CD-ROM

Napęd CD-ROM należy obecnie do standardowego wyposażenia każdego komputera osobistego. Większość najnowszych wersji programów oferowana jest właśnie na srebrnych krążkach. Nic w tym dziwnego pojemność tych nośników pamięci sięga około 700 megabajtów, co jest wielkością wystarczającą dla każdego programu dla Windows. Naturalnie istnieją także kolekcje clipartów i ze skanowanych zdjęć dostarczanych wraz z niektórymi programami na przykład pakietem do malowania i rysowania CorelDraw. W takich przypadkach wystarczą jednak dwa lub trzy dyski CD, a bez problemu znajdzie się miejsce nawet dla najobszerniejszych zbiorów grafiki. Dysk kompaktowy został opracowany na początku lat 80. Początkowo znajdował zastosowanie jedynie w przemyśle muzycznym, szybko zastępując miejsce czarnych płyt analogowych. Stąd właśnie uznawany był za medium służące do przechowywania danych dźwiękowych odtwarzanych za pomocą nowego typu urządzeń odtwarzaczy CD. Sytuacja znacznie się zmieniła, kiedy po raz pierwszy użyto płyt kompaktowych do przechowywania danych komputerowych. Dyski te nazwano CD-ROM-ami Wraz z rozwojem tej technologii osiągnięto w końcu możliwość zapisu informacji na płytach CD przy użyciu odpowiednich napędów CD-R (jednokrotnego zapisu) lub CD-RW (wielokrotnego zapisu).
CD-ROM
CD-ROM-y są zbudowane z kilku warstw. Jedna z nich przepuszcza światło, wewnętrzna jest nośnikiem danych, a znajdująca się za nią służy do odbijania strumienia lasera zależnie od informacji zapisanych na warstwie nośnika. Podobnie jak w analogowych płytach gramofonowych również w ich przypadku mamy do czynienia ze spiralą rozwijającą się od środka na zewnątrz i tak też odczytywane są zapisane na niej informacje. W jaki sposób dane trafiają na dysk CD? W przypadku dysków jedno lub wielokrotnego zapisu do zachowywania danych na dyskach używa się specjalnych napędów, tak zwanych nagrywarek CD-R względnie CD-RW Urządzenia te są wyposażone w mechanizm dysponujący laserem o zmiennej mocy. W trakcie zapisu danych moc lasera zostaje znacznie zwiększona. Wówczas odpowiednie miejsca warstwy nośnika pod wpływem podwyższonej temperatury są podgrzewane do tego stopnia, że powierzchnia dysku zostaje we właściwy sposób zniekształcona. Warstwa nośnika nie zostaje jednak przepalona na wylot, lecz zmodyfikowana, tak aby podczas odczytu strumień lasera o zmniejszonej mocy odpowiednio się odbijał zależnie od zapisanych w danym miejscu informacji. Wówczas światłoczuły czujnik rejestruje, czy wysyłane światło odbija się, czy nie i zamienia te informacje w dane zrozumiałe dla komputera zera i jedynki. Prędkość transferu danych zapisanych na CD-ROM-ach mierzy się z uwzględnieniem stałej wartości mnożnika: na przykład napęd CD-ROM o prędkości jest 48 razy szybszy od analogicznego 24-krotnej urządzenia pierwszej generacji. Modele generacji, a więc działające z pojedynczą pierwszej prędkością, to takie, które umożliwiały kilobajtów na sekundę. Nietrudno obliczyć, że odczyt 150 napędy o 32-krotnej prędkości, jakie rynku, umożliwiają odczyt informacji z mamy już na prędkością około 4,8 megabajta na sekundę.

ZASADA DZIAŁANIA

Dyski CD-ROM są tłoczone w specjalnej prasie, podobnie jak tradycyjne płyty gramofonowe. W ich przypadku matryca jest jednak wykonana ze szkła, a nie z metalu. Na sprasowanej poliwęglanowej warstwie nośnika tworzone są miniaturowe zagłębienia o wielkości tysięcznych milimetra. Kiedy promień lasera trafia na gładką powierzchnię dysku (tzw. land, czyli pole), odbija się od niej i wraca do lasera, a dokładniej do fotodiody. Wówczas zostaje zamieniony w impuls elektryczny. Gdy zaś strumień padnie na zagłębienie w płycie (tzw. pit, czyli dół), światło nie wraca do diody i sygnał elektryczny nie powstaje. Przypomnijmy, że dane komputerowe są zapisywane w postaci zer i jedynek. Regularny ciąg występujących na przemian po sobie obu typów miejsc (raz pole, raz dół) oznacza wartość zero. Wartość jeden traktowana jest jako odstępstwo od tego i zostaje zinterpretowana, gdy na dysku pojawi się ciąg pól lub zagłębień. Wszystkie dyski optyczne - czy to CD-ROM - funkcjonują na tej samej zasadzie i są podobnie zbudowane. Składają się z czterech warstw: nośnika (1) wykonanego z tworzywa sztucznego na którym są przechowywane dane, warstwy aluminiowej odbijającej światło lasera, lakieru ochronnego oraz nadruku. W trakcie odczytu promień lasera (2) czytnika jest kierowany na warstwę z tworzywa sztucznego, przez którą przechodzi i trafia na cienką warstwę aluminium. Informacje na dyskach CD tworzą formę spirali biegnącej z środka na zewnątrz. Jej długość jest gigantyczna, gdyż po rozwinięciu wynosiła by siedem kilometrów.

CD-R
Dyski jednokrotnego zapisu, tak zwane CD-R (Recordable) nie są tłoczone. ane zapisuje się na nich przy użyciu lasera. Służą do tego specjalne urządzenia, tak zwane nagrywarki CD-R. Ich laser "wypala" w temperaturze około 300 stopni Celcjusa wskazane przez użytkownika dane w postaci ciągu pól i zagłębień w warstwie tworzywa sztucznego. Kiedy warstwa ta zostanie podgrzana do wysokiej temperatury, w danym miejscu dochodzi do reakcji chemicznej, z którą wiąże się również zmiana kierunku odbicia światła lasera podczas późniejszego odczytu danych. Kiedy więc umieścimy dysk w napędzie czytnika, laser będzie się odbijał od zmienionej powierzchni zgodnie z zapisanymi na niej informacjami (układem pól i zagłębień). Stąd dyski CD-R znakomicie nadają się do zastosowań domowych. Można na nich rejestrować wybrane przez siebie pliki - danych czy programów, i to w dużej ilości. Płyty te mają pojemność około 200-800MB, co przy niskiej cenie (kilka złotych za dysk) oznacza niezwykle atrakcyjną alternatywę wobec innych nośników danych.

CD-RW
W przeciwieństwie do nich kolejna ulepszona wersja dysków optycznych CD-RW - pozwala na wielokrotny zapis danych (do tysiąca razy). Zachowywanie na nich informacji wygląda niezwykle prosto, gdyż używając techniki przeciągnij-i-upuść możemy zwyczajnie kopiować lub przenosić pliki na dysk. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu nowej struktury płyty i opracowaniu nośnika o odmiennych właściwościach chemicznych pozwalających zmieniać własności raz już wypalonego punktu pod wpływem światła. Do tego z kolei potrzebny jest laser o zmiennej mocy. W przeciwieństwie do lasera wykorzystywanego w napędach CD-R dysponującego jedynie bardzo niskim natężeniem do odczytu danych i bardzo silnym do gwałtownego miejscowego podniesienia temperatury warstwy głównej, urządzenia CD-RW są wyposażone w laser o średniej mocy, co przy odpowiednim składzie chemicznym nośnika umożliwia przewracanie jego stanu początkowego.

DVD

DVD, będące skrótem od digital video disc lub digital versatile disc, to kolejna generacja pamięci optycznych. Mówiąc wprost jest to większe i szybsze CD, mogące pomieścić filmy wideo, dźwięk przewyższający jakością CD oraz dane komputerowe. DVD łączy walory kina domowego, komputerów oraz informacji biznesowych w jedną technologię, która ostatecznie zastąpi CD Audio, kasety wideo, laserdyski, CD-ROM oraz kasety do gier wideo. Technologia DVD jest uznawana przez najważniejsze firmy elektroniczne, komputerowe oraz wytwórnie filmowe i muzyczne. Dzięki tak szerokiemu wsparciu, w ciągu zaledwie trzech lat od wprowadzenia na rynek, DVD stało się najważniejszym produktem z zakresu elektroniki użytkowej.

Napęd CD-ROM (read-only memory), pozwala na odczyt w napędach komputerów 650 MB danych - tyle bowiem wynosi pojemność 74 minutowego krążka. Wraz z postępem i rozwojem technologii, wprowadzono na rynek pierwsze nagrywarki CD-R/RW (recordable/rewritable). Od tego momentu posiadając takie urządzenie można z powodzeniem przenieść pewną zawartość swojego dysku twardego na płytkę CD-R bądź RW, skopiować ulubioną płytę z muzyką, nagrać album ze zdjęciami itp. Te, niegdyś "aż" 650 MB, zaczęło nie wystarczać. I tak, pod koniec 1995 roku, w wyniku porozumienia firm związanych z branżą, powstał format DVD (Digital Video Disc). Czytniki DVD zachowały kompatybilność z CD. Ponadto sposób zapisu takiej płyty pozostał ten sam, co w przypadku krążka CD. Płyty DVD charakteryzują się większą pojemnością, a odczyt jest dziewięciokrotnie szybszy. Rewolucyjny format może zmieścić do 17 GB danych. Jednak to nie pojemność przyczyniła się do rozwoju formatu, lecz zapisane na DVD filmy. Cyfrowa technologia zaowocowała nowymi możliwościami. Obecnie standard ten wypiera z rynku przestarzały VHS.

Patrząc na płytę DVD widzimy w zasadzie krążek bliźniaczo podobny do zwykłej płyty CD. Ale jak to zazwyczaj ma miejsce - diabeł tkwi w szczegółach.

Płyty DVD bowiem - ze względu na ich pojemność - dzielą się na cztery rodzaje:

- płyty jednowarstwowe, jednostronne zapisywane, o pojemności 4,7 GB;

- płyty dwuwarstwowe, jednostronnie zapisywane, o pojemności 8,5 GB (można je rozpoznać po złotym kolorze nośnika oraz dwóch numerach seryjnych, umieszczonych na jednej jego stronie);

- płyty jednowarstwowe, dwustronnie zapisywane, o pojemności 9,4 GB;

- płyty dwuwarstwowe, dwustronnie zapisywane, opojemności 17 GB.

Dane na płytach DVD zapisywane są zapisywane w identyczny sposób, jak na płytach CD

mianowicie na jednej, spiralnej ścieżce. Same informacje mają postać niewielkich zagłębień na lustrzanej powierzchni płyty (nazywane pits). Jeżeli podczas odczytywania danych promień lasera natrafia na obszar pomiędzy zagłębieniami (obszar ten nazywa się land) - ulega on odbiciu. Jeżeli jednak trafia na obszar pit, to następuje takie jego odchylenie, iż nie trafia on do specjalnego fototranzystora, stanowiącego odbiornik sygnału. Dzięki temu, poszczególne obszary są identyfikowane, jako bity o wartości 1 lub 0. 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.

Jeszcze ciekawiej rozwiązano odczyt danych z dwuwarstwowych płyt. Powierzchnia górnej warstwy nośnika jest półprzepuszczalna, umożliwiając tym samym odczyt dwóch warstw tej samej płyty za pomocą tego samego układu optycznego, odpowiednio ogniskowanego. Przy płytach dwuwarstwowych odczyt danych może być realizowany w dwojaki sposób - albo dane z dolnej warstwy są odczytywane naprzemiennie z danymi z warstwy górnej (aby to osiągnąć, potrzebna jest ciągła zmiana ogniskowej promienia laserowego) albo głowica czytnika odczytuje wpierw dane z jednej ścieżki (wędrując od środka na zewnątrz), a następnie następuje odczyt z drugiej ścieżki, umieszczonej na drugiej warstwie (i wtedy głowica porusza się od zewnętrznej krawędzi płyty, do jej środka). Takie rozwiązanie umożliwia odczyt obrazu video, bez niepożądanych przerw, z obu warstw płyty.

Aby uzyskać maksymalną pojemność dysku DVD (17 GB), należy "skleić" ze sobą dwa dwuwarstwowe dyski. Na razie jednak tej pojemności nośniki spotyka się bardzo rzadko. Przyczyna jest bardzo prosta - dla potrzeb czterogodzinnego filmu bez problemów wystarcza jednostronny, dwuwarstwowy nośnik, którego pojemność wynosi 8,5 GB. Dwustronne, jak również dwuwarstwowe płyty nie przysparzają żadnych problemów w eksploatacji - każdy znajdujący się na rynku napęd DVD jest w stanie taki nośnik odczytać. W przypadku nośników zapisanych dwustronnie może jedynie zajść konieczność odwrócenia płytki. W części napędów jednak znajdują się dwa układy optyczne (powyżej i poniżej umieszczonej w czytniku płyty), dzięki czemu możemy się cieszyć zawartością całego nośnika, bez potrzeby odwracania go w napędzie.

Każdy czytnik DVD jest wyposażony w system podwójnych soczewek, co umożliwia im odczyt również tradycyjnych płyt CD. Nie musimy też pamiętać o przestawianiu jakichkolwiek przełączników - każdy napęd automatycznie rozpoznaje, jaki rodzaj płyty w nim umieściliśmy.

Dodatkowym atutem, na rzecz istniejących napędów DVD, jest fakt - iż w przeciwieństwie do napędów pierwszej generacji - nie sprawiają one problemów przy odczytywaniu samodzielnie nagranych płyt CD. Kłopoty pierwszej generacji napędów były spowodowane tym, iż zielonkawa bądź niebieska powierzchnia tych nośników, pochłaniała zbyt wiele czerwonego światła laserowego, co zniekształcało odczyt danych. W obecnie istniejących napędach problem ten rozwiązano dodając drugi układ optyczny z laserem świecącym żółtym światłem. Tak przygotowane czytniki bez problemów radzą sobie z odczytem danych z płyt CD-R.

DVD-ROM

Należy dostrzec wyraźną różnicę pomiędzy formatami fizycznymi (np.

DVD-ROM lub DVD-R) oraz rodzajami zastosowań (np. DVD-Video lub DVD-Audio). DVD-ROM jest podstawowym formatem i jako płyta przeznaczona jest do przechowywania danych. DVD-Video (często nazywane po prostu DVD) określa format zapisu danych wideo na dysku i sposób ich odgrywania przez odtwarzacze stacjonarne lub komputer z napędem DVD. Różnica przypomina odmienność pomiędzy nośnikiem CD-ROM, a muzyczną płytą CD Audio. Inne formaty fizyczne to zapisywalne dyski DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW oraz DVD+RW - są to 4 formaty zapisu:

DVD-R - jest to format jednorazowego zapisu, oferujący zapis do 7,9 GB danych. Jedyną firmą sprzedającą rejestratory DVD-R jest Pioneer. Pierwsze stacjonarne konstrukcje (rekordery video) osiągały cenę 20 000zł. Rysuje się przed nim wątpliwa przyszłość, ponieważ cena jest nie do przełknięcia dla większości potencjalnych klientów. Zaletą formatu jest spora pojemność nośnika i kompatybilność ze stacjonarnymi i komputerowymi napędami DVD (konkretnych producentów). Dzięki takiej nagrywarce możemy także kopiować CD-R i RW.

DVD-RW - oferuje nam możliwość wielokrotnego zapisu i pojemność 4,7 GB na stronę. Główną i niepodważalną zaletą tego formatu jest możliwość odczytu nagranej płytki przez większość dostępnych na rynku stacjonarnych odtwarzaczy i napędów komputerowych DVD. Nagrywanie CD-R i RW także jest akceptowane.

DVD+RW - teoretycznie najszybszy w zapisie, oferujący pojemność 4,7 GB (wczesne wersje tylko 3 GB), kompatybilny z DVD, nie unikający także zapisu CD-R i RW (poszczególne modele).

DVD-RAM - digital Versatile Disc - Random Access Memory pojawił się jako drugi (po DVD-R) , oferując zapis na DVD (prezentacja na CeBIT 2000 w Hanowerze). Możemy wielokrotnie zapisać 9,4 GB danych (wcześniej 5,2), natomiast specyfikacja tego standardu przewiduje nawet 17 GB! Główną wadą DVD-RAM jest zupełny brak kompatybilności z innymi urządzeniami DVD i brak możliwości kopiowania CD-R i RW. Przyczyną tego zgrzytu jest budowa nośnika - płyta jest bowiem zamknięta w kasetce, przez co przypomina nieco stare dyskietki 5,25". Powierzchnia płyty podzielona jest na 24 strefy, każda strefa zawiera 1888 ścieżek, ścieżki zaś składają się z sektorów. Obszar najbliżej środka płyty składa się z 17 sektorów, natomiast na skrajnym obszarze płyty wypada 40 sektorów. Każdy taki sektor posiada swój znacznik ID, dzięki któremu napęd może go zlokalizować. Precyzyjny zapis dużych strumieni danych umożliwiają spiralne ścieżki. Format ten nadaje się głównie do zapisu wszelkiego rodzaju danych, ponieważ nie możemy odpalić go na standardowym DVD-ROMie. Jego przewaga nad pozostałymi formatami to trwałość nośnika - możemy wykonać 100 000 cyklów zapisu, podczas, gdy np. DVD-RW przyjmie jedynie 1000.

Odtwarzacze DVD-ROM - wyglądają identycznie jak czytniki CD-ROM. Ich największą zaletą jest uniwersalność. Mogą służyć zarówno do korzystania z aplikacji

multimedialnych czy baz danych, jak i do odtwarzania filmów. Niewątpliwą zaletą odtwarzaczy jest również cena, niewiele przewyższająca wartość typowego czytnika CD-ROM. Nawet po dodaniu karty sprzętowego dekodera MPEG-2 cena pozostaje

znacząco niższa niż cena odtwarzacza stacjonarnego. Jeżeli jednak chcemy wykorzystywać DVD-ROM do odtwarzania filmów, musimy się przygotować na nieco więcej pracy niż przy odtwarzaczu stacjonarnym. Zakład ając, że chcemy oglądać filmy na ekranie telewizora, niezbędne staje się dokupienie dekodera sprzętowego MPEG-2. Dekodery programowe mogą wystarczyć przy oglądaniu filmów na monitorze, lecz do telewizora raczej nie są odpowiednie. Konieczność zainstalowania karty oznacza zaś instalowanie sterowników, poszukiwanie ich najnowszej wersji itp.

Także wyprowadzenie dźwięku do zewnętrznego wzmacniacza

przestaje być oczywiste.Jeżeli wystarczy monitor komputera i dołączone do niego głośniki, pracy będziemy mieli nieco mniej. Możemy bowiem wykorzystać dekoder programowy, nie wymagający dodatkowej karty. War unkiem jest jednak posiadanie odpowiednio wydajnego komputera - za niezbędne minimum przyjmuje się Pentium II 300 MHz, praktyka zaś dowodzi, że do płynnego odtwarzania filmów i dźwięku potrzebny jest sprzęt nieco szybszy. W przypadku procesorów innych producentów niż Intel, np. AMD, minimalna częstotliwość pracy procesora powinna być większa i wynosić co najmniej 400 MHz.

Przy opisach odtwarzaczy DVD często określa się, do której generacji sprzętu należy danych model. Wyjaśnijmy więc, jakie są kryteria decydujące o przynależności do poszczególnych kategorii.

Do pierwszej generacji sprzętu zaliczano napędy o jednokrotnej prędkości odczytu. Przy czasie dostępu mieszczącym się w granicach 100-250 milisekund, osiągały one przeciętny transfer na poziomie 1,32 MB/s, co odpowiada w przybliżeniu napędowi CD-ROM x9. Przy odczytywaniu płyt CD-ROM zamiast DVD-ROM napędy te zwiększają szybkość, dorównując czytnikom CD-ROM x12.

Napędy DVD-ROM drugiej generacji, oznaczane jako x2, osiągają przeciętny transfer na poziomie 2,6 MB/s (CD-ROM x18), przy odczytywaniu płyt CD-ROM natomiast zwiększają szybkość, dorównując napędom CD-ROM x24.

Najnowsze napędy DVD-ROM trzeciej generacji są oznaczane jako x4, x4.8, x5, x6. Napęd o 5-krotnej prędkości może teoretycznie osiągnąć transfer 6,4 MB/s, co odpowiada napędowi CD-ROM x45. Jest to jednak sytuacja raczej teoretyczna - na razie napędy DVD nie uzyskują stałego transferu na tym poziomie. Płyty CD-ROM są odczytywane zwykle z prędkością odpowiadającą napędom CD-ROM x32.
Prędkość odczytu nie ma żadnego znaczenia przy oglądaniu filmów na DVD. Jedyna różnica to nieco szybciej działające funkcje wyszukiwania, płynność odtwarzania zaś nie zmienia się. Prędkość napędu nabiera natomiast znaczenia przy korzystaniu z aplikacji multimedialnych czy baz danych.

Nie ulega natomiast wątpliwości, że DVD w niedalekiej przyszłości stanie się obowiązującym standardem i chcąc pozostać w zgodzie z nowoczesną technologią, będziemy musieli zaopatrzyć się w niezbędny sprzęt. Producenci zaangażowani w rozwój DVD zapewne zrobią wszystko, aby przekonać nas, iż jest to jedyny słuszny krok.

---