Od CD do DVD

Wstęp
Od CD do DVD
!
W 1983 roku firma Sony oraz Philips
zaprezentowały światu swoją wizję idealnego
nośnika danych: płytę kompaktową (CD compact disc).
!
Ten dwunastocentymetrowy, mieniący się
krążek zdolny był pomieścić aż 650 MB, czyli
równowartość trzystu tysięcy stron
maszynopisu.
„dANIEL D” DZBAŃSKI
Marcin „LACEK” Lackowski
Bartek Radzicki
Tomek „SZYDŁO” Szydłowski
Początki...
!
Początkowo CD był przeznaczony jedynie do
przechowywania muzyki w postaci cyfrowej. Na jednej
płycie mieści się 74 minuty nagrań o niespotykanej
dotąd jakości dźwięku. Ponadto, w przeciwieństwie
kaset magnetofonowych, kompakt zapewnia
natychmiastowy dostęp do wybranego utworu.
!
Głównym składnikiem płyty CD jest przezroczysty,
poliwęglowy krążek o średnicy 12 cm i grubości ok. 1
milimetra. Na krążek napylona jest warstwa
aluminium, natomiast samo aluminium jest chronione
przez warstwę lakieru. Całkowita grubość krążka
wynosi 1,2 mm.
Zapis
!
0 km
!
Na tak wypalony krążek napyla się cieniutką
warstwę aluminium, pełniącą rolę lusterka.
Aluminium pokrywa wszelkiego rodzaju
„nierówności terenu” – tam gdzie były
wypustki, w aluminium tworzą się dołki, zaś
tam, gdzie brak wypustek, aluminium jest po
prostu płaskie.
Dołki nazwane zostały pitami (ang. Pit – dołek),
zaś płaskie obszary – landami). Lakier chroni
aluminium przed zadrapaniem.
6 km
Trochę technologii
Trochę technologii
!
Dane na płycie zapisywane są w sprytny
sposób. Podczas produkcji płyty, krążku
poliwęglowym specjalna tłocznia wyciska
mikroskopijnej wielkości wypustki.
Układają się one w spiralną ścieżkę ,
zaczynającą się wewnątrz krążka i kończącą na
jego zewnętrznej krawędzi. Gdyby rozwinąć tę
ścieżkę, miała by ona długość 6 km.
!
Na tak wypalony krążek napyla się cieniutką
warstwę aluminium, pełniącą rolę lusterka.
Aluminium pokrywa wszelkiego rodzaju
„nierówności terenu” – tam gdzie były
wypustki, w aluminium tworzą się dołki, zaś
tam, gdzie brak wypustek, aluminium jest po
prostu płaskie.
!
Dołki nazwane zostały pitami (ang. Pit – dołek),
zaś płaskie obszary – landami). Lakier chroni
aluminium przed zadrapaniem.
Budowa płyty
Zapis informacji
! Jeśli
!
Po włożeniu płyty
kompaktowej do
czytnika światło pada na
nią od strony
przezroczystego krążka
poliwęglowego, przez
który swobodnie
przechodzi
i dociera do
aluminiowego lusterka
Następny krok...
" Przez pierwsze sześć lat CD mógł być wykonywany
jedynie w dużych tłoczniach.
" Tłoczenie płyt było opłacalne dopiero do 1000 sztuk.
" Nie było metody nagrywania własnych, pojedynczych
kompaktów w domach.
" W 1989 roku firma Meridian Data zaprezentowała
światu nowe urządzenie – CD Master – służące do
nagrywania krążków CD.
Budowa płyty CD-R
!
!
!
Na warstwę barwnika
napylone jest nie
aluminium, ale
prawdziwe... srebro lub
złoto, stąd wierzchni
kolor płyty CD-R.
Podobnie jak
aluminium, też pełni ono
rolę lusterka.
Na nim także znajduje
się lakier ochronny oraz
warstwa reklamowa.
padnie na land, odbija się bez załamania i wraca w
kierunku głowicy czytającej, gdzie umieszczona jest
fotodioda.
! Ta rejestruje wówczas, że laser trafił na land.
! Jeśli jednak w miejscu, na które padł promień
znajdował się pit, wiązka laserowa zostanie załamana i
nie wróci do fotodiody.
! Zmiana z pitu (dołka) a land lub odwrotnie oznacza
jedynkę, a jeśli zmiana nie nastąpiła – zero.
! Szereg zer i jedynek układa się w zapis cyfrowy danych.
CD-R
• Tym razem zmieniła się nieco budowa kompaktu.
• Krążek poliwęglowy nie miał wytłoczonych już żadnych
wypustek, jedynie ścieżkę pozycjonującą laser CD
Mastera.
• Bezpośrednio na krążku naniesiona była nowa warstwa
organiczna: barwnik cyjanowy (dziś też ftalocyjanowy
lub azowy).
• Są to, światłoczułe związki chemiczne, które pod
wpływem temperatury trwale zmieniają swoje
właściwości fizyczne.
• Początkowo są one przezroczyste, ale po ogrzaniu stają
się mętne.
• Spójrzmy na płytę CD-R (CD-Recordable) od spodu:
• barwnik cyjanowy nadaje jej kolor zielonkawy
(BTC),
• ftalocyjanowy – złoty (BASF),
• zaś azowy – niebieski (VERBATIM).
Nagrywanie na CD-R
!
!
CD Master wykonuje zapis mocnym laserem o długości
fali 780 nm, podgrzewając punktowo barwnik fotoczuły.
Zamiast pitów tworzą się mętne miejsca, które tym razem
absorbują przy czytaniu promień lasera (zamiast go
załamywać) – dla czytnika CD nie stanowi to żadnej
różnicy.
CD-RW
!
!
!
!
!
Kosztujący początkowo 60 tysięcy dolarów CD Master
był prekursorem dzisiejszych nagrywarek CD-R.
Nagrywarki pozwalały jedynie na jednokrotny zapis –
raz nagranych danych nie można było już więc
skasować.
Ale na początku 1997 roku stworzono kolejne
urządzenie – CD-ReWritable (CDRW).
Urządzenie to pozwala na zapis wielokrotny.
Zamiast warstwy organicznej zastosowano substancję,
która pod wpływem działania lasera o określonej
długości fali staje się krystaliczna i przepuszcza
promień lasera, by ten mógł się swobodnie odbić od
lusterka, zaś pod wpływem lasera o innej długości fali –
staje się amorficzna i absorbuje światło (działa jak pit).
Dyski magnetooptyczne
• Istnieją na rynku urządzenia pamięciowe o
parametrach znacznie lepszych (podobno...) niż napędy
optyczne CD-R, CD-RW, DVD - są nimi dyski
magnetooptyczne (MO).
• Do zapisu i odczytu danych używa się w napędach MO
zestawów soczewek (modułu ogniskującego), lasera o
zmiennej mocy, głowicy magnetycznej oraz talerzy
magnetycznych – pełniących rolę nośników –
zbudowanych ze specjalnych stopów metali
umieszczonych na podłożu szklanym lub
poliwęglanowym.
Budowa magnetooptyka
CD-RW
!
!
!
!
Napędy CD-RW pozwalają fizycznie kasować dane, po
czym ponownie zapisywać zwolniony w ten sposób
nośnik.
Do wad technologii CD-RW należy wysoka cena tego
rodzaju krążka.
Poza tym nie wszystkie napędu CD-ROM czytają płyty
CD-RW – tylko te, które są wyposażone w opcję multiread.
Także niewielka część odtwarzaczy kompaktowych
(sprzęt Hi-Fi) daje sobie radę z czytaniem danych
audio.
Sposób zapisu
• Podobnie jak na twardym dysku, dane na MO są
zapisywane w postaci maleńkich pól magnetycznych.
• Inny jest jednak sposób zapisu tzn. w napędach MO
zapisanie informacji wymaga przejścia dwukrotnego
głowicy nad talerzem, w napędach HDD – tylko
jednego.
• Pierwsze przejście służy do wyzerowania nośnika,
drugie do zapisania jedynek.
• Proces ten polega na zjawisku utraty własności
magnetycznych materiału po przekroczeniu
temperatury zwanej „punktem Curie”, który dla
nośników wynosi ok. 200 st. C.
Technikalia zapisu
!
!
!
!
Od strony technicznej wygląda to następująco - tuż
przed włączeniem lasera wytwarza się pole
magnetyczne o kierunku prostopadłym do powierzchni
talerza i zwrocie np. w stronę głowicy magnetycznej.
W chwilę potem maleńki obszar nośnika zostaje
chwilowo ogrzany laserem powyżej punktu Curie.
Następnie, stygnąc w czasie mniejszym niż 200 ns,
„zamraża” w sobie linię sił pola magnetycznego.
Wartość bitu (zero lub jeden) zakodowana jest
zwrotem linii sił pola magnetycznego
Rozwój magnetooptyków
• Technika magnetooptyczna pojawiła i rozwijała się
dosyć wolno.
• Pojemność napędów była podwajana aż do 1997 roku,
osiągnęła 2,6 GB do 5,6 GB w zależności od firmy
produkującej nośniki.
• Zaletą tego typu nośników jest szybkość zapisu i
odczytu 3 do 4,5 MB/s i osiągającą średni czas dostępu
19-24 ms.
• Średni czas bezawaryjnej pracy wynosi ok. 200 tys.
godzin, a wytrzymuje ponad 800 tys. cykli ładowania
dyskietki.
• Sam nośnik może być zapisany i kasowany ponad 100
milionów razy, a jego żywotność obliczono na ponad 50
lat – bez żadnych wymagań dotyczących temperatury
czy wilgotności.
Przyszłość magnetooptyków
• Prasa donosi, że ten rodzaj urządzeń zapisujących
może być alternatywą dla CD-R/RW, może nie tyle
cenową, ale na pewno:
• szybkością zapisu,
• mniejszymi wymiarami (3,5 cala MO i 5 cali CD),
• prostszym sposobem zapisu,
• stabilnością zapisu danych.
• MO może być wyposażona w jukeboxy (małe –
biurkowe, wolnostojące – zawierające do kilkuset
nośników), urządzenia przechowujące i umożliwiające
bezpośredni dostęp do kolejnych „krążków”.
Potrzeba - matką
!
!
!
Płyta kompaktowa rozbestwiła producentów gier
i programów użytkowych, którzy zaczęli wzbogacać
swoje tytuły o krystalicznie czystą muzykę i wideoklipy.
W końcu gry i programy zaczęły zajmować po dwa,
trzy, cztery i więcej krążków - rosło zapotrzebowanie
na nowy, pojemniejszy nośnik, który miał zastąpić
płytę kompaktową.
Na początku 1995 roku konsorcjum złożone z dziesięciu
firm (Hitachi, JVS, Matsushita, Mitsubishi, Philips,
Pioneer, Sony SGS Thomson, Time Warner i Toshiba)
zatwierdziło specyfikację nowego standardu: DVD
(Digital Versatile Disc lub Digital Video Disc).
Wykorzystanie magnetooptyków
!
Dzięki takim parametrom napęd może być
wykorzystany
do wielu zadań:
" składowania dokumentów
" zdjęć medycznych
" archiwizacja
" kopie zapasowe
Zastosowania filmowe
!
!
!
Pojemność CD – 650 MB – okazała się
niewystarczająca, by pomieścić nowe gry, programy a
przede wszystkim filmy wideo.
Konsorcjum MPEG (Motion Pictures Experts Group)
stworzyło w 1989 roku standard zapisu silnie
skompresowanego wideo o tej samej nazwie.
Format MPEG zastosowano na płytach Video CD,
mieszczących około godziny filmu z jakością zbliżoną
do VHS (352x288 punktów dla sygnału PAL oraz
320x240 punktów dla sygnału NTSC - jest to zaledwie
jedna czwarta pełnej rozdzielczości obu sygnałów).
Zapis całego, dwugodzinnego filmu wymagał użycia
dwóch kompaktów.
Godny następca