DVD+ReWritable

Jak to działa

DVD+ReWritable - jak to działa?

Wprowadzenie

Będący odpowiedzią na konieczność przechowywania jeszcze większych ilości danych na dysku optycznym, nagrywany fabrycznie dysk DVD-Video (Digital Versatile Disc) może przechować 4.7 GB danych, odpowiadających ponad 2 godzinom wysokiej jakości filmu video na jednostronnym dysku o średnicy 12 cm (rozmiar CD). Następca dysku popularnej rodziny dysków CD, dysk DV o wysokiej gęstości zapisu wysokiej nie tylko spełnia przewidywane wymagania co do pojemności, ale także wymagania operacyjne najnowszych multimedia komputerów PC oraz urządzeń CE, wykorzystujących zdigitalizowane informacje audio, graficzne oraz video.

Choć nagrywane fabrycznie dyski DVD (DVD-ROM oraz DVD-Video) są już przez pewien czas w użytku, udoskonalane są aktualnie dyski DVD-R/RW. Obecnie istnieje kilka formatów dysków: DVD+RW, DVD-RW oraz DVD-RAM. Jeden z tych formatów - DVD+RW, opracowany w kooperacji przez firmy Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Philips, Ricoh, Sony oraz Yamaha, jest prawdziwym przełomem w technologii DVD: jest jedynym formatem RW, który zapewnia pełną kompatybilność z istniejącymi odtwarzaczami DVD-Video oraz napędami DVD-ROM.

Ponieważ aplikacje DVD dla użytkowników oraz profesjonalistów IT są stale rozwijane, DVD+RW jest formatem, który nadaje się zarówno do rejestracji informacji video w czasie rzeczywistym jak i bezpośrednio, w systemie, który także udostępnia skuteczne środki zabezpieczające przed nieautoryzowanym kopiowaniem treści chronionej prawem autorskim.

DVD+RW: format fizyczny

DVD+RW jest przeznaczony zarówno do przechowywania danych oraz treści video dla aplikacji PC oraz w celach rozrywkowych.

W formacie DVD+RW założono, że aplikacje te zbliżają się do siebie w sposób szybki, oraz że treść musi być przenośna pomiędzy różnymi typami sprzętu. Dlatego też format DVD+RW jest kompatybilny z istniejącymi formatami DVD-ROM oraz DVD-Video.

Ważną zaletą w przypadku aplikacji PC jest możliwość rejestracji danych ze stałą prędkością kątową (w formacie DVD+RW (CAV - Constant Angular Velocity). Ze względu na stałą prędkość obrotową dysku, nagrywanie metodą CAV umożliwia szybki bezpośredni dostęp. Dostępne są też dwie funkcje: zarządzanie błędami, związane zwłaszcza z niezawodnością danych, oraz szybkie formatowanie, pozwalające na niemalże natychmiastowe wykorzystanie czystych dysków. Wspomniane powyżej zalety umożliwiają zastosowanie tego formatu w systemach przetwarzania danych, wymagających wysokiej wydajności. W przypadku aplikacji video, format posiada funkcję „bezstratnego łączenia”, co pozwala na nagrywanie dysków ze zmienna prędkością transmisji w przypadku dłuższych czasów odtwarzania.

Format DVD+RW na pierwszy rzut oka

Jednostronny dysk o pojemności 4.7 GB Dwustronny dysk o pojemności 9.4 GB Stosuje się sam dysk - nie jest wymagany specjalny zasobnik Laser 650 nm (apertura numeryczna 0.65) Stała liniowa gęstość zapisu danych Nagrywanie w trybie CLV oraz CAV Prędkości zapisu od 1x do 2.4x prędkości DVD-Video Sprzętowe zarządzanie błędami (funkcja napędu) Opcja szybkiego formatowania

Wykorzystuje się tą samą modulację 8-16 oraz kod RS jak w przypadku DVD-ROM Nagrywanie Sekwencyjne lub bezpośrednie Bloki 32 kB ERCO Bezstratne łączenie Informacje o adresowaniu: Spiralny rowek promieniowy (okres 32T) Adresy modulacji fazowej Cztery adresy na blok ECC (32 kB)

Po nagraniu dysku wszystkie parametry fizyczne są zgodne ze specyfikacją DVD-ROM.

Format DVD+RW Video

Rynek nagrywanych fabrycznie dysków DVD-Video rozwija się w sposób gwałtowny, firma Philips wierzy, że DVD-Video stanie się głównym formatem dystrybucji informacji video. Dodanie funkcji nagrywania do odtwarzaczy DVD pozwoli na dalszy rozwój systemu DVD. Oczywiście, aby osiągnąć sukces długoterminowy, ważna jest możliwość odtwarzania na tym samym sprzęcie dysków nagrywanych w domu oraz nagrywanych fabrycznie. Jest to jeden z powodów, dla których format DVD+RW jest przełomem w technologii DVD.

Format DVD+ReWritable Video firmy Philips, oparty na aktualnie wprowadzonej technologii zapisu DVD+RW 4.7 GB, jest kompatybilny z istniejącym na rynku sprzętem DVD-Video oraz DVD-ROM, a także pozwala na wymianę nośnika pomiędzy sprzętem elektroniki użytkowej oraz platformami PC. Co więcej, format DVD+RW umożliwia połączenie cyfrowych danych oraz cyfrowego video w jednym systemie plików, co jest wymagane w przypadku multimedialnych aplikacji do rejestracji danych.

Kompatybilność w obie strony

Technologia DVD+RW Video posiada unikatową zaletę: nagrane dyski mogą być odtwarzane na aktualnie dostępnych odtwarzaczach DVD-Video.

Nagranie, wykonane przy pomocy nagrywarki DVD Video na dyskach DVD+RW, mogą być odtwarzane na odtwarzaczach DVD Video, a także na komputerach z napędami DVD-ROM oraz funkcją dekodera video MPEG2. Dyski DVD+RW pozwalają na rejestrację do 4 godzin na jednej stronie, co w przypadku dysków dwustronnych daje do 8 godzin.

Wysokiej jakości video oraz dłuższe czasy odtwarzania

Dysk DVD+RW Video jest kodowany w standardzie MPEG2 ze zmienną prędkością transferu danych, co zapewnia transfer danych z wysoką prędkością w razie konieczności, a w przypadku mniej dynamicznych scen video nie traci się niepotrzebnie przestrzeni dysku. Oznacza to, że na dysku o tej samej pojemności można osiągnąć o wiele dłuższe czasy nagrań lub poprawić jakość nagrania bez skracania jego czasu trwania. Kompatybilność odtwarzania DVD-Video z zapisem ze zmienną prędkością transferu danych w czasie rzeczywistym jest uzyskiwana poprzez zastosowanie „bezstratnego połączenia” (`Lossless linking'), techniki opracowanej specjalnie dla formatu DVD+RW.

Uproszczona edycja

Technologia DVD+RW Video firmy Philips udostępnia funkcje łatwej edycji. Podczas gdy do edycji materiału z prywatnej kamery video na konwencjonalnym sprzęcie wymagane są generalnie dwa urządzenia video, bezpośredni dostęp do dysku DVD+RW oznacza, że edycja może się odbywać przy pomocy jednej nagrywarki DVD Video. Umożliwia to edycję materiału video przez przeciętnego użytkownika; edycja ta jest szybka i łatwa. Ze względu na kompatybilność z komputerami PC, zaawansowana edycja materiału na dysku DVD+RW Video może się odbywać na komputerze PC.

Po dołączeniu DVD+RW do rodziny nośników DVD, klienci mają do dyspozycji wszystko to, co najlepsze - nagrywane fabrycznie dyski z materiałem wysokiej jakości, a także możliwość zapisu domowych nagrań. Bez wątpienia dysk DVD wielokrotnego zapisu będzie stymulował rozwój rynku DVD Video, umacniając pod względem długoterminowym interesy producentów sprzętu oraz przemysłu filmowego.

DVD+RW: aplikacje PC oraz obsługa plików

W przypadku rosnącego wykorzystania multimedialnych dokumentów, które wymagają dużej przestrzeni dyskowej, format DVD+RW pozwala na łatwe tworzenie, udostępnianie, przechowywanie oraz dostęp do bogatych w treść dokumentów na jednym dysku.

W przypadku DVD+RW, dane są zapisywane na dysku zgodnie ze standardem UDF (Universal Disc Format), opracowanym i publikowanym przez OSTA (Optical Storage Technology Association). Standard UDF jest dobrze dostosowany do obsługi modyfikacji plików oraz (swobodnego) zapisu małych ilości danych, umożliwia także konstruowanie aplikacji przeznaczonych dla wielu platform.

Obecnie standard UDF jest coraz bardziej wykorzystywany do zapisu danych na dyskach CD-RW zamiast mniej elastycznego systemu plików ISO9660, który był opracowany wyłącznie do obsługi danych przeznaczonych tylko do odczytu. Będą niemalże niezależnym od platformy, standard UDF sprawia, że systemy DVD są w wysokim stopniu kompatybilne z systemami danych opartymi na CD. UDF jest także przeznaczony do obsługi ogromnych ilości danych w przyszłych optycznych systemach pamięci stałej, co pozwala na jego zastosowanie w przyszłości.

DVD+RW: technologia przemiany fazowej

W stanie wyjściowym warstwa zapisu dysku DVD+RW jest warstwą polikrystaliczną. Podczas procesu zapisu zogniskowana wiązka lasera selektywnie ogrzewa pewne obszary materiału przemiany fazowej powyżej punktu temperatury topnienia (500-700°C), tak że wszystkie atomy w tym obszarze gwałtownie przechodzą w stan ciekły. Następnie, po gwałtownym ochłodzeniu chwilowy stan ciekły obszaru jest „zamrażany”; uzyskuje się tzw. stan amorficzny (patrz Rysunek 1). Jeśli warstwa przemiany fazowej jest ogrzana poniżej temperatury topnienia, ale powyżej temperatury krystalizacji (200°C) przez odpowiednio długi okres czasu (co najmniej dłuższy niż minimalny czas krystalizacji), atomy powracają do stanu uporządkowanego, tj. do stanu krystalicznego.

Oba stany: amorficzny i krystaliczny charakteryzują się różnymi współczynnikami załamania światła, dlatego też mogą być rozróżnione w sposób optyczny. W systemie DVD+RW stan amorficzny charakteryzuje się niższym współczynnikiem załamania światła niż stan krystaliczny; podczas odczytu stan ten generuje sygnał identyczny z sygnałem zwykłej dwuwarstwowego dysku DVD-ROM, co umożliwia odczyt dysków DVD+RW w napędach DVD-ROM oraz odtwarzaczach DVD Video.

Nośnik przemiany fazowej zawiera rowkowane podłoże z poliwęglanu, na które jest napylony jest stos (zwykle cztery warstwy) (patrz Rysunek 2).Warstwa przemiany fazowej (zapisu) znajduje się pomiędzy warstwami dielektryka. Powszechnie używanym materiałem przemiany fazowej jest stop Ag-In-Sb-Te. Skład chemiczny warstwy zapisu określa minimalny czas krystalizacji. Struktura dysku (grubość warstwy, pojemność cieplna oraz przewodność cieplna) określa szybkość chłodzenia podczas zapisu. Precyzyjna kontrola składu warstwy zapisu jest ważna w celu uzyskania pożądanych właściwości nagrywania. Generalnie mówiąc, niskie moce zapisu są uzyskiwane w przypadku cienkich warstw. Grubość warstwy oraz współczynnik załamania światła określają właściwości optyczne nośnika przemiany fazowej.

Nośnik ten może być ponownie zapisywany w czasie jednego przejścia zogniskowanej wiązki lasera; czasami jest to nazywane bezpośrednim zastępowaniem starych danych (`direct overwriting'). W systemie DVD+RW dane są zapisywane przy pomocy odpowiedniej strategii zapisu na dysku z wykorzystaniem rożnych poziomów mocy wyjściowej lasera (patrz Rysunek 3). Strategia ta składa się z dwóch części (patrz Rysunek 4a):

• Część impulsową (pulsowanie jest konieczne do zapisu znaczników amorficznych), oraz

• Część nie-impulsową, w której zapisuje się obszary krystaliczne pomiędzy znacznikami.

Dlatego też nowe dane są zapisywane na dysk z jednoczesnym zastępowaniem starych danych. Co więcej, system DVD+RW obsługuje CLV (patrz Rysunek 4a), a także CAV (patrz Rysunek 4b). Proces ten można powtarzać kilka tysięcy razy.

Creating... -Tworzenie obszarów amorficznych Melting point - temperatura topnienia Crystallization.. - temperatura krystalizacji Tcooling - czas chłodzenia Tcrystal - czas krystalizacji	Creating... -Tworzenie obszarów polikrystalicznych Melting point - temperatura topnienia Crystallization.. - temperatura krystalizacji Tpass - czas przejścia Tcrystal - czas krystalizacji

Rysunek 1.

Groove Rowek

Single sided.. Dysk jednostronny

Label Etykieta

Polycarbonate Poliwęglan

2P resin Żywica 2P

Reflective layer Warstwa odblaskowa

Upper dielectric layer Górna warstwa dielektryka

Recording layer (Ag-In-Sb-Te) Warstwa zapisu (stop Ag-In-Sb-Te)

Lower dielectric layer Dolna warstwa dielektryka

Polycarbonated disc substrate Podłoże dysku z poliwęglanu

Rysunek 2. Przekrój poprzeczny jednostronnego 4-warstwowego dysku DVD+RW (4.7 GB).

Poprzez wystawienia na działanie wiązki laserowej, stan warstwy zapisu może być zmieniany z polikrystalicznego (bardziej odblaskowy) do stanu amorficznego (mniej odblaskowy), i odwrotnie. Warstwy są umieszczone na podłożu z poliwęglanu; podłoże zawiera spiralny rowek, służący do kierowania serwomechanizmu, przechowywania informacji adresowej oraz innych danych.

Dyski DVD+RW są dostarczane w postaci gotowej do użytku - w stanie polikrystalicznym. Mogą być zapisywane z prędkościami 1x oraz 2.4x DVD-Video, tj. 11-26 Mbit/s, z możliwością pracy w trybie CAV (ConstantAngularVelocity).

Rysunek. 3. Podczas zapisu moc lasera jest modulowana na trzech poziomach: Pwrite (poziom mocy zapisu), Perase (poziom mocy kasowania)and Pbias (poziom mocy podłoża), zgodnie z predefiniowaną strategią zapisu. Laser w systemie DVD+RW musi pracować w sposób impulsowy (ze względów cieplnych), aby utworzyć dobrze zdefiniowane obszary amorficzne o pożądanej długości (patrz Rysunek 1). Poziom mocy kasowania Perase jest używany do utworzenia obszarów krystalicznych pomiędzy znacznikami amorficznymi. Optymalne poziomy tych mocy (Pwrite, Perase oraz Pbias) zależą od typu dysku, nagrywarki oraz prędkości nagrywania. Ich wartości dla poszczególnych kombinacji dysk/nagrywarka oraz różnych prędkości zapisu są określane przy pomocy procedury optymalnej kontroli mocy (Optimum Power Control OPC).

Rysunek 4a. Przykład strategii zapisu. Została przedstawiona strategia modulacji mocy lasera w celu zapisania najkrótszego wgłębienia zdefiniowanego w systemie DVD - znacznika „3T”, oraz strategia zapisu „braku znaku”. Zapis znaku oznacza utworzenie obszaru o niskim współczynniku załamania światła (amorficznego) w warstwie aktywnej; zapis „braku znaku” oznacza utworzenie obszaru o wysokim współczynniku załamania światła (polikrystalicznego), co widać na wykresach. Należy zauważyć, że nowe dane są po prostu zapisywane na istniejące w jednym przejściu. Dlatego też system DVD+RW jest nazywany systemem bezpośredniego zastępowania starych danych (Direct Overwrite DOW).

Rysunek 4b. Strategia zapisu dla operacji CAV. Aby uzyskać dobra jakość sygnału przy prędkości 1x oraz 2.4x, czas trwania impulsu przy zapisie (Ttop oraz Tmp) jest utrzymywany na stałym (mniej lub bardziej) poziomie w zakresie prędkości. Oczywiście czas trwania bitu kanału (Tch) zmienia się wraz z prędkością. Ta strategia zapisu zapobiega ponownej krystalizacji znacznika amorficznego, który dopiero został zapisany. Wykorzystując tą strategię dysk może być zapisywany w trybie CAV, ale także w dowolnej prędkości CLV pomiędzy 1x a 2.4x.

DVD+RW: bezstratne połączenie

W formacie DVD+RW Video, informacje video mogą być kodowane ze zmienną prędkością transferu danych (VBR). Ponieważ proces zapisu odbywa się ze stałą prędkością transferu danych, musi być często wstrzymywany i wznawiany. Normalnie powoduje to utratę połączeń, sprawiając, że dysk jest niekompatybilny z urządzeniami tylko od odczytu, jak np. odtwarzacze DVD Video oraz napędy DVD-ROM. W przypadku DVD+RW możliwe jest uzyskanie bezstratnego połączenia, tzn. wstrzymywać i wznawiać proces zapisu bez utraty połączeń. Funkcja ta sprawia, że format ten jest bardzo wydajny i może być stosowany w aplikacjach swobodnego zapisu danych, a także aplikacji video. Dodatkowo, bezstratne połączenie umożliwia zastąpienie dowolnego pojedynczego bloku 32 kB (jednostka zapisu) nowym, bez utraty kompatybilności.

W przypadku bezstratnego połączenia konieczny jest zapis każdego bloku danych w prawidłowym miejscu z dużą dokładnością (w granicach 1 mikrona). Dlatego też rowek zawiera znaczniki rozłożone z dużą częstotliwością (817 kHz przy n=1), co pozwala na rozpoczęcie i zakończenie zapisu w dokładnie zdefiniowanej pozycji. Sygnał zegarowy zapisu, uzyskiwany z takiego rowka, jest bardzo dokładny. W tym samym czasie, w spiralnym rowku zapisywane są informacje adresowe poprzez lokalne odwrócenie znaku przebiegu. W przypadku każdego bloku ERCO, który mieści 32 kB, dostępne są cztery adresy, co zapewnia niezawodny format adresu z dużym marginesem wykrywania.

DVD+RW: produkcja dysków

Dyski DVD+RW są produkowane z wykorzystaniem sprzętu podobnego do konwencjonalnej produkcji DVD, ale wymagany też jest specjalistyczny sprzęt. Na przykład, warstwa aktywna, formowana w wyniku napylania, jest amorficzna, i musi zostać przekształcona do fazy polikrystalicznej poprzez podgrzanie wysokim napięciem stałym. Proces ten, zwany inicjalizacją, zapewnia, że każdy nowy dostarczany użytkownikowi dysk jest w fazie polikrystalicznej. Dodatkowe inwestycje, wymagane do produkcji dysków DVD+RW, są niższe niż te w przypadku innych technologii DVD wielokrotnego zapisu.

DVD+RW: kompatybilność w dwie strony z istniejącymi napędami DVD

Ważną cechą dysku DVD+RW jest jego kompatybilność z istniejącymi na rynku odtwarzaczami DVD-Video oraz napędami DVD-ROM. Wszystkie parametry fizyczne są zgodne ze specyfikacjami DVD-ROM. Współczynnik załamania światła znajduje się w tym samym zakresie co specyfikacja współczynnika załamania dla podwójnej warstwy dysku tylko do odczytu; gęstość jest taka sama jak w specyfikacjach dla jednej warstwy.

Główne parametry są podsumowane w Tabeli 1. Dobór identycznych parametrów optymalizuje możliwość odtwarzania w aktualnych odtwarzaczach.

Tabela 1. DVD+RW w porównaniu z DVD-ROM

	DVD+RW	DVD-ROM
		Jednostronny	Dwustronny
Typ nośnika	Przemiana fazowa	Tylko do odczytu	Tylko do odczytu
Pojemność	4.7 GB	4.7 GB	8.54 GB
Długość fali	650 nm	650 nm	650 nm
Współczynnik załamania światła	18-30%	45-85%	18-30%
Odstęp ścieżek	0.74 µm	0.74 µm	0.74 µm
Minimalna długość ścieżki	0.4 µm	0.4 µm	0.44 µm
Modulacja	>0.6	>0.6	>0.6
Modulacja danych /ECC	8-16/RS-PC	8-16/RS-PC	8-16/RS-PC
Prędkość transferu danych w kanale	26.16 MHz	26.16 MHz	26.16 MHz
Prędkość odczytu	1x - 2.4x	3.49 m/s (1x)	3.84 m/s

Philips Disc Systems

Building SFF7

P.O.Box 80002

5600 JB Eindhoven

The Netherlands

Philips Media Relations

Jeannet Harpe

Building SFF-6

P.O.Box 80002

5600 JB Eindhoven

The Netherlands

phone [phone]

fax [phone]

Wykonywanie nielegalnych kopii materiału chronionego prawami autorskimi, włącznie z programami komputerowymi, filmami, audycjami TV oraz muzyką, jest przestępstwem. Sprzęt ten nie może być używany do tego celu.

© 1999 Royal Philips Electronics N.V.

Wszystkie prawa zastrzeżone. Reprodukcja dokumentu w całości lub jego części bez uprzedniej pisemnej zgody właściciela praw autorskich jest zabroniona.

8/99 Wydrukowano w Holandii

W celu uzyskania szczegółowych informacji prosimy o kontakt:

Przemysław Mika

Philips Polska PCP

Tel.: [phone]

Fax: + 48 22 571 00 08

E-mail: [e-mail]

---