DVD-ROM

Чтобы обеспечить успех повой технологии, ведущие компании в компьютерной индустрии и индустрии развлечений в настоящее время заняты разработкой всемирных стандартов для нее. Конечно, для работы с дисками DVD существующее оборудование уже не подойдет - требуются новые дисководы DVD-ROM, позволяющие считывать информацию с дисков DVD различных форматов. Возможно также, что эти дисководы будут поддерживать средства, которые еще находятся в стадии разработки и найдут применение в будущем, такие как диски DVD-R с возможностью однократной записи и перезаписываемые диски DVD-RAM. Хотя стандартом DVD и не предусмотрены возможности обратной совместимости, пользователи только выиграли бы, если бы дисководы DVD-ROM обеспечивали чтение информации с CD-ROM. То же самое можно сказать о видео и аудиоплейерах DVD, рассчитанных на широкий круг потребителей. Крайне желательно, чтобы с их помощью можно было прослушивать звуковые компакт-диски, а по возможности - и диски других форматов, таких как CD Interactive (CD-I) и CD Video. Можно даже помечтать о гибридном устройстве, реализующем в разных своих "слоях" компакт-диск и DVD. Однако, несмотря на большую емкость и возможность использования множества различных форматов, продвижение технологии DVD на потребительском рынке связано с некоторыми трудностями.

Прежде чем она завоюет популярность, записывающие студни должны выпустить достаточное количество видеопродукции на ее основе - только в этом случае плейеры DVD станут ценным приобретением. Чтобы уместить на диске фильм (или что-нибудь еще) продолжительностью два часа, он должен быть построен на основе стандарта MPEG-2. обеспечивающего компрессию информации в режиме реального времени. И даже если вы планируете использовать диски DVD исключительно для хранения корпоративных данных или проведения презентаций, ситуация на потребительском рынке все равно очень важна для вас, поскольку именно она определяет цены на эти диски: при отсутствии массового производства цена будет оставаться на достаточно высоком уровне. Самое удивительное в стандарте DVD то, что ими предусмотрено больше дюжины физических форматов, хотя наверняка только несколько из них приобретут широкую популярность.

К счастью, большинство дисководов DVD автоматически будет распознавать все форматы, поэтому использование дисков DVD, так же как и компакт-дисков, не вызовет никаких затруднений. Большое количество поддерживаемых форматов - это значительный шаг вперед по сравнению с компакт-дисками, которые являются односторонними и обеспечивают одну и ту же плотность записи. Емкость же их определяется тем, насколько близко подходит содержащая данные спиральная дорожка к краю диска. Большинство компакт-дисков имеет емкость 553 MB. однако она может достигать и 632 MB за счет использования пространства, близкого к краю диска. Правда, это довольно рискованно, поскольку внешние области диска восприимчивы к дефектам, а некоторые дисководы плохо считывают информацию с дальних дорожек. Для достижения высокой плотности записи в дисках DVD используются четыре метода. Первые два основываются на более совершенной технике производства дисков и применении лазеров с меньшей длиной волны.

Компакт-диски и DVD хранят данные в форме микроскопических углублений, обозначающих двоичные нули и единицы. В компакт-дисках минимальная длина углубления составляет 0.834 мкм, а в DVD - 0,4 мкм. Это позволяет при производстве дисков размещать выемки более компактно. Кроме того, содержащая данные спиральная дорожка в дисках DVD имеет шаг 0,74 мкм, а в компакт-дисках он достигает 1,6 мкм. Для считывания информации с DVD используется красный лазер с длиной волны от 635 до 650 нм. Дисководы же CD-ROM оснащены инфракрасным лазером с длиной волны 780 нм. Реализованные в дисководах DVD диоды на основе красного лазера аналогичны диодам, широко используемых в устройствах для считывания штрихового кода. Уменьшение размеров углублений и шага спиральной дорожки способствовало увеличению емкости дисков почти в семь раз: от 632 MB в компакт-дисках до 4 GB в DVD. Памятуя о постоянно возрастающих требованиях к устройствам массовой памяти, компании-разработчики DVD (среди которых особо следует выделить Philips, Sony, Toshiba и Matsushita) пошли еще дальше: они предлагают двухслойные и двухсторонние диски. Наиболее впечатляющей технологией является использование для записи информации двух слоев. Традиционно все компакт-диски и DVD состоят из одного слоя отражающего материала (обычно это алюминий), на который нанесена содержащая упоминавшиеся выше углубления углеродная пленка (polycarbonate substrate). Луч лазера отражается от этого слоя и попадает на фотодетектор. В двухслойных же дисках DVD поверх отражающего слоя нанесен полупрозрачный слой и разные лазеры в дисководах DVD обеспечивают считывание информации с каждого из этих слоев. Такой подход позволяет увеличить емкость диска почти в два раза: отражающий слой обеспечивает 4 GB. а полупрозрачный - 3.8 GB Механизм считывания информации в устройстве DVD (емкость меньше из-за более низкой отражающей способности данного слоя).

Таким образом, полная емкость диска составляет 8,5 GB, а не 9,4 GB. Однако если и этого недостаточно, можно хранить данные на обеих сторонах диска. Двухсторонние диски состоят из двух углеродных пленок для хранения данных, находящихся по обеим сторонам отражающего слоя, поверх которых может быть нанесено еще и по полупрозрачному слою. Возможна также ситуация, когда одна сторона содержит один, а другая - два отражающих слоя. Таким образом, емкость двухсторонних DVD может достигать от 9,4 до 17 GB. Правда, такие диски имеют и некоторые недостатки. В то время, как метки на обычных дисках непрозрачны для луча лазера, двухсторонние диски DVD требуют использования специальных голографических меток. Кроме того, двухсторонние диски DVD более чувствительны к повреждениям поверхности, поскольку в них как углеродная пленка, так и отражающие слои тоньше. Теперь, когда имеется возможность использования одно- и двухсторонних, а также одно- и двухслойных дисков, возникает необходимость по крайней мере в пяти физических форматах. Но и это еще не все.

Появился диск в формате DVD-R. Идейно они подобны CD-R - это диски с однократной возможностью записи, в которых вместо углеродной пленки используется слой органического красителя. Запись производится путем выжигания отверстий в этом слое. Правда, из-за некоторых ограничений, связанных с применением красителя, емкость односторонних дисков DVD-R меньше, чем DVD-ROM (около 4 GB по сравнению с 4,7 GB). Кроме того, подобная технология не подходит для создания двухслойных дисков. В DVD-RAM для обеспечения возможности многократной перезаписи используется материал, в котором одновременно могут сосуществовать две фазы (rewritable phase-change material). Емкость этих дисков будет еще меньше, чем DVD-R - примерно 2,6 GB в расчете на одну сторону. Как утверждает Арьен Боумен (Arjen Bouwman), директор по маркетингу DVD компании Philips, возможность создания двухслойных дисков DVD-RAM существует, однако первые такие диски все же будут однослойными. Кроме дисков диаметром 120 мм, стандартом DVD также предусмотрена перспектива изготовления дисков и диаметром 80 мм. Несмотря на то, что их емкость почти на 70% меньше. они могут найти широкое применение в мобильных системах. Как и свои 120-миллиметровые собратья, они могут быть одно- или двухсторонними; одно- или двухслойными, с возможностью однократной записи или перезаписываемыми. Интересно также отметить, что сейчас обсуждается возможность создания дисководов DVD, обеспечивающих чтение информации с постоянной угловой скоростью и постоянной линейной скоростью. В настоящее время стандартами на компакт-диски и DVD для поддержания постоянной скорости побитового считывания информации предусмотрены дисководы с постоянной линейной скоростью.

В них скорость вращения диска по мере перехода к внутренним (более коротким) дорожкам постепенно увеличивается. В то же время в дисководах с постоянной угловой скоростью линейная скорость элемента диска зависит от того, на каком расстоянии от центра он находится. Поэтому при перемещении к внутренним дорожкам скорость побитового считывания информации будет уменьшаться, однако скорость доступа при этом увеличится, поскольку диск не надо будет разгонять или тормозить при переключении с одной дорожки на другую. Это выгодно при работе с приложениями, интенсивно обращающимися к диску, например с базами данных. Еще одним предполагаемым форматом является гибрид СD/DVD. В этом диске полупрозрачный слой DVD может быть размещен поверх полностью отражающего слоя CD. Более тонкий слой DVD (толщиной 0,6 мм) будет практически прозрачным для существующих дисководов CD-ROM и CD-плейеров, инфракрасные лазеры которых обеспечат считывание информации с внутреннего слоя CD толщиной 1,2 мм. Такой гибридный диск может использоваться в дисководах обоих типов. Сравнение DVD и CD: углубления меньше, а дорожки плотнее

Возможно даже создание универсальных дисководов CD/DVD, хотя это и не предусмотрено стандартом DVD. Вместо того, чтобы использовать при этом два лазера (красный и инфракрасный), компания Mitsubishi предлагает помещать на пути лазерного луча две различные линзы, изменяющие длину волны излучения от 635 до 780 нм. Еще одно оригинальное решение предлагает компания Matsushita. Идея его заключается в том, чтобы пропускать луч лазера через несферическую линзу из прессо-вогнутого стекла (aspheric molded-glass lens), на поверхность которой нанесена специфическая голографическая картина. Благодаря явлению дифракции длина волны излучения изменяется в зависимости от того, с какого диска - CD или DVD - считывается информация (по-видимому, в обоих случаях используются явления нелинейной оптики, по сколько только они позволяют изменять длину волны излучения). Возникает вопрос: откуда взялось столько форматов DVD? Оказывается, это результат "войны" между двумя группами производителей, каждая из которых стремится установить свой стандарт DVD. Члены первой группы, возглавляемой Sony и Philips, отдают предпочтение односторонним двухслойным дискам.

Другая же группа под эгидой Toshiba и Time Wamer продвигает двухсторонние диски. Памятуя о последствиях развернувшегося в 80-х годах соперничества между стандартами Betamax и VHS, в компьютерной и киноиндустрии решили пойти на компромисс. В результате, в основу стандарта DVD были положены оба упомянутых подхода. Так, если вы внимательно изучите строение одностороннего DVD, то наверняка обратите внимание на то, что он, как и двухсторонний диск, содержит две углеродные пленки, разделенные слоем отражающего материала, при этом одна из них совершенно не используется. Это является результатом того, что альянс Toshiba-Time Wamer отстаивал двухсторонние диски, требующие скрепления пленок. Толщина одной пленки равна 0,6 мм, а толщина двух скрепленных пленок - соответственно 1,2 мм. Использовать же единую пленку толщиной 1,2 мм невозможно из-за того, что лазер рассчитан на чтение данных "на глубине" именно 0,6 мм. Таким образом, односторонний диск должен иметь две пленки толщиной 0,6 мм каждая, хотя только одна из них является полезной. Что же касается Sony и Philips, то свою позицию они подкрепляли следующими аргументами: во-первых, производство дисков со скрепленными пленками обходится дороже, во-вторых, при использовании двухсторонних дисков их приходится переворачивать вручную. Конечно, можно для каждой стороны приспособить отдельный лазер, но это почти в два раза увеличило бы стоимость и сложность дисковода DVD. Более того, в этом случае размеры его будут настолько велики, что он вряд ли поместится в стандартном гнезде дисковода. В то же время представители Toshiba и Time Warner утверждают, что технология скрепления пленок вполне законченная (она уже применяется несколько лет при производстве 12-дюймовых лазерных видеодисков) и что двухсторонние диски DVD имеют большую емкость. В конечном счете, последний аргумент является решающим. К счастью, обе стороны выработали согласие по поводу логического формата.

До настоящего момента речь шла о физических форматах, т. е. о физических методах хранения данных на диске. В то же время логический формат определяет структуру файлов на диске. Все диски DVD будут соответствовать стандарту Universal Disk Format (UDF), являющееся частью определяющего методы обмена данными стандарта ISO-13346. Стандарт UDF облегчает создание дисков, которые могут использоваться при работе с несколькими операционными системами, включая DOS, Windows, OS/2, MacOS и UNIX. Когда у этих ОС будет поддержка UDF (с помощью новых драйверов или расширений), они смогут распознавать любой диск DVD. Фактически UDF "абстрагирует" такие специфические особенности операционных систем, как соглашения о именах файлов, побайтовая структура (byte ordering). Конечно, исполняемые программы будут работать только под управлением какой-то одной ОС однако данные можно переносить с одной платформ) на другую. Следует отметить, что даже если поначалу поддержка стандарта UDF будет обеспечена не на всех операционных системах, первые диски DVD-ROM могли бы стать своеобразным переходным звеном, так как на них можно размешать относящиеся к одним и тем же данным файловые структуры UDF и ISO-9660 (стандарт для дисков CD-ROM).

В то же время видеоплееры DVD смогут распознавать только диски, соответствующие специальному "подстандарту" UDF, а именно Micro UDF. По сути, это тот же UDF, но им предусмотрено, что видеоплееры ищут нужные файлы в сигнальном каталоге. Это позволяет разработчикам размещать на одном диске как видео, для просмотра которого необходима обыкновенная 6ытовая видеотека, так и данные для компьютеров, для чтения которых требуется дисковод DVD-ROM. Например, компания Walt Disney могла бы поставлять мультфильм "The Hunchback or Noire Dame" и компьютерную игру на его основе па одном диске. Как видим, обладающий столь широким набором возможностей диск DVD - цифровой универсальный диск - заслуживает своего названия. Однако мы уже знаем, что за каждым преимуществом скрываются и отрицательные стороны. Действительно, диски DVD планируются к использованию во многих областях, но удастся ли производителям разработать дисководы со столь же гибкими возможностями? Обеспечение полной совместимости всех физических форматов устройств DVD - не такая уж тривиальная задача, к тому же большинству пользователей необходима обратная совместимость с компакт-дисками. В общем, разработчикам есть над чем задуматься. Но если производителям удастся выполнить спои обещания, устройства DVD станут оптимальными для тех пользователей и разработчиков, которые стремятся вместо мегабайтов получить гигабайты.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat2000.bizforum/