CD-ROM ir DVD įrašai

CD-ROM ir DVD įtaisai
1. Įvadas
2. Optinė informacijos saugojimo technologija ir diskų struktūros
2.1 CD-ROM technologija
2.2 CD-R technologija
2.3 CD-MO technologija
2.4 CD-RW technologija
2.5 CD diskų informacijos kodavimas
2.6 Duomenų išdėstymas kompaktiniuose diskuose
2.7 DVD diskai
2.8 DVD-R diskai
2.9 DVD diskų informacijos kodavimas
3. CD įtaisai
3.1 Kaupiklių struktūra
3.2 Kaupiklių optika ir mechanika
3.3 Kaupiklių duomenų perdavimo sparta
3.4 Klaidų detekcija ir korekcija
4. DVD įtaisai
4.1 DVD įtaisų struktūra
4.2 DVD optika
4.3 Personalinių kompiuterių DVD įrenginiai
5. Kompaktinių diskų standartai
6. DVD diskų standartai
7. Išvados
8. Naudota literatūra

1. Įvadas

Optiniai informacijos kaupikliai buvo sukurti prieš penkioliką metų. Pirmasis kompaktinių diskų audio grotuvas buvo sukurtas firmoje Sony. Greitai jos pėdomis pasekė analogiška Philips firmos produkcija. Philips, kaip ir Sony, buvo viena iš pagrindinių šiios technologijos kūrėjų. Pagrindine varomąją jėga kuriant kompaktinius diskus buvo garso įrašų industrija. CD (Compact disk) technologija dar ir dabar neturi sau lygių konkurentų muzikos pramonėje.
Kompiuterių pramonėje kompaktiniai diskai pradėti naudoti žymiai vėliau. Dar prieš penkis metus jie buvo retenybė, ir daugumai atrodė, kad 650Mb kompaktinis diskas ilgą laiką patenkins net pačių reikliausių vartotojų poreikius. Vienok ir kompiuterių ir kompaktinių diskų naudojimas labai plečiasi, taip kaip plečiasi ir informacijos kiekis, kurį reikia išsaugoti.
Numatydami tokią situaciją, elektronikos gamintojai iš annksto pradėjo kurti sekančios kartos optinius informacijos kaupiklius. Čia, kaip ir kompaktinių diskų kūrimo procese pagrindinis variklis buvo laisvalaikio organizavimo industrija . Konstruktoriams buvo duotas tikslas – padidinti diskų talpį iki tokio lygio, kad vienoje jo pusėje tilptų aukštos kokybės skaitmeninis filmas.
Pradžioje, pa

agrindinės firmos-konstruktorės nesutarė dėl bendro formato, ir ateityje tai galėjo tapti didžiule formatų kova, na o tai tik sumažintų vartotojų susidomėjimą nauja produkcija ir žinoma sumažintų pelną, kaip tai atsitiko buitinių video magnetofonų istorijoje. Galutiniam standarto priėmimui 1995 metais dešimt elektronikos gigantų (Hitachi, Matsushita, Electronic Indu strial, Mitsubishi Electric, Philips Electronics, Pioneer Electronics, Sony, Thomson Multimedia, Time Warner, Toshiba ir JVC) įkūrė organizaciją DVD Consortium. Naujieji diskai gavo DVD pavadinimą. Iš pradžių tai reiškė skaitmeninis video diskas (Digital video disk), vėliau tai pradėjo šifruoti kaip universalus skaitmeninis diskas (Digital versatile disk).
Šiame darbe apžvelgsime kompaktinių diskų ir DVD technologijas. Kadangi kompaktiniai diskai vartotojams yra žinomi jau beveik 15 metų informacijos apie tai ir standartų yra gana daug.
DVD pasirodė tik keletą metų attgal, todėl dar nėra susiformavįę griežti standartai, o tik principai. Todėl šiuo metu įmanoma tik susipažinti su DVD principais, o ne išsamiai išnagrinėti visą DVD technologiją. Todėl darbe optinių kompaktinių technologija bus išnagrinėta plačiau negu DVD.

2. Optinė informacijos saugojimo technologija ir diskų struktūros
CD-ROM pavadinimas kilęs sutrumpinant žodžius “Compact Disk Read Only Memory” tai yra “tik skaitomos atminties kompaktiškas diskas” Šie diskai buvo kuriami nenumatant, kad juo s reikės naudoti kompiuterių informacijai saugoti, todėl jie buvo optimizuoti skaitmeninio garso įrašams saugoti. Juos ku

uriant buvo iškeltas uždavinys – diske sutalpinti valandos trukmės HiFi kokybės garso įrašą. Pradėjus taikyti šiuos diskus kompiuterijoje iškilo begalės trūkumų.
Pradėti kurti nauji diskų standartai, didinamas duomenų perdavimo greitis. Buvo sukurta daug CD modifikacijų tai CD-ROM/XA, VIDEO CD, CD-Extra, CD-I, CD-R, CD-RW. Tai laikinai patenkino vartotojų poreikius ir dabar CD įrenginiai faktiš kai yra neatsiejama PC periferijos dalis.

2.1 CDROM technologija
CDROM diskai yra skirti tik skaitomos (read only) informacijos saugojimui. Rašymo į CDROM pagrindai yra paimti iš muzikinių plokštelių rašymo metodo -naudojamas besisukantis diskas su spiralės formos t akeliu. Optiniame rašyme lazerio spindulys panaudojamas ne tik informacijos įrašymui, bet ir jos nuskaitymui.
Pradinis įrašas į diską padaromas ant poliruoto stiklinio disko, padengto 0,12-0,15 um lako, jautraus šviesai, sluoksniu. Rašymas vyksta lazerio spindulio pagalba. Spindulio paveiktos sluoksnio vietos panaikin amos tirpikliu ir lako paviršiuje kas 1,6 um susidaro 0,12 um aukščio ir 0,6 um pločio kauburėliai. Šie kauburėliai vadinami pitais (paviršiaus informacinis vienetas analogiškas dvejetainėje sistemoje bitui). Jų ilgis atsižvelgiant į įrašomus duomenis bū na nuo 1 ik 3 um. Išsidėstę paeiliui pitai sudaro spiralinį takelį, kuris prasideda disko centre.

1 pav. Padidintas CDROM disko vaizdas
Diskų kopijų gaminimas taip pat panašus į patefono plokštelių tiražavimą. Nuo stiklinio disko, padengto laku, gaunamos metalinės kopijos, kurios ir naudojamos kaip matricos presuojant karšto (skysto) polikarbo nato diskus. An

nt šių diskų užgarinamas metalo sluoksnis atlieka reflektoriaus funkciją. Gauti diskai padengiami skaidriu apsauginiu polikarbonato sluoksniu, atspariu mechaniniam poveikiui, drėgmei ir temperatūrai.
Kompaktinio disko pjūvis pateikiamas 2 pav.

2. pav. CDROM disko konstrukcija.

CDROM diskų fiziniai parametrai yra pateikiami 1 lentelėje.
1 Lentelė. CDROM disko fiziniai parametrai
Diametras (mm) 120
Disko storis (mm) 1,2
Informacinio sluoksnio storis (mm) 1,2
Takelio plotis (um) 1,6
Minimalus pito ilgis (um) 0,83
Maksimalus pito ilgis (um) 3,1
Pito plotis (um) 0,4
Pito gylis (um) 0,1
Tarpeliai tarp pitų (um) 1
Tarpai tarp takelių (um) 1,6
Naudojamo lazerio bangos ilgis (nm) 780
Vieno sluoksnio talpa (Gb) 0,65

2.2 CD-R technologija
Kalbant apie visus kompaktinius diskus pridedama dalis “tik skaitomi diskai” (read only discs) Tai primena, kad juos galima skaityti su kompaktinių diskų grotuvais ir CDROM įrenginiais, bet informacijos juose šiais įrenginiais pakeisti negalima. Tai yra naudinga, kai reikia pagaminti daug disko kopijų už žemą savikainą, bet nenaudinga, kai kopijų skaičius yra mažas.
Tobulėjant optinių kaupimo įtaisų technologijoms, buvo sukurti keli optiniai informacijos įrašymo būdai. Vienas iš jų WORM (Write Once-Read Many, rašyti vieną kartą – skaityti daug kartų). Gaila, bet šis procesas yra negrįžtamas. Informaciją į diską galima įrašyti tik vieną kartą, jos ištrinti neįmanoma.
WORM technologija buvo sukurta Japonijos kompanijoje Taiyo Yuden. Šį standartą Philips ir Sony korporacijos priėmė 1990 metais. CD-R diskus galima skaityti su standartiniais CDROM įrenginiais. Taip pat buvo įvesti papildomi patobul inimai. Rašant informaciją, dalį WORM disko galima palikti tu

uščia. Šią vietą galima užpildyti kitos rašymo sesijos metu. Tai vadinamasis “multisession” (daugkartinio rašymo) režimas. Šių CD-R dis kų struktūra ir gamyba yra panaši į paprastų CDROM.
Diskas yra pagamintas iš polikarbonato kurio vidinis paviršius yra padengtas specialių dažų sluoksniu. Lazerio spindulys gali pakeisti dažų sluoksnio šviesos absorbcijos laipsnį. Sekantis sluoksnis yra pagamintas iš aukso ar paauksuoto metalo (naujausios technologijos jau leidžia naudoti sidabrą). Šis metalo sluoksnis padengtas apsauginiu lako paviršiumi.
Padidintas CD-R disko fragmento pjūvis pavaizduotas 3 paveiksle.

3 pav. CD-R fragmento pjūvis
Šie diskai gamybos metu yra suformatuojami. Tai yra jų neskaidriame dažų sluoksnyje yra suformuotas 0,6-0,7um spiralinis takelis (griovelis) , kuris ir “rodo kelią”. Šiame takelyje informacija įrašoma galingu lazerio spinduliu išdegina nt skylutes iki atsispindinčiojo sluoksnio. Informacija skaitoma mažos galios spinduliu, matuojant atsispindėjusios šviesos intensyvumą. Šviesos srauto pokytis atsiranda lazerio spinduliui einant per duobutės kraštą, yra koduojamas vienetu, o nekintantis šviesos srautas – nuliu. Informacijos įrašymo patikimumui padidinti tarp dviejų vienetų daromas mažiausiai dviejų nulių tarpelis.
Pagrindinis trūkumas dėl ko WORM technologija nepaplito – buvo tas, kad CD-R diskelyje įrašytos informacijos negalima pakeisti. Privalumas – gana žema vieno disko savikaina.

2.3 CD-MO technologija
Kadangi WORM technologija turi savo trūkumų, buvo pradėta ieškoti naujų optinių informacijos saugojimo būdų. Kitas, jau ne WORM, informacijos saugojimo būdas – magneto optinis. Šiuo būdu išsaugotą informaciją galima keisti kiek norima kartų, išsaugojant panašią įtaisų struktūrą.
Klasikinį CD-MO diskelį sudaro pagrindas, šviesą atspindintis aliuminio sluoksnis, informacinis ir apsauginis sluoksnis. Magneto optinis metodas pagrįstas Kero efektu. Šis efektas pasireiškia tuo, kad įmagnetintas paviršius keičia atsispindėjusio poliarizuoto šviesos srauto poliarizaciją priklausomai nuo magnetinio lauko poliškumo. Informacija įrašoma naudojant lazerio spindulio ir megnetinio lauko derinį, o skaitoma matuo jant grįžtančio lazerio spindulio poliarizaciją.
Informacinį sluoksnį sudaro tik kelių atomų storio įmagnetintas, temperatūrai jautrus, šviesą poliarizuojančio oksido sluoksnis. Informacijos vienetas įrašomas lazerio spinduliu įkaitinus šio sluoksnio mikrosritį iki Kiuri taško (K iuri taškas – tamperatūra prie kurios medžiagos diamagnetinės savybės susilpnėja, tai yra apie 145 laipsniai Celsijaus) ir tuo pat metu rašymo galvutės sukurtu stipriu magnetiniu lauku mikrosrityje pakeičiant sluoksnio dalelių įmagnetinimo poliškumą, kuris užsifiksuoja mikrosričiai auštant. Įmagnetinimo kryptis ir poliarizacinės mikrosrities savybės priklauso nuo to, kas buvo įrašyta – vienetas ar nulis. Skaitant informaciją, jau mažos galios lazerio s pindulys pereina permagnetintą mikrosritį, atsispindi nuo aliuminio sluoksnio ir jau poliarizuotas grįžta į analizatorių, kuris ir nustato, kas toje mikrosrityje buvo įrašyta. Pabaigai galima pastebėti, kad šie diskai nėra labai paplitę, iš dalies dėl to, kad buvo sukurta paprastesnė su fazės detekcija PD (Phase Detected, ) technologija.

4 pav. CD-MO fragmento pjūvis

2.4 CD-RW technologija
Ateityje, matyt, labiausiai pasiteisins ir paplis CD-RW diskai. Tai Compact Disc ReWritable ( perrašomi kompaktiniai diskai ). Nors ir CD-MO diskai yra perrašomi, jie turi daug trūkumų, vienas iš pagrindinų – rašymo proceso sudėtingumas ir nesuderinamumas su ankstesniais CD. CD-RW diskai dar vadinami CD-PD (compact disc phase detected). Taip yra todėl, kad informacija saugoma keičiant medžia gos fizinę būseną (fazę).
Tokį diską sudaro : pagrindas, šviesą atspindintis sluoksnis, informacinis sluoksnis ir apsauginis sluoksnis. Pagrindinė šios struktūros dalis – informacinis sluoksnis. Jį sudaro : sidabras, indis, antimonis, teliūras (Ag-In-Sb-Te) . Tai keičantis savo fazę sluoksnis. Trumpam lazerio spinduliu įkaitinus mikrosritį, ji pakeičia savo būseną – iš amorfinės į kristalinę, įkaitinus dar kartą sritis grįžta į pradinę būseną iš kristalinės į amorfinę. Informacijos nuskaitymo metodas yra labai paprastas ir pagrįstas tuo, kad amorfinė medžiagos būsena yra neskaidri, o kristalinė atvirkščiai – skaidri, grįžtančiojo lazerio spindulio intensyvumas priklauso nuo informacinio paviršiaus fazės. Informacija skaitoma, kaip ir CD-ROM arba CD-R kaupikliuose, matuojant asispindėjusios mažos galios lazerio šviesos intensyvumą.
CD-RW disko struktūra pavaizduota 5 paveiksle.

5 pav. CD-RW disko struktūros pjūvis

2.5 CD diskų kodavimas
Audio kompaktiniuose diskuose analoginiai stereo signalai keičiami į skaitmeninę formą. Skaitmeninio 16 bitų signalo diskretizacijos dažnis Fd=44,1 kHz (aukščiausias perduodamo analoginio signalo d ažnis 20 kHz). Diskretizacijos periodas lygus :
Td = 1 / Fd = 22,676 ms
Bandras skaitmeninio signalo srautas :
C = 2 * Fd * m = 2 * 44,1 * 1000 * 16 = 1,4112 Mbit/s.
Kas 6 kairio ir dešinio kanalų signalų taktus duomenys grupuojami į kadrus, jų talpa:
Rk = 2 * 6 * 16 = 192 signalo bitai.
Šie bitai grupuojami į 24 blokus po 8 bitus į bloką. Kadro ilgis lygus
Tk = 6 * Td = 6 * 22,676 = 136,05 ms ,
o dažnis :
Fk = 1 / Tk = 1 / 136,05 = 7,350 kHz.
Skaitmeninio signalo srauto greitis :
C = Rk / Tk = Rk * Fk.
Skaitant gautą skaitmeninį signalą gali įsivelti klaidų, todėl reikia naudoti klaidų detekciją ir korekciją. Tam naudojamas “Rido Saliamono” kodavimas. Rezultate į signalo kadrą įvedami aštuoni kontrol iniai blokai (po 8 bitus į bloką) t.y koreguojantys 64 bitų talpos duomenys. Kadro talpa su koreguojančiais duomenimis lygi:
Rk = 24 + 8 = 32 blokai = 256 bitai,
o srauto greitis :
C = Rk * Fk = 256 * 7,350 * 1000 = 1,8816 Mbit/s
Toliau prie kiekvieno kadro informacinių ir koreguojančių duomenų pridedamos 8 papildomos skiltys, sudarančios vieną bloką reikalingą valdymui ir indikacijai. Šie duomenys naudojami kaupiklyje reguliuoj ant disko sukimosi greitį, lazerio spindulio fokusavimą, takelio sekimui ir norimo tako radimui. Šiuo atveju kadro talpa gaunasi Rk = 24 + 8 + 1 = 33 blokai = 264 bitai,
o skaitmeninio signalo srautas : C = 1,9404 Mbit/s.
Vėliau vykdoma kanalinė moduliacija pagal kodą 8 / 14. Iš kiekvieno 8 skilčių bloko suformuojamas 14 skilčių žodis (naujas blokas) ir 3 papildomi skiriamieji bitai žodžių kraštuose. Kiekvieno kadro pra džia pažymima 24 skilčių sinchrožodžiu. Šis kodas supaprastina taktinio dažnio išskyrimą iš atkuriamo skaitmeninio srauto.
Gaunama tokia rašomo skaitmenio signalo struktūra kadro tėkmėje :
Informacijos valdymo ir indikacijos žodis,
12 informacinių žodžių,
4 koreguojantys duomenų žodžiai,
12 informacinių žodžių,
4 koreguojantys žodžiai,
24 skilčių sinchrožodis,
3 skiriamieji bitai.
Gaunama tokia rašomo kadro talpa :
Rk = 33 * ( 14 + 3 ) + ( 24 + 3 ) = 558 bitai
Srauto greitis :
C = 588 * 7,350 * 1000 = 4,3218 Mbit/s.

2.6 Duomenų išdėstymas kompaktiniuose diskuose
Kompaktinio disko duomenų takelis prasideda disko centre ir baigiasi jo pakraštyje. Tai išilginė spiralinė juosta. Takelio diagrama pavaizduota 6 paveiksle.

6 pav. Takelio išsidėstymas kompaktiniame diske
Disko takelio ilgis siekia 10 km., o takelių tankumas yra apie 16 000 į colį (TPI Track Per Inch – takeliai į colį). Palyginimui galima paimti lankstų diskelį (floppy disc) kuris turi 69 takelius į colį.
Informacijos išdėstymą galima aprašyti dviem terminais : takeliais ir sesijomis. Kompaktinis diskas padalintas į individualius takelius (track) . Šis padalinimas buvo reikalingas atskirti dainas viena nuo kitos audio kompakte. Audi o kompakte vienai dainai yra skirtas vienas takelis, na o CD-ROM turi vieną ilgą kompiuterio duomenų takelį. Kompaktai ( Mixed Mode CD – maišyto tipo CD ) kompiuterio duomenims naudoja pirmą takelį ir p o vieną takelį kiekvienai dainai.
Kiekvieną kartą rašant į kompaktinį diską sukuriama nauja sesija. Sesija yra fizikinis disko padalinimo būdas, taip pat kaip ir takelis. Kiekvienos sesijos pradžioje į diską įrašomas lead-in (įvadas), o pabaigoje lead-out (išvadas) . Kompaktai kuriuose yra tik viena sesija vadinami vienasesijiniais (singlesession). Kiekviena sesija gali turėti keletą takelių, o kiekvienas kompaktinis diskas keletą sesijų. Tokie kompaktai vadinami daugiasesijiniai ( multisession ). Norint įrašyti daugiasesijinį diską reikia, kad CD kaupiklis palaikytų tokį režimą. Bet astiranda tokia problema, kad dauguma senesnės laidos CD kaupiklių ir kompaktin ių diskų grotuvai gali skaityti tik vienasesijinius diskus. Todėl specialistai rekomenduoja be būtino reikalo nekurti daugiasesijinių diskų.
Priklausomybes tarp takelių ir sesijų pavaizduotos 7 paveiksle. Čia matomas Mixed Mode CD diskas, kuris turi dvi sesijas. Vienas duomenų takelis ir dvi dainos yra pirmoje sesijoje ir dar dvi dainos antroje sesijoje. Toks diskas yra išp lanuotas sekančiai :

7 pav. Informacijos išsidėstymas kompaktiniame diske
Kaip matome sesijų įvadai visad būna 120 s. ilgio. Pirmosios sesijos išvadas visad būna 90 s. ilgio, na, o antrosios ir kitų sesijų tik 30 s. Skirtukų tarp takelių ilgis priklauso nuo takelių tipo. Jei jis ski ria vienodos rūšies takelius jo ilgis – 2 s. jei ne – skirtuko ilgis būna 3 s.

2.7 DVD diskai
Susidūrus su CD talpumo problemomis 1995 metais buvo nuspręsta priimti vieningą naujos kartos, didelio tankumo optinių diskų formatą – DVD. Pradžioje tai buvo skaitoma kaip skaitmeninis video diskas (D igital Video Disk), vėliau tai pradėjo šifruoti kaip universalus skaitmeninis diskas (Digital Versatile Disk). Šis formatas buvo pasirinktas atmetus kitus du variantus :
1. Multimedia CD (pristatė Philips ir Sony)
2. Super aukšto tankumo diskai SDD (Toshiba, Matsushita, Time Warner)
DVD diskai yra tokio paties diametro (120mm) ir storio (1,2mm) kaip ir tradiciniai kompaktiniai diskai, tik skirtingai nuo jų, informaciją galima saugoti abiejose disko pusėse (numatyti ir vienpusiai diskai). Abiejose pusėse galima saugoti po 4,7 Gb informacijos, o tai viršija 7 kompaktinių diskų talpą. Be to galima naudoti diskus su dviem darbiniais sluoksniais kiekvienam paviršiui. Šiuo atveju kiekviena disko pusė talpina 8,5 Gb informacijos (4,7 pirmame sl uoksnyje, 3,8 antrame). Naudojant abi disko puses bendras talpumas siekia 17 Gb t.y. lygus 26 paprastiems kompaktiniams diskams. 8 paveiksle pateikiamas DVD disko vaizdas.

8 pav. DVD diskas
Pateikiame lentelę su DVD-ROM diskų pagrindiniais parametrais
2 Lentelė. DVD disko fiziniai parametrai
Diametras (mm) 120
Disko storis (mm) 1,2
Informacinio sluoksnio storis (mm) 0,6
Takelio plotis (um) 0,74
Minimalus pito ilgis (um) 0,40
Lazerio bangos ilgis (nm) 640
Sluoksnių skaičius 1,2,4
Vieno sluoksnio talpis (Gb) 4,7

Didelis vieno sluoksnio DVD ir CD talpumų skirtumas susidaro DVD technologijoje naudojant ne 780 nm (CD technologija), o 640 nm ilgio bangos lazerį. Trumpesnės bangos lazeris geriau tinka mažesnių ir labi au sutankintų pitų skaitymui, todėl, gana nežymiai sutrumpinus lazerio spindulio bangos ilgį, gautas net 7 kartus didesnis talpumas. Optinė galvutė buvo patobulinta panaudojus linzes su aukštesniu apertūros laipsniu, kas leido tiksliau sufokusuoti lazerio spindulį. Vizualiniam palyginimui toliau pateiktas CD ir DVD fragmentų padidinti vaizdai.

9 pav. DVD ir CD padidintas vaizdas.
Detalus DVD ir CD-ROM padidintų fragmentų vaizdas pateikiamas 10 paveiksle.

10 pav. Detalus CD-ROM ir DVD padidintų fragmentų vaizdas
DVD diskus pagal sluoksnius galima suskirstyti taip :
3 Lentelė. DVD diskų specifikacijos
Disko tipas Pusės ir sluoksniai Talpumas Grojimo laikas
CDROM SS 650 Mb Max. 74 min audio
DVD-5 SS/SL 4,7 Gb > 2 val. video
DVD-9 SS/DL 8,5 Gb 4 val. video
DVD-10 DS/SL 9,4 Gb 4,5 val. video
DVD-18 DS/DL 17 Gb > 8 val. video
SS – single side (vienpusis diskas)
SL – single layer (vienas sluoksnis)
DS – double side (dvipusis diskas)
DL – double layer (dvigubas sluoksnis)

Taigi, kaip matome gali būti keturi DVD diskų variantai. Panagrinėsime jų struktūras privalumus bei trūkumus.
1. Vienpusis diskas su vienu informaciniu sluoksniu.
Šis diskas labiausiai primena įprastą CD-ROM. Informacija saugoma disko vienos pusės viename sluoksnyje. Šio disko ir struktūra yra gana panaši į CD-ROM disko strukūrą. Informacija saugoma atspindinčiame s luoksnyje padarant įdubas (pitus). Informacijos kiekis padidėja tik dėl lazerio spindulio bangos ilgio sutrumpinimo (trumpesnė lazerio banga daro tai įmanoma). Pateikiame tokio disko fragmentą.

11 pav. SS/SL disko struktūra
Kaip matome, tokio disko struktūra praktiškai nesiskiria nuo CD-ROM disko struktūros. Čia yra tokie pat sluoksniai, kaip ir kompaktiniame diske.
1. Dvipusis diskas su vienu informaciniu sluoksniu.
Dvipusis DVD diskas primena du CD-ROM diskus suglaustus nugarėlėmis. Čia panaudotas lanksčių magnetinių diskelių (Floppy discs) dvipusio rašymo principas. Šiuo atveju darbiniai sluoksniai yra abiejose disk o pusėse. Atitinkamai padidėja ir disko talpumas. Nuskaityti informacijai iš tokių diskų, įrenginiai turi turėti nuskaitymo galvutes iš abiejų pusių. Pateikiame tokio disko struktūrą :

12 pav. DS/SL DVD disko struktūra
Šių diskų darbinio sluoksnio storis yra 0,6 mm, viso disko kaip ir paprasto vienpusio DVD disko – 1,2 mm.
1. Vienpusis diskas su dviem informaciniais sluoksniais.
Tokių diskų talpa yra 8,5 Gb (4,7 pirmame sluoksnyje, 3,8 antrame). Čia informacija yra saugoma dviejuose sluoksniuose ir svarbiausias elementas skiriantis šiuos diskus nuo viensluoksnių – pusiau skaidrus reflektorius. Šis reflektorius ir skiria abu informacinius sluoksnius. Tai kritinis disko elementas. Jo gamybos technologija yra pati sudėtingiausia disko gamybos eigoje. Pusiau skaidrus reflektorius ga minamas iš aliuminio, nors yra įvairių realizavimo būdų. Visi kiti elementai išlieka tie patys.

Viensluoksnio ir dvisluoksnio diskų struktūros pavaizduotos 13 paveiksle.

13 pav. Viensluoksnio (SL) ir dvisluoksnio (DL) diskų struktūrų palyginimas
Informacijos saugojimo būdas išlieka tas pats – sukuriamos skirtingai šviesą atspindinčios vietos (pitai), tik jie kuriami ne viename, o dviejuose sluoskniuose. Informacija nuskaitoma fokusuojant lazerio spindulį į reikiamą informacinį sluoksnį. Tai pavaizduota 14 paveiksle. Kai linzė lazerio spindulį sufokusuoja į viršutinį sluoksnį, informacija ir skaitoma iš jo, o antro sluoksnio informacija nuskaitoma sufokusavus spindulį į antrą jį sluoksnį. Šiuo atveju spindulys turi praeiti per pirmo sluoksnio pusiau skaidrų reflektorių.

14 pav. Lazerio spindulio fokusavimas dvisluoksniams DVD diskams.
1. Dvipusis diskas su dviem informaciniais sluoksniais.
Šiuose diskuose naudojama paprastų dvisluoksnių diskų technologija, tik šie dvigubi sluoksniai kuriami abiejose diskų pusėse. Gamyba šiuo atveju nežymiai pasudėtingėja, tačiau gaunamas du kartus didesnis t alpumas (17 Gb).
Tokio disko struktūra pateikiama 15 paveiksle.

15 pav. DS/DL DVD disko struktūra

2.8 DVD-R diskai
Daugelis specialistų yra skeptiškai nusiteikę dėl DVD-ROM diskų perspektyvų. Na, o DVD Forum organizacija jau patvirtino specifikacijas dviejų įrenginių, kurie leidžia informaciją ne tik nuskaityti , bet ir įrašyti į DVD-R diskus. Tokie įtaisai DVD-R (DVD Recordable) gali informaciją įrašyti tik vieną kartą. Įtaisai, kurie leidžia rašyti daugelį kartų pavadinti DVD-RAM (random access memory).
Šie DVD diskai turėtų būti dviejų tipų – vienpusiai ir dvipusiai. Kiekvienoje tokio disko pusėje turėtų tilpti apie 3,95 Gb duomenų. Darbiniai tokių diskų paviršiai yra padengti specialiais temperatūrai j autriais dažais (kaip ir CD-R). DVD-R lazeris turi du nustatytus režimus. Rašant lazerio spindulys įkaitina atitinkamas temperatūrai jautraus sluoksnio vietas iki kelių šimtų laipsnių. Dėl to šios vietos pakeičia savo spalvą ir tuo pačiu atspindėjimo sav ybes. Šie pakitimai yra negrįžtami, todėl pakeisti šios informacijos neįmanoma. Skaitant lazeris dirba mažesniu galingumu todėl negali pakeisti optinių sluoksnio charakteristikų. Pakeitimai, kurie padar omi šiuo metodu yra gana maži, todėl ne visi šiuolaikiniai DVD-ROM įrenginiai gali skaityti šiuos diskus. Tarptautinė organizacija Optical Storage Technology Association užsiiminėjanti optinių įtaisų st andartizavimu, pasiekė, kad naujausiose DVD įtaisų versijose šio trūkumo nebebūtų.
DVD-RAM diskai taip pat bus leidžiami dviejų tipų – vienpusiai ir dvipusiai. Kiekvienoje tokio disko pusėje bus galima patalpinti iki 2,6 Gb duomenų. Informacijos išsaugojimo patikimumo padidinimui tokie diskai bus patalpinti į specialius įdėklus su paslankiu dangteliu. Bet kuriuo atveju įstačius diską į kaupiklį dangtelis atsidaro kaip ir įstatant paprastą disketę. Tačiau vienpusiai diskai galės būti gaminami ir be dėžutės su užsklanda.
Darbiniai DVD-RAM paviršiai yra padengti plona plėvele sudaryta iš kristalų, kurie paveikti lazerio spindulio įkaista ir pereina į amorfinę būseną. Taip atsitikus, pasikeičia jų atspindžio savybės. Lazeris naudojamas DVD-RAM kaupik liuose turi 3 galingumo režimus. Mažiausio galingumo režimas naudojamas duomenų nuskaitymui, o likę du kiti – kristalų pavertimui į amorfinę būseną ir atgal. Tokių pasikeitimų optinės charakteristikos i rgi yra labai nežymios, todėl ne visi DVD-ROM įtaisai gali skaityti šiuos diskus. Artimiausiu laiku šio nesuderinamumo tuėtų nebelikti.
2.9 DVD diskų informacijos kodavimas
Sukūrus kompaktinius diskus ir panaudojus juos kompiuterijoje iškilo daug nesuderinamumo problemų. Skirtingos OS (Operacinės Sistemos) turi savo duomenų laikymo formatus todėl joms keistis informacija yra gana sudėtingas už davinys.
Kuriant DVD buvo prisiminta ši problema ir pabandyta jos išvengti. Nuspręsta sukurti vieningą duomenų saugojimo formatą. Toks formatas buvo pavadintas UDF (Universal Disk Fo rmat – universalusis diskų formatas). Jis, matyt, ateityje pakeis visus kitus nesuderinamus formatus. UDF yra suderinamas su visais perrašomais ir WORM diskais.
Šis formatas yra “skaidrus” keičiantis informacija tarp visų CD-ROM diskų. Formate yra numatoma skaitymo, rašymo bei kitos funkcijos. Informaciją saugomą UDF formate, gali skaityti ir IBM ir MAC tipo kompiuter iai nepriklausomai nuo OS (DOS, UNIX, Windows). Šį formatą palaikantys įrenginiai gali skaityti CD-ROM bei CD-R diskus.
Nepriklausomi kompiuterinės įrangos gamintojai gamina įrangą palaikančią UDF visose Windows 95 įskaitant OSR-2 versijose. Microsoft planuoja UDF formatą padaryti vienu iš pagrindinių Windows 98 sistemoje.

3. CD įtaisai
CD-ROM įtaisai yra skirti kompaktinių diskų skaitymui. Šiems įrenginiams keliami didesni reikalavimai nei kompaktinių diskų grotuvams. Visų pirma šie įrenginiai turi turėti interfeisą su personaliniu kompiuteriu, jie turi p alaikyti daugelį standartų ir tuo pačiu išgauti maksimalų duomenų perdavimo greitį.
Nors ir yra labai daug CD standartų, skiriasi tik jų realizavimo būdai, o optinė, mechaninė ir elektroninė dalis yra tokia pati. Kompaktinių diskų įrenginį sudaro judantis machanizmas, dekodavimo įrenginys, klaidų korekcijos įrengi nys, takelio sekimo, spindulio fokusavimo, greičio stabilizavimo bei periferiniai įrenginiai.

3.1 CD įtaisų struktūra
CD įtaiso valdymo struktūra ir optinio bei mechaninio bloko valdymas pavaizduotas 16 paveiksle.

16 pav. CD įtaiso struktūrinė schema.

Visą sistemą tvarko valdantysis įrenginys. Jis reguliuoja variklio sukimosi greitį, takelio sekimą ir paiešką, lazerio spindulio fokusavimą. Optinis blokas atpažįsta optinius disko pakitimus ir verčia juos į skaitmeninę formą. Dekodavimo įrenginys atlieka skaitmeninio signalo dekodavimą į reikalaujamą formą. Taip pat jis turi ryšį su valdymo ir indikacijos kontroleriu, kuris atlieka signalo ir sistemos kontrolę, formuoja valdančiuosius signalus.

3.2 Kaupiklių optika ir mechanika
Visi optiniai įrenginiai duomenų skaitymui naudoja lazerio spindulį. Šis spindulys yra generuojamas mažu galio arsenido puslaidininkiu lazeriu. Disko takelio sekimą atlieka sudėtingas ir preciziškas įrenginys, nes takelių t ankumas yra apie 16 000 į colį (TPI Track Per Inch – takeliai į colį). Palyginimui galima paimti lankstų diskelį (floppy disc) kuris turi 69 takelius į colį. Kompaktinio disko takelio ilgis siekia 10 km.
Optinė kaupiklių dalis yra pavaizduota 17 paveiksle.

17 pav. CD įrenginio optinė dalis
Variklis 1 suka kompaktinį diską, kryptinis puslaidininkio lazerio 3 spindulys surinktas linzės 4 perėjęs skiriamąją prizmę 5, poliarizuojančiąją plokštelę 6 ir fokusuojančią linzę 7 patenka į atspindintį CD disko sluoksnį 2. Atsispind ėdamas nuo lygaus paviršiaus lazerio spindulys griždamas per atskiriančiąją linzę 5 ir fokusuojančią linzę 9 ir patekęs į puslaidininkį fotodiodą 10 bus didžiausio galingumo. Jeigu spindulys patenka į disko pagilėjimą (pitą) tai dižioji jo dalis bus išsklaidoma ir grižtančiojo spindulio srautas einantis į fotodiodą bus mažas. Krentančio ir atsispindėjusio spindulio atskyrimas linzėje 5 vyksta dėl joje esančio paviršiaus 8. Tokiu būdu yra vykdoma savotiška lazerio spindulio moduliacija. Atitinkamai jai kis ir šviesos srautas. Srautų skirtumas bus pats didžiausias, kai fazių skirtumas išreikštas pitų gyliais bus lygus 180 laipsnių. Taip atsitiks kai pi tų gylis bus lygus :
l / 4 = 0,78 / 4 = 0,19 um.
Jei įvertinsime polikarbonato šviesos lūžio koeficientą (1,5) šis gylis turėtų būti :
0,19 / 1,5 = 0,13 um
Realiai naudojamas pitų gylis siekia iki 0,1 um, tačiau tai duoda pakankamą spindulio moduliaciją loginiams “0” ir “1” atpažinti.
Linzės fokusavimo tikslumas neviršija 0,4 um, kai tuo pačiu metu sukantis diskui, jo vertikalūs svyravimai net centrinėje dalyje viršija šią reikšmę apie 100 kartų, todėl reikalingas dinaminis fokusavimo sekimas. Jo valdymui fotodi odo paviršius padalinamas į keturias dalis kaip parodyta 17 paveiksle.

17 pav. Fokusavimo kontrolės logika
Iš kiekvienos fotodiodo srities gaunamas elektrinis signalas. Tiksliai sufokusavus visi keturi signalai turi būti lygūs. Išfokusavus srovės tampa nelygios. To pasekoje suformuojamas ir paduodamas signalas į fokusavimo ritę 11 (17 pavei kslas). Rezultate fokusavimo taškas visad yra formuojamas ant atspindinčiojo disko paviršiaus. Antroji valdymo sistema judina optinį bloką nuo disko vidurio iki pakraščio ir 12 įtaso pagalba laiko spind ulį virš takelio. Variklio 1 sukimosi valdymas vyksta tokiu būdu , kad linijinis skaitymo greitis lieka pastovus ir lygus 1,25 m/s. Tam disko sukimosi dažnis keičiasi nuo 500 aps/min ant takelio su minimaliu spinduliu iki 225 aps/min ant takelio su maksimaliu spinduliu. Linijinio sukimosi greičio pastovumas leidžia rašant užtikrinti vienodą ir didelį įrašo duomenų tankumą, o skaitant supaprastinti informacijos skaitymą ir tolesnį jos apdorojimą.

3.3 Kaupiklių duomenų perdavimo sparta
Pirmieji CD kaupikliai duomenis skaitydavo 150 Kb/s sparta ir diskelio sukimosi greitis buvo keičiamas nuo 500 iki 225 aps/min. Toks disko sukimo būdas sutrumpintai žymimas CLV (Constant Linear Velocity – pastovus linijinis greitis) Tokie kaupikliai tiko dirbti tuometinėmis programomis bei atlikti palyginti nesudėtingus darbus. Tobulėjant kompiuteriams ir programinei įrangai duomenis perkelti reikėjo vis greičiau ir greičiau. Buvo pradėti gaminti CD k aupikliai kurie diską suko du kartus greičiau. (1000-450 aps/min). Jie buvo žymimi 2X. Netrukus pasirodė 4X, 6X, 8X, 10X ir 12X įtaisai. Visuose šiuose kaupikliuose diskai buvo sukami tuo pačiu būdu, tik vis greičiau. 12X spartos kaupiklyje disko sukimos i greitis galvutei esant ties vidiniu takeliu yra 6000 aps/min. Esant tokiam greičiui labai kaista įtaiso variklis, atsiranda sunkiai pašalinamos vibracijos ir kyla vėjas, kuris sunkina disko sukimo ir skaitymo galvutės valdymą, tampa sunku patikimai perskaityti duomenis. Tai kritinis greitis, kuriam viršyti reikia gaminti brangesnius įtaisus. Todėl šiuolaikiniuose kaupikliuose atsisakoma CLV duomenų skaitymo būdo.
CD kaupikliuose, kurių sparta viršija 16X yra naudojami du disko sukimo būdai. Jei naudojamas CAV (Constant Angular Velocity – pastovus kampinis greitis) būdas, tai disko sukimo greitis yra pastovus skaitymo galvutei esant ties bet kur ia disko vieta. PCAV (Partial CAV) būdas yra toks : kol skaitymo galvutė yra nutolusi nuo centro ne daugiau kaip per 2/3 disko spindulio, diskas sukamas CAV būdu, o jai nutolus daugiau – CLV būdu.
CAV tipo CD kaupikliai didžiausia sparta skaito tik diskelio išoriniame takelyje įrašytus duomenis, nes jame įrašyti duomenys skaitymo galvutės atžvilgiu pralekia greičiausiai. Vidiniame takelyje įrašytus duomenis jie skaito 2,2 karto lėčiau. Pavyzdžiui 24X pažymėtas kaupiklis diską suka pastoviu 5500 aps/min greičiu ir išoriniame takelyje esančius duomenis skaito 3600 Kb/s sparta, tačiau vidiniame takelyje esnačius duomenis – tik 1600 Kb/s sparta, kaip CLV metodu valdomas 11X tipo CD kaupiklis. Todėl CAV kaupiklių vidutinė duomenų skaitymo sparta yra gerokai mažesnė už spartą, kuria duomenis skaitytų to paties tipo CLV kaupikliai.
PCAV 24X tipo kaupiklyje, kai jis dirba CAV režimu, diskas sukamas pastoviu 6000 aps/min greičiu. Perėjus į CLV režimą (diskelio išorėje), greitis sumažėja iki 5500 aps/min. Atro do, to paties tipo PCAV tipo kaupikliai turėtų būti spartesni už CAV kaupiklius, nes didžiausią duomenų skaitymo spartą jie pasiekia skaitymo galvutei nutolus nuo centro tik per 2/3 diskelio spindulio, o jai judant link diskelio krašto, duomenų skaitymo sparta nekinta. Tačiau tai ne visada pasitvirtina nes diską sukant CLV būdu ir galvutei peršokus “paimti” duomenų į kitą disko vietą, reikia papildomo laiko disko sukimo greičiui pakeisti. Tai užtrunka tuo ilgiau, kuo greičiau sukasi diskelis.

3.4 Klaidų detekcija ir korekcija
Visi CD formatai iš 33 bitų paketo naudoja 9 bitus takelio kontrolei ir klaidų detekcijai bei korekcijai.
Yra dvi skirtingos klaidų atsiradimo priežastys. Pirmasis klaidų tipas gali būti gautas disko gaminimo procese : maži oro burbulėliai ar mikroskopiniai nešvarumai gali interferuoti su lazerio spinduliu. Kitos klaidos gali atsirasti nuo pirštų anstpaudų, įbrėžimų ar nešvarumų. Raudonoji Knyga (RedBook – CD standato aprašymas) leidžia iki 250 klaidų per sekundę. Visos šios klaidos taisomos specialia klaidų korekcijos sistema.
Visų klaidų detekcijai ir korekcijai yra naudojama papildoma informacija ir specialiūs matematiniai algoritmai. Tai padeda atrasti klaidas ir atstatyti tikras duomenų vertes. Klaidų detekcijos ir korekcijos schemos yra vadinamos EDC (error detection code), ECC (error correction code), ir EDAC (error detection and correction code). CD Klaidų korekcijos kodo pagrindas yra pavadintas Reed Solomon Code. Audio CD grotuvai ir CD kaupikliai naudoja vidinę klaidų korekcijos schemą pavadinta CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code). Toks dekoderis yra integruotas kaupiklių mikroschemose. Ši klaidų korekcija yra pati galingiausia, ji duoda geriausius rezultatus, ji iš 109 klaidų palieka tik vieną (audio CD). Kompiuterių kaupikliams bet kokios klaidos yra neleistinos, todėl dar naudojama lygiagreti klaidų korekcija. Ji pavadinta sluoksnine ECC ir yra įrašoma kartu su vartotojo sektorių duomenimis. Sluoksninė ECC gali būti dekoduojama tiek elektrineje tiek ir programinėje dalyje.
4. DVD įtaisai
Jau šiais metai turėtų pasirodyti pilnas DVD įtaisų spektras. Be jau žinomų vartotojams DVD-ROM įtaisų turi pasirodyti DVD-R ir DVD-RAM, o ir senieji DVD-ROM įrenginiai turėtų atsikratyti savo trūkumų ir tapti pilnaverčiais duo menų kaupimo įtaisais. Šis procesas vyksta labai greitai, todėl jau dabar yra keletas DVD-ROM kaupiklių kartų.
Pirmosios kartos kaupikliai turi daug bendrų bruožų. Visų pirma jie turi bendrą duomenų perdavimo greitį – 1380 KB/s. Šis dydis faktiškai tapo DVD duomenų spartos matavimo vienetu. Šie kaupikliai turi pakankamai sunkią optinę galvutę, kas sukelia didelį inertiškumą ir ilgą segmento paieškos laiką (seek time – 200 ms).
Paskutiniu metu DVD-ROM gamintojų ratas labai išsiplėtė ir patys įtaisai tapo labiau universalūs. DVD režime duomenų perdavimo greitis padidėjo dvigubai, o skaitant kompaktinius diskus jis siekia 20X ir 24X ka rtos CD-ROM įtaisus. Patobulintos buvo ir optinės galvutės – jos tapo lengvesnėmis ir paslankesnėmis. Todėl beveik ketvirčiu sutrumpėjo kreipties laikas. Labai svarbu, kad praktiškai visi antros kartos DVD-ROM įtaisai gali skaityti duomenis iš CD-R ir CD -RW diskų.

4.1 DVD įtaisų struktūra
Nors tarp pirmos ir antros kartos įtaisų yra skirtumų, pagrindiniai jų komponetai yra tie patys. Buitiniai DVD įtaisai yra skirti atkurti tik vaizdui bei garsui ir gali bū ti naudojami kaip videomagnetofonai. Jų funkcijos yra gana apribotos. Šiems įtaisams reikia atkurti garso ir vaizdo signalus, o personalinių kompiuterių DVD įtaisams reikia apdoroti visokios rūšies duom enis. Buitinių DVD įtaisų struktūrinė schema pavaizduota 18 paveiksle.

18 pav. DVD įtaiso struktūrinė schema
Panagrinėkime atskirų šios schemos komponetų funkcijas.
Disko sukimo ir skaitymo mechanizmas.
Šį mechanizmą sudaro variklis ir jo kontroleris, optinis mechanizmas informacijos nuskaitymui. Optinėje galvutėje yra naudojamas raudonasis lazeris (bangos ilgis 640 nm ).
DVD DSP ( DVD Digital Signal Processing – DVD skaitmeninis signalo apdorojimas).
Tai integrinė schema kuri keičia lazerio spindulio pakitimus į elektrinius skaitmeninius signalus, kad juos galėtų naudoti Audio/Video dekoderis.
Skaitmeninis Audio/Video dekoderis.
Šis integrinių schemų kompleksas atpažįsta ir atkoduoja suspaustus disko duomenis. Šiuos duomenis dekoderis dekoduoja į aukštos kokybės videos ir audio signalus. Jį sudaro virš vieno milijono tranzitor ių ir tai yra pats sudėtingiausias DVD įrenginio komponentas. Dekoderis atlieka šias funkcijas :
o Atskiria ir sinchronizuoja garso ir vaizdo signalus.
o Dekoduoja vaizdo duomenis
o Dekoduoja garso signalą.
Be šių pagrindinių funkcijų garso/vaizdo kontroleris gali suformuoti vaizdą vaizde papildomos informacijos išvedimui. Tai vadinamoji OSD (On-Screen Display) grafika. Kontroleris gali dekoduoti šešis audio takelius Dolby ProLogic formate.
Mikrokontroleris.
Šis įtaisas kontroliuoja kaupiklio operacijas, atkoduoja valdymo panelio, išorines ar distancinio valdymo bloko komandas.

4.2 DVD optika
DVD įtaisai naudoja raudonąjį lazerį kurio bangos ilgis – 640 nm. CD kaupikliuose naudojamas infraraudonasis 780 nm bangos ilgio lazeris. Lazerio bagos ilgio sumažinimas leido padidinti fokusavimo tikslumą bei sumažinti informacinio vieneto (pito) plotį.
Daugelio įtaisų linzių sistemose naudojamos holografinės linzės su dviem skirtingais židinio nuotoliais. Tai leidžia skaityti kompaktinius ir DVD diskus su viena optine galvute. Kai kurie DVD įtaisai skirtingi ems diskų tipams skaityti naudoja skirtingus lazerius ir linzes. Pirmosios kartos PC-DVD diskasukiai negalėjo skaityti CD-R diskų. Antrosios kartos įtaisai naudojantys dvigubą lazerį ir vieną linzę jau gali skaityti CD-R diskus.
Kadangi DVD diskai būna ir dvisluoksniai reikalingas dvigubas fokusavimas. Tai irgi atliekama su holografinėmis linzėmis turinčiomis du fokuso taškus. Būtent tokia linzė ir jos fokusa vimas pateiktas 2.7 skyriaus 14 paveiksle.

4.3 Personalinių kompiuterių DVD įrenginiai
Šiuo metu beveik visi PC turi CD-ROM įtaisus. Kai šie kaupikliai 1986 metais buvo pasiūlyti vartotojams, dauguma kietų diskų buvo tokios pat talpos kaip ir kompaktiniai diskai, ir net dauguma programinės įrangos neužpildydavo v ieno disko. Tačiau tai ilgai nesitesė, nes programos viršijo gigabaito barjerą, ir CD-ROM diskai nebepatenkino vartotojų poreikių. Šiuo metu kompiuterių konstruktoriai pradeda DVD technologiją taikyti vis plačiau, nes ji suteikia platesnes galimybes multimedia terpei.
19 paveiksle matome DVD ir PC ryšių struktūrinę schemą. Matome, kad DVD įrenginys yra naudojamas, kaip standarinis kaupiklis. Pasiaiškinkime šių įtaisų funkcijas.

19 pav. Kompiuterio su DVD kaupikliu struktūrinė schema
Procesorius yra pagrindinė šios sistemos dalis. Jis atlieka visų įrenginių valdymą ir kontrolę. Valdymo, adresų ir duomenų signalai siunčiami į globalinę PCI (Peripherial Component In terconnect) magistralę, kuri ir jungia visu komponentus į vieningą sistemą. Kietasis diskas ir DVD įrenginys yra sujungtas SCSI interfeisu. SCSI kontroleris per interfeisą valdo abu kaupiklius ir siunči a duomenis iš kaupiklių į PCI magistralę.
Specialiosioms DVD funkcijoms atlikti yra naudojamas DVD dekoderis, kuri su DVD kaupikliu jungia DVD jungtis. Taip pat jis išskiria garso signalą, kurį vėliau galima paduoti į linijin į išėjimą. Antroji DVD dekoderio paskirtis – atskirti ir atkoduoti vaizdo signalą. Toks signalas yra paduodamas į vaizdo spartintuvą (Graphics Accelerator), kuris įgalina atkurti aukščiausios kokybės va izdą monitoriuje neapkraunant centrinio procesoriaus. Operatyvinė atmintis ( RAM ) yra naudojama visų šios sistemos komponentų.
Taigi, kaip matome, apdorojamus vaizdo bei garso duomenis tvarko DVD dekoderis. Na, o su paprastais ne multimedia duomenimis dirbama kaip įprasta skaitmenine informacija.

5. Kompaktinų diskų standartai
Kuriant ir gaminant kompaktinius diskus didžiausias dėmesys buvo kreipiamas į audio informacijos saugojimą. Plečiantis šių diskų panaudojimo sričiai jie nebeatitiko reikalavimų. To pasekoje atsirado daug naujų standartų. Ši oje dalyje panagrinėsime labiausiai paplitusias CD modifikacijas.
CD-DA standartas.
Šis standartas buvo priimtas 1982 firmų Philips ir Sony. Jis koduojamas Compact Disc Digital Audio (skaitmeninio garso kompaktinis diskas). Tai atramos taškas visoms sekančioms kompaktinių diskų kartom s. Šių diskų sektorių sudaro 2,352 vartotojo baitai. Sektoriai yra adresuojami minutėmis, sekundėmis ir sektoriais. Maksimalus 12 centimetrų disko grojimo laikas – 74 minutės.
Šiame standarte yra du adresavimo būdai :
o Absoliutaus laiko : laikas skaičiuojamas nuo disko pradžios.
o Reliatyvaus laiko : laikas skaičiuojamas nuo takelio pradžios. Diske gali būti iki 99 takelių. Kiekvieną takelį turi sudaryti mažiausiai 4 sekundės, na, o sekundės yra padalintos į 75 sektorius.
Kiekvieną sektorių sudaro 2,352 vartotojo baitai dar 882 baitai yra skirti klaidų detekcijai ir korekcijai. Tai vadinamasis subkanalas. Šiuos subkanalus kai kurie diskai naudoja ne klaidoms aptikti, bet papildomai informacijai saugoti. Tokie diskai vadinami CD+G arba CD+MIDI (Compact disc plus graphics arba CD+ Musical Instruments Digital Interface). Šiuos diskus gali skaityti specialiais grotuvais kurie turi jungtį su TV.
CD-ROM standartas.
Po Audio CD sukūrimo 1984 metai Philips ir Sony pradėjo naudoti diskus kompiuterių informacijos saugojimui. Visų pirma saugoti tokius duomenis reikėjo daug didesnio tikslumo nei audio informacijai. CD- ROM turi saugoti ne 99 takelius bet tūkstančius jų. Buvo sukurti CD Mode1 ir CD Mode 2 režimai. Šie abu režimai adresavimui naudoja kelis sektoriaus pradžios baitus. Pirmieji sektoriaus 12 baitų naudojami sinchronizacijai. Sinchro baitai naudojami sektor iaus identifikacijai. Sekantys keturi baitai yra naudojami antraštei. Trys iš jų naudojami adresavimui, sekantis baitas nurodo koks režimas naudojamas.
CD-ROM iš CD-DA paveldėjo klaidų detekcijos ir korekcijos metodą CIRC. Tačiau išgauti didesniam tikslumui jau naudojama sluoksninė klaidų korekcija.
Mixed Mode CD standratas.
Sujungus CD-ROM ir CD-DA buvo sukurtas Mixed Mode CD (maišyto režimo) . Šie diskai turi paketus, sektorius ir takelius. Paprastai tokio disko pirmas takelis yra CD-ROM Mode1 tipo, o seka ntys – CD-DA. Tačiau šie diskai turi vieną apribojimą. CD-ROM kaupiklis vienu metu gali skaityti tik vieną takelį, o jei yra skaitoma audio informacija jokie kiti duomenys negali būti skaitomi.
Šiam trūkumui apeiti yra naudojami du skirtingi metodai :
o Kietasis diskas naudojamas kaip buferis.
o Operatyvinė atmintis naudojama kaip buferis.

CD-ROM/XA standartas.
Šio disko pavadinimas šifruojamas kaip Compact disc – Read Only Memory / eXtended Architecture (CD-ROM / išplėstoji archtektūra). Nors tokį diską 1989 metais sukūrė Philips, Sony ir Microsoft, standartas galutinai buvo patvirtintas tik 1991. Iš tikro tai nėra naujas standartas, o tik CD-ROM galimybių išplėtimas, tačiau jo suderinamumas su CD-I dažnai nulemia leidėjų simpatijas jo naudai. XA takelis gali turėti skaitmeninio vaizdo bei garso, tekstinius bei suspausto garso duomenis. Kiti kompaktinių diskų formatai naudoja vieną sektorių formatą viename takelyje. XA gali turėti du skirtingus sektorių formatus viename takelyje. Du sektorių formatai pava dinti Form1 ir Form2. Form1 naudojamas kompiuterių duomenims. Form2 turi baitą kuris nustato sektoriaus tipą. Tipai gali būti : video, ADPCM audio, kompiuterio duomenys, failo pabaigos sektorius, rašomas sektorius, sektorius nustatantis realaus laiko režimą. Realaus laiko režimas yra pats svarbiausias, nes leidžia naudoti interleaving’o operaciją. T.y. vienu metu dirbti su keliais failais.
Skaitant paprastus CD-ROM diskus programų duomenims reikia naudoti specialius buferius. Skaitant XA diskus prie kelių failų galima prieiti lygiagrečiai vienu metu. Tačiau dirbant šiuo režimu reikalinga sud erinama programinė įranga.
CD-I standartas.
Šis standartas buvo sukurtas 1987 metais Philips ir Sony korporacijose. Tokių diskų sektoriai yra tokie patys kaip ir CD-ROM/XA. Keliais diskų failais galima disponuoti vienu metu. Tai specialus standartas kurį numatyta naudoti buitinės technikos pramonėje. Buvo sukurti specialūs grotuvai palaikantys šį standartą. Motorola yra pradėjusi masinę tokių grotuvų procesorių gamybą. Grotuvai turi jungtį su televizoriumi ir HiFi garso sistema. Tokie įtaisai gali skaityti garso kompaktus (Audio CD), fotografijų kompaktus (Photo CD) ir žinoma interaktyvius Cd-I. Tokiuose kompaktiniuose diskuose galima saugoti tekstus, garsą, grafiką, judančius vaizdus. Tokie komp aktiniai diskai leidžia pvz. grojant muzikai, televizoriaus ekrane galima matyti dainos žodžius.
CD-EXTRA standartas.
Tai standartas suderinantis normalius audio kompaktus ir CD-ROM/XA duomenų takelius, panašiai kaip ir Mixed Mode CD. Pagrindinis skirtumas tarp jų – CD-EXTRA kompaktai gali būti daugiasesijiniai.
Taip pat šie kompaktai šakniniame kataloge gali turėti failą pavadinimu AUTORUN.INF. Šiame faile yra informacija kokias programas reikia paleisti kompaktą įdėjus į kaupiklį.
Bridge Disk (Tiltinis Diskas) standartas.
Tai tokie diskai kuriuose yra informacija naudojama CD-I grotuvų bei CD-ROM/XA kaupiklių. Taigi šiuos diskus ir gali skaityti abu įtaisai, nors ir yra reikalinga atitinkama programinė įranga. Šis standartas buvo įkurtas 1991 metais.

6. DVD diskų standartai
Nesuspėjo, kaip sakoma, išdžiūti sutarčių apie DVD-RAM standartizaciją rašalas, o jau pagrindiniai gamintojai paskelbė apie alternatyvius rašančiuosius DVD įtaisus. Philips ir Sony kompanijos paskelbė, kad pradės gaminti 3 Gb t alpos DVD-RW diskus nesuderinamus su DVD-RAM. Manoma tokiems diskams nereikės kartridžų kaip DVD-RAM diskams. Pioneer paskelbė apie 3.95 Gb DVD-RW diskų bei įrenginių gamybą, na, o Hitachi nori gaminti perrašomus 4.7 Gb diskus.
Tokia suirutė labai lėtina DVD integraciją ir plitimą, nes vartotojas negali būti tikras, kad sekančios kartos įtaisai bus suderinami su jau esamais.
Buitinių DVD įtaisų rinkoje irgi ne taip jau ramu, nes dauguma kino industrijos firmų bijo prasidėsinačio masinio piratavimo. Skaitmeniniu būdu nesankcionuotai atliktos kopijos niekuo nesiskiria nuo originalo. Išeitį bandoma rasti naud ojant Divx (Digital Video Express) diskus.
Vartotojas nusipirkęs tokį diską , gali juo naudotis kelių parų eigoje, nuo peržiūros pradžios. Norint tokiu diskų naudotis toliau, reikia Divx grotuvą jungti prie telefono linijos ir elektroniniu būdu apmokėti už šią paslaugą. Paprast i DVD grotuvai ir kaupikliai tokių diskų nuskaityti negalės, nors atvirkščias procesas yra įmanomas.Tačiau šio standarto priėmimas dar svarstomas ir apie jį daugelis specialistų atsiliepia labai skeptiš kai.
Taigi, šiuo metu dar nežinoma, kiek ir kokių naujų DVD standartų bus priimta, nors neabejojama, kad DVD – 21 amžiaus kaupikliai.

7. Išvados
Prasidėjus optinių kaupiklių erai, pasikeitė požiūris į informacijos saugojimo galimybes. Tapo įmanoma palyginti nesudėtingais tačiau šiuolaikiniais metodais saugoti didžiulius informacijos kiekius.
Palyginti neseniai pradėti naudoti kompaktiniai diskai greitai ir ilgam užkariavo informacinę rinką. Buvo kuriamos naujos modifikacijos ir standartai. Kompaktinių diskų rinka ir standartai jau yra pakankamai nusistovėję ir pažįstami vartotojams. Sukurti standartai (CD-ROM, CD-R, CD-RW) praktiškai realizuoja visus reikalavimus išskyrus vieną – didelį talpumą.
To pasekoje išsivystė nauja optinių kaupiklių karta – DVD. Tai dar tik naujovė, nes praktiškai vartotojai dar nėra susidūrę su šia technologija. Na, o kaip ir visad pradžia yra sunki, tačiau DVD gana sunkiai, bet užtikrintai skverbiasi į rinką. Pagrindinė DVD problema – standartų įvairovė, bet ir ji artimiausiu metu turėtų būti išspręsta.
Žvelgiant į netolimą ateitį, nusimato nauji, dar talpesni įtaisai. DVD diskai informacijai saugoti naudoja dvisluoksnius paviršius. Teoriškai galima naudoti iki dešimties. Yra numatyti sprendimai, kaip informaciją nuskaitinėti ne viena , o keliomis optinėmis galvutėmis. Tai turėtų žymiai padidinti duomenų skaitymo ir perdavimo spartą. Kitas talpumo padidinimo būdas mažinti informacinio vieneto plotą.
Kaip matome, yra daugybė metodų optinių kaupiklių tobulinimui, tačiau tik du iš jų – CD ir DVD yra pakankamai paruošti eiliniam vartotojui.

8. Literatūra
1. C-Cube Microsystems: Digital Video Disc Technology interneto puslapis
http://www.c-cube.com/technology/dvd
2. Programinio paketo ToGo (Mitsumi) techninis aprašymas
Autorius Dr. Bernd Steinbrink.
3. Imation korporacijos interneto puslapis
http://www.imation.com/technology/
4. Creative interneto puslapis
http://www.creative.com
5. CD Cellars interneto puslapis
http://www.cdcellars.com/webdvd/index.htmll
6. Toshiba interneto puslapiai
http://www.toshiba.com/tacp/PressRelease/dvd11.htmll
http://www.toshiba.com/tacp/PressRelease/dvd22.htmll
7. PC Magazine interneto puslapiai
http://www.pcmag.com/features/cdrom/_open.html
http://www.pcmag.com/features/cdrom/dvdside.html
8. Optical Video Disc Association interneto puslapis
http://www.ovda.org/
9. Kompiuterija Nr. 2(6) 1998.02
10. prof. A. P. Tkačenko, Buitinė radioelektroninė technika, 1995, Minskas
11. N.Egarmin, Computer Weekly, Nr.7, 1998.

Leave a Comment