Видеодиски и их разновидности

В ХХ веке появление лазерных (оптических) дисков привело к фактическому уничтожению целой индустрии производства виниловых грампластинок. Оптические диски позволили обеспечить высокое качество записываемого изображения и звука. Для записи чаще всего применяются одно- и двусторонние диски диаметром 8 и 12 см. Диски более крупных размеров (диаметром 20 и 30 см) не нашли массового применения.

Сигнал на диске записывается по спиральной дорожке, вмещающей до 20 тысяч витков общей протяженностью 5 км. Поверхностный рельеф диска защищён от загрязнений и механических повреждений специальным прозрачным слоем. В последующем записанная на диске информация может многократно воспроизводиться с помощью луча лазера, работающего по принципу отражения от рабочего слоя пластинки. Для точного удержания фокального пятна лазера на воспроизводимой дорожке в аппаратуре предусмотрена специальная следящая система автофокусировки и автотрекинга.

Современные оптические аудио- и видеодиски создаются двумя способами:

– путём прожигания рабочего слоя пластинки сфокусированным лазерным лучом и образования при этом цепочки микроскопических дискретных углублений – питов глубиной 0,1 мкм, шириной 0,5 мкм и длиной зависящей от сигнала (от 850 нм до 3,5 мкм). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм. Такую запись на диске можно выполнить лишь однократно;

– оптическим способом – посредством изменения физических свойств преломления света полимерного материала в области дорожки, на которой производится запись аудио- или видеоинформации. При записи луч лазера нагревает тонкую плёнку рабочего слоя внутри диска до температуры +500...700°С, изменяя её отражающую способность. Данный способ позволяет производить процесс записи-перезаписи информации на диске многократно (до 100 000 раз).

 

Разработкой технологии создания лазерных дисков и дальнейшего её совершенствования занимаются многие японские, американские и европейские компании. Каждый из ведущих производителей стремится внедрить свой стандарт записи. «Война стандартов» между компаниями на почве экономических интересов не затихает до сих пор и существенно мешает внедрению единого подхода к унификации форм записи дисков.

На пути технологического прогресса создания оптических дисков можно выделить три этапа, характеризующихся последовательным уплотнением записи и возрастанием ёмкости носителей мультимедийной информации. Совершенствование достигалось преимущественно за счет внедрения новых типов дисководов оснащенных лазерами, имеющих меньшую длину волны:

– на первом этапе (с 1982 г) – инфракрасных лазеров 780 нм;

– на втором этапе (с 1996 г) – красных лазеров с длиной волны 635 (650) нм;

– на третьем этапе (c 2002 г) – сине-фиолетовых (Blu-Ray) лазеров с длиной волны 405 нм и зелёных лазеров с длиной волны 532 нм.

Первоначально оптические диски стали использовать преимущественно для записи звука, а затем и для записи видео. По сравнению с граммофонными пластинками они имели существенно более высокий качественный уровень записи и существенно меньшие размеры. Новый носитель получил название компакт-диск (CD), а последующий усовершенствованный формат оптического носителя стал называться цифровой универсальный диск (DVD).

Современные технологии изготовления оптических дисков позволяют выпускать изделия, поверхность которых может иметь один или несколько информационных слоёв. Наличие дополнительных слоёв в кратное число раз повышает информационную ёмкость диска. Одно- и двухслойные диски различаются по внешнему виду: однослойные диски имеют серебристый оттенок рабочей поверхности, а двухслойные – золотистый. При нанесении на диск информационных дорожек записанная часть диска приобретает более тёмный цвет по сравнению с оставшейся неиспользованной частью рабочей поверхности диска.

CD и DVD дискиимеют ряд разновидностей, в которых пользователям бывает затруднительно ориентироваться. Перечень основных разновидностей оптических дисков и их назначение приведены в табл. 3.3.

Т а б л и ц а 3.3

Основные разновидности оптических дисков и их назначение

 

Технология записи	Ёмкость дисков, Гбайт	Разновидности дисков	Типы дисков  по структуре данных	Назначение
CD инфракрасный лазер 780 нм	0,7	CD-R CD-RW CD-ROM	AudioCD, CDDA SACD   VCD, SVCD Photo CD CD-ROM CD-Extra CD-ROM XA	– запись звука – запись звука высокого качества – запись видео – запись фотографий – хранение данных – запись звука и данных – запись звука, видео и данных
DVD красный лазер 635 (650) нм	4,7-17	DVD±R DVD±RW DVD-ROM	DVD-Video DVD-Audio   DVD-ENAV   DVD-Data DVD-ROM DVD-RAM, DVD-VR	– запись видео и звука – запись звука высокого качества – считывание видео с доп. информацией из Интернет – запись любых данных – хранение данных – многократная запись с произвольным доступом
HD VMD красный лазер 650 нм	100	HD VMD		– запись HD-видео и звука высокого качества и другого медиаконтента
UDO красный лазер 650 нм; синий лазер 405 нм	60-120   500			– запись и хранение видео высокой чёткости
BD синий лазер 405 нм	25-200; 7,8-15,6	BD-R BD-RE BD-ROM BD-Data		– запись HD-видео и звука высокого качества – хранение данных
HVD зелёный и красный лазеры 532/650 нм	200-3900	HVD		– запись HD-видео и звука высокого качества – хранение данных

 

Компакт-диски. Различные типы CD-дисков отличаются друг от друга преимущественно форматом и длительностью записи:

– AudioCD, CDDA – компакт-диск цифрового звука, максимальная длительность записи 80 мин. С применением метода сжатия аудиоданных МР-3 (примерно в 10 раз) на стандартный CD ёмкостью 700 Мбайт можно записать от 6 до 12 часов музыки. Заметного изменения качества звука при воспроизведении такой записи рядовой пользователь не обнаружит;

– SACD (Super-AudioCD) – компакт-диск с шестиканальным объёмным звуком обеспечивает длительность записи до 2 часов;

– VCD (VideoCD) – видео компакт-диск с качеством изображения, близким к качеству записей в формате VHS. Хорошо воспроизводит неподвижные изображения, но искажает передачу быстрых движений. Длительность записи около 70 мин;

– SVCD (Super-VCD) – видеодиск с более высоким качеством изображения, однако длительность записи у него вдвое короче, чем у диска VCD – 35 мин;

– HQVCD – видеодиск по качеству записанного изображения находящийся между VCD и SVCD;

– Photo CD – компакт-диск для записи и воспроизведения фотографий высокого разрешения в форматах jpeg или tiff;

– CD-ROM – диск, содержащий цифровые данные доступные для компьютера. Диски CD-ROM – популярное средство для распространения программного обеспечения, компьютерных игр, мультимедийных приложений. Эти диски непригодны для записи в приводах;

– CD- Extra – расширенный формат компакт-диска, позволяющий хранить одну дорожку с данными и ещё несколько звуковых дорожек. Такой диск можно воспроизводить как звуковой CDDA на бытовом CD-плеере или компьютере, а считывать с него текстовую информацию можно только при воспроизведении на компьютере;

– CD-ROM XA – диск, на одной дорожке которого может располагаться самая разнообразная информация: данные, звук, видео и т. д. Каждый сектор в CD-ROM XA имеет свой собственный формат. Диск создавался для мультимедийных применений.

Компакт-диски, предназначенные для самостоятельной записи потребителем, имеют следующие обозначения:

– CD - R – чистый диск, предназначенный для однократной записи;

– CD - RW – диск для многократной записи информации;

– CD - ROM – компакт-диск для хранения информации в виде компьютерных файлов. Используется в качестве внешней постоянной памяти компьютера. Непригоден для записи в приводах.

Дисковод) для считывания информации с компакт-дисков обозначается CD-ROM Drive.

 

Цифровые универсальные диски. Стандартизованный ассортимент DVD включает в себя диски следующих номиналов:

 

Диски диаметром 8 см		Диски диаметром 12 см
Наименование	Емкость, Гбайт	Наименование	Емкость, Гбайт
DVD1	1,46	DVD5	4,7
DVD2	2,66	DVD9	8,54
DVD3	2,92	DVD10	9,4
DVD4	4,12	DVD14	13,24
DVD6	5,32	DVD18	17,08

 

– DVD - Video – диск для записи видеофильмов, сжимаемых с использованием алгоритма MPEG-2 и различных (часто многоканальных) форматов для звука. Для записи и воспроизведения DVD с видео необходим DVD-привод и декодер MPEG-2 (бытовой DVD-проигрыватель с декодером, либо компьютерный DVD-привод и программный проигрыватель с установленным декодером). Стандартный размер видеокадра в системе PAL равен 720×576 точек. Если время записи видеопрограмм на дисках Video-CD, составляет около одного часа, то время записи видео на DVD-Video увеличено до 2-8 часов.

– DVD - Audio – цифровой формат DVD, созданный специально для высококачественного воспроизведения звуковой информации. Диск формата DVD-Audio позволяет записывать фонограммы с различным числом звуковых каналов (от моно до 5.1). При необходимости на диске можно записать высококачественную музыкальную программу с длительностью звучания в четыре раза превышающую длительность видеопрограммы. Существуют два варианта записи формата: просто DVD-Audio – только для звукового содержания и DVD-AudioV – для звука с дополнительной информацией.

– DVD-ENAV – усовершенствованный формат DVD с расширенной навигацией. DVD-ENAV позволяет хранить на дисках до 2 часов видео. Особенностью формата является поддержка интернет-соединений и высокоскоростная запись содержания (контента). Обладая такой возможностью, пользователи могут просматривать фильмы в формате DVD и одновременно подключаться к Интернету для получения дополнительной информации о фильме, причём, вся информация будет отображаться на одном мониторе одновременно.

– DVD - Data – содержит любые данные. Например: а) DVD Data Rescue – это программа, позволяющая восстанавливать файлы с повреждённых, поцарапанных, дефектных CD и DVD дисков. Восстанавливает как файлы, так и каталоги; б) DVD Data Recovery – программа для восстановления файлов с повреждённых дискет, CD, DVD дисков и других носителей информации. Быстро сканирует дисковое пространство, считывает повреждённые файлы и копирует их в корректном виде (насколько это возможно) на жесткий диск.

– DVD - ROM – мультимедийный DVD-диск, содержащий разнообразные фото, видео, текстовые материалы, графические и звуковые файлы, которые предназначены только для считывания записанной на диске информации. Столь разнообразными мультимедийными материалами может быть, к примеру, одна из обучающих программ.

– DVD - RAM, DVD - VR–перезаписываемый DVD-диск, сравнимый со съёмным жестким диском. Обеспечивает автоматическую проверку записываемых данных и произвольный доступ к ним. DVD-RAM дороже, чем другие DVD-диски. Обеспечивает до 100 000 циклов перезаписи. Большинство бытовых DVD-плееров и рекордеров не поддерживают DVD-RAM.

Цифровые диски, предназначенные для самостоятельной записи потребителем, чаще всего имеют ёмкость 4,7 Гбайт и выпускаются в нескольких разновидностях. Диски DVD-R, DVD-RW лучше совместимы с бытовыми плеерами. Диски DVD+R, DVD +RW несколько удобнее для записи данных, но не воспроизводятся многими приводами.

Китайские производители разработали собственный стандарт DVD-технологии и налаживают производство альтернативных оптических дисков с наименованием AVD. Диски AVD имеют плотность записи на 20–25 % выше, чем у соответствующих вариантов современных DVD дисков.

 

В начале XXI века ёмкость оптических дисков существенно возросла. Использование сине-фиолетового лазера (Blu-Ray) с более короткой длиной волны позволило фирме Toshiba наладить производство HD-DVD дисков с записью в один, два и три слоя ёмкостью по 15 Гбайт на слой. Однако компаниям Sony и TDK удалось разработать другую более совершенную технологию производства BD-дисков ёмкостью 25 Гбайт на слой. Подготавливается выпуск двухслойных дисков ёмкостью 50 Гбайт, разработана технология производства односторонних восьмислойных BD-дисков ёмкостью 200 Гбайт. Кроме того, корпорация TDK разработала новое полимерное покрытие «Durabis», дающее дискам исключительно прочную защиту от царапин и пыли. Ввиду изложенного фирма Toshiba была вынуждена принять решение о приостановке производства своих дисков формата HD-DVD.

В 2006 году компания InPhase Technologies продемонстрировала первую в мире голографическую систему хранения информации. Разработанный ею привод обеспечивал запись 300 Гбайт на одном диске. Голографический универсальный диск (HVD) представляет собой оптический диск нового поколения. В 2007 году утверждён стандарт HVD. Планируется, что носители HVD придут на смену дискам HD-DVD и BD и смогут обеспечивать хранение информации на одном носителе более 1 Тбайта [13]. Чтобы представить себе, что такое объём одного сменного диска в 1,6 Тбайт, достаточно знать, что на него может поместиться, например, полмиллиона 300-страничных книг или порядка 100 видеофильмов в формате высокой чёткости.

Стоимость стандартного носителя HVD весьма небольшая, но стоимость устройства записи-считывания голографической информации пока очень велика. Основные работы направлены на обеспечение коммерческой окупаемости новой техники.

 

DVD-видеодиски обладают следующими возможностями для записи профессиональных высококачественных фильмов и программ:

– наличием изображения, сравнимого с качеством спутникового и кабельного телевидения;

– нормальным (4:3) и широкоэкранным (16:9) форматами изображения;

– возможностью записи одних и тех же сцен с различных углов зрения (до 9 позиций). При просмотре пользователь сам может выбрать с помощью пульта управления наиболее подходящий ему угол зрения;

– возможностью для пользователя осуществлять быстрые переходы от одних важных частей фильма к другим;

– наличием до 8 языков сопровождения фильма (по выбору пользователя);

– высококачественным 6-канальным объёмным звуком;

– субтитрами до 32 языков;

– защитой от копирования и другими функциями.

Устройство для чтения, записи и перезаписи дисков называют дисководом. Дисководы различают по скорости их работы. За единицу базовой скорости CD-приводов взята скорость 150 Кбайт/с, а за единицу базовой скорости DVD-приводов – скорость 1352 Кбайт/с. Так, например, дисковод с параметрами 16х10х40х способен производить запись на однократно записываемые диски с 16-кратной скоростью, на перезаписываемые диски – с 10-кратной скоростью, а считывание информации с дисков производить с 40-кратной скоростью.

 

Жесткие диски – встроенные и внешние – обеспечивают прямой доступ к содержащемуся на диске материалу, что позволяет записывать и воспроизводить графические и видеофайлы в режиме произвольного доступа. Внедрение жестких дисков в видеокамерах и магнитофонах позволяет полностью отказаться от сложного и недостаточно надёжного лентопротяжного механизма, устранить разнобой, вызванный наличием многообразных форматов ленточной видеозаписи; существенно повысить оперативность переноса видео- и аудиоинформации на другие носители и к другим потребителям, а также её преобразования.

В последние годы существенно возросла ёмкость магнитных дисков формата 2,5" и 3,5". Для продольной магнитной записи существуют образцы с плотностью записи до 100 Гбайт/дюйм². Успешные опыты с перпендикулярной записью показали плотность 500–1000 Гбайт/дюйм². В 2006 году емкость производимых 3,5" дисков достигла 500–750 Гбайт. По прогнозам компании Seagate к 2009 году ожидалось появление жестких дисков для ноутбуков 2,5" ёмкостью 500 Гбайт и дисков 3,5" емкостью 2,5 Тбайт, предназначенных для установки в настольные компьютеры и серверы [14].

Каждые полтора года плотность записи на дисковых носителях удваивается. Уже появились первые образцы дисков с голографической записью данных. В Киотском университете (Япония) разработана перезаписываемая память гигантской ёмкости с объёмной плотностью записи 37 Тбайт на см³. Такая ёмкость соответствует ёмкости тысячи цифровых дисков. Для запоминающего устройства используется специальное стекло с присадкой редкоземельного элемента самария [15].

Дисковые камеры и диск-рекордеры (магнитофоны) получают всё большее признание и распространение. Видеотехника на базе цифровых DVD и жестких дисков успешно вытесняет устаревшую аналоговую аппаратуру. Хорошо подходят DVD и жесткие диски для архивирования и хранения медиаданных, в том числе видеоматериалов. Создаваемые массивы данных гарантируют быстрый доступ к записанной информации, а также её сохранность в течение многих десятилетий.

Оптимальные условия хранения дисков: температура +10...25ºС, относительная влажность воздуха 20...50%. При большой влажности ухудшается состояние лакового покрытия диска. Особое внимание следует уделять защите дисков от пыли и механических повреждений. Диски требуется защищать также от воздействия прямого солнечного света, а магнитооптические диски от воздействия магнитных полей. Диски с записями рекомендуется хранить не на шпинделе, а в отдельных боксах (футлярах) в вертикальном положении. При извлечении дисков из футляров и установке в лоток аппаратуры, а также при обратных действиях следует избегать касания рабочей поверхности диска. Не используйте нестандартные, покоробленные или треснувшие диски.

Для чистки дисков используйте специальные очистители или салфетки для компакт-дисков. Не допускается применение бензола, разбавителей красок, аэрозолей и прочих растворителей. Не наклеивайте на диски этикетки и липкую ленту. Допускается выполнять необходимые надписи на нерабочей стороне дисков специально предназначенными для этого маркерами. Не делайте надписей карандашом или шариковой ручкой.

Рекомендации по хранению и работе с «болванками» CD-R: Хранить вертикально, каждый в отдельном футляре или слим-футляре. Находясь в них, диски не соприкасаются поверхностью с записывающим слоем о стенки футляра. Избегать изгибания «болванки». Чтобы вынуть диск из футляра, ни в коем случае нельзя «стягивать» его за края. Вместо этого нужно нажать на шпиндель, на котором он держится, что позволит вынуть диск без усилий и изгибания. «Болванку» нужно держать за тонкие края по периметру, и стараться не касаться прозрачного защитного слоя, чтобы не загрязнять эту поверхность отпечатками пальцев. Хранить в прохладном сухом месте. Оптимальная температура +5…20°C, влажность 30…50%. Также нежелательны резкие перепады этих значений. Избегать прямого солнечного света, который может нагреть футляр и находящийся в нём диск. Продолжительное воздействие прямого ультрафиолетового света (в том числе солнечного) на диск также негативно сказывается на его характеристиках. Однако, небольшие дозы рентгеновского излучения, например, при проходе контроля в аэропорту, или магнитные поля не должны оказывать существенного ущерба дискам. Никогда не используйте наклейки на дисках. Клеящее вещество наклеек может химически воздействовать на диск, а в высокоскоростных приводах компакт-дисков наклейки приводят к биению диска. Известны случаи, когда диск разлетался на части внутри привода, что приводило к потере информации и выходу привода из строя. Недопустимо появление царапин на любой из поверхностей диска. Даже небольшая царапина на «внешней» поверхности с записывающим слоем может привести к частичной или полной потере информации. Вопреки распространённому мнению, небольшие царапины с «прозрачной» («внутренней») стороны диска менее опасны, но тоже могут привести к проблемам чтения и записи. Нельзя писать на дисках шариковыми ручками, т. к. механическое воздействие на диск обычно приводит его в негодность. Контакт с водой также нежелателен для диска, особенно для «технологических болванок». Очистка дисков. Как правило, чистить диск CD-R нужно только в том случае, если возникают проблемы с чтением информации с него. Коды коррекции ошибок, используемые в CD-R, обычно хорошо справляются с отпечатками пальцев и царапинами на прозрачной стороне. Накопившуюся пыль можно убрать, протерев диск мягкой тканью движениями от центра к ободу диска в радиальном направлении. Нельзя протирать диск круговыми движениями, т. к. круговые царапины будут параллельны дорожке и с ними сложнее справиться чем с радиальными царапинами. Более предпочтителен другой способ убрать пыль — сдуть её с помощью струи воздуха из баллончика со сжатым воздухом, который продаётся в магазинах. Отпечатки пальцев или грязь можно удалить с помощью мягкой ткани, смоченной денатурированным спиртом (этиловым или изопропиловым), после чего насухо вытереть диск такими же радиальными движениями. Никогда не следует использовать ацетон, растворитель лака для ногтей, керосин, бензин или другие растворители на основе нефтепродуктов. Такие агрессивные растворители могут буквально растворить сам диск или сделать его поверхность мутной и непригодной для работы. Используйте только спиртовые растворители.