Файл: Учебник для вузов Общие сведения Аппаратное обеспечение.docx

кристаллического состояния в аморфное. Участки диска с аморфным со- стоянием активного слоя имеют меньшую степенью отражения лазерного луча при считывании информации. Процесс стирания информации с CD- RW заключается в обработке поверхности диска лучом лазера меньшей интенсивности, чем при записи, в результате чего активный слой полно- стью возвращается в кристаллическое состояние.

Основа CD-R и CD-RW имеет не гладкую поверхность: при из- готовлении она получает разметку – сплошную спиральную канавку (Pregroove), необходимую для работы системы автослежения, запол- ненную органическим красителем, который немного хуже отражает свет, чем пластик основы. Для синхронизации частоты тактового генератора со скоростью вращения диска в CD-R канавка выполнена не в виде ровной

спирали, а с микроскопическими отклонениями – вобуляцией (см. рисунок 2.18).

Рисунок 2.18. Разметка на слое-основе CD-R

Частота колебаний канавки отно- сительно спиральной траектории составляет 22,05 кГц (для скорости вращения диска 1х). Соответственно, один период этих колеба- ний занимает 60 мкм спиральной траекто- рии. Амплитуда колебаний всего 0,03 мкм, значительно меньше ширины самой канавки, но этого достаточно, чтобы выделить ко- лебания с частотой 22,05 кГц и синхро- низировать этими колебаниями частоту сво-

его тактового генератора. Кроме того, вся спиральная разметка разбивает- ся на фреймы, каждый из которых по длительности соответствует одному кадру информации. Информация о номере фрейма (будущего кадра) пред- ставлена на разметке путем сдвига частоты вобуляции на 1 кГц от значе- ния 22,05 кГц, т.е. реально частота вобуляции принимает

---

значения 21,05 кГц или 23,05 кГц.

Диск CD-RW (CD-ReWritable) используется для многоразовой запи- си данных, причем можно как просто дописать новую информацию на свободное пространство, так и полностью перезаписать диск новой ин- формацией (после предварительной очистки всего диска). Скорость запи- си современных накопителей CD-RW составляет 2х-24х.
ДисководыDVD-ROMиDVD±RW

В 1996 году DVD Forum (Hitachi, Matsushita (Panasonic), Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba и JVC) принял стан- дарт на диски DVD-R, предусматривающий два размера: «нормальный» (12 см) и уменьшенный (8 см). Диск с диаметром 8 см предназначен для использования в цифровых малогабаритных видеокамерах. Расшифровы- валась аббревиатура DVD как Digital Video Disk – «цифровой видеодиск», однако позже стандарт новых дисков переименовали в Digital Versatile Disk – «цифровой многофункциональный диск». При разработке DVD бы- ли учтены проблемы защиты информации на этих дисках (метка регио- нальной зоны на диске, использование специальных методов защиты ви- део- и аудио-информации).

Для работы с DVD дисками используется лазер с длиной волны 635 нм. Минимальная длина пита уменьшилась в 2 раза по сравнению с CD – до 0,4 мкм, шаг дорожек – до 0,74 мкм.


Емкость диска DVD первого поколения составила 4,7 Гб, и он полу- чил официальное наименование DVD-5, стандарт DVD-9 предусматривает использование двухслойных дисков. Первый слой может быть получен механической прессовкой, а дополнительный слой нанесен напылением. Дополнительный верхний слой является полупрозрачным и не препят- ствует чтению нижнего слоя. Диск стандарта DVD-9 способен хранить до 8,54 Гб данных. Дальнейшим развитием стандартов DVD-5 и DVD-9 стали стандарты на двухсторонние диски DVD-10 (9,4 Гб) и DVD-18 (17,08 Гб).

Позже стандарт DVD-дисков был дополнен спецификацией на запи- сываемые и перезаписываемые диски DVD-R и DVD-RW.

Стандарт на DVD-R разбит на

---

три так называемых «слоя» или

«уровня».

Первый из них – «физический» («Physical layer»), определяет требо- вания к физическим размерам информационных углублений (пит) и их расположению на диске, размерам самого диска и его основных зон, длине волны лазера в режимах записи и воспроизведения, мощность его излуче- ния и т.д.

Второй, «системный» («File system layer»), описывает файловую си- стему данных.

Третий – пользовательский («Application layer») определяет формат и параметры цифрового потока, включая управляющие команды переклю- чения режимов кодера и декодера MPEG-2, данные о размещении файлов и доступе к ним и т.д.

Первые два уровня базируются на технологии записи/воспро- изведения компьютерных DVD-R/DVD-RW, а третий – на стандарте DVD- Video.

Существуют также диски DVD-RAM, которые представляет собой одно- или двусторонний диск, помещенный в пластиковый картридж. Для работы с ними необходим специальный дисковод.

В 1999 году был также разработан формат дисков DVD+RW. Разни- цы в формате представления информации на DVD+RW нет. Особенность формата – более высокая точность позиционирования лазерного луча поз- воляет осуществлять коррекцию данных «на лету», в реальном времени переписывая отдельные сбойные сектора диска, т.е. в DVD+RW реализо- ван более совершенный алгоритм коррекции ошибок. В дисках DVD+R применяется специальный отражающий слой с повышенной отражающей способностью.

Устройства для работы с DVD-дисками по внешнему виду не отли- чаются от привода CD-ROM.

Принцип записи информации на DVD-R и DVD-RW тот же, что и для CD-R и CD-RW. Процесс воспроизведения ничем не отличается от штампованного DVD, с той лишь разницей, что у последнего от поверхно- сти отражается 45 – 85% световой энергии, а у DVD-RW всего 18 – 30%. Поэтому не все ранее выпущенные DVD-приводы могут надежно их счи- тывать.
ДисководыBlu-RayиHD

---

В 2002 году представители девяти лидирующих высокотехноло- гических компаний Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp и Pioneer на совместной пресс-конференции объ- явили о создании и продвижении нового формата оптических дисков большой емкости под названием Blu-Ray Disс. Согласно объявленной спецификации Blu-Ray Disс (или BD-R и BD-RE) – перезаписываемый диск следующего поколения со стандартным CD/DVD размером 12 см с максимальной емкостью записи на один слой и одну сторону до 27 Гб.

Формат HD DVD был предложен компаниями Toshiba и NEC на сес- сии DVD Forum в августе 2003 года. В феврале 2008 года стало известно о фактической победе Blu-Ray над HD DVD: компания Toshiba сообщила о полном сворачивании работ в этом направлении. Производство фильмов и других программ на HD DVD также прекращено.

Назвать Blu-Ray и HD принципиально новыми дисками для записи нельзя – это скорее эволюция формата DVD. В новых устройствах для за- писи и воспроизведения информации на диск вместо красного лазера (635 нм), который используется в DVD, применен синий лазер (blue-violet laser) с длиной волны 405 нанометров. Меньшая длина волны – соответственно меньшая интерференция отраженного луча, что позволяет сделать толщи- ну дорожки данных у Blu-Ray и HD дисков в два раза меньше, чем у DVD (см. рисунок 2.19).



Рисунок 2.19. Поверхность CD, DVD и Blu-Ray дисков


Покрытие дисков Blu-Ray, на которое записываются данные (optical transmittance protection layer), очень тонкое – 0.1 мм. Из этого факта сле- дуют 3 вывода:

1. 
   чем тоньше слой, тем меньше рассеяние отраженного луча и больше данных можно вместить на квадратный дюйм, то есть тонкий слой – это необходимость для достижения большой емкости диска;
   
2. 
   тонкий слой позволяет без проблем сделать диск многослойным (по крайне мере двухслойным, как DVD), так как уменьшается рефракция луча отраженного от более глубокого слоя;
   
3. 
   тонкий слой легко повредить, он требует защиты, поэтому у Blu-Ray дисков над активным слоем присутствуют 3 слоя: защитный, покрыва- ющий и особо прочный, как показано на рисунке 2.20 (у HD-DVD такие же слои, как у обычного DVD).
   

---

Технологии Blu-Ray и HD создавались в первую очередь для записи, хранения и воспроизведения видео и аудио информации, однако на эти диски можно записать и просто данные. Формат Blu-ray предполагает ра- боту с видеопотоком разрешения до 1080p, звуком вплоть до 7.1 и под- держкой протокола защиты информации HDCP. Поддерживаются алго- ритмы кодирования видео – MPEG-2 HD, VC1 (Video Codec 1, базируется на Windows Media Video 9) и H.264/MPEG-4 AVC, форматы звука – AC3, MPEG1, MPEG Layer2. Для цифровых видеоплееров формата Blu-Ray де- кодирование будет осуществляться аппаратно, для компьютерных приво- дов – программно.

Blu-Ray устройства имеют высокую скорость пересылки данных. Согласно спецификации максимальная скорость пересылки данных между Blu-Ray приводом и целевым устройством (MPEG-2 декодером или ком- пьютером) может достигать 36 Мбит/с.

Рисунок 2.20. Диски DVD и BD-R/RE (www.verbatim.ru) На рисунке 2.21 показан внутренний дисковод с интерфейсом SATA, который читает и записывает BD-RE, BD-R и HD DVD диски, а также по- казаны диски этих типов.

В настоящее время выпускаются BD-дисководы, которые читают и записывают также обычные DVD и CD диски, например DVD±RW/CD- RW/BD/HD LG GGC-H20L, CD: R40×/W40×/RW24×, HD-DVD: R3×,


DVD: R16×/W16×(4×/RW8× двухслойный), DVD-RAM: R3×/W5×, BD:

R6×, Serial ATA 1.0, стоимостью 4600 руб.

В таблицах 2.9 – 2.12 приведены некоторые сравнительные данные по оптическим дискам и дисководам.

Таблица 2.9. Сравнительная характеристика оптических дисков

Показатель	Тип диска
	CD	DVD	BD
Длина волны лазера, нм	780	635	405
Шаг дорожек, мкм	1,5	0,74	0.32
Минимальный размер пита, мкм	0,88	0,4	0,149
Объем, Гб (один слой)	0,7	4,7	25

---