cd_dvd_ bluray najnowszy

PŁYTY KOMPAKTOWE

Wst

Zapis d

ku na dysku (płycie) znany jest od bardzo dawna.

Sposób zapisywania analogowy, polegaj

cy na odci

ciu w tworzywie

rowka o gł

boko

ci zale

nej od warto

ci chwilowej d

charakteryzuje si

Ŝą

podatno

na zakłócenia, wywołane np.

zabrudzeniem płyty (trzaski, doprowadzaj

ce wielu melomanów do

szału) i zniekształcenia, wywołane np. ograniczeniami konstrukcyjnymi

(nierównomierno

ść

obrotu talerza, drgania, pasmo przetwornika). Jest

poza tym mało trwały, co powoduje zniekształcenia proporcjonalne do

ycia.

Płyta kompaktowa (inne nazwy - dysk kompaktowy, fonodysk) jest

pierwszym urz

dzeniem elektronicznym, w którym zastosowano cyfrowy

zapis d

ku. Ostatnie lata charakteryzuj

niebywałym rozkwitem

technik opartych o zapis optyczny na dyskach kompaktowych i

pojawieniem si

coraz to nowszych urz

dze

wykorzystuj

cych te

techniki. Oprócz wcze

niej znanych zastosowa

, dotycz

cych typowych

odtwarzaczy audio-CD, bezkontaktowy optyczny zapis informacji

znajduje szerokie wykorzystanie w aplikacjach multimedialnych, we

wszelkiego rodzaju grach komputerowych, jako mapy terenowe i

miejskie, słowniki i dane encyklopedyczne, przewodniki podró

y i inne

e zbiory informacji nie podlegaj

ce ci

głym zmianom.

Główne zalety zapisu cyfrowego na płytach CD:

- szerokie pasmo przenoszenia ze stał

charakterystyk

- du

y odst

p sygnału od szumu

- n-ta kopia jest jako

ci oryginału

- b. du

e tłumienie przesłuchów mi

dzykanałowych

- małe wymiary,

- du

a g

sto

ść

zapisu,

- wierno

ść

odtwarzania,

- odporno

ść

na zabrudzenia, zadrapania

- trwało

ść

zapisu

- odporno

ść

na zniekształcenia i zakłócenia sygnału.

Rys historyczny

CD, czyli płyta kompaktowa, jest dzieckiem dwóch pot

ęŜ

nych

koncernów elektronicznych - europejskiego Philipsa i japo

skiego Sony.

Paradoksalnie powstała ona jako produkt uboczny, gdy

pocz

tkowe

prace prowadzone w laboratoriach Philipsa na temat optycznego zapisu

informacji dotyczyły systemu rejestracji obrazów telewizyjnych, znanego

jako Laser Vision - LV.

Pierwszy laboratoryjny model tzw. dyskowidu zaprezentowano ju

w 1972 roku. Prace nad rejestracj

płytow

obrazu zostały jednak

przyhamowane ze wzgl

du na ogromny wzrost popularno

ci, a co za

tym idzie komercyjny sukces systemu magnetowidowego. Powstała

koncepcja, by nabyte do

wiadczenia dotycz

ce zapisu optycznego

wykorzysta

wła

nie w dziedzinie rejestracji d

ku na płycie.

Współpraca firm zaowocowała powstaniem systemu Compact Disk,

opartego ju

wtedy o 16-bitow

modulacj

PCM, zastosowanie nowego

rodzaju kodu korekcji bł

dów CIRC i specjalnego kodu kanałowego

EFM. Pierwsza publiczna prezentacja odtwarzacza CD nast

piła w 1980

roku, a za autorów rozwi

zania uwa

a si

Holendra Lodewijka Ottensa i

Japo

czyka Toshidat

Doi.

Wylansowana z powodzeniem płyta kompaktowa nosiła oficjaln

nazw

CD-DA (Compact Disk Digital Audio ). Dla zapewnienia

zgodno

ci systemu, w oparciu o który wielu producentów zacz

ło

wytwarza

nowe wyroby, opracowano zbiór podstawowych ustale

parametrów. Format CD-DA był tak dobrze przemy

lany i opracowany,

e nie tylko (co jest wielk

rzadko

) został przyj

ty jako

znormalizowany system

wiatowy, ale tak

e stanowi do tej pory baz

dla

kolejnych opracowa

i ustale

nowych standardów. Stało si

to głównie

z powodu perspektywicznie sformułowanych zało

. Na płycie, która

miała pierwotnie słu

zapisowi muzyki, przewidziano ju

wówczas

liwo

ść

rejestracji dodatkowych danych. Umo

liwiło to wykorzystanie

płyty kompaktowej w wielu innych zastosowaniach.

Z niewielkim opó

nieniem w stosunku do CD-DA pojawiła si

pami

ęć

dyskowa CD-ROM, wykorzystywana w zastosowaniach

komputerowych jako dodatkowy, zewn

trzny no

nik informacji masowej

typu Read Only Memory (pami

ęć

tylko do odczytu). Niedogodno

płyt

o formacie CD-DA była niemo

liwo

ść

powtórnego zapisu, czyli

wykorzystania ich podobnie do kaset magnetofonowych. Szybki rozwój

technologii umo

liwił jednak zmian

tej sytuacji i wprowadzenie na rynek

płyt i urz

dze

umo

liwiaj

cych powtórn

rejestracj

Funkcjonowanie płyty kompaktowej - system optyczny płyty CD-DA

Optyczna płyta kompaktowa z zapisem cyfrowym (CD) ma kształt

ąŜ

ka o

rednicy 120 mm i grubo

ci 1,2 mm, z otworem (zał

cznik 1).

Składa si

on z jednej strony z podło

a no

nego wykonanego z

prze

roczystego tworzywa sztucznego (polikarbonylu - inaczej

poliw

glanu) o grubo

ci prawie 1,2 mm - tworzywo to jest stosowane do

wyrobu szkieł okularowych.

Na podło

e, b

ce jednocze

nie warstw

ochronn

, jest

naniesiona odbijaj

wiatło bazowa warstwa aluminiowa, która jest

nikiem informacji. Warstwa ta jest niezwykle cienka i ma grubo

ść

ok.

50 nm.

Z drugiej strony płyty jest ona chroniona przez warstw

specjalnego

lakieru o grubo

ci ok. 15 um, na której jest nadrukowana etykieta płyty.

Na bazowej warstwie informacyjnej s

zakodowane dane w postaci

mikroskopijnych zagł

bie

(z ang. pitów) o zmiennej długo

ci i zmiennej

odległo

ci wzajemnej - gł

boko

ść

pitu wynosi od 0,11 - 0,2

m. Pity s

umieszczone na spiralnej

cie

ce, prowadz

cej od wewn

trz na

zewn

trz płyty.

Odczyt zakodowanej informacji jest dokonywany za pomoc

zki

promieniowania laserowego, przedostaj

cej si

przez prze

roczyst

warstw

poliw

glanu i dokładnie zogniskowanej na informacyjnej

powierzchni bazowej.

Przenikaj

c do warstwy poliw

glanu wi

zka laserowa daje na jego

powierzchni zewn

trznej rozogniskowan

plam

rednicy około 1 mm,

podczas gdy na powierzchni bazowej

rednica plamki

wietlnej wynosi

około 0,5

m. Wybór soczewki ogniskuj

cej o tak krótkiej ogniskowej jest

podyktowany konieczno

miniaturyzacji rozmiarów odtwarzacza, a

tak

e potrzeb

zmniejszenia wpływu ewentualnych zanieczyszcze

czy

zarysowa

powierzchni płyty na jako

ść

odczytu.

Odporno

ść

na zanieczyszczenia i zadrapania

zka laserowa ma na powierzchni warstwy ochronnej

stosunkowo du

Ŝą

rednic

w porównaniu ze

rednic

plamki skupionej

na dnie pitu.

Mimo zastosowania kodu korekcyjnego CIRC jest to tak

przyczyn

niewielkiej wra

liwo

ci dysku CD na zanieczyszczenia (nawet

e) czy zadrapania eksploatacyjne – wyja

nia to rysunek.

0,5

m pit (zagł

bienie)

warstwa

odbijaj

warstwa

prze

roczysta

1 mm zadrapania zanieczyszczenia

(poliw

glan)

Z wielko

ci zogniskowanej plamki promieni laserowych, parametrów

mechanicznych cało

ci systemu oraz z ustalonej długo

ci fali promienia

laserowego (~760 nm - podczerwie

, chocia

stosuje si

coraz krótsze)

wynika szeroko

ść

cie

ki (a zarazem szeroko

ść

pitów), wynosz

ca około

0,6

m oraz odst

p pomi

dzy

cie

kami, maj

cy warto

ść

około 1,6

sto

ść

zapisanej informacji na płycie CD jest bardzo du

ne – podstawowe parametry zapisu na CD:

•

elementarna jednostka informacji zajmuje

rednio powierzchni

ok.

1,1

, tzn. na 1 mm

zawarto ok. 1,2 Mbit informacji

•

długo

ść

spirali na płycie o

rednicy 12 cm wynosi około 6

kilometrów

•

a g

sto

ść

informacji pozwala na zapisanie ok. 80 min d

stereofonicznego

•

stotliwo

ść

próbkowania 44,1 kHz

•

próbkowanie (gł

boko

ść

bitowa) 16 bitów

•

dko

ść

zapisu ok. 1,3 m/sek

•

obroty 200 ÷ 500 obr/min z niemierzaln

nierównomierno

•

charakterystyka cz

stotliwo

ciowa ok. 20 Hz ÷ 20 kHz (stała)

•

odst

p sygnału od szumu > 90 dB

•

tłumienie mi

dzykanałowe > 90 dB

•

współczynnik zawarto

ci harmonicznych < 0,005 %.

Zasad

optycznego odczytu danych z płyty kompaktowej

zobrazowano na zał

czniku 2.

ródło promieniowana laserowego jest umieszczone w ognisku

soczewki kolimacyjnej, zmieniaj

cej wi

rozbie

na równoległ

długiej ogniskowej. Wytworzona wi

zka promieni jest zogniskowana na

drugim ko

cu toru laserowego przez inn

soczewk

umieszczon

pod płyt

kompaktow

. Sterowanie poło

eniem tej soczewki zarówno w

pionie, jak i w poziomie odbywa si

elektromagnetycznie.

Specjalny układ optyczny, zło

ony z pryzmatów polaryzuj

cych

powoduje,

e promienie pierwotne s

przepuszczane bez przeszkód,

natomiast promienie odbite od powierzchni bazowej s

kierowane przez

lustrzan

powierzchni

pryzmatu na fotodiod

. Promie

laserowy,

padaj

cy na wyst

p na powierzchni bazowej płyty jest całkowicie

odbijany i odczytywany przez fotodiod

. Natomiast promie

napotykaj

cy na zagł

bienie jest wygaszany z powodu tzw. rezonansu

kowego.

Zjawisko wygaszania promienia odbitego od dna pitu polega na

tym,

e gł

boko

ść

pitu jest równa

długo

ci fali promieniowania

wiatła

laserowego w warstwie poliw

glanu. Warstwa ta ma współczynnik

załamania

wiatła = 1,5. Zatem

wiatło lasera o długo

ci fali - 760nm =

0,76

m w warstwie ochronnej ma długo

ść

fali = 0,76 : 1,5 = 0,5

m. Pity

maj

gł

boko

ść

ok. 0,11 ÷ 0,15

m, co stanowi 1/4

wiatła lasera. Pity

te tworz

tzw. rezonator wn

kowy dla okre

lonej długo

ci fali

wietlnej.

Wskutek interferencji pomi

dzy falami odbitymi od dna pitu i płaszczyzny

bazowej, nast

puje prawie całkowita eliminacja promieni odbitych od

dna pitu. Dzi

ki temu pr

d odczytu z diody detekcyjnej charakteryzuje

wył

cznie dwoma stanami binarnymi. Zatem

wiatło padaj

c raz na

zagł

bienie, raz na powierzchni

bazow

płyty moduluje pr

d diody

detekcyjnej.

Z powy

szego opisu wynika, jak istotn

rol

spełnia precyzja

działania serwomechanicznego systemu ogniskowania i naprowadzania

lad oraz dokładno

ść

obrotów dysku. Aby sobie u

wiadomi

, o jak

precyzj

tu chodzi, wyobra

my sobie płyt

CD w 1000-krotnym

powi

kszeniu. Wówczas

rednica dysku wynosiłaby 120 m, odległo

ść

dzy s

siaduj

cymi zwojami spirali -1,6 mm, szeroko

ść

zagł

bienia -

0,6 mm, a jego gł

boko

ść

zaledwie dostrzegalna - 0,1 mm. Tak bardzo

ej dokładno

ledzenia nie mo

na zapewni

w drodze

mechanicznej. Wła

ciwo

ci fizyczne poliw

glanu i narz

dzi tłocznych

przy nawet najlepszym przeprowadzeniu procesu produkcyjnego nie

zapewniaj

tak ostrych tolerancji w zakresie niecentryczno

ci dysku i

falisto

ci jego powierzchni.

Stabilizacja pr

dko

ci obrotowej

Sygnał kontroluj

cy pr

dko

ść

wirowania silnika obracaj

cego dysk

jest wytwarzany przez generator kwarcowy synchronizowany sygnałem

taktuj

cym kodera, zarejestrowanym w ka

dej ramce sygnału

cyfrowego. Przy tej stabilno

ci w odtwarzanym sygnale d

kowym nie

wyst

puje dr

enie ani kołysanie d

ku (ang. wow and flutter).

System ogniskowania i utrzymywania plamki na

cie

ce zapisu

W systemie autokorekcji ogniskowania wykorzystano fotodiod

specjalnej konstrukcji. Jej warstwa fotoczuła jest podzielona na 4

wzajemnie odizolowane sektory (dioda kwadrantowa).

li promieniowanie lasera jest zogniskowane prawidłowo, to jego

ęść

odbita pada równomiernie na wszystkie sektory. W przypadku

niewła

ciwego ogniskowania promieniowanie odbite o

wietla

nierównomiernie poszczególne sektory, co powoduje generacj

sygnału

korekcyjnego słu

Ŝą

cego do podnoszenia lub opuszczania cewki

obejmuj

cej soczewk

ogniskuj

. Na podobnej zasadzie działa

system utrzymywania plamki na

cie

ce zapisu.

W jednym z rozwi

, uznanym za najbardziej niezawodne,

korzysta si

w tym celu z dwóch pomocniczych promieni laserowych

utworzonych przez rozszczepienie dyfrakcyjne wi

zki podstawowej.

Plamki promieni pomocniczych przebiegaj

po jednej i drugiej stronie

cie

ki zapisu, jedna przed, druga za, plamk

sygnałow

. Je

li promie

odczytuj

cy zboczy ze

ladu, to pr

dy wytworzone w dodatkowych

sektorach fotodiody przez odbite wi

zki pomocnicze staj

nierówne i

układ korekcyjny przesunie odpowiednio głowic

z soczewk

liwo

ci korekcji wynosz

zwykle około 100

rednic plamki

wybieraj

cej.

Zapis

Podstawowymi elementami informacji s

zagł

bienia (pity),

naniesione na dysk w czasie procesu produkcji. Układaj

one wzdłu

spiralnej

cie

ki, rozwini

tej od

rodka na zewn

trz dysku. Szeroko

ść

zagł

bienia waha si

od 0,5 do 0,6

m. Długo

ść

pitów zawiera si

dzy 0,87 ÷ 3,18

Przy zapisie np. sygnału stereofonicznego dwa sygnały analogowe,

L i P, s

filtrowane (20 Hz ÷ 20kHz), po czym w czasie T=

44100

pobiera si

dwie próbki, przetworzone na dwa słowa 16-bitowe, w ci

L, P, L, P itp.

Szybko

ść

transmisji wynosi zatem:

= 2 (kanały) x 16 (bitów / słowo) x 44100 (słów / sek) = 1,41 Mbit/s.

* * *

Informacje na dysku s

zgrupowane w bloki, nazywane ramkami.

da ramka zawiera sub-kody, zawieraj

ce informacje dodatkowe

oraz bity kontrolne umo

liwiaj

ce korekcj

bł

dów.

Subkody zawieraj

nast

puj

ce informacje:

- liczba utworów zawartych na dysku

- numer odtwarzanego utworu

- czas trwania w minutach i sekundach

- nazwa producenta

- rok produkcji i numer serii.

Subkody mog

zawiera

informacje tekstowe, np. tekst

piosenki, wykonawców, autorów, a tak

e krótkie obrazy wizyjne.

Wytwarzanie płyt tłoczonych

Aby wyprodukowa

seri

dysków CD-DA, nale

y najpierw wykona

matryc

, czyli „dysk - matk

”.

Zmodulowane

wiatło lasera pada na obracaj

szklan

płyt

idealnie wypolerowana metodami stosowanymi w produkcji luster

teleskopów kosmicznych. Płyta pokryta jest materiałem

wiatłoczułym, o

grubo

ci 0,1

Zapis zaczyna si

rodka płyty z pr

dko

500 obr/min i

czy na obrze

u z pr

dko

200 obr/min.

Przy produkcji płyt z tej matrycy musi by

zachowana bardzo du

czysto

ść

powietrza (jak przy produkcji układów scalonych, nie wi

cej jak

kilkadziesi

t cz

stek o

rednicy 0,5

m /m

, w pomieszczeniu

produkcyjnym panuje nadci

nienie). Cz

steczki dymu papierosowego

maj

rednic

do 6

wietlon

płyt

po wywołaniu trawi si

w miejscach

wietlonych, po czym pokrywa elektrolitycznie bardzo cienk

(prze

roczyst

) warstw

srebra. Warstw

oddziela si

od płyty i

pokrywa warstw

niklu, która słu

y jako podło

e do wykonania grubszej

matrycy ze stopów metali. Matryca słu

y do wytłaczania płyt z tworzywa.

Po wytłoczeniu i zastygni

ciu zapis na tworzywie pokrywa si

warstw

aluminium, która odbija

wiatło lasera. Nast

pnie pokrywa si

wszystko warstwa ochronn

o grubo

ci ok. 1,1 mm, wycina otwór z

dokładno

m i obrabia kraw

dzie.

Płyty zapisywalne

Rozwój technologii spowodował pojawienie si

rozwi

umo

liwiaj

cych zapis danych na płycie kompaktowej bezpo

rednio

przez u

ytkownika. W

ród tych rozwi

na wyró

techniki z

liwo

jednokrotnego zapisu oraz wielokrotnego zapisu.

Zapis jednokrotny

Jest to format nazwany CD-R (Compact Disk Recordable). Sposób

zapisu jednokrotnego jest obecnie realizowany ró

nymi metodami

(opiszemy trzy najcz

ęś

ciej stosowane).

Metoda 1. Bazowa powierzchnia odbijaj

ca płyty pokryta zostaje

mikroskopijnymi p

cherzykami gazu wydobywanymi ze specjalnej

domieszki przez promie

laserowy o podwy

szonej energii. Zgrupowania

tych p

cherzyków tworz

swojego rodzaju pity o innej zdolno

załamania

wiatła, co umo

liwia rozró

nienie odbijanego przez nie

wiatła wytwarzanego przez normalny ju

promie

laserowy u

ywany

podczas odczytu.

Metoda 2. Inn

metod

jest zastosowanie w miejsce aluminiowej

warstwy bazowej materiału krystalicznego, zmieniaj

cego sw

struktur

na tzw. amorficzn

, zmieniaj

t odbicia promienia pod wpływem

nagrzania przez promie

wietlny o du

ej energii.

Metoda 3. Pomi

dzy warstw

ochronn

a odbijaj

powierzchni

bazow

jest umieszczana fotoczuła warstwa. W charakterze powierzchni

odbijaj

cej jest tu stosowany specjalny stop złota. Podczas zapisu

wysokoenergetyczna wi

zka laserowa zapisu jest ogniskowana na

powierzchni naniesionego pokrycia. Pod wpływem promieniowana

materiał pokrycia odparowuje i powstaj

domeny o innym współczynniku

pochłaniania

wiatła. W ten sposób nanoszone s

pity.

Zapis wielokrotny

Jest to format nazwany CD-RW (Rewriteable).

Sposoby wielokrotnego zapisu informacji na płytach kompaktowych

oparte na metodzie magneto-optycznej.

Tak

e i w tym przypadku zasada tworzenia pitów polega na lokalnej

zmianie struktury warstwy, tak aby padaj

cy promie

laserowy odbijał si

od niej pod innym k

tem.

Jednak

e w technikach magneto-optycznych musi istnie

liwo

ść

przywrócenia struktury warstwy do stanu pierwotnego. Dyski

tego typu zawieraj

terbowo-ferrytowo-kobaltow

warstw

magnetyczn

(zał

cznik 3).

Nad płyt

znajduje si

elektromagnes polaryzuj

cy, którego warto

ść

pola jest tak dobrana, by pod jego wpływem w normalnych warunkach

nie była mo

liwa zmiana aktualnego stanu namagnesowania warstwy.

eli jednak impuls laserowy pada na okre

lony punkt warstwy,

wówczas zostaje ona w tym miejscu podgrzana, co powoduje jej

rozmagnesowanie. Podczas ochładzania ukierunkowanie magnetyczne

tego mikroobszaru zmienia si

zgodnie z kierunkiem przyło

onego pola

magnetycznego i pozostaje ju

w nowym poło

eniu. Zmiana tego

poło

enia mo

e nast

po ponownym podgrzaniu warstwy przy

równoczesnej zmianie kierunku pola magnetycznego.

Aby było mo

liwe rozmagnesowanie materiału, temperatura

warstwy musi przekroczy

tzw. punkt Curie.

Podczas odczytu jest wykorzystywany efekt Kerra, polegaj

cy na

skr

ceniu płaszczyzny polaryzacji odbitego

wiatła laserowego w

zale

ci od stanu namagnesowania no

nika. Odbita wi

zka jest

przepuszczana przez filtr polaryzacyjny, który kieruje j

, w zale

ci od

zawarto

ladu, do jednego z dwóch fotodetektorów, gdzie po analizie

porównawczej jest oceniana zawarto

ść

bitowa odczytywanej informacji.

Płyty magneto-optyczne mo

na zapisywa

i kasowa

do miliona

razy.

MiniDisc

W urz

dzeniach tych s

stosowane dyski magneto-optyczne o

rednicy 2,5 cala (64 mm).

Przy tak małych rozmiarach no

nika, dla zachowania podobnego

jak w dyskach o

rednicy 12 cm ł

cznego czasu odtwarzania całej płyty

(ok. 74 min), zastosowano specjaln

metod

kompresji danych ATRAC.

Odporno

ść

na wstrz

Wra

liwo

ść

na wstrz

sy, która jest najpowa

niejsz

wad

wszystkich odtwarzaczy CD, wyeliminowano dzi

ki zastosowaniu

buforowej pami

ci RAM o du

ej pojemno

ci. Dane po odczycie i

zdekodowaniu napływaj

z szybko

około 1,4 Mb/s, podczas gdy

system wymaga zwykle strumienia danych o szybko

ci przepływu 0,3

Mb/s. Dzi

ki temu tworzy si

zapas informacji, który jest czasowo

przechowywany we wspomnianej pami

ci buforowej, nosz

cej nazw

Shock-Proof-Memory. Pami

ęć

ta jest aktualizowana na bie

Ŝą

co i mo

pomie

kilka, kilkana

cie sekund zapisanego na płycie materiału

fonicznego. Je

eli pod wpływem wstrz

su funkcjonowanie układu

naprowadzaj

cego promie

laserowy zostanie zakłócone, wówczas

dzi

ki zmagazynowanemu zapasowi informacji odtwarzanie przebiega

dalej prawidłowo, a kilkusekundowy okres czasu w wi

kszo

wypadków wystarcza do odszukania wła

ciwego miejsca na dysku i

wznowienia odczytu.

Szybko

ść

obrotowa no

nika

W wiruj

cych no

nikach informacji s

wykorzystywane dwie

podstawowe metody stosowania pr

dko

ci obrotowych - CAV (Constant

Angular Velocity) i CLV (Constant Linear Velocity).

W no

nikach opartych o metod

CAV wiruj

cy dysk obraca si

stał

dko

tow

. Zasada ta znalazła zastosowanie na przykład

w d

kowych płytach analogowych, komputerowych dyskach

elastycznych, czy dyskach twardych. Realizacja systemu nap

dowego

jest tu niezwykle prosta - silnik powinien obraca

ze stał

dko

lad zapisu na dyskach twardych czy elastycznych przebiega wzdłu

koncentrycznych, zamkni

tych

cie

ek. Poniewa

cie

ka ma

jednakow

pojemno

ść

bitow

, a fizyczna długo

ść

dej z nich ze

wzgl

du na ró

ny promie

jest oczywi

cie inna - wi

c zastosowana musi

w tym przypadku ró

na g

sto

ść

zapisu na poszczególnych

cie

kach. Jest to pewna niedogodno

ść

tej formy zapisu, poniewa

efektywna g

sto

ść

zapisu całego dysku jest okre

lona g

sto

najbardziej wewn

trznej

cie

ki.

Na no

nikach optycznych jest stosowany zapis typu CLV. Polega

na tym,

e wi

zka laserowa pod

ąŜ

a za

ladem informacyjnym ze stał

dko

liniow

. Oznacza to w konsekwencji,

e pr

dko

ść

obrotowa

silnika nap

dzaj

cego zmienia si

w zale

ci od poło

enia głowicy

odczytuj

cej. Tak wi

c w przypadku odczytu danych z wewn

trznych

rejonów płyty pr

dko

ść

obrotowa jest mniejsza ni

podczas odczytu

cie

ki poło

onej bli

ej zewn

trznej kraw

dzi no

nika.

Niew

tpliwa korzy

ść

takiego rozwi

zania le

y w pełnym

wykorzystaniu fizycznych mo

liwo

ci ustalonej g

sto

ci zapisu na całej

powierzchni płyty. Taki sposób zapisu szczególnie dobrze nadaje si

rejestracji strumieni informacji ze swej natury ci

głych, jak to ma miejsce

dla no

ników danych audio czy video.

Dyski z zapisem CLV posiadaj

jedn

spiraln

cie

, która

rozpoczyna si

rodku no

nika i zmierza ku jego zewn

trznej kraw

dzi

zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Standardowa liniowa pr

dko

ść

zapisu wynosi 1,3 m/s, za

dko

ść

obrotowa mechanizmu nap

dzaj

cego zawiera si

w granicach od 200

do 500 obrotów na minut

. Wielko

ci te maj

swoje

ródło w przej

tych

pierwotnych ustaleniach dotycz

cych zapisu CD-DA, b

cego

praojcem kolejnych przyjmowanych ustale

i standardów. Pr

dko

ść

jest obecnie okre

lana jako "pojedyncza" (Single Speed).

Zapotrzebowanie na wi

ksze pr

dko

ci zapisu, jak to ma miejsce w

zastosowaniach multimedialnych czy telewizji cyfrowej, spowodowały

pojawienie si

mechanizmów nap

dowych z podwójn

, poczwórn

, a

ostatnio nawet kilkudziesi

ciokrotnie wi

ksz

dko

zapisu.

Uwagi eksploatacyjne

1. Płyt

nale

y zakłada

zawsze etykiet

do góry

2. Najbardziej wra

liwym miejscem na uszkodzenie jest strona etykiety,

gdy

warstwa ochronna ma po tej stronie grubo

ść

kilkudziesi

ciu

mikrometrów.

3. Wyjmowanie z pudełka - nacisn

ąć

rodek i podnie

ść

4. Co jaki

czas przed wło

eniem do odtwarzacza przeczy

szmatk

kurz dostaje si

do mechanizmu, wycieraj

prowadnice i przeskakuje

cie

ki. Czy

tylko ruchem promienistym - najlepiej jednorazow

chusteczka nas

czon

specjalnym płynem czyszcz

cym.

5. Unika

zadrapa

(ograniczona mo

liwo

ść

korekcji) i odcisków palców

- przykleja si

kurz.

6. Chroni

przed nagrzaniem - sło

ce, kaloryfer, nie kła

ść

wzmacniaczu - mo

e si

odkształci

7. Chroni

przed du

Ŝą

wilgotno

- uszkodzenia na kraw

dziach.

8. Nie przykleja

naklejek na etykiecie (poza dostarczonymi przez

producenta) - uszkodzenie mechanizmu.

9. Raz przyklejonych etykietek nie odrywa

10. Opisywa

ew. mi

kkim pisakiem - nigdy ołówkiem lub długopisem.

DVD (Digital Versatile Disc – uniwersalny dysk cyfrowy)

Jest to płyta o wielko

ci standardowej płyty CD, ale o pojemno

przewy

szaj

cej CD do 28 razy. Umo

liwia to wykorzystanie DVD do

zapisu pełnometra

owych filmów o jako

ci przewy

szaj

cej standardowy

przekaz telewizyjny.

Główne zalety DVD to:

•

ksza pojemno

ść

nika pozwala na nagranie filmów z lepsz

jako

(mniejsza kompresja danych)

•

liwo

ść

zapisania dodatkowych informacji jak tytuły, informacje

czasowe, dubbing, napisy, zabezpieczenia przed dzie

mi, uj

cia z

ró

nych kamer i wiele innych

•

DVD z filmem na przykład pozwoli widzom wybra

t widzenia

kamery, j

zyk na

cie

ce d

kowej lub decydowa

o przebiegu

akcji

•

dost

p do tych danych jest mo

liwy poprzez menu na ekranie

telewizora

•

film lub program zarejestrowany na dysku DVD mo

e by

nagrany

w wi

cej ni

jednej wersji j

zykowej (mo

liwe jest umieszczenie do

8 wersji). Dzi

ki temu mo

na słucha

dialogów w j

zyku ojczystym

(je

li jest dost

pny) lub w oryginalnym j

zyku filmu (dysk DVD mo

zawiera

do 32 wersji j

zykowych napisów). Napisy pomagaj

tak

e w uczeniu si

zyków obcych.

Z uwagi,

e płyta DVD ma tak du

Ŝą

pojemno

ść

, która pozwala na

zapisanie pełnometra

owego filmu o bardzo wysokiej jako

ci z

kiem w formacie Dolby Digital (AC3) lub MPEG, wielkie wytwórnie

filmowe od pocz

tku wykazywały du

e zainteresowanie t

technologi

Pojawienie si

DVD na

wiatowym rynku to uwie

czenie sukcesem

wieloletnich prac badawczych koncernu Matsushita. Wydarzenie to miało

miejsce w listopadzie 1996 roku w Japonii, gdzie firma PANASONIC

razem z firm

TOSHIBA wprowadziły do sprzeda

y pierwsze na

wiecie

odtwarzacze DVD.

Format DVD powstał w wyniku bezprecedensowego porozumienia

osi

gni

tego pod koniec 1995 roku przez rywalizuj

ce ze sob

grupy

dzynarodowych koncernów. Konkurenci poł

czyli najwi

ksze zalety

swoich niezale

nie opracowywanych projektów.

Nowa generacja czytników dysków optycznych odtwarza zarówno

dyski CD, jak i DVD.

Ponadto odtwarzacze DVD odczytuj

dane z szybko

11 mln

bitów na sekund

, a wi

c dziewi

ciokrotnie szybciej ni

pierwsze modele

CD (1,54 Mb/sek), ustanawiaj

c w ten sposób nowy standard.

DVD jest standardem zapisu informacji pozwalaj

cym na płycie o

rednicy 12 cm (takiej jak standardowa płyta CD-AUDIO lub CD-ROM)

przechowa

dane o pojemno

ci do 17 gigabajtów.

GŁÓWNE RÓ

NICE mi

dzy CD i DVD

1. Po pierwsze, najmniejsze zagł

bienia na dyskach DVD maj

wymiary rz

du zaledwie 0.4

m; odpowiednie zagł

bienia na dyskach CD

znacznie wi

ksze - ich wymiary wynosz

od ok. 0.8

m do 3,5

cie

ki danych na dyskach DVD s

oddalone od siebie tylko o 0.74

podczas gdy na dyskach CD o 1.6

m. Chocia

c dyski DVD s

tej

samej wielko

ci co dyski CD, ich spirala zapisu danych ma przeszło

11km długo

ci - około dwa razy wi

cej ni

na CD.

2. Aby odczyta

mniejsze zagł

bienia, wi

zka laserowa

odtwarzacza DVD musi by

bardziej skupiona ni

w odtwarzaczach CD.

W tym celu wykorzystuje si

czerwony laser półprzewodnikowy o

długo

ci fali 635 ÷ 650 nm. Natomiast w odtwarzaczach CD u

ywa si

laserów podczerwonych o wi

kszej długo

ci fali – 760 ÷ 780 nm.

Ostatnio w technice DVD stosuje si

lasery niebieskie, które pozwalaj

jeszcze bardziej zminiaturyzowa

wielko

ść

zagł

bie

3. Odtwarzacze DVD wykorzystuj

soczewki o wi

kszej zdolno

skupiania (wi

ksza

rednica) ni

soczewki w odtwarzaczu CD.

4. Chocia

dyski DVD i CD maj

tak

sam

grubo

ść

(1,2mm), na

DVD informacje przechowywane mog

w dwóch warstwach,

podczas gdy na CD tylko w jednej.

Warstwy informacyjne dysków DVD, czyli ich strony z

zagł

bieniami, przylegaj

do siebie wewn

trz dysku. W dysku

wielowarstwowym górna warstwa informacyjna jest pokryta materiałem

ęś

ciowo odbijaj

cym, a cz

ęś

ciowo przepuszczaj

cym

wiatło.

Zdolno

ść

odbijania tej warstwy wystarcza, aby promie

lasera mógł

przeczyta

istniej

ce w niej zagł

bienia, natomiast dzi

ki odpowiedniej

przepuszczalno

ci mo

e on odczyta

zagł

bienia w warstwie gł

bszej.

Gdy wi

zka laserowa skupia si

na zagł

bieniach w dolnej warstwie

informacyjnej, zagł

bienia w górnej s

poza ogniskiem, a wi

c nie

powoduj

interferencji. (Aby zrównowa

niewielkie, cho

nie do

unikni

cia, obni

enie jako

ci odtwarzania w takim rozwi

zaniu,

niezb

dna jest redukcja pojemno

ci do 8,5GB - dlatego wła

nie

dwustronny, dwuwarstwowy dysk DVD mie

ci około 17GB.)

Obie warstwy s

sklejone klejem optycznym doskonałej jako

ci.

5. Dwuwarstwowa konstrukcja dysków DVD daje oprócz wi

kszej

pojemno

ci równie

inne korzy

ci: redukuje bł

dy wynikaj

ce z

nachylenia dysku. Gdy powierzchnia dysku przestaje by

prostopadła do

promienia lasera, mog

powsta

bł

dy odczytu. Nachylenie zmniejsza

prawidłowo

ść

odczytu wprost proporcjonalnie do grubo

ci podło

a. W

dysku DVD wynosi ona zaledwie 0.6mm, co wpływa korzystnie na

odczyt.

6. Dysk DVD jest równie

mniej czuły na inne rodzaje uszkodze

Przykładowo: nagłe zmiany temperatury czy wilgotno

ci mog

spowodowa

cznienie lub kurczenie si

plastikowego podło

a dysku

DVD. Ale jego symetryczna konstrukcja sprawia,

e zmiany w jednej

warstwie przeciwdziałaj

zmianom w drugiej, zmniejszaj

c zsumowany

efekt wpływów

rodowiskowych i minimalizuj

c ostatecznie nachylenie.

7. Dyski DVD maj

nie tylko wi

cej zagł

bie

dyski CD, ale te

pozwalaj

upakowa

cej informacji. Jest to mo

liwe dzi

ulepszeniom kodowania.

Techniki korekcji i kontroli (ECC - Error Correction and Control)

minimalizuj

efekty bł

dów powstaj

cych podczas odtwarzania. Ich

przyczyn

e by

kurz, rysy lub korozja.

Dzi

ki specjalnym algorytmom, które wyliczaj

dodatkowe bity

danych s

one zapisywane wraz z danymi u

ytkowymi. Te dodatkowe

bity maj

co prawda du

e znaczenie, ale zmniejszaj

efektywn

pojemno

ść

dysku. Mechanizm ECC jest jednak w formacie DVD bardzo

skuteczny. Mo

e na przykład poprawi

bł

dny sygnał licz

cy do 2 tys.

bajtów, co odpowiada około 4mm długo

cie

ki.

W formacie DVD dane ECC zajmuj

około 13% pojemno

ci dysku

(w CD ok. 28%). W trakcie zapisu poł

czone dane u

ytkowe i dane ECC

musz

przekształcone w tzw. bity kodu modulacji, które s

rzeczywistymi strumieniami bitów reprezentowanymi przez zagł

bienia w

dysku. Metoda kodowania dla formatu CD umo

liwia przekształcenie 8

bitów u

ytkowych w 17 bitów kodu modulacji. DVD wykorzystuje lepsz

metod

pozwalaj

przekształci

8 bitów u

ytkowych w zaledwie 16

bitów kodu modulacji z zachowaniem zalet CD.

8. Układ optyczny. Najprostsza konstrukcja polega na umieszczeniu

dwóch soczewek w pojedynczej głowicy optycznej - jednej dopasowanej

do podło

a 1.2mm, drugiej do 0.6mm - a nast

pnie ich mechanicznym

przeł

czaniu w razie potrzeby.

Powstało równie

bardziej eleganckie rozwi

zanie wykorzystuj

pojedynczy układ optyczny z hologramem w

rodku. Wi

zka laserowa

przechodz

ca przez zewn

trzny pier

cie

soczewek omija hologram i

skupia si

odpowiednio do odczytywania mniejszych zagł

bie

dyskach DVD. Około 1/3 wi

zki odczytuj

cej, która pada na

rodkow

ęść

pier

cienia, jest skupiana zarówno przez soczewki, jak i hologram,

tak by odczyta

zagł

bienia na grubszych dyskach CD.

9. Dyski s

dwustronne. Wszystkie odtwarzacze i nap

odtwarzaj

dyski dwustronne, które jednak trzeba samodzielnie

odwróci

aden z producentów nie zapowiedział modelu odczytuj

cego

dwie strony bez ingerencji ze strony u

ytkownika.

Dla czytnika DVD nie ma ró

nicy, czy czyta płyt

tłoczon

, czy

RAM. Promie

lasera przechodzi przez warstw

przezroczyst

, dociera

do warstwy refleksyjnej, odbija si

i wraca do głowicy - tak samo w płycie

tłoczonej zachowuje si

land. Za to w obszarze amorficznym promie

lasera jest zaginany - jak w przypadku pitu (wkl

słe wytłoczenie) w płycie

tłoczonej.

Płyta DVD nagrana „fabrycznie” ma cz

ęść

wizyjn

nagran

formacie MPEG-2, ale oprócz

cie

ki filmowej na dysku mie

ci si

zwykle sze

ść

(maksymalnie 8) niezale

nych kanałów d

kowych.

Mog

one by

zapisane w ró

nych formatach, np.:

1. LPCM czyli Linear Pulse Code Modulation – jest to udoskonalony

format PCM który jest stosowany w odtwarzaczach CD. LPCM stanowi

strumie

nieskompresowanych danych o cz

stotliwo

ci do 96 kHz i o

rozdzielczo

ci 16, 20 lub 24 bitów. Maksymalna przepustowo

ść

danych

– 6,1 Mb/s. Najcz

ęś

ciej korzysta si

z tego formatu przy zapisie

koncertów w systemie dwukanałowym (stereofonicznym).

2. Dolby Digital (AC3) opracowany przez Dolby Laboratories

(Anglia) to system kodowania d

ku przede wszystkim dla potrzeb

przemysłu filmowego. Sygnały s

skompresowane nawet

dwunastokrotnie. Cz

stotliwo

ść

próbkowania 48 kHz/16bit. Maksymalna

przepustowo

ść

640 Kb/s. AC3 wykorzystuje pi

ęć

pełno pasmowych

kanałów (2 główne, centralny, dwa tylne) oraz szósty – kanał basowy

przetwarzaj

cy d

ki w pa

mie do 120 Hz. Taki system zapisu

ku oznacza si

sto jako 5.1.

3. DTS (Digital Theater Sound). Jest to format proponowany przez

firmy zwi

zane ze Stevenem Spielbergiem. Podobnie jak AC3 u

ywa 6

kanałów w systemie 5.1. Jego zalet

jest trzy - czterokrotnie mniejsza

kompresja danych (3:1), dzi

ki temu jako

ść

ku jest lepsza.

Nr reg.

KRAJE

Odtwarzane we wszystkich regionach

USA, Kanada,

Bermudy

Europa, Bliski Wschód, Republika Południowej Afryki,
Japonia, Egipt, RPA

Azja Południowo-wschodnia, Tajwan, Hongkong, Korea Płd.

Ameryka

rodkowa, Ameryka Południowa, Australia, Meksyk,

Nowa Zelandia

Federacja Rosyjska, Afryka (oprócz Egiptu i RPA), Indie,
Pakistan, Mongolia, Korea Pn.

Chiny

Zarezerwowany do przyszłego u

ycia

Miejsca mi

dzynarodowe, m.in. samoloty, promy, itp.

Obecnie regiony uznane zostały przez wielu za prze

ytek,

poniewa

odtwarzacze (starszej generacji) miały mo

liwo

ść

ciokrotnej

zmiany kodu (rozwi

zanie miało charakter marketingowy, lecz

wykorzystywane było cz

sto w celach domowych), a obecnie coraz

cej odtwarzaczy DVD, zarówno stacjonarnych jak i komputerowych

opatrzonych jest kodem regionu 0 pozwalaj

cym na odtwarzanie

dowolnie zakupionego filmu. Istnieje równie

szereg programów

komputerowych pozwalaj

cych na maskowanie kodu w DVD-ROM lub

jego całkowite zdj

cie przy przegrywaniu (je

li warunki u

ytkowania na

kopiowanie zezwalaj

). Sceptycy wskazuj

na du

y rozwój internetu i

przyszło

ść

w kupowaniu filmów w sposób pay per view (ang. pła

ogl

danie) lub podobn

liwo

ść

zakupu filmów jak plików mp3.

Pomimo to nowe odtwarzacze Blu-ray równie

zostały wyposa

one

w ograniczenia regionalne (3 regiony).

Blu-ray Disc (BD) – konkurencyjny dla HD DVD format zapisu

optycznego, opracowany przez Blu-ray Disc Association (BDA).

Nast

pca formatu DVD. Wyró

nia si

ksz

pojemno

od płyt DVD,

co jest mo

liwe dzi

ki zastosowaniu niebieskiego lasera.

Ten nowy typ no

nika pozwala na zapisanie 25 GB danych na

płytach jednowarstwowych. W u

ytku s

równie

płyty dwuwarstwowe o

pojemno

ci 50 GB. Istniej

płyty czterowarstwowe mieszcz

ce do 100

GB oraz o

miowarstwowe, na których mo

na zapisa

200 GB informacji.

Pioneer opatentował płyt

szesnastowarstwow

, która mie

ci do 400 GB

danych. Do zapisywania na tym no

niku jest u

ywany niebieski laser (w

nagrywarkach DVD u

ywany jest laser czerwony).

Format obrazu na Blu-ray ma inne proporcje (16:9); po drugie,zawiera

(teoretycznie) pi

ęć

razy wi

cej informacji. U

laj

c: w porównaniu z

DVD nowy format umo

liwia zapis i odtwarzanie obrazu o najwy

szej

rozdzielczo

ci HD – a wi

c zło

onego z 1920 x 1080 punktów. W

Podstawow

ró

nic

pomi

dzy tymi laserami jest długo

ść

fali – czerwony

ma 650 albo 635 nm (nanometrów), podczas gdy niebieski tylko 405

nm. Mniejsza długo

ść

fali pozwala na zmniejszenie rozmiaru pitów, a co

za tym idzie daje to mo

liwo

ść

stszego zapisywania danych na

jednostce powierzchni no

nika.

Dysk Blu-ray ma dwie warstwy: pierwsza o grubo

ci 1,1 mm, druga

– zapisywalna – o grubo

ci 0,1 mm. Minimalna długo

ść

wgł

bienia

wynosi 0,15 µm. Przerwa mi

dzy

cie

kami to 0,32 µm, a

rednica

plamki lasera wynosi 0,48 µm. BD-ROM wymagaj

specjalnej, mocnej

warstwy ochronnej dla

cie

ki zapisu, która le

y na gł

boko

ci zaledwie

0,1 mm.

W obawie producentów filmowych przed niekontrolowanym

rozpowszechnianiem płyt format Blu-ray odziedziczył po DVD-Video

system regionalizacji wydawanego materiału.

Jednak w przeciwie

stwie do DVD liczb

regionów zredukowano o

połow

– do trzech. Obydwie Ameryki, Japonia i Indonezja to region 1.

Europa, Afryka, Oceania,

rodkowy Wschód to region 2. Region 3

obejmuje

rodkow

i południow

Azj

, w tym Rosj

, Mongoli

i Chiny.

Na szcz

ęś

cie znaczna cz

ęść

wydawanych obecnie płyt (około 2/3)

jest wolna od oznaczenia regionalnego (region-free). Oznacza to,

nawet je

li zostały kupione w ameryka

skim sklepie internetowym, to

odtwarzane przez urz

dzenia przeznaczone na rynek europejski.

Istniej

wersje BD-ROM (Read Only Memory), BD-R (Recordable) i BD-

RE (REwritable, do 1000 zapisów).