Принцип работы накопителя CD-ROM
1. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало. Считывающий лазер, используемый в дисководе CD, представляет собой маломощный лазер с длиной волны 780 нм (нанометров) и мощностью около 1 мВт (милливатт).
2. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора,смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске.
3. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму.
4. Разделительная призма направляет отраженный луч на другую фокусирующую линзу.
5. Эта линза направляет отраженный луч на фотодатчик, который преобразует световую энергию в электрические импульсы.
6. Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных.
Рис. 3.21. Конструкция накопителя CD-ROM
Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на миллиметр или 15 875 витков на дюйм. Стандартный 74-минутный (650 Мбайт) диск в целом содержит 22 188 витков. Диск разделен на шесть основных областей.
- Область фиксирования диска. Область фиксирования (посадки) представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.
- Область калибровки мощности (PCA). Эта область существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и используется только дисководами перезаписываемых дисков для определения мощности лазера, необходимой для оптимального выжигания диска.
- Программируемая область памяти (PMA). Эта область, существующая только на перезаписываемых дисках (CD_R/RW), представляет собой зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table Of Content – TOC). После завершения сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую дорожку.
- Нулевая дорожка. Эта дорожка содержит оглавление диска (или сеанса) в кодировочном канале Q. Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех дорожек (музыкальных или дорожек данных), общую длину программной области (области данных), а также информацию о каждом сеансе записи. Компакт-диск, записанный полностью за один сеанс (в режиме DAO или Disk At Once), содержит только одну нулевую дорожку. Диски, записанные в течение нескольких сеансов, включают в себя несколько нулевых дорожек, которыми начинается каждый сеанс записи. Нулевая дорожка занимает 4 500 секторов диска (одну минуту, если пользоваться единицами времени, или около 9,2 Мбайт данных). Нулевая строка также указывает, является ли данный диск многосеансовым (т.е. многократно перезаписываемым); кроме того, она указывает следующий адрес записи диска, если он не заполнен.
- Программная (информационная) область. Область диска, которая начинается на расстоянии 25 мм от его центра.
- Конечная зона. Эта область отмечает конец программной (информационной) области диска или же завершение сеанса записи на многосеансовом диске. Конечная зона не содержит каких-либо данных и используется только в качестве маркера. Первая конечная зона (или единственная, если диск записан в течение одного сеанса или в режиме Disk At Once) занимает 6 750 секторов (эквивалент 1,5 мин или около 13,8 Мбайт данных). Все последующие конечные зоны многосеансового диска занимают 2 250 секторов (0,5 мин или около 4,6 Мбайт данных).
Область фиксирования диска, программная область, нулевая дорожка и конечная зона существуют на дисках любых типов. Кроме того, перезаписываемые компакт-диски (CD-R и CD-RW) дополнительно содержат область калибровки мощности и программируемую область памяти, которые находятся в начале диска.
Центральное отверстие компакт_диска имеет диаметр 15 мм. Область фиксирования диска начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 20,5 мм. Затем следует область калибровки мощности (PCA). За ней расположена программируемая область памяти (PMA), начинающаяся на расстоянии 22,35 мм от центра диска. Сразу за этой областью на расстоянии 23 мм начинается нулевая дорожка. Программная (информационная) область диска начинается на расстоянии 25 мм от центра диска и завершается конечной зоной, расположенной в 58 мм от центра. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм; затем следует буферная зона диска шириной 1,5 мм. Описанные области диска, изображенные в относительном масштабе, показаны на рис. 5.9.
Рис. 3.22. Структура диска CD-ROM.
Спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 75 секторов в секунду. Таким образом, на диске, содержащем в общей сложности 74 мин информации, может находиться максимум 333 000 секторов. Каждый сектор, в свою очередь, разделен на 98 отдельных блоков (фреймов) информации. Каждый фрейм содержит 33 байт, из которых 24 байт являются звуковыми данными, 1 байт содержит кодовую служебную информацию, а 8 байт используются для хранения данных, получаемых при коррекции четности/кода ошибок (ЕСС).
Во время записи музыкальных компакт_дисков происходит дискретизация данных с частотой 44 100 тактов в секунду (Гц). Каждая выборка (sample) звуковых данных имеет отдельный компонент левого и правого каналов (стерео), причем каждый компонент канала преобразован в 16_разрядное число. Таким образом возможно 65 536 разных значений, которые представляют амплитуду звуковой волны канала в определенный момент.
Частота дискретизации определяет диапазон звуковых частот, которые могут быть представлены в цифровой записи. Чем выше частота дискретизации волны, тем ближе полученный результат к оригиналу. Теорема Найквиста–Котельникова гласит, что для точного восстановления исходного сигнала частота дискретизации должна быть по крайней мере вдвое выше наиболее высокой частоты, существующей в выборке. Это объясняет, почему компании Philips и Sony при создании компакт-дисков выбрали частоту дискретизации, равную именно 44 100 Гц: эта частота позволяет максимально точно воспроизвести звуки частотой до 20 000 Гц, что является верхним пределом слышимости человеческого уха.
Звуковые секторы содержат в себе 98 блоков по 33 байт в каждом, что составляет 3 234 байт. Из них только 2 352 байт фактически являются звуковыми данными. Остальные байты распределены следующим образом: 98 байт подкодовых (по одному байту на каждый блок) и 784 байт, используемых для контроля четности и коррекции ошибок (ECC).
Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации с лазерного компакт-диска благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость). В этом режиме частота оборотов диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках данные считываются с большей скоростью (4— 7,8 Мбайт/с), чем на внутренних участках (2-3,5 Мбайт/с). Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей.
Обычно спиральная дорожка стандартного диска CD-DA или CD-ROM начинается с нулевой дорожки и заканчивается конечной зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина спиральной дорожки достигает 5,77 км. При использовании накопителя 56x CAV, перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 262 км/ч. Самое удивительное заключается в том, что, несмотря на довольно высокую скорость перемещения данных, лазерный датчик безошибочно считывает значения бит (переходы впадина/площадка), размеры которых не превышают 0,9 микрона!
Сегодняшние максимальные скорости дисководов, указываемые производителями (до 58), традиционно рассчитываются исходя из кратности по отношению к стандартной единице, равной производительности 150 Кбайт/с. Для высокоскоростных приводов частота вращения превышает 10 000 оборотов в минуту. На таких скоростях начинают сильно сказываться дефекты производства (и хранения) лазерных дисков: неравномерность массы, искажения геометрии. В качестве аналогии можно привести автомобильные колеса, которым необходима специальная балансировка для комфортного движения на больших скоростях. На лазерных дисках балансировку выполнить невозможно, поэтому изготовители приводов прибегают к различным ухищрениям, призванным уменьшить паразитные биения.
В частности, приводы фирмы ASUSTeK оборудованы специальными демпфирующими устройствами, повышающими надежность считывания данных с «кривых» дисков. Отсутствие демпферов приводит к тому, что в высокооборотных приводах «кривые» компакт-диски могут разрушаться. Достоверно зафиксировано немало таких случаев, а иногда привод становится просто опасным — лоток CD-ROM внезапно выскакивает и запускает диск в полет с бешеной скоростью.
На реальных задачах разница в производительности приводов, имеющих скорости в диапазоне 24х-50х, для пользователя практически не ощутима и может быть замерена только специальными тестами. Более скоростные приводы обладают преимуществом в случае считывания большого объема непрерывно расположенных данных (например, при установке программного обеспечения или загрузке цветных изображений высокого разрешения).
Сегодня большая часть приводов CD-ROM выпускается с интерфейсом IDE/ATAPI с поддержкой протокола UltraDMA. Область применения приводов с интерфейсом SCSI — графические станции, серверы и другиемощные системы. Пока только SCSI способен поддержать надежное функционирование систем с подключением нескольких приводов CD-ROM и их работу в многозадачном режиме при потоковой перекачке данных.
Внешние приводы CD-ROM обычно делают с интерфейсом USB. Они могут подключаться к компактным компьютерам без собственного привода или к терминальным устройствам, вообще не имеющим никаких дисков.
Отметим важную особенность большинства версий BIOS современных системных плат — возможность назначить в качестве загрузочного (первичного) устройства привод CD-ROM. Это значительно облегчает задачу восстановления системы в случае фатального сбоя на жестком диске. Недаром лазерные компакт-диски, имеющие загрузочный сектор, операционные системы и набор утилит для восстановления, носят собирательное название «реанимационных».
Время от времени среди компьютерных новостей появляются сообщения о новых «революционных» решениях в технологии производства (записи) компакт-диска. Некоторые из них получают право на жизнь.
Например, технология OverBurn позволяет полностью заполнить поверхность диска данными, расширив его стандартную емкость (650 Мбайт) до 700 Мбайт.
В связи с наступлением технологий CD-RW производители были вынуждены снижать стоимость пишущих приводов лазерных компакт-дисков — CD-R. Позже выпуск приводов CD-R был вообще прекращен, и ныне все приводы выпускаются как универсальные CD-R/CD-RW. В этом секторе совершенствование технологий идет не так быстро. Объясняется это повышенными требованиями к точности позиционирования всех элементов привода во время записи данных. Увеличение частоты вращения сверх определенного предела приводит к столь заметному росту затрат на прецизионную механику, что это не оправдывается небольшим повышением производительности. Сейчас на рынке представлены устройства в основном со скоростью записи 24х-56х. Перезапись осуществляют со скоростью до 16х. Здесь сложилась ситуация технологического насыщения, и кардинального роста скорости в ближайшей перспективе не предвидится.
Для домашнего использования с целью резервного копирования данных, создания музыкальных альбомов, фото- и файловых архивов, мультимедийных дисков подходят любые модели оптических накопителей с интерфейсом IDE/ATAPI. При записи «болванок» лишь от случая к случаю практическойразницы между устройствами нет. Если же возникает необходимость записывать диски регулярно, да по несколько раз в день, потребуется самый скоростной привод CD-RW. Неоспоримым преимуществом CD-RW перед другими приводами лазерных компакт-дисков является возможность многократной записи на одном диске. По скорости чтения приводы CD-RW практически сравнялись с приводами CD-ROM. Поэтому дисководы CD-RW постепенно заменяют в настольных компьютерах обычные приводы для чтения лазерных дисков и становятся универсальными устройствами для чтения, резервного копирования и переноса данных. Стоимость самих оптических носителей также снизилась до величин, позволяющих широко использовать болванки CD-R вместо дискет, ZIP и прочих магнитных носителей.
С внедрением технологии BURN-Proof (Buffer UndeRuN-Proof — защита от опустошения буфера) снята проблема порчи «болванок» при отсутствии данных в буфере. Дальнейшим шагом на пути упрощения применения CD-RW в массовых системах стало внедрение технологии EasyWrite, поддерживающей возможность пакетной записи на диски CDR/CD-RW напрямую, средствами файлового менеджера, без применения специальных драйверов типа Direct CD. Эта технология поддерживается и в операционной системе Windows XP.
Технология DVD-ROM
DVD (Digital Versatile Disc) – это цифровой универсальный диск или, проще говоря, компакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является дисководом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же оптическую технологию, что и компакт-диски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компакт-дисках. Диски CD_ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80_минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, этого уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при активном использовании видео. DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт_дисками. Емкость двухсторонних дисков DVD, конечно, в два раза выше односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходится переворачивать диск.
В соответствии с оригинальным стандартом, DVD является односторонним, однослойным диском и содержит 4,7 Гбайт информации. Новый диск имеет такой же диаметр, как современные компакт_диски, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG_2, на новом диске можно разместить 135 минут видео – полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Значение емкости диска не случайно: стандарт создавался в ответ на требования представителей киноиндустрии, давно искавших недорогую и надежную замену видеокассетам.
Стандарт DVD создавался несколько странно. В течение 1995 года два конкурирующих стандарта CD-ROM большой емкости начали борьбу за рынок будущего. Стандарт Multimedia CD был представлен компаниями Sony и Philips Electronics, а конкурирующий стандарт Super Density (SD) – компаниями Toshiba, Time Warner и некоторыми другими. Если бы оба этих стандарта вышли на рынок в первозданном виде, то потребители, а также производители программного обеспечения оказались бы в затруднительном положении: какой из них выбрать?
Чтобы избежать этого, несколько организаций, включая Hollywood Video Disc Advisory Group и Computer Industry Technical Working Group, объединились и потребовали создать один стандарт, отказавшись поддерживать оба стандарта-конкурента. Это побудило группы разработчиков в сентябре 1995 года создать единый стандарт CD-ROM большой емкости.
Новый стандарт был назван DVD и совмещал элементы своих предшественников, т.е. представлял собой унифицированный стандарт как для компьютерных технологий, так и для индустрии развлечений. Вначале DVD расшифровывали как цифровой видеодиск (Digital Video Disc), но позднее переименовали в цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disc).
В конце 1996 года, после принятия соглашения о защите от нелегального копирования, были опубликованы стандарты DVD-ROM и DVD-Video. На выставке бытовой электроники в Лас-Вегасе, которая состоялась в январе 1997 года, посетители увидели проигрыватели, накопители и диски DVD, поступившие в широкую продажу уже в марте. Стоимость первых проигрывате лей DVD достигала 1000 долларов. Сначала в формате DVD было выпущено только 36 кинофильмов, диски с которыми продавались в семи крупных городах США (Чикаго, Далласе, Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Сан-Франциско, Сиэтле и Вашингтоне). Широкая продажа дисков началась уже в августе 1997 года. Довольно неважное начало, связанное с проблемой защиты от копирования, сменилось ошеломляющим успехом DVD. Популярность этих дисков выросла еще больше после того, как в 2001 году был принят формат +RW, превративший цифровой универсальный диск “только для чтения” в полностью перезаписываемый носитель.
В настоящее время разработку и распространение стандартов DVD контролирует организация DVD Forum. В эту организацию входят следующие компании: Hitachi, Ltd.; Matsushita Electric Industrial, Co., Ltd.; Mitsubishi Electric Corporation; Victor Company of Japan, Limited; Pioneer Corporation; Sony Corporation; Toshiba Corporation; Philips Electronics N.V.; Thomson Multimedia; Time Warner Inc. и др.
Компании, входящие в DVD Forum, не смогли прийти к соглашению по универсальному формату перезаписываемых дисков, и потому члены этой организации, отвечающие за CD- и DVD-технологии (компании Philips, Sony и др.) в июне 2000 года отделились, сформировав комитет DVD+RW Alliance. Впоследствии эти компании представили формат DVD+RW, который является более гибким и обратно совместимым перезаписываемым форматом DVD. Формат DVD+RW позволяет заменить не только домашний видеомагнитофон, но также дисководы CD-RW и накопители на гибких дисках в персональном компьютере.
Технология цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию компакт-дисков. В обеих технологиях используются штампованные поликарбонатные диски одного и того же размера (наружный диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм, толщина 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. DVD, в отличие от обычных компакт-дисков, могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двухсторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объединяются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Технологический процесс изготовления дисков практически не отличается, помимо того что слои и стороны DVD штампуются из отдельных поликарбонатных заготовок, которые затем соединяются друг с другом, формируя законченный диск. Основным различием стандартных компакт_дисков и DVD является более высокая плотность записи данных, которые считываются лазером с более короткой длиной волны. Как уже отмечалось, компакт-диски являются односторонними и имеют только один слой записи. В отличие от них, DVD могут быть двухсторонними и иметь два слоя записи на каждой стороне.
По аналогии с компакт_дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, которая начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Цифровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт_дисках, образованы впадинами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрывается тонкой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому что внешний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части одностороннего диска; на двухстороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в центральной части.
Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.
Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт_диска, равна 0,105 микрона, а ширина – 0,4 микрона. Минимальная длина впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная — 1,9 микрона (на однослойных дисках).
В накопителе DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволяет считывать более короткие штрихи. Для удвоения размера в накопителе DVD можно использовать две стороны диска и, кроме того, записывать данные на два отдельных слоя каждой из сторон.
Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку (в каждом слое) с расстоянием 0,74 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 1 351 виток на миллиметр. В целом это составляет 49 324 витка, а общая длина дорожки достигает 11,8 км. Дорожка разбита на секторы, каждый из которых содержит 2 048 байт данных. Диск разделен на четыре основные области.
- Область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.
- Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки, а также, главным образом, зону служебных данных, содержащую информацию о диске. Зона служебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что составляет в целом 3 072 сектора данных. В этих секторах расположены данные о диске, в частности указана категория диска и номер версии, размер и структура диска, максимальная скорость передачи данных, плотность записи и распределение зоны данных. В целом начальная область занимает до 196 607 (2FFFFh) секторов диска. Базовая структура всех секторов DVD, в отличие от компакт-дисков, одинакова. Секторы буферной зоны начальной области содержат только символы 00h (шестнадцатеричные нули).
- Область данных. Содержит видео_, аудио_ или данные другого типа и начинается с сектора под номером 196 608 (30000h). В общей сложности область данных однослойного одностороннего диска может содержать до 2 292 897 секторов.
- Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы конечной зоны содержат только значения 00h. В том случае, если диск имеет два слоя записи и записан в режиме обратного считывания (Opposite Track Path – OPT), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по отношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.
Центральное отверстие диска DVD имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на радиусе 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска (Hub Clump Area – HCA) начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 16,5 мм от центра диска. Начальная (или нулевая) область начинается в 22 мм от центра диска. Область данных начинается на радиусе 24 мм и завершается конечной (или средней) областью, расположенной на расстоянии 58 мм от центра диска. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм от его центра; затем следует буферная зона шириной 1,5 мм. Описанные области диска DVD, представленные в относительном масштабе, показаны на рис. 5.10.
Рис. 3.23. Структура диска DVD-ROM.
Как правило, спиральная дорожка стандартного DVD начинается с нулевой области и заканчивается конечной (средней) зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина одной спиральной дорожки достигает 11,84 км. Интересно то, что при считывании внешней части дорожки посредством на копителя 20x CAV, перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 251 км/ч. И несмотря на столь высокую скорость перемещения данных, лазерный датчик безошибочно считывает значения битов (переходы впадина/площадка), размеры которых не превышают 0,4 микрона!
Существуют однослойные и двухслойные, а также односторонние и двухсторонние версии дисков DVD. Двухсторонние диски, в сущности, представляют собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами друг с другом. Между двух- и однослойными версиями имеется более существенное различие. Длина впадин (штрихов) двухслойных дисков не много больше, что приводит к незначительному уменьшению емкости диска.
В настоящее время существует четыре основных типа дисков DVD, которые классифицируются по количеству сторон (одно- или двухсторонние) и слоев (одно- и двухслойные).
- DVD-5 – односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гбайт. Состоит из двух соединенных друг с другом подложек. Одна из них содержит записанный слой, который называется нулевым слоем, вторая совершенно пуста. На однослойных дисках обычно используется алюминиевое покрытие.
- DVD-9 – односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных таким образом, что оба записанных слоя находятся с одной стороны диска; с другой стороны располагается пустая подложка. Внешний (нулевой) штампованный слой покрыт полупрозрачной золотой пленкой, которая отражает лазерный луч, сфокусированный на данном слое, и пропускает луч, который сфокусирован на нижнем слое. Для считывания обоих слоев используется один лазер с изменяемой фокусировкой.
- DVD-10 — двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных друг с другом тыльными сторонами. Записан ный слой (нулевой слой на каждой стороне) обычно имеет алюминиевое покрытие. Обратите внимание, что диски этого типа являются двухсторонними; считывающий лазер находится в нижней части накопителя, поэтому для чтения второй стороны диск необходимо извлечь и перевернуть.
- DVD-18 – двухсторонний двухслойный диск емкостью 17,1 Гбайт. Объединяет в себе два слоя записи на каждой стороне. Стороны диска, каждая из которых формируется двумя штампованными слоями, соединяются друг с другом тыльными частями. Внешние слои (слой 0 на каждой стороне диска) покрыты полупрозрачной золотой пленкой, внутренние слои (слой 1 на каждой стороне) имеют алюминиевое покрытие. Отражательная способность однослойного диска составляет 45–85%, двухслойного – 18–30%.
Различные отражающие свойства компенсируются схемой автоматической регулировки усиления (АРУ).
Конструкция дисков DVD различных типов показана на рис. 3.24.
Рис. 3.24. Варианты структуры дисков DVD.
Обратите внимание, что, хотя на рис. 3.24 изображены два лазера, считывающие данные нижней части двухслойных дисков, фактически используется только один. Для чтения данных, расположенных на разных слоях, изменяется только фокусировка лазера.
Существует два способа записи слоев двухслойных дисков: противоположное (ОТР) или параллельное (РТР) направление дорожек. Метод OTP позволяет минимизировать время, затрачиваемое во время чтения диска, при переходе с одного слоя на другой. При достижении внутренней части диска (конца слоя 0) лазерный датчик остается практически в том же положении и лишь немного перемещается для фокусировки на слое 1. Конечная область диска при его записи в режиме OTP называется средней зоной.
Запись (и чтение) спиральных дорожек дисков DVD, записанных в режиме PTP, происходит по-другому. При переходе от слоя 0 к слою 1 лазерный датчик должен переместиться с наружной части диска (т.е. с конца первого слоя) на его внутреннюю часть (на начало второго слоя). Кроме того, необходимо изменить фокусировку лазера. Для ускорения перехода практически все диски DVD записываются в режиме OTP.
Помимо перечисленных типов стандартной емкости, могут изготавливаться и двухсторонние диски, имеющие один слой на одной стороне и два слоя на другой. Диски этого типа обозначаются как DVD-14 и имеют емкость 13,2 Гбайт или примерно 6 ч и 15 мин видеоданных формата MPEG-2. Существуют также 80-миллиметровые диски, емкость которых меньше, чем стандартных 120-миллиметровых дисков той же конфигурации.
Двухсторонние диски отличаются повышенной сложностью технологического процесса и более высокой стоимостью, а также тем, что для воспроизведения обеих сторон диск приходится извлекать из накопителя и переворачивать. Все это привело к тому, что наибольшее распространение получили диски DVD-5 (односторонние однослойные) или DVD-9 (односторонние двухслойные). Емкость дисков этого типа достигает 8,5 Гбайт, что составляет 242 минуты воспроизведения видеоданных формата MPEG-2. Видеодиски DVD-5 со 133-минутным воспроизведением подходят для более чем 95% существующих в настоящее время кинофильмов.
На российском рынке приводы DVD различных стандартов перешли в категорию устройств бытового класса. Объясняется это, прежде всего, увеличением предложения носителей с фильмами и резким падением цен на них. Приводы стандарта DVD-ROM (только чтение) перешли в категорию дешевых устройств, и цены на них стали сравнимы с моделями CDROM. Комбинированные приводы DVD-ROM/CD-RW по соотношению функциональности и цены оказались более удачными и пользуются хорошим спросом.
Ныне спецификация на формат DVD-ROM является стандартной и соблюдается всеми производителями. С помощью приводов DVD-ROM можно считывать данные с компакт-дисков форматов CD-ROM, CD-R, CD-RW, дисков DVD-ROM (односторонних, двусторонних, однослойных, двухслойных, емкостью 4,7-17 Гбайт), дисков видео-DVD. Установка привода DVD на компьютере не вызывает никаких проблем, так как используются стандартные интерфейсы IDE/ATAPI или SCSI.
Для воспроизведения видео высокого качества в формате MPEG2 не требуется наличия никаких других устройств. Для воспроизведения звукового сопровождения качества Dolby Digital необходима поддержка этого формата со стороны аудиокарты. Современные устройства DVD-ROM относятся уже к третьему поколению. Чтение данных осуществляется в режиме постоянной угловой скорости, кратность для дисков DVD лежит в диапазоне 4х—12х, при чтении дисков CD-ROM скорость составляет от 12х до 48х.
Отдельную группу образуют приводы с возможностью записи на носитель — DVD-R и DVD+R (однократная запись); DVD-RAM, DVD-RW и DVD+RW (перезаписываемые). Спецификация DVD-RW разработана группой крупнейших японских компаний, в числе которых JVC, Hitachi, Mitsubishi и другие монстры. Спецификацию DVD+RW поддерживают фирмы Sony, Philips, Yamaha и прочие не менее мощные корпорации.
С точки зрения покупателя потребительские свойства обоих вариантов практически одинаковы. В качестве универсального решения предлагаются комбинированные приводы DVD ± RW.