Особенности конструкции DVD

DVD

Тема. Накопители на DVD.

ЛЕКЦИЯ № 14

В соответствии с постоянным ростом мощности и производительности компьютеров растет потребность пользователя во все более емких носителях. Постоянно развивающийся рынок графики с высоким разрешением и сложной анимацией и непрерывное совершенствование программных средств повышают требования к минимальной емкости носителя. Появившийся стандарт высокоемкого диска DVD должен содействовать удовлетворению спроса на носители большой емкости.

DVD-накопитель является достаточно новым устройством, которое является более усовершенствованной технологией накопителя на оптическом диске - CD-накопителя. Итак, DVD-накопитель имеет множество применений: в качестве носителя видеоизображений (DVD-Video), аудиозаписи (DVD-Audio), хранения данных (DVD-ROM), для записи информации (DVD-R).

DVD (Digital Versatile Disk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск - новый тип оптических дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации

В аббревиатуре DVD уже присутствует слово «диск», поэтому выражение «DVD‑диск» некорректно, и далее под DVD подразумевается сам диск, иные случаи мы будем оговаривать отдельно.

С физической точки зрения, конструкция DVD‑диска аналогична устройству традиционного CD-диска. DVD-диск состоит из прозрачной пластиковой подложки и металлизированного отражающего слоя с "дырками", с помощью которых цифровая информация записывается на диск. Предельное количество "дырок", которое может быть размещено на поверхности диска, определяет его емкость. Таким образом, основной задачей производителей DVD стало максимальное увеличение емкости диска.

Самый легкий путь, но не самый оптимальный - увеличение рабочей поверхности диска — так как диск получается громадный. Второй - более компактно размещать данные. В выборе пути буквально все производители проявили единодушие. Было решено изготовлять новые диски тех же размеров, что и CD-ROM, т. е. диаметром 12 см. Но как увеличить плотность записи информации и емкость дисков?

Для увеличения плотности записи и емкости дисков были сделаны десятки изменений и корректировок, основные из которых:

v применение лазерного луча красного спектра с длиной волны лишь 635 нм (или 650 нм в зависимости от толщины диска) вместо невидимого луча инфракрасного света с длиной волны 750 (780) нм;

Соответствующее увеличение числовой апертуры линзы (Numerical Aperture - угол между крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор) с 0,45 до 0,6 позволяет фокусировать лазерный луч более точно.

v уменьшение расстояния между дорожками — 0.74 мкм (CD-ROM — 1.6 мкм);

v уменьшение ширины и длины питов. Наименьший размер пита - 0.4 мкм (CD-ROM - 0.83);

v улучшенное фокусирование луча с помощью современной оптики.

v размещение информации в 2 слоя (в несколько «этажей») на пластине;

v применение двухсторонних дисков.

Односторонние DVD (однослойные и двухслойный) и CD-ROM имеют толщину 1,2 мм. Расстояние между слоями в двухслойных дисках — 40 мкм, переключение между слоями осуществляется фокусировкой лазера на требуемом расстоянии от поверхности.

Когда лазерным лучом считывается информация, записанная на первом слое, расположенном в глубине диска, луч беспрепятственно проходит через полупрозрачную пленку, образующую второй слой CD. По окончании считывания информации с первого слоя, по команде контроллера, меняется фокусировка луча лазера. Луч фокусируется в плоскости второго (наружного) полупрозрачного слоя для дальнейшего считывания данных.

Внутренний слой двухслойного DVD-диска штампуется из обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем полупрозрачного материала. Тот, в свою очередь, покрывается пленкой фотополимерного материала, на которой формируется наружный рабочий слой. Фотополимерному материалу придается жесткость при помощи обработки ультрафиолетовыми лучами, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком, образующим защитный слой диска. Основная трудность состоит в создании полупрозрачного материала, разделяющего слои записи. Он должен хорошо отражать лазерный луч (требуется коэффициент отражения, равный примерно 40%) в процессе считывания наружного слоя, но одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Такой материал был создан компанией 3M по заказу Philips-Sony.

Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6 мм, то есть в два раза тоньше CD-диска, что позволяет производить двухсторонние DVD-диски (эта идея была предложена компанией Toshiba). Два отдельных односторонних DVD-диска склеивают между собой тыльными сторонами, в результате чего общая толщина диска становится равной толщине стандартного CD и составляет 1,2 мм. Полученный диск способен вместить, соответственно, двойной объем информации. Для доступа ко второй стороне диск необходимо переворачивать (или иметь две независимые считывающие системы).

Кроме того, за счет уменьшения толщины защитного слоя снижается вероятность ошибки считывания информации, которая обусловлена случайными отклонениями лазерного луча в прозрачном защитном слое.

Привод сам должен определить, какой тип диска используется, и автоматически повернуть линзу в положение правильной фокусировки луча.

Но при такой плотной записи вероятность появления ошибки возрастала более чем в 5 раз, даже малейшая царапина могла сделать диск непригодным к использованию. Опираясь на технологию фирмы Sony, была стандартизирована система коррекции и обнаружения ошибок, уменьшающая возможность появления ошибки в 10 (!) раз по сравнению с CD-ROM.

Диски DVD выпускаются в разных сочетаниях количества сторон и слоев (SS — Single Sided, односторонние; DS — Dual Sided, двусторонние; SL — Single Layer, однослойные; DL — Dual Layer, двухслойные).

• DVD-5 — диски емкостью 4,7 Гбайт (SS/SL), информация записана в одном слое одной пластины. Вторая пластина может использоваться для этикетки.

• DVD-10 — диски емкостью 9,4 Гбайт (DS/SL), информация записана в одном слое обеих пластин. Для считывания обеих сторон во многих моделях приводов приходится переворачивать диск. Маркировка дисков проблематична, поскольку обе стороны используются для считывания.

• DVD-9 — диски объемом 8,54 Гбайт (SS/DL), используются два слоя одной стороны. Из-за двухслойности размер ячейки увеличили примерно на 10%, за счет чего емкость каждого слоя несколько снизилась.

• DVD-18 — диски объемом 17,08 Гбайт (DS/DL), используются два слоя и две стороны. Производство таких дисков очень сложно, а потому и дорого.

Таким образом, емкость однослойного DVD-диска в семь, а двухслойного в двенадцать раз превышает емкость стандартного компакт-диска (650 Мбайт). Технология DVD позволяет помещать на одном диске наряду с фильмами то, что видеопленке «даже не снилось», например субтитры на 32 языках или до восьми звуковых дорожек.

Дата добавления: 2014-01-13