Оптичний принцип запису та зчитування інформації
У лазерних дисководах CD-ROM і DVD-ROM використовується оптичний принцип запису і зчитування інформації. В процесі запису інформації на лазерні диски для створення ділянок поверхні з різними коефіцієнтами відбиття застосовуються різні технології: від простого штампування до зміни здібності відбивання ділянок поверхні диска за допомогою потужного лазера. Інформація на лазерному диску записується на одну спіралевидну доріжку (як на грамплатівці), що містить ділянки з різною здатністю відбиття. При дотриманні правил зберігання (у футлярах у вертикальному положенні) і експлуатації (без нанесення подряпин і забруднень) оптичні носії можуть зберігати інформацію протягом десятків років.
В процесі зчитування інформації з лазерних дисків промінь лазера в дисководі падає на поверхню диска, що обертається, і відбивається. Оскільки поверхня лазерного диска має ділянки з різними коефіцієнтами відбиття, то відбитий промінь також змінює свою інтенсивність (логічні 0 або 1). Потім відбиті світлові імпульси перетворяться за допомогою фотоелементів в електричні імпульси і по магістралі передаються в оперативну пам'ять.
CD і DVD-ROM
На цих накопичувачах використовується оптична система запису даних. Сам диск складається з дзеркальної поверхні, на якій є поглиблення. Диск опромінюється лазером, і залежно від наявності або відсутності, фотодіод уловлює або не уловлює відбите світло (рис. 2.23). Таким чином формуються одиниці і нулі.
|
|
|
Рисунок 2.23 – Схема зчитування даних з диска
Таблиця 2.2— Порівняльні характеристики CD та DVD дисків
| Параметри | CD | DVD |
| Діаметр диска | 120 мм | 120 мм |
| Товщина диска | 1.2 мм | 1.2 мм |
| Структура диска | Один шар | Два шари по 0.6 мм |
| Довжина хвилі лазера | 708 нм | 650 і 635 нм |
| Числова апертура | 0.45 | 0.60 |
| Ширина доріжки | 1.6 мкм | 0.74 мкм |
| Довжина одиничного «поглиблення» | 0.83 мкм | 0.4 мкм |
| «Шарів» даних | 1 | 1 або 2 |
| Ємність | Близько 680 мегабайт | При одному шарі даних: 2*4.7 Gb, при двох – 2*8.5Gb |
Зрозуміло, що розміри «поглиблень» повинні бути порівнянні з довжиною хвилі лазера, щоб в повній мірі виявлялися корпускулярні властивості світла, а хвильові себе практично не виявляли. Втім, це і виходить з таблиці 2.2.
Технологія Blu-Ray – наступник DVD
Так вже повелося, що еволюція в галузі комп'ютерних технологій відбувається швидше, ніж в решті технічних галузей. І з часом проміжок часу, за який потужність комп'ютера подвоюється, стає все менше і менше. До 1 ГГц процесори йшли 22 роки, а до 2 ГГц – всього лише півтора. Об'єм вінчестера росте як на дріжджах, 160-180 гігабайт – це вже повсякденність, адже зовсім недавно для досягнення таких об'ємів конструювалися цілі RAID-масиви з десятків жорстких дисків. Мініатюризація, збільшення швидкодії, швидкості передачі даних, збільшення щільності запису – ось що ми чуємо щодня, ось що з'являється щодня на сторінках новин Інтернету. Об'єми, швидкості, частоти – все це подвоюється, почетверяється, подесятиряється і все це нікого вже не дивує. Але є галузь, в якій на тлі успіхів на інших фронтах до останнього часу панував, здавалося б, повний застій. Це галузь змінних носіїв інформації.
|
|
|
Дійсно, в цій галузі, як і двадцять років тому продовжує лідирувати старичок CD-ROM. Правда, за ці роки він підріс з 650 Мб до 700 Мб, а завдяки старанням TDK місцями навіть і до 800 Мб, але, на жаль, в наше насичене інформацією століття такі об'єми стають явно недостатніми. Таким довгим життям CD-ROM зобов'язаний не в останню чергу форматам стиснення звуку (MP3) і відео (MPEG4, DivX), завдяки яким в такий мізерний об'єм стало можливим втиснути величезні масиви музики і цілі фільми. Звичайно, якість страждає, але народ у нас невимогливий і зрештою все одно виходить якіснішим і довговічнішим за переписані аудіо та відеокасети.
Останнім часом вимогливіша публіка відкрила для себе DVD (digital versatile disc). Саме останнім часом, хоча цьому формату налічується вже 8 років. Причин такого повільного просування багато. Спочатку на ринку панував дикий різнобій форматів DVD. Якщо у випадку з CD компанія-винахідник SONY чітко дала специфікації даного пристрою, яких дотримувалися всі виробники, то у випадку з DVD вийшло з точністю навпаки – кожний з виробників пропонував свою версію DVD-привода, з різним максимальним об'ємом носія, з різною механікою і навіть з різною довжиною хвилі зчитуючого лазера, що на початку частенько приводило до ситуації, коли на DVD приводі з 10 дисків читалися тільки один-два. На наступному етапі розповсюдження DVD стримуючим чинником стала, прямо скажемо, безглузда спроба приборкати піратство за допомогою введення зон. За декілька років експансії DVD диски з різних зон настільки перемішалися між собою, що стало проблематичним знайти диски саме під свій дисковод. До того ж миттєво в мережі Інтернет з'явилися зламані прошивки DVD-приводів і спеціальні програми, що очищують лічильники програних дисків. Досвідчені користувачі вирішили проблеми із зонами в обхід виробників, ну а недосвідчених ця проблема тільки відштовхнула від придбання DVD-привода. Не в останню чергу в повільному просуванні DVD зіграли висока вартість дисків і їх відносна рідкість.
|
|
|
Але поступово все стало налагоджуватися. Виробники самостійно стали знімати обмеження на зони з своїх приводів. Так, наприклад, програма PowerDVD повідомила про один DVD-привод NEC, який недавно вийшов, що "даний пристрій має номери зон 1, 2, 3, 4, 5". Приводи сталі сумісні, з'явилося щось схоже на єдиний стандарт. DVD фільми з'явилися в широкому продажу, їх почали навіть дублювати російській мовою. Ціна на диски впала. З'явилися піратські диски, які склали цінову конкуренцію (на жаль, тільки цінову, про якість говорити не доводиться) ліцензійним дискам. Користувачі, виявивши, що DVD-приводи не набагато дорожче за CD-ROM стали поступово купляти дані пристрої. З'явилися DVD-приводи, що пишуть, але за шалені гроші і відразу в особі трьох несумісних між собою форматів: DVD-RAM (Panasonic), DVD-RW (Pioneer) і DVD+RW (Philips). Нарешті для DVD з’явилось світле майбутнє. Але це майбутнє було стрімко перекреслено у лютому 2002 року синім променем – технологією Blu-Ray Disc.
|
|
|
Японія, Токіо, 19 лютого 2002... Представники дев'яти лідируючих високотехнологічних компаній Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp і Pioneer на сумісній прес-конференції оголосили про створення і впровадження нового формату оптичних дисків великої місткості під назвою Blu-Ray Disс, цим самим можливо підписавши смертний вирок DVD. Згідно оголошеної специфікації Blu-Ray Disс – перезаписуваний диск наступного покоління із стандартним CD/DVD розміром 12 см з максимальною місткістю запису на один шар і одну сторону до 27 Гб.
Назвати Blu-Ray (рис. 2.24) принципово новим форматом не можна – це швидше еволюція формату DVD. Як випливає з назви в Blu-Ray для запису і відтворення диска замість червоного лазера, який використовується в DVD і CD-ROM, застосований синій лазер (blue-violet laser). У синього лазера довжина хвилі складає 405 нанометрів (див. табл. 2.3), що значно менше довжини хвилі червоного лазера (650 нм). Менша довжина хвилі – відповідно менша інтерференція відбитого променя, відповідно можна зробити товщину доріжки даних тонше, що приводить до значного збільшення місткості носія. Товщина доріжки у Blu-Ray диска в два рази менша, ніж у DVD. Єдино, що застерігає – той факт, що енергетика синього лазера вища, ніж у червоного, що повинно призводити до значного розігрівання поверхні диска. Мабуть, Blu-Ray приводи вимагатимуть потужного охолоджування.
Рисунок 2.24 – Диск Blu-Ray
Покриття Blu-Ray, на яке записуються дані (optical transmittance protection layer), дуже тонке – 0.1 мм. З цього факту можна зробити 3 висновки. Перший – чим тонший шар, тим менше розсіяння відбитого променя і більше даних можна вміщати на квадратний дюйм, тобто тонкий шар – це необхідність для досягнення великої місткості диска. Другий – настільки тонкий шар дозволить без проблем зробити диск багатошаровим (хоча б двошаровим, як DVD), оскільки зменшується рефракція променя, відбитого від глибшого шару. Третє – настільки тонкий шар легко пошкодити, отже Blu-Ray Disс вимагатиме захисту, тобто буде упакований в пластикову оболонку, на зразок MiniDisk від Sony.
Останній факт, на жаль, говорить про те, що ціни на Blu-Ray приводи можливо будуть істотно вищі, ніж на DVD, оскільки, якби Blu-Ray Disc залишався б диском без захисної оболонки, то виробники змогли б використовувати корпуси і механіку від DVD-приводів без переробки, змінивши лише лазер і мікросхему, що декодує, а так доведеться починати практично з нуля. Можливий компромісний варіант, коли односторонні диски відносно малої місткості (23-27 Гб) вироблятимуться без упаковки і будуть відповідні приводи, що мало відрізняються від DVD-приводів на вигляд і за ціною, такі об'єми для домашніх мультимедійних комп'ютерів на перших порах більш ніж достатні, об'єм Blu-Ray диска в рази перевершує DVD, а для користувачів вельми важлива ціна. Споживачі голосують грошима, неважливо якого вони кольору, відповідно, чим менше буде початкова вартість Blu-Ray для домашнього і мультимедійного сектора, тим швидше він набере популярність. Так само диски цього формату використовуватимуться для цифрових відеоплеєрів нового покоління, що пишуть, оскільки на одному Blu-Ray Disc уміщається до 13 годин відеоінформації якості VHS (MPEG-2 з bitrate 3.8Mbps) або ж 2 години відео в модному зараз в Японії форматі HDTV (телебачення високої роздільної здатності до 1600х1200х32bit MPEG-2 з bitrate від 8Mbps і вище).
Для hi-tech установ, підприємств, систем управління, освітніх закладів і інших, де потрібні великі об'єми інформації, знадобляться більш ємні – двосторонні, двошарові (або багатошарові) Blu-Ray диски з місткістю від 100 Гб. Такі диски будуть поміщені в прозорий картридж і будуть використовувати спеціальні Blu-Ray приводи, оснащені лазерами з різною довжиною хвилі (в межах синьої частини спектру) для читання різних шарів. Перші прототипи 100 Гб дисків вже створені. Вони здаються зараз величезними з приводу об'єму інформації, але може вже в найближчому майбутньому це стане нормою, так само як швидко звикли до величезного стрибка між 3,5’’ дискетою (1.44 Мб) і CD-ROM (650 Мб). Через деякий час і домашній сектор стане одним із споживачів багатошарових Blu-ray дисків, коли впадуть спочатку високі ціни на приводи і носії інформації цього формату.
Технології Blu-Ray створювалися в першу чергу для запису, зберігання і відтворення відео і аудіо інформації, тобто в наявності сильна орієнтація у бік мультимедіа, хоча, зрозуміло, на Blu-Ray Disc можна записати і просто дані. Основними форматами зберігання відео, як і в DVD, є MPEG2, формати звуку, відповідно – AC3, MPEG1, MPEG Layer2. Для цифрових відеоплеєрів формату Blu-Ray декодування здійснюватиметься апаратно, для комп'ютерних приводів – програмно.
Не можна не згадати про високу швидкість пересилки даних, яка буде здійснена в Blu-Ray пристроях. Так, згідно специфікації, максимальна швидкість пересилки даних між Blu-Ray приводом і цільовим пристроєм (MPEG-2 декодер або комп'ютер) досягатиме 36Mbps, що при величезних об'ємах носія дуже актуально. Такій швидкості пересилки даних, повинна повною мірою відповідати швидкість зчитування. На жаль, не вказується, яким чином буде досягнута така висока швидкість, оскільки якщо цей спосіб підвищення швидкості обертання диска, то боюся, що Blu-Ray диски, що вибухнули, і опалені приводи вже не за горами, хіба що в гру вступить який-небудь невідомий чинник, наприклад новий склад матеріалу, з якого робитимуться диски. Але тоді виникає питання сумісності з попередніми поколіннями носіїв. Звичайно, можна додати логічні схеми, які визначатимуть тип носія CD/DVD/Blu-Ray і відповідно міняти максимальну швидкість обертання для кожного типа, але це приведе до подорожчання привода. Напрям до збільшення числа лазерів, що зчитують, як ми бачимо на прикладі технології True-X, веде до вибухоподібного збільшення вартості привода.
Для зворотної сумісності з попередніми носіями інформації, а це обов'язкова умова майбутньої популярності Blu-Ray, привод повинен мати хоча б два лазери – основний синій і додатковий червоний. Сумнівно, що диски для читання яких потрібен червоний лазер, читатимуться синім. Багато чинників заважає, менша товщина синього променя, інші відбивні властивості поверхні, грубіша структура самого диска і т.д. В результаті знову вилка – обереш сумісність із старими форматами – програєш в ціні, зате придбаєш прихильну увагу консервативних шарів суспільства, відмовишся від сумісності – спростиш конструкцію, але відіб’єш покупців, окрім найбільш радикально-hi-tech екстремальних. Для користувача це означає і те, що доведеться платити за кожний з приводів та п'ятидюймовий слот. Для відеоплеєрів ніяких вилок немає – сумісність з попередніми форматами потрібна у будь-якому випадку, бібліотека DVD і Video CD фільмів вже дуже велика і ніхто не захоче відмовлятися від неї через примарну перспективу обіцяну Blu-Ray.
На жаль, ті граблі, на які наступив свого часу DVD, нічому новий формат не навчили – в Blu-Ray включений захист від нелегального копіювання. На щастя, це будуть не зони, як раніше, а якийсь індивідуальний номер, який проставлятиметься на всіх записаних відео-дисках. Не зовсім ясно, для чого це робиться, але в прес-релізі гордо сказано, що "ця мітка здійснюватиме реальний високоякісний захист авторських прав". Мабуть для того пристрою, на якому був записаний диск, число відтворень буде не обмежено, а для інших – якесь число раз, те ж саме буде з легально придбаними фірмовими дисками, на яких напевно стоятиме захист від запису і перезапису. Незрозуміла ситуація із записом даних – буде там ця мітка чи ні?
Підводячи підсумок вищесказаному. Переваги Blu-Ray Disc полягають не тільки у величезній місткості, але і в тому, що його розробляли відразу дев'ять найбільших електронних корпорацій, які повинні застрахувати користувачів від проблем несумісності приводів.
Недоліки Blu-Ray не очевидні і компенсуються перевагами. Це передбачувана висока ціна приводів і дисків і проблеми зворотної сумісності з попередніми носіями інформації. Щодо ціни – ситуація повинна покращати після залучення сторонніх виробників, які так само можливо допоможуть розібратися і з захистом від копіювання, хоча навряд чи – дев'ять основних компаній зможуть наполягти на дотриманні умови повної відповідності формату. А щодо сумісності – все залежить від масовості старту Blu-Ray, його розрекламованістю і майбутньою популярністю. Якщо Blu-Ray з'явиться на кожній машині (що маловірогідне, користувачі – народ дуже консервативний), то, можливо, старі формати вимруть, як динозаври, і підтримувати сумісність з ними немає ніякої потреби. На масовість старту дуже сильно впливатиме ціна пристроїв, дисків і жорсткість ліцензійної політики дев'ятки виробників. Отже доля формату цілком в руках його творців. У кожної з дев'яти компаній є величезний досвід за плечима, успіхи і провали, так що давати поради їм безглуздо, а ось чи здатні вони вчитися на власних і чужих помилках – покаже майбутнє, майбутнє формату Blu-Ray...
Таблиця 2.3 – Характеристики Blu-ray
| Ємність носія | 23.3 Гб / 25 Гб / 27 Гб / 50 Гб / 100 Гб |
| Довжина хвилі лазера | 405 nm (blue-violet laser) |
| Апертура лінзи | 0.85 NA (numerical aperture) |
| Швидкість передачі даних | 36 Mbps |
| Діаметр диска | 120 mm |
| Товщина диска | 1.2 mm (товщина оптично активного шару – 0.1 mm) |
| Товщина трека | 0.32 nm |
| Мінімальна довжина точки | 0.160/0.149/0.138 nm |
| Щільність запису | 16.8/18.0/19.5 Gbit/inch2 |
| Формат запису відео | MPEG2 video (для відеоплеєра), |
| Формат запису аудіо | AC3, MPEG1, Layer2 (для відеоплеєра), для комп’ютера – будь-які формати |
| Розмір картриджа | 129 x 131 x 7 mm |
Вік голографії
Технології оптичного запису CD, DVD, Blu-ray і HD-DVD по суті однакові. Кардинально нове рішення пропонує компанія InPhase Thecnologies – спосіб голографічного зчитування і запису інформації за допомогою лазерів.
Головна особливість – неймовірно висока щільність запису (515 Гбіт в 6,44 кв. см) і можливість використання носіїв будь-яких форм-факторів, хоч квадратних, хоч круглих. Чим товще диск – тим більше інформації він вміщає.
InPhase Teсhnologies продемонструвала на виставці СЕ5 2006 привод PolyTopic, здатний прочитувати диск завтовшки 1,5 мм за допомогою 407-нм лазера. Швидкість передачі інформації варіюється від 20 Мбайт/с до 23x Мбайт/с. Відкладати справи у довгий ящик компанія не має наміру – до кінця року в продаж повинні поступити голографічні приводи і диски місткістю від 300 Гбайт до 1,6 Тбайт. Коштувати привод буде близько 8000$.
Але майбутнє оптики не безхмарне. Людство поступово переходить до зберігання інформації в енергонезалежних мікросхемах пам'яті, які працюють швидко, захищені надійним корпусом і не вимагають багато енергії. Пристрої читання і запису мікросхем пам'яті чудово працюють в умовах трясіння і вібрації, в магнітних полях і при різних температурах. Тобто в умовах, де жорсткі диски і оптичні приводи не здатні працювати в принципі. Що стосується архівного зберігання інформації, то і до цього дня з своїм завданням непогано справляються магнітострічкові накопичувачі і звичайні вінчестери. Тому цілком можливо, що голографія так і не знайде практичного застосування. Ну а поки ми постежимо за битвою титанів – Blu-ray і HD-DVD [6]!
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 272; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!