Цифровые диски DVD

Настоящий переворот в технике внешних запоминающих устройств готовы совер­шить новые, впервые появившиеся в 1996 году цифровые видеодиски, имеющие габариты обычных CD-ROM, но значительно большей емкости, которая у них достигает 24 Гбайт.

Следует отметить, что консорциум 10 фирм, стоящих у истоков разработки DVD (теперь этот консорциум именуется DVD Forum), решил с целью защиты этих дисков от несанкционированного копирования ввести «антипиратское» регио­нальное кодирование информации на DVD. Такое кодирование позволило бы выпускать разные DVD для разных частей света и даже для отдельных стран: весь мир поделен на 6 зон — к 1-й зоне отнесены США и Япония; Россия, Индия и Африка отнесены к 5-й зоне. Но практика показала, что в России находится в обращении масса пиратских приводов и дисков DVD, закодированных для первой зоны. Даже больше: существуют и так называемые приводы Zone-Free, то есть приводы, работающие с дисками, закодированными для любой зоны.

DVD — Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск (иногда его назы­вают Digital Video Disk, цифровой видеодиск). Физически DVD-диск — это тот же привычный диск диаметром 4,72 дюйма (существует стандарт также на 3,5 дюйма) и толщиной 0,05 дюйма. Так же как и компакт-диск, он не изнашива­ется (или почти не изнашивается) со временем, не чувствителен к магнитному и инфракрасному излучениям и мало чувствителен к повышенным температурам.

Но в DVD используются однослойная и двухслойная, односторонняя и двух­сторонняя уплотненная запись. Уплотнение записи данных на DVD было до­стигнуто путем уменьшения диаметра пишущего-читающего луча (зелено-голу­бой лазер) в два раза, при этом уменьшаются сами точки (питы), сокращается расстояние между соседними точками на дорожке и увеличивается количество дорожек. Только за счет повышения плотности записи удалось достичь более чем четырехкратного роста емкости. А за счет других ресурсов, таких как большая область данных, более эффективная битовая модуляция каналов, более эффектив­ное исправление ошибок, меньшее перекрытие секторов, емкость по сравнению

Глава 6. Запоминающие устройства ПК

с CD увеличилась в семь раз: стандартный однослойный односторонний диск DVD может хранить 4,7 Гбайт данных, двухслойный накопитель имеет емкость в 8,5 Гбайт (относительное уменьшение емкости по сравнению с двухкратной однослойной связано с необходимостью снижения помех, наводимых верхним слоем при считываний нижнего).

Кроме увеличения физической плотности размещения информации на диске, про­изошли изменения и в способах ее представления. Дело в том, что комбинация нулей и единиц двоичного кода записывается на носитель не в виде точек на ровной поверхности, а в виде выемок различной длины, преобразуемых уже сис­темой демодуляции в определенное количество единиц или нулей. Использовав­шаяся в CD EFM-модуляция (Eight-To-Fourteen Modulation, модуляция 8/14) была признана устаревшей, и ей на смену пришел несколько модифицированный алгоритм EFM Plus. Опуская подробности, отметим лишь, что подобная модуля­ция, помимо большей устойчивости к сбоям, дает дополнительный бит экономии на каждые 2 байта информации. Использующийся при этом метод коррекции ошибок (код Рида-Соломона) дает, по некоторым оценкам, десятикратное увели­чение надежности, что немаловажно при том же десятикратном увеличении емко­сти и потока данных. Данные на дисках DVD организованы иначе, чем на CD. У обычных дисков все данные находятся на одной непрерывной дорожке, в то время как у DVD информация делится на два типа: навигационную и содержа­тельную.

Скорость чтения у DVD лежит в пределах 1,4-14 Мбайт/с. Наличие более слож­ной оптической системы замедляет время доступа к нужной информации на диске от 100 мс у современных CD-ROM до 170 мс — у DVD-ROM. Ситуацию, впро­чем, несколько выправляет наращенный до 512 Кбайт кэш, сохраняющий теперь больше считанной в процессе работы информации.

Сегодня, согласно договору между членами DVD Forum, распространены сле­дующие типы DVD:

□ DVD-5 (4,72", односторонний диск с одним Слоем записи — подобие односто­роннего CD-ROM, но с уплотненной записью) — 4,7 Гбайт;

□ DVD-9 (4,72", односторонний диск с двумя слоями записи; верхний слой по­лупрозрачный для лазерного луча, а считывание с нижнего слоя выполняется вторым лазером с отличной от первого длиной волны) — 8,5 Гбайт;

□ DVD-10 (4,72", двухсторонний диск с одним слоем записи) — 9,4 Гбайт;

□ DVD-18 (4,72", двухсторонний диск с двумя слоями записи) — 17 Гбайт;

□ DVD-1 (3,5", односторонний однослойный) — 1,4 Гбайт;

□ DVD-2 (3,5", односторонний двухслойный) — 2,7 Гбайт;

□ DVD-3 (3,5", двухсторонний однослойный) — 2,9 Гбайт;

□ DVD-4 (3,5", двухсторонний двухслойный) — 5,3 Гбайт;

□ DVD-R (4,72", односторонний однослойный) — 3,95 Гбайт;

□ DVD-R (4,72", двухсторонний однослойный) — 7,9 Гбайт;

□ DVD-R (3,5", односторонний однослойный) — 1,23 Гбайт;

□ DVD-R (3,5", двухсторонний однослойный) — 2,46 Гбайт;

Внешние запоминающие устройства

□ DVD-RAM (4,72", односторонний однослойный) — 2,58 Гбайт;

□ DVD-RAM (4,72", двухсторонний однослойный) — 5,16 Гбайт.

Реально на рынке представлены DVD четырех типов: 5, 9, 10 и 18.

Фирма Sony, нарушив договор, заключенный между членами DVD Forum, выпус­тила двухсторонний, двухслойный DVD с голубым лазером емкостью 24 Гбайт.

Самый простой тип записываемого DVD — это DVD-R, который предусматрива­ет однократную запись информации на носитель с последующим многократным чтением. В DVD-R используется органическая полимерная технология, в основ­ном подобная применяемой в CD-R, и этот формат совместим практически со всеми дисководами DVD. На сегодняшний день емкость подобных дисков еще не достигла значений, присущих DVD-ROM, однако принципиальных проблем нет, и в обозримом будущем емкости сравняются. Во всяком случае, формат 4,7 Гбайт DVD-R уже объявлен фирмами Matsushita, Mitsubishi и Hitachi (Maxell).

Среди перезаписываемых DVD сегодня конкурируют два равновесомых форма­та — DVD-RAM и DVD-RW. Первый формат, продвигаемый фирмами Hitachi, Matsushita и Toshiba, поддержан большинством членов DVD Forum (конвенции фирм, стоящих у истоков создания DVD) и, таким образом, официально одоб­рен. Второй продвигается компаниями Hewlett-Packard, Philips, Ricoh и Sony.

В основе обоих стандартов лежит одна и та же технология изменения фазы. Диск покрыт слоем специального материала, который может находиться в аморф­ном или кристаллическом состоянии. При этом светоотражающая способность материала в разных фазах различается примерно на 20%, что позволяет кодиро­вать информацию. Основное различие стандартов в том, каким образом головка накопителя считывает данные с диска. В устройствах DVD-RAM считывающую головку необходимо переключать между режимами чтения канавки и площадки (пространства между канавками) при каждом обороте диска, в то время как в на­копителях DVD-RW информация считывается только с канавки диска так же, как это делается в стандартных дисководах для чтения DVD-ROM.

Существуют и другие форматы перезаписываемых DVD-дисков. Это ASMO (ра­нее М07), способный хранить до 6 Гбайт данных, и MMVF (MultiMedia Video Format) фирмы NEC с емкостью в 5,5 Гбайт. Оба типа дисководов способны читать DVD-ROM и DVD-R, однако несовместимы ни с DVD-RAM, ни с DVD-RW. Ассоциация OSTA (Optical Storage Technology Association, Ассоциация тех­нологий оптических накопителей) разрабатывает спецификацию совместимости DVD — Read Compatibility Specification, которая в идеале будет поддерживать все типы компакт-дисков, в том числе аудиодиски, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, а также (!) DVD-RAM и DVD-RW.

Основные достоинства DVD:

□ значительно большая по сравнению с CD емкость. В частности, достаточная для хранения полнометражного фильма самого высокого качества;

□ совместимость с CD. Устройства DVD-ROM смогут считывать существую­щие библиотеки данных на CD-ROM;

Глава 6. Запоминающие устройства ПК

□ высокая скорость обмена данными с дисководом DVD;

□ высокая надежность хранения данных.

Диски DVD по прогнозам должны в ближайшее время получить широкое распро­странение не только в компьютерах, но и в аудио- и видеомагнитофонах. В част­ности, для хранения одного часа усредненного видеофильма требуется прибли­зительно два гигабайта данных. Но реальное вытеснение на рынке дисками DVD дисков CD начнется не ранее 2002 года. Основными локальными интерфейсами для DVD являются интерфейсы IDE-ATAPI, SCSI, USB, Serial ATA.

Для маркировки скоростных характеристик накопителей на оптических дисках часто используется скоростная формула.

В частности, для CD-накопителей она выглядит так: KxMxNx, где: Кх — крат­ность скорости записи на CD-R; Мх — кратность скорости записи на CD-RW; Nx — кратность скорости чтения.

В последние годы стали популярными комбинированные приводы, объединяю­щие накопители CD и DVD. Скоростная формула комбо-привода выглядит так: LxKxMxNx, где: 1х — кратность скорости чтения DVD; К* — кратность скорости записи на CD-R; Мх — кратность скорости записи на CD-RW; Nx — кратность скорости чтения CD.

Однократная скорость для CD равна 150 Кбайт/с, а для DVD — 1350 Кбайт/с.

Например, формула скорости комбинированного привода 8х 12х8х32х означает: скорость чтения DVD 10 800 Кбайт/с; скорость записи на CD-R 1800 Кбайт/с; скорость записи на CD-RW 1200 Кбайт/с; скорость чтения CD — 4800 Кбайт/с.

Фирма Hitachi в 2003 году объявила о новой технологии изготовления многослой­ных CD, позволяющей на одном диске формата 7,2 дюйма разместить 1 Тбайт = = 1024 Гбайт информации. На диске можно создать до 100 слоев толщиной 0,3 мкм (толщина слоя у DVD — 25 мкм). Ослабление сигнала при работе с внутренними слоями незначительное. «Прозрачность» слоев обеспечивается использованием специальных материалов с изменяемой прозрачностью под действием внешнего электрического сигнала (некоторая аналогия с жидкими кристаллами).