Цифровой видеодиск (DVD)

В конце 1997;гo — начале 1998 года на рынке стали появляться диски и приводы DVD. Этот стандарт был создан с расчетом на то, чтобы заменить разные носители сразу в нескольких областях — и в индустрии видео, и в сфере информационных технологий, и в звуковых записях, и даже, возможно, в индустрии игровых картриджей. По замыслу разработчиков, это должен быть некий «универсальный» носитель, необычайно вместительный и надежный.

Емкость стандартного (одностороннего, однослойного) диска составляет 4,7 Гбайт, то есть почти в восемь раз превышает емкость обычного CD-ROM. В формате MPEG-2 на DVD-диск можно записать видеофильм продолжительностью около 130 минут со звуковым сопровождением на восьми языках и субтитрами на 32 языках.

Использование двухслойных двухсторонних дисков позволяет увеличить емкость DVD-носителя вчетверо при незначительном повышении стоимости дисководов и самих дисков. Верхний слой таких дисков делается полупрозрачным, а внутренний — полностью отражающим. Для чтения информации лазерный луч фокусируется на поверхности внутреннего слоя, «игнорируя» помехи, создаваемые верхним слоем.

Диски, созданные по этой несколько модифицированной лазерной технологии, так же как и традиционные компакт-диски, используют для хранения данных углубления, расположенные в виде спиральной дорожки, «завитой» по всей поверхности диска. Так же как и в случае с CD, при считывании информации точно сфокусированный лазерный диод испускает луч, который, отражаясь от углублений на вращающемся диске, затем попадает на светочувствительный элемент. Таким образом, действуя по двоичной системе («есть сигнал — нет сигнала»), компьютер считывает информацию с носителя. По размерам же диски CD и DVD абсолютно одинаковы — DVD разве что немного тоньше. Естественно, так же как и CD-диски, DVD производится в двух форм-факторах 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма). Наиболее распространенным, как и в случае с CD, скорее всего, будет форм-фактор 12 см — ведь именно на него рассчитано большинство дисководов и DVD-плейеров.

В чем же заключаются различия между DVD и CD? В первую очередь у DVD-дисков меньший диаметр углублений, на дорожке они расположены с меньшим «шагом», и самих дорожек на диске гораздо больше. Использование насечек меньшего размера стало возможным благодаря применению высокочастотного лазера, посылающего более «плотный» луч. В то время как лазер в обычном устройстве CD-ROM имеет длину волны 780 нанометров, устройства DVD используют лазер с длиной волны 650 или 635 нм, что позволяет покрывать лучом в два раза больше насечек на одной дорожке и в два раза больше дорожек. Кроме того, поверхность диска, отведенная для хранения данных, немного больше, чем у CD-ROM, DVD также предусматривает новый формат секторов и более надежный код коррекции ошибок. Все эти нововведения позволили достичь примерно в семь раз большей емкости дисков DVD, чем традиционных CD.

Но семикратный прирост емкости диска — это далеко не предел. Пожалуй, самое интересное в спецификациях DVD — это возможность создания двухсторонних и двухслойных дисков.

Двухсторонний диск делается просто: так как толщина диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD-ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсторонний DVD. Правда, придется вручную переворачивать его, но с развитием технологий DVD появятся приводы, способные читать обе стороны без вмешательства пользователя.

Технология создания двухслойных дисков чуть более сложна: данные записываются в двух слоях — нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на одной частоте, лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на другой — получает данные «со дна» .

Первый (ближний к лазеру) слой полупрозрачный. Благодаря этому, меняя фокусировку лазера, можно считывать информацию как с первого слоя, так и с расположенного за ним второго. Поскольку время переключения фокусировки достаточно мало, применение двух слоев позволяет получить диск с «непрерывной» емкостью 8,5 Гбайт (стандарт DVD-9 — односторонний двухслойный диск (DL/SS, рис. 2), емкостью соответственно 8,5 Гбайт).

Вместимость двухслойных DVD-дисков не в два раза больше, чем у однослойных, как следовало бы ожидать, а немного меньше: дабы минимизировать помехи, возникающие при прохождении луча лазера через внешний слой, минимальный размер углублений на дорожках был повышен с 0,4 мм до 0,44 мм. Кстати, в результате немного повысилась скорость считывания информации с таких дисков.

Приводы DVD имеют довольно медленную скорость вращения дисков, даже по сравнению с устаревшими трехскоростными устройствами CD-ROM. Однако, так как на DVD-дисках данные размещены более плотно, чем на CD, скорость передачи соответствует скоростям девятискоростных дисководов CD-ROM, что в цифрах соответствует 1,3 Мбит/с. Дисководы, работающие с такой скоростью, называются двухскоростными.

Второе поколение устройств DVD будет иметь удвоенную скорость. Это не повлияет на качество проигрываемого видео (1,3 Мбайт вполне достаточно для обеспечения ровного и четкого видеоряда), зато увеличит скорость загрузки программного обеспечения с DVD-ROM.

Существует и два варианта записываемых DVD-дисков. Это стандарт DVD-R и DVD-RAM. Первый стандарт аналогичен CD-R — данные на диск могут быть записаны только единожды. Луч лазера «выжигает» углубления в специальном слое, нанесенном на диск.

Еще один стандарт — DVD-RAM — позволяет записывать данные на диск многократно. Он основан на технологии смены фазы (phase change): луч лазера разогревает специальный отражающий магнитосодержащий слой, нанесенный на диск, а затем под воздействием магнитной головки в этом слое формируются углубления. Застывая, слой сохраняет форму, полученную в результате воздействия головки, а значит, и данные. При перезаписи достаточно повторить операцию. Количество циклов «чтение/запись» для данной технологии оценивается в миллионы раз.