Современные устройства записи информации
реклама
ЛЕКЦИЯ «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ» ТЕХНОЛОГИЯ DVD Технические характеристики. Самая простая модификация DVD отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6мм). Вторая половина — это плоский верхний слой. Емкость такого диска достигает 4,7 GB и обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках!) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае отражающее покрытие полупрозрачное), то суммарная емкость составляет 8,5 GB (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при считывании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 GB! Как же достигается столь значительное увеличение объема информации на DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его со знакомым нам CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или 635 нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива до 0,6 (против 0,45 в CD) достигается более чем двукратное уплотнение дорожек и укорочение длины отражающих питов (выступов/впадин). Изменилась не только физическая плотность размещения информации на диске, но и способы ее представления. Так, на смену способу модуляции 8/14 (EFM - eight to fourteen modulation) пришел способ, называемый EFM+. Он отличается несколько иным алгоритмом преобразования и, главное, требует ввода на границе следующих друг за другом 14-разрядных кодов не трех, а только двух дополнительных битов, поддерживающих условие ограниченности размеров пита в диапазоне от 3 до 11 битов (т. е. между двумя последовательными единицами после кодирования не менее 2 и не более 10 нулей). Таким образом, из каждого байта получаем не 14+3=17, а 14+2=16 кодовых битов. Изменение метода модуляции - только одно из множества форматных изменений, позволяющих в целом увеличить объем сохраняемых данных. Собственно переход к EFM+ добавляет еще почти 6% к объему диска. Более мощный механизм коррекции ошибок RS-PC (Red Solomon Product Code) обещает быть на порядок более устойчивым к возможным ошибкам воспроизведения. 132 Из неназванных еще характеристик отметим номинальную скорость передачи данных - 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с. Не следует особо обольщаться - увеличивается на порядок также и объем данных, которые нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении. DVD - носители информации. которые имеют такие же размеры, как и компакт-диски, но обладают очень большой емкостью - от 4,7 до 17 GB, в зависимости от формата. Последнее значение почти в 25 раз больше максимальной емкости компакт-дисков, составляющей 682 MB, и всего несколько лет назад казалось немыслимым. Однако технология DVD имеет уязвимые места. Например, уже упомянутая проблема, связанная со стандартами и средствами защиты от копирования. Тем не менее, потребность пользователей в устройствах хранения информации емкостью в несколько гигабайт, скорее всего, перевесит, поэтому с большой вероятностью можно утверждать, что успех технологиям DVD-ROM, DVD-Recordable (DVD-R) и DVD-RAM гарантирован. "...никогда не бывает много" Дополнительная память никогда не помешает. Несколько мегабайт памяти для мультимедиа-приложений всего лишь "разминка", к тому же все больше компаний поставляют документы, базы данных и различное ПО на дисках CD-ROM. Обеспечиваемая технологией DVD-ROM высокая плотность записи позволяет уместить на одном цифровом видеодиске данные, занимающие несколько дисков CD-ROM. Кроме того, она обеспечивает высокую производительность. Как говорилось ранее, помимо обычных дисков, фирмы стали разрабатывать технологии производства двухслойных, двухсторонних и т.д. В результате возникает необходимость по крайней мере в пяти физических форматах. Но и это еще не все. Ожидается появление дисков DVD-R. Идейно они подобны CD-R, в которых вместо углеродной пленки используется слой органического красителя. Запись производится путем выжигания отверстий в этом слое. Правда, из-за некоторых ограничений, связанных с применением красителя, емкость односторонних дисков DVDR меньше, чем DVD-ROM (около 4 GB по сравнению с 4,7 GB). Кроме того, подобная технология не подходит для создания двухслойных дисков. Стандарты DVD. 133 На сегодняшний день существует в общей сложности девять стандартов для записи DVD. Многие стандарты не совместимы (или не полностью совместимы) между собой, да и с бытовыми DVD. И даже если сразу отбросить DVD-RAM (весьма специфический и интересный только очень узкому кругу пользователей формат, к тому же не совместимый ни с бытовыми, ни с компьютерными DVDпроигрывателями), то список остается весьма и весьма обширным. Ниже мы попытаемся кратко обрисовать существующие форматы и отметить их преимущества и недостатки. DVD-R. Формат однократно записываемых носителей, разработанный фирмой Pioneer на основе технологии обыкновенных CD-R-дисков. В качестве активного слоя применяется органический полимер. Стандарт регулируется книгой "D" организации DVD Forum. Записанные в этом формате диски совместимы с достаточно большим количеством бытовых DVD-плееров. Однако существуют две версии этого формата -- DVD-R Authoring и DVD-R General (DVD-R(A) и DVD-R(G) соответственно). Первым на рынке появился именно DVD-R(A). В то время он именовался просто DVD-R и использовался в основном в профессиональной сфере для изготовления демонстрационных дисков, в медицине для хранения высококачественных видео- и фотоизображений в автоматизированных DVD-библиотеках, в банковской сфере и т. д. Однако вскоре встал вопрос о необходимости использования таких дисков и в быту. Тогда и произошло разделение стандарта DVD-R на две ветки - профессиональную DVD-R(A) и бытовую DVD-R(G). Для обеспечения сохранности авторских прав и невозможности копирования лицензионных DVD-video-дисков, защищенных CSS, в формат DVD-R(G) были внесены некоторые коррективы. Во-первых, Authoring и General не совместимы на физическом уровне из-за изменения длины волны лазера (635 нм для первого и 650 нм для второго), а во-вторых, приводы стандарта 134 DVD-R(G) физически не могут побайтово скопировать диск, защищенный CSS. То есть копируется только контент, без ключа, а следовательно, дубликат оригинала при воспроизведении не может быть расшифрован. В настоящий момент все пишущие DVD-приводы, доступные на потребительском рынке, поддерживают только формат DVD-R(G). DVD-RW. Также разработка компании Pioneer, "выросшая" из стандарта DVD-R. В DVD-RW используется аналогичная плотность дорожек и длина питов. Разница между форматами DVD-R и DVD-RW приблизительно такая же, как между CD-R и CD-RW. В качестве активного слоя применяется материал с изменяемым фазовым состоянием. Как известно, он имеет меньший коэффициент отражения, чем у дисков DVD-R, что приводит к невозможности воспроизведения DVD-RW в некоторых моделях бытовых DVD-плееров. Имеется три версии этого формата. В версии DVD-RW 1.0 зона LeadIn на носителе физически "пропечатывается" изготовителем. Это делается опять же для невозможности копирования на такую заготовку дисков, защищенных CSS. В то же время подобный вариант изготовления приводит к проблемам совместимости этих заготовок с бытовыми плеерами. В версии 1.1 зона Lead-In уже не "выбивается" на диске в процессе его производства, а записывается (pre-record) после изготовления. Это также защищает лицензионные продукты от копирования, однако существенно повышает совместимость дисков этого стандарта с бытовой техникой. Следующая вариация -- стандарт 1.1B. В этой версии каждый диск имеет уникальный ID-код, записанный в BCA (Burst Cutting Area, служебная область заготовки, в которую при изготовлении заносится уникальный для каждого диска штрих-код). Делается это опять же для защиты лицензионного контента от копирования. Механизм CPRM (Content Protection for Recordable Media), собственно и реализующий алгоритм защиты, предусматривает наличие на каждой записываемой заготовке уникального 64-битового ID-кода в BCA-области, позволяющего однозначно идентифицировать носитель. Когда на диск записываются данные, подлежащие защите, они могут быть зашифрованы с помощью 52битового ключа, зависящего от ID носителя, на который производится запись. Если этот диск будет скопирован, ID носителя в BCA соответственно изменится, что сделает невозможной генерацию ключа для расшифровки и приведет к неработоспособности копии. DVD+RW. В отличие от двух выше приведенных форматов, этот стандарт официально не поддерживается организацией DVD Forum. Его продвигает DVD+RW Alliance, в который входят компании Philips, Sony, Hewlett-Packard, Dell, Ricoh, Yamaha и т. д. Изначально формат DVD+RW разрабатывался для рынка персональных компьютеров и не позиционировался для записи DVD-video. 135 На самом деле этот стандарт ориентирован на максимальную совместимость с бытовыми DVD-плеерами. Для этого используются тип модуляции, плотность дорожек, минимальная длина пита и длина волны лазера, полностью аналогичные таковым у приводов DVD-ROM. Однако справедливости ради стоит отметить, что первая версия этого стандарта, предусматривающая использование двухсторонних носителей с плотностью записи 2,8 GB на сторону, действительно была не совместима с существующими плеерами. За основу формата взята технология приводов CD-RW. В качестве активного слоя также используется материал с изменяемой фазой. Но в отличие от DVD-RW этот стандарт имеет ряд существенных преимуществ: 1. Lossless linking -- механизм точного связывания различных участков записи на диске. Это позволяет обеспечить как повышенную совместимость с бытовой техникой, так и посекторное редактирование записанного диска - произвольные участки на носителе могут быть изменены без перезаписи всей заготовки. 2. Поддержка формата DVD+VR. В отличие от формата VR, реализованного в приводах стандарта DVD-RW, эта технология позволяет создавать видеодиски, полностью совместимые с существующими плеерами, и при этом не накладывает никаких ограничений на процесс редактирования данных. То есть возможно, к примеру, изменение оформления дискового меню, его фона или замена любой части записанного видеоряда без необходимости перезаписи всего диска, как в стандарте DVD-RW. 3. Механизм обработки ошибок. Формат DVD-RW не предусматривает подобного механизма, что негативно сказывается на совместимости записанных заготовок. 4. Технология адресации секторов во время записи. В процессе создания диска DVD+RW-привод может определить адрес сектора, записываемого в данный момент. Это позволяет в случае возникновения сбоя продолжить запись с прерванного участка. Стандарт DVD-RW такой возможности не обеспечивает, так как приводы этого формата в процессе записи не могут получить информацию об адресах записываемых секторов. 5. Поддержка технологии фонового форматирования чистой заготовки и поддержка формата Mount Rainier. Процесс записи носителя можно начинать сразу же, как только в фоновом режиме запустилось форматирование новой заготовки. А поддержка Mt. Rainier существенно облегчает создание собственных дисков для неподготовленного пользователя -- так называемая технология Easy Write. По сути работа с приводом, поддерживающим этот стандарт, для пользователя аналогична по сложности работе с дисководом, но очень большого объема. 6. Обеспечение записи дисков в двух режимах -- CLV (с постоянной линейной скоростью) и CAV (с постоянной угловой скоростью). Первый больше подходит для создания аудио- и видеодисков, тогда как второй -для записи данных и обеспечения наименьшего времени поиска на диске. 136 7. И наконец, минимальная скорость записи для дисков DVD+RW составляет 2,4Х. То есть любой носитель этого стандарта поддерживает работу на такой скорости. Как видим, этот формат существенно гибче и функциональней аналога - DVD+RW -- и представляет собой некий гибрид между оптимальной совместимостью, свойственной для бытовых устройств, и многофункциональностью, пришедшей из мира персональных компьютеров. DVD+R. Подмножество вышеописанного формата для носителей с однократной записью. Как и в обычных CD-R, активный слой изготовлен из органического полимера. Чтобы подытожить описание форматов +R/+RW, отметим еще один момент - и первый, и второй стандарты существуют в одном варианте, без всяких дроблений на версии, подмножества и ветки, что существенно облегчит покупателю как выбор соответствующего привода, так и совместимых с ним носителей. Итак DVD - оптических диски, подобны CD. Под таким девизом уже начат выпуск новых устройств, знаменующих переход к 17-гигабайтным носителям данных и цифровому видео. После нескольких лет обсуждения (и довольно жесткой конкуренции) различных вариантов улучшенных оптических дисков, 15 сентября 1995 года между различными группами разработчиков было наконец достигнуто принципиальное согласие о технических основах создания нового диска. 8 декабря 1995г. крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных с ними устройств (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) подписали окончательное соглашение, утвердив не только "тонкости" формата, но и название новинки DVD (Digital Video Disk), HDCD (High Dencity CD — диск высокой плотности записи), MMCD (MultiMedia CD). SD (Super Density — сверхвысокой плотности). 137 Форматы, файлы. Требования к DVD изложены в "книгах". Но, в отличие от СД, эти "упорядочены по алфавиту". В настоящий момент обсуждаются пять книг - от "А" до "Е". Книга может содержать до трех частей. При этом, в первой части описываются физические спецификации, во второй - файловая система, а в третей - приложения. Первые три книги определяют, соответственно, ROM, Video и Audio DVD, используя одинаковый физический формат носителя, который изготавливается "штамповкой", и файловую систему. Файловая система этих стандартов переходная (UDF-Bridge). Она обеспечивает комбинацию возможностей CD-ROM файловой системы ISO-9660 и новой системы Universal Disk Format - UDF, разработанной Optical Storage Technology Association (OSTA) и реализующей рекомендации ISO/IEC 13346. Два других стандарта D и Е распространяются на записываемые (DVD-R (recordable) или иначе DVD-WO (write once)) и перезаписываемые (DVD-RAM, DVDW (rewritable) или иначе DVD-E (erasable)) диски. В отличие от CD, диски DVD рождаются сразу с возможностью записи, и даже перезаписи информации. Однако эти стандарты наименее устоявшиеся. Особо следует сказать о совместимости уже существующими дисками. Такая совместимость стандартами явно не требуется. Однако подавляющее большинство производителей готовит устройства способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за счет установки дополнительного объектива. Еще одним форматом является гибрид СD/DVD. В этом диске полупрозрачный слой DVD может быть размещен поверх полностью отражающего слоя CD. Более тонкий слой DVD (толщиной 0,6мм) будет практически прозрачным для существующих дисководов CD-ROM и CDплееров, инфракрасные лазеры которых обеспечат считывание информации с внутреннего слоя CD толщиной 1,2мм. Такой гибридный диск может использоваться в дисководах обоих типов. Сравнение DVD и CD: углубления меньше, а дорожки плотнее Возможно даже создание универсальных дисководов CD/DVD, хотя это и не предусмотрено стандартом DVD. Вместо того. чтобы использовать при этом два лазера (красный и инфракрасный), компания Mitsubishi предлагает помещать на пути лазерного луча две различные линзы, изменяющие длину волны излучения от 635 до 780 нм. Еще одно оригинальное решение предлагает компания Matsushita. Идея его заключается в том, чтобы пропускать луч лазера через несферическую линзу из специального стекла (aspheric molded-glass lens), на поверхность которой нанесена специфическая голографическая картина. Благодаря явлению дифракции длина волны излучения изменяется в зависимости от того, с какого диска - CD или DVD - считывается информация (повидимому, в обоих случаях используются явления нелинейной оптики, по сколько только они позволяют изменять длину волны излучения). 138 Так, если вы внимательно изучите строение одностороннего DVD, то наверняка обратите внимание, что он, как и двухсторонний диск, содержит две углеродные пленки, разделенные слоем отражающего материала, при этом одна из них совершенно не используется. Это является результатом того, что альянс Toshiba-Time Wamer отстаивал двухсторонние диски, требующие подобного скрепления пленок. Толщина одной пленки равна 0,6мм, а толщина двух скрепленных пленок — соответственно 1,2мм. Использовать же единую пленку толщиной 1,2мм невозможно из-за того. что лазер рассчитан на чтение данных "на глубине" именно 0,6мм. Таким образом, односторонний диск должен иметь две пленки толщиной 0,6мм каждая, хотя только одна из них является полезной. Что же касается Sony и Philips, то свою позицию они подкрепляли следующими аргументами: во-первых, производство дисков со скрепленными пленками обходится дороже, во-вторых, при использовании двухсторонних дисков их приходится переворачивать вручную. Конечно, можно для каждой стороны приспособить отдельный лазер, но это почти в два раза увеличило бы стоимость и сложность дисковода DVD. Более того, в этом случае размеры его будут настолько велики, что он вряд ли поместится в стандартном гнезде дисковода. В то же время представители Toshiba и Time Warner утверждают, что технология скрепления пленок вполне законченная (она уже применяется несколько лет при производстве 12-дюймовых лазерных видеодисков) и что двухсторонние диски DVD имеют большую емкость. В конечном счете, последний аргумент является решающим. К счастью, обе стороны выработали согласие по поводу логического формата. До настоящего момента речь шла о физических форматах, т. е. о физических методах хранения данных на диске. В то же время логический формат определяет структуру файлов на диске. Все диски DVD будут соответствовать стандарту Universal Disk Format (UDF), являющемуся частью oпpеделяющего метода обмена данными стандарта ISO-13346. Стандарт UDF облегчает создание дпсков, которые могут использоваться при работе с нсколькими операцинными системами) включая DOS, Windows, OS/2, MacOS и UNIX. Когда в этих ОС будет поддержка UDF (с помощью новых драйверов или расширений), они смогут распознавать любой диск DVD. Фактически UDF "абстрагирует" такие специфические особенности операционных систем, как соглашения об именах файлов, побайтовой структуре (byte ordering). Конечно, исполняемые программы будут работать только под управлением какой-то одной ОС однако данные можно переносить с одной платформы на другую. Следует отметить, что даже если поначалу поддержка стандарта UDF будет обеспечена не во всех операционных системах, первые диски DVDROM могли бы стать своеобразным переходным звеном, так как на них можно размешать относящиеся к одним и тем же данным файловые структуры UDF и ISO-9660 (стандарт для дисков CD-ROM). В то же время видеоплееры DVD смогут распознавать только диски, соответствующие 139 специальному "подстандарту" UDF, а именно Micro UDF. По сути, это тот же UDF, но им предусмотрено, что видеоплееры ищут нужные файлы в сигнальном каталоге. Это позволяет разработчикам размещать на одном диске как видео, для просмотра которого необходима обыкновенная 6ытовая видеодека, так и данные для компьютеров. для чтения которых требуется дисковод DVD-ROM. Например, компания Walt Disney могла бы поставлять мультфильм "The Hunchback or Noire Dame" и компьютерную игру на его основе на одном диске. Технология двухслойного DVD+R. Практически с момента появления технологии DVD-R индустрия исподволь внушала потребителю, что болванки для записи скорее всего останутся однослойными, так как реализовать технологию двухслойной записи в бытовых условиях чрезвычайно сложно (двухслойные диски DVD-ROM, делать несравнимо проще, поскольку они штампуются на фабриках как сэндвичи из уже готовых форм). Но затем разгорелась война конкурирующих форматов DVD-R и DVD+R, начались лихорадочные поиски дополнительных преимуществ, и — как благотворный результат конкуренции — родилась новая технология. Онако в октябре 2003 голландская компания Philips объявила, что в сотрудничестве с японским партнером Mitsubishi Kagaku Media (MKM/Verbatim) ею разработана новая двухслойная технология DVD+R, повышающая емкость дисков с 4,7 до 8,5 Гбайт. При этом полностью сохраняется совместимость новых дисков с существующими DVDвидеоплейерами и приводами DVD-ROM. Теперь, как объявлено разработчиками, «пользователи смогут записывать до четырех часов видео с качеством DVD или до шестнадцати часов с качеством VHS, не меняя диск в лотке». В двухслойной системе DVD+R используются две тонкие пленки активного вещества (dye), между которыми находится прозрачный 140 разделительный слой. Как и в однослойной технологии, разогрев сфокусированным лазерным лучом необратимо меняет оптические свойства активного вещества в точках «прожига». В Philips отмечают, что главной трудностью было достижение совместимости с существующим парком DVD-устройств. Для этого под первым dye-слоем пришлось поместить полупрозрачную пленку на основе серебряного сплава, которая, с одной стороны, хорошо отражает лазерный луч, чтобы можно было считать данные с первого слоя, а с другой — пропускает достаточно света, чтобы мог работать и второй слой (отражательная способность каждого слоя составляет около 18% от значений, предусмотренных стандартом двухслойного DVD-ROM). ТЕХНОЛОГИЯ BLU-RAY Blu-Ray (сокращённо BR) или Blu-Ray Disk (BD) - это формат нового поколения дисков высокого качества. Эти диски могут использоваться как долговременные хранители различных данных: фильмов, музыки, игр и т.д. В недалёком 2002 году мировые компании: Hitachi, LG, Matsushita (Panasonic), Thomson , Philips, Samsung, Sharp, SONY и Pioneer задумали создание нового формата отличного от DVD. На этом этапе и произошёл раскол: одна сторона предложила доработать красный лазер (DVD), а другая взялась за разработку абсолютно нового - сине - фиолетового. Впоследствии формат доработанного красного лазера назовут HD DVD, а сине - фиолетового Blu-Ray. В технологии Blu-Ray (BR) были явные преимущества по отношению к сопернику - его ёмкость составляла 27 гигабайт на один слой. Кроме того BR поддерживает до 8 слоёв это значит около 200 Гб информации. В названии Blu Ray (или более правильно Blu-Ray) специально была убрана буква "е", потому что выражение Blue-Ray (от голубой луч) часто используется и не может быть зарегистрирована как торговая марка. Собственно, назвать Blu-Ray принципиально новым форматом нельзя это скорее эволюция формата DVD. Как следует из названия в Blu-Ray для записи и воспроизведения диска вместо красного лазера, который используется в DVD и CD-ROM, применен синий лазер (blue-violet laser). У синего лазера длина волны составляет 405 нанометров, что значительно меньше длины волны красного лазера (650 нм). Меньшая длина волны соответственно меньшая интерференция отраженного луча, соответственно можно сделать толщину дорожки данных тоньше, что приводит к значительному увеличению емкости носителя. Изменения Blu-ray коснулись толщины прозрачного слоя, защищающего подложку. У DVD и HD-DVD она составляет 0,6мм, в то время как у Blu-ray - 0,1мм. В результате подложка оказывается намного ближе к поверхности, у лазера возникает меньше рассеивания, и лазеру нужно проходить меньший слой материала, что даст более высокую численную апертуру. То есть можно использовать меньший зазор между 141 дорожками и меньшую длину пита. Говоря простыми словами, подобная толщина прозрачного слоя обеспечивает более плотную упаковку данных на диске Blu-ray, чем на DVD или HD-DVD. Однако при этом повышается вероятность ошибки. Даже 0,5мм - это слишком тонкая защита от царапин. Данные Blu-ray лежат практически на поверхности, поэтому такой диск следует беречь, защищать от царапин и других дефектов. Что ещё хуже, считывающая головка оказывается ещё ближе к диску, поэтому плеер хуже реагирует на толчки и удары. Сфера использования - хранение цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Формат BD разработан Ассоциацией Blu-ray дисков (BDA) - группой компаний по производству бытовой электроники во главе с фирмой Sony. Однослойный диск имеет емкость 23.3, 25, или 27 Гб, двухслойный может вместить 46,6, 50, или 54 Гб — достаточно для записи на него приблизительно восьми часов HD-видео. Скорость потока данных достигает 54 Мбит/с (из которых на видео приходится около 40 Мбит/с с переменным битрейтом). В разработке BD-ROM'ы емкостью 200 Гб со скоростью записи и считывания до 216 Мбит/с. с использованием соответственно четырёх и восьми слоёв Как уже говорилось, покрытие Blu-Ray на которое записываются данные (optical transmittance protection layer) очень тонкое - 0.1мм. Из этого факта можно сделать 3 вывода. Первое - чем тоньше слой, тем меньше рассеяние отраженного луча и больше данных можно вместить на квадратный дюйм, то есть тонкий слой - это необходимость для достижения большой емкости диска. Второе - настолько тонкий слой позволит без проблем сделать диск многослойным (по крайне мере двухслойным, как DVD), так как уменьшается рефракция луча отраженного от более глубокого слоя. Третье - настолько тонкий слой легко повредить, следовательно Blu-Ray Disс потребует защиты, то есть будет упакован в пластиковую оболочку, наподобие MiniDisk от Sony. Последний факт, к сожалению, говорит о том, что цены на Blu-Ray приводы возможно будут существенно выше, чем на DVD, так как, если бы Blu-Ray Disc оставался бы диском без упаковки, то производители смогли бы использовать корпуса и механику от DVD-приводов без переделки, сменив лишь лазер и декодирующую микросхему, а так придется начинать 142 практически с нуля. Возможен компромиссный вариант, когда односторонние диски относительно малой емкости (23-27 ГБ) будут производиться без упаковки и иметь соответствующие приводы, мало отличающиеся от DVD-приводов по внешнему виду и по цене, такие объемы для домашних мультимедийных компьютеров на первое время более чем достаточны, по крайне мере объем Blu-Ray диска в разы превосходит DVD, а для пользователей весьма важна цена. Потребители голосуют рублем, неважно зеленый он или нет, соответственно, чем меньше будет начальная стоимость Blu-Ray для домашнего и мультимедийного сектора, тем быстрее он наберет популярность. Так же диски этого формата будут использоваться для цифровых пишущих видеоплееров нового поколения, так как на один Blu-Ray Disc умещается до 13 часов видеоинформации качества VHS (MPEG-2 c bitrate 3.8Mbps) или же 2 часа видео в модном сейчас в Японии формате HDTV (телевидение высокого разрешения до 1600х1200х32bit, MPEG-2 c bitrate от 8Mbps и выше). Для hi-tech учреждений, предприятий, систем управления, образовательных заведений и других, где требуются большие объемы информации, понадобятся более емкие - двусторонние, двухслойные (или многослойные). В настоящее время стандартные диски Blu-ray вмещают в основном 23,3Гб, 25 Гб и 27 Гб информации, но производители продолжают поиск решений по увеличению их объемов. На международной конференции ISOM'06 компания Panasonic представила четырёхслойный Blu-Ray диск общим объемом 100 Гб – по 25 Гб на каждом слое. Такие диски будут заключены в прозрачный картридж и использовать специальные Blu-Ray приводы, оснащенные лазерами с разной длиной волны (в пределах синей части спектра) для чтения разных слоев. Первые прототипы 100 ГГб дисков уже созданы. Hitachi рассчитывает превзойти конкурента, увеличив число записываемых слоёв до восьми. Кроме того, компания планирует применить новую технологию считывания данных с нижних слоёв: из-за их пониженной отражающей способности запись и чтение информации существенно затруднено. Задачу разработать и выпустить диск в 200 Гб поставила перед собой и корпорация TDK: на выставке CES 2007 ею даже был продемонстрирован прототип Blu-Ray диска, на который можно вместить около 18 часов высококачественного HD-видео. Но дальше выставочного варианта дело пока не продвинулось, так что у Hitachi вполне есть шанс первой выйти на рынок с новинкой. Нельзя не упомянуть о высокой скорости пересылки данных, которая будет осуществлена в Blu-Ray устройствах. Так, согласно спецификации, максимальная скорость пересылки данных между Blu-Ray приводом и целевым устройством (MPEG-2 декодер или компьютер) будет достигать 36Mbps, что при огромных объемах носителя весьма актуально. 143 Blu-Ray использует 128-битное шифрование Advanced Encryption Standard (AES), при котором ключ меняется через каждые 6 кбайт данных. В итоге расшифровка одного ключа дает хакеру доступ к 6 кбайт данных. Такую защиту сломать невозможно (ну по крайней мере на данный момент). Позже была реализована поддержка AACS (Advanced Access Content System), использующая систему MMC (принудительно-управляемая копия) и позволяющая сделать копию лицензионного диска для воспроизведения его на домашнем медиацентре или на портативном плеере, но невозможность её распространение. Ещё недавно разработчики нового формата гордились невозможностью взломать защиту. И вот спустя немного времени 24.01.2007 года хакер по прозвищу Muslix64 вместе с Janvitos, взломали систему защиты контента диска Blu-Ray. Неделю спустя о взломе диска было сообщено СМИ. Перед взломом Blu-Ray Muslix64 обошёл систему защиты HD DVD и разместил фильм "Миссия Сиренити" в интернете. Скорее всего "наш герой" действовал по аналогии с Blu-Ray. После анализирования взлома оказалось, что хакер скорее обошёл, чем взломал защиту. Он подобрал уникальный ключ для чтения диска и перекодировал фильм. В роли "испытуемого" выступил фильм "Оружейный барон" (герой фильма - Николас Кейдж) в формате MPEG2. Так что вполне может быть, что с дисками Blu-Ray произойдёт то же что и с DVD. Т.е. массовое, незаконное и дешёвое копирование копий не за горами. Ответные меры на взлом диска В ответ на атаку AACS (система кодирования созданная для защиты против пиратства) Ассоциация BDA ускорила время выпуска для BD-Plus (Blu-Disk +). Достоинства Blu-Ray Disc состоят не только в огромной емкости, но и в том, что его разрабатывали и собираются производить сразу девять крупнейших электронных корпораций, что должно застраховать пользователей от проблем несовместимости приводов Недостатки Blu-Ray не очевидны и компенсируются достоинствами. Это предполагаемая высокая цена приводов и дисков и проблемы обратной совместимости с предыдущими носителями информации. Насчет цены ситуация должна улучшиться после привлечения сторонних производителей, которые так же возможно помогут разобраться и с защитой от копирования, хотя вряд ли - девять основных компаний, думаю, смогут настоять на соблюдении условия полного соответствия формату. А насчет совместимости - все зависит от массовости старта Blu-Ray, его разрекламированности и грядущей популярности. Если Blu-Ray появится на каждой машине (что маловероятно, пользователи - народ очень консервативный), то, возможно, старые форматы вымрут, как динозавры и поддерживать совместимость с ними нет никакой надобности. На массовость старта очень сильно будет влиять цена устройств, дисков и жесткость лицензионной политики правящей девятки. Так что судьба 144 формата целиком в руках его создателей. У каждой из девяти компаний есть огромный опыт за плечами, успехи и провалы, так что давать советы им бессмысленно, а вот способны ли они учиться на собственных и чужих ошибках - покажет будущее, будущее формата Blu-Ray... Характеристики Blu-Ray DiscЕмкость носилеля 23.3 Гб / 25 Гб / 27 Гб / 50 Гб / 100 Гб Длина волны лазера 405nm (blue-violet laser) Шаг линзы 0.85 NA (numerical aperture) Скорость пересылки данных 36Mbps Диаметр диска 120mm Толщина диска 1.2mm (толщина оптически активного слоя 0.1mm) Толщина трека 0.32um Минимальная длина точки 0.160/0.149/0.138um Плотность записи 16.8/18.0/19.5 Gbit/inch2 Формат записи видео MPEG2 video (для видеоплеера), для компьютера - любые Формат записи аудио AC3, MPEG1, Layer2 (для видеоплеера), для компьютера - любые Размер картриджа 129 x 131 x 7mm НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ HD DVD. HD DVD (англ. High Definition DVD — DVD высокой чёткости) — формат оптических дисков для хранения информации и видео от компании Toshiba (совместно с компаниями NEC и Sanyo). HD DVD подобен соперничающей технологии Blu-ray Disc, которая также использует такие же диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и синий лазер (технически сине-фиолетовый) с длиной волны 405 нанометров. К альянсу HD DVD присоединились Microsoft, Intel, а также возможна неэксклюзивная поддержка киностудий: Paramount Pictures, Universal Studios и Warner Bros. Физический размер Объём однослойного диска Объём двухслойного диска 12 см, односторонний 15 GB 30 GB 12 см, двухсторонний 30 GB 60 GB 8 см, односторонний 4.7 GB 9.4 GB 8 см, двухсторонний 9.4 GB 18.8 GB 145 Однослойный HD DVD имеет ёмкость 15 GB, двухслойный — 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который будет хранить 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray, который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя, но защитники HD DVD утверждают, что диски Blu-ray более дорогие в использовании и поддержке. Оба формата обратно совместимы с DVD и оба используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2 (для обратной совместимости с DVD), Video Codec 1 (VC1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264/MPEG-4 AVC. MPEG-2 может использоваться для кодировки видео 1080, но при этом требуется пропускная способность от 20 до 25 Мбит/с. В принципе, и с этим проблем нет, так как HD-DVD поддерживает пропускную способность 36 Мбит/с, а Blu-ray - 54 Мбит/с. Но формат MPEG-2 постепенно теряет свои преимущества. Основное преимущество HD-DVD заключается в том, что у него много общего с DVD, и производителям будет легче перестроиться на HD-DVD. Как и предыдущие форматы дисков, HD DVD способны поддерживать такие файловые системы как ISO 9660 и Universal Disk Format (UDF). HD DVD могут содержать до 7.1 каналов звука. Аудио дорожка кодируется с использованием форматов линейного (несжатого) PCM, Dolby Digital, Dolby Digital EX, DTS и DTS ES также используемых на DVD. Кроме того, существует возможность использования новых форматов Dolby Digital Plus и DTS-HD High Resolution Audio, Dolby TrueHD и DTSHD Master Audio. ФОРМАТ HD VMD В то время как между Blu-ray и HD DVD за кошельки потребителей на европейский рынок вышел еще один игрок. Британской компании New Medium Enterprises (NME) На берлинской выставке IFA 2007 официально 146 заявила о предстоящем старте продаж новых оптических дисков, HD VMD (Versatile Multilayer Disc). HD VMD определяется как “Низкое по цене истинное высокое разрешение” (Low-cost True High Definition), и кое в чем такой лозунг имеет право на существование. Ведь цена проигрывателей дисков HD VMD, начало продаж которых запланировано на октябрь, будет составлять лишь 179 евро, что дешевле, чем последние анонсированные цены на HD DVD и Blu-ray плееры. Главная особенность новой технологии – использование дешевого красного лазера, знакомого нам по обычным DVD плеерам. Формат HD VMD не предусматривает региональной защиты. От копирования диски будут защищены фирменной технологией OPTIKEY®. В настоящее время производитель собирается выпускать диски ёмкостью 15 или 20 Гб (3 или 4 слоя, соответственно). В будущем планирует увеличить объем дисков до 40 Гб и более. Напомним, технология работает с красным лазером, а большая ёмкость (до 20 Гб в текущий момент) достигается путем использования нескольких рабочих слоёв, каждый из которых вмещает 5 Гб информации. Собственно, проигрыватели как раз и отличаются количеством поддерживаемых слоев (2 или 4) носителей. Компания NME говорит, что её формат лишен тех недостатков, которые не позволили выпустить DVD с более, чем двумя слоями. К настоящему моменту разработчик уже имеет спецификации дисков объёмом в 24, 30, 40 и 48 Гб. Последний показатель вполне конкурентоспособен с HD DVD (51 Гб на трёхслойном носителе к концу текущего года, пока 30 Гб) и Blu-ray (50 Гб на двухслойном носителе, уже в продаже). Тем не менее, даже нынешних 20-Гб дисков должно вполне хватать для фильмов высокого разрешения. VMD будет работать с теми же кодеками и системами защиты контента, что используются сегодня HD DVD и Blu-ray. Проигрыватели будут обратно совместимы с DVD, будет поддерживаться масштабирование изображения до HD-разрешений. Описание и технические характеристики оптического формата HD VMD. New Medium Enterprises предлагает дешевое High Definition решение медиа-носителя, основанное на использовании современной технологии красного лазера и существующей инфраструктуры производства DVD. Концепция VMD направлена на воспроизведение с высоким разрешением (High Definition контента) 1920х1080i и скоростью до 40 Мбит/с, используя 20 – 40 ГБ оптические диски на базе красного лазера, плееры и записывающие устройства как автономные, так и встроенные в компьютер, принципиально совместимые с DVD и CD. Технология. Многослойный универсальный диск – VMD, во всех отношениях может стать наиболее современным стандартом видеодисков, 147 являясь предпочтительным форматом для high-definition видео контента и имея большую емкость запоминающего устройства. Для того, чтобы воспроизвести HD изображение для полноформатной версии кинофильма, необходима емкостьносителя, как минимум, 20 ГБ, в то время как последние DVD9 имеют лишь 8.5 ГБ. VMD – это долгожданное открытие и оптимальное решение для HD ROM дисков и HD плееров. VMD по своему размеру и толщине в точности повторяет DVD. В то время как DVD технология позволяет использовать два слоя диска, VMD технология дала начало многослойному использованию, что позволило значительно увеличить емкость носителя. Каждый дополнительный слой прибавляет до 5 ГБ памяти по сравнению со стандартным DVD диском. VMD позволяет разместить до 20 слоев на одном диске, при этом качество хранимой информации не ухудшается. Это означает возможность записать до 100 и более ГБ. В настоящее время все оптические лазерные устройства, такие как DVD-системы, функционируют на базе технологии красного лазера, они имеют длину волны 650 нм (нанометров) и воспроизводят изображение качества Standard Definition (стандартной четкости). Появившаяся позднее «технология синего лазера», предназначенная для чтения дисков с помощью лазера с меньшей длиной волны 405 нм, позволяет хранить больший объем информации, чем в стандартном DVD. Недостаток этой технологии заключается в том, что производство существующих драйвов и дисков должно быть остановлено и полностью пересмотрено, что, разумеется, повлечет значительные убытки производителей, а это, в свою очередь, скажется на потребителе. Не отказываясь полностью от «технологии красного лазера», разработчики NME нашли способ использования незадействованного пространства между существующими слоями стандартного DVD посредством применения уникальной многослойной технологии. Эта выдающаяся передовая технология нашла отражение в Многослойном универсальном диске или VMD, который, имея сегодня объем 20 ГБ, в третьем квартале 2005г. – 40 ГБ, а в перспективе может обладать еще большей емкостью. Забегая вперед – в 2007г., если и когда синий лазер станет более надежным, для применений, когда нужны более значительные объем 148 памяти, таких как ВИДЕО ПО ЗАПРОСУ (100-200 ГБ), могут разрабатываться многослойные диски на базе «технологии синего лазера» с использованием VMD технологии. VMD может усовершенствовать «технологию синего лазера» с помощью своей многослойной технологии, увеличивая заявленный максимальный объем памяти 50 ГБ до 100 ГБ и 200 ГБ. Ключевые преимущества. Универсальность: Совместимость со всеми существующими сегодня и в прошлом форматами дисков. VMD -драйвы способны воспринимать все стандартные форматы, включая CD и DVD. Адаптивность: Многослойная технология VMD не предназначена для производства дисков, работающих исключительно с красным лазером, она может быть применена также и для дисков, работающих с синим лазером, когда последний станет работать идеально. Тогда VMD достигнет даже большего объема , с легкостью обойдя все конкурентные продукты, предоставляя возможность хранения большего количества информации вне зависимости от того, на базе какого диска производятся носители. Доступность: Для использования VMD потребуются лишь минимальные изменения производственного оборудования, в целом же эта технология не затронет основные компоненты, используемые в настоящее время. Это дешевле обойдется производителям, а, значит, сэкономит средства покупателя. Другими словами, цены будут незначительно отличаться от существующих DVD дисков и плееров. Привычные CD/DVD технологии не позволяют задействовать более, чем два слоя (с одной стороны диска). VMD технология в свою очередь делает возможным создание дисков (и совместимых с ними плееров) с 5, 10, максимум 20 слоями. VMD – это многослойный отражающий диск. Его формат, размер, вес, кодировка, технологические стандарты и стандарты его работы, также как и соответствующие параметры драйвов/плееров (включая скорость считывания и потребляемую мощность), соответствуют обычным стандартам CD, DVD, мини дисков и других существующих информационных носителей. VMD привод практически аналогичен стандартному DVD драйву с некоторыми особенностями, обеспечивающими возможность многослойного считывания. Приводы встраиваются в VMD плееры и компьютеры, что делает возможным чтение многослойных дисков. 149 Не считая некоторых небольших изменений существующего процесса производства, используемая технология и производственное оборудование остаются прежними. Должно быть добавлено программное обеспечение, которое приведет драйв в работу, то есть заставит читать между слоями. Это могут быть приводы для OEM проигрывающих устройств, устройств доступа, а также и приводы, встраиваемые в персональные компьютеры. В целом эти приводы идентичны за исключением того, что в случае встраиваемого в персональный компьютер привода не потребуется HD декодера, так как большинство современных компьютеров его уже имеют. New Medium Enterprises (NME) в сотрудничестве с Beijing E-World Technology Limited (BEW), производителей УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ДИСКОВ – EVD, совместно разработали EVD – VMD плеер. Совместная научно-исследовательская и опытно-конструкторская программа NME и BEW оказалась успешной и завершилась разработкой современной технологии HD систем. Драйв EVD – VMD сможет читать все существующие форматы. ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Электронная технология в настоящее время применяется в микросхемах памяти для различных устройств и в чипах, где хранятся системные настройки ПК или других устройств (например, BIOS). Электронная технология позволяет добиться производительности в тысячи раз больше, чем в других устройствах накопления информации, при меньших размерах и при меньших энергозатратах. Современные чипы имеют объём 256 Mb при скорости доступа менее 10 нс. 150 Наиболее часто используемым типом памяти является DRAM (Dynamic Random Access Memory). Они называются динамическими потому, что хранят данные в виде электрических зарядов, которые медленно разряжаются и должны периодически обновляться для обеспечения достоверности хранимых данных. В случае обычных DRAM-микросхем каждому чипу требуется период восстановления между последовательными операциями чтения или записи, что может вызвать снижение общей скорости системы в случае нескольких последовательных обращений к такому чипу. Время, которое требуется для упомянутого восстановления, называется временем доступа чипа, и оно может представлять принципиальное ограничение для скорости всей памяти системы. Для минимизации задержек, предполагаемых в случае последовательных обращений к чипу памяти, были созданы микросхемы памяти других типов. Чипы памяти страничного режима разрешают повторный доступ в пределах одного блока памяти в чипе без периода восстановления. Похожий тип микросхем, которые называются staticcolumn RAM-микросхемами, позволяет повторяющийся доступ в пределах колонки, и это тоже не ведёт к ограничениям скорости. Статическая RAM представляет собой совершенно другую технологию памяти, при которой данные сохраняются путём изменения положения электронных переключателей, называемых флип-флопы. SRAM-микросхемы не требуют периодов восстановления и имеют более высокое быстродействие, чем DRAM-микросхемы. Микросхемы видео-RAM – это специальный вариант DRAMмикросхем с двумя портами, когда данные могут записываться в чип и одновременно считываться из другого порта. Данный тип памяти применяется в видеоадаптерах, потому что он позволяет обновлять изображение (вести запись в чип) в то время, когда данные из него посылаются на экран. Существует также WRAM (Window RAM), предложенная фирмой Samsung, которая также применяется в видеоадаптерах. Существуют также и другие виды памяти. Это PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM) – память, которая может быть подвергнута многократному стиранию и перепрограммированию (стирание обычно предполагает то, что чип будет подвергнут сильному ультрафиолетовому излучению через специальное окошечко в верхней части корпуса), EEPROM (Electrically Erasable ROM) – то же самое, но с помощью электрических сигналов, но не таких как в случае DRAM. FlashROM – это специальная разновидность EEPROM, но приспособленная для частых стираний и перепрограммирований. Также, не так давно в компьютерной индустрии стала использоваться SDRAM и RDRAM (Synchronous DRAM и Rambus DRAM) – памяти с очень маленькими временами доступа и конвейерной организацией. AT83SND2CMP3 151 Однокристальный MP3-декодер с полным аудио интерфейсом Отличительные особенности: Аппаратный декодер MPEG I/II-Layer 3 – Автономный MP3-декодер – Частота дискретизации 48, 44.1, 32, 24, 22.05, 16 кГц – Раздельная регулировка громкости на левом и правом канале (программное управление, 31 ступень) – Управление тембром низких, средних и высоких частот (31 ступень регулировки) – Эффект усиления низких частот – Вспомогательное извлечение данных – Индикаторы ошибки CRC и синхронизации кадра MPEG 20-разрядный аудио ЦАП - Стереофонический канал воспроизведения с отношением сигнал-шум 93 дБ – Драйверы наушников 32 Ом/20 мВт – Стереофонический линейный вход, вспомогательный дифференциальный монофонический вход Программируемый аудио выход для подключения к внешней аудиосистеме – I2S-совместимый формат Монофонический аудио усилитель мощности – 440 мВт на нагрузке 8 Ом Контроллер USB версии 1.1 - Полноскоростная передача данных Встроенная схема ФАПЧ – Синхронизация преобразования MP3 – Синхронизация интерфейса USB Интерфейс флэш-карт MultiMediaCard и Secure Digital Стандартный полноскоростной дуплексный УАПП с генератором скорости связи Управление энергопотреблением - Сброс при подаче питания – Режим холостого хода, режим снижения мощности Рабочие условия: – 2.7…3В, ±10%, 25 мА при температуре 25ºC (типичные значения) – 37 мА (типичное значение) при температуре 25ºC при воспроизведении музыки в наушниках – Температурный диапазон: -40ºC…+85ºC – Напряжение питания усилителя мощности 3.2…5.5В Корпуса – 100-выв. CTBGA Области применения: 152 MP3-плееры Персональные цифровые помощники, камеры, мобильные телефоны с воспроизведением MP3 Автомобильные аудиосистемы с воспроизведением MP3 Домашние аудиосистемы с воспроизведением MP3 Игровые устройства Промышленная фоновая музыка/подсказки Области применения: Демультиплексор позволяет легко связать высокоскоростной поток данных аналогово-цифрового преобразователя (TS8388B, TS83102G0B, AT84AS008) со стандартными FPGA-процессорами (125…500 МГц). Описание: AT83SND2CMP3 разработан в качестве универсального MP3-плеера с дистанционным управлением, с помощью которого можно легко реализовать функцию воспроизведения MP3 музыки в большинстве существующих систем. Он идеально вписывается в конфигурацию мобильных телефонов и игровых устройств, но также может интегрироваться в любое портативное оборудование и промышленные приложения. Аудио файлы и любые другие данные могут храниться в Nand-флэшпамяти или в извлекаемой флэш-карте, например, MultiMediaCard (MMC) или Secure Digital (SD). Хранение музыки осуществляется чрезвычайно просто, также как и любых других данных в стандартной файловой системе FAT12/16 и FAT32. Благодаря интегрированию порта USB данные могут считываться и записываться под управлением персонального компьютера с любой операционной системой: Windows, Linux или Mac OS. Файловая система управляется AT83SND2CMP3, тем самая, избавляя от необходимости иметь дополнительный управляющий процессор. Помимо шины USB, аудио MP3 система может быть связана с любым микропроцессорным устройством посредством недорогой линии связи УАПП, через который управляющий контроллер может дистанционно управлять всеми функциями MP3-декодера посредством специального протокола управления. 153 154
