Dd technologii cd do dvd.
Omówić zasady przechowywania danych na płytkach typu CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD: zasady zapisu i odczytu danych; różnice w budowie- typy nośników informacji itd.
Od technologii CD do DVD
W 1983 roku firmy Sony oraz Philips zaprezentowały światu swoją wizję idealnego nośnika danych: płytę kompaktową (CD - Compact Disc). Ten dwunastocentymetrowy, mieniący się wszystkimi barwami tęczy krążek, zdolny był pomieścić niewyobrażalną wówczas ilość danych - aż 650 megabajtów, czyli równowartość trzystu tysięcy stron maszynopisu.Specyfikacje CD i DVD
CD DVD
Średnica dysku 120 mm 120 mm
Grubość krążka 1,2 mm 1,2 mm
Struktura krążka Krążek poliwęglowy Dwa krążki
Długość fali lasera 780 nm (podczerwony) 650 oraz 635 nm (czerwony)
Szerokość ścieżki 1,6 mm (mikrometra) 0,74 mm (mikrometra)
Najmniejsza długość pitu/landu 0,83 mm (mikrometra) 0,4 mm (mikrometra)
Warstwy danych Jedna Jedna lub dwie
Pojemność 650 MB 4,38 - 15,9 GB, zależnie od wersji
Jego pierwotnym zastosowaniem miało być przechowywanie muzyki w postaci cyfrowej. Na jednej płycie mieściły się aż 74 minuty nagrań o niespotykanej dotąd jakości dźwięku. Ponadto, w przeciwieństwie do stosowanych wtedy kaset magnetofonowych, kompakt zapewniał natychmiastowy dostęp do wybranego utworu.Cztery warstwyWarto przypomnieć jak zbudowany jest najpopularniejszy dziś nośnik i jakie są zasady odczytu muzyki. Głównym składnikiem płyty CD jest przezroczysty, poliwęglowy krążek o średnicy 12 cm i grubości około jednego milimetra. Na krążek ten napylona jest warstwa aluminium. Aluminium chroni warstwa lakieru, zaś na nim znajduje się już ostatnia, czwarta warstwa, reklamowa. Najczęściej jest to nadruk z tytułami płyty i utworów oraz logo zespołu czy wydawcy krążka. Całkowita grubość krążka złożonego z czterech warstw to 1,2 mm.Pity, czyli mikroskopijne dziurkiPojemności dysków DVD
Nazwa dysku Typ Pojemność(w GB) Pojemność(w mld bajtów)
DVD-5 JS/JW 4,38 4,7
DVD-9 JS/DW 7,95 8,5
DVD-10 DS/JW 8,75 9,4
DVD-18 DS/DW 15,9 17
DVD-R JS/JW 3,68 3,95
DVD-R DS/JW 7,38 7,9
DVD-RAM JS/JW 2,4 2,58
DVD-RAM DS/JW 4,8 5,16
Legenda: JS - jednostronny; DS - dwustronny;JW - jednowarstwowy; DW - dwuwarstwowy
Dane są zapisane na płycie CD w bardzo sprytny sposób. Podczas produkcji płyty, w krążku poliwęglowym specjalna tłocznia wyciska mikroskopijnej wielkości wypustki. Układają się one w spiralną ścieżkę, zaczynającą się wewnątrz krążka i kończącą na jego zewnętrznej krawędzi. Gdyby rozwinąć tę ścieżkę, miałaby ona aż 6 km długości!Na tak wytłoczony krążek napyla się cieniuteńką warstwę aluminium, pełniącą rolę lusterka. Aluminium pokrywa wszelkie \\\"nierówności terenu\\\" - tam, gdzie były wypustki, w aluminium tworzą się dołki, zaś tam, gdzie brak wypustek, aluminium jest po prostu płaskie. Dołki nazwane zostały pitami (ang. pit - dołek), zaś płaskie obszary - landami. Lakier chroni aluminium przed zdrapaniem.Po włożeniu płyty kompaktowej do czytnika światło lasera pada na nią od strony przezroczystego krążka poliwęglowego, przez który swobodnie przechodzi i dociera do aluminiowego lusterka. Jeśli padnie na land, odbija się bez załamania i wraca w kierunku głowicy czytającej, gdzie umieszczona jest fotodioda. Ta rejestruje wówczas, że laser trafił na land. Jeśli jednak w miejscu, na które padł promień znajdował się pit, wiązka laserowa zostanie załamana i nie wróci do fotodiody. Zmiana z pitu (dołka) na land (płaska powierzchnia) lub odwrotnie oznacza jedynkę, a jeśli zmiana taka nie nastąpiła - zero. Szereg zer i jedynek układa się w zapisane cyfrowo dane.
Dwa lata po ogłoszeniu standardu CD--Audio krążek CD przystosowano do zapisu danych komputerowych i nazwano go CD-ROM (CD-Read Only Memory, pamięć tylko do odczytu). Struktura płyty CD-ROM nie zmieniła się w stosunku do krążka muzycznego, powiększona została jedynie liczba bitów korekcji błędów przypadających na każdą jednostkę danych.
Płyta CD-ROM otwiera nowe możliwości. Można przecież umieścić na niej kompletne encyklopedie z muzyką i wideoklipami, interaktywne filmy i wspaniałe gry. Dziś CD-ROM to standardowy nośnik danych, który zastąpił dyskietki (5,25\\\", a nawet 3,5\\\") oraz streamery.
Wypal sobie płytkę
Przez pierwszych sześć lat zapis na płytach mógł być wykonywany jedynie w dużych tłoczniach. Tłoczenie płyty było opłacalne dopiero od 1000 sztuk. Nie było metody nagrywania własnych, pojedynczych kompaktów w domu. W 1989 r. firma Meridian Data zaprezentowała światu nowe urządzenie - CD Master - służące do nagrywania krążków CD.
Tym razem zmieniła się nieco budowa kompaktu. Krążek poliwęglowy nie miał już wytłoczonych żadnych wypustek, jedynie ścieżkę pozycjonującą laser CD Mastera. Bezpośrednio na krążku naniesiona była nowa warstwa organiczna: barwnik cyjanowy (dziś też ftalocyjanowy lub azowy). Są to światłoczułe związki chemiczne, które pod wpływem temperatury trwale zmieniają swoje własności fizyczne. Początkowo są przezroczyste, a po ogrzaniu stają się mętne. Spójrzmy na płytę CD-R (CD-Recordable) od spodu: barwnik cyjanowy nadaje jej kolor zielonkawy, ftalocyjanowy - złoty, zaś azowy - niebieski.
Na warstwę barwnika napylone jest nie aluminium, ale prawdziwe... Srebro lub złoto(!), Stąd wierzchni kolor płyty CD-R. Podobnie jak aluminium, też pełni ono rolę lusterka. Na nim także znajduje się lakier ochronny oraz warstwa reklamowa z napisami CD-Recordable, Holds up to 650 MB of data...
CD Master wykonywał zapis mocnym laserem o długości fali 780 nm, podgrzewając punktowo barwnik fotoczuły. Zamiast pitów tworzyły się mętne miejsca, które tym razem absorbowały przy czytaniu promień lasera (zamiast go załamywać) - dla czytnika CD nie stanowiło to żadnej różnicy.
Kosztujący początkowo 60 tys. dolarów CD Master był prekursorem dzisiejszych nagrywarek CD-R. Nagrywarki pozwalały tylko na jednokrotny zapis - raz nagranych danych nie można było już więcej skasować. Ale na początku 1997 r. stworzono kolejne urządzenie - CD-ReWritable (CD-RW), pozwalające na zapis wielokrotny. Zamiast warstwy organicznej zastosowano substancję, która pod wpływem działania lasera o określonej długości fali staje się krystaliczna i przepuszcza promień lasera, by ten mógł się swobodnie odbić od lusterka, zaś pod wpływem lasera o innej długości fali - staje się amorficzna i absorbuje światło (działa jak pit).
DVD - godny następca
Pojemność CD - 650 MB - okazała się niewystarczająca, by pomieścić nowe gry, programy, a przede wszystkim filmy wideo. Konsorcjum MPEG (Motion Pictures Experts Group) stworzyło w 1989 r. standard zapisu silnie skompresowanego wideo o tej samej nazwie. Format MPEG zastosowano na płytach Video CD, mieszczących ok. godziny filmu z jakością zbliżoną do VHS (352x288 punktów dla sygnału PAL oraz 320x240 punktów dla sygnału NTSC; jest to zaledwie jedna czwarta pełnej rozdzielczości obu sygnałów). Zapis całego, dwugodzinnego filmu wymagał użycia dwóch kompaktów.
Płyta kompaktowa rozbestwiła producentów gier i programów użytkowych, którzy zaczęli wzbogacać swoje tytuły o krystalicznie czystą muzykę oraz wideoklipy. W końcu gry i programy zaczęły zajmować po dwa, trzy, cztery i więcej krążków (każdy słyszał o grze Phantasmagoria, która skonsumowała... Siedem płyt CD; Polacy też nie gorsi - nowa gra LK Avalon, Reah pochłonęła aż sześć CD-ROM-ów).
Rosło zapotrzebowanie na nowy, pojemniejszy nośnik, który miał zastąpić płytę kompaktową. W 1995 roku konsorcjum złożone z dziesięciu firm (Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips Pioneer, Sony, SGS Thomson, Time Warner i Toshiba) zatwierdziło specyfikację nowego standardu: DVD (Digital Versatile Disc lub Digial Video Disc).
17 GB na krążku
DVD to w zasadzie nic innego, jak pojemniejszy kompakt. Krążek DVD z wyglądu nie różni się od CD. Ma średnicę 12 cm (występują również jego ośmiocentymetrowe odmiany). Podobnie jak na dysku kompaktowym, dane zapisane są w postaci dołków, które tym razem są wielokrotnie mniejsze. Ścieżka pitów jest w związku z tym węższa oraz dłuższa - jest to jedyny sekret zwiększonej pojemności DVD.
DVD w wersji standardowej (tzw. DVD-5) mieści 4,38 GB danych (licząc jeden gigabajt jako 230). Często spotkać się można z niepoprawną wielkością 4,7 GB. Jest to pojemność podawana w miliardach bajtów, czyli 109.
Krążki DVD można sklejać ze sobą \\\"plecami\\\", uzyskując dwustronny nośnik o pojemności 8,75 GB (9,4 miliarda bajtów) - tzw. DVD-10. Możliwe jest też takie sklejanie dwóch krążków, by czytać je z tej samej strony - pierwsza warstwa jest wtedy półprzezroczysta. Pojemność takiego dwuwarstwowego krążka to 7,95 GB (8,5 mld bajtów). Dwa dwuwarstwowe krążki, po sklejeniu \\\"plecami\\\" dają płytę DVD dwuwarstwową dwustronną o pojemności... 15,9 GB (17 mld bajtów)!
Krążek DVD ma być nowym, uniwersalnym formatem wymiany danych. Został stworzony, by wyprzeć wszystkie najważniejsze dotychczasowe media: płyty CD-Audio, CD-ROM, Video CD, kasety VHS, płyty LaserDisc (30-centymetrowe krążki do zapisu filmów w postaci analogowej), kartridże dla konsol następnej generacji. Standard DVD poparła większość firm komputerowych oraz ponad połowa studiów filmowych.
Obecnie mamy dwa podstawowe standardy: DVD-ROM oraz DVD-Video. Pierwszy to pojemny nośnik danych komputerowych, zaś drugi ma być następcą kasety VHS.
Jedna jednowarstwowa, jednostronna płyta DVD-Video (4,38 GB) mieści ponad dwie godziny (135 minut) filmu (ponad osiem godzin na płycie dwustronnej, dwuwarstwowej) w nowym standardzie MPEG-2 o studyjnej jakości (pełna rozdzielczość sygnału PAL: 768x576 punktów przy 25 klatkach na sekundę oraz sygnału NTSC: 640x480 punktów przy 30 klatkach na sekundę) i dźwiękiem o jakości lepszej niż CD-Audio (od 48 do 96 kHz przy rozdzielczości 16, 20 lub 24 bity) w standardach DTS (Digital Theater System) - Dolby Digital AC-3 lub MPEG-2 Audio (to nie to samo, co znany z Internetu MP2 - MPEG-1 Audio Layer 2, ani też MP3 - MPEG-1 Audio Layer 3). Standard DVD-Video przewiduje osiem ścieżek audio, np. na osiem wersji językowych filmu, także 32 wersje podpisów oraz dziewięć kątów kamery, (które można wybierać podczas odtwarzania filmu). Płyta DVD, podobnie jak CD, nie zużywa się przy odtwarzaniu, więc jej trwałość przewidywana jest do dwustu lat.
W tym momencie muszę nieco zmartwić kinomanów. Ponieważ wiele filmów, które dopiero wchodzą w Europie do kin, w USA jest już dostępnych na kasetach VHS czy LaserDyskach, więc producenci filmowi zażądali od standardu DVD tzw. regionalizacji.
Świat został podzielony na sześć regionów; odtwarzacze płyt DVD-Video produkowane dla danego regionu będą odgrywały tylko krążki zakupione w tym samym regionie. Tak, więc europejski odtwarzacz DVD-Video bezproblemowo pozwoli nam oglądać filmy na krążkach kupionych w Europie, jeśli jednak przywieziemy płytkę, DVD USA, nasz odtwarzacz odmówi pokazania jej zawartości.
DVD-Audio - jeszcze nie istnieje
Jako ciekawostkę mogę podać, iż standard DVD-Audio nie został jeszcze określony; niektóre firmy produkują odtwarzacze odgrywające ścieżkę dźwiękową z płyt DVD-Video. Konsorcjum DVD planuje zatwierdzić stosowną specyfikację pod koniec br. lub na początku 1999 roku. W międzyczasie Sony oraz Philips zaproponowały standard Super Audio CD, (SACD), który ma konkurować ze specyfikacją określoną przez konsorcjum, DVD.
Nagrywamy własne... DVD-ROM-y
Regiony DVD
Region Państwa nim objęte
1 Kanada, Stany Zjednoczone i pobliskie terytoria
2 Europa, Japonia, Południowa Afryka, Środkowy Wschód (włączając Egipt)
3 Azja Południowo-Wschodnia, Azja Wschodnia (włączając Hongkong)
4 Australia, Nowa Zelandia i Oceania, Ameryka Środkowa, Ameryka Południowa, Karaiby
5 Kraje byłego Związku Radzieckiego, Indie, Afryka, Północna Korea, Mongolia
6 Chiny
Zaraz po określeniu standardu DVD producenci zaczęli opracowywać własne wersje płyt, DVD nagrywalnych jednokrotnie (DVD-R) i wielokrotnie (DVD-RAM, DVD-RW). Standardy DVD-R oraz DVD-RAM zostały zatwierdzone przez konsorcjum DVD w sierpniu 1997 roku; ich pojemności przy zapisie jednostronnym wynoszą odpowiednio 3,68 oraz 2,4 GB. DVD-R stosuje warstwę organiczną - podobnie jak CD-R. Krążki DVD-R mają być czytane nawet przez obecne czytniki DVD-ROM.
Z kolei DVD-RAM wykorzystuje technologię zmiany fazy - PD. Panasonic jako pierwszy wyprodukował napęd DVD-RAM zgodny z owym standardem. Urządzenie zapisuje także 650-megabajtowe dyski PD i czyta wszystkie formaty CD (łącznie z CD-R i CD-RW), a także DVD-ROM. Obecne czytniki DVD-ROM nie będą jednak poprawnie odczytywały krążków zapisanych w napędach DVD-RAM.
Wiele firm nie zaakceptowało standardu DVD-RAM i nadal opracowuje własne technologie; prawdopodobnie wkrótce zostanie wyłonione spośród różnych propozycji jedno technologiczne rozwiązanie, które stanie się nowym standardem: DVD-RAM 2.0.
Propozycji jest sporo: Sony, Philips oraz Hewlett-Packard zapowiedziały napęd DVD+RW zapisujący wielokrotnie dyski o pojemności 2,8 GB (3 mld bajtów). Napęd stosuje także technologię zmiany fazy. DVD+RW czyta dyski DVD-ROM oraz wszystkie formaty CD, ale nie jest kompatybilny z DVD-RAM. Pierwszy napęd DVD +RW powinien pojawić się pod koniec 1998 r. Urządzenia tego typu mają być przeznaczone głównie dla komputerów - nie planuje się ich do przechowywania filmów w formacie DVD-Video. Napędy DVD+RW drugiej generacji mają zapisywać ponadto krążki CD-R oraz CD-RW.
Pionner opracował standard DVD-R/W o pojemności 3,68 GB; stosuje również technologię zmiany fazy, jednakże krążek ma być dość podobny do DVD-R, zatem obecne napędy DVD-ROM będą go odczytywać.
NEC zaproponował napęd MMVF (Multimedia Video Format) o pojemności 4,8 GB (5,2 mld bajtów). Firma korzysta z technologii magnetooptycznej, podobnej do zastosowanej w Mini-Dyskach.
Najpojemniejszym ma być standard ASMO (znany wcześniej jako MO7) - ma mieć możliwość zapisu od 5 do 6 mld bajtów na jednym krążku. Nie będzie jednak czytał ani płyt DVD-RAM, ani DVD+ RW.
DVD nowym królem
Bez wątpienia DVD będzie nowym standardem nośników danych. Zanim jednak zadomowi się w naszych domach i wyprze odtwarzacze CD-Audio tudzież CD-ROM-y, minie jeszcze parę lat. Napędy DVD, dzięki dość dłużej prędkości odczytu, mogą stać się wkrótce alternatywą dla dysków twardych (wystarczający będzie dysk twardy o pojemności 1 GB z zainstalowanym systemem operacyjnym, zaś wszystkie programy uruchamiane będą z krążków DVD). Eksperci przewidują dalszy rozwój standardu DVD; już w tej chwili obliczono, iż krążek osiągnie pojemność... 50 GB w 2006 roku!
Tymczasem na giełdzie komputerowej przy ul. Grzybowskiej w Warszawie można już dostać napęd DVD-ROM firmy Hitachi za niecałe 600 zł (połowa maja). Przy zakupie kolejnego napędu CD-ROM może warto się zastanowić, czy nie dołożyć 200 zł i nie nabyć czytnika kolejnej generacji...