DVD

1. DVD Digital Versatile Disk

2. I. Úvod • II. Co je DVD • III. Formáty DVD • IV. Závěr

3. I. Úvod • O DVD se mluví jako o technologii 21. století. Navíc 4,7 GB prostoru oproti 0,7 GB u klasických CD je více než lákavé. Jaké jsou tedy formáty této technologie a má vůbec šanci nahradit CD? Právě tento problém jsme se tady pokusili vyřešit.

4. II. Co je DVD • Zkratka DVD se původně interpretovala jako DIGITAL VIDEO DISC. Později se přistoupilo na výstižnější výklad zkratky DVD, a to DIGITAL VERSATILE DISC, vystihující lépe všestranné a rozsáhlé  možnosti DVD jako universálního media, představujícího převratnou inovaci. Multimediální technologie DVD spojuje špičkovou kvalitu obrazu s vynikající digitálníkvalitou zvuku a s interaktivitou. 

5. Disk DVD pracuje principielnějako klasické CD. Má stejný průměr i tloušťku a užívá stejný bezkontaktní způsobčtení dat laserovým paprskem. Má mnohem větší hustotou záznamu atím je dosaženo výsledné kapacity 4.7, 8.5, 9.4, a 17 GB.Data jsou snímána opticky, ale z důvodu vyšší hustoty záznamu bylo nutné upravit vlnovou délku laseru na 640 nm (červená) oproti klasickému CD, které pracují v infračervené oblasti. Aby však mechanika DVD mohla pracovat i s klasickým CD, používají se kombinované čtecí hlavy umožňující emitovat záření v obou oblastech. Vrchní vrstva dat je poloprůhledná a po přeostření laseru se mohou číst data ze spodní vrstvy. • Obrázky 01. a 02. ukazují názorně rozdíl ve velikosti pitů a v hustotě stop. Obr.01 – CD Obr. 02 - DVD

7. III. Formáty DVD • Ještě než začnu popisovat jednotlivé formáty disků DVD, bylo by účelné říct, že obecně existují DVD jednostranné jednovrstvé(single sided/single layer),jednostranné dvouvrstvé(single sided/dual-layer), dvoustranné jednovrstvé (double sided/single layer) a dvoustranné dvouvrstvé (double sided/ dual-layer) a trochu si je popsat. • Poznámka: Asociace DVD forum, jež zahrnuje firmy Hitachi, JVC, Philips, Pioneer, Sony, Toshiba a mnohé další, schválila formáty DVD-RAM a DVD-R/RW. Tato skupina ovšem není standardizačním orgánem. Sdružení EMCA (European Computer Manufacturers Association – sdružení evropských výrobců počítačů) schválilo všechny zapisovatelné formáty včetně DVD+R a DVD+RW.

8. DVD-5 (4.7GB) single sided/single layer • Je nejjednodušší z DVD disků a má podobnou strukturu jako obyčejné CD. Disk obsahuje dvě polykarbonátové vrstvy(každá o šířce ~0,6mm), tzv. “bonding layer” a odrazovou vrstvu.

9. DVD – 9 (8.5GB) single sided/dual layer • Tato verze je skorodvakrát silnější než předchozí verze, což ale vytváří lepší podmínky pro čtení druhé vrstvy. U tohoto typu disku je jedna vrstva poloprůhledná a laserový paprsek čte v jednom směru data z obou vrstev. Pity v na obou vrstvách jsou asi o 10% větší než u verze 5 a 10.

10. DVD – 10 (9.4GB) double sided/single layer • Rozdíl této vrze oproti single layer je v tom , že obě polykarbonátové vrstvy obsahují data. Nevýhodou je, že ve většině mechanik je nutno pro přehrání druhé vrstvy disk otočit.

11. DVD – 18 (17.1GB) double sided/dual layer • Obě vrstvy na každé straně musí být zhotoveny na samostatném polykarbonátovém substrátu. Důvod, proč tento disk nemá dvounásobnou kapacitu je ten, že jistá část kapacity disku je vyhrazena na chyby při kopírování. • Tato verze sice má největší kapacitu, ale výroba je velmi složitá.

12. DVD-ROM(playback only) • Toto médium je jakási obdoba lisovaného CD pro DVD. Lze je vyrábět ve všech čtyřech formátech (DVD-5, DVD-10…), ale nejpoužívanější je DVD- 5.

13. DVD-RAM • Mechaniky DVD-RAM se poprvé objevily v roce 1998 a velmi podobně jako magnetooptické mechaniky, používají disk uzavřený v kazetě. Ovšem DVD přehrávače a mechaniky kazety nepřijímají, takže disky DVD-RAM se nedaly číst v ničem jiném než v mechanikách stejného typu. To se změnilo příchodem kazety typu II, která dovoluje disk vyjmout a vložit do DVD přehrávače nebo mechaniky. Ovšem na druhou stranu ne všechny DVD-RAM mechaniky přijímají kazety typu II. První media měla kapacitu 2,0 GB, nyní kapacita činí 4,7 GB nebo, v případě oboustranných disků, 9,4 GB. Disky DVD-RAM mají umožnit až 100 000 přepsání, což se hodí např. pro zálohování. Některé novější mechaniky umí zapisovat na disky DVD-R, CD-R a CD-RW (bez kazety). Všeobecně se však dá říct, že tento formát ztrácí vůči ostatním přepisovatelným DVD formátům půdu pod nohama, jelikož naprostá většina kombinovaných mechanik podporuje všechny formáty mimo právě DVD-RAM. • Vlastní technologie zápisu dat používá metodu "wobbled land and groove". Data jsou ukládána jak do předlisovaných důlků ("grooves"), tak i na plošky mezi nimi ("lands"). Laserový paprsek sleduje střídavě stopy typu "groove" a typu "land". Různá výšková úroveň zaznamenaných dat se projevuje ve větším odstupu vedle sebe ležících datových oblastí a tím pádem ve snížené pravděpodobnosti, že při jejich čtení dojde k chybám. Díky tomu lze umístit datové stopy na disk hustěji (0,615 µm), než je tomu u jiných druhů zápisu. Každém sektoru je předřazena jeho hlavička ("header"), která nese informaci o fyzické adrese sektoru.

14. Sektory na disku DVD-RAM jsou uspořádány do zón podle schématu CLV, což je kombinace módů CLV a CAV. Disk druhé generace o průměru 120 milimetrů je rozčleněn do 35 zón, zónou 0 na vnitřním průměru disku DVD-RAM počínaje a zónou 34 na vnějším okraji nosiče konče. V rámci každé ze zón je rychlost otáčení mechaniky konstantní, zónu od zóny se však liší. Díky metodě CAV a jejímu rozdělení na zóny je rychlost čtení dat vyšší než je tomu v případě technologie CLV. • Ještě by bylo vhodné dodat, že DVD-RAM nejsou kompatibilní s klasickými DVD formáty. Jedním z důvodů je již zmíněná adresace. • Technologie DVD-RAM používá laserový paprsek s vlnovou délkou 650 nm, která leží v červené oblasti spektra. Jako záznamová vrstva slouží GeTeSb2Te3Sb. U DVD si také můžete povšimnout, že odrazivá vrstva se nenachází zcela na okraji média, ale je zalita v polykarbonátu. Tím je zaručena vyšší ochrana DVD, ale také jsou tím pádem kladeny daleko vyšší nároky na technologii výroby.

16. DVD-R • Tento formát je nejstarší ze všech, firma Pioneer uvedla mechaniku DVD-R již v roce 1997. Na toto medium lze provést zápis dat pouze jednou. První generace těchto nosičů nabízí paměťovou kapacitu 3,95 GB, současná, tj. druhá generace pojme až 4,7 GB dat. Veškeré nosiče dat tohoto typu jsou vyráběny v provedení single-layer. • Vlastní technologie ukládání dat se vrací k principu tzv. "organic dye", který je velmi podobný metodě zápisu dat na nosiče typu CD-R. Na transparentní substrát základní desky DVD-R je nalisována rovněž transparentní záznamová vrstva obsahující organickou barvu, podložená předtím kovovou reflexní vrstvou. Jako barvivo organické vrstvy se používá kyanin, ftalokyanin nebo azure. Metalická vrstva je většinou ze zlata. • Během zápisu rozehřeje laserový paprsek záznamovou vrstvu v místech, kde mají později vzniknout důlky neboli tzv. pity. Neustálá změna výkonu laserového paprsku oscilujícího v intervalu 6 až 12 mW brání přílišnému přehřátí v jednom bodě, jehož následkem by vznikl příliš hluboký pit. Na zahřátém místě organická vrstva ztmavne a následkem toho odráží laserový paprsek méně než okolní transparentní oblast. Struktura méně a silně odrážejících oblastí odpovídá pořadí pitů na nosiči DVD.

17. Od roku 2000 existují dva formáty DVD-R: • General DVD-R(G), který používá laser 650nm (namísto 635nm), aby se na DVD-R dalo zapisovat i na DVD-RAM mechanikách. Je určen pro domácí použití. • Authoring DVD-R(A)), který používá laser 635nm a je určen pro profesionální použití.

18. DVD-RW • DVD-RW byl dokončen až počátkem roku 2001.Jde o media, na která je možno zapisovat několikrát za sebou. Výrobci uvádějí až 1000x. Jelikož technologie DVD-RW byla navržena jako přepisovatelná varianta DVD-R, vykazuje sním značnou podobnost. Srovnání fyzických parametrů DVD-RW s DVD-R je uvedeno v tabulce 1.1. Na medium DVD-RW se vejde téměř stejné množství dat jako na DVD-5, tj. 4,7GB. Pokud jde o vlastní ukládání dat, technologie DVD-RW používá metodufázových změn (phase change). • Vlastní technologie zápisu dat je řešena tak, že do transparentní vrstvy disku DVD-RW je vylisována datová stopa sinového charakteru, která probíhá ve spirále od středu nosiče k jeho okraji. O zápis dat na disk DVD+RW se stará laser o vlnové délce 650 nm. Technologie DVD-RW ukládá data do prohlubní mezi jednotlivými oblouky sinusoidy, přičemž data mají podobu důlků a plošek (pits/lands). K adresaci jednotlivých sektorů a k identifikaci dat slouží tzv. "land prepit areas", které se nacházejí na vyvýšených ploškách. • U tohoto typu media se používá dvou principů záznamu dat. První je tzv. omezený přepisovací mód (restricted overwrite mode), u kterého se předpokládá, že medium již bylo naformátováno. Jelikož je zde uplatněna redukce nepopsaných míst na disku, je dosaženo větší efektivity záznamu dat.Druhým principem je tzv. sekvenční záznamový mód(sequential recording mode), který je podobný se záznamem typu multisession na CD-R/RW. Na konci každého zápisu na disk je vytvořena vypalovačkou oblast zvaná "border-out area", kterou označuje dočasná zarážka ("lead-out"). Nově připojená data jsou opatřena novou oblastí "border-out area", přičemž předchozí "border-out area" je čtecí mechanikou ignorována.

19. První disky tohoto typu nebyly s klasickým DVD kompatibilní a to proto, že používaly jiný logický formát. Nová verze 1.1 již nabízí větší kompatibilitu, která je ovlivněna jen schopností DVD přehrávače nebo mechaniky číst média s nižší odrazivostí. Ta je u DVD-RW asi na úrovni dvouvrstvého DVD. Najdete-li tedy ve specifikaci, že vaše DVD zvládne dvouvrstvé DVD video, pak s největší pravděpodobností vezme i DVD-RW.

21. DVD+R a DVD+RW • Plusové formáty vznikly až v poslední době a uvedlo je na trh několik významných firem (např. HP, Philips a Sony), které měly pocit, že tato technologie je lepší než ty stávající (odtud znaménko plus). Tyto mechaniky nahrávají pouze disky DVD+R a DVD+RW, ne však DVD-R nebo DVD-RW. Média DVD+R a DVD+RW pojmou také 4,7 GB a vydrží až 1000 přepsání. • Jelikož plusové formáty pracují na podobném principu jako jejich pomlčkové protějšky, uvedu zde pouze základní rozdíly. • Mechaniky DVD+RW zapisují vyššími rychlostmi než většina DVD-RW přístrojů. To se ovšem snaží výrobci DVD-RW napravit a poslední modely výkonnostní odstup zužují. • Asi hlavní rozdíl mezi pomlčkovými a plusovými formáty spočívá ve způsobu, jímž mechaniky otáčejí disky. CD, DVD-RAM a DVD-RW mechaniky jsou CLV (constant linear velocity – konstantní lineární rychlost) zařízení, která při čtení disků udržují stálé rychlosti přenosu dat. DVD+R/RW mechaniky podporují jak CLV tak i metodu CAV (constant angular velocity – konstantní úhlová rychlost), udržující stálou rotační rychlost a využívající vyrovnávací paměti (buffer) k vypořádání se s rozdíly v rychlosti čtení dat (důležité pro uživatele PC – rychlejší čtení DVD a CD disků).

22. Pro vlastní technologii zápisu dat je použita technologie fázové změny, obdobně jako u CD-RW disků. Je tedy možné mnohokrát nejen nahrát, ale i data přepsat. O zápis dat na disk DVD+RW se stará laser o vlnové délce 650 nm. Pro fyzický zápis dat používá technologie DVD+RW metodu „high frequency wobbled groove“. Do transparentní vrstvy disku je hustě vylisována datová stopa sinusového charakteru. Data jsou v případě DVD+RW ukládána výhradně do důlků označovaných jako „groove“, které leží mezi dvěmi datovými stopami. Pro přechod do amorfního stavu je třeba teploty 500-700°C, do krystalického ale postačí 200°C. Záznamovou vrstvou je, podobně jako u CD-RW (a na rozdíl od DVD-RAM), sloučenina stříbra, india, antimonu a teluru (Ag-In-Sb-Te) Na rozdíl od ostatních přepisovatelných médií je u této technologie možné na disky DVD+RW zapisovat jak v módu CLV, tak i v módu CAV(disk se otáčí v diskové mechanice s konstantní úhlovou rychlostí), který zkracuje přístupovou dobu. Vzhledem k tomu, že v módu CAV se na rozdíl od metody CLV současně s nastavování čtecí hlavy nemusí měnit rychlost otáčení disku, je nastavování polohy laserové optiky o poznání rychlejší. V módu CAV není možné na fragmentované disky DVD+RW nahrávat lineární videosnímky. V CAV se tak u DVD+RW zapisují data a CLV video.

23. IV. Závěr • V dnešnídobě začínají výrobci DVD mechanik přecházet k tzv. kombinovaným mechanikám, které nahrávají všechny pomlčkové i plusové formáty, CD-R i CD-RW, ne však DVD-RAM. Tím se tento formát ( i přes jeho časný příchod na trh a výhodu 100 000 přepsání) odepisuje pro běžné uživatele a zůstává vhodný pouze pro speciální aplikace (např. síťové zálohování dat). Jestli při nahráváni použijeme formát s pomlčkou nebo plusem závisí především na naší sympatii s tím či oním formátem a na kompatibilitě s naší mechanikou nebo přehrávačem. I když ceny DVD mechanik a přehrávačů pozvolna klasají, přece jenom zde značný rozdíl pořád je. Proto si myslím, že se ještě nějaký ten čas s klasickými CD-R a CD-RW budeme setkávat.