Департамент образования города Алматы

ГККП Алматинский Политехнический колледж

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: ТЕХНОЛОГИЯ DVD

Выполнил:

Студент гр. Э3К _____________________________________

Проверил: _________________________________________ Бурмака П.С.

Защищен с оценкой _________________________________

Алматы 2005

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Что такое DVD?

1.2 DVD-ROM

1.3 Основы устройства DVD

1.4 Звук на DVD

1.5 Видео на DVD

1.6 Множество поверхностей DVD

1.7 Стандарты, форматы, файлы

1.8 Совместимость и защита авторских прав

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 DVD в действии

2.2 Скорость передачи и время доступа

2.3 Запись на DVD

2.4 Аппаратные средства

2.5 Официальный наследник DVD объявлен - Blue-ray Disk

3 Заключение

4 Список Литературы

Введение.

Компьютерная техника всё больше находит своё применение в самых разных отраслях деятельности человека, начиная от элементарных расчётов кротчайшего пути из одной точки в другую и кончая сложнейшими космическими вычислениями. Но возникает одна проблема: где хранить собранную человеком за время его деятельности информацию. Очень важно, чтобы эта информация была защищена. Проблема хранения данных успешно решается такими фирмами-разработчиками, как SONY, PHILIPS и др. И решение этой проблемы заключается в новейшем изобретении - DVD - в принципе, это компакт диски, внешне ни чем не отличающиеся от обычных. В данном реферате я опишу принцип действия этих чудо-компактов DVD.

 1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Что такое DVD?

После долгого периода времени, потраченного на планирование и разработки, увидел свет новый формат, которого все так ждали. Появление формата DVD ознаменовало собой переход на новый, более продвинутый, уровень в области хранения и использования данных, звука и видео.

Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась, как digital video disc, это оптические диски с большой емкостью. Эти диски используются для хранения компьютерных программ и приложений, а так же полнометражных фильмов и высококачественного звука. Поэтому, появившаяся несколько позже расшифровка аббревиатуры DVD, как digital versatile disc, т.е. универсальный цифровой диск - более логична.

Снаружи, диски DVD выглядят как обычные диски CD-ROM. Однако возможностей у DVD гораздо больше. Диски DVD могут хранить в 26 раз больше данных, по сравнению с обычным CD-ROM. Имея физические размеры и внешний вид, как у обычного компакт-диска или CD-ROM, диски DVD стали огромным скачком в области емкости для хранения информации, по сравнению со своим предком, вмещающим 650MB данных. Стандартный однослойный, односторонний диск DVD может хранить 4.7GB данных. Но это не предел - DVD могут изготавливаться по двухслойному стандарту, который позволяет увеличить емкость хранимых на одной стороне данных до 8.5GB. Кроме этого, диски DVD могут быть двухсторонними, что увеличивает емкость одного диска до 17GB. К несчастью, чтобы считать DVD диск, Вам придется купить новое устройство, но это новое аппаратное средство будет так же прекрасно считывать Ваши старые диски CD-ROM и звуковые CD. Что все это означает для нас большая емкость новых дисков? Это значит, что у нас появляются поистине неограниченные возможности для обучения и развлечений, для просмотра видеофильмов с потрясающим цифровым качеством изображения и звука. DVD обеспечивает более четкое и качественное изображение, чем лазерный диск (LD) и более насыщенный звук, чем на CD. Более того, DVD дает вам возможность выбора. Вы можете выбрать, с какого ракурса просматривать сцену фильма, благодаря тому, что одна и та же сцена снимается под разными углами положения камеры. Благодаря этому, один и тот же фильм можно смотреть, например, со сценами насилия или без них, а сюжет одного и того же фильма может причудливым образом изменяться. И почти все это уже имеется в продаже! Далее, мы подробнее рассмотрим технологию, которая предлагает нам столько возможностей.

1.2 DVD-ROM

DVD - оптические диски, подобные CD. Под таким девизом уже начат выпуск новых устройств, знаменующих переход к 17-гигабайтным носителям данных и цифровому видео. Пора и нам познакомиться с новинкой. 0 том, что обычные диски CD-ROM, рожденные для записи звука, не так уж хорошо подходят для компьютеров, общеизвестно.

После нескольких лет обсуждения (и довольно жесткой конкуренции) различных вариантов улучшенных оптических дисков, имевших звучные названия. 15 сентября 1995 года между различными группами разработчиков было, наконец достигнуто принципиальное согласие о технических основах создания нового диска. 8 декабря 1995 крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных с ними устройств (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) подписали окончательное соглашение, утвердив не только "тонкости" формата, но и название новинки DVD (Digital Video Disk), HDCD (High Den city CD - диск высокой плотности записи), MMCD (MultiMedia CD), SD (Super Density - сверхвысокой плотности). Впрочем, споры вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения - даже название не находит единогласной поддержки. В рядах основателей: весьма распространенной является еще одна версия расшифровки аббревиатуры Digital Versatile Disk - цифровой многофункциональный диск.

Более того, экстремисты полагают, что DVD следует рассматривать просто как "новое слово" в английском языке. И, возможно, они правы, если судьба новинки будет так успешна, как предвещают, и вызовет революцию не только в вычислительной технике, но и в бытовой электронике. Отсутствие единого понимания технических, и юридических аспектов нового изделия затрудняет не только подготовку производства. Несмотря на быстро расширяющийся круг участников лицензионных соглашений и начало выпуска первых устройств, прошедший в США 10-11 апреля 1996 года. Перевод не позволяет отразить игру слов вокруг слова Versatile. Его второе значение - "многосторонний" - обыгрывает не только функциональные возможности, но и технологические особенности новинки. Которая может использовать до четырех однотипных "слоев", емкость каждого из которых более 4 ГБ.

1.3 Основы устройства DVD

Как и CD-ROM, диски DVD хранят данные, за счет расположенных насечек вдоль спиральных треков на отражающей металлической поверхности, покрытой пластиком. Используемый в устройствах чтения DVD дисков лазер, скользит вдоль треков по насечкам, а отраженный луч интерпретируется приемным устройством в виде единиц или нулей.

Основное требование, при разработке DVD, было простым: увеличить емкость хранимых данных, за счет расположения как можно большего числа насечек вдоль треков на диске, при этом технология изготовления должна быть дешевой.

Результатом исследований стала разработка более высокочастотного полупроводникового лазера с меньшей длиной волны, в следствии чего стало возможным использовать насечки более маленького размера.

В то время, как лазер в обычном устройстве CD-ROM имеет длину волны 780-нанометров (nm), устройства DVD используют лазер с длиной волны 650-nm или 635-nm, что позволяет покрывать лучом в два раза больше насечек на одном треке, и в два раза больше треков, расположенных на одной записанной поверхности.

Другие нововведения - это новый формат секторов, более надежный код коррекции ошибок, и улучшенная модуляция каналов.

Вместе, эти улучшения дополнительно увеличивают плотность записи данных в полтора раза. Жесткие производственные требования и незначительно большая поверхность записи, стали последним препятствием, при разработке DVD, из-за чего емкость данных, размещаемых на диске ограничена 4.7Gb. Но оказалось, что это не предел.

Для записи видео и звука на DVD применяется очень сложная технология компрессии данных, носящая имя MPEG-2. MPEG-2 представляет из себя следующее поколении стандарта на сжатие (компрессию) видео и звуковых данных, обеспечивающего возможность разместить большие объемы информации в меньшем пространстве.

Стандарт сжатия MPEG разработан Экспертной группой кинематографии (Moving Picture Experts Group - MPEG). MPEG это стандарт на сжатие звуковых и видео файлов в более удобный для загрузки или пересылки, например через Интернет, формат. По стандарту MPEG-1 потоки видео и звуковых данных передаются со скоростью 150 килобайт в секунду - с такой же скоростью, как и односкоростной CD-ROM проигрыватель - и управляются путем выборки ключевых видео кадров и заполнением только областей, изменяющихся между кадрами. К несчастью, MPEG-1 обеспечивает качество видеоизображения более низкое, чем видео, передаваемое по телевизионному стандарту.

Компрессия по стандарту MPEG-2 кардинально меняет положение вещей. Более 97% цифровых данных, представляющих видео сигнал дублируются, т.е. являются избыточными и могут быть сжаты без ущерба качеству изображения. Алгоритм MPEG-2 анализирует видеоизображение в поисках повторений, называемых избыточностью. В результате процесса удаления избыточности, обеспечивается превосходное видеоизображение в формате MPEG-2 при более низкой скорости передачи данных. По этой причине, современные средства поставки видеопрограмм, такие как цифровые спутниковые системы и DVD, используют именно стандарт MPEG-2.

1.4 Звук на DVD

Поставщики фильмов на DVD предлагают со своими программами поистине потрясающий звук, записанный по стандарту Dolby Digital (AC-3 Digital Sound), который обеспечивает пять + один звуковых каналов.

Если Вы были в современном кинотеатре или видели рекламу о звуке домашнего театра, то можете представить, о чем идет речь. В большинстве современных фильмах звуковой ряд записан в стандарте AC-3 5.1 channels, т.е. обеспечивается пять раздельных (дискретных) каналов и один общий низкочастотный канал. В отличии от стандарта Dolby ProLogic, многоканальный стандарт записи звука AC-3 рассчитан на то, что перед зрителем расположены три колонки (левая, права и центральна), за его спиной расположено еще два твитера (левый и правый), а в произвольном месте расположен сабвуфер (низкочастотная колонка, которую, впрочем, обычно тоже располагают впереди под центральной колонкой).

Запись звука по стандарту AC-3 дает возможность создателям звукового ряда для фильмов, после использования различных студийных спецэффектов, добиться того, что у зрителя создается полное ощущение реальности происходящего на экране действия.

Дискретная сущность звука Dolby Digital обеспечивает дополнительную четкость звучания (особенно важную при диалогах) и эффект объемного пространства. Звук, записанный по стандарту AC-3 может распространяться по помещению в произвольных направлениях, в результате чего и достигается эффект присутствия.

Как дополнительная возможность, на DVD можно записывать 16-, 20- или 24-битный стерео звук с качеством CD и частотой 48 КГц или 96 КГц по стандарту Dolby ProLogic.

1.5 Видео на DVD

Для декодирования MPEG-2 видео требуются мощные аппаратные средства -- такие, как специальная плата с декодирующим процессором, которая может поставляться с самим устройством DVD или процессор Pentium II, чья вычислительная мощь используется для программного декодирования.

Выход в свет Windows98 и доступность новых мощных процессоров безусловно будет способствовать широкому распространению DVD приводов, так как софтверное декодирование обеспечивает приемлемое качество изображения и звука. Программные декодеры можно купить у Xing, Zoran, CyberLink и т. д. или же вы можете использовать аппаратный декодер. Однако, если есть возможность, лучше использовать аппаратное декодирование.

Корпорации индустрии развлечений имеют две основные причины использовать DVD в качестве нового носителя для домашнего видео.

Первая заключается в том, что стоимость производства дисков DVD составляет лишь четверть от стоимости производства видеокассет.

Вторая заключается в том, что DVD обеспечивает высокое качество изображения, более яркое и впечатляющее, чем лазерный диск. Кроме того, DVD имеет такие преимущества, которые не может обеспечить пленка, это звук с качеством Dolby Digital (AC3) и возможность надежной защиты от копирования и нелегального использования.

Это все хорошие новости. Плохие новости состоят в том, что качество видео на DVD сильно зависит от того, кто изготовил диск и как декодируется формат MPEG-2. Некоторые прокатчики неправильно создают мастер-оригинал MPEG-2 видеозаписи. Поэтому, обязательно внимательно подходите к выбору фильм на DVD.

Более того, применение сложной схемы защиты от копирования, продвигаемая прокатчиками фильмов, может стать настоящим препятствием при считывании дисков DVD, произведенных различными компаниями.

1.6 Множество поверхностей DVD

Большинство дисков DVD имеют емкость 4.7GB. Применение схем удвоения плотности и их комбинирования, позволяет иметь диски большей емкости: от 8.5Gb и 9.4Gb до 17Gb.

Существуют следующие структурные типы DVD:

Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный): это самая простая структура DVD диска. На таком диске можно разместить до 4.7 Гб данных. Кстати, эта емкость в 7 раз больше емкости обычного звукового CD и CD-ROM диска.

Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный): этот тип дисков имеет два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя считываются с одной стороны и на таком диске можно разместить 8.5 Гб данных, т.е. на 3.5 Гб больше, чем на однослойном/одностороннем диске.

Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный): на таком диске помещается 9.4 Гб данных (по 4.7 Гб на каждой стороне). Нетрудно заметить, что емкость такого диска вдвое больше одностороннего/однослойного DVD диска. Между тем, из-за того, что данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать данные с обеих сторон диска самостоятельно.

Double Side/Double Layer (двусторонний/двухслойный): структура этого диска обеспечивает возможность разместить на нем до 17 Гб данных (по 8.5 Гб на каждой стороне).

Заметим, что все приведенные цифры соответствуют емкости, указанной в миллионах байтов; если округлять по другой методике, принимая за основу, что 1Кб=1024 байта, а не 1000 байт, то получатся другие числа: 4.38GB, 7.95GB, 8.75GB, и 15.9GB соответственно.

Нетрудно заметить, что простейшим способом удвоения емкости является использование двухсторонних дисков. Производители могут изготавливать диски DVD толщиной 0.6мм, что в половину меньше толщины стандартного диска CD. Это дает возможность соединить два диска обратными сторонами и получить емкость в 9.4Gb.

По другой технологии, создается второй слой для размещения данных, это позволяет увеличить емкость одной стороны диска. Первый слой делается полупрозрачным, таким образом лазерный луч может проходить через него и отражаться уже от второго слоя. По этой схеме на каждой стороне дика можно разместить по 8.5GB данных.

Если сложить двухслойные диски обратными сторонами вместе, получится очень приличная емкость в 17GB.

1.7 Стандарты, форматы, файлы.

Пользователи, активно работающие с компакт-дисками, знают, насколько разнообразны и трудно совместимы различные виды этих дисков. Ничего удивительного. Стандарты де-факто на различные виды дисков принимались часто в конкурентной борьбе. С DVD все может быть по-другому: это устройство представляется едва ли не единственным высокотехнологичным техническим решением последних десятилетий, стандарты которого обсуждаются столь значительной группой производителей.

Как и стандарты на CD, требования к DVD изложены в "книгах". В настоящий момент обсуждаются пять книг - от "А" до "Е". Книга может содержать до трех частей. При этом в первой части описываются физические спецификации, во второй - файловая система, а в третей - приложения. Первые три книги определяют, соответственно, ROM, Video и Audio DVD, используя одинаковый физический формат носителя, который изготавливается "штамповкой", и файловую систему. Файловая система этих стандартов переходная (UDF-Bridge). Она обеспечивает комбинацию возможностей уже знакомой пользователям CD-ROM файловой системы ISO-9660 и новой системы Universal Disk Format - UDF, разработанной Optical Storage Technology Association (OSTA) и реализующей рекомендации ISO/IEC 13346. Два других стандарта D и Е распространяются на записываемые DVD-R (recordable) или иначе DVD-WO (write once) и перезаписываемые DVD-RAM, DVD-RW (rewritable) или иначе DVD-E (erasable) диски.

Да-да! В отличие от CD, диски DVD рождаются сразу с возможностью записи, и даже перезаписи информации. Однако эти стандарты наименее устоявшиеся, и поэтому обсуждение их мы пока отложим, отметив только, что и для тех, и для других предполагается формат файлов UDF. Особо следует сказать о совместимости уже существующими дисками. Такая совместимость стандартами явно не требуется (по имеющимся у меня сведениям). Однако подавляющее большинство производителей готовит устройства способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать, что новые устройства смогут читать привычные нам "старые" диски.

1.8 Совместимость и защита авторских прав

Основной вопрос о совместимости прост: какое устройство DVD с каким компьютером работает? Устройства, которые предлагают Diamond и Creative Labs используют для считывания видеоданных технологию chroma-key. Вы можете установить их проигрыватели в любой компьютер на основе процессора Pentium-90 (или более мощном) с оперативной памятью 16 Мб и наличием 4 Мб свободного дискового пространства.

Устройство компании Hi-Val работает с любым компьютером на основе Pentium-133 (или более мощном), который оснащен видеоадаптером, поддерживающим спецификацию DirectDraw - таким образом Hi-Val не может работать со старыми видеоплатами.

Сегодня, главная проблема - это совместимость с дисками DVD-RAM. Так такие диски размещаются в специальных картриджах, на манер магнитооптических дисков, то в обычный DVD-ROM проигрыватель они просто не помещаются. Правда, имеется информация, что производители просто углубят лоток у обычных DVD-ROM плееров, как это сделано у устройств DVD-RAM. Так что, если вы планируете использовать диски DVD-RAM, но само устройство для их записи вам не нужно, стоит немного повременить с покупкой обычного считывающего DVD-ROM. Не исключено, что все изменится в лучшую сторону, причем, возможно, уже к осени.

Благодаря возможности DVD создавать отличные цифровые копии фильмов, кинокомпании подготовили комплекс мер по защите авторских прав. Основная их часть - это кодирование (шифрование) видеоданных, размещаемых на DVD, которые должны расшифровываться перед выводом изображения на экран - что означает, в свою очередь, увеличение нагрузки на процессор для выполнения операции по дешифрованию.

Сейчас, наибольшее распространение получил такой способ защиты, как запись DVD диска для специальной зоны. В общем, весь мир поделили на 6 зон, и если у вас проигрыватель для первой зоны, то вы не сможете посмотреть на нем фильм, записанный для второй зоны. Правда, уже есть способы, изменить настройки аппаратуры, а в некоторых случаях, можно превратить плеер в мультизонный. А вот и сам список зон:

1. Северная Америка;

2. Япония, Европа, Средний Восток, Южная Африка;

3. Юго-восточная Азия (включая Гонг-Конг);

4. Австралия, Новая Зеландия, Центральная и Южная Америка;

5. Северо-западная Азия (Россия), Северная Африка;

6. Китай.

Остальные меры сводятся к применению в большинстве проигрывателей специальной электроники, которая должна препятствовать копирования фильма на видеомагнитофон. Этот способ защиты самый неприятный, т.к. похоже, что производители хотят контролировать процесс выпуска фильмов и их продажу. В результате, некоторые программы, купленные в одной части мира, могут не проигрываться на устройствах DVD, купленных в другой части мира.

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 DVD в действии

Как и следовало ожидать, устройства чтения DVD для использования в компьютере и плееры для дома имеют управление, как у обычного видеомагнитофона. Но при этом имеют дополнительные возможности, такие, как сканирование диска и поиск фрагмента, пауза и замедленное проигрывание фильма.

Вы можете осуществлять по кадровый просмотр вперед или назад, и каждый кадр будет иметь четкое изображение. Применение меню позволит Вам перескочить в любое место фильма, и Вы сможете изменять размеры изображения, т.е. иметь возможность растянуть его во весь экран или просто, как больше нравится.

Предусмотрена и специальная функция контроля, позволяющая родителям закрывать доступ детям к некоторым специфичным фрагментам видеофильма, например, к сценам с насилием.

Но настоящей вкусностью является большая емкость DVD дисков, в результате чего стало возможно применение многопотоковости данных. Например, Вы можете наслаждаться просмотром программ на различных языках, или даже продублированных на разных языках, причем перевод может быть и в виде субтитров. Используя пульт дистанционного управления или компьютерную программу у вас будет возможность выбора из 8 разных языков, причем со стерео звуком или вы сможете выбрать субтитры на одном из 32 возможных языков. У вас будет возможность выбора различных сюжетных линий одного и того же фильма и различные варианты финалов, конечно, если это было предусмотрено.

Но более впечатляет то, что поставщики фильмов на DVD могут создавать программы с параллельными видеопотоками, т.е. Вы можете просматривать одни и те же сцены, но с разных углов зрения.

Скажем, просматривая футбольный матч, Вы сможете переключаться с вида со стороны трибун, на виды со стороны вратаря или нападающего. Появляется возможность выступать в роли режиссера, при проигрывании специально созданных фильмов, где Вы сами будет выбирать фрагменты для просмотра.

2.2 Скорость передачи и время доступа

Существующие приводы DVD имеют несколько более медленную скорость вращения дисков, по сравнению с устаревшими устройствами CD-ROM с 3-х кратной скоростью. Однако, благодаря более плотному размещению данных на DVD, скорость их передачи соответствует 9-ти кратной скорости передачи данных приводов CD-ROM, что в цифрах соответствует передачи около 1.3 MB/sec.

Соль в том, что видео на DVD прокручивается приблизительно с 9-ти кратной скоростью, в то время, как видеопрограммы на CD обычно рассчитаны на 2-х или 4-х кратную скорость (вот почему при использовании х24 скоростного привода CD нет никакого заметного улучшения качества при проигрывании видео). За счет передачи видеоданных в 2.25-4.5 раза быстрее, видеофильм, показываемый с проигрывателя DVD имеет такое качество, что по сравнению с ним видео с CD-ROM проигрывателя напоминает мерцающее изображение в старинном кинотеатре. И действительно, если запустить один и тот же фильм с VideoCD, VHS или DVD, то разница в качестве будет заметна на глаз, причем однозначно выигрывает DVD. Более того, на мониторе DVD фильм смотрится лучше, чем на телевизоре.

Сейчас на рынке уже появились устройства чтения DVD дисков второго поколения, имеющие уже 2-х кратную скорость. Хотя это и не влияет на качество проигрываемого видео, зато увеличит скорость загрузки программного обеспечения с DVD-ROM.

Практически не изменилось положение только с одним важным параметром, влияющем на производительность: время доступа, или то время, которое требуется лазерному лучу для перехода с одного трека на другой. Имея среднее время доступа между 150 и 200 миллисекунд (ms), приводы DVD-ROM, конечно же, не могут соперничать с жесткими дисками, по скорости запуска приложений или времени поиска разрозненных данных.

Но это не трагично, т.к. время доступа не влияет на проигрывание видео, потому что в этом случае данные располагаются на диске последовательно.

Кроме того, DVD-ROM, так же, как и CD-ROM, прекрасно подходят для загрузки программ и в качестве большого хранилища данных для приложений, которые не помещаются на Ваш жесткий диск.

2.3 Запись на DVD

Это кажется невероятным, но уже появились устройства DVD-R и DVD-RAM, которые позволят Вам хранить данные на специальных записываемых или перезаписываемых дисках DVD.

Устройства DVD-RAM позволят Вам перезаписывать диски DVD-RAM много раз и первые образцы уже начали появляться на рынке. В нашей тестовой лаборатории был протестирован первый DVD-RAM от Hitachi.

Устройства DVD-R позволяют сделать лишь однократную запись. Кстати, с обоими этими стандартами пока не все в порядке. Уже в сентябре должны появится конкурирующие (и несовместимые с разработками Hitachi, Matsushita и Toshiba) продукты, создаваемые совместно Sony, Mitsubishi и Philips.

Но есть один нюанс: стандартные DVD-R и DVD-RAM диски могут хранить лишь 3.95GB и 2.58GB данных на каждой стороне соответственно, взамен 4.7GB предлагаемых на одной стороне обычных дисков DVD. Появление двухслойных дисков DVD-R и DVD-RAM ожидается еще очень не скоро. По крайней мере, предполагается, что лишь в конце 1999 года будут первые пробные образцы двухслойных дисков DVD-RAM, на одной стороне которых будет возможно разместить 4.7Gb данных.

Однако, все эти постоянные изменения в технологиях DVD, предоставляют разумному покупателю возможность сделать правильный выбор. Например, стоит ли делать покупку сейчас, когда Hitachi - лидер в технологиях DVD - обещает, что к 2001 году, благодаря использованию их технологии blue-laser (голубой лазер), на одном слое диска DVD будет помещаться 14Gb данных? Если Вас устраивает качество изображения, которое обеспечивает Ваш домашний видеомагнитофон, Вы играете в компьютерные игры и не используете обучающие программы, то стоит подождать, пока цены на DVD не упадут. Между тем, существующий уже сегодня формат DVD останется неизменным довольно долго. И Голливуд делает на это ставку. Кстати, в Москве уже можно купить лицензионные DVD диски с русским переводом.

2.4 АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА

"Первый DVD форум" также не дал окончательной редакции стандартов нового носителя информации. DVD - сколько, где и как.

Начнем с технических характеристик. DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая половина - это плоский верхний слой. Емкость такого диска достигает 4,7 ГБ и обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках!) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае нижнее отражающее покрытие полупрозрачное), то суммарная емкость составляет 8,5 ГБ (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при считывании дальнего слоя).

Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 ГБ! Уже этой характеристики достаточно, чтобы представить себе воздействие, которое может оказать такой диск на кино-видео-индустрию. Недаром значительная часть споров и задержек с производством устройств DVD вызвана согласованием разнонаправленных способов защиты авторских прав.

Цифровые системы, как известно, сохраняют качество сигнала при копировании и уже не служат препятствием для создания нелицензионных копий. Поэтому Ассоциация кинопроизводителей Америки (МРАА - Motion Picture Association of America) совместно с Ассоциацией производителей бытовой электроники (Consumer Electronics Manufacturer's Association) возбужденно обсуждает возможности встраивания защиты от нелицензионного копирования непосредственно в устройства, а также законопроекты, связанные с защитой от копирования. Предлагаются не только исключение возможности прямого копирования диска, но и более серьезные меры, такие как модификация операционной системы с целью недопущения копирования данных, считанных с DVD на другие носители (ожидается появление таких свойств в Windows 98/2000). Радикальная мера - модификация архитектуры ПК с целью принципиального исключения возможности попадания DVD-данных на системную шину, откуда они далее могут быть скопированы.

Ёмкости самого простого однослойного DVD достаточно для воспроизведения более 2 часов видео телевизионного (студийного) качества, при этом количество информации на диске составляет 4,7 ГБ. Двухслойный диск хранит 8,5 ГБ!

Рабочая группа (Technical Working Group), представляющая интересы производителей компьютеров, не остается в стороне, так как сужение функциональных возможностей устройств может оказаться не безболезненным. Оставив для будущих историков подробное рассмотрение юридических баталий, отметим только, что если кино/видеопроизводство примет DVD как носитель, то, учитывая очень низкую стоимость экземпляра диска при многотиражном выпуске, можно ожидать действительно революционных изменений в домашней электронике.

Как же достигается столь значительное увеличение объема информации на DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его со знакомым нам CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или 635 нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива до 0,6 (против 0,45 в CD). Достигается это всё более чем двух кратным уплотнением дорожек и укорочением длины Питов (отражающих выступов/впадин). Модифицированная архитектура ПК направляет данные с накопителя DVD на декодер, минуя системную шину. Изменилась не только физическая плотность размещения информации на диске, но и способы ее представления. Так, на смену способу модуляции 8/14 (EFM - eight to fourteen modulation) пришел способ, называемый EFM+. Он отличается несколько иным алгоритмом преобразования и требует ввода на границе следующих друг за другом 14-разрядных кодов не трех, а только двух дополнительных битов, поддерживающих условие ограниченности размеров пита в диапазоне от 3 до 11 битов, т. е. между двумя последовательными единицами после кодирования не менее 2 и не более 10 нулей. Таким образом, из каждого байта получаем не 14+3=17, а 14+2=16 кодовых битов. Изменение метода модуляции - только одно из множества форматных изменений, позволяющих в целом увеличить объем сохраняемых данных. Собственно переход к EFM+ добавляет еще почти 6% к объему диска. Мощный механизм коррекции ошибок RS-PC (Red Solomon Product Code) обещает быть очень устойчивым к возможным ошибкам воспроизведения.

Из неназванных еще характеристик отметим номинальную скорость передачи данных - 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV - constant lineal velocity) 4 м/с. Не следует особо обольщаться - увеличивается на порядок также и объем данных, которых нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении.

2.5 Официальный наследник DVD объявлен - Blue-ray Disk.

На официальном собрании в Токио представителей гигантов индустрии хранения данных на компьютере (она прошла вчера вечером) был оглашен наследник технологии DVD - Blue-ray Disk.

Blu-ray Disk при всей неожиданности своего появления не представляет из себя ничего совершенно фантастического, ведь эти самые крупнейшие производители давно сосредоточили свои усилия в этом направлении и кой какую информацию мы уже имели. Blu-ray Disk это новое поколения оптических дисков такого же диаметра как и DVD (и как CD тоже) - 12 см. Главное отличие от предшественника, который надо сказать в нашей стране только набирает популярность, заключается в использовании не традиционного красного лазера длинной волны для записи, а синего. Так как длина волны синего спектра света гораздо меньше, то плотность записи можно увеличить просто фантастически при этом, не прикладывая особенных усилий.

Именно поэтому в принятых на форуме спецификациях можно видеть заявленные 27 ГБ диски 12 см с односторонней записью! Для сравнения: у обычного DVD на одну сторону можно записать только 4.7 ГБ информации, т.е. плотность записи возросла в 5.7 раза

Появление и распространение нового формата должно дать возможность крупнейшим производителям видео продукции таким как голливудские студии записывать фильмы в цифровом виде как и на DVD, но со сверх высоким разрешением 1080x768 и даже больше! Естественно для этого потребуются и другие скорости считывания приводов, да и вообще всю аппаратуру придется все же переделывать (это касается только модуля считывания лазера, так как некоторые уже существующие устройства поддерживают телевидение сверх высокой четкости и могут работать с ним). Опять же, можно не только записать фильм в высоком разрешении, но и записать традиционным способом в формате MPEG II (DVD). Это даст продолжительность воспроизведения в 5.7 раз большую, или 13 часов видео на одном диске. В то время как односторонний DVD диск способен вместить только 133 минуты фильма, если фильм больше, то делается двухсторонний диск.

Среди упомянутых как «крупнейшие производители» находятся такие действительные гиганты как Sony, Thomson, Matsushita, Sharp, Hitachi и др. Так что в серьезности намерений никто не сомневается. Конечно, речь идет не о завра, а о следующем, 2006 годе, когда появятся первые диски и приводы Blu-ray Disk.

Заключение

Это несколько необычное заключение, так как оно не подводит итогов ни в развитии DVD устройств (оно только начинается), ни в этой работе. Это всего лишь возможность отметить, что история техники находится на "крутом повороте", и хотя мы можем только догадываться, "что он нам несет" все же некоторые принципы постепенно проясняются. Так, например, можно с уверенностью сказать, что 2006 год принесет массовые распространение цифрового видео. В совокупности с быстро развивающимися компьютерными сетями это даст принципиально новые возможности, может быть, более похожие не на переход от грампластинок к CD, а на переход от рукописей к книгопечатанию. Цифровое видео с его естественными возможностями (начиная с по кадрового просмотра) не просто улучшает качество воспроизведения - изменяет функциональные возможности восприятия. Сочетание огромного объема информации, которая может сохраняться на DVD, и высокопроизводительных систем обработки этой информации по привычке называемых ПК, также может привести к резким изменениям и в технике, и в мире. К сожалению, развитие никогда не походит на прямую магистраль. И в альянсе DVD также имеются противоречия. В августе пресса неоднократно писала о том, что из-за проблем защиты от копирования этот альянс может не дожить до своего "годичного" юбилея.

Сегодня трудно найти человека, который интересуется компьютерными технологиями, но при этом не слышал хоть что-нибудь о DVD. И все же давайте разберемся, что скрывается за этой аббревиатурой. Начнем с того, как она расшифровывается. Если вы скажете, что это Digital Video Disc, то будете правы лишь частично, поскольку изначально в нее вкладывался именно этот смысл. Однако впоследствии, когда выяснилось, что данная технология просто-напросто перерастает понятие "видео", было предложено другое толкование - Digital Versatile Disc, т. е. цифровой универсальный, многофункциональный диск. Понятие DVD, действительно разрослось подобно библейскому Голиафу. Итак, что такое DVD? Это - носители информации. которые имеют такие же размеры, как и используемые в настоящее время компакт-диски, но обладают поистине гигантской емкостью от 4,7 до 17 GB, в зависимости от формата. Последнее значение почти в 25 раз больше максимальной емкости компакт-дисков, составляющей 702 MB, и всего несколько лет назад казалось немыслимым.

Однако опять же, подобно Голиафу, технология DVD имеет уязвимые места. Например, прошедшим летом начало массового производства цифровых видеодисков было отложено из-за разногласий, связанных со стандартами и средствами защиты от копирования. В результате, цифровым видеодискам придется конкурировать с перезаписываемыми дисками CD-Erasable (CD-E), которые также дебютируют в нынешнем году, и не исключено, что многие пользователи предпочтут их дискам DVD-ROM, обеспечивающим только чтение информации (перезаписываемые диски DVD-RAM очень дороги и подешевеют лишь через несколько лет). Тем не менее, потребность пользователей в устройствах хранения информации емкостью в несколько гигабайт, скорее всего, перевесит, поэтому с большой вероятностью можно утверждать, что успех технологиям DVD-ROM, DVD-Recot-dable (DVD-R) и DVD-RAM гарантирован. Дополнительная память никогда не помешает. Несколько мегабайт памяти для мультимедиа-приложений - всего лишь "разминка", к тому же все больше компаний поставляют документы. базы данных и различное ПО на дисках CD-ROM.

Обеспечиваемая технологией DVD-ROM высокая плотность записи позволяет уместить на одном цифровом видеодиске данные, занимающие несколько дисков CD-ROM. Кроме того, она обеспечивает высокую производительность. У дисководов DVD-ROM она будет примерно равна производительности привода 9х CD-ROM. При этом, благодаря большой емкости дисков DVD, отпадает необходимость в смене дисков. Например, популярный в США электронный телефонный справочник PhoneDisc PowerFinder USA, содержащий 112 млн. телефонных номеров, использует шесть дисков CD-ROM, и даже при наличии устройства для их смены свопинг происходит довольно медленно. В июне позапрошлого года вышла новая версия этого продукта на диске DVD; который целиком вмешает всю упомянутую базу данных размером 3,7 GB. причем еще и остается свободное место. Новая технология наверняка придется по душе и разработчикам мультимедиа-приложений, ведь для размещения всей входящей в приложения реалистичной графики, видеоклипов и стереофонических звуковых фрагментов одного диска CD-ROM уже недостаточно. В то же время, например, разработанная компанией Sierra игра Phantasmagoria, занимающая семь дисков CD-ROM, легко умещается на одном DVD-ROM. На разработку стандарта DVD оказывает влияние не только компьютерная индустрия, но и Голливуд, крупнейшие киностудии заинтересованы в замене дисками DVD видеокассет VHS. Производство таких дисков обходится значительно, они обеспечивают видео высокого качества, меньшее по размеру, не требуют обратной перемотки, и наконец, на них можно размешать звуковое сопровождение и субтитры на нескольких языках. Например, фильм, записанный на диске DVD, может иметь до восьми звуковых дорожек (и, соответственно, озвучиваться на восьми языках), плюс к этому - до 32 разных субтитров. Действительно, высокая плотность записи позволяет обеспечить большую скорость воспроизведения (sampling rate) и большее время звучания. Таким образом, диски DVD могут превзойти обычные компакт-диски по таким показателям, как удобство я качество воспроизведения.

Чтобы обеспечить успех новой 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 выйграли бы, если бы дисководы DVD-ROM обеспечивали чтение информации с CD-ROM. То же самое можно сказать о видео и о аудио-плеерах 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 плееры 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 680 MB. однако она может достигать и 702 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 702 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-плееров, 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, поскольку они только 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.