Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
126
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
0
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. DVD: самая дорогостоящая, затянувшаяся, но захватывающая мыльная операдесятилетияНаверное, я не ошибусь, утверждая, что диск DVD сегодня является самой популярной и наиболее обсуждаемой темой вобласти носителей информации. Действительно, об этом новом и на первый взгляд самом перспективном "носителе будущего"говорят много и достаточно долго. Подробно анализируются перспективы развития этого формата, грозящего в корне изменитьпринципы хранения информации, рассматриваются его преимущества и недостатки. Вот уже на протяжении нескольких лет мыследим за героями и участниками действа, развивающегося буквально по законам телевизионного сериала. Ведущие фирмы -производители электронного оборудования активно вкладывают значительные средства в исследования и разработку DVD, сзавидной регулярностью демонстрируя свои рабочие образцы DVD-устройств на всевозможных мировых выставках. Не отстают отних и фирмы - производители носителей, экспериментируя с новыми материалами, создавая образцы DVD-дисков и постоянноулучшая их конструкцию.Сегодня мы попробуем рассмотреть историю этого стандарта, его спецификации, технологии, лежащие в его основе, а такжеобсудить те преимущества, которые получит компьютерный пользователь или потребитель аудио- и видеопродукции от внедренияDVD.История создания DVDВидео и CDВ 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disc), открыв тем самым эру цифровыхносителей на компакт-дисках. Огромные преимущества цифрового формата перед традиционными были признаны имузыкальными компаниями, и производителями программных продуктов. Немедленно на базе этого стандарта возникли новыеподстандарты для различных областей применения: CD-ROM - для использования на компьютере, Photo CD - для цифровойфотографии и т.д. Быстрая смерть виниловых дисков на бытовом рынке аудионосителей свидетельствует, что пользователю явнопришлись по душе такие достоинства цифрового носителя, как чистый звук, маленькие размеры, простота обращения, большаядолговечность и т.д. Со временем значительно продвинулись технологии производства источников лазерных лучей, отражающихпленок и оптических элементов. Совершенствовались алгоритмы цифрового кодирования и сжатия данных, механическиеэлементы и электрические цепи воспроизводящих устройств. CD-плееры стали надежнее и благодаря значительному снижению ихстоимости прочно обосновались на домашнем рынке.Одновременно с этим наметился определенный интерес потребителей к домашним устройствам видеозаписи,обеспечивающим более высокое качество, чем стандартная видеолента. Производители немедленно отреагировали улучшениемраспространенных стандартов видеозаписи VHS и Video8, предложив пользователю S-VHS и Hi8. Растущим спросом обусловленои распространение 12-дюймовых лазерных видеодисков LD. Несмотря на значительные размеры этих носителей и аналоговыйметод записи, они достаточно прижились на рынке, так как давали потребителю некоторый выигрыш в качествевидеоизображения, а кроме того - большую степень интерактивности и произвольный доступ к записанному материалу, что важнодля ряда приложений. Но дальнейшее развитие качества и удобства пользования было возможно только при условии примененияцифровых технологий записи. Целый ряд фирм, используя накопленный опыт и достижения в этой области, приступили кразработке нового стандарта.Два стандарта?В середине 1993 года в печати стали проскальзывать сообщения о практических результатах исследований. Ни для кого небыло секретом, что компании Sony и Philips ведут совместные с Matsushita работы по созданию компакт-диска (Video CD), который,благодаря новым алгоритмам сжатия информации, будет пригоден к использованию в качестве носителя для видеофильма; приэтом емкость диска не изменялась.Первый успех в реальном увеличении емкости компакт-дисков был достигнут компаниями Sony и Philips в другом,параллельном Video CD, проекте, предусматривающем модернизацию стандартного формата компакт-диска. Первоначально этотпроект назывался HDCD (High Density CD), но из-за созвучности с разработкой компании Pacific Microsonics, к тому времениприступившей к выпуску особо высококачественных аудиодисков (High Definition CD), был переименован в Multimedia CD-ROM(MMCD). Как следует даже из названия, новый носитель полностью базируется на принципах записи, используемых в CD-дисках, иполностью совместим с ними по старшинству. По существу, модернизация свелась к более плотному размещению дорожек надиске, благодаря чему и была увеличена емкость диска. Вполне понятно стремление этих двух компаний сохранить
  • 2. преемственность своего новшества с CD: ведь именно они являются владельцами лицензий на CD-Audio, которые автоматическираспространятся на новый продукт, если он тоже будет принадлежать к семейству компакт-дисков. Кроме того, заводы попроизводству CD, принадлежащие Sony-Philips, легко перестраиваются под выпуск новых дисков, что дает им значительную форукак по времени, так и по количеству вложенных в переоснащение производства средств.Первая заминка на пути DVD к рынку случилась у самих разработчиков. Как известно, маркетинговая политика производителядалеко не всегда диктуется интересами развития технологий. Практическая реализация MMCD была отложена, так как компанияPhilips только что выпустила на рынок формат Video CD, обеспечивавший несколько лучшее, чем у видеолент, качество и к томуже позволявший пользователю просматривать фильмы на мониторе компьютера. Широко объявить потребителю, что существуетболее совершенный формат, означало своими руками поставить крест на результатах собственного труда и на реальныхприбылях. Действительно, кто станет покупать Video CD сегодня, если станет известно, что буквально завтра выходит в свет болеесовершенный носитель - MMCD.Этой отсрочкой воспользовались их извечные конкуренты - Toshiba и Time Warner, предложив пользователю свойальтернативный вариант видеоносителя, получивший название SD (Super Density) - диск со сверхвысокой плотностью. Новыйноситель обеспечивал большую, чем у конкурентов, емкость, но был абсолютно несовместим со стандартным компакт-диском.Неожиданно компания Matsushita - бывший партнер Sony-Philips по Video CD, перешла в другой лагерь, приняв решение обинвестировании денег в проект Time Warner-Toshiba. К этому альянсу примкнули и компании Pioneer, Hitachi, Thomson.Обе группы вступили в бескомпромиссную борьбу, апеллируя к голливудским киностудиям, естественно крайнезаинтересованным в удобном и практичном видеоносителе. Каждый из разработчиков настаивал на реализации в мировоммасштабе своего проекта, доказывая, что именно его формат максимально отвечает запросам киноиндустрии. Предпринималисьактивные попытки найти поддержку и у производителей компьютерного оборудования. Конкуренты занялись "перетягиваниемканата", вербуя все новых и новых сторонников. Одно время казалось, что мы вновь стоим на пороге грандиозной "Войныформатов-II", аналогичной той, что разыгралась между форматами видеозаписи VHS и BetaMax в 80-е годы, при появлениибытовых видеомагнитофонов. (Насколько это, мягко говоря, неудобно пользователю, можно представить, вспомнив пугающееразнообразие стандартов стримерных картриджей, "мирно сосуществущих" сегодня на мировом компьютерном рынке.)Противостояние грозило затянуться еще на многие годы - однако на этот раз потребителю удалось счастливо избежать участистать жертвой очередного передела рынка.Девять заповедей третьей силыВ начале 1995 года противоборствующие стороны стали осознавать - дальнейшая задержка и неопределенность чреватыпадением потребительского интереса к новому носителю. Необходимо было вырабатывать некое единое решение. Большую рольсыграло и вмешательство пяти гигантов компьютерного рынка (Apple, Compaq, Hewlett-Packard, IBM, Microsoft), которыефактически предъявили ультиматум, потребовав от представителей обеих группировок выполнения следующих принципов:единый интерактивный стандарт для компьютера и телевидения;совместимость по старшинству с существующими CD-дисками;совместимость с будущими записываемыми DVD-дисками;единая файловая система для всех приложений;невысокая цена;отсутствие необходимости в жестком корпусе или футляре (типа caddy);надежность хранения данных и их последующего считывания;большая емкость;высокая скорость записи/считывания как при последовательном доступе (медиа-данные), так и при произвольном (компьютерныеданные).Обе группировки приняли решение подробно рассмотреть оба проекта и прийти к взаимоприемлемому компромиссу.В течение всего года шли активные переговоры и согласования, и к декабрю единый стандарт, базирующийся на этих"заповедях", был готов.Официальное рождение8 декабря 1995 года. Десять гигантских компаний-разработчиков (Hitachi Ltd, Matsushita Electric Industrial Co. Ltd, MitsubishiElectric Corporation, Philips Electronics N.V., Pioneer Electronic Corporation, Sony Corporation, Thomson Multimedia, Time Warner Inc.,Toshiba Corporation, Victor Company of Japan, Ltd), к тому времени создавшие союз (DVD Consortium), пришли, наконец, квзаимному соглашению и официально объявили миру о создании единого унифицированного стандарта - DVD. Эта аббревиатура,появившаяся несколькими месяцами раньше, первоначально расшифровывалась как Digital Video Disc (цифровой видеодиск), что
  • 3. отражало интересы видеоиндустрии. В окончательной версии стандарта (вероятно, не без влияния компьютерных фирм) названиебыло изменено на Digital Versatile Disc - цифровой многофункциональный диск.При разработке нового стандарта был учтен весь накопленный опыт производства компакт-дисков, в результате он вобраллучшие достижения, идеи и технологии от разных фирм. Ни один стандарт в мире не получал такой единодушной поддержки иодобрения стольких отраслей производства - что, впрочем, вполне объяснимо. Ведь перечисленные выше компании не толькопредложили формат DVD, но и практически монополизировали рынки компьютеров, бытовой радиоэлектроники и развлекательнойиндустрии. Как носитель для видеофильмов стандарт полностью отвечает требованиям SAC (Studio Advisory Committee) - союзакинопромышленников. В качестве устройства хранения данных для компьютера он соответствует рекомендациям союзакомпьютерной индустрии TWG (Technical Working Group).В консорциум входят в основном японские фирмы, а также две европейские и одна американская компания. Суммарныйгодовой бюджет этих компаний составляет десятки миллиардов долларов. Его участники объединили не только усилия повнедрению DVD, но и свои патенты, лицензии, разработки и технологии, планируя в будущем получать законную прибыль отреализации лицензий на производство и продажу DVD.В самом консорциуме явно главенствуют Sony и Philips, стоявшие у истоков создания CD-диска (Red book) и соответственнообладающие всеми основными патентами на технологии компакт-диска; Matsushita, принимавшая участие вместе с Sony и Philips вразработке формата Video CD (White book); компании Toshiba и Time Warner, сконцентрировавшиеся на рынке домашнихвидеосистем и содержания для них; Pioneer - лидер в области разработки и производства источников лазерных лучей;Thomson/RCA/GE - ведущий производитель MPEG-декодеров.Стандарты и спецификации DVDОбласти примененияНовый DVD-диск может применяться в разных областях: как носитель видеоизображения (DVD-Video), носитель аудиозаписи(DVD-Audio), для хранения данных (DVD-ROM), записи информации (DVD-R) и т.д. Стандарты DVD-диска (физическиеособенности, файловая система, области использования) описываются в новых регламентирующих изданиях, полностьюсовместимых с Yellow Book (описание стандарта CD-ROM) и Red Book (описание стандарта CD-аудио), и включают в себя:Book A (Read only) - стандарт диска, предназначенного только для считывания;Book B (Video) - стандарт диска, предназначенного для видео;Book C (Audio) - стандарт диска, предназначенного для аудио;Book D (Write-once) - стандарт диска, предназначенного для однократной записи;Book E (Rewritable) - стандарт многократно перезаписываемого диска.Структура организации данных на дискеВ DVD-дисках (книги A, B, C) будет применяться единая - как для компьютерных приложений, так и для видеопрограмм -файловая система, названная UDF Bridge, которая является комбинацией систем Micro UDF и ISO-9660. Структура представленияданных UDF (Universal Disk Format), разработанная ассоциацией OSTA (Optical Storage Technology Association) на базе стандартаISO/IEC 13346, определяет все параметры структур файла и диска, а также способы записи/считывания информации. Файловаясистема UDF - очень гибкий, мультиплатформенный и многопользовательский стандарт, адаптированный для применения в DVD.В частности, совместимость с действующим стандартом ISO-9660 позволяет работать с существующим программнымобеспечением.Окончательный вариант универсальной файловой структуры DVD еще не сформирован, он будет зависеть от дальнейшегоразвития операционных систем Microsoft (в силу доминирующего положения на рынке этой компании, определяющей направленияусилий многих и многих разработчиков), от путей перехода к операционной системе нового поколения, которые компания должнабудет сформулировать в ближайшее время. В целом Microsoft настроена положительно по отношению к новому носителю и ужеофициально объявила о том, что следующие версии Microsoft Windows 95 и Windows NT будут поддерживать работу с DVD-устройствами, для чего, в частности, планируется доработать такие приложения, как ActiveMovie и DirectDraw. Так, программноеобеспечение ActiveMovie 2.0 позволит проигрывать видеофильмы, кодированные по стандарту MPEG-2, а также воспроизводить свысоким качеством записанный на DVD-диск звук.Поэтому на первом этапе домашние DVD-плееры будут использовать файловую cтруктуру UDF, а компьютерные DVD-устройства ограничатся стандартом ISO-9660, до тех пор пока UDF не распространится повсеместно и не станет единымстандартом как на рынке бытовой электроники, так и в области вычислительной техники. Так, компания Matsushita Electric Industrialуже сейчас активно сотрудничает с Microsoft, с тем чтобы к моменту появления новых версий Microsoft Windows DVD-устройства,
  • 4. выпускаемые этой компанией под торговой маркой Panasonic, полностью соответствовали новым стандартам.После полной реализации заложенных в UDF возможностей пользователь на одном DVD-диске сможет одновременно держатьвидеофильмы, аудиозаписи, оцифрованные фотографии и свои компьютерные файлы. Наконец-то пользователь сможет забыть омежплатформенной несовместимости: DVD-диск будет единым носителем и для Macintosh, и для DOS/Windows, и для OS/2, и дляUNIX.Теперь, когда разногласия между компаниями в основном урегулированы и технические характеристики полностьюопределены, может возникнуть вопрос: что же еще мешает новым устройствам появиться на прилавках? Ответ прост - не вполневыяснены вопросы лицензирования, правового регулирования, защиты от пиратского копирования и т.д. - мы поговорим об этомчуть позже. Пользователям остается надеяться, что эти отголоски закулисных игр не слишком затянут выход в свет долгожданногоустройства.Конструктивные особенности DVDВнешне DVD-диск выглядит почти как обыкновенный компакт-диск - он таких же размеров, как и широко распространенныйсегодня CD-диск: диаметр - 120 мм (4,75 дюйма), толщина - 1,2 мм. Возможно, это даже разочарует потребителя, ожидающего отнового стандарта чего-то необычного. Но основные, поистине фантастические достоинства таятся глубже:DVD-диск может быть как односторонним, так и двухсторонним. Рабочих слоев на каждой стороне DVD-диска может быть одинили два. Различают следующие типы DVD-дисков:- DVD-5 (Single-sided, single-layer disc) - односторонний однослойный диск, 4,7 Гбайт;- DVD-9 (Single-sided, double-layer disc) - односторонний двухслойный диск, 8,5 Гбайт;- DVD-10 (Double-sided, single-layer disc) - двухсторонний однослойный диск, 9,4 Гбайт;- DVD-18 (Double-sided, double-layer disc) - двухсторонний двухслойный диск, 17,0 Гбайт;конструктивно двухсторонний DVD-диск выглядит как два CD-диска толщиной 0,6 мм, склеенных между собой этикетками;DVD-плееры обязательно будут совместимы с существующими CD-дисками;полное отсутствие физического контакта оптических элементов лазерного излучателя с поверхностью диска замедляет износсамого диска;как и CD, DVD-диск малочувствителен к пыли, царапинам и отпечаткам пальцев, появляющимся на его поверхности в процессеэксплуатации;емкость однослойного DVD-диска в семь, а двухслойного - в двенадцать раз больше, чем емкость стандартного компакт-диска(680 Мбайт).Производство DVD-дисков можно будет развернуть на базе предприятий - производителей CD.Принципы записи информации на DVD-дискМетоды, используемые для записи информации на DVD-диск, аналогичны принципам записи традиционного CD-диска. Внастоящее время производятся CD-диски, предназначенные только для воспроизведения, CD-R-диски с возможностьюоднократной записи и многократно перезаписываемые дискиCD-RW.СD-ROM, DVD-ROM. Как видно из рис. 1, обычныйкомпакт-диск (CD) состоит из прозрачной полимерной подложки(1), металлизированного отражающего слоя (2) с "дырками" (B),при помощи которых записана цифровая информация, изащитного слоя (3), необходимого для придания дискужесткости. Отражающий слой (2) в обычном CD-диске иявляется слоем, хранящим информацию. Он изготавливаетсяфабричным методом и представляет собой своеобразнуюматрицу с "выштампованными" в определенных местах"дырками", которые означают логическую единицу. Отсутствие "дырки" подразумевает логический ноль. Считывание информациипроисходит при помощи лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. При отражении от "дырки" лазерный луч точнопопадает на специальный детектор, который выдает "1". При отражении от поверхности луч проходит мимо детектора, который вэтом случае распознает "0". Абсолютно те же принципы записи информации лежат в основе DVD-дисков первого поколения; онипредназначены только для считывания информации, записанной на них фабричным способом (так называемый DVD-ROM).CD-R, DVD-R. В конструкции однократно записываемого компакт-диска (CD-R) между подложкой (1) и отражающим слоем (2)находится пигментный слой (4) из металло-стабилизированного цианида (органическая субстанция). В данном случае именно
  • 5. пигментный слой, на котором фабрично "выдавлены" дорожки (A), вдоль которых движется лазерный луч, сохраняет информацию.При записи такого диска в специальных рекордерах лазерный луч повышенной мощности "выжигает" в требуемых местахпигментного слоя "дырки" (B). При считывании информации лазерный луч обычной мощности, свободно проходя сквозь "дырку" впигментном слое (4), отражается от металлизированного слоя (2) и попадает на детектор, который распознает логическуюединицу. При отсутствии "дырки" лазерный луч поглощается пигментным слоем, отражения лазерного луча не происходит, идетектор выдает логический ноль. Следует отметить наличие дополнительного шероховатого слоя для надпечатки (5), на которомпользователь после записи информации может нарисовать свою этикетку при помощи шариковой ручки, фломастера или дажеспециального струйного принтера.CD-RW, DVD-RAM. Принцип записи на перезаписываемые DVD-диски (который первоначально разрабатывался для компакт-дисков с рабочим названием CD-Erasable) был предложен компаниями Philips, Ricoh и Hewlett-Packard и поддержан такимифирмами, как IBM, Sony, 3M, Olympus, Matsushita и Mitsumi. Конструкция перезаписываемого компакт-диска (CD-RW) напоминаетCD-диск, но вместо отражающего слоя в нем используется специальное вещество (6), способное многократно изменять своюструктуру. Такой материал был разработан компанией TDK и получил название AVIST; он обладает практически идеальнымихарактеристиками.Его высокой отражающей способности (25-35%) вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении.Характеристики материала AVIST стабильны как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе сразличными приложениями. В случае перезаписываемых компакт-дисков (например, CD-Erasable) запись осуществляется соскоростью ниже 3 м/c. Работа с данными в формате перезаписываемого DVD-RAM требует от рабочего слоя скорости записи от 3до 6 м/c. При работе со сжатой видеоинформацией скорость записи уже должна быть выше 6 м/c.Прекрасное соотношение сигнал/шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалыхразмеров маркера (менее 0,66 mm).Новый материал AVIST выдерживает не менее 1000 циклов перезаписи на скоростях ниже 3 м/с. При более высоких скоростяхзаписи это количество циклов перезаписи должно возрасти.Как и на пигментном слое записываемого диска, на рабочем слое AVIST "выдавлены" дорожки (A), направляющие лазерныйлуч. При записи такого диска вещество под действием мощного лазерного луча меняет свою структуру в нужной точкеповерхности, переходя из кристаллического состояния в аморфное. Поскольку такой переход обратим (т.е. вещество может бытьпереведено обратно в кристаллическое состояние), диск теоретически может быть перезаписан практически бесконечное числораз. Все зависит от свойств материала, применяемого в информационном слое (6), и по мере его дальнейшего совершенствованияреально достижимое число циклов будет увеличиваться и составит не менее пяти миллионов перезаписей. Считываниепроизводится лазерным лучом обычной мощности. При отражении от поверхности диска изменяется фаза лазерного луча взависимости от того, произошло отражение от участка поверхности с аморфной или с кристаллической структурой. Измененияфазы отраженного луча распознаются детектором, который преобразует их в цифровой поток. Такой метод получил названиеPhase Change Technology (метод изменения фазы).Однослойные DVD. Как мы уже отмечали, DVD во многом подобен CD, но значительно отличается от него плотностьюзаписи. Как ясно из описанных выше принципов записи, именно предельное количество "дырок", которое может быть размещенона поверхности диска, определяет его информационную емкость.Первым шагом к созданию нового стандарта можно считать семикратное увеличение емкости CD-диска за счет увеличенияплотности записи, которое стало возможным благодаря применению более совершенных источников лазерного луча.На рис. 2 показаны различия размеров и плотности расположения "дырок" рабочего слоя у DVD- и CD-дисков.Обычные дисководы CD-ROM используют источник лазерного излучения с длиной волны 780 нм, излучающий невидимыйинфракрасный свет. В DVD-плеерах и в DVD-ROM применен излучающий красный свет лазер с длиной волны 650 (635) нм. Такоеуменьшение длины волны позволило считывать более мелкие "дырки" рабочего слоя диска, размещенные в более плотнорасположенных треках (дорожках записи). Соответствующее увеличение числовой апертуры линзы (Numerical Aperture - уголмежду крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор) с 0,45 до 0,60 дает возможность фокусироватьлазерный луч с гораздо большей точностью. Только за счет повышения плотности записи удалось довести емкость диска до 4,7Гбайт.Кроме того, значительной модернизации подверглись схемы цифровой модуляции и коррекции ошибок. Современнаявысокоэффективная схема модуляции (EFM Plus) работает как в 8-, так и в 16-битном режимах, что обеспечивает совместимость ссуществующими CD-форматами, одновременно позволяя добиться более высокого качества при применении новых DVD-носителей. Новая схема коррекции ошибок (RS-PC Reed Solomon Product Code) примерно в 10 раз эффективнее той, чтоиспользуется в современных системах считывания.Двухслойные DVD. Дальнейшее увеличение емкости диска достигнуто благодаря разработке двухслойного DVD-диска(стандарт DVD-9). Как видно из рис. 3, у двухслойного диска (нижняя схема) имеются целых два рабочих слоя для записиинформации. Чтобы реализовать эту модель, для внешнего информационного слоя был создан специальный полупрозрачный
  • 6. материал. При считывании информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь этот полупрозрачный слой,фокусируясь исключительно на треках внутреннего слоя (принципы считывания описаны выше). Считав всю информацию спервого (внутреннего) слоя, лазерный луч автоматически меняет свою фокусировку, изменяя тем самым "глубину проникновения",и приступает к считыванию информации со второго (внешнегополупрозрачного) слоя. Наличие двух рабочих слоев позволяетувеличить емкость до 8,5 Гбайт. Поскольку фокусировкапереключается почти мгновенно, а применение электронногобуфера гарантирует отсутствие перерывов в исходящемцифровом потоке, двухслойную модель DVD-диска намечаетсяиспользовать в приложениях, требующих большой и"непрерывной" емкости.Первый слой двухслойного DVD-диска штампуется изобычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись наодной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоемполупрозрачного материала, который в свою очередьпокрывается пленкой фотополимерного материала,формирующего наружный рабочий слой. Фотополимерномуматериалу придается жесткость ультрафиолетовымоблучением, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком,служащим защитным слоем диска. Основная трудностьзаключается в создании полупрозрачного материала,разделяющего слои записи, поскольку требования,предъявляемые к нему, довольно противоречивы: он долженхорошо отражать лазерный луч (требуемый коэффициентотражения - около 40%) в процессе считывания наружного слояи одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Приоритет в разработке такого материалапринадлежит компании 3M, работавшей по заказу Philips-Sony.Двухсторонние DVD. Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6мм, что в два раза меньше толщины CD-диска. Для физической совместимости с традиционными компакт-дисками толщина DVD-диска должна равняться толщине CD-диска, т.е. 1,2 мм. В одностороннем однослойном диске (стандарт DVD-5) с задней стороны(с той, где у CD-диска находится этикетка) приклеивается дополнительная подложка толщиной 0,6 мм.Но такая толщина позволяет изготовить двухсторонний однослойный диск (стандарт DVD-10). Эта идея была предложенакомпанией Toshiba. Конструктивно процесс производства выглядит следующим образом: два отдельных односторонних DVD-дискасклеивают между собой задними сторонами. В результате общая толщина диска та же, что у стандартного CD, - 1,2 мм, ноинформации такой диск способен вместить в два раза больше; кроме того, за счет уменьшения толщины защитного слояснижается вероятность ошибок считывания информации, происходивших в CD-дисках из-за случайных отклонений лазерного лучав прозрачном защитном слое.Таким образом, комбинируя (да-нет) две технологии "удваивания" числа рабочих поверхностей, мы получаемспецифицированные в стандарте четыре конструктивно отличающихся формата DVD.Однослойный односторонний диск DVD-5, преимущественно используется для видеофильмов, так как его емкости вполнедостаточно для 92% фильмов, равно как для большинства компьютерных приложений, которым вполне хватает емкости 4,7 Гбайт.Одновременно такой диск оказывается относительно дешевым носителем - его себестоимость всего на 14% превышаетсебестоимость изготовления традиционного CD-диска.Следующий по сложности тип диска - односторонний двухслойный DVD-9. Этот тип диска наиболее широкое применениенайдет в приложениях, где необходимым условием является большая емкость при недопустимости в перерывах при считывании.Формат DVD-10 (двухсторонний однослойный диска), предложенный компанией Toshiba, предполагает переворачивание дискавручную после проигрывания одной стороны; его целесообразно использовать, например, для тиражирования очень длинныхфильмов или сериалов, не помещающихся на однослойном одностороннем диске. Впоследствии при дальнейшем уменьшенииобщей толщины всех рабочих слоев диска возможно создание и сверхъемкого двухстороннего двухслойного DVD-17.Когда устареет DVD?Что касается перспектив развития самой технологии DVD, в Интернете были сведения о разработке фирмой Pioneer "голубоголазера" для следующего поколения DVD-устройств, соответствующих качеству HDTV. А компания Hitachi Ltd объявила о своем
  • 7. намерении приступить к практическим исследованиям новейшей технологии диска с "ультравысокой" плотностью записи. Позамыслу разработчика, тот объем информации, который сегодня способен сохранить DVD-диск, будет размещаться насверхмалом диске диаметром менее одного сантиметра! Фирма планирует выпустить новинку, получившую условное название"micro record", в 2010 году, когда, по мнению компании, технология DVD полностью исчерпает свои возможности. Суть технологиисостоит в том, что информация кодируется при помощи мельчайших отверстий диаметром в одну стомиллионную долюмиллиметра, проделанных в поверхности носителя. Скорость вращения диска при считывании составит 100 оборотов в минуту, аинформационная плотность носителя - 1,2 Тбит, что эквивалентно полному собранию газетных новостей за 250 лет.DVD как носитель медиа-данныхВидеоКак в свое время CD-диски вызвали революционное изменение качества звука, так DVD должны значительно улучшитькачество "домашнего" видео. В отличие от домашнего видеомагнитофона на DVD-диске видеосигнал записан в компонентнойцифровой форме. Качество изображения при воспроизведении с DVD-диска должно соответствовать формам для студийноговещания. Таким образом, по цветопередаче, четкости и чистоте изображения, разрешающей способности, качествувоспроизведения мелких деталей и отсутствию искажений и видеошума стандарт DVD не только оказывается лучше, чемвидеозапись формата VHS, но даже заметно превосходит качество лазерных дисков LD (Laserdisc). Фильм, записанный на LD-диске, воспроизводится с разрешением 400-425 телевизионных линий. Разрешающая способность DVD достигает 480-500 линий,разрешение по горизонтали - 720 пикселей на каждой линии. Кроме того, поскольку DVD является оптическим форматом храненияинформации, качество фильма останется неизменным независимо от срока хранения и частоты проигрывания. И все это при том,что магнитные поля не оказывают никакого воздействия на хранящуюся информацию. Срок гарантированного храненияинформации, записанной на DVD-диске, должен быть не меньше, чем у CD, чей "век" сейчас официально объявлен равным стагодам.Известно, что традиционные телевизоры имеют соотношение сторон экрана 4:3, а широкоэкранные - 16:9. До появления DVDэто порождало некоторые проблемы при просмотре копии, созданной для одного типа телевизора, на другом. Теперь можно наодном DVD-диске записать фильм в трех версиях для последующего воспроизведения на любом телевизоре, например вширокоэкранном (черные полоски сверху и снизу изображения) или полноэкранном (изображение заполняет весь экран) вариантена обычном телевизоре или в специальном варианте для воспроизведения на широкоэкранном телевизоре высокой четкости.Можно записать футбольный матч при помощи нескольких камер, расположенных в разных точках поля, и затем самостоятельностроить план просмотра.DVD позволяет родителям легко установить возрастной ценз при просмотре фильмов. Достаточно одним нажатием кнопкиопределить категорию зрителя (PG, PG-13, R, NC-17), и фильм будет воспроизводиться в соответствующей редакции,автоматически пропуская сомнительные сцены.Естественно, фильмы на DVD-диске полностью защищены от копирования.К сожалению, стандарт DVD-Video предусматривает только распространение уже готовых видеоматериалов формата MPEG -что, в силу известных особенностей MPEG-кодирования, крайне затруднит их дальнейшее редактирование, например при помощиперсонального компьютера.DVD и MPEG-2Взятый за основу стандарт видеосигнала CCIR-601 требует для воспроизведения скорости цифрового потока 167 Мбит/с. Приэтом на 4,7 Гбайт стандартного DVD-диска можно сохранить всего 4 мин. оцифрованного видео. Отсюда вытекает необходимостьприменения компрессии данных.В DVD было решено использовать наиболее перспективный в настоящее время алгоритм компрессии информации MPEG-2,базирующийся на стандарте ISO/IEC 13818-2 и на эффективном методе динамического сжатия информации, предложенномгруппой MPEG (Moving Picture Experts Group). Этот метод основан на анализе повторений в видеоизображениях, которые получилиназвание избыточных. Примерно 95% данных при оцифровке видеосигнала повторяются и могут быть исключены без видимогоухудшения качества изображения. Следовательно, алгоритм MPEG-2 позволяет значительно снизить величину цифрового потокапри вполне приличном качестве изображения (60 полей/с, разрешение 720 х 480).Кодирование видеосигнала в DVD выполняется в два этапа. Сначала сигнал оценивается с точки зрения его сложности. Затемсложные изображения кодируются большим, а простые - меньшим числом битов путем "адаптивного" кодирования изменяющейсявеличины цифрового потока. DVD использует сжатие компонентного видеосигнала в формате 4:2:2 (сигнал яркости сэмплируется счетырехкратной частотой, а разностные сигналы Y-R и Y-G - с удвоенной базовой частотой), т.е. скорость цифрового потока можно
  • 8. снизить до 10 Мбит/с. Хотя средней скоростью цифрового потока принято считать величину 3,5 Мбит/с, реальная скоростьпередачи является величиной переменной и зависит от общей продолжительности фильма, сложности изображения (соотношениестатичного и движущегося изображения) и числа используемых аудиоканалов.Алгоритм сжатия MPEG-2 обеспечивает возможность записи видеосигнала со студийным качеством в течение двух часовтринадцати минут на одностороннем однослойном DVD-диске! Кроме того, при номинальной средней скорости цифрового потокадля видеоизображения, равной 3,5 Мбит/с, на диске остается достаточно места для пятиканальной фонограммы на трех языках идополнительных субтитров на четырех языках. С учетом звука и субтитров средняя скорость цифрового потока возрастет до 4,692Мбит/с. Таким образом, полноценный двухчасовой видеофильм может быть записан на одной стороне однослойного DVD-диска.Примерно 92% уже существующих фильмов умещаются в эти временные рамки. Нет больше необходимости прерывать просмотрфильма, чтобы перевернуть диск на другую сторону. Односторонний двухслойный DVD-диск увеличивает продолжительностьнепрерывного видеопросмотра до четырех часов!Для декодирования в реальном масштабе времени цифровой видеоинформации, записанной на DVD-диск с компрессиейMPEG-2, в полноценное телевизионное изображение была разработана специальная микросхема, получившая название LCI.Цифровой звук (Digital Surround Sound. Dolby AC-3)Многие DVD-фильмы, выпущенные в США и других странах, где распространен телевизионный стандарт NTSC содержатзвуковое сопровождение, записанное по системе Dolby AC-3 (она была переименована Dolby Laboratories в "Dolby Digital". Этасистема дает возможность воспроизводить звук через два или через пять плюс один (обозначается 5.1) звуковых каналов. Как иширокораспространенная в Европе система Dolby Pro Logic, система Dolby AC-3 является многоканальной с пятью абсолютнонезависимыми (дискретными) каналами - левым, средним, правым, левым-задним, правым-задним плюс одним общимнизкочастотным каналом (который может быть задействован для спецэффектов или дополнительной аудиоинформации). Каждыйиз пяти каналов воспроизводит 20-битный звук рования 48 кГц).Система Dolby AC-3, использующая величину цифрового потока, равную 348 Кбит/с, по достоинству оценена счастливымиобладателями домашних видеотеатров. Будучи истинной цифровой системой, Dolby AC-3 обеспечивает звук высочайшегокачества, большой динамический диапазон, широкую частотную полосу и низкий уровень шумов и искажений. Это особенно четкопроявляется при диалогах. Синхронно с изображением персонажа звук перемещается справа налево, спереди назад или даже подиагонали комнаты.Для потребителей, пока не имеющих системы Dolby AC-3, на DVD-диске записано звуковое сопровождение фильма в виде 16-битного звука качества CD, кодированного по системе Dolby Pro Logic (звук можно также прослушивать через традиционнуюсистему Dolby Surround Sound).Фильм на DVD может быть одновременно дублирован на восьми языках, что позволяет беспрепятственно распространятьвидеопродукцию по всему миру. При воспроизведении фильма просто выбирается требуемый вариант звукового сопровождения.Для тех регионов, где не используется телевизионная система NTSC, формат DVD-Video предусматривает кодированиезвукового сопровождения по системе MPEG-2 Audio (стандарт ISO/IEC 13818-3). Эта система дает пользователю целых семь(обозначается 7.1) высококачественных каналов, оцифрованных с частотой 48 кГц: дальний правый, правый, центральный, левый,дальний левый, правый задний, левый задний и общий (низкочастотный). Кроме того, кодирование звуковых каналов по системеMPEG-2 Audio значительно упрощает дубляж фильма на другие языки.Cубтитры и графикаФормат DVD-Video обеспечивает возможность дополнительного наложения субтитров. На одном и том же диске могут бытьзаписаны субтитры на 32 языках. Пользователю остается только выбрать нужный язык. Самое интересное в том, что титрыхранятся не в текстовой форме, а в пиксельной графике, записанной на диске в сжатой форме. Это очень важно, посколькупозволяет разместить не только текст, но и пояснительный чертеж и даже простенькую анимацию в любом удобном месте экрана.Палитра пиксельного изображения содержит 16 (24-битных) цветов. Хотя одновременно на экран выводится не более четырехцветов, каждый из них может иметь четыре уровня яркости одновременно. На каждый кадр фильма зарезервированы 62 Кбит дляхранения субтитров. Для вывода субтитров на экран предусмотрены такие эффекты, как прокрутка вверх/вниз, плавное"проявление", наложение и т.д.Компьютерные мультимедиа-данныеСоздатели DVD-диска воспользовались успехом CD-ROM в качестве носителя для компьютерных программ, баз данных,мультимедийных приложений и видеоигр, повторив не только его внешний вид, но и основные технологические принципы, при
  • 9. этом значительно увеличив его емкость.Растущий рынок графики с высоким разрешением и сложной анимацией и постоянное совершенствование программныхсредств продолжают неуклонно повышать требования к мощности и производительности компьютера, а также к емкости носителя.Стандарт высокоемкого диска DVD должен помочь удовлетворить спрос на высокоемкие носители.Достоинства DVD-ROMа очевидны:- гораздо большая по сравнению с CD-диском емкость DVD-диска;- совместимость по старшинству. Устройства DVD-ROM могут считывать уже существующие библиотеки данных на CD-дисках,музыкальные программы на CD-аудио, CD-I, Video CD, Photo CD, а также видеофильмы, распространяемые на DVD. Однакоследует оговориться, что воспроизведение полноэкранного видео требует довольно мощных компьютеров или установкидополнительной платы-декодера MPEG-2.- большая емкость одной стороны диска позволяет пользователям оперировать сразу всеми данными, не разбивая их начасти;- единая файловая система для любых типов информации;- более высокая скорость обмена данными (transfer rate) DVD-устройства по сравнению с CD-ROM сделает работупользователя быстрой и удобной;- дальнейшее совершенствование технологии DVD вызовет появление однократно записываемых (DVD-Write Once) имногократно перезаписываемых (DVD-Rewritable) дисков. Записываемые DVD-диски будут полностью совместимы с DVD-ROM;- высокая надежность хранения данных;- приемлемая цена. Новые устройства для считывания DVD-дисков будут вполне сопоставимы по цене с существующими CD-устройствами.Итак, явные преимущества стандарта DVD делают этот носитель нового поколения неоспоримым лидером рынка оптическихнакопителей для компьютеров. Никогда еще пользователь не получал столько дискового пространства, такого быстрого временидоступа и такой надежности хранения информации сразу. DVD-диски открывают перед мультимедийными, графическими,игровыми и прочими приложениями возможности, которые сегодня просто трудно представить.Технические Характеристики и СпецификацииПАРАМЕТР СD DVD-5 DVD-9 DVD-10 DVD-18Диаметр диска120 мм (4,75дюйма)120 мм (4,75 дюйма)Толщина диска 1,2 мм 1,2 мм (0,6 + 0,6)Длинна волны лазера780 нм(инфракрасный)650 / 635 nm (красный)Апертура линзы 0,45 0,60Ширина трека 1,6 mм 0,74 mмМинимальный размер "дырки" 0,83 mм 0,4 mmОринтировочная скорость 1,2 м /с CLV 4,0 м/с CLVЧисло сторон 1 1 1 2 2Число рабочих слоев на стороне 1 1 2 1 2Емкость диска 680 Мбайт 4,7 Гбайт 8,5 Гбайт 9,4 Гбайт 17,0 ГбайтВремя воспроизведения 74 мин. аудио133 мин./ рабочий слой (видеоканал, 3 аудиоканала, 4канала субтитров при 4,69 Мбит/с)
  • 10. Скорость считывания видео1,44 Мбит/с(видео, аудио)переменная от 1 до 10 Мбит/с (видео, аудио, субтитры)Алгоритм компрессии видео MPEG-1 MPEG-2Звуковое сопровождениедва канала -MPEG2 кан. LPCM для NTSC и MPEG-аудио;2 канала LPCM для PAL (Linear Pulse Code Modulation) 2или 5.1 канала Dolby AC-3;дополнительно до 8-и языковСубтитры нет до 32-х вариантов языковФайловая система (компьютерныепрограммы и видеоприложения)ISO-9660 micro UDF и/или ISO-9660