Technologia DVD

Płyty DVD wzięły swoją nazwę od angielskiego sformułowania Digital Video Disc lub Digital Versatile Disc. Stanowią one najpopularniejszą obecnie formę pamięci optycznych. Ich zaletami w porównaniu do tradycyjnych płyt CD są większa szybkość zapisu i odczytu informacji oraz ośmiokrotnie większa pojemność pojedynczej płyty przy zachowaniu tych samych rozmiarów. Dzięki swojej pojemności mogą one pomieścić zarówno pełnometrażowe filmy video najwyższej jakości, dane komputerowe, jak i dźwięki o jakości, choć trudno w to uwierzyć, znacznie lepszej w porównaniu do CD. DVD łączą więc zalety kina domowego i komputera, co sprawia, że wypierają one w chwili obecnej tradycyjne płyty CD, laserdyski, kasety video oraz gry komputerowe rozpowszechniane na innych nośnikach. Technologia DVD uznawana jest przez największe firmy elektroniczne i informatyczne, a także przez branżę filmową i muzyczną. Dzięki takiemu wsparciu ze strony wielkich korporacji, w ciągu kilku lat DVD stało się w zasadzie standardowym wyposażeniem każdego komputera oraz integralną częścią zestawów kina domowego.

Napędy CD-ROM pozwalają na odczyt płyt kompaktowych o standardowej pojemności 700MB, czyli tyle ile zajmuje kompakt z 80 minutami muzyki. Razem z postępem oraz rozwojem technologii, firmy wprowadziły na rynek pierwsze nagrywarki CDR i CDRW. Od tego czasu, jeżeli tylko posiadamy w domu takie urządzenie, możemy swobodnie archiwizować swoje dane na trwałych płytach CD, możemy nagrać znajomym film ze wspólnie spędzonej imprezy, czy zdjęcia z wakacji. 700 MB, jakie oferują współczesne płyty, a w zasadzie 650 MB (dziesięć lat temu taka właśnie pojemność była standardem płyt CD) powoli przestało być efektywnym narzędziem archiwizacji danych, przy coraz większych zbiorach plików liczących setki gigabajtów w przypadku dużych korporacji. Pod koniec roku 1995, po wzajemnym porozumieniu ze sobą związanych z branżą firm, powstał format DVD. Szybki wzrost popularności odtwarzaczom DVD zagwarantowała wsteczna kompatybilność ze standardem CD. Nawet sposób zapisu krążków DVD jest niemal identyczny jak w przypadku płyt CD. Płyta DVD charakteryzuje się jednak znacznie większą pojemnością, a odczyt danych następuje wielokrotnie szybciej

Ten popularny format, w swojej najbardziej pojemnej wersji, zapewnia pomieszczenie na jednym krążku aż 17 GB danych. Jednak nie tylko wysoka pojemność oraz wsteczna kompatybilność zapewniła tak ogromny wzrost popularności płyt DVD. Standard DVD zaczął być popularny dopiero po wprowadzeniu do wypożyczalni video płyt video DVD. Technologia cyfrowa oraz wysoka pojemność zaowocowały zupełnie nowymi możliwościami zapisu filmu. Opisywany standard już w zasadzie wyparł przestarzałe kasety VHS.

Jeżeli spojrzymy pierwszy raz na płytę DVD, zobaczymy identycznych wymiarów krążek, co w przypadku najzwyklejszej płyty CD. Jak to możliwe, że na DVD można zapisać aż 17GB danych? Ze względu na swoją pojemność płyty DVD można podzielić na następujące rodzaje:

• jednostronne zapisywane jednowarstwowe płyty, każda o pojemności 4,7 GB,
• jednostronnie zapisywane dwuwarstwowe płyty, każda o pojemności 8,5 GB (rozpoznać ją można po dwóch numerach seryjnych, które umieszczone są na jednej ze stron płyty),
• dwustronnie zapisywane jednowarstwowe płyty, każda o pojemności 9,4GB,
• dwustronnie zapisywane dwuwarstwowe płyty, każda o pojemności 17GB.

Dane zapisywane są na płytach DVD w sposób identyczny, jak w przypadku płyt CD, mianowicie stanowią one jedną spiralną ścieżkę. Informacja zapisywana jest w postaci małych zagłębień znajdujących się w lustrzanej powierzchni płyty, zagłębienie nazywane są z języka angielskiego pits. Jeśli w trakcie odczytu danych promień lasera natrafi na obszar znajdujący się między zagłębieniami, które nazywane są z angielskiego land, to ulega on odbiciu i nie wraca do detektora. Jeśli promień natrafi na pit, następuje jego odbicie, dzięki czemu trafia on do fototranzystora, który stanowi odbiornik sygnału. Poszczególne obszary identyfikowane są w postaci logicznych 0 i 1. Różnicą w sposobie zapisu danych pomiędzy płytami DVD, a CD jest gęstość danych umieszczonych na płycie. Jak wiemy, gęstość ta jest na tyle większa od klasycznej płyty CD, że jedna ze stron jednowarstwowego dysku DVD potrafi pomieścić aż osiem razy więcej informacji. Aby technologia była możliwa do zrealizowania przy takich samych rozmiarach płyty, co CD, naukowcy opracowali technikę odczytu laserowego operującego na mniejszej długości fali. Standardowe lasery w napędach CD pracują w podczerwieni i długość ich fali wynosi 780 nm, natomiast lasery stosowane w napędach DVD pracują w pełnej czerwieni i długość fali ich światła wynosi 640 nm.

W jeszcze bardziej ciekawy sposób został zrealizowany odczyt danych z płyt dwuwarstwowych. Górna warstwa nośnika stanowi powierzchnię półprzepuszczalną, dzięki czemu możliwy jest odczyt obu warstw jednej płyty przy pomocy tego samego układu optycznego, który w zależności od warstwy jest właściwie ogniskowany. Odczyt danych w płytach dwuwarstwowych realizuje się na dwa sposoby. Pierwszy sposób polega na tym, że dane z warstwy dolnej odczytywane są na przemian z danymi warstwy górnej, należy, więc zapewnić możliwość ciągłej zmiany ogniskowej promienia laserowego. Drugim sposobem jest odczytywanie danych przez głowicę z jednej ścieżki, przy wędrowaniu ze środka na zewnątrz, a później odczycie drugiej ścieżki, która umieszczona jest na warstwie drugiej, głowica lasera porusza się w takim wypadku od zewnętrznej krawędzi płyty w kierunku jej środka. Tego typu rozwiązanie pozwala na odczyt filmów video z obu warstw płyty bez dodatkowych przerw.

Aby dostać maksymalną pojemność dysku DVD, czyli 17GB, trzeba ze sobą skleić dwie dwuwarstwowe dyski. Obecnie jednak bardzo rzadko spotykane są takie rozwiązania. Przyczyna jest bardzo prosta: na potrzeby czterogodzinnego filmu bez problemu wystarcza nośnik jednostronny dwuwarstwowy o pojemności 8,5 GB. Płyty dwustronne, a także dwuwarstwowe nie przysparzają problemów w eksploatacji, każdy napęd rozpoznaje od razu rodzaj nośnika i stosuje odpowiednia metodę odczytu. Jeśli chodzi o nośniki dwustronnie zapisywane, konieczne jest odwrócenie płytki. Część napędów posiada jednak dwa układy optyczne, umieszczone poniżej i powyżej czytnika płyty. Dzięki takiemu rozwiązaniu możemy odtwarzać nośniki dwustronne bez dodatkowego obracania ich w napędzie.

Wszystkie napędy DVD wyposażone są w system podwójnych soczewek, które umożliwiają im także odczytywanie tradycyjnych płyt CD. Użytkownik nie musi się przejmować się przestawianiem przełączników, każdy napęd od razu rozpozna, z którym rodzajem płyty ma do czynienia. Dodatkowy atut, który przemawia na rzecz istniejących napędów DVD stanowi fakt, że w przeciwieństwie do pierwszej generacji napędów nie sprawiają one żadnych problemów przy odczycie płyt CD, które samodzielnie nagraliśmy. Kłopoty napędów pierwszej generacji powodowane były faktem, że niebieska lub zielona powierzchnia tych nośników absorbowała zbyt wiele światła laserowego koloru czerwonego, co powodowało zniekształcenie danych. Napędy produkowane obecnie zostały rozwiązane przez dodanie drugiego układu optycznego z laserem, który świeci światłem żółtym. Czytniki przygotowane w ten sposób radzą sobie bez problemów z odczytem danych z płyty CDR.

DVD-ROM

Powinniśmy dostrzegać istotną różnicę pomiędzy fizycznymi formatami płyt DVD jak DVD-ROM oraz DVD-R, a rodzajami zastosowań właściwie każdej z tych płyt, czyli na przykład DVD - Audio i DVD - Video. DVD-ROM stanowi format podstawowy płyty DVD i jest przeznaczony do przechowywania różnego rodzaju danych. DVD-Video jest formatem zapisu filmów video na płycie, oraz zbiorem odpowiednich norm odgrywania filmów przez zestawy kina domowego lub zwykły komputer wyposażone w napęd DVD. Różnica pomiędzy tymi zastosowaniami płyt DVD przypomina bardzo różnicą pomiędzy płytami CD-ROM i CD-Audio. Innymi formatami fizycznego zapisu dysku DVD są DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD-RAM.

DVD-R

DVD-R oraz DVD+R stanowią format zapisu jednorazowego, którego możemy dokonać we własnym domu posiadając nagrywarkę DVD. Większość napędów sprzedawanych obecnie stanowią właśnie nagrywarki DVD, sprzedawane jako podzespoły komputerów. Za ich popularnością przemawia niska cena zarówno napędów, jak i nośników. Nagrywarki są naturalnie kompatybilne z innymi standardami i potrafią bez problemu odczytywać płyty DVD i CD, a także nagrywać płyty CD-R oraz CD-RW. Fakt, że spotykamy dwa rodzaje płyt DVD R nie powinien nas niepokoić, większość współczesnych napędów odtwarza, bowiem bez żadnych problemów oba formaty, posiadają one również takie same pojemności.

DVD-RW

DVD-RW jest formatem oferującym nam możliwość zapisu wielokrotnego oraz pojemność 4,7 GB na jedną warstwę płyty. Dużą zaletą tego typu płyt jest fakt, że jest odczytywana przez większość komputerowych napędów DVD oraz zestawów kina domowego. Nagrywarki wyposażone w opcję nagrywania DVD-RW umożliwiają również nagrywanie wcześniej opisywanych standardów. Rozmiar 4,7 GB świetnie nadaje się przykładowo do wymiany filmami z wakacji ze znajomymi, a po skopiowaniu danych płytę możemy wyczyścić i będzie ona gotowa do następnego nagrania.

DVD-RAM

Nazwa DVD - RAM pochodzi od DVD Random Acces Memory. Standard ten pojawił się jako drugi format zapisu danych po DVD-R. Pozwala on na wielokrotne zapisywanie płyt DVD o największej pojemności, czyli 17 GB. Poważną wadą płyt DVD - RAM jest brak kompatybilności ze sporą ilością odtwarzaczy DVD, oraz brak wstecznej kompatybilności z płytami CD. Przyczyną tego stanu rzeczy jest ciekawa budowa nośnika - płyta zamknięta jest bowiem w kasetce, dzięki czemu przypomina ona używane przed laty dyskietki 5,25". Powierzchnię płyty podzielono na 24 strefy, z których każda zawiera po 1888 ścieżek. Każda ścieżka z kolei składa się z sektorów. Obszar, który znajduje się najbliżej środka płyty zawiera 17 sektorów, natomiast w obszarze skrajnym znajduje się 40 sektorów. Każdy z sektorów posiada swój własny znacznik, który pozwala na jednoznaczną ich identyfikację. Spiralne ścieżki umożliwiają precyzyjny zapis sporych rozmiarów strumieni danych. Format ten nadaje się w zasadzie wyłącznie szybkiej do archiwizacji danych w większych firmach, ponieważ nie jesteśmy w stanie skorzystać z niego w standardowym napędzie DVD. Przewagą tej formy zapisu jest znaczna trwałość nośnika, która wynosi 100 000 cyklów zapisu, natomiast format DVD-RW umożliwia jedynie 1000 cyklów zapisu.

Odtwarzacze DVD - ROM wyglądają w identyczny sposób jak napędy CD - ROM. Największą ich zaletę stanowi uniwersalność. Dzięki nimi możemy korzystać z płyt DVD z nagraną sekwencją multimedialną, jak DVD - Audio, czy też DVD - Video. Możemy również archiwizować na nich dane, kupować różnego rodzaju programy i gry komputerowe znajdujące się na tego typu nośnikach. Znaczną zaletę odtwarzaczy stanowi ich cena, która kształtuje się na granicy cen nagrywarek CD-R.

W przypadku zestawów kina domowego istotną sprawą staje się podłączenie sygnału dźwiękowego do zewnętrznego wzmacniacza. Jeżeli posiadamy komputer wraz z dołączonymi do niego głośnikami sprawa znacznie się upraszcza. Wykorzystujemy, bowiem dekoder programowy, który nie potrzebuje żadnej dodatkowej karty, o ile oczywiście posiadamy w miarę wydajny komputer. Do płynnego odtwarzania filmów potrzeba przynajmniej komputera klasy Pentium III lub równorzędnego modelu innych firm.

Przy opisach płyt DVD bardzo często określana jest generacja sprzętu, do której dany model należy. Opiszmy więc pokrótce kryteria, które decydują o przynależności danej płyty do poszczególnych kategorii.

Pierwsza generacja sprzętu obejmuje sobą napędy charakteryzujące się jednokrotną prędkością odczytu danych. Biorąc pod uwagę czas dostępu od 100 do 250 milisekund, przeciętny transfer, jakie można było uzyskać korzystając z tych napędów wynosił 1,32 MB/s. Szybkość ta odpowiada prędkości CD-ROM x10. Jeżeli napędy te odczytywały nośniki CD-ROM, prędkość odczytu wzrastała do x12 w odniesieniu do prędkości napędów CD.

Napędy drugiej generacji zostały oznaczone jako x2, pozwalały one na osiągnięcie średniego transferu na poziomie 2,6 MB/s, co odpowiada prędkości CD-ROMU x18. W czasie odczytu płyt CD prędkość ta wzrastała do x24 w odniesieniu do prędkości napędów CD.

Napędy trzeciej generacji DVD-ROM pozwalały na odczyt z prędkościami x4 - x6. Przykładowo napęd pracujący z prędkością x5 pozwalał na odczyt 6,4 MB/s, co odpowiada napędowi CD-ROM o prędkości x45.

Najnowsze generacje napędów pozwalają na odczyt płyt z prędkościami x8, x12, a nawet x16!. Prędkość odczytu jest zatem dwa razy większa od najszybszych napędów CD dostępnych na rynku. Co więcej technologia rozwinęła się do takiego poziomu, że teraz nawet zapis może być dokonywany z prędkością x16.

Należy zdawać sobie sprawę, że prędkość odczytu nie odgrywa żadnej roli, jeśli chodzi o oglądanie filmów DVD. Jedyną różnicą są trochę szybciej działające opcje wyszukiwania. Płynność odtwarzania w żadnym wypadku się nie zmienia. Prędkości, jakie obsługuje nasz napęd zaczynają mieć niebagatelne znaczenie, jeśli chodzi o korzystanie z aplikacji multimedialnych oraz baz danych.

DVD w chwili obecnej jest wiodącym standardem na rynku optycznych nośników pamięci. Praktycznie każdy komputer ma na swoim wyposażeniu napęd DVD, a najczęściej nagrywarkę DVD-R. W zasadzie do lamusa przeszły już filmy w formacie VHS. DVD stanowi obecnie największy rynek przenośnych nośników pamięci i każdy producent zaangażowany w powstanie tego standardu osiągnął na pewno wielki zysk inwestując w tą technologię.