Читать интересную книгу Журнал "Компьютерра" №758 - Компьютерра

Stryker назван по фамилии двух американских солдат, один из которых пал смертью храб­рых во Вторую мировую, другой - во Вьетнаме. При всех сомнительных элементах этой системы попытки сохранить жизни бойцов не могут не вызывать уважения.

технологии: Красный, синий, голубой…

Автор: Юрий Ревич

Обычные компакт-диски широко распространены и по сей день - как в качестве музыкальных носителей, так и для записи данных. Хотя DVD-болванки уже почти сравнялись в цене с CD, все же при небольших объемах данных последние предпочтительнее - хотя бы из-за большей гипотетической долговечности. В реальности долговечность носителей никто не проверял (она вычисляется на основе косвенных экспериментов по искусственному старению), и трудно сказать, что на нее больше влияет, - вполне может оказаться, что особенности производства позволят какому-нибудь качественному DVD-RW храниться дольше, чем "бюджетному" CD-R. Но давайте обо всем по порядку.

DVD

В начале тысячелетия технология DVD, особенно в части записываемых и перезаписываемых дисков, была еще довольно дорога, и предпринимались многочисленные попытки приспособить обычные CD для записи больших объемов информации. Типичным примером может служить технология HD-Burn, придуманная компанией Sanyo и позволявшая довести емкость оптического носителя до 1,4 Гбайт. Достигнуто это было за счет уменьшения размера пита с минимальных 0,833 мкм, принятых в CD, до 0,62 мкм и использования иной системы кодирования. Казалось бы, изменения совсем невелики, но они потащили за собой целый хвост проблем: начиная с необходимости производства более качественных болванок (что приближает их цену к цене DVD) и заканчивая необходимостью модернизации приводов, чтобы они могли такой диск прочесть. И хотя в ряде случаев было достаточно перепрошивки, но HD-Burn, не предлагавшая качественного скачка (подумаешь - всего вдвое увеличили емкость), зато гарантировавшая кучу проблем совместимости, так и осталась в истории.

А в чем, собственно, загвоздка, спросит читатель? Разве трудно CD-приводу прочесть диск с немного уменьшенными питами - при условии, конечно, что диск достаточно качественный - пластик не содержит посторонних включений, питы имеют резкие границы и т. д.? А загвоздка была в использовавшемся инфракрасном лазере с длиной волны 0,78 мкм (780 нм) - как можно видеть, эта величина укладывается в пит размером 0,833 мкм и в половину расстояния между дорожками CD, составляющего 1,6 мкм. Стоит чуть уменьшить эти величины, и лазер не сможет сфокусироваться, а электроника привода перестанет различать питы-впадины и выпуклости.

Правда, как показал пример HD-Burn, немножко уменьшить пит все же можно и в традиционной системе, если применить материалы высокого качества и более аккуратную систему распознавания и обработки ошибок. А при использовании усовершенствованной системы фокусировки размеры пита могут быть в два-три раза меньше, чем длина волны лазера. Если при этом и сам лазер имеет более короткую длину волны, то можно повысить информационную емкость уже не в жалкие два раза, а гораздо больше.

Вот по этому пути и пошли создатели DVD. В первой половине 1990-х сразу несколько компаний начали исследования оптических дисков с использованием красного лазера с длиной волны 650 нм. В 1994 году специальная комиссия в Голливуде определила, каким требованиям должны удовлетворять фильмы на компакт-дисках. В 1995 году Sony и Philips, исходя из этих требований, представили новый формат записи Multimedia CD (MMCD), а Warner и Toshiba объявили о создании формата SD (Super Density - сверхвысокой плотности). 15 сентября 1995 года между различными группами разработчиков было достигнуто принципиальное согласие о технических основах создания нового диска, а 8 декабря крупнейшие производители приводов CD и видеоконтента (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi и Mitsubishi Electric) подписали окончательное соглашение, утвердив в том числе название новинки - Digital Video Disk. Общепринятая ныне расшифровка Digital Versatile Disk (где versatile можно перевести, как "многофункциональный") появилась позднее и больше отвечает современному использованию этой технологии - не только для записи видео. В августе 1997 года продажи DVD начались в США, в том же году в Японии появились первые накопители DVD-ROM для компьютеров.

Для видимого света легче строить фокусирующие системы, чем для инфракрасного, потому разработчикам удалось вдвое уменьшить промежуток между дорожками (до 0,84 мкм, впоследствии - и до 0,74 мкм), а также сократить линейный размер пита до 0,4-0,44 мкм (рис. 1). Предпринятые усилия привели к созданию дисков с информационной емкостью 4,7 Гбайт. Здесь имеются в виду десятичные гигабайты - то есть такие, в которых гигабайт равен 109 байтам. Если же считать в двоичных единицах, то емкость обычного однослойного DVD будет равна 4,38 гигабайта (или гибибайта, как его предлагает именовать ISO). Причем точное число байт может слегка меняться для перезаписываемых дисков различных форматов - от 4 700 307 456 для DVD-RAM до 4 707 319 808 у DVD-R(W).

Соответственно увеличению емкости возросла и скорость чтения/записи - за однократную для DVD принимается величина 1350 Кбайт/с, в девять раз выше, чем для CD. Поэтому приводы DVD маркируются более скромными цифрами, чем приводы CD, - сейчас они достигли скоростей чтения 18х, но абсолютная скорость намного превышает максимальную для компакт-дисков: 18х для DVD эквивалентно 162х для CD. Это не очень спасает в плане экономии времени: чтобы прочесть всю информацию с обычного DVD с максимальной скоростью 18х, требуется около трех с половиной минут - против полутора минут, требующихся для чтения забитого под завязку CD со скоростью 42х.

DVD в производстве

DVD в принципе отличается от обычного CD только одной существенной деталью - в нем информационный и отражающий слои формируются не на поверхности диска, а ровно посередине его толщины (рис. 2). Таким образом, лазерному лучу надо преодолеть не 1,2 мм поликарбоната, а лишь 0,6 мм, что способствует лучшей фокусировке. Зато такая конструкция заметно усложняет производство - диск приходится склеивать из двух половинок, одна из которых изготавливается обычным прессованием с помощью никелевой матрицы-оригинала с последующим нанесением отражающего слоя (этакий CD, только в два раза тоньше). Вторая половинка в однослойном DVD служит только для доведения диска до стандартной толщины 1,2 мм, потому является просто пластинкой поликарбоната (на нее сверху наносится подстилающий слой для последующей полиграфии).

Из-за такой сложной технологии первые DVD (даже штампованные, о записываемых и перезаписываемых вообще речи не шло) были дорогими, и достойно восхищения, что разработчики на этом не остановились, а придумали еще три формата дисков, в которых используются в разных сочетаниях дополнительные слои (см. врезку). Простейший из них - DVD-10, двухсторонний диск. Собственно, такая структура напрашивается из рассмотрения технологии производства - почему бы вторую половинку тоже не сделать рабочей? Но двухсторонние диски всем хороши, кроме одного маленького нюанса: в процессе просмотра, например, фильма такой диск приходится переворачивать вручную.

И более распространенным в последнее время стал двухслойный формат DVD-9. Можно только поражаться смелости разработчиков технологии, изделия которых еще недавно не умели как следует фокусироваться на питах обычного CD: двухслойный формат был предложен практически одновременно с однослойным в середине 90-х. В формате DVD-9 одна из половинок несет на себе полупрозрачный слой из серебра (первоначально употреблялось только золото, ввиду его стойкости, но потом компромисс был найден) с отражающей способ ностью примерно 40% (рис. 2, справа). Далее идет тонкий промежуток и второй информационный слой с обычным отражающим покрытием. Промежуток имеет толщину лишь 40–70 мкм и формируется из слоя специального клея, отверждаемого в ультрафиолетовых лучах.

Разделение слоев при чтении и записи такого диска производится перефокусировкой лазера - представляете, как точно должна работать система фокусировки, если нижний слой, отстоящий от верхнего лишь на несколько десятков микрон, не мешает его чтению? Отсюда и до сих пор наблюдающиеся сложности с совместимостью двухслойных дисков и приводов, особенно характерные для записываемых дисков. Естественно, DVD нельзя штамповать, как одноразовую посуду, на обычной фабрике - все происходит в специальных особо чистых зонах, причем даже отклонение температуры окружающей среды на градус-другой может необратимо испортить конечный продукт.

Записываемые DVD

Первый привод, поддерживающий запись DVD-R, выпустила компания Pioneer в октябре 1997 года (по цене $17000, болванки для него стоили около $50 за штуку), но стандарты устройств и дисков для записи в форматах DVD-RW и DVD-R появились лишь в 2000 году. В 2001 году в Европе были проданы первые устройства для записи в формате DVD по этим стандартам. Их распространение не носило взрывного характера - довольно долго и записывающие приводы, и болванки оставались слишком дорогими.