Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Dивный и Vидный Dиск

АрхивНакопители
автор : Андрей Сокольников   19.09.2000

Исчерпывающее эссе о современном состоянии рынка DVD, а также перспективах оптических носителей информации.

DVD — перспективная альтернатива технически устаревшего CD. Он отличается на порядок большей емкостью и скоростью работы. На диск могут быть записаны компьютерные данные, а также цифровое видео и звук. Скорее всего, наиболее удачным применением этой технологии станет DVD-ROM. Аббревиатура DVD расшифровывается двояко: как Digital Video Disk — цифровой видеодиск и как Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск. В связи с отсутствием однозначности аббревиатуру DVD обычно не раскрывают вовсе, а просто употребляют как некий странный неологизм, который пишется тремя заглавными буквами.

Спецификация была разработана консорциумом из десяти компаний: Toshiba, Phillips, Pioneer, Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Sony, Time Warner и Thomson. Первоначально существовало два конкурирующих стандарта: SD и MMCD. Первый поддерживали Toshiba и Time Warner, второй — Phillips, Sony и другие. Отсутствие единой спецификации грозило в недалеком будущем вылиться в большую «стандартную» войну (малая, конечно, уже шла). Во избежание кровопролития и под давлением гигантов компьютерной индустрии (главным образом IBM) в 1995 году Toshiba и Philips совместно выработали компромиссный вариант под гибридным названием MMSD. DVD является его доработкой, удовлетворяющей требованиям MPSAC (Motion Picture Studio Advisory Committee) и пожеланиям мультимедийных компаний.

Технология

Большая емкость DVD (до 15 Гбайт) обусловлена, прежде всего, изменением структуры отражающей поверхности диска, в том числе уплотнением дорожек и уменьшением длины питов. Не осталось неизменным и представление данных: улучшен способ модуляции 8/14 (EFM, Eight to Fourteen Modulation). Используется более мощная версия механизма исправления ошибок RS-PC; с ее помощью возможно чтение поврежденных участков (царапины длиной до шести миллиметров) без потери данных.

Среди интересных отличий от CD особого внимания заслуживают двухслойность и двусторонность. Все DVD представляют собой «гамбургер» из двух слоев поликарбоната толщиной 0,6 мм, между которыми находится отражающий слой, в то время как CD имеет только одну пластину полимера и отражающее напыление с обратной стороны диска (там, где находится лейбл). У двусторонних DVD отражающая поверхность работает в обе стороны; получается нечто, похожее на грампластинку. В двухслойных дисках один слой полупрозрачен, для того чтобы лазер смог сфокусироваться сквозь него на следующий слой. Отличительной особенностью двухслойных DVD является золотистый цвет и наличие двух серийных номеров на одной стороне.

Существует несколько типов DVD. Их классификация основана на физических характеристиках диска, а именно: диаметр (форматы CD: 8 или 12 см, оба имеют одинаковую толщину 1,2 мм), число рабочих сторон (SS или DS, односторонние или двусторонние), а также количество слоев на рабочей стороне (SL или DL, однослойные и двухслойные). Бывают DVD с так называемыми смешанными слоями (ML). Это двусторонние диски, одна сторона которых однослойная, а другая — двухслойная. Типы дисков и их емкость перечислены в табл. 1.

Таблица 1. Типы DVD-носителей.

В последнее время в названиях единиц информации наблюдается некоторая путаница. Поэтому в 1999 году появился стандарт IEC, рекомендующий обозначать числа, кратные 210, как КиБ, МиБ, ГиБ (KiB, MiB, GiB) — кибибайт, мибибайт и т. д., а килобайт, мегабайт и др. использовать для чисел, кратных 103 (тысяча байт, миллион байт и т. д.), как полагается в СИ. В большинстве случаев, когда разговор идет о накопителях, под «гигабайтами» и «мегабайтами» подразумеваются тысячи и миллионы байт, и, например, во всех материалах о жестких дисках «Компьюфeрра» это уточняла особо. В таблице, как и везде в тексте, имеются в виду степени двойки.

Стандарты DVD

Спецификация DVD имеет пять стандартов представления информации в соответствии с типом хранимых данных и способом записи на диск. Стандарты DVD изложены в так называемых книгах; каждой из них сопоставлена буква латинского алфавита. Как видно из таблицы, основным стандартом является DVD-ROM, а DVD-Video и DVD-Audio — его вариации для представления соответствующих типов данных. Кроме того, имеются стандарты записываемых и перезаписываемых дисков.

Таблица 2. Стандарты DVD.

Файловая система всех DVD (RO) строится с использованием переходного стандарта UDF Bridge (UDF означает Universal Disk Format, универсальный формат дисков). Он является комбинацией файловых систем DVD MicroUDF и ISO 9660, предназначенной для CD-ROM. Система UDF Bridge — это временный «мостик» для старых операционных систем, не способных работать со стандартом OSTA (Optical Storage Technology Association) UDF. DVD с возможностью записи/перезаписи уже сейчас используют эту файловую систему.

DVD-Video

Стандарт DVD-Video (обычно просто DVD), как нетрудно догадаться, предназначен для хранения видеозаписей. Диски проигрываются бытовыми DVD-плейерами, подключенными к видеовходу обычного телевизора. Предусмотрена возможность высококачественного звукового сопровождения и отображения титров на нескольких языках.

Стандарт является подмножеством DVD-ROM. В то время как DVD-ROM позволяет хранить любые цифровые данные, стандарт DVD-Video ограничен типами данных, предназначенных для видео. Для сжатия изображения используется широко известный стандарт MPEG-2, хорошо зарекомендовавший себя в профессиональных видеостудиях и при цифровой передаче телевизионного изображения с помощью спутников. Точнее, используется ограниченная версия MPEG-2 MP@ML (Main Profile at Main Level). В стандарт также включена поддержка MPEG-1.

Кроме собственно видео, диск может иметь до тридцати потоков оверлейных картинок (картинок поверх основного изображения) для титров, меню, простой анимации и т. п. Стандарт DVD-Video поддерживает три формата звукового сопровождения. Это Dolby Digital — от 1 до 5.1 каналов, MPEG-2 audio — от 1 до 7.1 каналов и линейная PCM — от 1 до 8 каналов. Здесь «.1» — это не одна десятая канала, а обозначение специального низкочастотного канала для сабвуфера. Есть два дополнительных формата: DTS и SDDS. Они требуют внешних декодеров и поддерживаются не всеми проигрывателями.

По настоянию представителей киноиндустрии в стандарт DVD-Video были включены средства защиты от несанкционированного копирования. Диски DVD также могут содержать (и, как правило, содержат) зональный код. Код имеется и у декодера, он присваивается производителем. Код диска и устройства/программы должны совпадать, чтобы чтение стало возможным. Карта мира поделена на шесть зон:

1 — США и Канада, территории США;

2 — Япония, Европа, Южная Африка, Средний Восток (включая Египет);

3 — Юго-Восточная и Восточная Азия;

4 — Австралия, Новая Зеландия, острова Тихого океана, Южная Америка;

5 — страны бывшего СССР, Индия, Пакистан, страны Северной Африки, Северная Корея и Монголия.

6 — Китай;

плюс одна резервная (7) и одна экстерриториальная (8) — самолеты, корабли и пр.

Если приобретенный вами проигрыватель или декодер рассчитан, например, на зону 1, вы не сможете использовать диски для зоны 5. Некоторые устройства позволяют сменить свою зону до пяти раз. Сегодня уже имеются способы «взлома» как программной, так и аппаратной защиты. Ничего незаконного в этом нет, но при таких радикальных решениях в первом случае аннулируется лицензия, а во втором — гарантия. Имеются также способы обхода защиты от копирования. Например, для CSS (Content Scrambling System) широко распространена программа DeCSS.

Защищены от копирования и диски DVD-Audio. К аудиосигналу примешиваются цифровые «водяные знаки» (ничтожный шум, создаваемый ими, не воспринимается ухом). Диски DVD-ROM, как правило, не имеют ни регионального кода, ни каких-либо других ограничений.

DVD-Audio

Стандарт DVD-Audio в определенной мере является выдержкой из DVD-Video. Диски можно сделать таким образом, что они смогут использоваться в проигрывателях DVD-Video, но производителям не составит труда исключить такую совместимость, так как спецификация DVD-Audio включает новые форматы и возможности, не поддерживаемые DVD-Video.

В частности, DVD-Audio включает высококачественный формат LPCM (без сжатия) с частотой дискретизации (Sample Rate, SR) 48, 96 и 192 кГц при разрешении 16, 20 и 24 бита (для сравнения, формат CD-DA обычных компакт-дисков — это 44,1 кГц при разрешении 16 бит). При наивысших значениях этих параметров теоретически возможно представление частот до 96 кГц (чистейшей воды ультразвук) в динамическом диапазоне до 144 дБ. Оговоримся, что абсолютное большинство людей не в состоянии заметить разницу между частотой дискретизации 96 и 126 кГц (как, впрочем, и между 48 и 96 кГц).

Компании Sony и Philips продвигают конкурирующий формат SACD, основанный на DVD с использованием кодека DSD (Direct Stream Digital). Диск SACD двухслойный: один слой может быть считан существующими CD-проигрывателями, а второй — проигрывателями DVD-Audio. К сожалению, цена такого диска превышает цену дисков CD и DVD вместе взятых.

DVD-R

Как и следовало ожидать, DVD родился с возможностью записи, поскольку на момент его появления уже был CD-R. Стандарт DVD-R, использующий адаптированную для DVD технологию CD-R, позволяет единожды записать диск, который может быть прочитан почти всеми приводами и проигрывателями DVD. В начале этого года формат был разделен на две версии, в одной из которых используется другой тип лазера для возможности записи DVD-RAM.

Стандарт DVD-RW, основанный на DVD-R, увидел свет в конце прошлого года. Он позволяет перезаписывать диск около тысячи раз. Анонсируемый фирмами Philips, Sony, Hewlett-Packard и другими, стандарт DVD+RW появится в начале 2001 года. Он не поддерживается Форумом DVD (преемником первоначального консорциума).

Еще один, самый перспективный с точки зрения конечного пользователя стандарт перезаписываемых DVD — DVD-RAM. Он позволяет перезаписывать диски около ста тысяч раз. При этом максимальная длительность хранения записанной информации по сравнению с DVD-R меньше всего-навсего вдвое и составляет приблизительно 30 лет — солидный срок, учитывая, что компьютерные носители технически устаревают за 20–25 лет.

Перспективные технологии оптических дисков

Ожидается, что к середине этого десятилетия DVD-Video будет вытеснен стандартом HD-DVD; его принято считать вторым поколением DVD. Буквы HD в названии означают одновременно High Density и High Definition. Вместимость такого диска предположительно будет доведена до 20 Гбайт на каждый слой, а считывающий лазер будет переведен в синюю или фиолетовую часть спектра. Для сжатия видео предполагается использовать формат MPEG-2 Progressive Profile, благодаря которому плейеры HD-DVD смогут проигрывать диски DVD с более высоким качеством, чем современные устройства.

С появлением DVD к очевидному пути уплотнения дорожек и сжатия питов добавился принципиально новый способ увеличения емкости диска — наращивание многослойности. Разработки Philips и IBM в этой области не пошли дальше двух слоев и были свернуты из-за технических трудностей: помехи портили сигнал до неприемлемого уровня. В технологии FMD (Fluorescent Multilayer Technology) компании Constellation 3D используется прозрачный флуоресцентный материал. Лазер заставляет его светиться (со сдвигом в красную сторону спектра), что устраняет зависимость от отраженного луча. В своей лаборатории компания добилась ста слоев и, судя по всему, не намерена останавливаться на достигнутом. Уже имеющаяся технология позволяет записывать на диск (или карту) несколько сотен гигабайт, а с применением синего лазера (480 нм) емкость носителей превысит терабайт.

Будучи разработанной небольшой компанией, технология в силу экономических причин не в состоянии тягаться с «гигантом» DVD. Естественный выход для разработчиков — поддержка прямой и обратной совместимости с существующим стандартом, и они, похоже, прекрасно это понимают. В июне компания анонсировала программу выпуска 25-гигабайтных FMD. По ее заявлению, такие диски можно будет использовать в нынешних устройствах DVD с некоторыми незначительными и недорогими аппаратными изменениями. Кроме того, в FMD применяется стандартный лазер DVD (650 нм). Весьма вероятно, когда/если (технология еще не покинула пределы лаборатории; на фото опытный образец привода) появятся устройства FMD, они будут поддерживать DVD, как подмножество своих функций.

Новая технология в будущем позволит создавать трехмерные носители с кубическими элементами, ребро которых равно длине волны считывающего или записывающего лазера. Вместимость кубического сантиметра даже при нынешней 650-нанометровой лазерной технологии может достигать одного терабита. Constellation 3D разрабатывает не только диски, но и карты. Пятидесятислойная карта ClearCard, прототип которой уже разработан, позволяет на площади 16 кв. см разместить терабайт информации. Причем при параллельном доступе к слоям, по заверениям компании, возможна скорость чтения до гигабита в секунду.

Уже разработаны прототипы как WORM- (Write Once Read Many), так и RW- (ReWritable) FMD-устройств и носителей, и новая технология представляется подрастающей сменой DVD, притом весьма и весьма перспективной. Видимо, в сравнительно недалеком будущем (скажем, в начале следующего десятилетия) FMD может стать третьим поколением DVD.

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.