8. Структура данных

На дисках CD-ROM и DVD-ROM, а также на CD-R/RW и DVD-R/RW отдельные блоки данных записывались без промежутка, а в CD-Audio еще и с наложением, т.е. невозможно выделить отдельный, не связанный с другими блоками, массив данных. При записи дисков CD-R/RW и DVD-R/RW это затрудняло формирование программ из отдельных, не связанных друг с другом фрагментов. В формате BD этот недочет решили исправить. Здесь отдельные блоки данных по 64 кбайт (блок ЕСС) разделены промежутками, равными по длине двум кадрам, которые сопоставляются одной строке блока ЕСС. Всего таких кадров в блоке данных 496. Новая структурная единица в формате BluRay называется физическим кластером. Размер физического кластера 498 кадров.

Промежутки между блоками необходимы для того, чтобы при записи отдельных фрагментов программы на записываемые диски (BD-R, BD-RE) системы слежения и синхронизации могли подготовиться к очередному циклу записи. При этом предполагается, что диск может быть уже частично записан, и запись нового фрагмента должна производиться на свободные места, в обход уже записанных.

Промежуток между блоками на записываемых дисках состоит из двух частей – вводной, размер которой составляет 1,43 кадра, и выводной, размер которой 0,57 кадра, сумма их как раз и равна двум кадрам (рис. 8.1). Разметка физического кластера выполняется вобуляцией направляющей дорожки.

Дискам BD-ROM промежутки между блоками не требуются, однако для того, чтобы согласовать временные соотношения с дисками BD-R/RE, здесь также предусмотрены интервалы между блоками данных, равные интервалам на записываемых дисках – те же самые два кадра. Этот интервал и выполнен как два обычных кадра в зоне данных, каждый из которых имеет в начале точно такие же синхрогруппы, как и все прочие кадры.

9. Принципы записи и воспроизведения дисков bd-re/r

9.1. Диски bd-re

Блок-схема устройства записи/воспроизведения дисков BD-RE показана на рис. 9.1. Цифровой сигнал, кодированный по правилам 17РР, в NRZI-представлении поступает на вход формирователя импульсов записи, где в соответствии с определенными правилами, которые будут рассмотрены ниже, формируются последовательности импульсов с необходимыми характеристиками. Этими импульсами модулируется мощность лазера, излучение которого через оптическую систему направляется на регистрирующий слой диска. В результате воздействия модулированного лазерного излучения на диске формируются метки и промежутки между ними, длина которых соответствует импульсам кода 17РР. Конструкция оптической головки обеспечивает компенсацию сферических аберраций, которые могут возникать при записи информации на двухслойный диск.

При воспроизведении считанный сигнал вначале поступает на эквалайзер, который выравнивает его по уровню и затем направляет подготовленный таким образом сигнал на компаратор и в петлю фазовой автоподстройки частоты (ФАП). С помощью петли ФАП производится выделение канальной тактовой частоты, которая также подается на соответствующий вход компаратора. Компаратор сравнивает уровень входного сигнала с уровнем его постоянной составляющей и формирует двухуровневые импульсы, длина которых кратна периоду выделенной с помощью петли ФАП тактовой частоты. Далее последовательность импульсов поступает на вход схемы коррекции длины импульсов по максимуму правдоподобия (PRML – Partial Response Maximum Likelihood), которая способна корректировать длительности полученных импульсов в случае, когда после компарирования получаются комбинации, не соответствующие правилам кодирования кода 17РР, что однозначно указывает на наличие ошибки. Такие комбинации чаще всего возникают, когда регистрируется импульс длиной в один тактовый интервал, что невозможно, поскольку минимальный интервал в коде 17РР равен двум тактовым интервалам.

Регистрирующим слоем диска BD-RE служит неорганический материал, способный при разных температурах нагрева изменять свое фазовое состояние из кристаллического в аморфное и наоборот. Формирование на таком материале меток, длина которых должна соответствовать импульсам цифрового кода в 2Т, 3Т, … , 8Т, производится следующим образом. При воздействии на материал регистрирующего слоя лазерного излучения повышенной мощности, в месте воздействия и его окрестностях образуются участки с аморфным фазовым состоянием (рис. 9.2). Такие участки соответствуют питам на дисках BD-ROM. В местах воздействия излучения среднего уровня мощности образуются участки с кристаллическим фазовым состоянием, которые соответствуют отсутствию пит (промежуткам между питами) на дисках BD-ROM. Уровень такого излучения называется стирающим, поскольку ранее сделанная запись в виде участков с аморфным фазовым состоянием при этом переходит в кристаллическое состояние, т.е. стирается. При считывании дорожки диска BD-RE, образованной участками с различными фазовыми состояниями, отраженный луч будет модулироваться по интенсивности, поскольку коэффициент отражения у них разный. При этом участки с различной отражающей способностью будут соответствовать импульсам записанного на диске двоичного кода.

Для того чтобы произвести запись метки, формируется сигнал в виде серии импульсов, длительность, уровень мощности и временные характеристики которых зависят от требуемой длины метки и от характеристик материала регистрирующего слоя. На рис. 9.3 показана форма сигнала записи, который необходим для записи метки, соответствующей импульсу канального кода длиной в 4 тактовых интервала. Как видно из рисунка, в структуре сигнала записи присутствуют три уровня мощности излучения лазера: P_W, P_E и P_BW. Уровень мощности P_W соответствует температуре нагрева регистрирующего слоя, при которой он переходит в аморфное состояние, уровень мощности P_E соответствует переходу материала регистрирующего слоя в кристаллическое состояние, а уровень мощности P_BW не оказывает влияния на его состояние. Промежуток времени T_top – это длительность первого импульса записи, величина dT_top – это сдвиг переднего фронта первого импульса записи, Т_МР – это ширина каждого из последующих импульсов записи и dT_E – это сдвиг заднего фронта последнего импульса низкого уровня мощности (т.н. охлаждающего импульса). Величина сдвигов dT_top и dT_E момента начала первого импульса записи и конца последнего соответственно зависит от длительности метки (2Т, 3Т или ≥4Т), которую требуется записать, и постоянно контролируется в процессе записи. Для метки, длина которой равна 4Т (см. рис. 9.3), величина этих сдвигов равна 1 нс. Данные сдвиги необходимы для того, чтобы границы метки точно соответствовали заданной длине.

Величины P_W, P_E, P_BW,T_top и Т_МР зависят от характеристик материала регистрирующего слоя конкретного диска и его информационной емкости, поэтому каждый производитель дисков BD-RE заранее определяет эти параметры и записывает их величины в зоне пит в виде микрорельефа (как на дисках BD-ROM). Привод BD-RE перед началом записи считывает эти данные и корректирует параметры режима записи.