Dyski.qxd

nie wiêkszej kompresji sygna-

³u (MPEG-4) do zapisu sygna-

³u telewizji o wysokiej rozdziel-

czoci, lecz na rynku pojawi³a

siê fioletowo-niebieska dioda

laserowa i przes¹dzi³a o wy-

braniu innych rozwi¹zañ.

Firma japoñska Nichia Chemical Industrial

pracowa³a nad fioletowo-niebieskim lase-

rem od 1999 roku. W roku 2001 uda³o siê

wytworzyæ laser fioletowo-niebieski (rys. 1).

o d³ugoci fali 405 nm i mocy wyjciowej

30 mW, co przyspieszy³o prace nad dyska-

mi wizyjnymi nowej generacji.

Zagêszczenie zapisu dysku

wizyjnego

Pojemnoæ dysku (przy zachowaniu tych

samych wymiarów) mo¿emy zwiêkszyæ sto-

suj¹c gêstszy zapis informacji na dysku

i zapisuj¹c informacjê wielowarstwowo.

Zwiêkszenie gêstoci zapisu dla standardo-

wej p³yty DVD jest mo¿liwe przez zmniej-

szenie d³ugoci fali lasera (standard DVD _

635/650 nm, nowa generacja _ 405 nm)

oraz przez wiêksz¹ rozdzielczoæ socze-

wek w uk³adzie optycznym. O ile fakt, ¿e ma-

³a plamka lasera przyczynia siê do zwiêk-

szenia gêstoci zapisu jest oczywisty, o ty-

le zwiêkszenie rozdzielczoci uk³adu optycz-

nego wymaga ko-

mentarza. Rozdziel-

czoæ soczewek za-

le¿y od tzw. apertury

numerycznej (NA).

Im wiêksza jest

apertura soczewki,

tym wiêksza jest jej

rozdzielczoæ. Gê-

stoæ nagrywania

dysku optycznego

jest proporcjonalna

do kwadratu apertu-

ry (NA).

Zmniejszaj¹c d³u-

goæ fali lasera

(z 650 nm do 405

nm) mo¿na uzyskaæ

2,6-krotny wzrost

gêstoci zapisu, za

zwiêkszaj¹c apertu-

rê uk³adu optyczne-

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 5/2003

Jeszcze nie w pe³ni

zosta³y wykorzystane

mo¿liwoci p³yt

wizyjnych DVD,

zwi¹zane

z nagrywaniem

materia³u filmowego

w warunkach

domowych,

a wiod¹ce koncerny

elektroniczne ju¿

opracowuj¹ nowe

systemy zapisu obrazu

na dyskach.

DYSKI WIZYJNE NOWEJ

GENERACJI

tandardowe dyski DVD

nie umo¿liwiaj¹ nagra-

nia z wysok¹ jakoci¹

cyfrowego sygna³u te-

lewizyjnego o wysokiej

rozdzielczoci (HDTV).

Sygna³ HDTV wymaga

przep³ywnoci zapisu

i odtwarzania ok. 35

36 Mbit/s podczas

gdy standard DVD przewiduje przep³ywnoæ

do 10 Mbit/s. Osobnym problemem jest

zbyt ma³a pojemnoæ standardowych dys-

ków DVD (ok. 4,7 GB), umo¿liwiaj¹ca zapis

zaledwie ok. 20 minut transmisji HDTV.

W pocz¹tkowej fazie rozwa¿ano wprowa-

dzenie dwuwarstwowej p³yty DVD (o po-

jemnoci 9 GB) i jednoczesne zastosowa-

go (z ok. 0,6 do 0,85) uzyskuje siê dalszy,

dwukrotny wzrost gêstoci. W rezultacie

uzyskujemy 5,3- krotny wzrost gêstoci za-

pisu (wzrost pojemnoci dysku z 4,7 GB

do ok. 25 GB).

Problemy techniczne

Wyjanilimy teoretycznie jak zwiêkszyæ

pojemnoæ dysku wizyjnego, a co na to

praktyka? Pojawia siê podstawowa trud-

noæ. Zwiêkszenie rozdzielczoci uk³adu

optycznego umo¿liwia zastosowanie uk³a-

du dwóch soczewek; wymaga to jednak

bardzo dok³adnego ich wzajemnego usta-

wienia (dok³adnoæ kilku mikronów) i stwa-

rza koniecznoæ zachowania ma³ej odle-

g³oci pomiêdzy soczewk¹ i p³yt¹ _ ok. 0,15

mm (ryzyko kontaktu miêdzy dyskiem a g³o-

wic¹ laserow¹). Firma Asahi Optical roz-

wi¹za³a problem stosuj¹c jedn¹ soczewkê

o wiêkszej aperturze numerycznej (0,85),

zwiêkszaj¹c odleg³oæ pomiêdzy soczewk¹

a p³yt¹ do 0,7 mm. Pozosta³ problem zwi¹-

Rys. 1. Niebiesko-fioletowy laser do odtwarzaczy
Blu-ray firmy Sanyo

Rys. 2. System zapisu standardowej p³yty DVD (a) oraz dysku Blu-ray (b)

Rys. 4. Rekorder p³yt Blu-ray firmy Sony BDZ-S77

POZNAJEMY SPRZÊT

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 5/2003

zany z ogniskowaniem wi¹zki wiat³a po

odbiciu od powierzchni p³yty. Wi¹zka wia-

t³a mo¿e ulec niepo¿¹danemu odchyleniu

z powodu niejednakowej gruboci p³yty lub

w wyniku odkszta³ceñ powierzchni p³yty na

skutek zmian temperatury i wilgotnoci. Tu

przysz³a z pomoc¹ firma Hitachi, opracowu-

j¹c technikê kompensacji aberracji (auto-

matyczna detekcja i korekta zniekszta³ceñ

wi¹zki wiat³a). Ale to nie koniec proble-

mów. Zastosowanie soczewki o du¿ej aper-

turze daje w konsekwencji wiêksz¹ wra¿li-

woæ uk³adu odczytuj¹cego na wahania k¹-

ta nachylenia p³yty wzglêdem g³owicy

optycznej. Zmiana k¹ta nachylenia p³yty

powoduje zniekszta³cenie odtwarzanego

sygna³u. Aby zrozumieæ, jak usuniêto ten

problem przypomnijmy sobie, jak zbudo-

wana jest standardowa p³yta DVD (rys. 2 a).

Wi¹zka lasera odczytuje zapis przechodz¹c

przez optycznie przewodz¹c¹ wiat³o war-

stwê ochronn¹ o gruboci 0,6 mm. Jeli ta

warstwa jest gruba, zniekszta³cenia sygna-

³u wywo³ane zmian¹ kata nachylenia p³yty

s¹ wiêksze. Aby móc zastosowaæ soczew-

kê o wiêkszej aperturze, nale¿a³o w dyskach

nowej generacji zmniejszyæ warstwê ochron-

n¹ do 0,1 mm (rys. 2 b). Rozwi¹za³o to pro-

blem zniekszta³ceñ wywo³anych wahaniami

k¹ta nachylenia p³yty, ale zmusi³o do zasto-

sowania specjalnej kasety, w której umie-

szczone s¹ tego typu dyski nowej genera-

cji. Spowodowa³o to utratê kompatybilno-

ci ze standardowymi p³ytami DVD.

Dwa standardy

Organizacja ustalaj¹ca standardy zapisu

DVD, tzw. DVD Forum, wstêpnie zaakcep-

towa³a wspó³istnienie dwóch ró¿nych stan-

dardów dysków wizyjnych nowej generacji:

Blu-ray disc _ format popierany przez 9 firm

_ Hitachi, LG Electronics, Matsushita , Pio-

neer, Philips, Samsung, Sharp, Sony i Thom-

son oraz next-generation disc (zwany tak¿e

Advanced Optical Disc _ AOD) _ standard

zaproponowany przez Toshibê i NEC. Po-

równanie parametrów tych standardów (nie

wszystkie parametry zosta³y przez firmy

ujawnione) przedstawiono w zestawieniu

(tablica 1). Oba standardy umo¿liwiaj¹ nagry-

wanie i odtwarzanie ok. 2 godzin audycji

w standardzie HDTV i 13 godzin standardo-

wych audycji telewizyjnych. Oba oparte s¹ na

tej samej zasadzie zapisu informacji _ wyko-

rzystuj¹ ró¿nicê w zdolnoci odbicia pro-

mienia lasera przez amorficzne pod³o¿e

i warstwê krystaliczn¹ (metoda zmian fazo-

wych). Podstawow¹ ró¿nic¹ pomiêdzy stan-

dardami jest fakt, ¿e dysk next-generation

jest kompatybilny z obowi¹zuj¹cym obecnie

standardem DVD, w odró¿nieniu do dys-

ków Blu-ray. Dyski next-generation i obe-

cne p³yty DVD bêd¹ mog³y byæ odtwarzane

na tym samym urz¹dzeniu. Drug¹ ró¿nic¹

miêdzy standardami jest stosowanie wiêk-

szej apertury uk³adu optycznego w standar-

dzie Blu-ray, a co za tym idzie koniecznoæ

zmniejszenia optycznej warstwy ochronnej

z 0,6 do 0,1 mm. Cecha ta, jak ju¿ wspo-

mnielimy, jest okupiona koniecznoci¹ sto-

sowania kasety (rys. 3) ochraniaj¹cej dysk

Blu-ray, ale zalet¹ tego systemu jest uzyska-

nie wiêkszych pojemnoci p³yty. Aby zwiêk-

szyæ pojemnoæ p³yty standardu next-ge-

neration, rozwa¿a siê mo¿liwoæ wykorzysta-

nia wiêkszej kompresji sygna³u (MPEG-4).

Ka¿dy z tych systemów ma swoje zalety

(tablica 2). Prototyp odtwarzacza dysków

Blu-ray firmy Sony przedstawiono na rys. 4.

Podsumowanie

Znów stykamy siê z ró¿nymi standardami

zapisu i odczytu dysków DVD nowej gene-

racji. Taka sytuacja mo¿e byæ uci¹¿liwa dla

u¿ytkowników, gdy¿ ci¹gle nie wiadomo,

który system bardziej siê rozpowszechni,

z którego standardu bêd¹ g³ównie korzystaæ

firmy nagrywaj¹ce filmy na p³ytach DVD.

Pierwsze dyski Blu-ray jak równie¿ next-

generation maj¹ siê pojawiæ na rynku w tym

roku, ale urz¹dzenia do nagrywania dys-

ków next-generation bêd¹ osi¹galne dopiero

w 2004 r. Firma Sony przedstawi³a ju¿ pier-

wszy rekorder p³yt Blu-ray BDZ-S77

wyposa¿ony w tuner telewizji satelitarnej i

odtwarzaj¹cy tak¿e p³yty DVD i CD.

Godny uwagi jest fakt, ¿e przy opracowaniu

standardów jak równie¿ podczas produkcji

prototypowych urz¹dzeñ bra³o udzia³ wie-

le firm. Koszty badañ zwi¹zanych z now¹

technologi¹ s¹ tak wysokie, ¿e nie jest ich

w stanie ponieæ jedna firma. Trochê szko-

da, ¿e trudno o jednomylnoæ jeli chodzi

o wybór standardu, ale mo¿e wielorakoæ

rozwi¹zañ jest w³anie motorem postêpu

technicznego i technologicznego?

Janusz Samu³a

Tablica 1. Porównanie podstawowych parametrów dysków wizyjnych: Blu-ray, next generation

i obecnego standardu DVD

Rys. 3. Dysk Blu-ray w kasecie ochronnej

Dysk blu-ray

wiêksza pojemnoæ p³yt

nie trzeba stosowaæ dodatkowej kompresji

³atwoæ odtwarzania z inn¹ prêdkoci¹

(np. podwójn¹ czy potrójn¹) ze wzglêdu

na brak dodatkowej kompresji

wiêksza odpornoæ na b³êdy wynikaj¹ce

z nachylenia p³yty wzglêdem osi

Dysk next-generation

kompatybilnoæ z dotychczasowym standardem DVD

brak kasety ochronnej (³atwoæ przystosowania

dla przenonych komputerów)

mo¿liwoæ wykorzystania tych samych maszyn do

produkcji (obni¿ka kosztów)

³atwoæ zrealizowania dwuwarstwowej p³yty

(budowa taka jak standardowej p³yty DVD)

mniejsza wra¿liwoæ na zanieczyszczenia i dotkniê-

cie p³yty (grubsza warstwa ochronna - 0,6 mm a nie

0,1 mm)

Tablica 2. Zalety dysków wizyjnych: Blu-ray i next generation