Алгоритм работы внешнего читающего bd rom blu ray disc reader
Цель реферата – изучить и отразить технологию оптических накопителей Blu-Ray.
Задачи реферата – изучить, обобщить, проанализировать, сравнить оптические накопители Blu-Ray с некоторыми другими типами оптических накопителей и сделать выводы по наиболее оптимальному варианту.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор поисковых систем в Internet 5
1.1 История поисковых систем 5
1.2 Популярность 8
2 История развития оптического накопителя 9
3 Blu-ray 20
3.1 Технические особенности 22
3.2 Технологии 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 29
Прикрепленные файлы: 1 файл
Обзор поисковых систем в Internet
реферат инф.docx
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Кафедра «Машины и технологии обработки материалов давлением»
Технология оптических накопителей Blu-Ray
Проверил, (доцент)
Волосников А.С.
__________2010г.
Автор работы
студент группы МТ-148
Деревсков В.В.
___________2010г.
Реферат защищен
с оценкой (прописью, цифрой)
_______________
____________2010г.
Деревсков В.В. Технология оптических накопителей Blu-Ray. – Челябинск: ЮУрГУ, МТ- 148, 29с., 6ил., 1табл., библиогр. список – 3 наим.
Цель реферата – изучить и отразить технологию оптических накопителей Blu-Ray.
Задачи реферата – изучить, обобщить, проанализировать, сравнить оптические накопители Blu-Ray с некоторыми другими типами оптических накопителей и сделать выводы по наиболее оптимальному варианту.
Рассмотрена технология оптических накопителей Blu-Ray, произведено сравнение с другими типами оптических накопителей, таких как CD, DVD, HD-DVD. Сделано заключение по предпочтительному варианту с точки зрения ёмкости, скорости, доступности.
1 Обзор поисковых систем в Internet 5
1.1 История поисковых систем 5
1.2 Популярность 8
2 История развития оптического накопителя 9
3.1 Технические особенности 22
3.2 Технологии 26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 29
За последние несколько лет оптические накопители претерпели существенные изменения. Сегодня оптический накопитель является неотъемлемой частью ПК - что определяет актуальность выбранной темы.
Оптический накопитель стал неотъемлемой частью ПК, т.к. разнообразные программные продукты (прежде всего игры и базы данных) стали занимать значительное количество места, и поставка их на дискетах оказалась чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на оптических дисках (таких же, как и обычные музыкальные), а некоторые игры и программы работают прямо с оптического диска, не требуя копирования на жёсткий диск.
Также современный компьютер является мощным мультимедийным центром, позволяющим проигрывать музыку, просматривать фильмы.
Недостаточная емкость и невозможность дальнейшего повышения производительности заставили задуматься о новом формате оптических дисков. Таковым в настоящее время является Blu-Ray.
История поисковых систем
История возникновения поисковых систем берет свое начало в июле 1945 г., когда американский ученый Вэннивер Буш (Vannevar Bush) написал знаменитую статью «Пока мы мыслим», в которой предсказал появление персонального компьютера и сформулировал идею гипертекста. Кстати, сам Вэннивер Буш и занимался созданием прототипа современной поисковой системы. Правда, тогда, в далеком 1938 г., он разработал и запатентовал устройство для быстрого поиска информации на микрофильмах.
И хоть родоначальником идеи Интернета и технологий поиска является Вэннивер Буш, но на практике реолизовали его идеи другие ученые. В 1958 г. в США при Министерстве обороны создано Агентство Передовых Исследовательских Проектов (Advanced Research Projects Agency - ARPA), где с 1963 по 1969 года ученые работают над новой предложенной концепцией передачи информации посредством компьютерной сети.
Изначально соединение для передачи зашифрованных данных планировалось использовать в военных целях, но низкий уровень безопасности передачи информации заставили военных отказаться от продоложения разработок.
В середине 90-х годов поиск нужной информации осуществлялся посредством размещения сайтов в каталогах, которых на тот момент было не много, да и не блистали изобилием сайтов, но тем не менее информация была упорядочена по тематиками и рубрикам. Кстати, в 1993 г. в сети уже имелись три бота поисковых систем. Это были некоммерческие разработки и с наплывом огромного количества информации они не справились и исчезли в водовороте бурного развития интернета.
С 1995 года свое верхоправие в глобальном интернете взяли на себя, ставшие впоследствии крупными, поисковые системы Google, Yachoo, Alta Vista в западном Интернете и Yandex, Rambler, Aport в рунете.
Немного из истории российских поисковых систем.История компании "Яндекс" восходит к 1990 году, но настоящая поисковая система, которую мы видим сейчас, появилась только в 1997 году. Яндекс продолжает являться безусловным лидером, так как месячный охват аудитории Яндекса по оценкам ведущих исследователей составляет около половины регулярной аудитории российского Интернета, что намного превосходит потенциальную аудиторию Рамблера и Апорта. Не так давно появился мощный поиск Go Mail крупной электронной почтовой службы, но в данном случае компания использует алгоритм Яндекса и поэтому поиск со страниц системы Mail можно отнести к Яндекс поиску.
В своем поиске Яндекс учитывает заголовки и обязательное нахождение слова в теле документа. Особенно предпочтение отдается словам, если это словосочетание расположено ближе друг к другу и находится в одном абзаце. Еще одна отличительная особенность Яндекса, это поиск с учетом морфологии русского языка, то есть при запросе «фото природы» или «фото природа» будут выдаваться и те и другие документы встречающие эти слова.
Первый поисковый сервис Рунета Рамблер был открыт осенью 1997 года группой ученых из НИИ Микробиологии г. Пущино Московской области. Поиск Рамблера построен на индексации особо значимых слов на странице, особенно если они часто появляются в заголовках и выделены особым жирным шрифтом. При этом Рамблер в отличие от Яндекса игнорирует теги keyword, благодаря чему называет себя чистым поиском, хотя и это не может обеспечить должной чистоты поиска. Собственно это остается проблемой и в других поисковых системах.
Поисковая машина "Апорт" была впервые продемонстрирована в феврале 1996 года на пресс-конференции "Агамы" по поводу открытия "Русского клуба", тогда она еще не была масштабным поисковиком по всему интернету. В отличие от других поисковиков Апорт ищет заданные ключевые слова не только в keywords , но также и в описании (description) и в подписях к картинкам.
Сейчас поисковые системы всячески продолжают улучшать свои технологии поиска. Как бы они высоко развитыми не были, к сожалению, совершенным поиском похвастаться ни одна из них не может. По сей день к основным недостаткам автоматических систем поиска относятся слаборазвитые системы обобщения запроса, тотальная зависимость от выбора источников информации. И если недостаточную информативность еще можно как-то компенсировать обилием выбора результатов поиска, то объяснить машине простым языком что хочет найти человек пока удается не легко. Поэтому энциклопедией вряд ли сможет назвать себя хоть одна поисковая система, но уже не секрет, что будущее именно за информативным поиском, ориентированным на обработку человеческих понятий.
DVD-RW - это формат перезаписываемых DVD дисков. Один DVD-RW носитель можно стирать и записывать до 1'000 раз. Объем данного диска также составляет 4,7 Гб. В носителях DVD-RW используется технология фазовых переходов, поэтому они более совместимы с накопителями DVD-ROM , чем с DVD-RAM .
DVD+RW
Эти диски разработаны организацией DVD+RW Alliance , в которую вошли несколько известных компаний (например Sony, Philips и другие). Спецификации указанных дисков появились в 2001 (RW) и 2002 (R) годах, т.е. значительно позже своих конкурентов. Это позволило разработчикам спецификаций формата "плюс", создать технически более совершенные носители. По аналогии с форматом "минус" данные диски бывают однократно записываемыми ( DVD+R ) и перезаписываемыми ( DVD+RW ).
Носители DVD+RW , называемые также DVD Phase Change ReWritable (перезаписываемые DVD с изменяющейся фазой).
Обратите внимание, что формат DVD+R , который является записываемой версией DVD+RW , фактически появился после DVD+RW . Этим он отличается от формата DVD-RW , который создавался на основе DVD-R . Одной из причин, которые привели к разработке стандарта DVD+R , стала потребность в недорогой технологии, которая бы обеспечивала долговременное архивное хранение данных с помощью накопителей DVD+RW .
По своей физической структуре диски DVD+RW и DVD+R напоминают носители DVD-R , данные которых записываются только в желобках, но частота колебания желобка отличается от той, которая используется в DVD-R/RW и DVD-RAM .
В желобках дисков DVD+R/RW также записываются данные позиционирования. Это означает, что носители DVD+R/RW обеспечивают более точное позиционирование для реализации связности данных без потерь, но накопители DVD+R/RW не позволяют записывать данные на перезаписываемые DVD других типов.
Несмотря на то что накопители DVD+RW первого поколения работали только с перезаписываемыми дисками, все современные и будущие версии накопителей этого типа предназначены для использования как записываемых ( DVD+R ), так и перезаписываемых ( DVD+RW ) носителей.
Для стандарта DVD+RW характерны следующие особенности:
- односторонние диски (4,7 Гбайт);
- двухсторонние диски (9,4 Гбайт);
- до 4 часов видеозаписи (односторонние диски);
- до 8 часов видеозаписи (двухсторонние диски);
- бесконтейнерные диски;
- лазер с длиной волны 650 нм (такой же, как и в DVD-Video );
- постоянная линейная плотность записи данных;
- запись с постоянными линейной ( CLV ) и угловой ( CAV ) скоростями;
- скорость записи 1х, 2х, 4x и более;
- скорости передачи данных формата DVD-Video ;
- файловая система UDF (Universal Disc Format - универсальный дисковый формат);
- интегрированная система выявления дефектов;
- быстрое форматирование;
- использование EFM -модуляции (модуляции 8/16) и кодов коррекции ошибок, применяемых в DVD-ROM ;
- после завершения записи все физические параметры соответствуют требованиям спецификации DVD-ROM.
При использовании DVD+RW процесс записи может быть приостановлен и возобновлен без потери областей, связывающих сеансы записи. Это дает возможность повысить эффективность произвольной записи и видеоприложений. Для достижения высокой точности размещения данных на дорожке в DVD+RW используются высокочастотные колебания предварительной канавки диска. Благодаря этому достигается очень высокая точность синхронизации и адресации данных, считываемых с этой канавки.
Функция быстрого форматирования означает, что можно вставить чистый диск DVD+RW в накопитель и сразу же начать запись. Форматирование диска происходит в фоновом режиме, непосредственно перед записью данных.
Различия форматов DVD носителей.
Следует отметить, что форматы DVD-R(W) и DVD+R(W) не совместимы. Однако считываться записанные диски могут в большинстве современных DVD проигрывателей. Дело в том, что различия форматов сказываются, главным образом, на записи дисков, а не на их считывании.
Адресация и хранение служебной информации
Для записи DVD привод обычно получает от диска три типа данных:
1)Данные для трекинга (отслеживания дорожек), которые позволяют приводу записывать питы точно на дорожку.
2)Данные адресации, которые позволяет приводу записывать информацию в отведенные места на диске.
3)Данные о скорости вращения диска.
В DVD-R(W) дисках информация трекинга и скорости заключена в "дрожании" ( wobble ) дорожек, а адресация и другая служебная информация, содержится в предзаписанных питах между канавками ( land pre- pits , LPP ). Наличие LPP определяют по скачкам амплитуды специального сигнала "дрожания". Указанные скачки происходят при нахождении головки рядом с предзаписанным питом. Частота дрожания ( wobble frequency ) для DVD-R(W) дисков составляет 140,6 кГц.
В дисках DVD+R(W) используется более высокая частота дрожания 817,4 кГц, а служебная информация содержится в изменении фазы сигнала дрожания, т.е. хранится в самой дорожке. Такой метод записи служебной информации называется "адресация в преднанесенных канавках" ( Adress In Pre-groove, ADIP ).
Из теории обработки сигналов известно, что метод относительно-фазовой модуляции имеет большую устойчивость к шумам, чем метод амплитудной модуляции. Поэтому с точки зрения устойчивости к внешним воздействиям DVD+R(W) диски более надежны.
Диск DVD+R(W) передает в привод большее количество информации, что в конечном итоге, приводит к улучшению качества записи. В DVD дисках используется алгоритм оптимального управления мощностью ( optimum power control , OPC ), который позволяет считывать наилучшие параметры для записи конкретного носителя и производить их тестирование. Эти параметры, например мощность лазера в зависимости от длины волны, содержатся в блоках LPP на DVD-R(W) или в словах ADIP на DVD+R(W) . Количество регулируемых параметров для обоих форматов дисков одинаково, однако в носителях DVD+R(W) параметры задаются с большей точностью. Кроме того, в формате "плюс", можно задавать параметры для 4-х различных скоростей записи, тогда как в конкурирующем формате только для одной (известно, что параметры записи зависят от скорости). К тому же область тестирования OPC на DVD+R(W) дисках больше, чем на DVD-R(W) (32768 против 7088 секторов).
Сопряжение (linking)
Когда по какой-либо причине запись на диск была приостановлена и должна быть возобновлена, необходимо произвести сопряжение новых данных с записанными ранее. В DVD+R(W) дисках сопряжение производится более точно. В носителях формата "минус" область сопряжения находится среди пользовательских данных, поэтому некоторые из них при этом неизбежно теряются. В носителях формата "плюс" область сопряжения не затрагивает пользовательских данных.
Многосессионная запись
Для того чтобы многосессионные DVD-R(W) могли считываться обычными DVD-ROM проигрывателями, область пользовательских данных содержит специальные граничные зоны border-in и border-out .
Размеры граничных зон могут изменяться от 32 до 96 Мб для первой зоны, от 6 до 18 для последующих зон. Т.о. DVD-R(W) диск с тремя записанными сессиями будет содержать до 132 Мб (96 + 18 +18) избыточной служебной информации, что составляет более 2% от его общего объема.
Многосессионные DVD+R(W) диски также содержат специальные зоны, которые называются Intro и Closure зонами, однако их размер всегда составляет 2 Мб. Т.о. DVD+R(W) диск с тремя записанными сессиями будет содержать всего 4 Мб дополнительной служебной информации (первая Intro зона не записывается, вместо нее используется Lead-In , аналогично не записывается и последняя Closure зона, т.к. используется Lead-Out ).
Многоформатные перезаписываемые накопители
Категорий накопителей, которые обеспечивают более широкую совместимость чтения/записи для носителей этого типа:
Спецификация DVD Multi разработана организацией DVD Forum для накопителей и проигрывателей, совместимых со всеми стандартами DVD Forum , включая DVD-R/RW, DVD-RAM , DVD-ROM, DVD-Video и DVD Audio ( DVD+R/RW не относится к числу стандартов DVD Forum и не поддерживается этой спецификацией). Исходная версия DVD Multi опубликована в феврале 2001 года; текущая версия (версия 1.01) была утверждена DVD Forum и опубликована в декабре 2001 года. Первые продукты DVD Multi появились на компьютерном рынке в начале 2003 года.
Стандарт Blu-ray
Disc Blu-ray Disc англ. blue ray - голубой луч и disc - диск) - формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой четкости с повышенной плотностью. Blu-ray Disc является полностью перезаписываемым форматом, позволяющим записывать до 27 Гбайт данных или до двух часов высококачественной видеоинформации на одностороннем однослойном диске диаметром 120 мм (его размеры соответствуют параметрам существующих дисков CD и DVD ) с помощью сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нм (нанометров). В настоящее время разрабатываются записывающие накопители BD, которые способны записать на двухслойные диски до 54 Гбайт информации.
Спецификация Blu-ray Disc 1.0 включает несколько форматов. BD-ROM.
Предназначен для "штампованных" дисков.
BD-R . Предназначен для однократной записи компьютерных данных.
BD-RW . Предназначен для многократной записи компьютерных данных.
BD-RE . Предназначен для многократной записи данных HDTV .
Технические характеристики диска Blu-ray
Технические особенности
В технологии используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно.
Числовая апертура определяет параметры освещения, учитывая при этом свойства линзы, а также фокусное расстояние и коэффициент относительного увеличения. Величина числовой апертуры равна синусу максимального угла наклона светового потока, проходящего через линзу. Величина апертуры обратно пропорциональна фокусному расстоянию и прямо пропорциональна коэффициенту относительного увеличения. Линза, используемая в дисководе CD-ROM , обеспечивает увеличение примерно в 20 раз, линза накопителя DVD - приблизительно 40-кратное увеличение, а линза Blu-ray - примерно 60-кратное. Увеличение размеров изображения связано с тем, что расстояние между дорожками на диске Blu-ray уменьшено до 0,32 мкм, что составляет примерно половину соответствующего параметра стандартного DVD .
Эффективный "размер пятна", на котором лазер может сфокусироваться, ограничен дифракцией и зависит от длины волны света и числовой апертуры линзы, используемой для его фокусировки. Уменьшение длины волны, использование большей числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD ), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи.
Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.
Технология твердого покрытия
2004 год- появление полимерного покрытия, которое дало дискам более качественную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией TDK , получило название " Durabis ", оно позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток - которые могут нанести повреждения CD и DVD .
Кодеки
На данный момент в спецификацию формата BD-ROM включена поддержка трех кодеков: MPEG-2, который также является стандартным для DVD; MPEG-4 H.264/ AVC кодек и VC-1 - новый быстро развивающийся кодек, созданный на основе Microsoft Windows Media 9 . При использовании первого кодека на один слой возможно записать около двух часов видео высокой четкости, другие два более современных кодека позволяют записывать до четырех часов видео на один слой.
Для звука BD-ROM поддерживает линейный (несжатый) PCM , Dolby Digital , Dolby Digital Plus, DTS, DTS-HD и Dolby Lossless (формат cжатия данных без потерь, также известный как Meridian Lossless Packing (MLP) .
Регионы Blu-Ray
Системы защиты авторских прав
В формате Blu-ray применен экспериментальный элемент защиты под названием BD+ , который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным, производители могут обновить схему шифрования, и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать всю спецификацию на весь период ее жизни.
Следующим уровнем защиты, которым обладают диски - это технология цифровых водяных знаков " ROM-Mark ". Она будет жестко "прошита" в ПЗУ приводов при производстве, что не позволит проигрывателю проигрывать без специальной скрытой метки.
Критика формата
На заглавной странице фонда свободного программного обеспечения помещен призыв не приобретать Blu-ray и HD DVD диски, так как они могут представлять угрозу для свободного ПО, которое может оказаться не в состоянии воспроизводить защищенное содержимое.
Интересные факты
Магнитооптические диски.
Такой диск представляет собой поликарбонатную подложку (слой) толщина 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочных слоев: защитный слой, предохраняющий поверхность диска от повреждений; отражающий слой, необходимый для корректной работы лазера; диэлектрические слои, которые теплоизолируют магнитный слой (чтобы эффективнее использовать энергию лазера при записи) и увеличивают эффект поляризации при чтении; магнитный слой - собственно хранитель информации.
Технология записи
Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой, точки в зависимости от того, что необходимо записать - "0" или "1".;
Считывание производится лазерным лучом меньшей (чем при записи) мощности, который, отражаясь от этой точки, меняет свою, полярность.
диски выпускаются 2 размеров:
- 3,5 дюйма, содержит 500 Мбайт данных
- 5,25 дюйма, содержит 2,3 Гбайт данных
Время доступа к данным составляет около 50 мс.
Магнитооптические накопители выпускаются двух типов: перезаписываемые и типа WORM (Write-Once, Read-Many - "однократная запись - многократное чтение").
Технологией оптической записи UDO (Ultra Density Optical) основывается на новом коротковолновом лазере с длиной волны 405 нм, позволяя увеличить плотность размещения дорожек записи и плотность записи в дорожке. Процесс записи основан не на магнитооптической технологии, а на технологии изменения фазы.
DVD-RW - это формат перезаписываемых DVD дисков. Один DVD-RW носитель можно стирать и записывать до 1'000 раз. Объем данного диска также составляет 4,7 Гб. В носителях DVD-RW используется технология фазовых переходов, поэтому они более совместимы с накопителями DVD-ROM , чем с DVD-RAM .
DVD+RW
Эти диски разработаны организацией DVD+RW Alliance , в которую вошли несколько известных компаний (например Sony, Philips и другие). Спецификации указанных дисков появились в 2001 (RW) и 2002 (R) годах, т.е. значительно позже своих конкурентов. Это позволило разработчикам спецификаций формата "плюс", создать технически более совершенные носители. По аналогии с форматом "минус" данные диски бывают однократно записываемыми ( DVD+R ) и перезаписываемыми ( DVD+RW ).
Носители DVD+RW , называемые также DVD Phase Change ReWritable (перезаписываемые DVD с изменяющейся фазой).
Обратите внимание, что формат DVD+R , который является записываемой версией DVD+RW , фактически появился после DVD+RW . Этим он отличается от формата DVD-RW , который создавался на основе DVD-R . Одной из причин, которые привели к разработке стандарта DVD+R , стала потребность в недорогой технологии, которая бы обеспечивала долговременное архивное хранение данных с помощью накопителей DVD+RW .
По своей физической структуре диски DVD+RW и DVD+R напоминают носители DVD-R , данные которых записываются только в желобках, но частота колебания желобка отличается от той, которая используется в DVD-R/RW и DVD-RAM .
В желобках дисков DVD+R/RW также записываются данные позиционирования. Это означает, что носители DVD+R/RW обеспечивают более точное позиционирование для реализации связности данных без потерь, но накопители DVD+R/RW не позволяют записывать данные на перезаписываемые DVD других типов.
Несмотря на то что накопители DVD+RW первого поколения работали только с перезаписываемыми дисками, все современные и будущие версии накопителей этого типа предназначены для использования как записываемых ( DVD+R ), так и перезаписываемых ( DVD+RW ) носителей.
Для стандарта DVD+RW характерны следующие особенности:
- односторонние диски (4,7 Гбайт);
- двухсторонние диски (9,4 Гбайт);
- до 4 часов видеозаписи (односторонние диски);
- до 8 часов видеозаписи (двухсторонние диски);
- бесконтейнерные диски;
- лазер с длиной волны 650 нм (такой же, как и в DVD-Video );
- постоянная линейная плотность записи данных;
- запись с постоянными линейной ( CLV ) и угловой ( CAV ) скоростями;
- скорость записи 1х, 2х, 4x и более;
- скорости передачи данных формата DVD-Video ;
- файловая система UDF (Universal Disc Format - универсальный дисковый формат);
- интегрированная система выявления дефектов;
- быстрое форматирование;
- использование EFM -модуляции (модуляции 8/16) и кодов коррекции ошибок, применяемых в DVD-ROM ;
- после завершения записи все физические параметры соответствуют требованиям спецификации DVD-ROM.
При использовании DVD+RW процесс записи может быть приостановлен и возобновлен без потери областей, связывающих сеансы записи. Это дает возможность повысить эффективность произвольной записи и видеоприложений. Для достижения высокой точности размещения данных на дорожке в DVD+RW используются высокочастотные колебания предварительной канавки диска. Благодаря этому достигается очень высокая точность синхронизации и адресации данных, считываемых с этой канавки.
Функция быстрого форматирования означает, что можно вставить чистый диск DVD+RW в накопитель и сразу же начать запись. Форматирование диска происходит в фоновом режиме, непосредственно перед записью данных.
Различия форматов DVD носителей.
Следует отметить, что форматы DVD-R(W) и DVD+R(W) не совместимы. Однако считываться записанные диски могут в большинстве современных DVD проигрывателей. Дело в том, что различия форматов сказываются, главным образом, на записи дисков, а не на их считывании.
Адресация и хранение служебной информации
Для записи DVD привод обычно получает от диска три типа данных:
1)Данные для трекинга (отслеживания дорожек), которые позволяют приводу записывать питы точно на дорожку.
2)Данные адресации, которые позволяет приводу записывать информацию в отведенные места на диске.
3)Данные о скорости вращения диска.
В DVD-R(W) дисках информация трекинга и скорости заключена в "дрожании" ( wobble ) дорожек, а адресация и другая служебная информация, содержится в предзаписанных питах между канавками ( land pre- pits , LPP ). Наличие LPP определяют по скачкам амплитуды специального сигнала "дрожания". Указанные скачки происходят при нахождении головки рядом с предзаписанным питом. Частота дрожания ( wobble frequency ) для DVD-R(W) дисков составляет 140,6 кГц.
В дисках DVD+R(W) используется более высокая частота дрожания 817,4 кГц, а служебная информация содержится в изменении фазы сигнала дрожания, т.е. хранится в самой дорожке. Такой метод записи служебной информации называется "адресация в преднанесенных канавках" ( Adress In Pre-groove, ADIP ).
Из теории обработки сигналов известно, что метод относительно-фазовой модуляции имеет большую устойчивость к шумам, чем метод амплитудной модуляции. Поэтому с точки зрения устойчивости к внешним воздействиям DVD+R(W) диски более надежны.
Диск DVD+R(W) передает в привод большее количество информации, что в конечном итоге, приводит к улучшению качества записи. В DVD дисках используется алгоритм оптимального управления мощностью ( optimum power control , OPC ), который позволяет считывать наилучшие параметры для записи конкретного носителя и производить их тестирование. Эти параметры, например мощность лазера в зависимости от длины волны, содержатся в блоках LPP на DVD-R(W) или в словах ADIP на DVD+R(W) . Количество регулируемых параметров для обоих форматов дисков одинаково, однако в носителях DVD+R(W) параметры задаются с большей точностью. Кроме того, в формате "плюс", можно задавать параметры для 4-х различных скоростей записи, тогда как в конкурирующем формате только для одной (известно, что параметры записи зависят от скорости). К тому же область тестирования OPC на DVD+R(W) дисках больше, чем на DVD-R(W) (32768 против 7088 секторов).
Сопряжение (linking)
Когда по какой-либо причине запись на диск была приостановлена и должна быть возобновлена, необходимо произвести сопряжение новых данных с записанными ранее. В DVD+R(W) дисках сопряжение производится более точно. В носителях формата "минус" область сопряжения находится среди пользовательских данных, поэтому некоторые из них при этом неизбежно теряются. В носителях формата "плюс" область сопряжения не затрагивает пользовательских данных.
Многосессионная запись
Для того чтобы многосессионные DVD-R(W) могли считываться обычными DVD-ROM проигрывателями, область пользовательских данных содержит специальные граничные зоны border-in и border-out .
Размеры граничных зон могут изменяться от 32 до 96 Мб для первой зоны, от 6 до 18 для последующих зон. Т.о. DVD-R(W) диск с тремя записанными сессиями будет содержать до 132 Мб (96 + 18 +18) избыточной служебной информации, что составляет более 2% от его общего объема.
Многосессионные DVD+R(W) диски также содержат специальные зоны, которые называются Intro и Closure зонами, однако их размер всегда составляет 2 Мб. Т.о. DVD+R(W) диск с тремя записанными сессиями будет содержать всего 4 Мб дополнительной служебной информации (первая Intro зона не записывается, вместо нее используется Lead-In , аналогично не записывается и последняя Closure зона, т.к. используется Lead-Out ).
Многоформатные перезаписываемые накопители
Категорий накопителей, которые обеспечивают более широкую совместимость чтения/записи для носителей этого типа:
Спецификация DVD Multi разработана организацией DVD Forum для накопителей и проигрывателей, совместимых со всеми стандартами DVD Forum , включая DVD-R/RW, DVD-RAM , DVD-ROM, DVD-Video и DVD Audio ( DVD+R/RW не относится к числу стандартов DVD Forum и не поддерживается этой спецификацией). Исходная версия DVD Multi опубликована в феврале 2001 года; текущая версия (версия 1.01) была утверждена DVD Forum и опубликована в декабре 2001 года. Первые продукты DVD Multi появились на компьютерном рынке в начале 2003 года.
Стандарт Blu-ray
Disc Blu-ray Disc англ. blue ray - голубой луч и disc - диск) - формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой четкости с повышенной плотностью. Blu-ray Disc является полностью перезаписываемым форматом, позволяющим записывать до 27 Гбайт данных или до двух часов высококачественной видеоинформации на одностороннем однослойном диске диаметром 120 мм (его размеры соответствуют параметрам существующих дисков CD и DVD ) с помощью сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нм (нанометров). В настоящее время разрабатываются записывающие накопители BD, которые способны записать на двухслойные диски до 54 Гбайт информации.
Спецификация Blu-ray Disc 1.0 включает несколько форматов. BD-ROM.
Предназначен для "штампованных" дисков.
BD-R . Предназначен для однократной записи компьютерных данных.
BD-RW . Предназначен для многократной записи компьютерных данных.
BD-RE . Предназначен для многократной записи данных HDTV .
Технические характеристики диска Blu-ray
Технические особенности
В технологии используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно.
Числовая апертура определяет параметры освещения, учитывая при этом свойства линзы, а также фокусное расстояние и коэффициент относительного увеличения. Величина числовой апертуры равна синусу максимального угла наклона светового потока, проходящего через линзу. Величина апертуры обратно пропорциональна фокусному расстоянию и прямо пропорциональна коэффициенту относительного увеличения. Линза, используемая в дисководе CD-ROM , обеспечивает увеличение примерно в 20 раз, линза накопителя DVD - приблизительно 40-кратное увеличение, а линза Blu-ray - примерно 60-кратное. Увеличение размеров изображения связано с тем, что расстояние между дорожками на диске Blu-ray уменьшено до 0,32 мкм, что составляет примерно половину соответствующего параметра стандартного DVD .
Эффективный "размер пятна", на котором лазер может сфокусироваться, ограничен дифракцией и зависит от длины волны света и числовой апертуры линзы, используемой для его фокусировки. Уменьшение длины волны, использование большей числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для DVD ), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи.
Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.
Технология твердого покрытия
2004 год- появление полимерного покрытия, которое дало дискам более качественную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией TDK , получило название " Durabis ", оно позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток - которые могут нанести повреждения CD и DVD .
Кодеки
На данный момент в спецификацию формата BD-ROM включена поддержка трех кодеков: MPEG-2, который также является стандартным для DVD; MPEG-4 H.264/ AVC кодек и VC-1 - новый быстро развивающийся кодек, созданный на основе Microsoft Windows Media 9 . При использовании первого кодека на один слой возможно записать около двух часов видео высокой четкости, другие два более современных кодека позволяют записывать до четырех часов видео на один слой.
Для звука BD-ROM поддерживает линейный (несжатый) PCM , Dolby Digital , Dolby Digital Plus, DTS, DTS-HD и Dolby Lossless (формат cжатия данных без потерь, также известный как Meridian Lossless Packing (MLP) .
Регионы Blu-Ray
Системы защиты авторских прав
В формате Blu-ray применен экспериментальный элемент защиты под названием BD+ , который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным, производители могут обновить схему шифрования, и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать всю спецификацию на весь период ее жизни.
Следующим уровнем защиты, которым обладают диски - это технология цифровых водяных знаков " ROM-Mark ". Она будет жестко "прошита" в ПЗУ приводов при производстве, что не позволит проигрывателю проигрывать без специальной скрытой метки.
Критика формата
На заглавной странице фонда свободного программного обеспечения помещен призыв не приобретать Blu-ray и HD DVD диски, так как они могут представлять угрозу для свободного ПО, которое может оказаться не в состоянии воспроизводить защищенное содержимое.
Интересные факты
Магнитооптические диски.
Такой диск представляет собой поликарбонатную подложку (слой) толщина 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочных слоев: защитный слой, предохраняющий поверхность диска от повреждений; отражающий слой, необходимый для корректной работы лазера; диэлектрические слои, которые теплоизолируют магнитный слой (чтобы эффективнее использовать энергию лазера при записи) и увеличивают эффект поляризации при чтении; магнитный слой - собственно хранитель информации.
Технология записи
Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой, точки в зависимости от того, что необходимо записать - "0" или "1".;
Считывание производится лазерным лучом меньшей (чем при записи) мощности, который, отражаясь от этой точки, меняет свою, полярность.
диски выпускаются 2 размеров:
- 3,5 дюйма, содержит 500 Мбайт данных
- 5,25 дюйма, содержит 2,3 Гбайт данных
Время доступа к данным составляет около 50 мс.
Магнитооптические накопители выпускаются двух типов: перезаписываемые и типа WORM (Write-Once, Read-Many - "однократная запись - многократное чтение").
Технологией оптической записи UDO (Ultra Density Optical) основывается на новом коротковолновом лазере с длиной волны 405 нм, позволяя увеличить плотность размещения дорожек записи и плотность записи в дорожке. Процесс записи основан не на магнитооптической технологии, а на технологии изменения фазы.
Задание 1. Составьте варианты систематизации периферийных устройств компьютера с точки зрения их функционального назначения.
10 основных видов периферийных устройств персонального компьютера:
4.МФУ – многофункциональные устройства
1.Буквенно-цифровые;br> 2.Управляющие (клавиши Enter, Backspace, Shift, Ctrl, Alt, Win, Caps Lock, Tab, Print Screen, Scroll Lock, Pause Break, Num Lock);
3.Функциональные (клавиши F1 – F12);
4.Клавиши управления курсором (Стрелки, Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down);
Функционалом не отличается от внутреннего. Алгоритм работы: Нажал кнопку, положил диск в лоток, нажал на лоток, лоток заехал внутрь, дальше запускаем программу для воспроизведения содержимого, начинаем просмотр. Или открываем проводник и начинаем перенос данных с диска на внутренний или на внешний накопители.
Задание 4. Ознакомьтесь с технологией работы 3-D–принтера. Представьте алгоритм его работы.
Общий принцип работы 3D принтера можно представить следующим образом: создание модели желаемого объекта в специальной программе для 3D-моделирования; обработка созданной модели программными средствами («генератор G-кода»), в ходе чего она делится на множество горизонтальных слоев и преобразуется в цифровой код, который становится командой для принтера, как и куда наносить материал.
Задание 5. Составьте словарь терминов по изученной теме.
Клавиатура – это панель с клавишами: буквами, цифрами, знаками препинания и другими кнопками. Является главным устройством ввода информации и управления компьютером. Бывает проводной и беспроводной.
Проводные подключаются кабелем к системному блоку через интерфейс USB или PS/2.
Беспроводные имеют маленький передатчик в комплекте, который подключается в USB порт. В такой клавиатуре нужно периодически заряжать аккумулятор или менять батарейки в зависимости от модели.
Мышь – это небольшое устройство, которое управляет курсором. Обычно она овальной формы, на ней расположены две кнопки и колесико посередине. Свое название получила из-за внешнего сходства с мелким грызуном.
Микрофон -используется для онлайн разговоров и записи аудио на компьютер. Микрофон подключается кабелем в звуковую карту. В ноутбуке он встроен.
Веб-камера-обычно веб-камера крепится к верхней части монитора на стационарном ПК и подключается кабелем в USB порт. В нее может быть встроен микрофон. Используется для звонков по интернету и записи видео роликов.
Устройства захвата видео -к таким устройствам относятся специальные карты и модули, которые позволяют делать захват видео с видеокамеры, видео магнитофона, цифрового тюнера и других цифровых устройств.После настройки захват происходит в специальную программу, после чего накладываются спецэффекты и готовый материал сохраняется в цифровом формате. Устройства видео захвата бывают как встроенными в компьютер, так и внешними с подключением по USB.
Если в аудио на массовом рынке сейчас начинается серьезный спор между технологиями DVD-A и SACD, то для видео мы наблюдаем - DVD vs Blu-Ray. При этом ситуации зеркально подобны, поскольку SACD и Blu-Ray - это технологии будущего, сегодня доступные только по очень высоким ценам.
Их приход на потребительский рынок рассчитывается примерно в одно и тоже время - начиная с 2004 года, хотя первые модели приводов находятся в промышленном производстве уже сейчас. За SACD и Blu-Ray стоят ведущие производители мира, а возможности, которые сможет получить обыкновенный пользователь в ближайшем будущем просто впечатляют.
Технология Blu-Ray
Девять компаний Hitachi, LG, Matsushita (Panasonic), Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony и Thomson задались целью создать цифровые видео-диски нового поколения. В поисках совершенства они пошли по пути, известному нам со времен разработки DVD, хотя с некоторыми новыми идеями.
За основу технологической разработки был принят новый стандарт, предусматривающий считывание информации с помощью синего лазера. Для обычного CD-ROM применялся луч лазера с длиной волны 780 нанометров (нм) и, соответственно, емкость носителя информации составляла порядка 700 Мб.
Для технологии DVD стали применять лазер с более короткой длиной волны 650 или 635 нм, и это позволило увеличить емкость. В стандартном виде было достигнуто рекордное на то время значение в 4,38 Мб. Но это не стало пределом, так как практически сразу разработчики предложили новые технологии по удвоению плотности записи информации - появились двухслойные и двухсторонние диски.
Двухслойность достигается за счет внедрения полупрозрачного слоя, который прозрачен для света с одной длиной волны и отражает свет другой длины волны. При этом геометрические размеры DVD-дисков остались такими же как и у CD, что позволило выпускать гибридные устройства, способные воспроизводить как обычные компакт-диски, так и DVD. Рекордная емкость DVD-дисков стала равна 15,9 Гб (по 7,95 Гб на каждую сторону двухслойного диска).
В технологии Blu-Ray используется синий лазер с длиной волны 405 нм. Такое уменьшение позволило сузить дорожку в два раза больше, чем у обычного DVD-диска до 0,32 микрон, и увеличить плотность записи данных. Уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи.
Помимо этого у BLU-Ray приводов увеличено значение числовой апертуры линзы (NA - Numeric Aperture) с 0,6 до 0,85. Новый формат обеспечивает рекордную скорость передачи данных 36 Mbps, при общей емкости диска 23.3GB/25GB/27GB. В данном случае мы говорим о дисках, имеющих геометрические размеры обычного CD (120 мм в диаметре). Но это далеко не все, на что рассчитывают разработчики Blu-Ray. Например, Philips выпустила 30-мм диски и привод к ним.
Емкость таких носителей информации составляет 1 Гб. Эта разработка предназначается для пользователей портативных устройств и мобильных телефонов. Но если мы сейчас говорим о Blu-Ray-диске (BD), то подразумеваем принятый стандарт - размеры как у CD (120 мм в диаметре), емкость - 27 Гб.
На этой схеме показана основная разница между конструкциями однослойных DVD и BD-дисков - меньшая ширина дорожек на BD позволяет увеличить объем носителя в пять раз.
За счет чего достигается большая плотность записи? Увеличение числовой апертуры линзы с 0,6 до 0,85 позволяет увеличить плотность записи в два раза, а более короткая длина волны - в 2,6 раза. Умножая два коэффициента друг на друга мы получаем искомый результат - увеличение емкости по сравнению с DVD в пять раз.
Здесь мы можем увидеть преимущества более тонкого защитного слоя в случае, когда чтение производится с наклоненной поверхности диска. Из иллюстрации становится понятно, что технология чтения данных Blu-Ray предлагает более толерантный помехоустойчивый вариант.
Blu-Ray диски предназначены большей частью для записи цифрового видео. Так, например, их хватит для того, чтобы записать до 2 часов в формате HDTV (телевидения высокой четкости) со скоростью передачи данных более 24 Mbps или более 12 часов видео с 4 Mbps (SDTV/VHS). Ожидается, что с массовым приходом цифрового телевидения стандарт HDTV станет необходимым апгрейдом для тех, кто стремится к качеству. Устройства Blu-Ray позволяют производить качественную (самую качественную на сегодня) запись телепрограмм, фильмов, сигнала с цифровых камер и т.п.
В марте этого года был стандартизирован вариант Blu-Ray-дисков с емкостью 27 Гб (иногда он называется BD-27). На сегодня уже имеются двухслойные диски с удвоенным значением - 46,6/50/54 Гб соответственно. Сейчас выпуском именно дисков занимаются такие производители как Sony, JVC, TDK, Samsung. В скором будущем их станет намного больше.
Устройства Blu-Ray
Самым первым появился рекордер Sony BDZ-S77, представленный на CES 2003 в начале этого года.
- Воспроизведение записанных DVD и CD, CD-R и CD-RW-дисков
- Запись на Blu-Ray Disc Blank Media.
- (i-link) DV-вход для коммутации с цифровой видеокамерой.
- S200 - возможность цифровой коммутации двух Blu-Ray-устройств.
- Использование однослойных перезаписываемых дисков 23GB BRD.
- Запись в режиме реального времени с использованием компрессии стандарта MPEG II и возможностью сохранения до 12 часов видеоинформации на одном Blu-Ray-диске.
- Быстрый поиск по произведенным записям, и система навигации по диску.
- Технологии удаления шума Motion Adaptive Field Noise Reduction, Block Noise Reduction, а также видео-эквалайзер (Video Equalizer).
- Качественная запись HDTV прямо со спутниковой тарелки.
- Запись многоканального звука стандарта AAC 5.1.
- Динамический диапазон воспроизводимого аудио с DVD - 108 дБ, с CD - 100 дБ.
- Возможности редактирования видео до записи на Blu-Ray-диск (технологии Time Based Corrector,
- Pre-Field Noise Reduction и Pre-video Equalizer).
- Таймер. Автоматизированное управление.
- Защита авторских прав самого высокого уровня.
Hitachi
JVC
Panasonic
Philips
Pioneer
Sharp
ZenithКак видно выпуском устройств и дисков занимаются и фирмы, не входящие в девятку разработчиков. Не так давно было заявлено, что лицензия на технологию Blu-Ray выдается на 10 лет. Ее стоимость будет равняться от 20 до 60 тыс. $ в зависимости от того, что ее покупатель станет выпускать - приводы, диски либо комплектующие.
В завершении
На самом деле, к сожалению, по технологии Blu-Ray сейчас невозможно найти много информации. Приводы пока представлены только на выставках как ноу-хау нового поколения. Хотя этот стандарт, судя по последним событиям, серьезно рассматривается как технология будущего.
Выступая в январе этого года на выставке Consumer Electronics Show, оперативный директор Sony Кунитаке Андо заявил о том, что массовый выпуск устройств Blu-Ray начнется уже в 2003 году, первоначально стартуя с азиатского рынка. Это, кстати, во многом оправдано, поскольку, например, Япония собирается полностью переходить на цифровой формат телевизионного вещания (если они уже не перешли).
Но внедрение Blu-Ray на мировой рынок - дело не из самых легких. Сейчас DVD до сих пор держит лидирующие позиции в сегменте верхнего диапазона пользовательских цен. Этот рынок еще только начинает развиваться. Поэтому очевиден тот факт, что Blu-Ray серьезно о себе заявит после превращения DVD в дешевую технологию. И, скорее всего, заявит он о себе совместно с Super Audio CD.
Еще хочется отметить, что емкость, помещающаяся на обычную 120-мм болванку никогда так близко не приближалась к характеристикам HDD.
Читайте также: