TECHNIKA XX wieku CD i DVD

Napędy CD-ROM

Napędy pierwszej generacji pracowały z

prędkością ok. 150 KB/s. Producenci sprzętu

zaprezentowali następnie napędy podwójnej

prędkości (300 KB/s), czterokrotnej prędkości

(600 KB/s) i szybsze. Najszybsze napędy CD

osiągają 52-krotną prędkość odczytu (7800

KB/s), jest to jednak prędkość maksymalna,

osiągana tylko na pewnym obszarze płyty.

Większość napędów CD-ROM komunikuje się z

komputerem za pomocą interfejsu

SCSI

, lub

IDE

EIDE

, wykorzystując najczęściej protokoły

ATAPI

lub

ASPI

. Współczesne napędy CD

wyposażone są prawie zawsze w zewnętrzne
gniazdo słuchawkowe, pozwalające odtwarzać
płyty Audio-CD bez konieczności użycia
jakiegokolwiek oprogramowania, oraz
wewnętrzne wyjście cyfrowe

SPDIF

umożliwiające czytanie ramek danych z płyt
Audio-CD w formie cyfrowej.

Płyty CD-ROM

Budowa nośnika...

Standardowa płyta CD często określana jako audio CD, dla odróżnieniu do

późniejszych wariantów, przechowuje cyfrowy zapis dźwięku. Płyty

kompaktowe wykonane są z

poliwęglanowej

płytki o grubości 1,2 mm i

średnicy 12 cm pokrytej cienką warstwą

glinu

(aluminium) w której

zawarte są informacje (w postaci kombinacji mikrorowków i miejsc ich

pozbawionych). Odczytywane są one

laserem

półprzewodnikowym (AlGaAs)

długości fali

około 780 nm. Zapis tworzy spiralną ścieżkę biegnącą od

środka do brzegu płyty.

Prędkość

obrtowa jest zmienna (stała jest prędkość

liniowa) i wynosi od 1,2 do 1,4 m/s (odczyt płyty odbywa się od środka na

zewnątrz, a prędkość obrotowa maleje wraz z czasem odczytu – im ścieżka

bardziej odległa od środka płyty, tym prędkośc obrotowa mniejsza).

Dane

zapisane są w postaci wgłębień (ang.

pit

) oraz pól (ang.

land

), czyli

przerw pomiędzy wgłębieniami. Każda zmiana stanu z wgłębienia na pole

jest odczytywana przez układ optyczny jako 1, brak zmiany jako 0.

Wgłębienie ma około 125

głębokości przy 500 nm szerokości, zaś jego

długość waha się od 850 nm do 3.5

µm

Standardowa płyta CD mieści 74

minut

muzyki, co odpowiada 650

danych. Powstały również nośniki mieszczące: 700 MB (80 min.) - obecnie

najpopularniejsze w sprzedaży, 800 MB (90 min.), 870 MB (99 min.), a

nawet 1,4 GB – płyty

dwuwarstwowe

, przy czym dwie ostatnie występują

niemal wyłącznie jako

płyty jednokrotnego zapisu

. Wśród płyt pierwotnie

tłoczonych (komercyjnych) dominują wyłącznie rozmiary 650 MB, 700 MB.

Rozmiar 800 MB jest dosyć rzadko spotykany.

Płyty CD-Audio

CD-Audio (CD-Digital Audio, Audio-CD, CDDA) — standard cyfrowego

zapisu

muzyki

płycie kompaktowej

, wykorzystujący do tego celu

kodowanie

PCM

częstotliwości

próbkowania 44,1

kHz

rozdzielczości 16

bitów

na próbkę.

Płyta

CD pozwala na zapis

dwóch kanałów (

stereo

). Muzyka jest podzielona na ścieżki, po

których można przeskakiwać bez konieczności przewijania. Jeśli

płyta została zapisana w

systemie

Track-At-Once (

TAO

) między

ścieżkami będzie 3-sekundowa przerwa, można to ominąć

nagrywając płytę w systemie Disc-At-Once (

DAO

Dane zapisywane na dysku CD-Audio poddawane są kodowaniu

CIRC

służącemu do korekcji błędów, a następnie kodowaniu kanałowemu

EFM

zwiększającemu upakowanie

danych

CDDA zawiera standardowo 74 minuty nagrania podzielonego na

maksymalnie 99 części. Przy największym dopuszczalnym zwężeniu
rowka (1,497

μm

) długość nagrania można zwiększyć do 79 minut i

40 sekund (przy przekroczeniu standardów nawet 90 albo 99
mininut, przy czym takie płyty powodują dużo problemów z
odczytem, szczególnie w starszych odtwarzaczach).

Płyty CDDA charakteryzują się dosyć wysoką jakością dźwięku, a przy

tym są odporne na zabrudzenia (kurz, odciski palców) i
zarysowania.

Płyty

CD-R

CD-R (ang. Compact Disc Recordable - Nagrywalna

Płyta Kompaktowa

) jest to

płyta

kompaktowa

z możliwością jednokrotnego zapisu (za pomocą odpowiedniej

nagrywarki

komputerowej) oraz wielokrotnego odczytu (WORM - Write Once Read

Many - zapisz raz czytaj wiele razy).

Poliwęglanowy krążek, z którego wykonana jest płyta CD-R, posiada spiralny

rowek, który prowadzi wiążkę

lasera

w trakcie odczytu lub zapisu danych. Po

stronie z rowkiem, na krążek naniesiona jest bardzo cienka warstwa specjalnego

barwnika (ang.

dye

), a na nią cienka warstwa

srebra

stopu

srebra

lub

złota

normalnej płycie CD zamiast wartstwy barwnika występuje warstwa aluminium).

Generalnie CD-R możemy nagrać jedynie raz. Jednak istnieje wiele sposobów by

upodobnić to medium do dysku

CD-RW

(z tym, że raz nagrane dane nigdy nie są

fizycznie usuwane i z każdym kolejnym nagraniem zmniejsza się pojemność

nośnika). Pierwsza (chronologicznie) możliwość to

Wielosesyjność

, czyli możliwość

nagrywania dysku fragmentami. Wielosesyjność pozwala na nadpisywanie

plików

na zasadzie nie fizycznego zastąpienia zawartości pliku, lecz zapisania nowszej

wersji pliku w innym fizycznie obszarze i zamienienie

tablicy alokacji

tak by

wskazywała w obszar zajmowany przez nowy plik. W zbliżony sposób możemy

kasować pliki z CD-R - nie ulegają one fizycznemu usunięciu (znajdują się po

skasowaniu na nośniku, a sektory przez nie zajmowane nie są zwracane do puli

wolnych jednostek alokacji), lecz zapisywana jest informacja, iż plik usunięto. Na

te wszystkie operacje pozwala

system plików

ISO-9660

, zwany też

ISOFS

lub

CDFS

Dzięki wielosesyjności mogły powstać takie formaty jak

PhotoCD

Kolejna możliwość to wielosesyjność poszerzona o wielowoluminowość, czyli

możliwość wydzielenia na CD-R kilku woluminów logicznych i nagrywanie ich

wielosesyjnie niezależnie od siebie. Ten format jest rzadko wspierany przez

oprogramowanie. Można tu używać systemu plików ISO-9660 lub

UDF

Płyty

CD-R

Ostatnim najwygodniejszym trybem zapisu jest tryb

pakietowy (pierwotnie przeznaczony był on dla

CD-RW). Wymaga użycia systemu plików UDF, a w

zamian oferuje zapis plików w sposób nieciągły, i

lepszą obsługę zapisu wielu małych plików

(pozwala na fragmentację plików i zajmowanie

przez dowolny plik dowolnego fragmentu wolnego

miejsca).

Używanie płyt CD-R w sposób zbliżony do nośników

swobodnego dostępu (z pojemnością mniejszą o
ok. 5% i pewnymi dodatkowymi ograniczeniami)
jest możliwe, jednak większość dystrybucji
systemów operacyjnych nie wspiera tego bez
instalowania dodatkowego oprogramowania.

Płyty

Video CD

Video CD (VCD) to format zapisu cyfrowego strumienia

audio

video

płycie

kompaktowej

. Format ten jest poprzednikiem

DVD

Płyta Video CD przechowuje

film

zapisany przy użyciu stratnej kompresji

MPEG

-1 z

bitrate'em 1150kbps. Rozdzielczość filmu wynosi 352x240

(w formacie

NTSC

)

lub 352x288 px (w formacie

PAL

dodanym w standardzie VCD 2.0), co odpowiada

mniej więcej standardowi

VHS

. Do zapisu dźwięku użyto kodeka MP1 z bitrate'em

224kbps i jeden kanał stereo (lub 2 mono stereo).

Pojedyncza płyta VCD może przechowywać jedynie 70 minut filmu video, co w

porównaniu do kompresji MPEG-4 jest wartością wyjątkowo niską. Płyty VCD mogą
być odtwarzane przez komputerowe napęd

CD-ROM

oraz stacjonarne (podłączane

telewizora

) odtwarzacze VCD. Również odtwarzacze DVD potrafią odtwarzać VCD.

.W międzyczasie standard rozwinął się do VCD 2.0, co miało miejsce w 1995 roku. Do

standardu dodano obsługę: MPEG Segmented Play Items (SPI), zdjęć, strumieni
muzyki (bez obrazu), interaktywnej kontroli odtwarzania (PBC), łączenia możliwości
odtwarzania zarówno zawartości w standardzie

NTSC

jak i

PAL

, wyższej jakości

muzyki (bitrate 384kbps) oraz kilka pomniejszych rzeczy.

Płyta VCD nagrywana jest na zwykłej płycie CD w dwóch sesjach. Na pierwszej sesji

znajdują się dane sterujące, informacje służące do korekcji błędów i czasem inne
pliki (np. trailery, zdjęcia reklamowe itp.). Na drugiej sesji umieszcza się właściwe
pliki filmu. Może to być jeden lub więcej plików. Ponieważ w tej sesji nie zawarto
danych z informacjami potrzebnymi do korekcji błędów wolna przestrzeń może
zostać zagospodarowana na plik o wielkości np. 770 MB (na płycie 700 MB).

Udoskonaloną wersją VCD jest standard

SVCD

, który pozwala zapisać na standardowej

płycie CD film skompresowany kodekiem

MPEG

-2 - tym samym, co w DVD, ale z

mniejszą rozdzielczością.

SVCD

Super Video Compact Disc (SVCD) jest standardem nagrywania płyt

bardzo podobnym do

VCD

. Główną różnicą między tymi jest jakość

obrazu.

Na standardowej płycie (74/80 min) w standardzie SVCD można

zmieścić od 35 do 60 minut nagrania w dobrej jakości, do 2 ścieżek
audio (stereo) oraz 4 zestawów napisów do wyboru.

Płyty odtwarzane są na większości odtwarzaczy

DVD

oraz oczywiście

w komputerach osobistych wyposażonych w

CD-ROM

bądź

DVD-

ROM

, za pomocą odpowiedniego dekodera. W standardzie SVCD

można także używać menu oraz rozdziałów, podobnych do tych
używanych na

DVD

Ze standardem SVCD łączy się także

CVD

Rozdzielczość:

480x480 (

NTSC

480x576 (

PAL

)

Kompresja wideo:

MPEG2

Bitrate obrazu:

~2000kbps

Kompresja audio:

MP1

Bitrate audio:

~224kbps

Zużycie procesora:

Duże

Kompatybilność z

odtwarzaczami DVD: Dobra

DVD

DVD - (

ang.

Digital Versatile Disc czyli Cyfrowy dysk ogólnego przeznaczenia).

Napęd DVD - ROM - urządzenie umożliwiające odczytywanie płyt DVD i DVD-

ROM, a także zwykłych płyt CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW. Zasada działania

napędu jest taka sama jak napędu CD-ROM, różnica polega na

wykorzystaniu innego typu lasera. Napędy DVD-ROM działają obecnie z

szybkością transferu od 1,3 MB/s (x1) do 20,8 MB/s (x16). Dla napędu

DVD-ROM przyjęto podstawową prędkość odczytu (x1) na poziomie 1,3

MB/s. Nowoczesny napęd DVD-ROM x16 ma więc szybkość transferu

znacznie większą od najszybszych napędów CD-ROM

DVD jest standardem zapisu danych na optycznym

nośniku danych

, podobnym

CD-ROM

(te same wymiary: 12 lub 8 cm) lecz pozwalającym osiągać

większe pojemności poprzez większą gęstość zapisu. Dzieli się na

przeznaczony tylko do odczytu DVD-ROM oraz umożliwiający zapis

DVD-

RAM

DVD-R

DVD-RW

DVD+R

DVD+RW

DVD+R DL

W zamysle twórców format DVD powstał w celu cyfrowego zapisu materiałów

wideo, jednak rosnące zapotrzebowanie przemysłu komputerowego na

nośniki o większej pojemności sprawił, że stał sie formatem uniwersalnym.

Dzięki cieńszej wiązce światła lasera możliwe stało się umieszczenie na

płytach wielkości krążka

większej ilości gęściej upakowanych ścieżek.

Zastosowano także dwie warstwy nałożone jedna na drugą- warstwa dolna

jest warstwą półprzezroczysta. Dzięki temu wiązka lasera w zależności od

długości fali i kąta nachylenia może czytać informacje znajdujące się na

warstwie niżej położonej lub też z warstwy wyższej. Kolejną zmianą w

stosunku do płyt

jest możliwość zastosowania krążków DVD o

obustronnym zapisie.

DVD

Dyski DVD w zależności od typu mogą pomieścić od

4.7

(jednowarstwowe, jednostronne płyty DVD)

do ponad 17 GB danych (obustronne,

dwuwarstwowe DVD).

W przeciwieństwie do płyty

, płyta DVD musi

zawierać

system plików

. System plików używany

przez płyty DVD to

UDF

, będący rozszerzeniem

standardu

ISO 9660

, który używany jest do

zapisywania danych na płytach

Oprócz standardów DVD jako nośnika danych,

rozróżniamy standardy aplikacyjne, takie jak

DVD-

Video

DVD-Audio

Najczęściej na plytach DVD zapisuje się obraz

zakodowany w formacie

MPEG-2

w rozdzielczości

704z576 (

PAL

) lub 720x576 (

NTSC

) punktów.

Dźwięk jest najczęściej sześciokanałowy w

formacie

Dolby Digital

lub

DTS

Rodzaje płyt DVD:



DVD-ROM (tylko do odczytu, tłoczone)



DVD-R/RW (R="Recordable" - umożliwiają

jednokrotny zapis, RW = "ReWritable" -

wielokrotnego zapisu)



DVD-RAM



DVD+R/RW

DVD-R

DVD-R to jeden ze standardów jednokrotnego zapisu informacji na

nośniku

danych

jakim jest

dysk optyczny

DVD

. Umożliwia zapis 4,7

danych na

jedną stronę nośnika, co w wypadku dysków dwustronnych daje

pojemność 9,4 GB. Kompatybilny z DVD-R standard wielokrotnego zapisu

informacji to

DVD-RW

Standard DVD-R został wprowadzony jesienią roku

1997

przez firmę

Pioneer

. W 1999 roku pojawiły się płyty wielokrotnego zapisu

DVD-RW

Aby chronić

prawa autorskie

, w

2000

roku DVD Forum ustaliło

zmodyfikowany standard nazwany "DVD-R for General" (DVD-RG), a

dotychczasowy standard nazwano "DVD-R for Authoring" (DVD-RA).

Nagrywarki działające w systemie DVD-RG nie mogą nagrywać obszaru

płyty odpowiedzialnego za kontrolę praw autorskich w przeciwieństwie

do urządzeń DVD-RA, co uniemożliwia tworzenie dokładnych kopii.

Obecnie format DVD-R obsługiwany jest przez ponad 90% odtwarzaczy

DVD.

Technologia
Większą pojemność zapisu dysku DVD-R w stosunku do CD-R uzyskuje się

dzięki zmniejszeniu rozmiaru zagłębień (pit) i wypukłości (land). Do

zapisu i odczytu używa się

lasera

o długości fali 650 nm. Dyski tworzone

są z dwóch krążków wykonanych z

poliwęglanu

, klejonych ze sobą w

procesie produkcji. Pierwszy z nich zawiera warstwę zapisywalną,

pokrytą

aluminium

i specjalnym barwnikiem, drugi służy tylko

zachowaniu stabilności dysku podczas odczytu/zapisu. W dyskach

dwustronnych oba krążki zawierają warstwę zapisywalną.

DVD+RW

DVD+RW jest to

płyta kompaktowa

o pojemności równej pojemności płyty

DVD+R

, standardowo 4,7

(interpretowane jako ≈ 4.7 · 10

, w

rzeczywistości jest to 2295104

sektorów

po 2048

bajtów

każdy).

Format ten został zaprojektowany przez grupę korporacji, znaną jako

DVD+RW Alliance

pod koniec roku

1997

. Format porzucono aż do roku

2001

, kiedy to został przeprojektowany, w wyniku czego pojemność

nośnika wzrosła z 2,8 GB do 4,7 GB. Często wymienia się firmę

Philips

członka DVD+RW Alliance, jako głównego projektanta standardu.
Pomimo, że format DVD+RW nie został jeszcze zaakceptowany przez

DVD Forum

, jest on na tyle popularny, że producentom sprzętu

komputerowego trudno tą popularność ignorować, w wyniku czego płyty
DVD+RW obsługuje na dzień dzisiejszy 3/4 odtwarzaczy DVD.

W przeciwieństwie do formatu

DVD-RW

, format DVD+RW był standardem

wcześniej niż

DVD+R

Dyski DVD+RW mogą być ponownie nagrywane około 1000 razy, mniej

więcej tyle samo co dyski

CD-RW

. DVD+RW są dosyć często

wykorzystywane do zapisywania często zmieniających się danych i
wykonywania kopii zapasowych. Nie są jednak tak często
wykorzystywane do domowych nagrywarek wideo DVD jak DVD-RW,
głównie dlatego, iż były zaprojektowane do przechowywania danych, nie
materiałów wideo.

DVD+RW

Nagrywarka CD-R oprócz tego, iż potrafi

odczytywać płyty CD-ROM, CD, CD-R i

CD-RW, umożliwia także nagrywanie

płyt CD-R. Czas nagrania płyty w

nagrywarce zależy od ilości danych do

nagrania oraz od prędkości zapisu. Przy

pojedynczej prędkości zapisu 650

megabajtów danych lub 74 minut

muzyki nagrywa się w ok. 74 minuty

(na szybszych nagrywarkach

odpowiednio mniej). Do odczytu płyt

nagrywarka CD-R używa lasera o

zbliżonej mocy jak w zwykłym napędzie

CD-ROM. Podczas wypalania płyt laser

ten świeci już jednak z większą mocą

tak, aby mógł utworzyć pity na płycie

CD-R.

Super Audio Compact

Disc

SACD (Super Audio Compact Disc) - to standard

nośnika

dźwięku

, stworzony wspólnie przez firmy

Sony

Philips

Format

był projektowany z myślą o audiofilach, nie

jako prosty następca płyt

CD-Audio

. Wersja 0.9

specyfikacji formatu była dostępna w kwietniu

1998

, zaś wersja finalna w

1999

. W założeniu

płyty

SACD miały być dwuwarstwowe, z jedną warstwą do
odtworzenia w czytniku

CD-Audio

oraz drugą -

właściwą - dla czytnika SACD, co ogranicza
pojemność warstwy SACD do ok. 4,7 GB
(pojedyncza warstwa płyty

DVD

). Kłopoty przy

tłoczeniu takich płyt jednak były spore, co
zaowocowało niewielkimi ilościami i wysoką ceną, a
pierwsze czytniki SACD pojawiły się w 1999 roku i
były bardzo drogie (około 5000

USD

SACD opiera się na dyskach

DVD

jako na

nośniku

danych

oraz zapisie Direct Stream Digital (

DSD

), w

przeciwieństwie do

PCM

stosowanego w płytach

CD-Audio

DVD-Audio

DVD-Video

. Płyty SACD

posiadają cyfrowy znak wodny (pit signal
processing -

PSP

Combo

Combo (

ang.

combined - połączony), potoczna nazwa urządzenia

komputerowego łączącego w sobie funkcje

nagrywarki

CD-RW

czytnika płyt

DVD

Napęd optyczny jest to urządzenie, które za pomocą wiązki

lasera

odczytuje dane z następujących nośników:

(-R, -RW) lub

DVD

(-R, -RW, +R, +RW). Napędy optyczne mogą być połączone z
komputerem za pomocą

interfejsów

ATA

jak i SCSI. Prędkość

napędów optycznych podaje się w wielokrotnościach podstawowej
prędkości 1x, która odpowiada przepustowości 150 kB/s (napędy
CD) lub 1350 kB/s (napędy DVD). Np. maksymalny transfer CD-
ROMu o prędkości 8x wynosi 1,2 MB/s.

Urządzenie może odczytywać płyty CD-ROM oraz DVD-ROM

Prędkość

DVD

kB/s

MB/s

kB/s

MB/s

150

0,15

1350

1,32

300

0,29

2700

2,64

600

0,59

5400

5,27

1200

1,17

10800

10,55

16x

2400

2,34

21600

21,09

24x*

3600

3,52

32400

31,64

40x*

6000

5,86

54000

52,73

42x*

6300

6,15

56700

55,37

48x*

7200

7,03

64800

63,28

52x*

7800

7,62

70200

68,55

Document Outline