Nachádzate sa tu
Pamäťové jednotky
Pamäťové jednotky
Autor projektu: Michal Frátrik
Úvod
V tejto práci sa pojednáva o pamäťových jednotkách. O ich technológiách a spôsoboch ukladania a archivovania. V prvej časti je rozobratá funkcia HDD, zloženie a práca disku. V druhej časti sa pojednáva o CD a DVD médiách. V tretej časti sú rozpísané možne budúce médiá ako Blue-ray alebo EVD. V štvrtej a poslednej časti nájdeme predpokladanú budúcnosť. V takzvanom holografickom zápise dát, ktoré sa považuje za večne a najspoľahlivejšie.
1. Hard Disk Drive HDD
1.1. História HDD
V dnešnej modernej dobe, kedy často skloňujeme slovné spojenie „gigabajty“ je si len ťažko možné predstaviť, ako mohol existovať počítač bez zariadenia umožňujúceho zápis a uchovávanie väčšieho objemu dát. Avšak začiatky počítačovej techniky boli charakteristické práve touto vlastnosťou. Jediným pamäťovým médiom boli dierne štítky. Princíp tejto technológie bol naozaj jednoduchý. Perforovaná dierka na špeciálnej kartičke znamenala logickú 1 a neperforované miesto logickú 0. Tieto pamäťové médiá boli veľmi ľahko poškoditeľné preto si prax vyžiadala vznik novej generácie zariadení na uchovávanie údajov. Týmito zariadeniami boli magnetické pásky. Zápis a čítanie údajov boli založené na princípe zmeny magnetického toku. Ich hlavnou nevýhodou bola linearizácia, čo neumožňovalo náhodný prístup k údajom RAM.
Prvé HDD, aj keď ešte nemožno hovoriť o podobnej konštrukcii ako dnes, vznikli začiatkom 50.tych rokov. Ich hlavným rozdielom oproti dnešným HDD bolo, že čítacia hlava bola v priamom kontakte so záznamovým médiom. Po určitom čase došlo k poškodeniu hlavy a vydratiu záznamovej plochy média.
Prelomovým bol rok 1956, kedy bol v septembri predstavený model IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Umožňoval na tú dobu nevídanú kapacitu záznamu až 5 miliónov znakov (v tej dobe bol znak kódovaný 7 bitmi). Dátový tok bol ohraničený hranicou 8800 B.
V roku 1973 IBM predstavuje model 3340, ktorý možno pokladať za otca dnešných harddiskov. Tento model mal dve nezávislé osi, každú s kapacitou 30 MB, pričom jedna bola permanentná a jedna odnímateľná, preto bol v praxi označovaný ako „30-30“. (Toto pomenovanie pripomínalo slávny model pušky Winchester)
1.2. Základné konštrukčné prvky HDD
V tejto časti podrobnejšie rozoberieme základné konštrukčné prvky HDD. 
Popis jednotlivých častí:
- Base casting /základný obal - odliatok/ - ide o čas fyzický obal HDD, ktorý má zabrániť mechanickému poškodeniu. Okrem toho zabezpečuje vzduchotesné odizolovanie vnútra HDD od vonkajšieho prostredia.
- Cover Mounting Holes /otvory na uchytenie krytu obalu/
- Case Mounting Holes /otvory na uchytenie HDD do skrinky počítača/
- Spindle /Os rotácie kotúčov - diskov/ - chápe sa aj s motorčekom
- Platters /jednotlivé disky/
- Ribbon cable/plochý kábel/ - spája čítacie hlavy s logickou doskou
- Power Connector/napájací konektor/
- Jumper/prepínač/
- SCSI Interface Connector /konektor rozhrania SCSI /
- Actuator / Vystavovací mechanizmus/
- Actuator Axis /os vystavovacieho mechanizmu/
- Actuator Arm /Rameno hlavy/
- Slider(and Head)/klzný zberač so snímacou hlavou/ bližšie v detaile
Nakoľko za najpodstatnejšiu funkciu HDD pokladáme zápis, uchovávanie a čítanie údajov, rozoberiem bližšie HDD z tohto hľadiska.
Vo vnútri HDD sa nachádza niekoľko nad sebou uložených rotujúcich diskov(kotúčov). Tieto disky sú v permanentnom rotačnom pohybe bez ohľadu na to, či sa z disku číta alebo naň zapisuje. Počet otáčok za minútu je jedným z kvalitatívnych ukazovateľov disku. V súčasnosti je možné sa stretnúť s diskami s počtom otáčok od 3600 pri najstarších dnes používaných modeloch až po 15000 otáčok za minútu pri „Top-of-the-line SCSI“. Vďaka tejto rotácii sa nad povrchom vytvorí vzduchová vrstva, na ktorej sa pohybuje čítacia hlava. Vzdialenosť čítacej hlavy od povrchu disku je približne 0,3 až 0,6 mikronu(mikrometra).
1.3. Fyzická geometria disku:
Všetky jednotlivé disky, z ktorých pevný disk pozostáva, sú rozdelené do sústredných kružníc, nazývaných stopy/tracks/ a každá z týchto stôp je rozdelená do sektorov/sectors/. Množina všetkých stôp na všetkých diskoch s rovnakým číslom sa u pevných diskov označuje ako valec /cylinder/. Vo všeobecnosti je možno geometriu disku vyjadriť týmito parametrami:
· 
Hlavy disku (heads): počet čítacích (zapisovacích) hláv pevného disku. Ich počet je totožný s počtom aktívnych plôch, na ktorých sa prevádza záznam. Väčšinou každý jednotlivý disk má dve aktívne plochy a k nim príslušné čítacie (zapisovacie) hlavy. Na nasledujúcom obrázku je možné vidieť, ako radikálne sa zmenili tieto hlavy v priebehu niekoľkých desaťročí. Okrem toho, že sa výrazne zmenšila veľkosť hláv, veľkými zmenami prešla ich technologická podstata.
- Feritové hlavy: koncepčne najjednoduchšie riešenie. Podstatou je železné jadro v tvare písmena U s medeným vinutím. Každý z koncov jadra reprezentuje jeden pól magnetu. Pri prechode elektrického prúdu vzniká magnetické pole, ktorého zmeny sa využívajú na zápis na pamäťové médium. V prípade čítania z média zase zmeny magnetického poľa v okolí média indukujú rôzne napätia v cievke hlavy.
- MIG hlavy (Metal-In-Gap): ide o revolučné vylepšenie, kedy bola štrbina medzi koncami klasickej feritovej hlavy pokritá vrstvou kovovej zliatiny, umožňujúcej niekoľko násobne vyššiu hustotu záznamu a tým aj kapacitu. Používali sa v diskoch s kapacitou 50 – 100 MB.
-
TF hlavy (Thin Film): sú vyrábané úplne inou technológiu, zvanou fotolitografia. jedná sa o technológiu totožnú s tou, s ktorou sa vyrábajú procesory počítačov. Ako je aj z obrázku vidno, úplne iné koncepčné riešenie umožňuje podstatne nižšiu vzdialenosť hlavy od disku. S týmto typom hláv sa možno stretnúť u diskov s kapacitou v intervale 100 – 1000 MB.
-
A(MR) hlavy((Anisotropic) Magnetoresistive Heads): obsahujú špeciálny vodivý materiál, ktorý mení svoju vodivosť v prítomnosti magnetického poľa. Pod týmito zmenami chápeme magnetický „vzor“ zodpovedajúci dátam uloženým na disku. Táto technológia sa však využíva len na čítanie dát, na zápis sa naďalej používa štandardná TF hlava. Tieto hlavy sú skombinované do jednej a sú funkčne nezávislé. Použitie v diskoch do 30 GB. - GMR hlavy(Giant Magnetoresistive Heads): najnovšia technológia konceptuálne vychádzajúca z predošlej. Je u nej však zabezpečená oveľa väčšia citlivosť umožňujúca neporovnateľne väčšiu hustotu záznamu. Prvý disk tejto koncepcie vznikol v roku 1997. V súčasnosti je na tomto princípe vyrábaná väčšina diskov.
· 
Disk (Platter): slúži v HDD ako nosič dát. Vo všeobecnosti možno povedať, že disk sa skladá z dvoch tried materiálov. Prvou z nich je nosná časť, ktorá zabezpečuje tuhosť nosiča, jeho mechanické vlastnosti a druhou je magnetický obal zabezpečujúci uchovávanie dát. Tým sa dostávame k samotnej geometrii disku:
o Stopy disku(tracks) – počet stôp na každej aktívnej ploche disku. bývajú číslované od nuly, pričom číslo nula je vždy vonkajšia stopa disku.
o Cylinder disku – počet cylindrov pevného disku. Tento počet je zhodný s počtom stôp. Ich číslovanie je taktiež rovnaké.
o Sektory (sectors) - počet sektorov, na ktoré je rozdelená každá stopa. U väčšiny diskov je ich počet na každej stope disku rovnaký. Tento spôsob však plytvá médiom, nakoľko vonkajšie stopy sú dlhšie a bolo by možné umiestniť na ne viac sektorov.
Existuje však aj tzv. zonálny zápis (ZBR-Zone Bit Recording), ktorý dovoľuje na vonkajšie stopy umiestniť väčší počet sektorov ako na vnútorné stopy. Záznamové médium je lepšie využité, no za cenu niekoľko násobne zložitejšieho prístupu k údajom. Sektory bývajú číslované od 1.
Zápis a čítanie z pevného disku prebieha podobne ako u pružných diskov nad magnetickou vrstvou. Všetko sa deje v troch fázach:
- Nastavenie R/W hlavy na príslušný cylinder pomocou krokového motorčeka (staršie disky) alebo prostredníctvom elektromagnetu.
- Pootočenie disku na patričný sektor
- Zápis alebo čítanie dát.
1.4. Princíp štruktúrovania dát:
Najskôr je zaplnený celý prvý cylinder, potom druhý až nakoniec posledný. Tento spôsob umožňuje, aby sa všetky hlavy podieľali na operácii zápisu a čítania paralelne. Ukladanie dát po jednotlivých diskoch by bolo pomalšie, nakoľko by vždy pracovala iba jedna hlava.
Pretože rýchlosť otáčanie disku je pomerne vysoká, môže nastať situácia, že potom čo je prečítaný jeden sektor a dáta sú odoslané inam, dôjde k pootočeniu disku a hlavy sa nenachádzajú nad nasledujúcim sektorom ale až nad niektorým z ďalších sektorov. V tomto momente by bolo nutné čakať ďalšiu otáčku, kým budú hlavy opäť nad požadovaným sektorom. No potom by sa situácia opakovala. Tento fakt by výrazne spomaľoval činnosť HDD, preto sa zavádza faktor prekladania pevného disku. Pri tejto technike nie sú dáta zapisované do sa sebou nasledujúcich sektorov ale sú behom jednej otáčky zapisované vždy do každého n – tého sektoru (faktor prekladania 1:n). Číslo n je zvolené tak, aby po prečítaní a spracovaní dát bola R/W hlava nad ďalším požadovaným sektorom.
Pri vypnutí počítača sa disk prestáva otáčať. Zaniká tak tenká vrstva, po ktorej sa pohybujú čítacie hlavy. V tomto momente vzniká riziko pádu hláv na disk. Aby bolo možné tomuto javu zabrániť, je nutné, aby boli hlavy premiestnené na miesto, ktoré bolo upravené priamo na dosadnutie hláv pri vypnutí. Pri starších diskoch bolo nutné vykonať „zaparkovanie hláv“ prostredníctvom špeciálneho programu, novšie disky však už mali funkciu Autopark.
1.5. Spôsoby zápisu na HDD:
Dáta sa na magnetické média ukladajú pomocou zmien magnetického toku. Táto zmena nastáva pri zmene magnetického toku z kladného na záporný a opačne. Každá takáto zmena sa prejaví ako impulz. K reprezentácii dát na magnetickom médiu sa teda používa prítomnosť alebo neprítomnosť impulzu (medzera). Potom napríklad postupnosť bitov 10101110 by bola zakódovaná ako PNPNPPPN, kde P označuje impulz a N medzeru.
Z teoretického hľadiska je tento spôsob možný, no prakticky je nerealizovateľný. V momente keď by bolo potrebné zapísať alebo načítať viacero medzier, došlo by ku strate synchronizácie radiča pevného disku a tým by sa stratila informácia o počte medzier. Tento technický problém je riešený týmito spôsobmi kódovania:
- FM modulácia: kódovanie 1................PP
0................PN
príklad: 101101101 = PPPNPPPPPNPPPPPNPP.
v prípade FM modulácie je ošetrená situácia, kdeže nikdy za sebou nenasleduje veľký počet medzier. Spôsobuje však veľký počet impulzov a nerentabilné využitie diskového priestoru.
- MFM modulácia: kódovanie 00.............PN
10 ..............NN
1 ..............NP
príklad: 101101101 = NNNPNNNPNNNP
nikdy za sebou nenasledujú viac ako 3 medzery a zníži sa počet impulzov. Je asi o 20 % efektívnejšia ako FM modulácie.
- RLL modulácia: táto modulácia je o 50% efektívnejšia ako MFM a používala sa pri starších diskoch.
V súčasnej dobe sa uplatňujú rôzne modifikácie ako ARLL, ERLL.
1.6. Rozhrania pevných diskov:
Sú elektronické zariadenia umožňujúce komunikáciu pevného disku s ostatnými časťami počítača. Druh tohto zariadenia určuje aj triedu diskov, ktoré môžu byť na danom počítači použité. Len pre úplnosť uvediem historicky najúspešnejšie typy rozhraní, pričom bližšie rozpísané budú práve dnes používané rozhrania.
- ST506...disky s týmto rozhraním posielajú kompletne modulovaný signál vrátane synchronizačných impulzov, ktoré je potrebné následne oddeliť od dátových bitov. Toto rozhranie prenášalo 5 mil. impulzov za sekundu, čo pri MFM modulácii dávalo 5 MB/s a pri RLL 7,5 MB/s. Podporovalo maximálne 2 disky so 16 hlavami. Používal sa 20 žilový kábel pre prenos dát pre každý disk a 34 žilový kábel riadiacich signálov, spoločný pre oba disky.
- ESDI(Enhanced Small Device Interface)...vylepšenie ST506, podpora diskov s 256 hlavami, prenosová rýchlosť až 24 MB/s, možnosť programovej detekcie geometrie disku, dekódovanie signálu priamo na doske disku, zachovaná kabeláž ST506.
- IDE (Integrated Device Electronic) ...vyvinuté firmami Compaq a Western Digital. Pri vývoji sa vychádzalo z poznatku, že hlavným limitujúcim faktorom predošlých technológií bola dĺžka káblov. Tvorcovia prišli s nápadom umiestniť riadiacu jednotku disku priamo na disk, čím sa kábel skrátil na minimum. Teoretická hranica prenosovej rýchlosti je 8MB/s, prakticky do 1,4MB/s. Zapojenie sa realizuje prostredníctvom 40 žilového kábla, ako je vidno na obrázkoch:
Aj toto zariadenie umožňuje zistiť geometriu disku. Nakoľko je však riadiaca disková jednotka obsiahnutá priamo na disku, je nutné v prípade zapojenia dvoch diskov ich pomocou jumperov prepojiť tak, aby jeden bol master a druhý slave. Existuje ešte tretie nastavenie – single – ktoré zodpovedá o samote zapojenému disku. Väčšinou je totožné s nastavením master. Pri adresácii dát platilo nasledovné pravidlo:
4 bity pre adresáciu povrchu: 16 povrchov
10 bitov pre adresáciu cylindra: 1024 cylindrov
6 bitov pre adresáciu sektorov: 64 sektorov
Pri zápise 512 bitov na sektor dostávame hornú hranicu kapacity disku: 512 MB
- EIDE(Enhanced Integrated Device Electronic):
- na rozdiel od IDE umožňuje zapojenie až 4 zariadení, pričom dve sú zapojené na primárnom kanále a dve na sekundárnom. Pri zapojeniach na kanáloch platí zapájanie podľa spomenutého pravidla master – slave;
- povoľuje zapojenie aj iných zariadení ako pevné disky;
- pri adresácii používa metódu LBA (Linear Block Address), podľa ktorej
4 bity pre adresáciu povrchu: 16 povrchov
16 bitov pre adresáciu cylindra: 65536 cylindrov
8 bitov pre adresáciu sektorov: 256 sektorov, čím dostávame hornú hranicu 128 GB, ktorá však v dobe svojho vzniku bola ohraničená BIOSom na 8 GB;
- umožňuje vyššiu prenosovú rýchlosť a môže komunikovať prostredníctvom režimu PIO (Processor Input Output) – max 20 MB/s režimu DMA (Direct Memory Access)- max 22 MB/s
- SCSI (Small Computer System Interface)...vzniklo zhruba v dobe EIDE, umožňuje ku zbernici pripojiť až 8 zariadení, pričom jedno musí byť samotné SCSI rozhranie. Jednotlivé zariadenia sú prepojené pomocou 50 vodičovej zbernice a nesú svoje identifikátory ID. ID 0 zodpovedá zariadeniu, z ktorého sa zavádza OS a ID 7 samotnému rozhraniu. Na poslednom zariadení musí mať zbernica tzv. terminátory, ktoré zabraňujú odrazu signálu od konca vedenia, čiže plnia impedančnú funkciu. Sú buď priamo na zariadeniach alebo možno použiť externé terminátory.
Zapojenie SCSI zariadení v PC:
Ku SCSI rozhraniu je možné pripojiť množstvo vstupných a výstupných zariadení. Platí jedno obmedzovacie pravidlo, a to, že dĺžka celej zbernice by nemala presiahnuť 25 metrov. Existujú už aj vylepšenia tohto rozhrania SCSI-2, ktoré má vyššiu prenosovú rýchlosť 10MB/s a prísnejšie nároky na dĺžku kabeláže, max 3m a SCSI -3, na ktoré je možné pripojiť až 32 SCSI zariadení.
1.7. Cache pamäť
Cache pevného disku je časť systémovej pamäte na „medzi-ukladanie“ dát čítaných a zapisovaných z HDD. Jej hlavnou úlohou je obmedziť počet realizácií fyzických operácií HDD na najpotrebnejšie minimum. Časová náročnosť takejto operácie je rádovo niekoľko ms, pričom operácia na CACHE je 100 násobne rýchlejšia. V mnohých ohľadoch je najdôležitejším druhom CACHE pamäte počítača, nakoľko najväčšie rozdiely v rýchlostiach sa prejavujú medzi systémovou RAM a HDD. Kým RAM je iba o niečo pomalšia ako L1 Cache, HDD je pomalší o oveľa markantnejší rozdiel. Hodnoty Cache pamäte sa v dnešných počítačoch pohybujú v rozmedzí 2-16 MB SDRAM. Schéma činnosti pamäte CACHE a CACHE čip na disku Barracuda:
1.8. S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology):
Jedná sa o pomerne starú technológiu s novým názvom. Vychádza zo snahy výrobcov HDD zabrániť strate dát užívateľov pri poruchách diskov. Z tohto dôvodu sú do HDD integrované mnohé senzory, ktoré sledujú jeho činnosť a v prípade kritických stavov zabraňujú katastrofickým dopadom. Táto technológia, pôvodne s názvom Predicative Failure Analysis, vyvinutá firmou IBM rozdelila poruchy diskov do dvoch skupín: Predvídateľné a nepredvídateľné. Príkladom predvídateľnej poruchy je vyhorenie motorčeka diskov. Túto skutočnosť je možné sledovať mnohými spôsobmi, od doby činnosti disku až po senzory teploty ložísk motorčeka. Nepredvídateľnou zase môže byť zhorenie čipu na logickej doske disku. Medzi snímané vlastnosti môžeme zaradiť:
· aktuálnu výšku hlavy nad platňou disku
· čas roztáčania...jeho zmeny môžu byť predzvesťou poruchy
· teplota...zvýšená teplota môže indikovať poruchu motorčeka
· veľkosť dátového toku...jej zníženie môže signalizovať prichádzajúcu poruchu
Každý disk podporujúci technológiu SMART má výrobcom zadefinované isté hraničné hodnoty pre veličiny ktoré sú sledované. Je len otázkou BIOSu alebo operačného systému, či má podporu týchto SMART zariadení. V mnohých prípadoch je možné doinštalovať softvér umožňujúci aspoň čiastočné využívanie vlastností týchto zariadení.
1.9. Výber disku
Hlavné kritéria pri výbere disku:
· jeho kapacita – množstvo dát, ktoré naň možno umiestniť;
· vyhľadávacia doba - čas, ktorý potrebujú čítacie, alebo zapisovacie hlavy disku k tomu, aby sa presunuli na danú stopu;
· prístupová doba – skladá sa z vyhľadávacej doby, z doby potrebnej na nastavenie sektora pod hlavu a z doby spotrebovanej radičom na riadenie tejto činnosti, približne 8-65 ns;
· rýchlosť prenosu dát: počet bitov, ktoré je možné z disku preniesť za 1 sekundu. V súčasnosti ide o hodnotu rádovo niekoľko MB.
1.10. Formátovanie disku
Ak hovoríme o formátovaní disku, máme na mysli dve úrovne formátovania. Prvou z nich je LLF(Low Level Formatting). Jedná sa o nadefinovanie štruktúry HDD, čiže koľko má mať sektorov na stope, koľko má mať stôp, či má podporovať ZBR a podobne. Štruktúra a komplexnosť dnes používaných HDD spôsobuje, že LL Formát je disku daný už priamo jeho výrobcom.
Medzistupňom pri formátoch je tzv. Partitioning. Jedná sa o rozdelenie fyzického disku na niekoľko logických jednotiek.
Posledným stupňom je HLF(High Level Formatting). Ide o činnosť zabezpečovanú operačným systémom. Jej podstata spočíva v definovaní logickej štruktúry partície a prenesení pre systém dôležitých dát na začiatok disku.
1.11. Defragmentácia disku:
Ide o operáciu, ktorá urýchli činnosť počítača. Aj keď bolo povedané, že najmenšou štruktúrnou jednotkou HDD je sektor, v praxi sa využíva vždy skupina sektorov, nazvaná cluster. Ich veľkosť je určená FAT tabuľkou. Napríklad pri všeobecne populárnom systéme W95, používajúcom tabuľku FAT16 bol cluster o veľkosti 32 kB. Z toho je možno vidieť, že väčšina súborov bola rozložená do viacerých clusterov. Každý z nich mal svoju jedinečnú adresu. Takto „rozsekaný“ súbor mohol mať jednotlivé clustery ľubovolne rozhádzané po celom disku. Operačný systém bol postavený tak, aby na základe jedinečnej adresy vždy dokázal nájsť nasledujúci cluster, no je jasné, že oveľa rýchlejšie sú čítané clustery nachádzajúce sa pri sebe a čo najbližšie stredu HDD. Úlohou defragmentácie je jednotlivé navzájom súvisiace clustery uložiť za sebou a čo najbližšie do centra disku.
2. CD a DVD
2.1. CD
Kompaktný disk je médium určené pre záznam digitálnych dát. Pôvodne bol určený výhradne pre digitálny záznam hudby, ale od roku 1985, kedy Philips a Sony zverejnili tzv. Yellow Book, sa stal štandardom i pre záznam počítačových dát.
CD-ROM ktorý poznáme dnes, sa zrodil v novembri roku 1985, kedy sa zišli predstavitelia firiem Apple Computer, Digital Equipment Corporation, Microsoft, Hitachi, LaserData, Philips, 3M, TMS, Reference technology, VideoTools, Xebec a Yelick v hoteli High Sierra, aby tu špecifikovali logický formát pre dáta na CD-ROM.
Koncepčne je CD-ROM pamäť podobná dobre známemu magnetickému disku a floppy disku. Všetky programy a dáta uložené a prístupné na pevnom disku môžu byť rovnako dobre uložené a čítané z CD-ROM. Rozdiel je v tom, že pevné a pružné disky môže ku čítaniu i zápisu používať každý užívateľ PC. Dáta sa dajú rovnako tak dobre čítať, ako zapisovať. CD-ROM má označenie Compact Disc - Read Only Memory, pretože v momente kedy je disk vylisovaný, už sa z neho dajú programy a dáta iba čítať. CD-ROM je ako kniha: môžete si ju kúpiť, čítať ju - ale nemôžete ju meniť.
CD-ROM bolo taktiež najprv použitý ako nosič veľkých databáz, vládnych smerníc a nariadení, alebo právnych dokumentov veľkého objemu. Vzal na seba vtedy úlohu papieru ako nosiča informácií. Tieto informácie byli veľmi objemné a ťažko sa v nich vyhľadávalo. Kombinácia malej veľkosti, lacnej dostupnosti a rýchleho vyhľadávania sa stala revolúciou v informačnej technológii a zmenila život na mnohých poliach. Priniesla taktiež ďalšie financie pre publikovanie nových CD titulov.
2.2. Základné informácie o CD
Celková šírka CD je 1,2 mm. Má priemer 12 cm s centrálnym otvorom 1,5 cm a váži bez obalu 18 g. Na samostatné dáta je vyhradená oblasť od 46mm do 117mm. Lead-in sa zapisuje medzi 46-50mm, lead-out medzi 116-117mm.
Obrázok 15. Rozmery CD
Na CD sa rovnako ako na klasickú vinylovú platňu zapisuje do jednej špirálovej stopy. Dáta sú do nej zaznamenané digitálne pomocou stupňov (land) a dierok (pit). Diera je 0,12 µm hlboká a 0,6 µm široká. Jedno CD ich obsahuje okolo dvoch biliónov. Šírka diery je 0,5 µm, čo je pre porovnanie veľkosť baktérie, alebo vlnová dĺžka zeleného svetla. Medzera medzi stopami má tak zhruba rozmer trojnásobku tejto vlnovej dĺžky. A práve veľmi blízky rozmer pitov a drážiek k vlnovej diaľke svetla spôsobuje rozklad bieleho denného svetla, ktorý vytvára na CD takú krásnu dúhu.
Obrázok 16. Porovnanie veľkostí
Medzera medzi jednotlivými susednými stopami je 1,6 µm. Znamená to, že CD so záznamovou šírkou 3,3 cm obsahuje:
0,6 µm šírky stopy + 1,6 µm medzi stopami = 2,2 µm
33 mm / 2,2 µm = 15 000 závitov
Obrázok 17. Pity a landy
Celková dĺžka stopy je tak asi 5 km. Od polovice roku 2000 sa ale začínajú objavovať média, ktorá nie úplne tento štandard dodržujú, a stopy majú u seba o niečo bližšie. Tím sa dosiahne kapacity 80, 90 a v poslednej dobe i 99 minút (800 až 880 MB). U takýchto médií tak ale môžu nastať problémy s čítaním na veľkom počte mechaník, a naviac sú ich schopné používať (vypaľovať na ne) iba niektoré mechaniky. Naviac sa musí použiť tzv. overburn, ktorý nie každá mechanika zvládne (áno, to platí i dnes, i keď tých čo overburn nevedia je stále menej).
Aby čítací (alebo vypaľovací) lúč mohol správne sledovať špirálu s údajmi, majú lisované, CD-R i CD-RW už z výroby vylisovanú tzv. vodiacu špirálu, na ktorú riadiaci mechanizmus čítacieho (alebo zapisovacieho) laseru zaostruje.
Polykarbonát je plnohodnotnou súčasťou optického systému. Vzduch má totiž index lomu 1, pričom použitý polykarbonát presne 1,55. V polykarbonáte sa tak laserové svetlo bude lámať viac než na vzduchu. A tak pôvodne 800 µm široký lúč dopadne na odrazovú vrstvu širokú iba 1,7 µm. A to je hlavný dôvod, prečo sú nečistoty a škrabance na spodnej časti CD pre laser vlastne priehľadné.
|
Parameter |
Hodnota |
Poznámka |
|
Rozmer |
12 (alebo 8) cm |
|
|
Hrúbka |
1,2 mm |
S toleranciou +0,3 - 0,1 mm |
|
Šírka pitu |
0,5 µm |
|
|
Dĺžka pitu |
0,8 - 3 µm |
Podľa nahrávaných dát |
|
Hĺbka pitu |
0,15 µm |
|
|
Rozostup stôp |
1,6 µm |
|
|
Rýchlosť čítania |
1,3 m/s; 150kB/s |
CD-DA |
|
Vln.dĺžka laseru |
770 - 830 nm |
najčastejšie 780nm |
|
Doba prehrávania |
77 minút 44 sekúnd |
Podľa pôvodnej špecifikácie. Teraz sú aj dlhšie. |
|
Počet stôp |
99 max. |
K väčšiemu deleniu slúžia indexy v stopách |
|
Modulácia |
EFM |
8:14 |
2.3. DVD-Audio
DVD-Audio, k vytvoreniu tohoto formátu viedli autorov dva dôvody. Tým prvým bol požiadavok na ešte kvalitnejšie nahrávky, pre ktoré už CD-DA nemohlo stačiť, druhým tak bola možnosť využiť obrovských možností, ktoré DVD ponúka pre video, a tie zúročiť pre zvukový záznam. Zámerom možno bola taktiež vízia, že DVD skoro nahradí klasické CD, na ktoré mal svet úplne zabudnúť. Predstava určite zaujímavá, ale ako sa ukazuje, nebola asi tak správna, zvlášť s príchodom Super Audio CD, ktoré ponúka hádam ešte kvalitnejší zvuk, ale, a to je najdôležitejšie, zachováva spätnú kompatibilitu s klasickými CD prehrávačmi, i keď u nich výhody SACD ťažko využijete. Je naozaj otázkou, k čomu sa spotrebitelia priklonia, či budú preferovať viac SACD, kde musia používať špeciálne prehrávače, ale SACD môžu prehrávať i na starých CD mechanikách a prehrávačoch, alebo spätnú kompatibilitu oželia a všetko vsadia na DVD. Na rozuzlenie tejto otázky nám odpovie iba čas. Z hľadiska nás, prostých poslucháčov je ale podstatné, že keď nemáte netopierie uši, rozdiel medzi SACD a DVD-Audio nepoznáte.
Prvý krát sa DVD-Audio objavilo na 103. konferencii AES (Audio Engineering Society) v septembri 1998, keď bol predstavený prvý návrh špecifikácie. Finálna verzia formátu 1.0 platí od marca 1999. Za týmto formátom stojí predovšetkým Matsushita (Panasonic, Technics) a celé DVD Fórum. Super Audio CD zasa podporujú Sony s Philipsom. Možno vás bude zaujímať, že prvou nahrávkou DVD-Audio sa stali valčíky Johana Strausse (od firmy Teldec Classic - Warner Music). Prvým komerčným DVD-Audio tak potom bolo v januári 2000 Swingin' For The Fences od Big Phat Bandu (Silverline Records). Počet DVD Audio titulov sa už prehupol cez sto. Ide prevažne o klasickú vážnu hudbu, ale nájdeme tu i známych populárnych autorov (Emerson, Lake and Palmer, Doors, Joe Cocker, Elton John alebo Sting a ďalší).
DVD-Audio ponúka celý rad nových vlastností vrátane vyššej kvality, surround zvuku, dlhšej doby prehrávania a ďalších možností, ktoré nie sú CD-DA dostupné. Tieto disky sú schopné prenášať i video a ponúkajú i obmedzenú možnosť interaktivity. Kapacita jednovrstvového DVD-Audio disku je klasických 74 minút ale v plnej surround kvalite (to je skoro 8,5 hodiny v CD-DA kvalite!). Naviac zvuk môže byť nahraný ako Dolby Digital, čo umožňuje jeho prehrávanie i na klasickom DVD prehrávači.
Rovnako ako ďalšie formáty, i DVD-Audio je plne podporované DVD Fórumom a bol prijatý v marci roku 1999. Rok potom bola špecifikácia doplnená o ochranu proti kopírovaniu a vodoznak. DVD-Audio prehrávače je dnes možné kúpiť i na našom trhu. Exitujú i DVD-Audio prehrávače len na prehrávanie zvuku (prvými DVD-Audio prehrávačmi boli tieto: Denon DVD-3300, JVC XV-D721BK (Kanada), JVC XV-D723GD (USA), Kenwood DV-4070 a DV-4900, Onkyo DV-S939, Panasonic (Technics) DVD-A7 a DVD-A10, Toshiba SD-9200). Tieto prehrávače samozrejme zvládajú i klasické CD-DA.
Potešujúcou informáciou je, že na rozdiel od DVD-Video, DVD-Audio nepracuje s kódmi regiónov. Nemusíte sa teda báť že si z dovolenky priveziete DVD, ktoré si doma nepustíte.
Keď porovnáme DVD-Audio a DVD-Video zistíme, že Audio dovoľuje použiť dátový tok 9,6 Mbps, proti 6,144Mbps u Videa a používa MLP (Meridian Lossless Packing) bezstratovej kompresie. Tá je síce menej účinná než Dolby Digital, ATRAC alebo MPEG, ale umožňuje pôvodný signál zrekonštruovať do pôvodného tvaru. Vzorkovacia frekvencia je 96 kHz čo znamená frekvenčný rozsah až 40 kHz. Vzorkuje sa lineárne (LPCM) do 24 bitov a to predstavuje dynamický rozsah až 144 dB.
Pre 24-ti bitové vzorky na 96 kHz pre šesť kanálov by sme s dátovým prenosom 9,6 Mbps, vyhradených pre DVD-Audio, asi nevystačili. K tomu by bolo nutné mať aspoň 13,8 Mbps. A práve preto tu bola nasadená kompresia MLP, ktorá zrazí dátový tok až na polovicu, a zväčší kapacitu zo 65 minút na 74. Naviac táto kompresia nevyžaduje veľký výpočtový výkon na strane dekodéru. Ako sa kombinujú LPSM a MLP, aby sa všetko na DVD-Audio vôbec zmestilo, ukazuje nasledujúca tabuľka:
|
Vzorkovanie |
Šírka slova |
Kanál |
|||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
48 |
16-20 |
LPCM |
|||||
|
44,1 |
24 |
LPCM |
|||||
|
96 |
16-20 |
LPCM |
MLP |
||||
|
88,2 |
24 |
LPCM |
MLP |
||||
|
192 |
16-20 |
MLP |
Nie je možné |
||||
|
176,4 |
24 |
MLP |
Nie je možné |
||||
V druhej tabuľke sú údaje o tom, ako dlho bude takéto DVD-Audio v závislosti na použitom kódovaní ,vzorkovaní,počtu kanálov atd hrať:
|
Kanálov |
Kvalita |
Čas prehrávania |
Čas prehrávania |
||
|
LPCM |
MLP |
LPCM |
MLP |
||
|
2 kanály |
48 kHz, 24 bitov, 2ch |
258 |
409 |
469 |
740 |
|
2 kanály |
192 kHz, 24 bitov, 2ch |
64 |
119 |
117 |
215 |
|
6 kanálov |
96 kHz, 16 bitov, 6ch |
64 |
201 |
117 |
364 |
|
5 kanálov |
96 kHz, 20 bitov, 5ch |
61 |
137 |
112 |
248 |
|
2 kanály & |
96 kHz, 24 bitov, 2ch + |
48 každý
|
79 každý
|
78 každý |
144 každý |
DVD-Audio umožňuje voliteľne použiť i iné kódovanie ako napríklad Dolby Digital, MPEG-1 stereo, MPEG-2 multi kanál alebo DTS či SDDS atd.
Podobne ako DVD-Video i tu nájdeme na disku adresár VIDEO_TS, kde sú uložené všetky obrazové objekty (video i statické obrázky, navigácia, kompresovaný zvuk pre video). To najdôležitejšie, teda zvuk, je v adresári AUDIO_TS. Teda presnejšie povedané, audio v najvyššej kvalite, statické obrázky, texty a navigácia. Tu sa nachádzajú tieto súbory:
· SAMG (Simple Audio ManaGer) je obdoba známej TOC, ktorá umožňuje prehrávať jednotlivé stopy na DVD prehrávačoch určených iba pre DVD-Audio;
· AMG (Audio ManaGer) je TOC ako pre video, tak i audio zóny a obsahuje AMG informácie a menu;
· ASVS (Audio Still Video Set) obsahuje statické obrázky pre jednotlivé zvukové stopy;
· AOB (Audio OBjects) sú samostatné zvukové dáta (obdoba VOB u DVD video)
2.4. DVD-RAM
Prvými zapisovateľnými DVD mechanikami sa stali tzv. DVD-RAM firiem Toshiba, Panasonic a Hitachi. DVD-RAM mali kapacitu 2,6GB na jednu stranu. K tomuto médiu mali byť i obojstranné disky s 5,2GB, ale s príchodom 4,7GB DVD-RAM média s hustejšou štruktúrou sa na nich nedostalo. Toto DVD-RAM ako dvojstranné má mať kapacitu 9,4GB. Mechaniky sú schopné i DVD-RAM prepisovať a vedia prečítať nielen vlastný DVD-RAM, ale i CD-ROM, CD-RW, DVD video, DVD-ROM i DVD-R. Veľkou nevýhodou tohoto formátu je, že je neprenosný. To znamená, že sa dá prečítať jedine na mechanike DVD-RAM a nikde inde (mimo niekoľkých DVD mechaník a prehrávačov priamo od Panasonica, Hitachi a Toshiby)! Predstavuje preto skôr náhradu magnetooptických médií, kde vykazuje podstatne nižšie ceny na jeden megabajt nahraných dát, prípadne v špeciálnych aplikáciách, ako je napr. DVD kamera. Hitachi v roku 2001 začala predávať hneď niekoľko modelov týchto kamier.
DVD-RAM, podobne ako CD-RW, používa technológiu fázovej zmeny. Výrobcovia udávajú, že sa dá prepísať až stotisíckrát. Životnosť sa predpokladá o niečo menšia ako u CD-R - 50 rokov. Pre zápis slúžia teploty od 400 do 700°C, k zmazaniu potom postačí 200°C. Najmenší rozmer pitov je 0,43µm, oproti 0,83µm u CD. Rozteč stop je maximálne 0,74µm oproti 1,6µm u CD. Parametre pre 4,7GB médium sú samozrejme ešte menšie. Pre zápis sa používa Zone CLV. Tok dát je teda vždy spojitý, ale cez celé médium sa niekoľkokrát mení (zvyšuje).
DVD-RAM média môžu byť buď v uzavretých krabičkách, ktoré sa vkladajú priamo do DVD vypaľovačky, alebo ponúkajú i druhú možnosť, síce sú v krabičkách (tie sa dajú i s médiom rovnako zasunúť do mechaniky), ale dajú sa z nich i vyberať. Potom je možné s nimi zachádzať ako s CD a volne ich vložiť na platňu DVD rekordéra.
Ako to celé funguje? Na DVD-RAM médiu si môžete všimnúť zvláštneho vzoru. To nie je okrasa, ale technológia. U CD-R/RW ste zvyknutí na súvislú vodiacu drážku a radu pitov a land, ktoré sú nositeľmi informácie. DVD-RAM je už, povedzme, priamo z výroby, tzv. "nasektorované". Jednoducho si predstavte, že sa na DVD-RAM médiu striedajú klasické hory doly a miesta hladké, kde sú len vypálené pity. Pity sa inak vypaľujú jak do drážky, tak i na vyvýšené miesta. Takto sa ukladajú dáta. Informace o tom, čo sa kde nachádza - adresácia, je potom na tých hladkých miestach. To je taktiež jeden z dôvodov, prečo DVD-RAM nie je kompatibilná s klasickými DVD. Naviac drážka je mierne zvlnená. To je vraj preto, že sa tak lepšie predchádza malým defektom, čo pri takto hustom zázname nie je vôbec od veci.
Taktiež zloženie DVD-RAM je oproti CD-R/RW trochu iné. Ako záznamová vrstva slúži GeTeSb2Te3Sb, na rozdiel napr. od CD-RW alebo DVD+RW, kde to je zlúčenina striebra, telúru, antimónu a india. U DVD si tak môžete povšimnúť, že odrazová vrstva sa nenachádza úplne na okraji média, ale je zaliata v polykarbonátu. Tým je zaručená vyššia ochrana DVD, ale tým pádom sú kladené ďaleko vyššie nároky na technológiu výroby.
Veľkou nevýhodou DVD-RAM je jeho nekompatibilita. DVD prehrávače ani mechaniky si s ním väčšinou neporadia. I tak ale existuje niekoľko mechaník, ktoré DVD-RAM zvládajú.
2.5. DVD-R/RW
DVD-R používa rovnakú technológiu ako CD-R, teda farbivo a pre DVD-RW fázovú zmenu. Prvá verzia 1.0 mala kapacitu 3,95GB (október 1997), druhá 2.0 už 4,7GB (prvý DVD rekordér, ktorý podporoval verziu 2.0, bol Pioneer DVR-S201). Od roku 2000 existujú dva formáty.
· General DVD-R(G), ktorý používa laser 650nm (namiesto 635nm), aby sa na DVD-R dalo zapisovať i na DVD-RAM mechanikách. Je určený pre domáce použitie;
· Authoring DVD-R(A) je určený pre profesionálne použitie. Nedá sa na ne zapisovať na DVD-R(G) vypaľovačkách.
Z tohto rozdelenia je jasné, že DVD rekordér, ktorý DVD-RAM vypaľovať nevie, bude používať DVD-R(A), zatiaľ čo DVD-RAM vypaľovačka (napr. Panasonic LF-D321JD) musí používať DVD-R(G). Nie je možné používať v DVD-R(A) vypaľovačke média DVD-R(G) a naopak. Obidve sú ale čitateľné v DVD prehrávačoch.
Jedine tento DVD recordable formát bol od začiatku navrhnutý tak, aby bol kompatibilní s DVD prehrávačom a DVD-ROM. DVD-R/RW (predtým sa taktiež označoval DVD-R/W) je ďalším formátom, ktorý je podporovaný DVD Fórumom, podobne ako DVD-RAM. Jeho hlavnými predstaviteľmi sú Pioneer, JVC, TDK a Sharp.
Prvý DVD-R(A) video rekordér, ešte s kapacitou 3,95GB (verzia 1.0), začal Pioneer predávať už v októbri 1997. Cena bola naozaj pikantná - 17 000USD! Nová verzia 1.9 s kapacitou 4,75GB sa objavila v máji 1999. To už bola cena menej ako tretinová, 5 400USD. Verziu 2.0 máme od konca roku 2000. Mechaniky podporujúce verziu 1.9 sa dajú na 2.0 jednoducho upraviť zmenou firmwaru. DVD-R média podľa verzie 2.0 sa dajú zapisovať iba na mechanikách podľa verzie 2.0. Rovnako ako staré médiá podľa verzií 1.9 (4.7GB) i 1.0 (3,95GB). Opačne to samozrejme nejde. 3,95GB média v dnešnej dobe úplne vymizli z obchodov.
DVD-R(G) je na svete od mája 2001 (1 000USD). Na konci roku 2001 sa rozšírili v predaji stolné DVD-R/RW rekordéri pre domáce použitie. Výhodou DVD-R diskov je, že je možné ich použiť i na DVD-ROM mechanikách.
Prepisovateľným variantom DVD-R je DVD-RW. Rovnako ako CD-RW alebo DVD+RW používa technológiu fázovej zmeny. Prvé DVD-RW sa objavili na japonskom trhu už v decembri 1999 (2 500U$). Tieto disky však neboli s klasickým DVD kompatibilné a to preto, že používali iný logický formát. Nová verzia 1.1 už ponúka väčšiu kompatibilitu, ktorá je ovplyvnená len schopnosťou DVD prehrávača alebo mechaniky čítať média s nižšou odrazivosťou. Tá je u DVD-RW asi na úrovni dvojvrstvového DVD. Keď vaše DVD zvládne dvojvrstvové DVD-Video, tak s najväčšou pravdepodobnosťou zoberie i DVD-RW. DVD-RW média sa dajú prepísať až 1 000×.
Porovnanie DVD-R a DVD-RW:
|
|
DVD-R |
DVD-RW |
|
Technológia |
Wobbled Land & Groove dye |
Wobbled Land & Groove fáz. zmena |
|
Kapacita |
3,95 a 4,7 GB |
4,7 GB |
|
Kompatibilita s DVR |
Plne kompatibilná |
Od v1.1 plne kompatibilná |
|
Rozmer |
120 mm |
120 mm |
|
Hrúbka |
2 × 0,6 mm |
2 × 0,6 mm |
|
Otáčanie |
CLV |
CLV |
|
Vzdialenosť stôp |
0,74 µm |
0,74 µm |
|
Min. veľkosť pitu |
0,4 µm |
0,4 µm |
|
Frekvencia drážky |
140 kHz |
140 kHz |
|
NA |
0,6 |
0,6 |
|
Modulácia |
8 : 126 RLL (2, 10) |
8 : 126 RLL (2, 10) |
|
Odrazivosť |
45 - 85% |
18 - 30% |
Porovnanie DVD+RW a DVD Video:
|
|
DVD+RW |
DVD Video 4,7GB |
|
Rozmer |
120mm |
120mm |
|
Záznamová vrstva |
Fázová zmena |
Výlisok |
|
Vln. dĺžka laseru |
650nm |
650/635nm |
|
NA |
0,6 |
0,6 |
|
Rozmer pitu |
0,4µm |
0,4µm |
|
Rozteč stop |
0,74µm |
0,74µm |
|
Kódovanie |
8:16 |
8:16 |
|
Veľkosť sektoru |
2 048 bytov |
2 048 bytov |
|
Chybová korekcia ECC |
Reed-Solomon Product Code |
Reed-Solomon Product Code |
|
Dĺžka ECC bloku |
16 sektorov |
16 sektorov |
|
Odrazivosť |
18-30% |
45-85% |
2.6. LightScribe
Pokiaľ sa zaujímate o vypaľovanie a o optické technológie napr. len okrajovo, nemohli vám uniknúť prvé informácie o nástupu novej technológie vyvinutej firmou Hewlett-Packard. Po spolupráci s predným výrobcom médií, spoločnosťou Mitsubishi Chemical, predstavila po prvýkrát LightScribe na výstave CES v Las Vegas na začiatku roku 2004. Po roku sa vypaľovačky so schopnosťou „kresliť“ na správnu stranu média dostávajú do predaja.
LightScribe má s Disk T@2 (technológia od firmy Yamaha, kresliť text pomocou laseru na napaľovaciu stranu média, tým sa ale skracovala kapacita média) spoločnú iba myšlienku, čo najdostupnejší spôsob potlače napálených CD-R (DVD-R) priamo vypaľovačkou. Potlač, kreslenie ani vypálenie však nie sú pre LightScribe vhodné výrazy. Výsledný efekt je síce veľmi podobný potlače, ale vzhľadom k procesom pri jeho tvorbe je mi najbližšie výraz „gravírovanie“. Gravírovanie laserom do rôznych materiálov nie je nič nového. Na reklamných a ozdobných predmetoch sa s touto technikou stretávame pomerne často. Ťažko odhadnúť, čím sa nechali vývojári LightScribe inšpirovať. Či ich naštartoval Disk T@2, gravírovacia technika, či dávno známe chemické procesy fotocitlivých zlúčenín.
3. Nové médiá
3.1. Blu-ray (Modrý laser)
Typ laseru schopného zapisovať informáciu s päťkrát väčšou hustotou ako infračervené lasery, ktoré sa zatiaľ obvykle používajú. V 1993 IBM demonštrovala hustotu záznamu 2.5 miliardy bitov na štvorcový palec na magneto-optickom disku. Očakáva sa, že modré lasery budú komerčne používané v priebehu niekoľko budúcich rokov.
Modrý laser je budúcou generáciou veľkokapacitných optických záznamových médií. Na jednovrstvový disk o veľkosti bežného CD je možné za použitia modrofialového laseru s vlnovou dĺžkou 405nm uložiť až 27 GB dát. Okrem Panasonicu sa na uvedenie nového štandardu "Blu-ray Disc" podieľajú i spoločnosti Hitachi Ltd., LG Electronics Inc., Pioneer Corporation, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics Co. Ltd., Sharp Corporation, Sony Corporation a Thomson Multimedia.
Blu-ray síce na CES ukázal ROM čítacie mechaniky, ale tie boli naozaj skôr laboratórneho rázu, predovšetkým preto, že pre ne zatiaľ nie je žiadna špecifikácia. HD DVD ROM naopak už prijala verziu 0,9. Mnohí výrobcovia ale nabádajú, že nie je treba sa držať ROM, pretože Blu-ray mechaniky už dlhšie ako rok existujú ako vypaľovačky. Dokonca sa špekuluje, že by sa prvé mohli už začať objavovať v OEM PC. V súčasné dobe sa Dell a HP, obidvaja členovia Blu-ray spoločenstva, snažia v USA nájsť pre Blu-ray potrebné zázemie, hlavne čo sa týka nadšencov, čo prahnú po nových technológiách.
3.2. HD - DVD
HD DVD je štandard navrhnutý Toshibou a NECom ako nástupca za dnešné DVD. Tým však konkuruje Blu-ray, ktoré navrhuje Matsushita, Sony, Philips a Samsung. Obidva formáty využívajú fialového laseru, ale líšia sa kapacitou, ktorá sa u Blu-ray pohybuje okolo 27 GB, pričom u HD-DVD je kapacita 15 GB pre jednovrstvové disky pre čítanie, 30 GB pre dvojvrstvové disky určené pre čítanie a 20 GB pre jednovrstvové disky určené k zápisu. Týmto by sa mohlo zdať, že má Blu-ray navrch, ale zatiaľ čo práve Blu-ray nie je spätne kompatibilný s dnešnými DVD, HD DVD je spätne kompatibilný ako s DVD, tak i s CD.
DVD Fórum zatiaľ odsúhlasilo HD DVD-ROM formát vo verzii 0.9 celkom tesne, hlasovanie dopadlo 8:6. Lenže počet členov riadiacej komisie, ktorá o týchto záležitostiach rozhoduje, bude rozšírený a očakáva sa, že u nových členoch bude mať HD DVD väčšiu podporu.
Koniec roku 2007 priniesol stále silnejúci boj obidvoch nástupcov DVD. Prinajmenšom sa ukazulo, že každá z bojujúcich
strán sa uchylila k trochu inej stratégii. Zatiaľ čo NEC (HD DVD) už je de-facto schopný pomaly dodávať mechaniky určené len pre čítanie, Blu-ray sa venuje viac nahrávaniu. Už koncom roku 2004 NEC ukazoval svoj prototyp ROM mechaniky a jeho predpoklad je, že už koncom roku 2005 by sa mala stať súčasťou normálnych počítačov a mala by si nájsť cestu i do domácností ako klasický stolný prehrávač. Hlavnou úlohou je teda presvedčiť filmové štúdia a zabezpečiť čo najviac lisovaných filmov na HD DVD. No koncom roku 2008 sa HD DVD stalo mŕtvym médiom a jeho úlohu naplno prebrala Blue-Ray. Väčšia kapacita je lákavejšia, no hlavnou príčinou sa stala cenova výhodnosť média.
3.3. EVD
Nadšení Číňania sa snažia poraziť DVD vlastným formátom, s ktorým by ušetrili veľké finančné náklady za licencie. Koncom roku 2003 to vyzeralo na frontálny útok. Ale už v januári 2004 sa objavili prvé chmáry. Teraz sú tu ďalšie.
Ako sa zdá, tak nadšenie pre EVD sa v Číne nenaplnilo a to i napriek tomu, že 6. júna 2004 ho ministerstvo informatiky posvätilo ako oficiálny čínsky štandard. Shinco dokonca začalo prehrávač EVD predávať už v novembri 2003 (nasledované firmami Sichuan Changhong, SVA a Amoi Electronics). To ale nestačí, pretože reakcia prostých užívateľov je chladná, aj z dôvodu, že cena EVD je vyššia ako konkurenčné DVD. Tamojší výrobcovia DVD prehrávačov sa nasadeniu EVD do výroby bránia.
Navyše sa v Číne objavili i ďalšie konkurenčné formáty HVD (high-definition versatile disc) a HDV (high-definition digital video). Možným nepriateľom sa taktiež môže stáť FVD (Forward Versatile Disc), vyvinutý v taiwanských Opto-electronics & Systems Laboratories a používajúci MS Windows Media Video 9 (WMV9) spolu WMA 9, ktorý je naviac pod ochranou DVD Fóra. A to už vôbec nehovoríme o HD DVD alebo Blu-ray.
3.4. PC HD ready
Počítače sú na tom teraz vlastne najlepšie. Pre High Definition (HD) video tu už teraz vlastne máme potrebné nástroje. Otázka média je v tomto ohľade bezpredmetná, ide o softwarové nástroje pre dekódovanie. Kodek pre Windows Media Video 9 (WMV9) už existuje (ten bude používať i Blu-ray a HD DVD). Čo sa týka MPEG-4 AVC nazývaného tiež H.264, tak s tým si poradia už niektoré komerčné nástroje, ako napr. PowerDVD 6 Deluxe od CyberLink (i toto kódovánie budú používať Blu-ray a HD DVD), skoro by sa mal objaviť i prehrávač WinDVD od Inter-Video.
Pre stolné prehrávače je kódovanie trochu väčší problém. Nemajú totiž univerzálny procesor a softwarové nástroje (i keď tie pre prehrávanie DivX, to sú vlastne len upravené počítače).
3.5. Absencia špecifikácie AACS všetko brzdí
Už od začiatku vývoja nástupcov súčasného DVD sa preberá otázka zabezpečenia. Filmové štúdia by radi mali istotu, že sa nebude opakovať situácia CSS, keď vlastne teraz nič nebráni voľnému kopírovaniu DVD-video s touto ochranou. A tak i keď sa úplne samozrejme hovorí o konci tohto roku, ako roku nástupu modrého laseru, nikto nepripomína fakt, že zatiaľ nie je špecifikácia AACS (Advanced Access Content System), čo by malo byť spoľahlivé zabezpečenie proti kopírovaniu. Zatiaľ sa o ňom ani veľa nevie. Predpokladom je 128bitové kódovanie s certifikátom.
Ako málo bezpečné sa v počítačoch javia napr. analógové RGB a DVI výstupy. Na nich by sa dalo dekódované video bez problémov zachytávať. V súčastnosti takéto video budú schopné prehrávať iba špeciálne vybavené grafické karty s HDCP (High-bandwidth Digital Contents Protection). Je ale otázne čí výrobcovia budú schopní reagovať tak rýchlo. Ale napr. nVidia už oznámila, že HDCP vývoj dokončila a je schopná ich do kariet aplikovať, no má pre zmenu problém s licenciou. Možným riešením, skôr ako sa takéto karty objavia, je výmena monitoru s potrebným dekóderom. alebo by sa PC z prehrávania dalo úplne vypustiť.
3.6. Aké sú možné scenáre príchodu nových médií
1. Objavia sa multifunkčné mechaniky, čo sa javí ako najviac pravdepodobné, kopírujúci predchádzajúci vývoj. Pre užívateľa by nebolo podstatné, či Blu-ray alebo HD DVD. Ako sa ale objavujú ďalšie podrobnosti a správy, javí sa táto možnosť ako stále menej pravdepodobná. Každopádne doterajší vývoj stál obrovské peniaze.
2. Použitie obidvoch formátov (Blue-ray, HD DVD) sa ostro oddelí, čo je vízia, ktorá vychádza z predpokladov, ktoré každá strana do vývoja vkladala. Blu-ray malo byť vysokokapacitné médium, určené pre zálohovanie veľkého objemu dát. HD DVD bolo plánované ako ozajstný nástupca DVD-video, teda o nejakom nahrávaní sa zo začiatku vôbec nehovorilo. Tomu vyhovuje taktiež jeho konštrukcia, ktorá je veľmi podobná DVD a ani výrobné linky, ani prehrávače nepotrebujú veľa zmien, aby HD DVD zvládli. U Blu-ray je to presne naopak.
3. Blu-ray i HD DVD zmetie tretí formát ktorým by mohlo byť EVD (Enhanced Versatile Disc), to má ale pomerne malú kapacitu (dvojvrstvové 11GB), alebo FVD (Forward Versatile Disc). Táto možnosť je najmenej pravdepodobná, ale nezabúdajme ako je čínsky trh obrovský (tieto technológie si tam sami vymysleli, aby sa obišli plateniu poplatkov za licencie) a EVD sa začínajú už v obchodoch objavovať.
4. Ani jeden z uvedených médií sa nepresadí, čo je absolútne nepravdepodobné. Preskočením tejto etapy vývoja by sa aplikoval rovno holografický spôsob záznamu, ktorý už pomaly naberá sily a nie je ďaleko doba, kedy sa objavia prvé komerčné prehrávače.
3.7. Čo je to holografická pamäť
Holografia preniká cez limity hustoty bežnej pamäte tým že namiesto nahrávania iba na povrch nahráva do celej hĺbky média. Na rozdiel od ostatných technológií, ktoré nahrávajú jedny databity trochu dlhšie, holografia nahráva a načítava milióny datových bitov jednoduchým svetelným bleskom. Toto umožňuje oveľa vyššie rýchlosti prenosu ako v obvyklých pamäťových jednotkách. Vysoké pamäťové kapacity a rýchle prenosové rýchlosti, kombinované s trvanlivým, spoľahlivým a lacným médiom vytvárajú z holografie ten najlepší výber pre pamäte ďalšej generácie a taktiež uspokojuje distribučné potreby.
Okrem toho, flexibilita technológie umožňuje vývoj širokého výberu holografických pamäťových produktov od ručných prístrojov pre spotrebiteľov až po pamäťové produkty pre podniky. Predstavte si 50 hodín videa vysokej kvality na jednoduchom disku, 50,000 piesní na poštovej známke, alebo 500,000 röntgenových lúčov na kreditnej karte. Holografická paměť to všetko umožňuje.
Svetlo s jednoduchého laserového lúču sa rozdelí na dva lúče: na signálový lúč ktorý prenáša data a na základný lúč. Na mieste kde sa tieto dva lúče preseknú v nahrávacom médiu sa vytvorí hologram. Proces zakódovania dát na signálový lúč je uskutočňovaný pomocou modulátora priestorového svetla (SLM). SLM prekladá elektronické data 0 a 1 na optický “mozaikový” vzor pozostávajúci z tmavých a svetlých pixelov. Dáta sú zoradené v rade alebo strane z miliónov bitov. Presné číslo bitov ja určené pixelovým súčtom na SLM.
V bode kde sa základný lúč a signálový lúč preseknú sa nahrá hologram do úložného media ktoré je citlivé na svetlo. Chemická reakcia ktorá nastáva umožňuje uloženie hologramu. Striedaním uhlu základného lúča alebo pozície media sa môžu stovky jedinečných hologramov nahrať do celého objemu materiálu.
Aby sa dáta dali prečítať, základný lúč sa odkloní od hologramu pokial sa uložené informácie obnovia. Tento hologram je potom projektovaný na detektore, ktorý načítava celé datastrany s miliónmi bitov naraz. Toto súbežné načítavanie dát umožňuje holografii jej vysoké prenosové rýchlosti.
Spoločnosť SONY predstavila technológiu Micro-Reflector recording. Jedná sa o holografický zápis na disk. Tu sa využíva vzájomné skladanie dvoch lúčov svetla na záznamovej vrstve.
Využíva sa polovodičová dióda, ktorá reaguje na modro-fialové svetlo. Dané svetlo má vlnovú dĺžku 405 nanometrov a dióda ho eliminuje. Lúče ležia oproti sebe a každý z nich je zameraný na médium z jednej strany.
Dosiaľ dosiahnutá hustota záznamu je 1,25 GB na jednu z vrstiev 12 centimetrového optického disku. Ak má teda médium 4 záznamové vrstvy, uloží sa naň celkovo 5 GB záznamu. Pri tom vzdialenosť medzi jednotlivými záznamovými vrstvami je len 50 mikrometrov. Počas zápisu majú oba lúče, teda zapisujúci aj referenčný energiu 4,5mW. Počas čítania dokonca len 0,67mW. Záznamová vrstva je z fotopolyméru s hrúbkou 250 mikrometrov. Tá je uložená medzi dvoma ochrannými vrstvami, každá z nich má 600 mikrometrov.
Pri médiu so štyrmi záznamovými vrstvami sa objavili problémy so silou reprodukčného signálu. Ten klesá, čím je záznamová vrstva hlbšie v médiu. Pri štvrtej vrstve je signál o polovicu slabší ako pri vrstve prvej. Prenosová rýchlosť dát na tom tiež nie je práve najlepšie.
Spoločnosť SONY do budúcna plánuje médium s 20 vrstvami, každá s kapacitou až 25 GB dát. Tak by malo jedno médium neuveriteľných 500GB, čo je viac ako väčšina pevných diskov na trhu.
Záver
Práca bola zameraná problematike zápisu a ukladaniu dát, magnetickému záznamu a prenosným diskovým jednotkám. Práca sa zameriava aj na nové médiá, trendy vývoja a možné scenáre ich príchodu na trh. Tento rok zaniklo prvé z týchto médií (HD DVD) a pritom sa na trh k smrteľníkom ani nedostalo. Ako reálneho nástupcu HDD a DVD považujem holografické disky aj keď posledné mesiace sa objavuje viac a viac záporných ohlasov.
Použitá literatúra:
- www.google.com- rôzne fórá
- Použité obrázky z odbornej literatúry Košickej Univerzity