6.1. Единый мировой стандарт - dvd

8 декабря 1995 года десять гигантских компаний-разработчиков (Hitachi Ltd., Matsushita Electric Industrial Co. Ltd., Mitsubishi Electric Corporation, Philips Electronics N.V., Pioneer Electronic Corporation, Sony Corporation, Thomson Multimedia, Time Warner Inc., Toshiba Corporation, Victor Company of Japan Ltd.), которые уже успели к тому времени сформировать союз (DVD Consortium), приходят к взаимному соглашению и официально объявляют миру о создании единого стандарта. Собственно, в этот момент он и обрел свое имя - DVD. Настоящая аббревиатура расшифровывается как Digital Versatile Disk (цифровой многофункциональный диск), однако, учитывая особую ориентацию DVD на индустрию видеопродукции, сокращение чаще расшифровывают как Digital Video Disk (цифровой видеодиск).

Новый стандарт был реализован на базе накопленного опыта производства и распространения КД, учитывал все рекомендации и сочетал в себе достижения предварительных разработок различных фирм.

Принципы нового формата:

- единый интерактивный стандарт для компьютера и телевидения;

- совместимость с существующими КД;

- совместимость с будущими записываемыми DVD-дисками;

- единая файловая система для всех приложений;

- низкая цена;

- отсутствие необходимости в жестком корпусе или футляре;

- надежность хранения данных и их последующего считывания;

- большая емкость;

- высокая скорость записи и считывания информации.

Проект единого носителя получил поддержку всех крупных фирм электронной промышленности. В качестве носителя для видеофильмов он полностью отвечает требованиям Союза кинопромышленников (SAC  Studio Advisory Committee). Новый стандарт  носитель данных для компьютера соответствует рекомендациям Технической рабочей группы (TWG  Technical Working Group).

Еще ни один стандарт не получал столь сильной поддержки и одобрения со стороны многих отраслей промышленности. Таким образом, на этот раз потребителю, по-видимому, удалось счастливо избежать участи оказаться жертвой очередного передела рынка.

6.2. Стандарты и спецификации. Области применения dvd

Новый DVD-диск имеет множество приложений: в качестве носителя видеоизображений (DVD-Video), аудиозаписи (DVD-Audio), хранения данных (DVD-ROM), для записи информации (DVD-R) и т.д. Стандарты DVD-диска (физические особенности, файловая система, области использования) описываются в новых регламентирующих изданиях, полностью совместимых с «Yellow Book» (описание стандарта CD-ROM) и «Red Book» (описание стандарта Audio CD). Они делятся на следующие группы:

Book A Read only - Стандарт диска, предназначенного только для считывания

Book B Video - Стандарт диска для видеоинформации

Book C Audio - Стандарт диска для аудиоинформации

Book D Write-once - Стандарт диска для однократной записи

Book E Rewritable - Стандарт многократно перезаписываемого диска

6.2.1. Структура организации данных на диске. В DVD-дисках (книги A, B, C) будет применяться единая файловая система как для компьютерных приложений, так и для видеопрограмм, названная UDF Bridge, которая является комбинацией систем Micro UDF и ISO-9660. Структура представления данных UDF (Universal Disk Format), разработанная ассоциацией OSTA (Optical Storage Technology Association) на базе стандарта ISO/IEC 13346, определяет все параметры структур файла и диска, а также метода записи и считывания информации. Файловая система UDF  это очень гибкий, многоплатформенный и многопользовательский стандарт, который был адаптирован для применения в DVD. В частности, гарантирована совместимость со стандартом ISO-9660 для работы с существующим программным обеспечением. Окончательный вариант универсальной файловой структуры DVD еще не сформирован. Он будет зависеть от новых требований, предъявляемых компанией Microsoft к операционной системе. Поэтому на первом этапе домашние DVD-плейеры будут использовать файловую структуру UDF, в то время как компьютерные DVD-устройства пока ограничатся стандартом ISO-9660, до тех пор, пока UDF не распространится повсеместно.

Таким образом, после полной реализации заложенных в UDF возможностей пользователь сможет одновременно хранить на одном DVD-диске видеофильмы, аудиозаписи, оцифрованные фотографии и свои компьютерные файлы. Наконец, пользователь ПК может забыть о межплатформенной несовместимости. DVD-диск должен стать единым носителем и для Macintosh, и для DOS/Windows, и для OS/2, и для Unix.

Теперь, когда разногласия между компаниями-производителями в основном урегулированы, а технические характеристики полностью определены, непонятно, что же еще мешает новым устройствам наконец-то появиться на рынке. Ответ прост  остались нерешенными вопросы лицензирования, правового регулирования, выбора защиты от пиратского копирования и т.д. Пользователю остается надеяться, что эти мелкие отголоски закулисных игр не слишком задержат появление долгожданных устройств.

6.2.2. Основные черты. Внешне DVD-диск напоминает обыкновенный КД. DVD-диск имеет одинаковые с ним размеры: диаметр  120 мм, а толщина  1,2 мм.

DVD-диск может быть как односторонним, так и двухсторонним. Причем на каждой стороне DVD-диска может быть один или два рабочих слоя. Таким образом, различают следующие типы DVD-дисков:

DVD-5 (Single-sided, single-layer disc)

Односторонний однослойный диск 4,7 Гбайт

DVD-9 (Single-sided, double-layer disc)

Односторонний двухслойный диск 8,5 Гбайт

DVD-10 (Double-sided, single-layer disc)

Двухсторонний однослойный диск 9,4 Гбайт

DVD-18 (Double-sided, double-layer disc)

Двухсторонний двухслойный диск 17 Гбайт

Конструктивно двухсторонний DVD-диск выглядит как два склеенных между собой КД толщиной 0,6 мм. Производство DVD-дисков будет развернуто на базе фабрик производителей КД. Как и КД, DVD-диск будет стойким и малочувствительным к пыли, царапинам и прикосновениям пальцев. Емкость однослойного DVD-диска в семь, а двухслойного в двенадцать раз превышает емкость стандартного КД (650 Мбайт). DVD-плейеры будут в обязательном порядке совместимы с существующими КД.

6.2.3. Конструктивные особенности.DVD-диски, которые в скором времени появятся на прилавках магазинов, будут предназначены только для считывания записанной на них фабричным способом информации (так называемые диски DVD-ROM).

С физической точки зрения, конструкция DVD-диска аналогична устройству традиционого КД. DVD-диск состоит из прозрачной пластиковой подложки и металлизированного отражающего слоя с питами, с помощью которых цифровая информация записывается на диск. Предельное количество питов, которое может быть размещено на поверхности диска, определяет его емкость.

Первым шагом в создании нового стандарта можно считать семикратное увеличение емкости КД за счет увеличения плотности записи, которое стало возможным благодаря созданию более совершенных источников лазерного излучения. Обычные проигрыватели КД (или дисководы CD-ROM) используют лазер, излучающий инфракрасный свет с длиной волны 780 нанометров. В новых DVD-плейерах (или дисководах DVD-ROM) применен лазер, который излучает красный свет с длиной волны 650 (635) нанометров. Такое уменьшение длины волны позволило считывать более мелкие питы рабочего слоя диска, размещенные в расположенных с большей плотностью дорожках записи. Соответствующее увеличение числовой апертуры линзы с 0,45 до 0,6 позволяет фокусировать лазерный луч более точно. Только повышение плотности записи приводит к увеличению емкости диска до уровня 4,7 Гбайт.

Кроме того, были модернизированы схемы цифровой модуляции и коррекции ошибок. Современная высокоэффективная схема модуляции (EFM Plus) работает как в 8-, так и в 16-разрядном режиме, что обеспечивает совместимость с существующими форматами КД и одновременно позволяет добиться более высокого качества при использовании DVD-носителей. Новая схема коррекции ошибок RS-PC (Reed Solomon Product Code) примерно в 10 раз эффективнее той, что используется в существующих системах считывания.

Вторым важным шагом в увеличении емкости стала разработка двухслойного DVD-диска. У двухслойного диска имеется два рабочих слоя для записи информации. Для реализации такой модели был создан специальный полупрозрачный материал для внешнего информационного слоя. При считывании информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь этот полупрозрачный слой, фокусируясь исключительно на треках внутреннего слоя. Считав всю информацию с внутреннего слоя, лазерный луч автоматически корректирует свою фокусировку, изменяя тем самым «глубину проникновения», и приступает к считыванию информации с внешнего полупрозрачного слоя. Наличие двух рабочих слоев приводит к увеличению емкости до 8,5 Гбайт. Поскольку такое переключение фокусировки происходит почти моментально, а применение электронного буфера полностью исключает перерывы в исходящем цифровом потоке, двухслойную модель DVD-диска предполагается использовать в тех приложениях, которые требуют большой и «непрерывной» емкости.

Внутренний слой двухслойного DVD-диска штампуется из обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем полупрозрачного материала. Тот, в свою очередь, покрывается пленкой фотополимерного материала, на которой формируется наружный рабочий слой. Фотополимерному материалу придается жесткость при помощи обработки ультрафиолетовыми лучами, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком, образующим защитный слой диска. Основная трудность состоит в создании полупрозрачного материала, разделяющего слои записи. Он должен хорошо отражать лазерный луч (требуется коэффициент отражения, равный примерно 40%) в процессе считывания наружного слоя, но одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Такой материал был создан компанией 3M по заказу Philips-Sony.

Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6 мм, то есть в два раза тоньше КД, что позволяет производить двухсторонние DVD-диски (эта идея была предложена компанией Toshiba). Два отдельных односторонних DVD-диска склеивают между собой тыльными сторонами, в результате чего общая толщина диска становится равной толщине стандартного КД и составляет 1,2 мм. Полученный диск способен вместить, соответственно, двойной объем информации. Кроме того, за счет уменьшения толщины защитного слоя снижается вероятность ошибки считывания информации, которая обусловлена случайными отклонениями лазерного луча в прозрачном защитном слое.

Таким образом, спецификации DVD-стандарта предусматривают четыре конструктивно различных формата DVD, отличающихся емкостью диска.

Однослойный односторонний DVD-диск, вероятно, получит наибольшее распространение. Он будет использоваться преимущественно для видеофильмов, поскольку его емкости вполне достаточно для 92% фильмов. Для большинства компьютерных приложений емкости 4,7 Гбайт тоже оказывается вполне достаточно. Диск такой конструкции оказывается относительно дешевым носителем: его себестоимость всего на 14% превышает стоимость изготовления традиционного КД. Следующим типом DVD-диска является односторонний двухслойный диск. Впоследствии возможно создание двухстороннего однослойного и двухстороннего двухслойного DVD-дисков. Двухсторонние диски предполагают переворот диска после проигрывания одной из сторон. Двухсторонние и двухслойные диски, в принципе, не новинка, но они еще никогда не применялись в бытовой технике. Если себестоимость одностороннего DVD-диска не сильно отличается от стоимости изготовления обыкновенного КД, то производство двухслойных и двухсторонних DVD-дисков окажется дороже, по меньшей мере, в два раза.

В дальнейшем появятся DVD-диски с возможностью однократной записи. В настоящее время компания TDK усиленно работает над созданием DVD-диска с возможностью однократной записи (DVD-R), используя весь свой богатейший опыт производства CD-R. По существу, конструкция DVD-R аналогична конструкции CD-R, с той лишь разницей, что у DVD-диска значительно выше плотность записи. Для достижения требуемых результатов компания TDK усовершенствовала рабочие характеристики металлостабилизированного цианида  органического вещества, которое активно применяется в качестве рабочего слоя в дисках CD-R.

В 1998 году пользователям будут доступны перезаписываемые DVD-диски. 5 января 1995 года компания TDK объявила о создании нового материала для рабочего слоя многократно записываемых дисков. Новинка получила название AVIST. Этот материал с практически идеальными характеристиками полностью удовлетворяет требованиям технологии перезаписываемых DVD-дисков, базирующейся на изменении фазы материала. Основные достоинства нового материала:

• Высокая отражающая способность - до 25-35 %, что вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении.

• Характеристики материала AVIST легко контролируются как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с различными приложениями. Приложения, работающие с перезаписываемыми компакт-дисками (например CD-R), осуществляют запись со скоростью менее 3 м/с. Работа с данными в формате DVD-RAM требует от рабочего слоя скорости записи от 3 до 6 м/с. При работе с видеоинформацией, подвергнутой компрессии, скорость записи должна быть уже выше 6 м/с.

• Отличное соотношение сигнал-шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых размеров маркера (менее 0,66 mm).

• Новый материал AVIST выдерживает как минимум 1000 циклов перезаписи на скоростях менее 3 м/с. При более высоких скоростях записи количество циклов перезаписи должно возрасти.