innych prędkościach przesyłu, chociaż inne kodeki dają
znacznie lepsze parametry.

MPEG - 1

powrót

MPEG - 2

Opracowany w 1994 roku, najważniejszy ze standardów MPEG.
Zrewolucjonizował cały świat cyfrowego video. Zapewnia znacznie
większe rozdzielczości niż MPEG - 1. Został opracowany jako format
profesjonalny i stanowi kombinację dobrej kompresji i wysokiej
jakości. Stosowany przede wszystkim przy transmisji obrazu,
a obecnie również w rejestracji i edycji video. Umożliwił on cyfrowe
przesyłanie kilku kanałów telewizyjnych w paśmie zajmowanym
poprzednio przez jeden kanał analogowy. Doprowadziło to do
olbrzymiego sukcesu cyfrowej telewizji satelitarnej, cyfrowej telewizji
kablowej oraz początku rynkowego telewizji wysokiej jakości
(HDTV High Definition Television) Spowodował również ekspansję
systemu DVD. Olbrzymia część obrazu telewizyjnego i video jaki
towarzyszy nam w dzisiejszym świecie jest w jakimś punkcie
w formacie MPEG - 2.

powrót

MPEG - 4

Standard MPEG-4 był opracowywany od 1993. Wersja pierwsza
została zatwierdzona w 1998, a wersja druga rok później. Wraz
z pojawieniem się pierwszych aplikacji wykorzystujących format
MPEG - 4 został on okrzyknięty dużą sensacją w świecie cyfrowego
video.

MPEG - 4 jest jedynie standardem, który uzupełnia standardy
MPEG – 1 i MPEG - 2 o dziedziny w nich nie uwzględnione.
Definiuje metody tworzenia i dostarczania zawartości multimedialnej
do Internetu, oraz wszelakich urządzeń przenośnych takich jak
palmtopy, a nawet telefony.

powrót

Budowa napędu
DVD - ROM

Budowa napędu DVD – ROM
jest prawie identyczna jak
budowa napędu CD – ROM.
Różni się tylko wykorzystanym
układem optycznym i układami
elektroniki, które zarządzają
pracą optyki.

powrót

Kliknij
obrazek,

aby
powiększyć

wróć

Budowa nośnika DVD

dalej

Oznaczen

ie

Pojemno

ść

Ilość

warstw

Ilość

stron

Komentarz

DVD-5

4,7 GB

1

1

DVD-9

8,54 GB

2

1

DVD-10

9,4 GB

1

2

DVD-18

17,08

GB

2

2

Trudna w

produkcji

DVD-R

4,7/9,4

GB

1

1/2

Zapisywalna

DVD-

RAM

2,6/5,2

GB

1

1/2

Wielokrotnie

zapisywalna

DVD-RW

4,7/9,4

GB

1

1/2

Wielokrotnie

zapisywalna

Rodzaje i pojemności płyt DVD

dalej

dalej

Najprostsza z rodziny DVD płyta – pojedyncza
warstwa odbijająca, odczytywana z jednej strony
dysku. Dysk dla zapewnienie znormalizowanej
grubości 1,2mm posiada dwie warstwy podłoża,
umożliwia

to

stworzenie

nadruku

na

niewykorzystywanej stronie nie tylko „klasycznie” –
przez nadruk na powierzchni dysku, ale też przez
odpowiednie

ukształtowanie

drugiej

warstwy

metalicznej nie przenoszącej informacji.

dalej

Stosowanie dwóch warstw po jednej stronie
dysku wymusza wydłużenie o 10% wszystkich
nagrywanych śladów dla ułatwienia odczytu
danych. Odczyt z jednej strony dysku umożliwia
stosowanie zwykłych nadruków na powierzchni
dysku.

dalej

Odczyt danych z obu stron dysku uniemożliwia
stosowanie nadruków na powierzchni dysku,
stąd tworzenie etykiet jest utrudnione. Spora
część czytników DVD wymaga przekładania
płyty na drugą stronę. Pojemność tej płyty jest
dwukrotnie większa niż płyty DVD-5.

Najtrudniejsza w produkcji płyta, jednakże nie
posiadająca aktualnie odpowiednika wśród
innych nośników informacji.

powrót

Odczyt danych z płyt DVD - ROM

Podstawowa różnica w stosunku do płyt CD, to gęstość upakowania danych

na płycie. Dość powiedzieć, że jest ona podwyższona na tyle w stosunku

do klasycznej płyty CD, iż jedna strona jednowarstwowego dysku DVD

może zapisać ponad siedem razy więcej informacji, niż tradycyjny kompakt.

Takie zwiększenie gęstości zapisu wymusiło stosowanie do ich odczytu

laserów o mniejszej długości fali. I tak - w standardowym napędzie

CD-ROM stosowane są lasery podczerwone (o długości fali 780 nanometrów),

podczas gdy w napędach DVD używane są już czerwone lasery o długości

fali 640 nm.

dalej

dalej

Promień lasera przenika przez dolną, poliwęglanową powłokę nośnika
i dociera do warstwy, na której zapisane są dane. Odczyt odbywa się
w sposób bezkontaktowy za pomocą promienia świetlnego, który odbija
się od dolnej, aluminiowej powłoki. Aby dokładnie wychwycić
minimalne różnice w strukturze ścieżki, wykorzystywany do odczytu
laser diodowy musi emitować strumień światłą o wyjątkowo małej
długości fali. Warstwa danych ma strukturę spiralnej ścieżki, w której
wytłoczone są małe zagłębienia (pits).

Gdy promień lasera trafi na obszar bez zagłębień (land), odbija się, a mały

pryzmat kieruje go do fotodiody, w której zamieniany jest na prąd

elektryczny. Jeżeli promień trafi w obszar z wgłębieniem, zostanie

rozproszony i nie powróci do odbiornika sygnału. Impulsy prądowe

powstające podczas odczytu danych tworzą zakodowany ciąg informacji

docierający do specjalnego układu elektronicznego. Kolejne zmiany

Obszarów pit i land nie oznaczają jednak sekwencji pojedynczych bitów.

Dane odczytywane są według innego schematu.

Fotokomórka przechwytująca odbity od powierzchni promień laserowy

rozpoznaje przejście od stanu jasnego do ciemnego. Nośnikiem

informacji nie jest więc sama wartość, lecz jej zmiana. Normalną

sytuacją na płycie DVD jest ciągła zmiana pomiędzy obszarami pit

i land. Jedynie odstępstwo od tej reguły oznacza logiczną jedynkę.

Regularne następowanie po sobie kolejnych wartości pit i land

mechanizm odczytujący interpretuje natomiast jako ciąg zer. Logiczna

jedynka stanowi zatem zamierzoną nieprawidłowość w regularnym

ciągu pit-land.

powrót

Różne standardy zapisu danych na płytach DVD

DVD – R/RW

DVD – RAM

DVD + R/RW

Płyty DVD występują w różnych formatach: DVD - R/RW,

DVD+R/RW oraz DVD-RAM. Liderem na rynku nagrywalnych

płyt DVD jest obecnie firma TDK, która jako jeden z nielicznych

producentów nośników optycznych ma w swej ofercie płyty we

wszystkich formatach DVD: -R/-RW, +R/+RW oraz -RAM.

powrót

DVD-R i DVD-RW

Obecnie występują dwa rodzaje płyt DVD-R: „for Authoring”

– przeznaczone głównie do zastosowań profesjonalnych

(np. studyjnych) oraz DVD-R "for General" – płyty dla szerokiego

grona odbiorców. Struktura płyty DVD-R i sposób jej nagrywania jest

podobny do zapisu CD-R. W „formacie z minusem” dostępne są

również płyty DVD-RW (wielokrotnego zapisu). Standardowa

pojemność jednostronnych nośników DVD-R wynosi 4,7GB.

powrót

DVD+R i DVD+RW

Jest najmłodszym standardem DVD na rynku, zbliżonym

technologicznie do DVD-R/RW. Czynnikiem wyróżniającym go

są inne wymiary rowków na ścieżkach, co zapewnia lepszy odczyt

przy większych prędkościach i szybszy transfer danych. Różnica

miedzy formatami jest zauważalna, kiedy chcemy nagrać płytę

– nagrywarki DVD-RW mogą nagrywać tylko płyty DVD-R

i DVD-RW, natomiast napędy DVD+RW obsługują wyłącznie

nośniki DVD+R i DVD+RW. Na szczęście oba rodzaje płyt mogą

być odczytywane przez większość napędów DVD-ROM

i stacjonarnych odtwarzaczy DVD.

powrót

DVD-RAM

Jest pierwszym formatem wielokrotnie nagrywalnej płyty DVD, który pojawił

się na rynku. Płyta DVD-RAM występuje najczęściej w specjalnej kasecie

(zdarzają się jednak odstępstwa). Dostępne są dwa podstawowe rodzaje

płyt DVD-RAM: Type I – płyty niewymienne, często dwustronne

(o pojemności wynoszącej nawet 9,4 GB), których nie można wyjąć

z ochronnej kasetki; Type II – wymienne, w otwieranej kasetce.

Istnieje również Type III – rzadko występujące na europejskim rynku

płyty bez kasetki ochronnej. DVD-RAM przechowuje dane

– podobnie jak dysk twardy – w sektorach, dzięki czemu dostęp

do nich jest bardzo szybki. Zaletą płyt tego formatu jest

przede wszystkim trwałość, gwarantująca do 100 000 cykli kasowania/zapisu.

powrót