Диски DVD

Назва DVD спочатку розшифровувався як Digital Video Disk — диск для цифрового відеозапису, зараз же мається на увазі інше — Digital Versatile Disk — універсальний цифровий диск. У DVD знайшли свій розвиток принципи CD, спрямовані на підвищення щільності збереження і швидкості передачі інформації. Ці диски мають ті ж зовнішні розміри, що і CD (діаметр 120 мм і товщину 1,2 мм), однак являють собою «бутерброд» із двох пластин. Для підвищення ємності ширина треку і подовжній розмір бітового осередку зменшені приблизно вдвічі, знижені витрати, зв'язані з надмірністю кодів корекції помилок. Крім того, можуть використовуватися дві сторони диска, а на кожній стороні інформація може зберігатися в двох шарах, таким чином, один диск може мати вже чотири робітники шару. Для зчитування DVD потрібен лазер з довжиною хвилі 635/650 нм (для CD використовується довжина хвилі 780 нм). Змінено системи канального (застосовуються 16-бітні коди) і надлишкового кодування.

Кожна пластина DVD може бути як одношарової (аналогічної по конструкції дискові CD), так і двошарової. У двошаровій пластині «ямки» розташовані в двох площинах, нижній шар зверху покритий напівпрозорою плівкою, що напіввідбиває, а верхній — що відбиває (мал. 9.11). Який із шарів зчитується, визначається фокусуванням лучачи (сигнали іншого шару через расфокусировки розмиваються і на їхньому тлі розрізнимо необхідний шар). У двошарових дисках розмір осередку збільшений приблизно на 10 %, за рахунок чого ємність кожного шару трохи нижче, ніж в одношарових.

Етикетка Полікарбонат шар, Що Відбиває шар Прикордонний, Що Напіввідбиває шар Полікарбонат

Рис. 9.11. Пристрій двошарового диска DVD: а — промінь, сфальцьований на верхньому шарі; б — промінь, сфальцьований на нижньому шарі

Диски DVD випускаються в різних сполученнях кількості сторін (SS — Single Sided, однобічні; DS — Dual Sided, двосторонні) і шарів (SL — Single Layer, одношарові; DL — Dual Layer, двошарові). В однобічних дисках друга пластина може використовуватися як етикетку, маркірування двосторонніх дисків проблематичні, оскільки обидві сторони потрібні для зчитування. Для зчитування обох сторін DS-дисків у багатьох моделях приводів приходиться перевертати диск. Виробництво дисків DS/DD складно, а тому і дорого.

Двошарові диски DVD поки що поширено тільки друковані, а перезаписувані диски бувають в основному одношарові (але можуть бути і двосторонніми). Двошарові записувані диски DVD±R DL (вони ж DVD±R9) і приводи для них виходять на ринок тільки в 2005 році. Параметри дисків DVD приведені в табл. 9.8. У позначеннях, наприклад, DVD-5, DVD-9 число вказує ємність у мільярдах байт, округлену, як правило, у велику сторону (виключення складають DVD-1 і DVD-4). У таблиці приведені ємність і в «двоичних» гигабайтах (Гбайт).

Крім розповсюджених дисків DVD є і нові розробки. Диски DVD високої щільності (High Density DVD, HD DVD), зчитуються лазером з короткою довжиною хвилі (405 нм). Базова швидкість читання — 36,5 Мбайт/с. Передбачаються варіанти одношарових і двошарових дисків HD DVD-ROM і HD DVD-RW, а також одношарових дисків HD DVD-R.

З такими ж лазерами працюють диски BD (Blu-ray Disk), назва яких пішло від кольору лучачи (блакитний-фіолетовий, у слові blue останню букву опустили). Цими дисками планується замінити касетні (стрічкові) відеомагнітофони. Для комп'ютерів передбачаються варіанти BD-ROM, BD-R і BD-RE. Швидкість читання і запису 1х — 36,5 Мбайт/з, можлива і швидкість 2х.

Диски FMD (флюоресцентние багатошарові), що обіцяють великі обсяги (називані і тривимірними), поки не вийшли зі стадії лабораторних досліджень.

Базовою швидкістю DVD є швидкість, достатня для зчитування відеодисків, — близько 1,35 Мбайт/з, що еквівалентно 9х для CD-ROM. Однак ця швидкість передачі забезпечується при швидкості обертання DVD, приблизно в 3 рази меншої, чим у CD-ROM. Цим порозумівається той факт, що високошвидкісні приводи DVD-ROM, що читають і CD, забезпечують швидкість зчитування CD, меншу, чим для DVD, — позначається обмеження швидкості обертання, при якій биття ще прийнятні. Високі швидкості DVD-ROM (2x, 4х и т. д.) потрібні лише для прискорення обміну даними при роботі комп'ютерних додатків — для відео досить 1х. Граничної вважається швидкість 16х (21,6 Мбайт/с), вона вже досягнута при читанні і навіть однократному записі (DVD ± R); багаторазовий запис DVD ± RW поки працює зі швидкостями 4х-8х. Час доступу в приводів DVD таких же велике, як і в приводів CD (близько 120-150 мс). Перші записувані диски DVD — DVD-R і рекордери з'явилися в 1997 році, але були дуже дороги. Вони використовують ту ж технологію, що і CD-R, але більш тонку геометрію й інший тип фарби.

Диски DVD-R цілком сумісні з DVD-ROM, DVD-Video і DVD-Audio, так що вони можуть зчитуватися на будь-яких пристроях, що підходять по призначенню (програвачах або приводах для комп'ютерів). Диск DVD-R містить 5 областей:

♦ РСА (Power Calibration Area) — область калібрування потужності;

♦ RMA (Recording Management Area) — область керування записами;

♦ LIA (Lead-In Area) — вступна зона;

♦ data recordable area — область даних;

♦ LOA (Lead-Out Area) — вивідна зона.

Диски DVD-R допускають инкрементную запис, аналогічно многосеансовим дискам CD-R. Визначено два типи инкрементной запису:

♦ Турі 1 — допускає читання дисків DVD-R у системах з ISO 9660, использу­
ет файлову систему UDF Bridge;

♦ Турі 2 — для безпосереднього маніпулювання файлами (прямого дос­
тупа), використовує UDF без можливостей ISO 9660.

Для обох типів кожна секція даних пишеться в обрамлену область (bordered area) після області border in, за якої випливає область border out, а також область border in, що передує наступної секції даних. Кожна обрамлена область починається з файлової системи UDF і завершується віртуальною таблицею розміщення файлів (Virtual Allocation Table, VAT).

Формат DVD-RW (він же DVD-R/W і DVD-ER), заснований на DVD-R, запропонований фірмою Pioneer. У цих дисках має місце зміна фази стану шаруючи, що забезпечує можливість стирання і наступного запису (до 1000 разів). Приводи DVD-RW можуть записувати диски DVD-R, DVD-RW, CD-R і CD-RW. У дисків DVD-RW здатність, що відбиває, вище, ніж у DVD-RAM і DVD+RW, так що вони можуть зчитуватися і на існуючих приводах DVD-ROM (хоча можливо їхнє помилкове сприйняття як двошарового диска DVD-ROM).

Диски і рекордери DVD-RAM (перезаписувані) з'явилися слідом за DVD-R, але по більш низьких цінах. Замість постійної лінійної швидкості (CLV) тут використовується поділ диска на зони, і в кожній зоні кутова швидкість постійна (Constant Angular Velocity, CAV), так що середня лінійна швидкість по всьому диску приблизно однакова. Постійна кутова швидкість забезпечує швидкий довільний доступ (у межах зони). Диски DVD-RAM укладені в картриджі, і для роботи з ними потрібні спеціальні приводи (Caddy-Type). Це зв'язано з особливою чутливістю технології до чистоти і дефектів поверхні диска. Картриджі бувають двох типів: з катриджей Турі 1 диск вийняти не можна, а з катриджей Турі 2 диск, у принципі, витягаємо (після «акуратної поломки» картриджа). Деякі приводи не дозволяють записувати DVD-RAM без картриджа, деякі не дозволяють записувати й у картриджі, якщо диск із нього виймався. Помітимо, що всі інші формати DVD обходяться без картриджів.

Специфікація DVD+RW для перезаписуваних (до 1000 разів) дисків запропонована фірмами Hewlett-Packard, Philips і Sony за підтримкою Verbatim, Ricoh і Yamaha (ветеранів CD-RW). Диски з'явилися в 2001 році, але цей формат не стандартизований DVD-форумом. Диски сумісні з DVD-ROM. Приводи DVD+ RW зчитують DVD-ROM і CD (і записують CD-R і CD-RW), багато сучасних приводів DVD+RW читають (і навіть записують) DVD-R і DVD-RW, але «не розуміють» DVD-RAM. При записі DVD+RW може бути відключений (опционально) механізм обходу дефектних блоків, при цьому записуваний диск стає сумісним з будь-якими пристроями зчитування DVD.

Специфікація DVD+RW дозволяє використовувати для відеозаписів режим CLV (постійна лінійна швидкість для послідовного доступу) або CAV (постійна кутова швидкість для довільного доступу), однак записуюча апаратура CAV поки не підтримує.

Специфікація DVD+R — варіант DVD+RW з однократним записом на більш дешеві болванки, з'явився в 2002 році. Цей формат підтримують не всі моделі приводів DVD+RW.

Сучасні приводи-комбайни дозволяють працювати з дисками DVD і CD, забезпечуючи запис і читання різних форматів (але не усіх). Більш дешеві приводи DVD тільки зчитують, але і з них багато хто підтримують запис на CD-R і CD-RW.

Диски DVD-Video несуть відеоінформацію з дозволом 720 х 480/576, стиск по алгоритму MPEG-2 (середня швидкість потоку — 3,5 Мбит/с), аудиосигнал за схемою 5.1 (Dolby Digital Sound), 133 хвилини.

Диски DVD-Audio несуть високоякісний многоканальний (об'ємний) аудиосигнал з новими можливостями, недоступними в CD-DA. Повний диск (4,7 Гбайт) уміщає 2 години об'ємного або 4 години стереофонічного відтворення.

Диски DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD-R і DVD+R використовуються для збереження і переносу великих обсягів інформації, вони повинні замінити CD у тих випадках, коли обсягу 650 Мбайт уже недостатньо (багатотомні ігри, енциклопедії, бази даних, архіви). З (пері)записуваних дисків найбільш поширені DVD ± R і DVD ± RW, їх підтримує більшість сучасних приводів. Диски DVD-RAM підтримуються рідше; їх форматированная (корисна) ємність менше номінальної (зазначеної в таблиці).

Для захисту від копіювання і неавторизованого використання високоякісної відео- і аудиопродукции застосовуються системи скремблирования вмісту (Content Scrambling System, CSS). Відео- і аудиофайли шифруються по ключах, унікальним для кожного диска і кожного набору добутків, записаних на диску. Ключ у зашифрованому виді зберігається на диску і счити-вается декодером відтворюючого пристрою. Алгоритми шифрування тримаються в секреті компаніями, що займаються виробництвом відеодисків і апаратури, що програє. Файли даних не шифруються. На диску DVD може бути організований захист файлів від перезапису через аналоговий вихід композитного відеосигналу Macrovision APS (Analogue Protection System — система аналогового захисту) — у сигнал уводяться спеціальні перекручування. На аналогові виходи RGB і YUV цей захист поки не поширюється. Для установки прапора захисту потрібне ліцензування в Macrovision. Розробкою нових методів захисту від піратства займається робоча група CPTWG (Copy Protection Working Group) DVD-форуму.

Диски DVD-Video мають код регіону, що повинний збігатися з кодом регіону, встановленим у програвачі. Увесь світ поділили на 6 зон (Росія відноситься до зони 5), і кожен диск призначений для продажу (відтворення) лише у своєму регіоні. У приводі DVD, встановлюваному в комп'ютер, номер регіону можна задати програмно. Можливість зміни коду регіону визначається рівнем контролю регіонального захисту (Region Protection Control, RPC), реалізованим у мікропрограмі приводу. Привід RPC-1 дозволяє змінювати код регіону необмежене число раз, RPC-2 — не більш 5 разів. «Народні умільці», природно, уже знайшли спосіб «лікування цієї недуги» заміною «прошивання», однак знайти версію мікропрограми (firmware) з RPC-1 можна не для кожної моделі DVD.

У DVD використовується файлова система мікро-UDF — підмножина UDF (Universal Disk Format). Файлова система не залежить від платформи, забезпечує ефективний файловий обмін, орієнтована на диски CD-ROM і CD-R, заснована на стандарті ISO 13346. Мається розширення UDF для підтримки перезаписуваних дисків. Комбінація UDF і ISO 9660, відома як UDF Bridge, дозволяє звертатися до даних дисків з ОС як не підтримуючих UDF (наприклад, Windows 95), так і підтримуючих UDF (Windows 98/NT/XP/200x).

Диски DVD для відео й аудио використовують тільки файли в системі UDF, розмір файлу не повинний перевищувати 1 Гбайт. Як для комп'ютерних, так і для телевізійних додатків диски DVD повинні мати єдину файлову систему. Відео- і аудиофайли на дисках DVD повинні знаходитися в каталогах VIDEO_TS і AUDIO_TS відповідно, розташованих у кореневому каталозі диска.

Для відтворення DVD-відео в комп'ютері повинний бути апаратний або програмний декодер MPEG-2. Апаратний декодер може працювати навіть на малопотужному процесорі типу Pentium 133; як правило, він має і вихід аналогового відеосигналу для підключення телевізора. Для програмного декодування потрібен процесор класом не нижче Pentium II-266 з відповідним графічним адаптером.

Для базової підтримки DVD у Windows потрібно:

♦ читання секторів даних і підтримка системи команд DVD-ROM;

♦ підтримка файлової системи UDF;

♦ підтримка потокових даних типу MPEG-2 для відео- і Dolby Digital для
аудиоданних;

♦ інтерфейс DirectShow (ActiveMovie), що заміняє MCI (Media Control In­
terface) для поліпшення сумісності з новим стандартним інтерфейсом
програвання VOB-файлів (Video Object);

♦ інтерфейс DirectDraw, що підтримує передачу декодованого відео­
потоку з декодера MPEG-2 на графічну карту через виділені шини;

♦ підтримка захисту копіювання і кодів регіонів для апаратних і про­
граммних декодеров.

Дата добавления: 2014-01-04