Общий обзор

Технология DVD-R (Recordable) позволяет кому угодно создавать диски DVD на рабочем столе. Концептуально похожий на CD-R (Compact Disc Recordable), DVD-R является однократно записываемым носителем, который может содержать любой тип информации, который обычно размещается на массово выпускаемых дисках DVD: видео, аудио, изображения, файлы данных, мультимедийные приложения и так далее. В зависимости от типа записанной информации диски DVD-R можно использовать на стандартных устройствах воспроизведения DVD, включая большинство дисководов DVD-ROM и проигрывателей DVD-Video. Совместимость с существующими проигрывателями и дисководами - ключевой атрибут этого формата.

Диск DVD-R способен хранить максимум либо 4.7, либо 3.95 миллиардов байт информации на каждой стороне, в зависимости от типа используемого носителя. Поскольку формат DVD поддерживает двусторонние носители, до 9.4 GB информации могут храниться на одном двустороннем диске DVD-R.

В зависимости от используемого привода, данные можно записывать на диск либо на скорости "1X" DVD, эквивалентной 11.08 Мбит/сек, либо на скорости "2X", равной 22.16 Мбит/сек. Скорость передачи "1X" для DVD приблизительно в девять раз превышает скорости передачи "1X" для CD-ROM. После записи диски DVD-R можно читать на тех же скоростях, что и диски массового производства, в зависимости от "X"-фактора используемого привода DVD-ROM. Эти скорости передачи плюс емкость, совместимость и соответствие мировым стандартам DVD делают DVD-R исключительно жизнеспособным и выгодным носителем.

Зачем Вам DVD?

1. Четкость изображения. Допустим, у Вас есть видеозапись на кассете miniDV, Digital8 или Hi8. Это значит, что Вы цените качество картинки и заплатили за то, чтобы иметь кадр с разрешением 720х576 пикселей. А ведь это именно то самое разрешение, которое используется в DVD-Video! Записав Ваш сюжет на DVD, Вы не потеряете ни единого пикселя. Конечно, Вы также ничего не потеряете, если будете продолжать насиловать камеру, используя ее в качестве видеомагнитофона. Но скорее всего, Вы побережете ее и перепишете свою запись на кассету VHS с потерей качества. Разрешение упадет в два раза - до 352х576, а вместе с ним и четкость изображения.
2. Произвольный доступ. Вспомните, как долго приходится перематывать ленту, чтобы добраться до желаемого эпизода. Или представьте, что гости уже расселись и ждут, а пленка не перемотана на начало. Хорошо, если у Вас видеомагнитофон с быстрой перемоткой. А если камера? Видеокамеры мотают очень медленно. Никакого терпения не хватает. С DVD у Вас этих проблем не будет! Вставив диск в проигрыватель или компьютер, Вы сразу получите на экране меню с перечислением эпизодов, и сможете мгновенно перейти к любому из них.
3. Долговечность. Магнитная лента сохнет, крошится, изнашивается и размагничивается. Уже через десять лет можно видеть как портится аналоговая запись. А "время жизни" DVD-R по оценкам компании Pioneer - до 100 лет! Остается только хранить диски в коробочках, защищенных от пыли и солнечного света, и не царапать их.
4. Доступность. Уже сегодня запись своего собственного DVD стала доступной. Цена используемых материалов на единицу экранного времени для DVD Video приблизительно равна затратам на покупку miniDV и постепенно снижается.
5. Специальные приложения. Существуют приложения, которые так и просятся на DVD. Например, реклама в витрине магазина, на выставке или на большом уличном экране. Ролик, записанный на DVD будет проигрываться без остановки и перемотки 24 часа в сутки 7 дней в неделю! А самый дешевый DVD-плеер типа BBK легко заменит Вам компьютер для проекции слайд-шоу.

Технология DVD-R

DVD-R это однократно записываемый формат, то есть данные могут быть записаны на диск и храниться без боязни случайно их удалить. Основополагающая технология записи похожа на используемую в CD-R, за исключением того, что данные записываются с увеличенной скоростью и плотностью.

DVD-R, как и CD-R, использует технику вращения с постоянной линейной скоростью для того, чтобы максимально уплотнить данные по всей поверхности диска. Это превращается в переменное число оборотов диска в минуту (variable RPM) по мере продвижения процесса чтения/записи от внутренней одной границы к другой. Запись начинается на внутреннем радиусе, а заканчивается на внешнем. На скорости "1X" вращение диска изменяется от 1623 до 632 об/мин для носителя емкостью 3.95 GB, и с 1475 до 575 об/мин для носителя 4.7 GB в зависимости от позиции головки записи/чтения над поверхностью диска. На диске 3.95 GB трековый шаг, или расстояние от центра одного витка спирали информационной дорожки до центра соседнего витка составляет 0.8 микрона, что вдвое меньше, чем на CD-R. Диски емкостью 4.7 GB имеют еще меньший трековый шаг - 0.74 микрона.

Габариты диска DVD-R

Для того, чтобы достичь шести-семикратного увеличения плотности хранения данных по сравнению с CD-R, нужно было изменить две ключевых характеристики записывающих устройств: длину волны записывающего лазера и относительное отверстие объектива, который его фокусирует. В технологии CD-R применяется инфракрасный лазер с длиной волны 780 нанометров (нм), в то время как DVD-R использует красный лазер с длиной волны либо 635, либо 650 нм. В то же время, относительное отверстие объектива типичного устройства CD-R равно 0.5, а устройсва DVD-R - 0.6. Такие характеристики аппаратуры позволяют наносить на диски DVD-R метки размером всего лишь 0.40 мкм, что гораздо меньше минимального размера метки CD-R - 0.834 мкм.

Нижеследующая таблица подчеркивает отличия основных параметров обоих форматов DVD-R в сравнении с CD-R. Заметьте ссылки на типы DVD-R носителей "Authoring" и "General"; отличия между этими типами изложены в отдельной главе.

Параметр	DVD-R (Authoring)	DVD-R (General)	CD-R
Тип носителя	Однократно записываемый	Однократно записываемый	Однократно записываемый
Длина волны (запись)	635 нм	650 нм	780 нм
Длина волны (чтение)	650 нм	650 нм	770-830 нм
Мощность при записи	6-12 мВт	6-12 мВт	4-8 мВт
Относительное отверстие (запись)	0.60	0.60	0.50
Относительное отверстие (чтение)	0.60	0.60	0.45
Отражающая способность	R(14H) > 0.6	R(14H) > 0.6	R(top) > 0.65

Запись на дисках DVD-R осуществляется путем применения записывающего слоя красителя, который необратимо видоизменяется под действием остро сфокусированного луча красного лазера. Это красящее вещество нанесено на прозрачную поликарбонатную подложку, которая формирует одну сторону "тела" целого диска. Эта подложка изготавливается путем инжекционного литья и имеет на своей поверхности микроскопическую спиральную дорожку в форме желобка. Этот желобок используется для направления лазерного луча пишущего привода DVD-R во время процесса записи, и по окончании процесса содержит в себе записанную информацию. В желобок также запрессован сигнал в виде волнообразных "колебаний" для синхронизации привода шпинделя дисковода DVD-R во время процесса записи, а поле между желобками имеет специальные лунки - так называемые "полевые пре-питы" ("Land Pre-Pits" - LPP) - для целей адресации.

Затем, тонкий слой металла напыляется на записывающий слой для того, чтобы читающий лазер мог отразиться от диска во время воспроизведения. После этого защитный слой наносится на металлическую поверхность, подготавливая эту сторону диска к склейке с другой стороной.

Перечисленные шаги выполняются для каждой стороны диска, предназначенной для записи. Если требуется только одна сторона, то противоположная сторона может содержать ярлык или какую-либо другую визуальную информацию, такую как голографические рисунки или "водяные знаки". Если нужен двухсторонний диск, то две одинаковые записывающие стороны можно склеить вместе, как изображено на рисунке ниже. В этом случае каждая из сторон должна считываться непосредственно при помощи переворота диска, поскольку формат DVD-R в настоящее время не поддерживает двухслойную технологию.

Пример двухстороннего диска (без соблюдения масштаба):

1 - прозрачная подложка, 2 - записывающий слой, 3 - отражающий слой, 4 - защитный слой, 5 - клеящий слой.

Принцип записи основан на кратковременном воздействии на записывающий слой мощного (около 8-10 милливатт) лазерного луча, остро сфокусированного на поверхности слоя. По мере нагрева красителя, он необратимо изменяется, так что в желобке формируются микроскопические метки. Эти метки различаются по длине в зависимости от того, как долго пишущий лазер включен или выключен, что и является способом нанесения информации на диск. Светочувствительность записывающего слоя была подобрана под подходящую длину волны, так что облучение окружающим светом или воспроизводящим лазером не нарушит запись. Воспроизведение происходит при помощи фокусировки менее мощного лазера с приблизительно такой же длиной волны (635 или 650 нм) на поверхность диска. Участки между метками имеют хорошую отражательную способность, что означает, что большая часть света возвращается в оптическую головку проигрывателя. И наоборот, нанесенные метки имеют небольшую отражательную способнось, поэтому очень немного света возвращается в головку. Таким образом, этот узор типа "вкючено-выключено" интерпретируется, как модулированный сигнал, который впоследствии декодируется устройством воспроизведения в исходные пользовательские данные.

Ожидаемое время жизни носителей DVD-R

Ожидаемое время жизни является ключевым вопросом вопросом в разговоре об использовании DVD-R в таких приложениях, как видео, издательское дело и различные виды архивирования. Несмотря на то, что каждый производитель дисков имеет свою собственную оценку предполагаемого времени жизни носителей, сохранность дисков Pioneer DVD-R в настоящее время оценивается лучше, чем 100 лет.

Совместимость

Правильно записанные DVD-R должны воспроизводиться на любом приемном устройстве, которое способно как распознать сам носитель DVD-R, так и правильно распорядиться записанным набором данных или приложений, каковы бы они ни были. Следующий рисунок иллюстрирует сказанное:

Совместимость дисков DVD-R.

Записанные диски DVD-Video можно воспроизводить на стандартном DVD-плеере, так же как и на компьютере, оборудованном дисководом DVD-ROM, DVD-совместимой картой-декодером MPEG (или программным декодером) и программой, которая эмулирует функции пульта управления видеоплеера. Записанный диск данных в формате DVD может быть прочитан компьютером, оборудованном дисководом DVD-ROM, а также компьютером, оборудованном для воспроизведения DVD-Video, как описано выше. Однако, в последнем случае компоненты для DVD-Video не обязательны, если к материалам DVD-Video нет обращений, или их нет на диске.

Записанные диски DVD-R поддерживают файловую систему, которая называется "UDF Bridge". Это гибридное решение, которое обеспечивает как возможности системы UDF (Universal Disc Format - Универсальный Дисковый Формат), так и более старой системы ISO-9660, применяемой в формате CD-ROM. Это позволяет использовать диски DVD в компьютерных операционных системах, которые не имеют никаких встроенных средств поддержки UDF.

Запись диска

Основы процесса записи дисков DVD-R должны быть знакомы любому пользователю технологии CD-R. Как и CD-R, диски DVD-R записываются в дисководе DVD-R, который управляется компьютером. Специальная программа "дирижирует" процессом записи, с одной стороны, позволяя пользователю определить, какие файлы будут перенесены на диск, а с другой стороны, командует непосредственно записью.

Все диски DVD, записываемые или нет, должны иметь три основных зоны: вводную, зону пользовательских данных и выводную. Вводная и выводная зоны являются границами, которые указывают устройству воспроизведения, где расположены внутренний и внешний пределы записи соответственно. Эти зоны не содержат информации, доступной пользователю, но являются критичными для правильного функционирования диска.

Существуют два метода записи диска DVD-R: disc-at-once (диск-за-раз) и incremental writing (дописывание). Как следует из названия, метод диск-за-раз подразумевает процедуру записи данных объемом в целый диск, до 4.7 GB, за один раз. Управляющий компьютер должен бесперебойно подавать данные на полной скорости 11.08 или 22.16 мегабит в секунду во время операции записи, чтобы избежать ошибок опустошения буфера. Случаи опустошения буфера можно минимизировать установкой в приводе DVD-R большого объема буферной памяти на запись; фактически же, приводы Pioneer второго поколения предосталяют 6.75 мегабайт буферной памяти, которая способна сгладить прерывание битового потока продолжительностью более четырех секунд. Приводы Pioneer третьего поколения применяют исключающую потери схему подстыковки для бесшовного продолжения процесса записи в случае опустошения буфера; по этой причине, необходимый размер буфера записи составляет только 2 МB.

Запись DVD-R по методу диск-за-раз выполняется так, что все три зоны - вводная, зона данных и выводная - прописываются подряд без перерыва. Это отличается от того, как обычно записываются диски CD-R методом дорожка-за-раз, когда сначала прописывается зона данных, за которой следует вводная зона/таблица содержимого и выводная зона.

Метод диск-за-раз обычно используется при авторинге и записи видеопродукции, что соответствует структуре и размерам этой продукции. Он также может использоваться для мультимедийных и других программных приложений, подлежащих публикации, поскольку их обычно собирают на жестких дисках в виде единого законченного файла-образа перед тем, как тестировать на оптических дисках DVD.

Метод дописывания также поддерживается форматом DVD-R. Концептуально он очень похож на технологию пакетной записи, которая используется в CD-R. Метод дописывания позволяет пользователю добавлять файлы непосредственно на диск DVD-R порциями, по одной, вместо того, чтобы налагать требование накапливать файлы на жестком диске перед записью методом диск-за-раз. Минимальный размер записываемой порции должен быть по крайней мере 32 килобайта (даже если записываемый файл меньше), так как это минимальный размер блока кода коррекции ошибок (Error Correction Code - ECC) для DVD.

Известные ограничения и предостережения

Ниже перечислены важные ограничения, с которыми приходится мириться:

1. Совместимость. Диски DVD-R и DVD-RW можно проигрывать практически на всех компьютерах, оборудованных дисководом DVD-ROM, но не на всех DVD-плейерах. Если Ваш плейер выпущен в 2000 году или позднее, то скорее всего, он читает DVD-R(W), даже если это не указано в руководстве пользователя. В любом случае, имеет смысл навести справки о совместимости Вашего проигрывателя с форматом DVD-R.

2. Черезстрочная развертка. Если исходный материал имеет черезстрочную (interlaced) развертку (а большинство видеокамер пишут именно так), то при просмотре получившегося DVD-диска на обычном компьютере Вы увидите "гребенку" на краях быстро движущихся объектов. Это происходит потому, что компьютер показывает сразу весь кадр, а кадр состоит из двух полей (четные и нечетные строки), снятых в разное время (с интервалом 1/50 секунды). Черезстрочная развертка доставляет массу неудобств для пользователей компьютеров, и бороться с ней трудно. Ни один из методов преобразования черезстрочной развертки в построчную (deinterlacing) не является идеальным; как говорится, что выросло, то выросло. Но пусть вас это не пугает: при воспроизведении на DVD-проигрывателе или компьютере, оборудованном карточкой типа Hollywood+, все будет выглядеть как с видеокамеры!

proton.lg.ua