ГЛАВА 12. ТЕХНОЛОГИЯ CD- И DVD-ДИСКОВ [31,61-76]

Предшественником CD- и DVD-дисков является всем хорошо известная (floppy disk). Этот носитель появился на свет в 1952 году благодаря японскому изобретателю Иоширо Накамацу. Первоначально этот носитель применялся только в Японии в исследовательских лабораториях для записи уравнений в цифровом виде. Но после приобретения лицензии на его производство известной корпорацией ЮМ им стали пользоваться вначале в Америке, а потом и во всем мире.

В 80-х годах флоппи-диски стали широко применяться в персональных компьютерах. Первые 5,25-дюймовые диски могли вместить лишь 100 кбайт данных, но, в конце концов, их емкость возросла до 1,2 Мбайт. В 1987 году появились 3,5-дюймовые гибкие диски. Благодаря жестким защитным предохранительным корпусам они были более надежны по сравнению со своими предшественниками и вытеснили их из обращения. Емкость постепенно увеличилась до 1,44 Мбайта, но на сегодняшний день такого объема для большинства пользователей уже недостаточно.

Появление в 1980 году компакт-диска (Compact Disc, CD) стало значительным событием в цифровой технологии. Он был разработан фирмами Sony и Philips для решения некоторых проблем, возникающих при использовании аналоговых носителей.

12.1. Технология компакт-дисков

Вообще говоря, для того, чтобы успешно записывать компакт-диски, пользователю совсем не обязательно знать, каким образом происходит процесс записи и чтения. Однако знание физической стороны дела может зачастую помочь при возникновении нестандартных ситуаций и позволит выбрать верные условия, например, для долгосрочного хранения этих носителей.

Итак, что же представляет собой компакт-диск? Обычно компакт-диск, изготовленный на заводе, состоит их четырёх слоев (рис.12.1):

■   основного (базового);

■   отражающего;

■   защитного;

■   Декоративного.

Основной слой изготавливается обычно из поликарбоната, и на него приходится практически вся толщина компакт-диска.

Если диск изготовлен на заводе, то, скорее всего, информация на него нанесена так называемым методом штамповки. При этом информационный узор т.е. собственно то, что представляет собой записанную на компакт-диске информацию, наносится прямо на основной слой в виде набора микроскопических углублений.

Второй слой, отражающий, очень тонкий. Его наносят на основу диска методом напыления. В тех местах, где на основном слое находятся углубления информационного узора, отражающий слой немного искривляется, и угол отражения луча изменяется. Именно за счёт этого можно считывать записанную на диске информацию.

Защитный слой предохраняет отражающий слой от случайной порчи. Ведь любое повреждение отражающего слоя приводит к невозможности считать данные с повреждённой области. Поэтому роль защитного слоя трудно переоценить. К сожалению, нередко производители делают защитный слой слишком тонким, и это следует иметь в виду (ниже мы увидим, почему).

Наконец, декоративный слой содержит рисунки, надписи, наклейки и другие «украшения» верхней стороны компакт-диска. Если эти элементы украшения отсутствуют, то декоративный слой представляет собой чуть подкрашенную прозрачную поверхность, тоже довольно тонкую. Таким обычно бывает декоративный слой записываемых дисков.

Из всего сказанного можно сделать несколько полезных выводов, касающихся эксплуатации и хранения компакт-дисков.

Поскольку основной слой, который находится с рабочей стороны диска, намного толще, чем защитный слой или даже защитный и декоративный слои, вместе взятые, то повредить компакт-диск гораздо проще с верхней его стороны, особенно при отсутствии наклейки. Да и наклейка, если она тонкая, может не спасти. При случайном касании верхней стороны диска острым предметом могут быть повреждены и наклейка и защитный слой. При этом обнажается часть отражающего слоя, следовательно, некоторая его область тоже неминуемо будет повреждена под воздействием окружающей среды. А это значит, что прочитать данные с повреждённой области будет невозможно. Обратите на это особое внимание! Как ни странно, бытует мнение о том, что беречь от повреждений следует лишь рабочую сторону диска, а с обратной стороны можно делать что угодно. Как мы видим, это совсем не так. Более того, во многих случаях восстановить повреждённый диск гораздо легче, если повреждена именно рабочая сторона. Конечно, царапины на этой стороне изменяют угол преломления лучей, что приводит к сбоям в чтении данных с диска. Однако благодаря толщине основного слоя, они практически никогда не разрушают отражающий слой и информационный узор. Кроме того, поцарапанный с рабочей стороны диск нередко можно восстановить полировкой. Существуют даже специальные устройства для полировки компакт-дисков. Кстати, на рабочей стороне опаснее всего царапины, идущие по окружности диска, а поперечные, радиальные, царапины обычно не представляют особой угрозы.

Если же диск повреждён с верхней стороны, то никакими доступными средствами данные на нём уже не восстановишь. Именно поэтому не рекомендуется делать надписи на дисках ручкой или карандашом, даже если на нём имеется наклейка. Дело в том, что ручка и карандаш – предметы достаточно острые — могут процарапать защитный слой даже сквозь наклейку (особенно, ели производители сэкономили на толщине защитного слоя). Чтобы сделать надпись на компакт-диске, применяйте специальные мягкие маркеры и пишите без нажима. Правда, подписывают обычно записываемые компакт-диски и очень редко заводские, так что здесь мы немного забежали вперёд.

Нелишне помнить, что отражающий слой компакт-диска может постепенно разрушаться под влиянием слишком яркого света. Поэтому компакт-писк всегда следует хранить в коробке или в конверте так, чтобы под его рабочей стороной была непрозрачная поверхность. Некоторые люди, не обнаружив коробки от извлечённого из компьютера (или из музыкального центра) компакт-диска и не имея времени её искать, оставляют компакт-диск на столе в «перевёрнутом» виде, рабочей стороной кверху. Очевидно, они надеются, что так меньше вероятность поцарапать рабочую сторону диска.

Этого не следует делать ни в коем случае! Дело в том, что длительное воздействие света на рабочую сторону диска принесёт гораздо больше вреда, чем даже несколько мелких царапин. И в особенности это актуально для записываемых дисков (почему — расскажем чуть позже). Для них такое хранение, вообще, «смерти подобно».

Но вернёмся к «внутреннему» устройству дисков. Как вы, вероятно, знаете, компакт-диски бывают трёх типов.

■   Обычные компакт-диски. Они предназначены только для считывания данных и изготавливаются на заводе методом штамповки. Вначале это был единственный тип дисков, но впоследствии появились ещё два типа записываемых носителей.

■   Записываемые компакт-диски CD-R (CD recordable). На диски CD-R пользователь может записать с помощью специального дисковода какие-либо данные, однако сделать это можно только один раз. Если данные на такой диск уже записаны, их нельзя заменить новыми. Таким образом, на эти диски записывают данные для «вечного» хранения.

■   Перезаписываемые компакт-диски CD-RW (CD rewritable). На эти диски данные можно записывать многократно.

12.1.1. Компакт-диски CD-R

Первые CD-R можно было записывать только целиком. Затем появилась технология многосессионной записи на эти диски. Дело в том, что если на такой диск записано, к примеру, 300 Мбайт данных, то, по идее, остаётся свободное место еще как минимум для 400 Мбайт информации. Однако для обеспечения полной совместимости со всеми старыми читающими дисководами на диск должна добавлена так называемая закрывающая запись. Без неё данные с диска считываться не будут.

        Но проблема была в том, что после закрывающей записи на диск ничего добавит уже нельзя. Т.е. физически-то записать, конечно, можно, но толку от этого не будет никакого – считывающий дисковод найдёт эту закрывающую запись и сочтёт, что после неё на диске уже ничего нет.

Поэтому и была придумана технология многосессионной записи. Завершая сеанс такой записи, программа записывает на диск закрывающую запись сессии вместо закрывающей записи всего диска. Потом можно будет дописать на этот же диск ещё порцию данных и после неё – закрывающую запись второй сессии, и так далее. В принципе, когда на диске не останется места, можно дописать туда ещё и закрывающую запись диска.

Замечание. Не следует использовать многосессионную запись, если планируется создание звукового диска для воспроизведения в музыкальном центре или бытовом проигрывателе. Эти устройства и сегодня зачастую не могут правильно прочитать многосессионные диски.

Многосессионная технология записи сразу же расширила возможности применения CD-R, однако и тут не обошлось «без ложки дегтя». Во-первых, многосессионные диски обычно считываются гораздо медленнее, чем записанные за одну сессию. Кроме того, некоторые считывающие дисководы могут быть несовместимы с такими дисками. Например, некоторые из них могут «увидеть» на многосессионном диске только те файлы, которые были записаны в последней сессии, а некоторые — только файлы первой сессии. Правда, это относится лишь к старым моделям дисководов, поскольку все современные устройства делаются уже в расчёте на считывание многосессионных дисков.

Выше, рассматривая устройство компакт-диска, мы уже упомянули о том, что «информационный узор» при изготовлении на заводе штампуется на основном слое диска с помощью специальной матрицы. Но как же в таком случае производится запись на диски CD-R?

Внутреннее строение записываемых дисков несколько отличается от устройства обычных CD. Дело в том, что записываемые диски, в отличие от обычных, состоят не из четырёх, а из пяти слоев (рис. 12.2.):

■   основной;

■   регистрирующий;

■   отражающий;

■   защитный;

■   декоративный.

Здесь на основном слое отсутствует информационный узор. Зато, как видите, добавлен ещё один слой - регистрирующий. Именно на него записываются данные. Лазерный луч выжигает информационный узор в материале этого слоя, затемняя определённые точки поверхности. При считывании информации луч будет отражаться от этих точек слабее, чем от остальных. Разумеется, при записи компакт-диска лазер дисковода должен работать с большей мощностью, чем при чтении.

Из сказанного следует, что регистрирующий слой записываемого компакт-диска очень чувствителен к свету. Вот почему такие диски нельзя оставлять на свету (особенно рабочей стороной вверх) ни в коем случае! При долгом действии света регистрирующий слой может претерпеть необратимые изменения, и диск будет полностью испорчен.

12.1.2. Компакт-диски CD-RW

Теперь немного о перезаписываемых компакт-дисках (CD-RW). На них, как уже говорилось, данные можно записывать многократно. Однако не стоит переоценивать их возможности. Есть два распространённых заблуждения по поводу дисков CD-RW, о которых необходимо сразу упомянуть.

Заблуждение первое: при использовании дисков CD-RW можно произвольно стирать и дописывать отдельные файлы. Это утверждение совершенно неверно. Запись на диски CD-RW происходит аналогично записи на CD-R: весь диск сразу или за несколько сессий. Отличие состоит в том, что можно дать команду стирания, в результате выполнения которой весь регистрирующий слой вновь одинаково пропускает световые лучи. При этом никаких данных на диске не остаётся. Таким образом, на диск CD-RW можно записать некоторые данные, возможно, в несколько сессий, затем, когда они станут больше не нужны, очистить весь диск целиком, затем опять записывать данные, и так далее.

Замечание. Это объяснение достаточно приближенное и не описывает так называемый метод быстрой очистки, так как на суть дела это не влияет.

Заблуждение второе: стирать старые данные и записывать новые на диск CD-RW можно сколь угодно много раз. Это также совершенно неверно. Правда, существует и обратное заблуждение: некоторые считают, что полный цикл записи и стирания для одного носителя можно произвести не более 10 раз. Именно так для перестраховки утверждали производители первых CD-RW. Спустя некоторое время многие производители стали утверждать, что на диск CD-RW можно произвести до 1000 циклов записи (иногда говорят даже до 10 000). Отсюда и родилось заблуждение второе. Действительно, ведь стираешь данные с компакт-диска не каждый день. Даже если стирать диск целиком и записывать новые данные приходится каждую неделю (что тоже невообразимо часто), то срока жизни такого диска должно хватить приблизительно на 20 лет (а если считать, что диск выдерживает 10000 циклов записи, то на 200 лет).

Внушительно, особенно если вспомнить, что 20 лет назад ни о каких компакт-дисках ещё практически и речи не было. Только-только появились первые звуковые диски, очень дорогие, а проигрыватели для них были большой редкостью. Но, к сожалению, таких сроков жизни у заготовок CD-RW быть не может Как показывает практика, в большинстве случаев после 25-27-го циклов стирания и повторной записи диск CD-RW начинает читаться с ошибками. Ещё через пару циклов записи считать с него данные становится практически невозможно

Далее, нужно иметь в виду, что коэффициент отражения у дисков CD-RW намного ниже, чем у обычных дисков и CD-R. Это приводит к тому, что данные с таких дисков могут неверно считываться или не считыватъся вообще старыми приводами, не рассчитанными на чтение данных с CD-RW. Все современные модели приводов уже делаются с расчётом на диски CD-RW, так что проблем с ними сейчас практически не возникает. Однако бытовые проигрыватели звуковых компакт-дисков и музыкальные центры, как правило, не умеют проигрывать CD-RW, поэтому нельзя использовать такие диски для создания звуковых дисков. Если CD-проигрыватель может читать CD-RW, это обычно указывается где-нибудь на видном месте. Приводы CD-RW могут записывать как диски CD-R, так и CD-RW.

Теперь несколько слов о том, какой объём данных можно записать на один компакт-диск. Стандартными являются диски, объём которых равен 650 Мбайт или 74 минут звучания (если диск записан в формате Audio CD). В настоящее время практически все устройства, как читающие, так и записывающие, могут без проблем работать с дисками увеличенного объёма. На такие диски можно записывать до 700 Мбайт данных или 80 минут звука.

На этом месте пытливый читатель может обнаружить некоторое несоответствие: ведь одна минута несжатого звука в формате, использующемся на звуковых компакт-дисках, занимает около 10 Мбайт. Соответственно, на диск объёмом 700 Мбайт, по идее, должно помещаться примерно 70 мин музыки, а на самом деле там помещается 80 мин.

Дело в том, что формат записи звукового диска весьма сильно отличается от формата диска с данными, о чём мы ещё поговорим позже. Так, на диске с данными присутствует больше избыточной информации, которая повышает надёжность и долговечность носителя. За счёт этой информации, а также служебных областей диска и появляется такое «противоречие». Действительно, если некоторое музыкальное произведение умещается на звуковом компакт-диске в виде звуковой дорожки, это ещё не значит, что оно же уместится на нем в виде файла.

Существуют и компакт-диски ещё большей плотности. Некоторые компании разработали диски объёмом 800 и 900 Мбайт и даже 1 Гбайт, а «апофеозом» подобных разработок явился так называемый DDCD — компакт-диск двойной плотности (double density compact disc). На такой диск помешается вдвое больше информации, чем на обычный (соответственно 1300 или 1400 Мбайт). Однако для работы с такими дисками нужны специальные дисководы, как правило, выпускаемые только одной – двумя компаниями. Пока что ни один из этих «больших» форматов не получил широкого распространения.

12.1.3. Стандартные форматы дисков

Формат CD-DA (CD Audio). Компакт-диск изначально появился как носитель для записи и прослушивания музыки на смену виниловым грампластинкам. Наверно поэтому он и был назван «компактным» – физические   размеры компакт-диска намного меньше размеров грампластинки. Представление звука звуковом компакт-диске, соответственно, было первым стандартом для этого носителя.

Стандартный формат для представления звука на компакт-диске называется CD-DA (Compact Disc - Digital Audio), т.е. «компакт-диск – цифровой звук» Обратите внимание, что в этом названии прослеживается основная цель разработки стандарта компакт-диска – замена грампластинок, которые были, разумеется, аналоговыми.

Звук на компакт-диске предстаёт в оцифрованном виде. Дело в том, что (аналоговый метод звукозаписи, который раньше был единственным способом (звукозаписи, достаточно точно передаёт первоначальную звуковую картину, однако, обладает рядом недостатков. Например, в результате несовершенства материалов, из которых изготовлена магнитная лента, а также из-за постепенной «дезориентации» магнитных частичек при длительном её хранении и других причин в такой записи обычно присутствуют различные шумы. Кроме того, Ко время воспроизведения и записи лента движется неравномерно, и это приводит к эффекту «детонирования», а также создаёт проблему синхронизации записей с нескольких магнитных лент.

Цифровая же запись звука более свободна от шумов и помех. Она допускает неограниченное копирование без ухудшения качества, гибкую обработку, не портится при длительном хранении и так далее. Именно цифровая запись звука и используется на компакт-дисках CD-DA, которые теперь иногда называют просто Audio CD, т.е. звуковой компакт-диск.

В качестве стандарта для звуковых компакт-дисков была принята частота дискретизации, равная 44,1 кГц. По идее, такая частота дискретизации должна обеспечивать корректное воспроизведение звуков с частотой до 22,05 кГц, что Даже несколько превышает слышимый диапазон

Что касается амплитудного разрешения, то можно заметить, что с увеличением количества градаций амплитудной шкалы повышается точность воспроизведения. В звуковых компакт-дисках используется 65536 амплитудных градации. Как известно, для представления чисел в диапазоне от 0 до 65535 необходимо 16 бит информации, поэтому говорят о 16-битном разрешении, или росту о «16-битном звуке». Это значение тоже сегодня никак не может считаться идеальным, но в своё время, когда сравнения проводились с относительно шумными и искажёнными аналоговыми записями, оно казалось достаточным.

Таким образам, для звуковых компакт-дисков (CD-DA) стандартом является представление звука с частотой дискретизации 44 100 Гц и амплитудным разрешением 16 бит. На такие компакт-диски записывается только стереозвук, Раздельных звуковых потока для левого и правого каналов.

Занятно, что объём звукового CD, соответствующий стандарту, не является каким-либо физическим ограничением. Рассказывают легенду о том, что за эталон «длины» звукового компакт-диска когда-то взяли «Девятую симфонию» Людвига ван Бетховена, которая являлась самым популярным в Японии классическим сочинением. В одной из записей продолжительность её звучания составляла чуть меньше 74 минут, и поэтому стандартный объём компакт-диска был принят равным 74 минутам. Было ли так в действительности – теперь уже точно не скажет, наверное, никто. Однако факт остаётся фактом, – максимальный объём звукового компакт-диска был установлен равным 74 минутам.

Кроме того, современные проигрыватели обычно совместимы не только со стандартными компакт-дисками диаметром 12 см, но и с маленькими компакт-дисками, диаметр которых составляет всего 8 см. Правда, на такие компакт-диски музыки помещается более чем в три раза меньше, поэтому используются они лишь тогда, когда решающую роль играет именно компактность.

Что касается структуры звукового компакт-диска, то вкратце можно сказать следующее. Звуковой компакт-диск делится на отдельные звуковые дорожки, число которых может изменяться от 1 до 99. В принципе, их может быть и больше, но далеко не все устройства воспроизведения будут с такими дисками корректно работать. Каждой дорожке соответствует небольшой файл с расширением .cda, который содержит ссылку на физическое расположение звуковых данных на диске. Файлы .cda, таким образом, являются только указателями, а сами звуковые данные не являются частью файловой структуры диска.

Стандарт CD-DA предполагает также, что внутри каждой звуковой дорожки могут располагаться дополнительные метки, которые могут соответствовать разделам крупного музыкального произведения. Эти метки называются метками Sub-Index. Надо сказать, они не получили большого распространения, и большинство проигрывателей их просто игнорирует. Лишь немногие дорогие профессиональные модели позволяют пользоваться метками Sub-Index.

Несколько большее распространение получило такое усовершенствование формата CD-DA как введение CD-текста. Это некоторая текстовая информация, которая записывается в служебную область диска и может, например, выводиться на дисплей проигрывателя компакт-диска. Например, удобно, если CD-текст содержит название альбома или имя композитора/исполнителя.

Формат Data CD. Через некоторое время после появления стандарта CD-DA появилась идея создать формат для хранения на компакт-диске произвольных данных. Действительно, ведь для размещения указателей на звуковые дан-ные на звуковом компакт-диске уже использовалась файловая структура. Новый стандарт просто расширил область её применения от небольшой служебной области до всего диска. Кроме того, на таком компакт-диске было решено повысить надёжность хранения данных за счёт увеличения количества избыточной информации.

Стандарт для хранения данных на компакт-диске сейчас обычно называют Data CD (компакт-диск с данными), хотя в начале обычно употребляли название CD-ROM, т.е. постоянная память на компакт-диске. Иногда употребляли также соответствующую русскую аббревиатуру КД-ПЗУ. Тогда ещё не существовало перезаписываемых компакт-дисков, поэтому такое название стандарта было вполне оправдано.

Стандарт определяет максимальный объём компакт-диска с данными в 650 Мбайт. Сейчас практически все устройства для чтения компакт-дисков совместимы также с «80-минутными» дисками, на которых в формате Data CD можно записать до 700 Мбайт. Следует учитывать, что закрывающие записи сессий также требуют некоторого количества дискового пространства и причем не малого пространства. Отсюда вывод: если запись данных на диск ведётся за несколько сессий, то, чем больше сессий, тем меньше самих данных поместится на диске.

Кстати, нелишне вспомнить, что на момент создания стандарта Data CD количество вмещаемых диском данных — 650 Мбайт - казалось просто огромным. Действительно, на дворе было начало 90-х годов XX века, и ёмкости жёстких дисков в компьютерах тогда ещё редко превышали 100... 150 Мбайт, т.е. в шесть раз меньше объёма одного компакт-диска. Однако за прошедшее с тех пор десятилетие объёмы жёстких дисков выросли в среднем в 1000 раз, а вот объём компакт-дисков остался прежним.

Согласно стандарту, компакт-диск с данными имеет особую файловую систему и на него можно записывать любые файлы. Однако в целом работа с таким компакт-диском практически ничем не отличается от работы с жёстким диском компьютера, если не считать, что на компакт-диск в те времена нельзя было ничего записывать и что компакт-диск всё-таки работает немного медленнее винчестера.

Формат VideoCD. Следующим стандартным форматом компакт-диска стал формат, позволяющий записывать на компакт-диски видеофильмы. Вообще говоря, эти диски появились уже после появления цифровых фильмов и практики воспроизведения их на компьютере. Поэтому разработка стандарта сводилась, в основном, к выбору конкретных параметров цифрового видеофильма и разработке универсальной системы видеодорожек.

Стандарт VideoCD ещё недавно был самым распространённым форматом хранения видеофильмов, да и в настоящее время, на момент написания этих строк, фильмы в формате VideoCD успешно выпускаются и продаются, хотя их уже вытесняют более совершенные форматы.

На диске, записанном в стандарте VideoCD, изображение записывается с качеством, сравнимым с обычными бытовыми видеокассетами (VHS). Так утверждает стандарт, а вот по наблюдениям многочисленных пользователей, как ^пРавило, это качество воспринимается немного хуже, чем с кассет VHS.

Звуковая дорожка на дисках стандарта VideoCD записывается с обычным качеством звукового компакт-диска – с частотой дискретизации 44100 Гц и разрешением 16 бит. Таким образом, будучи равными или даже несколько уступая по качеству изображения бытовым видеокассетам VHS, диски VideoCD  имеют преимущество в звуке.

Полную спецификацию стандарта VideoCD определяет так называемая «Белая книга» (White Book) 2.0. Там описаны все условия, которые должны быть соблюдены, чтобы записанный диск VideoCD был полноценным, т.е. совместимым со всеми устройствами чтения VideoCD. Вот какие спецификации в частности, определены для дисков стандарта VideoCD:                                 

■   кодирование информации по алгоритму MPEG-1;

■   максимальная скорость потока видеоданных - не более 1151 959 бит/с;

■   максимальная скорость потока звуковых данных — не более 224 кбит/с;

■   размер кадра для стандарта PAL — 352x288 пикселей;

■   размер кадра для стандарта NTSC — 352x240 пикселей;

■   строго определённая структура папок.

При воспроизведении диска стандарта VideoCD изображение, которое имеет достаточно скромные линейные размеры, должно растягиваться на полный экран. Это осуществляется либо аппаратными, либо программными средствами. Ограничение на максимальную величину потока данных обеспечивает возможность воспроизведения дисков стандарта VideoCD с любого дисковода CD-ROM, начиная с двухскоростных моделей. Такие модели имеют скорость считывания данных 300 кбайт/с.

Стандарт определяет, что звуковая дорожка для фильма должна быть обязательно двухканальной, т.е. стерео. Оцифровка, как уже говорилось ранее, производится с качеством обычного звукового компакт-диска. Однако если записать звук на компакт-диск в несжатом виде, то для видеоматериала места уже не останется. Поэтому звуковые данные хранятся на диске в сжатом виде, о чём говорит пункт стандарта, определяющий скорость потока звуковых данных не более 224 кбит/сек. Видеоматериал тем более приходится сжимать с помощью алгоритма MPEG-1.

При соблюдении всех этих условий на один компакт-диск помещается до 74 минут видеоматериала со стереозвуком. Это вполне может быть небольшой художественный или документальный фильм. Для размещения полнометражных фильмов обычно используется набор из двух дисков VideoCD, так как стандартная продолжительность художественных фильмов обычно колеблется в пределах от 90 до 130 мин, что несколько больше, чем может вместить один диск стандарта VideoCD.

Если диск VideoCD записан с соблюдением условий стандарта, он может быть воспроизведён на любом компьютере, начиная с тех, которые оснащены процессором 486, двухскоростным приводом CD-ROM и звуковой картой для воспроизведения звуковой дорожки, а также на проигрывателях VideoCD. Эти проигрыватели могут быть подключены к телевизору, как и обычный видео магнитофон. Почти все современные проигрыватели DVD Video также способны воспроизвести диски стандарта VideoCD.

При записи VideoCD обычные видеоданные конвертируются в специальные файлы, которые именуются AVSEQ01.DAT, AVSEQ02.DAT и так далее. Эти файлы помещаются в папку под названием MPEGAV. Другая важная папка на VideoCD называется VCD. Здесь, в частности, могут располагаться данные для меню диска, которое позволяет выбрать нужную дорожку. Каждый видео-файл, конвертированный в DAT-формат, представляет собой на диске отдельную видеодорожку (по аналогии со звуковыми дорожками звукового компакт-диска). Само меню тоже представляет собой отдельную видеодорожку с «бесконечной » паузой. Ещё на диске VideoCD должны располагаться такие папки, как SEGMENT, EXT и CDI. Однако в отличие от звукового компакт-диска, на VideoCD все данные, включая видеодорожки, располагаются внутри файловой структуры, а не вне неё.

Смешанные форматы. Кроме описанных стандартных форматов ком-дисков, существует ещё несколько менее распространенных форматов. На них мы специально останавливаться не будем. Упомянем только так называемые смешанные форматы компакт-дисков.

К этим форматам относятся мало отличающиеся друг от друга Mixed-Mode CD (смешанный компакт-диск) и CD-extra (расширенный компакт-диск). Разница фактически состоит в том, что на Mixed-Mode CD в качестве первой дорожки записываются данные, а потом - звуковые дорожки; на диск же формата CD-extra звуковые дорожки и данные можно записывать в произвольном порядке.

Главная особенность этих форматов в том, что они позволяют записать на один и тот же компакт-диск и звуковые дорожки, и обычные данные. Как правило, эти форматы используются для того, чтобы, например, поместить на звуковой компакт-диск, предназначенный для прослушивания на обычном проигрывателе, дополнительную дорожку («bonus track»), содержащую какой-либо видеоклип того же исполнителя. В этом случае клип, конечно, обычным проигрывателем не считывается, однако может быть воспроизведён на компьютере. Таким образом, получается некоторый универсальный формат: хочешь — слушай диск в компьютере и смотри дополнительный видеоклип, а если компьютера нет – используй его как обычный звуковой диск.

Внутренняя структура таких дисков несколько сложнее, чем это может показаться. Не вдаваясь в подробности, скажем, что та часть диска, которая содержит данные в виде файлов, обычно является одной дорожкой диска, а остальные дорожки — обычные звуковые. Желательно, чтобы дорожка с данными была единственной, хотя встречаются диски, на которых вперемежку располагались звуковые дорожки и дорожки с данными.

Формат Super Audio CD (SACD). Формат звуковых компакт-дисков Super Audio CD, вообще говоря, не является общепринятым стандартом. Это скорее инициатива компаний Philips и Sony и будущее её весьма туманно.

Формат Super Audio CD, по идее разработчиков, должен со временем заменить обычные звуковые компакт-диски, обеспечивая гораздо лучшее качество звука, а также многоканальное воспроизведение и поддержку текстовой, графической и даже видеоинформации. Интересно, что формат позволяет создавать так называемые гибридные диски, которые можно будет воспроизвести и на обычном проигрывателе компакт-дисков (правда, в этом случае  с обычным CD – качеством).

Отличия нового формата от стандарта CD-DA очень существенны. И тут дело не в простом улучшении характеристик оцифровки звука. Нет, разработчики пошли ещё дальше, введя принципиально иной метод оцифровки, не использующий разделения на отдельные «сэмплы» - дискретные временные срезы. Этот метод называется DSD (Direct Stream Digital). Такие понятия, как «частота дискретизации» для этого метода смысла не имеют, поэтому сравнивать характеристики CD-DA и SACD довольно трудно. Можно привести лишь одну цифру: скорость звукового потока на SACD составляет 2,8224 Мбит/сек, что более чем вдвое превышает аналогичный параметр для звукового компакт-диска (1378,1 кбит/сек).

По заявлениям разработчиков, формат SACD обеспечивает почти 100 кГц частотного диапазона и 120 дБ динамического диапазона. Однако независимые эксперты выяснили, что нередко использование метода оцифровки DSD выливается в появление высокочастотного шума и нелинейных искажений. А это вообще ставит под сомнение целесообразность отказа от стандартного метода импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), применяемого в обычных компакт-дисках и почти во всех звуковых компьютерных программах.

На момент написания этих строк проигрыватели дисков формата SACD производят только компании Sony и Philips, а также Sharp; к тому же, если верить сообщениям на сайте disctronics.co.uk, в мире выпущено всего около 1000 наименований этих дисков.

Формат Super Video CD (SVCD). Формат SuperVideoCD появился в тот момент, когда многих взыскательных пользователей уже перестал удовлетворять стандарт VideoCD, а более совершенных стандартов ещё не было. В некотором смысле он является развитием стандарта VideoCD, и его разработчики направили все свои усилия на обеспечение качества изображения. Действительно, какой смысл пользователю «гонять» компьютер, просматривая на нём фильмы, если качество воспроизведения картинки мало чем отличается от обычной кассеты, а то и хуже?

Итак, SuperVideoCD отличается от VideoCD, прежде всего, лучшим качеством изображения. Вот какие характеристики определены, в частности, для стандарта SuperVideoCD:

■   кодирование информации по алгоритму MPEG-2;

■   максимальная скорость потока видеоданных — не более 2550 кбит/с;   

■   максимальная скорость потока звуковых данных - не более 224 кбит/с/;   

■   размер кадра для стандарта PAL – 480x576 пикселей;

■   размер кадра для стандарта NTSC — 480x480 пикселей;

■   как и в стандарте VideoCD, строго определённая структура папок.

К сожалению, наряду с гораздо лучшим в сравнении с VideoCD качеством изображения, диски SuperVideoCD имеют и большой минус. Дело в том, что при степени сжатия, обеспечивающей ширину потока данных 2550 кбит/с,, на один компакт-диск может уместиться всего 35 минут видеоматериала. Это совсем мало: при записи в стандарте SuperVideoCD полнометражный художественный фильм обычно удаётся разместить лишь на трёх дисках, а иногда я этого не хватает.

Поскольку диски SuperVideoCD кодируются по алгоритму MPEG-2, для воспроизведения требуется уже больше компьютерных ресурсов, чем для дисков VideoCD. Рекомендуется компьютер с процессором не ниже, чем Реntium MMX 233 МГц, а из-за величины потока видеоданных привод CD-ROM должен обеспечивать как минимум четырёхкратную скорость воспроизведения.

Следует иметь в виду, что, несмотря на относительную популярность, SuperVideoCD не является официальным стандартом, т.е. его спецификация не определена в одном основополагающем документе. Поэтому и в устройствах для его воспроизведения могут быть небольшие отличия. Кроме того, современные проигрыватели DVD-дисков также не всегда могут воспроизводить диски стандарта SuperVideoCD, хотя с обычными VideoCD они, как р1вило, совместимы.

12.1.4. Файловые системы компакт-дисков

В большинстве случаев данные на компакт-диске располагаются в виде файлов, как на обычном жёстком диске или дискете. На самом деле доступ даже к самому устройству – приводу компакт-диска в корне отличается от доступа к винчестеру. Однако при использовании современных операционных систем для пользователя это различие остаётся почти незаметным, и он даже не знает о специальных драйверах, через которые происходит общение с дисководом.

Напомним, что для организации файловой структуры на каком-либо носителе необходим стандарт на файловую систему для этого носителя (т.е., грубо говоря, систему ссылок-указателей на физическое расположение данных на носителе). Надо сказать, что файловые системы бывают самые различные. Например, наиболее распространённой сегодня является система FAT (File Allocation Table), которая используется на дискетах (FAT12) и на многих жёстких дисках (FAT16 и FAT32). Кроме того, для винчестеров могут использоваться такие файловые системы, как NTFS, ext2, ext3, reiserfs, EFS, XFS и пр.

Для компакт-дисков была разработана специальная файловая система, которая, с одной стороны, отвечает требованиям к расположению данных на компакт-диске, а с другой — обеспечивает совместимость, т.е. позволяет использовать приводы компакт-дисков на различных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем. Эта система получила название ISO9660.

Согласно требованиям этой файловой системы, имена файлов и папок не должны содержать более 11 символов (для обеспечения совместимости с DOS, в которой восемь символов может занимать имя файла и ещё три - его расширение, всего 11 символов). Глубина вложений в ISO9660 не должна превышать 8 каталогов. Другими словами, каталоги (папки) можно вкладывать друг в друга не более восьми раз.

Эти ограничения характерны для так называемой файловой системы ISO первого уровня (ISO Level 1). Их необходимо соблюдать, если необходимо, чтобы данные с диска можно было прочитать практически в любой операционной системе. Если же совместимостью с DOS можно пренебречь, а файлам хочется дать интуитивно понятные имена, то иногда используют систему ISO9660 второго уровня (ISO Level 2), разработанную позднее. Здесь ограничения не столь строги. В частности, имя файла может содержать до 31 символа. Правда ограничение на число вложений каталогов остаётся — не более восьми раз.

Здесь необходимо вспомнить ещё об одном ограничении, которое становится теперь актуальным. Дело в том, что если давать имена файлам и папкам по 31 символу и вкладывать папки друг в друга 8 раз, то полный путь к файлу, включая имя тома и разделители, может включать до 280 символов. Однако стандарт ISO9660 накладывает ограничение на полную длину пути к файлу - она не может быть больше 255 символов. В именах файлов используются только символы из базового набора US-ASCII, т.е. латинские буквы, цифры и некоторые служебные символы.

Для дисков, которые предполагается использовать только под управлением операционных систем семейства Windows, имеет смысл также использовать надстройку над файловой системой ISO, которая называется Joliet. Эта надстройка несколько расширяет возможности файловой системы, например, допускает в именах файлов пробелы и русские буквы. Однако под управлением других операционных систем, длинные имена файлов Joliet будут видны в сокращённом виде. Для операционных систем семейства Unix/Linux существует ещё более мощная надстройка, которая именуется Rockridge.

В принципе, если на компакт-диске используется Rockridge или Joliet, можно сознательно отступать от некоторых ограничений ISO9660, если это позволяет программа, используемая для записи диска. Например, иногда можно позволить использовать полный путь к файлу, превышающий 255 символов, или вкладывать друг в друга более восьми каталогов. Однако следует иметь в виду, что при чтении данных с таких дисков в некоторых случаях могут возникнуть проблемы. И к тому же данные нельзя будет прочитать в других операционных системах.

Замечание. Существуют два различных режима записи данных на компакт-диск. Они называются просто «режим первый» и «режим второй, расширенный» и обозначаются как Mode 1 и Mode 2/XA. Второй метод обеспечивает более гибкий подход к записи данных, поэтому в большинстве случаев следует использовать именно его. Однако на некоторых старых дисководах диски, записанные таким методом, могут быть прочитаны с ошибками.

Но вернёмся к файловым системам. Как говорится, «прогресс не стоит на месте», и следующим шагом разработчиков стала разработка универсального дискового формата (UDF). Этот формат был призван заменить ISO9660. Он позволяет гораздо более гибко работать с файлами, особенно на перезаписываемых дисках. Кроме того, в отличие от ISO9660 его можно использовать и на жёстких дисках, создавая, таким образом, некоторую унификацию. Однако формат UDF пока что ещё не поддерживается на уровне ядра ни одной операционной системой, а его драйверы не достаточно распространены.

В 2000 году специально для использования в DVD-дисках была разработана упрощённая версия формата UDF, которая получила название MicroUDF. На сегодняшний день с поддержкой этого формата тоже иногда возникают ложности, поэтому пока в DVD-дисках используется некоторый «гибридный» формат UDF Bridge (т.е. «мост к UDF»), сочетающий в себе файловые системы MicroUDF и ISO9660. Подробнее о формате MicroUDF будет рассказано в разделе, посвященном DVD-дискам.

12.2. Технология DVD

В начале 90-х годов ряд фирм, используя накопленный опыт и достижения в этой области, приступили к разработке нового стандарта. Они, пытались доработать технологию компакт-диска, чтобы при тех же размерах получить большую информационную емкость, которая бы позволила существенно улучшить качество записи кинофильмов. В 1994 году по инициативе ведущих голливудских компаний был создан специальный комитет (Motion Picture Studio Advisory Committe), который сформулировал основные требования к фильмам на компакт-дисках:

■   разрешение видео выше, чем у CD-дисков;

■   звук CD-качества и объемное звучание;

■   не менее 133 мин видео на одной стороне диска;

■   звуковое сопровождение на трех-пяти языках, возможность выбора языка;

■   четыре-шесть вариантов субтитров (возможно на разных языках);

■   различные форматы отображения широкоэкранного видео на экране;

■   возможность запрета просмотра определенных сцен детьми (функция родительской защиты);

■   надежная защита от копирования;

■   совместимость в отношении воспроизведения с существующими CD-дисками;

■    разделение фильма на части и эпизоды и независимый доступ к каждому из них;

■   низкая стоимость производства, сравнимая с достигнутой для CD-дисков.

В качестве возможных претендентов были изучены различные форматы, в том числе Super Disc (SD), предложенный в 1995 г. компаниями Toshiba, Warner, и Multimedia CD (MMCD) и анонсированный в том же году их извечными соперниками - фирмами Philips и Sony. В качестве компромиссного решения, призванного примирить претендующих на «царство» конкурентов, в конце 1995 г. был создан DVD Consortium, объединивший десять компаний, занимавших лидирующее положение на мировом рынке видеотехнологий (Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba и JVC), который и утвердил спецификацию стандарта DVD-дисков. Это позволило избежать войны стандартов, которая разыгралась между форматами VHS и Betacam в начале 80-х годов при появлении бытовых видеомагнитофонов.

Спецификация DVD включает следующие основные положения:

■   высококачественное MPEG-2 видео с многоканальным объемным звуком длительностью 133 мин или более; 

■   звуковое сопровождение на восьми языках;

■   субтитры на 32 языках;

■   интерактивное разветвленное меню с произвольным доступом к различным главам и вариантам отображения;

■   возможность задания и выбора пользователем до девяти углов зрения на показываемый объект;

■  цифровые и аналоговые методы защиты от копирования.

В 1996 г. были опубликованы спецификации DVD-ROM и DVD-Video форматов, а в конце 1996 г. в Японии проданы первые DVD-плееры. В 1997 г широкие продажи DVD начались в Америке, а годом позже — в Европе. Название DVD Consortium было изменено на DVD-Forum, и эта организация стала открытой для вступления новых членов. В настоящее время DVD-Forum насчитывает более 200 членов (в том числе более 20 европейских), а в его регламентирующий комитет кроме десяти компаний учредителей вошли еще семь: IBM Intel, NEC, Sharp, LG Electronics, Samsung, Industry Research Institute of Taiwan.

В рамках форума постоянно работают восемь групп по следующим направлениям:

■   спецификация DVD-Video;

■   DVD-диски - спецификация физических параметров;

■   файловая система DVD;    

■   спецификация DVD-Audio;                                 

■   спецификация DVD-RAM;

■   спецификации DVD-R и DVD-RW;

■   системы защиты от копирования;

■   промышленные и профессиональные системы применения DVD.

Новые носители должны быть совместимы как с телевидением, так и с персональными компьютерами и иметь обратную совместимость с CD-ROM. Нужно было использовать простую файловую систему для всех носителей всех возможных типов. Кроме того, носитель должен обеспечивать надежность хранения данных и их последующего считывания. Это требовало создания высококачественной системы исправления данных.

Как носитель для видеофильмов, стандарт DVD полностью отвечает требованиям союза кинопромышленников (Studio Advisory Committee, SAC). В качестве устройства хранения данных для компьютера он соответствует рекомендациям союза компьютерной индустрии (Technical Working Group, TWG)-DVD-диск может применяться в самых различных областях: как носитель видеоизображения (DVD Video), носитель аудиозаписи (DVD Audio), для хранения данных (DVD-ROM), записи информации (DVD-R) и т. д.

Следует отметить, что DVD преодолевает сложности с записью гораздо быстрее, чем обыкновенные CD. В 2000 году японской фирмой Pioneer Electronics выпущен первый в мире бытовой DVD-привод с возможностью записи. Это устройство предназначено для записи DVD-RW дисков в домашних условиях. Оно имеет интерфейсы для обмена, как с бытовой паратурой, так и с вычислительной техникой. На один диск стандартной емкостью 4,7 Гбайт помещается

(в зависимости от качества) от 1 до 6 часов видео.

12.2.1. Устройство DVD

Внешне DVD-диск напоминает CD: оба являются оптическими дисками диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Аналогичны они и по принципам записи цифровой информации. Оба состоят из прозрачной полимерной подложки, отражающего слоя и вспомогательного защитного слоя, придающего им необходимую жесткость. В отражающем слое тем или иным образом формируется своеобразная матрица - в виде закрученной в спираль дорожки с «дырками» (питами). Считывание информации производится лазерным лучом, сканирующим отражающую поверхность. При попадании в дырку луч отражается точно на регистрирующий детектор, его сигнал превышает заданный порог, что и соответствует логической единице. При отсутствии дырки луч рассеивается, сигнал с детектора оказывается ниже заданного порога – фиксируется логический ноль.

CD- и DVD-диски во многом подобны, но их ключевые физические параметры значительно отличаются.

В первую очередь следует отметить, что DVD-диски является почти всегда двухсторонними. Два отдельных диска (толщина каждого составляет 0,6 мм) склеены между собой нерабочими сторонами. В простейшем варианте данные содержит только одна из сторон, а вторая является пустой.

Послойная структура одной половины DVD-диска показана на рис. 12.3.

Главное преимущество DVD-дисков над CD - существенно более высокая информационная емкость, обусловлено более высокой поверхностной плотностью пит. Это стало возможным в силу ряда технологических решений, среди которых нужно отметить следующие:

■  в два раза уменьшены геометрические размеры пит;

■  более чем в два раза уменьшен шаг спирали между соседними дорожками;

■   для надежного считывания столь «малых» пит применяются лазерный луч с меньшей длиной волны;

■ используются более эффективные схемы модуляции цифровых данных и улучшенная схема коррекции ошибок, что позволило на порядок повысить надежность считывания данных (несмотря на более высокую плотность их записи).

Чтобы считать более плотно расположенные дорожки, потребовались лазеры с более короткой длиной волны. Потребовались также и более точные фокусирующие механизмы. В DVD-проигрывателях и DVD-ROM применяется лазер, излучающий красный свет с длиной волны 640 нанометров. Для дисководов компакт-дисков используется инфракрасный лазер с длиной волны 780 нанометров.

Стандарт DVD позволяет реализовать несколько различных конструкций диска. Это односторонние или двусторонние диски, с одним или двумя несущими информацию слоями на каждой стороне. Один слой толщиной 0,6 мм может вместить до 4,7 Гбайт информации, а весь диск – до 17 Гбайт.

Возможны четыре разновидности DVD-дисков: DVD-5, DVD-9, DVD-10 и DVD-18.

■ DVD-5 (рис.12.5) - это первая рыночная версия DVD диска – односторонний  диск с однослойной записью и емкостью 4,7 Гбайт.

■ DVD-9. С каждой стороны диска может быть не один, а два рабочих информационных слоя (рис. 12.6). Если первый из них - «основной» - выполняется по стандартной технологии создания пит (прессования или выжигания) и напыления отражающего слоя, то второй – полупрозрачный (коэффициент отражения 40%) - наносится поверх первого. Такой подход позволяет увеличить емкость диска почти в два раза: отражающий слой обеспечивает 4,7 Гбайт, а полупрозрачный - 3,8 Гбайт (емкость меньше из-за более низкой отражающей способности данного слоя). Таким образом, полная емкость диска составляет 8,5 Гбайт, а не 9,4 Гбайт. Информационные уровни разделяет высокооднородный клей, используемый для соединения двух половин диска. Толщина клеевой прослойки составляет 40...70 микрон. Это расстояние необходимо, чтобы различить сигнал, отраженный от одного и другого уровней. Оптимальным материалом для полупрозрачного слоя является золото. С другой стороны, применение вместо золота другого материала может существенно сократить издержки производства. Сегодня в качестве альтернативы золоту используются кремниевый и серебряный сплавы.

Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем информационном слое, а по завершении его чтения перефокусируется на внешний.

■ DVD-10 принципе это два   диска   DVD-5,   соединенные   вместе (рис.12.7). Однослойный двухсторонний диск обеспечивает емкость 9,4 Гбайт. Чтобы считывать информацию с двух сторон диска используется один лазер. На сегодняшний день ни один из производителей оборудования не объявил о разработке модели, которая позволяла бы воспроизводить такие диски без переворачивания. Впрочем, это и не нужно, так как обычно на таких дисках записываются фильмы в двух версиях: на одной стороне - широкоэкранная версия, на другой - обычная.

■   DVD-18. Структура DVD-18 такая же, как и у DVD-9, но DVD-18 может читаться с обеих сторон (рис. 12.8). В результате обеспечивается двойная емкость по сравнению с DVD-9 – 17 Гбайт.

12.3. DVD Video

Основные области применения DVD - это компьютерная индустрия, кино, аудио, мультимедиа.

При этом можно выделить несколько основных направлений развития DVD:

■   DVD Video — цифровое кино и звук;

■   DVD Audio - цифровой звук;

■   DVD ROM - носитель информации большой емкости на компакт-диске для компьютерных приложений и игровых консолей

Основным использованием DVD, по замыслу создателей формата, должны были стать кинофильмы. И действительно, из всех областей применения DVD наибольшее распространение получило именно видео. Формат DVD позволяет получить отличное качество аудио и видео для воспроизведения на большом экране с объемным звуком. Заложенные в формат возможности и бонусные материалы могут вдохнуть новую жизнь в старые хиты и дать покупало то, что он не может получить в кинотеатре. Количество фильмов, подготовленных на DVD, с каждым годом увеличивается. Кино- и видео-индустрия активно работает над созданием версий современных и классических фильмов для DVD. Поэтому основное внимание в данной главе мы уделим именно DVD Video.

Музыкальные DVD появились относительно недавно (в 2000 году в США были выпущены первые DVD Audio). Наверное, в будущем они полностью заменят Audio CD, но пока сравнительно высокая цена и ряд других факторов сдерживают развитие данной области.

12.3.1. Технология производства DVD-фильмов

Процесс подготовки DVD-фильма можно разделить на два этапа: премастеринг и мастеринг. Премастерингом (PreMastering) называется процесс перевода звуковых и видеоматериалов в форму, пригодную для записи на DVD-диск. В процессе мастеринга выполняется фабричное производство DVD-диска.

Премастеринг

Процесс премастеринга состоит из нескольких этапов (рис.12.9):

■   составление проекта;

■   подготовка исходных материалов;

■   компрессия видео и звука;

■   авторинг.

Составление проекта

Первым этапом производства DVD-фильма является детальное уточнение объема работ и базовой структуры проекта, который может быть производством простого видеофильма с минимальной интерактивностью или же созданием приключенческой игры с возможностью переключения угла зрения и выбора сценария. Именно с уточнения требуемого уровня интерактивности начинается производство DVD. Для удобства процесса производства составляется блок-схема будущего проекта (Project Template).

Составление структуры проекта начинается с правильной постановки следующих вопросов:

■   Какая степень интерактивности необходима для данного проекта? Чем большей интерактивностью обладает создаваемая видеопрограмма, тем больше сил и времени занимает разработка структуры. Если создается видеопрограмма, в которой пользователь может менять системные параметры (например, угол зрения) требуется потратить дополнительное время на подготовку и авторинг видеоматериала.

■ Сколько необходимо языков для данного проекта? В зависимости от того, какая сложность языковой поддержки предусмотрена в данном проекте, потребуется определенное количество ресурсов.

■ Каков будет общий стиль и вид проекта? Общий вид и стиль подачи видеоматериала на DVD-диске во многом зависит от художественного оформления проекта. Чем более сложным задуман проект, тем больше времени займет его производство.

Подготовка исходных материалов

Исходный видеоматериал. Типичным источником видеосигнала может служить видеокассета формата Betacam или Betacam SP. Для получения наилучшего качества целесообразно применять студийные видеомагнитофоны формата Digital Betacam. На исходной видеоленте могут находиться: основной материал, рекламные ролики, заставки, логотипы фирм, добавочный материал. Для максимального использования преимуществ DVD-диска, видеофильм желательно поместить целиком на одну сторону диска.

Для обеспечения высокого качества изображения DVD при размещении фильма в пространстве размером 4,7 Гб одного слоя DVD, используется процесс кодирования с изменяемой степенью сжатия.

Из рис. 12.10 хорошо видно, как при кодировании DVD используется больше данных для представления сложных сцен и меньше — для простых, т.е. в процессе  кодирования  постоянно  изменяется  скорость  цифрового  потока. Средняя скорость цифрового потока для видео на DVD примерно равна 5,5 Мбит/с

Не все системы распространения цифрового видео могут варьировать скорость потока данных, с которой передается видео. Например, операторы спутникового телевидения вынуждены использовать больший уровень потока данных, для достижения такого же качества, как у DVD. Обычно этот уровень соответствует примерно 6 Мбит в секунду (пунктирная линия на рис. 12.10).

Исходный аудиоматериал. Процесс подготовки аудиоматериала отнимает не меньше времени, чем кодирование видео. Основная сложность заключается не в процедуре компрессии аудиосигнала, а в большом количестве независимых аудиопотоков, которые должны быть подготовлены, синхронизированы и помещены на один диск. Для звукового сопровождения фильма, записанного на DVD, в настоящее время применяют четыре основных формата РСМ (Pulse Code Modulation), Dolby Digital, MPEG Audio и DTS.

В качестве источника аудиосигнала может быть использовано:

■   звуковое сопровождение на видеокассете формата Digital Betacam или Betacam SP (от 1 до 4каналов);

■   многоканальное звуковое сопровождение, записанное на видеокассете Hi-8 (от 1 до 8 каналов).

Максимальное число независимых цифровых потоков, несущих многоканальные аудиофонограммы, на DVD-диске - восемь. Каждый поток может быть кодирован в любом из перечисленных аудиоформатов, содержать разноязычные версии звукового сопровождения, отличаться содержанием. Во время просмотра фильма нужную аудиодорожку легко выбрать с помощью пульта дистанционного управления DVD-проигрывателя. При этом следует учитывать, что увеличение числа аудиотреков до 8 потребует дополнительного места на диске, что приведет к сокращению общего времени содержащейся на диске информации. Перед кодированием различных языковых версий необходимо проверить их уровни, частотную характеристику, качество сведения и взаимную синхронизацию, чтобы удостовериться в том, что при оперативном переключении дорожек не происходит сбоев в звучании. Окончательное сведение дорожек осуществляется во время процедуры авторинга.

Исходный графический материал. Неподвижные графические изображения, а также простейшая графика, используемая в субтитрах, представляют собой обычную пиксельную графику. В случае субтитров даже обычный текст преобразуется в пиксельную графику и затем ассоциируется с тайм-кодом нужного кадра фильма. Неподвижные изображения могут быть созданы и отредактированы любым редактором изображений (например, Adobe Photoshop) и представлены в конечном итоге в виде файлов с расширениями .tiff, .bmp, .pcx, .pict. Полноцветные неподвижные изображения вносятся в видеопоток как кадры во время кодирования по алгоритму MPEG-2.

Субтитры. Подготовка субтитров к фильму хотя бы на одном языке представляет собой очень трудоемкую и сложную задачу, что связано с неизбежными ошибками при наборе, подгонкой синхронизации появления титров в фильме, а также способом переноса титров в проект. В настоящее время каждый субтитр добавляется в проект как графический файл, что затрудняет и замедляет работу над проектом. Для удобства был разработан алгоритм, который позволяет представлять исходный материал для создания субтитров в виде файлов Microsoft Excel. Для начала работы над субтитрами следует взять файл-шаблон (.xls) и внимательно прочитать инструкцию по его использованию, находящуюся на первой странице этого файла. В проекте может быть до 32 разноязычных дорожек субтитров.

Субтитры могут быть максимум четырехцветными, и они вводятся в общий поток во время процедуры авторинга.

Графические файлы для интерактивного меню. Для файлов интерактивных меню, которые необходимо ввести в проект, существуют определенны требования, связанные со спецификой ТВ-сигналов.

■   Нежелательно использовать горизонтальные линии толщиной меньше двух пикселей.

■   Рекомендуется избегать участков с высокой контрастностью и насыщенных цветов.

■   Во избежание эффекта мерцания неподвижного изображения следует исключать участки, имеющие значительные поля светлых тонов.

■   При формировании надписей чаще всего используют шрифты группы San-Seriff (без засечек) с кеглем не менее 16 пунктов. Предпочтение отдается начертанию Bold.

■  Конечный графический файл должен иметь следующие параметры: размер – 720x576 пикселей; разрешение - 72 точки/дюйм.

При этом следует учитывать, что активную часть меню, которая будет использоваться при работе с пультом ДУ, необходимо помещать в гарантированно видимую часть экрана — 577x453 пикселя. Для одного интерактивного меню нужно наличие двух составляющих файлов: собственно Background, и Overlay, на котором будут продублированы места активации меню (кнопки выбора) При этом эти места следует располагать таким образом, чтобы при наложении Background и Overlay друг на друга, они точно совпадали по обеим осям Х и Y. Разрешения у Background и Overlay (чаще всего - 720x576) должны совпадать.

Авторинг DVD

Авторинг представляет собой наиболее сложную задачу, являющуюся последней частью в подготовке материала для записи на DVD. Мы отмечали, что основным применением для DVD-диска является его использование для записи видеофильмов. Кроме того, как и стандартный носитель типа ROM, DVD-диск может быть использован для хранения звука или компьютерных данных. Даже если DVD-диск используется для простого воспроизведения видеофильма, встроенные средства интерактивности активируются каждый раз, когда нажимается кнопка воспроизведения или перемотки. Это происходит потому, что в отличие от бытового магнитофона или компакт-диск плейера, в DVD-плейере нет механизма, выполняющего эти функции. Все функции реализованы программным методом и заложены на самом диске. В результате сжатые звуковые и видеоматериалы еще не образуют готовую программу на DVD-диске, а являются своеобразным исходным материалом для процесса авторинга. Требуются (сложные программные средства и оборудование для создания интерактивности на DVD-диске. Именно в процессе авторинга начинается настоящая работа по подготовке материала.

Термин авторинг подразумевает процесс, следующий за кодированием звукового и видеоматериала. В течение этого процесса, многоязычные звуковые потоки сводятся вместе, импортируются или генерируются субтитры, расставляются входные точки, присваиваются ссылки и адреса, образуется сложная структура видеоматериала с разветвленным продолжением сюжета или многочисленными углами зрения, добавляются меню, и, в конечном итоге, происходит окончательное сведение звукового и видеоматериала. Также во время процесса авторинга происходит установка возрастного контроля, введение регионального кода, установка защиты от перезаписи.

Процесс авторинга может быть поделен на несколько этапов:

■ компиляция исходного материала;

■ редактирование интерактивности;

■   эмуляция;

■   мультиплексирование;

■    создание образа DVD-диска.

Компиляция исходного материала. Первым шагом в процессе авторинга является компилирование всего исходного материала: MPEG-кодированного видеосигнала, сигналов звукового сопровождения, графики, субтитров и статических изображений. Отдельные видеопотоки синхронизируются, и к ним привязываются соответствующие варианты звукового сопровождения. Все отдельные файлы, содержащие данные, необходимые для создания DVD-программы сводятся вместе и между ними устанавливаются взаимные ссылки. Однако до полного завершения проекта все эти объекты остаются физически независимыми, т.е. не смешанными в общий цифровой поток.

Во время процесса компиляции сюда же добавляется информация о частях сюжета и вырабатываются входные точки с соответствующей адресацией и ссылками. Здесь же уточняется порядок вывода субтитров: привязка к конкретному кадру, цвет титра, время нахождения на экране и режима их появления на экране.

Редактирование структуры интерактивности. Как только все объекты будут собраны вместе (скомпилированы), необходимо создать структуру интерактивности. Во время этого процесса устанавливаются необходимые связи и переходы между различными частями программы. Кроме того, именно здесь неподвижные изображения или части видеофильма обозначаются как фон для меню. После определения фона меню, на него накладываются изображения кнопок и субтитры, соответствующие пунктам меню.

Эмуляция воспроизведения диска DVD. Во время процесса авторинга автор проекта должен иметь возможность проверить работоспособность будущего диска. Для этого он должен оценить проект в динамике. Поскольку навигационные функции в DVD определяются структурой интерактивности, очень важно проверить правильность функционирования всех программных цепочек структуры интерактивности.

В процессе эмуляции происходит оперирование элементарными потоками, которые не объединяются до конца авторинга. Если на данном этапе выявляются какие-либо проблемы, например, отсутствие синхронизации между звуковыми и видеосигналами, то они могут быть легко устранены.

Мультиплексирование. После создания навигационных функций и структуры меню, можно начинать сведение всего материала воедино. Во врем этого процесса все материалы, из которых состоит DVD-диск (сигналы видеоизображения и звукового сопровождения, субтитры) смешиваются вместе в одном видеообъекте (VOB) и ему придается окончательный формат пригодный для записи на DVD. Все программные цепочки, используемые в структуре интерактивности, помещаются в информационную зону набора сюжетов (VTSI), находящуюся в начале каждого набора сюжетов (VTS). В результате этого процесса образуется комплект новых файлов в формате DVD 1.0.

Создание образа диска. В ходе создания образа диска файлы, записанные в формате DVD 1.0, форматируются для файловой системы UDF-Bridge. Образ диска, созданный на винчестере, переносится на стриммерный картридж  формата DLT (Digital Linear Tape). Этот картридж, обладающий емкостью 20 Гбайт принят в качестве стандартного для хранения и переноса образа DVD- диска

Окончательная проверка. После создания образа DVD-диска целесообразно проверить его работоспособность. Такая проверка отличается от проводившейся ранее эмуляции, которая работала с элементарными потоками, тем, что при проверке идет обращение к реальным DVD-файлам, находящимся на созданном образе диска. Это особенно важный шаг в заключительной проверке качества полученного материала, так как позволяет оценить истинное качество, полностью эквивалентное качеству, получаемому зрителем при будущем воспроизведении на своем проигрывателе. Для такой проверки система премастеринга должна уметь считывать образ диска и манипулировать файлами, записанными в файловой структуре UDF-Bridge. Эта проверка чаще всего производится путем записи на диск DVD-RW и просмотра на внешнем DVD-проигрывателе.

Мастеринг (Glass Mastering)

После последней проверки, завершающим этапом является фабричное производство DVD-диска. Для этого созданный образ диска на ленте DLT отправляют на завод, где его переписывают на жесткий диск производственной системы. Именно на этом этапе в образ диска добавляют сигнал защиты от нелегального копирования, который выглядит как криптографический ключ для декодирования зашифрованного материала диска.

Создание стеклянного мастера представляет собой наиважнейший этап в производстве DVD, так как от его качества зависит качество конечного продукта.

Процесс изготовления мастер-диска можно разделить на следующие этапы:

■   подготовка стеклянного диска: очистка, полировка;

■   покрытие диска специальным фоторезистом;

■   запись информации на фоторезист лазерным лучом;

■   проявление фоторезиста и сушка диска;

■   напыление никелевого слоя.

Окончательно сформированный поток данных поступает на аппарат оптической записи первого оригинала (Glass Master) DVD. В качестве подложки первого оригинала записи DVD применяется тщательно выверенный на плоскостность и отполированный стеклянный диск с очень тонким слоем светочувствительного материала – фоторезиста, толщина которого 0,12 мкм соответствует глубине питов. Фоторезист наносится на стеклянный диск в виде жидкой затвердевающей композиции. Вследствие засветки фоторезиста ультрафиолетовым светом лазера на нем происходят фотохимические превращения, которые делают засвеченные участки нерастворимыми в жидкости, растворяющей не засвеченные участки. После завершения записи диск со слоем фоторезиста промывают в такой жидкости - проявляют запись, и на месте засвеченных участков фоторезиста, получают питы, если смотреть на запись со стороны стеклянной подложки. Т.е. получают диск со спиральной дорожкой, представляющей последовательность питов и промежутков между ними. Затем слой фоторезиста с имеющимися на нем питами покрывают пленкой металла (никеля) и получают так называемый первый оригинал записи диска DVD.

С первого оригинала посредством гальванопластики получают второй металлический оригинал (Father), с которого изготавливают третий (промежуточный) оригинал (Mother), а с него – матрицы (Kids) для прессования заготовок дисков DVD. Заключительный процесс изготовления матрицы включает в себя проведение контроля электрических и механических параметров. С каждой матрицы можно отпрессовать большое количество заготовок дисков DVD.

12.3.2. Достоинства технологии DVD Video

Высокое качество изображения. Впервые за многие годы диски DVD позволили получить почти студийное качество, и это не удивительно, поскольку разрешение составляет примерно 500 строк по вертикали.

Известно, что цифровое видео занимает очень большой объем и полнометражный фильм займет 40 DVD-дисков, каждый по 4,7 Гб. К счастью, цифровое видео обладает избыточностью, т.е. имеется много одинаковых или похожих элементов, которые можно идентифицировать и удалить. Этот процесс называется кодированием (encoding) и в результате его применения можно удалить значительную часть данных, необходимых для представления видеоизображения без какого-либо заметного ухудшения качества изображения. Для DVD используется стандарт цифрового кодирования MPEG-2 (см. главу 10).

Не все диски равноценны по качеству. Оно зависит от очень многих факторов. Технология развивается, и вы еще сможете встретить диски невысокого качества. Так что приобретение DVD-диска еще не гарантирует высокого качества изображения. На некоторых дисках DVD Video изображение может быть записано и формате MPEG-1 (который сравним по качеству с VHS) вместо требуемого формата MPEG-2, дающего более чистую и четкую картинку.

В последнее время появляется очень много DVD-дисков, в которых для кодирования изображения используется формат сжатия MPEG-4. В основном этим грешат российские изготовители DVD-дисков. Понятно, что качество изображения на таких дисках очень низкое, так как формат MPEG-4 был специально разработан для передачи фильмов по Интернету. Неискушенных пользователей, конечно, привлекает надпись на коробке «8 в 1».

Высокое качество звукового сопровождения. Звук на DVD – тема особого разговора. Изображение – еще далеко не все. Многоканальный звук в форматах Dolby Digital и DTS способен наполнить просмотр новыми ощущениями по сравнению со стереозвучанием и даже со звуком в формате Dolby ProLogic. Как и с изображением, ситуация аналогичная. Чем лучше аппаратура, тем сильнее эффект.

Не на всех дисках звук записывается в формате Dolby Digital. Для новых фильмов это правило, а вот на старых звук может быть записан даже в моноформате. Обычно параметры звукового сопровождения приведены на обложке диска.

Звуковое сопровождение на восьми языках и субтитры на тридцати двух языках. В процессе воспроизведения можно выбрать звуковое сопровождение на нужном языке и включить при необходимости субтитры. Все это делается быстро и просто средствами интерактивного меню, которое доступно как а DVD-проигрывателях, так и при компьютерном воспроизведении.

Встретить диски с поддержкой восьми языков достаточно сложно, и это объясняется трудоемкостью подобной работы и нежеланием производителей увеличивать стоимость диска. Так что пока эта возможность - лишь теоретическая.

На дисках, выпускаемых отечественными производителями, как правило, записана оригинальная звуковая дорожка Dolby Digital на английском языке и две звуковые дорожки на русском языке (синхронный перевод и дубляж) в формате Dolby Digital. На дисках других производителей можно встретить звуковое сопровождение на четырех языках.

Дополнительная информация о фильме. Кроме субтитров, на DVD-диске может быть записана любая текстовая и графическая информация, доступ к которой осуществляется из интерактивного меню. Производители выпускают как обычную версию фильма, так и коллекционную (Special Edition), в которой число дополнений может быть достаточно велико. Причем такие версии могут занимать даже два DVD-диска. Тут вы сможете найти и документальные фильмы о съемках фильма, и интервью с его создателями, и сценарий фильма, и режиссерский комментарий, который можно запустить параллельно с просмотром фильма, и сцены, не вошедшие в окончательный вариант картины. Причем, не все из этих дополнений доступны с DVD-проигрывателя, а требуют для доступа к ним дисковода DVD-ROM. Так что использование компьютера позволит вам получить значительно больше информации с DVD-диска.

Отдельные коллекционные диски содержат как обычную версию фильма, так и режиссерский вариант (director's cut), который по каким-либо причинам не вышел на экран. Любителям кино это дает возможность составить более полное представление о замысле постановщика.

Некоторые диски содержат скрытые возможности, которые называются «пасхальными яйцами» (easter eggs). Как правило, это дополнительные экраны меню или видеоклипы, которые сознательно спрятаны разработчиками диска.

На дисках может содержаться доступ к сайту в Интернете, посвященному фильму, на котором можно найти много интересных сведений. Например, диск с фильмом «Матрица» стал одним из самых продаваемых именно за счет многочисленных компьютерных дополнений.

Диски отечественных производителей, как правило, не содержат дополнений, а если и имеют их, то в «первоначальном» варианте, т.е. на английском языке.

Возможность  создания  фильмов  с  разными  окончаниями  (Multi Story). Большая емкость диска позволяет записывать на нем несколько вариантов развития событий. Так что можно будет, наконец, вплотную подойти к давнишней мечте каждого любителя кино — интерактивному просмотру фильма Теперь есть реальная возможность из пассивного наблюдателя превратиться в активного участника развивающихся событий.

Просмотр изображения с различных углов обзора (Multi-Angle). Еще одна любопытная функция, предложенная разработчиками формата DVD. Называется она Multi-Angle (просмотр изображения с различных углов обзора). Под этим определением скрывается одна из самых интересных и необычных возможностей DVD-диска. При этом на диске может содержаться до 9 (!) вариантов изображения, снятого камерами с различных ракурсов. При просмотре DVD зритель выбирает для себя наиболее интересный ракурс изображения.

Это может значительно повысить интерес к диску, но производителю придется выполнить большую дополнительную работу. Первыми применять такую возможность в своей продукции стали производители дисков эротического содержания. Но и на других дисках все чаще появляется такая возможность. Так на DVD-диске «Матрица» присутствуют эпизоды с различными ракурсами. Так что вы сможете посмотреть отдельные эпизоды фильма такими, какими вы их еще не видели.

Одновременная запись в различных форматах. В технических спецификациях, рекламных материалах и обзорах техники, связанной с просмотром фильмов и телепрограмм, неизменно фигурирует информация о формате изображения. За этими числами стоит вполне определенный параметр - aspect ratio. Что о нем нужно знать, и как он влияет на комфортность просмотра?

Основной задачей разработчиков современной аудио- и видеотехники является стремление к достижению максимально возможного качества изображения и звука, приближенного к естественному. Особенно остро этот вопрос стоит для производителей «домашних кинотеатров». Именно здесь над созданием кинопространства трудятся всевозможные звуковые процессоры, декодеры, акустические компоненты и, конечно же, устройства отображения, заслуживающие не меньшего внимания. Как и в звуке, в изображении грань восприятия зависит от множества составляющих. Одной из них является соотношение ширины и высоты прямоугольной «картинки», которое называется форматом.

Задолго до появления кино и телевидения Леонардо да Винчи открыл так называемое «золотое сечение». Он доказал, что наиболее гармоничным для человека выглядит прямоугольник с соотношением сторон 13:8 (т.е. на 13 единиц ширины должно приходиться 8 единиц высоты). Это фундаментальное открытие, оказавшее большое влияние на развитие живописи, с появлением фотографии (а позднее и кино)  дошло до нашего времени.

Правда, в появившемся в начале 20 века кинематографе эта пропорция была выбрана равной 4:3. Это же соотношение было выбрано и для телевидения. Это объяснялось трудностями производства широких кинескопов, управляющей электроники и др.

Так как угол полного обзора у человека составляет около 125°, то при смотре фильма или телепередачи на обычном телевизоре зрителя не покидает ощущение нереальности, искусственности происходящего на экране, словно он смотрит на мир через узкое окно.

Однако в то время телевидение само по себе будоражило воображение масс, и реалистичность телепрограмм представлялась фактором второстепенным, хотя и само собой разумеющимся. Потому появление и дальнейшее распространение формата изображения 4:3 можно считать закономерным.

Став развлечением номер один, телевизор много лет олицетворял будущее, где из всех средств досуга сохранится «одно сплошное телевидение». Не стоит забывать, что телевизор был первым «устройством персонального досуга» сочетавшим в себе четкую проекцию реального времени и постановочные элементы развлечений. Новые технологии того времени привнесли основательные изменения в повседневную жизнь. Чтобы насладиться шоу, уже не нужно было покидать свой мягкий диван: достаточно щелкнуть кнопкой. Многообещающая ТВ-индустрия, подпитываемая огромными инвестициями, чуть не погребла под собой кино, только начавшее тогда выходить на новый качественный уровень. Из года в год широкоэкранный прокат терял своего зрителя и был вынужден адаптироваться к новым вкусам и привычкам аудитории.

В 80-х годах XX века развитие VHS и появление первых видеомагнитофонов, способных «засунуть большой мир кино в эту маленькую коробочку», не лучшим образом сказались на посещаемости кинотеатров, однако вплотную приблизили к кино сложившийся стереотип «персонального просмотра». Телевидение приучило потребителя в полной мере получать то, что он хочет, там, где ему это удобно.

Таким образом, история телевизионного формата подошла к своей развязке, оставив в каждом доме, в каждой квартире по телевизору (а то и по несколько) с соотношением сторон экрана 4:3. Почва к появлению домашних кинотеатров была подготовлена, искусство спасено, прежним остался только вопрос о целостности изображения.

Тем временем кинематограф переживал свое новое рождение — появились широкоэкранные и широкоформатные кинотеатры.

Одновременно производители техники искали новый носитель, способный, при невысокой стоимости, хранить информацию, адекватную параметрам изображения и звука в высококлассных кинозалах. На смену VHS пришел формат DVD, открывший дорогу развитию индустрии домашних кинотеатров.

Цифровые технологии позволили не только хранить и передавать аудио- информацию, способную в полной мере реализовать настоящую киноатмосферу на дому, но и повысить качество изображения. Стал возможным домашний просмотр кинокартин в их истинном, широком формате. Благо, теперь есть на чем это делать: потребителю предлагаются широкоформатные телевизоры (с соотношением сторон экрана 16:9 и даже 21:9), проекторы для домашних кинотеатров и даже плазменные панели на любой вкус и кошелек. Они и различаются между собой по соотношению сторон, а, следовательно, и по целостности воспроизведения «широких» форматов.

После такого, довольно пространного введения мы с вами подошли к теме нашего разговора — каким образом обеспечивается просмотр DVD-фильмов записанных в различных форматах?

Дело в том, что DVD-фильмы сегодня выпускаются в формате 16:9, несмотря на то, что аппаратуры, рассчитанной на соотношение сторон картинки 4:3, пока большинство. С другой стороны, телевизионные стандарты PAL и NTSC не позволяют транслировать широкоэкранные фильмы ни в каком другом формате, кроме 4:3. Для разрешения этого противоречия было разработано несколько способов «упаковки» широкоформатной картинки в телевизионный кадр. В конечном итоге при сжатии изображения получается картинка широкого формата, физически записанная в формате 4:3.

■   Способ сжатия Letterbox (Почтовый конверт) получил свое название из-за использования черных полос вверху и внизу изображения. Принцип весьма прост: картинка широкого формата просто переписывается в кадр формата 4:3 без каких-либо искажений и изменений. При просмотре на обычном телевизоре фильма часть изображения зритель не увидит, так как картинка обрезается по краям справа и слева. А для владельцев широкоэкранных телевизоров «конверт» весьма удобен: с помощью режима Movie Expand (см. далее) они могут настроить изображение так, что оно будет выводиться на экран без потерь.

■    Сжатие по методу Anamorphic реализуется с использованием «анаморфных линз» (anamorphic Lens). В этом случае происходит компенсация изображения, правда, влекущая за собой некоторое искажение картинки. При записи анаморфированного изображения широкоформатная картинка растягивается по вертикали и записывается в кадр формата 4:3, а при воспроизведении – сжимается до исходных размеров. Качество изображения при этом несколько ниже, чем при Letterbox, где картинка сохраняется в кадр формата 4:3 без искажений.

При способе Movie Compress изображение 16:9 во время записи пропорционально сжимается только по горизонтали. При воспроизведении на обычном экране формата 4:3 объекты выглядят тоньше, однако горизонтальная четность картинки не утрачивается. Фильм, сжатый Movie Compress, можно смотреть в исходном виде на широкоэкранном телевизоре. Для этого нужно сто установить режим Widescreen, и изображение пропорционально растянется и заполнит весь экран. В некоторых телевизорах существует возможность включения режима Movie Compress в том случае, если горизонтальной целостности изображения вы предпочтете его корректное воспроизведение. Эта функция позволяет сжать картинку по вертикали и восстановить ее исходные пропорции - 16:9. Но тогда на экране обычного телевизора появится уже знакомый «почтовый конверт».

■  Метод Pan & Scan заключается в том, что изображение урезается до размера, соответствующего формату 4:3. Само по себе это является уже не сжатием, а лишь некоей адаптацией к телевизионному формату. Сам процесс Pan & Scan протекает на киностудии с участием режиссера и монтажера картины. Они и принимают решение, какую часть широкоформатного изображения отсечь и как получить наиболее информативный фрагмент в формате 4:3. Для этого на оригинальный кадр накладывается рамка. Если «важное» действие фильма выходит за ее пределы, рамка смещается так, чтобы сохранить на экране значимое изображение. При этом, естественно, часть картинки теряется. Потери от такого преобразования составляют 20% для фильма, снятого в формате 1,85:1, и 40% — для фильма в формате 2,35:1.

Заметим, что воспроизведение широкоэкранных записей может быть ограничено производителем диска. Диски маркируются следующим образом:

■  4:3 full frame (полноэкранный режим для обычного телевизора);

■  4:3 LB (посылает сигнал, преобразованный в формат letterbox, на широкоэкранный телевизор);

■  16:9 LB only (плейер не будет выполнять пансканирование на телевизоре

4:3);

■ 16:9 PS only (плейер не будет выполнять преобразование к формату letterbox на телевизоре 4:3);

■ 16:9 LB or PS (можно выбрать формат Pan & scan или letterbox на телевизоре 4:3).

Скорее всего, диск содержит анаморфную картинку, если на коробке написано – «enhanced for 16:9 widescreen» или что-то в этом роде. Если же там просто написано «widescreen,» то картинка могла быть преобразована к формату letterbox для воспроизведения на телевизоре с соотношением 4:3, но не 16:9.

Для того чтобы у читателя было полное представление о проблемах форматов изображения, рассмотрим проблему просмотра телевизионного изображения в широком формате, хотя эта тема и не связана непосредственно с технологией DVD.                                                                                                        

Чтобы сделать широкоэкранную технику более удобной для просмотра программ в формате 4:3, ее снабжают дополнительными функциями, позволяющими эффективно использовать пространство, в частности, убирать черны полосы вверху и внизу экрана при трансляции широкоформатных лент.

■   Movie Expand. Это средство, позволяющее заполнить экран формата 16:9 изображением формата 4:3. Меньшая картинка расширяется, заполняя темные полосы по бокам изображения на экране. Но, к сожалению, расширяется она и по вертикали, вверх и вниз, поэтому часть изображения сверху и снизу «отрезается». Правда, если в формате 4:3 транслируется широкоформатный кинофильм (с черными полосами над и под изображением), то черные полосы, видимые на простом телевизоре, на широкоэкранных исчезают и изображение не страдает поскольку восстанавливаются его исходные пропорции.

■   Widescreen. Эта технология применяется в широкоэкранных телевизорах для растяжения изображения формата 4:3 на весь экран. Но в этом режиме, в отличие от Movie Expand, потери части изображения сверху и снизу экрана не происходит, так как картинка растягивается только по горизонтали. Правда, в результате преобразования возникает незначительное искажение.

■   Улучшает изображение  в режиме  Widescreen технология  Panoramic View. Изображение формата 4:3 также растягивается по горизонтали, но неравномерно: минимально в середине и посильнее — по краям. Тогда в середине изображения, которое является центром внимания зрителя, искажения отсутствуют. По краям изображения искажения не так сильно видны, и поэтому не мешают полноценному просмотру. Вместе с тем, усечения частей изображения сверху и снизу не происходит. Это очень важно при просмотре фильма с субтитрами.

■  Tilted Movie Expand. Процесс преобразования изображения в этом режиме схож с техникой Movie Expand, но он дает возможность перемещать изображение по вертикали. Этот дополнительный нюанс был разработан специально для удобства просмотра фильмов с субтитрами. Изображение в формате 4:3 увеличивается, но так, чтобы не потерять нижнюю часть картинки, отведенную под субтитры. Иногда достаточно просто передвинуть картинку вверх.

■  Widescreen Plus. По стандартам PAL и SECAM, в которых ведется телевещание, изображение состоит из 576 линий. Во время трансляции широкоформатного фильма в формате 4:3 изображение занимает только 432 линии, остальные образуют черные полосы. При просмотре такого фильма на широкоэкранном телевизоре с включенной функцией Movie Expand строчная структура кадра становится очень заметной. Для устранения этого недостатка разработан метод Widescreen Plus. В этом режиме специальное устройство телевизор тем пересчета восстанавливает недостающие строки изображения.

■ HDTV. Дополнительные функции широкоэкранной техники призваны решать недостатки устаревающего формата, в котором вещает все мировое телевидение. Однако в ряде стран стал появляться и получать большое распространение новый стандарт HDTV (High Definition Television), принятый в США еще в 1996 году.

Свое название — телевидение высокой четкости — оно получило за способность на частоте одного канала NTSC передавать два канала с разрешением 1080 строк или 4 канала с разрешением 720 строк. Формат изображения в стандарте HDTV – 16:9. Ничего не скажешь – телевидение будущего. Сегодня в Австралии и Японии на HDTV перешли почти все телекомпании. В Европе открытие HDTV-каналов только планируется. А там, глядишь, и до нас дойдет.

Цифровое телевидение высокой четкости – HDTV (High-Definition Television) — уже не «технология завтрашнего дня», но еще и не «день вчерашний» От обычного телевидения с аналоговой передачей сигнала его отличает почти вдесятеро более высокая детализация картинки: если обычное изображение содержит чуть более двухсот тысяч точек в одном кадре, то один кадр стандарта HDTV формирует порядка двух миллионов точек. Кроме того, HDTV –формат позволяет просматривать фильмы и передачи на экране с соотношением сторон кадра 16:9, а не только 4:3, как в стандарте NTSC. Такой формат экрана (16:9, или 1,78:1) гораздо ближе к формату, принятому в кинопрокате (1,85:1), поэтому искажения будут сведены к минимуму. Прибавьте к этому многоканальный звук, и вы получите принципиально иное воплощение привычного ранее телевидения.

Не секрет, что в основном телевизионные сигналы получают, обрабатывают и пересылают через спутники в цифровом виде. Однако при выводе изображения на большинство современных телевизоров цифровой сигнал преобразуется обратно в аналоговый. Если бы этого не происходило, качество картинки было бы еще лучше. Поэтому не удивительно, что все большее распространение получают системы, способные принимать, обрабатывать и воспроизводить телевизионный сигнал именно в цифровом виде. A HDTV — всего лишь частный, хотя и весьма продвинутый, случай цифровой обработки и передачи сигнала.

Долговечность носителя*. Бесконтактный способ считывания данных с DVD лазерным лучом исключает износ DVD-диска. Реальный срок службы диска по всей видимости ограничен только долговечностью материала, из которого он изготовлен.

Произвольный мгновенный доступ к информации. Достоинство цифрового способа хранения информации - это произвольный доступ к ней в любой момент. Интерактивное меню, присутствующее на каждом диске, позволяет быстро получить доступ к любой ключевой сцене фильма практически мгновенно. Никакой утомительной перемотки и дополнительного поиска

Возможность запрета просмотра определенных сцен детьми (функция родительской защиты). Функция ограничения просмотра детьми – как правило, реализована во всех проигрывателях. Разные фильмы имеют разные ограничения по возрасту и соответствующую маркировку:

G — фильм могут смотреть зрители любых возрастов;

PG – желательно смотреть фильм в присутствии родителей;

PG-13 – некоторые эпизоды не предназначены для просмотра детьми до 13 лет;

PG-R – просмотр ограничен возрастом до 17 лет, рекомендовано присутствие родителей при просмотре;

NC-17 — фильм содержит сцены, которые не должны смотреть зрители до 17 лет.

Защита от копирования записей. Набор средств для защиты и ограничения доступа к информации на DVD, который имеет общее название CPSA (Content Protection System Architecture), был разработан сообществом, в которое входят компании IBМ, Intel, Matsushita. Существует множество видов защиты информации на DVD.

■  Аналоговая защита APS (Analogue Protection System) основана на технологии фирмы Macrovision. Суть технологии заключается в том, что волновой фронт аналогового сигнала на выходе проигрывателя подвергается особому роду искажений (в состав видеосигнала вводятся особые импульсы), которые не мешают смотреть программы на экранах телевизоров, но делают невозможной их запись – блокируется работа схемы автоматической регулировки усиления видеомагнитофона. Таким образом, хотя исходная картинка остается идеальной, запись на VHS-ленту видеомагнитофона идет с помехами, так что последующее воспроизведение полученной копии теряет смысл. Правда, APS работает только по композитному выходу, а если получать сигнал через выходы RGB или YUV, он пойдет без искажений. Впрочем, в настоящее время ведется работа по защите от копирования и через «профессиональные» выходы. Заметим, что российские левши уже научились «дорабатывать» любой DVD-проигрыватель – снимать защиту от перезаписи и «взламывать» идентификатор регионального кода.

■   Система CGSM (Copy Generation Management System). В отличие от Macrovision, которая должна полностью устранить создание новых копий, данная защита применяется для ограничения их количества.

Есть две разновидности этой защиты:

■  CGMS-A — аналоговая защита, рассчитанная на компьютерные платы видеозахвата и цифровые видеокамеры. В 20-й или 21-й строке стандарта NTSC передаётся код защиты от записи.

■ Система CGMS-D основана на стандарте IEЕЕ 1394 и предназначена для ограничения (copy once) и запрещение (copy never) создания цифровых копий. Цифровые приборы, такие, например, как DVD – плеер и цифровой телевизор, будут обмениваться ключами и идентификационными подтверждениями перед установлением канала. DVD-плеер шифрует видеосигнал при отправке, а получающий прибор расшифровывает его. Пишущие цифровые приборы не смогут получать сигнал при внутренней маркировке «copy never», а при маркировке «copy once»   сделают одну копию и изменят маркер на «copy never». Система CGMS-D спроектирована для следующего поколения цифровых телевизоров и видеорекордеров. Для этой системы нужны DVD-проигрыватели нового поколения с цифровыми соединениями.

■ Система CSS- (Content Scrambling System) используется для предотвращения копирования  содержимого  DVD-диска  на  жесткий  диск  компьютера. Включает в себя шифрование данных и их идентификацию. Каждому обладателю лицензии CSS выдается один из 400 ключей, которые хранятся на каждом писке, защищенном CSS. Это позволяет отменить лицензию, удалив свой ключ из дальнейших дисков. Для предотвращения копирования из «цифры» в «цифру» на компьютере используется идентификация по шине и кодированию. Как известно, проигрыватель DVD ROM и карта-декодер соединены друг с другом шиной компьютера. Так как данные на шине компьютера можно легко перехватить, DVD-ROM должен проверить подлинность получателя перед отправкой данных. Верно и обратное: для предотвращения потенциального воспроизведения пиратских материалов карта-декодер должна проверить подлинность отправителя данных. Соответственно требуется взаимная аутентификация.

Для предотвращения перехвата и замещения данных после аутентификации, привод использует шифрование данных с помощью зависящего от времени ключа. Слабость этой системы состоит в том, что блок дешифрования должен быть встроен в каждый программный декодер, которые может проигрывать такие диски, и любой пользователь может легально скачать такую программу и препарировать её. В итоге произошло то, что и должно было произойти. 16-летний норвежский программист Jon Johansen сумел разобраться в работе дешифровального блока, и выпустил программку называемую DeCSS, которая расшифровывает данные и позволяет записывать содержимое защищенных DVD-видеодисков на винчестер.

■ Система СРРМ (Content Protection for Prerecorded Media) является дальнейшим развитием    CSS и используется исключительно для защиты DVD-Аudio. Каждая запись на DVD-Audio также имеет «цифровые водяные знаки», которые расположены в неслышимой области спектра. Они распознаются оборудованием DVD-Audio при проигрывании через цифровые и аналоговые интерфейсы, и препятствуют копированию. Бытовое DVD-Audio оборудование также обычно не воспроизводит звук через цифровой выход или делает это с намеренным понижением разрешения. Ключи хранятся в начальной области диска, но, в отличие от CSS, в заголовках секторов нет заглавных ключей. Каждый носитель содержит 56-битный идентификатор альбома, который схож с ключом CSS и содержится в контрольной области. Каждый диск содержит область цифрового ключа, которая содержится в файле на диске. Данные этой области логически упорядочены в строки и столбцы, которые используются при идентификации для создания из определенного набора ключей DVD- устройства одного ключа для расшифрования. Если ключ устройства аннулирован, обработка данных из области цифрового ключа закончится тем, что будет выдан неверный ключ. Как и в случае с CSS, область цифрового ключа может быть обновлена для того, чтобы помешать использованию несанкционированных ключей устройства.

В данное время способов обойти защиту СРРМ не существует.

■  Система CPRM (Content Protection For Recorded Media) используется для записываемых DVD-дисков (DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R). Каждый чистый записываемый DVD-диск содержит уникальный 64-битный идентификационный номер, нанесенный в зону около центра диска (ВСА — burst cutting area) Этот номер выжигается лазером и содержится в штрих – коде. Когда защищенное содержимое записывается на диск, оно может быть зашифровано 56-битным шифром С2 (Cryptomeria). При воспроизведении идентификационный номер (ID) читается из ВСА и используется для генерации ключа для дешифрации содержимого диска. Если содержимое диска копируется на другой носитель, ID будет отсутствовать или же окажется неправильным, и все данные не смогут быть расшифрованы.

■ Система защиты от цифрового копирования DCPS (Digital Copy Protection System,) служит для установления цифрового соединения между компонентами, не позволяющего делать цифровые копии. Эта система реализована несколькими разработчиками (такими, как Sony, Intel, Matsushita, Philips). DCPS может работать, к примеру, следующим образом: устройства, соединенные цифровым каналом, предположим, проигрыватель DVD и цифровой телевизор или видеомагнитофон, обмениваются ключами и удостоверяющими сертификатами. Если этот этап благополучно завершен, то устройства устанавливают между собой особый безопасный канал. Проигрыватель DVD шифрует закодированный аудио- или видеосигнал и посылает его на устройство воспроизведения, которое, в свою очередь, расшифровывает его для передачи на экран или динамики. Таким образом, в это соединение не может быть подключено никакое стороннее устройство, которое могло бы «воровать» сигнал. В других реализациях DCPS используются смарт-карты, а также «цифровые метки» о возможности или запрете копирования, которые считываются непосредственно принимающим устройством.

■   Метод HDCP (High-Bandwidth Digital Content Protection) схож с DTCP, но создан был для работы с интерфейсами цифровых мониторов, например, DVI. В 1998 году была создана ассоциация DDWG (Digital Display Working Group) для разработки стандарта, который должен был заменить стандартны VGA.  В  апреле   1999  были выпущены спецификации DVI  (Digital Vide» Interface), которые были основаны на технологии PanelLink компании Siuco Image, которая отличалась пропускной способностью около 5 Гбит/с при разрешении 1600x1200. Intel предложила технологию HDCP для защиты интерфейса DVL В настоящее время используется новый стандарт соединения HP который объединяет в себе DVI и HDCP. HDCP включает в себя идентификацию, шифрование и аннулирование.

Рассмотрим схему шифрования данных в устройстве воспроизведен мониторе перед их передачей по линии связи. Когда выход HDMI замечает, что подключенный монитор не поддерживает HDCP, он снижает качество картинки защищенного содержимого. Процесс обмена ключей устанавливает, может ли принимающее устройство отображать или записывать видео. Для этого используется массив сорока 56-битных ключей устройства и вектор выбора 40-Йитяого ключа. Если надежность дисплея не подтверждена, его вектор выбора ключа помещается в лист для аннулирования. Главное устройство обязано придерживаться листа аннулирования, который обновляется при помощи системных сообщений, которые вносят новые устройства и видеосодержимое. После установления разрешений принимающего устройства, видеосодержимое шифруется с помощью исключающего ИЛИ с потоковым шифром, созданным из ключей, полученных в процессе идентификации. Если дисплей пытается показать зашифрованное содержимое без попыток расшифровки, то на экране появляется лишь шум.

12.3.3. Недостатки технологии DVD Video

Региональная кодировка. Самый неприятный недостаток. Региональную кодировку имеют сами носители, приводы и проигрыватели, аппаратные декодеры и программы –проигрыватели. Причем,, если вы не обратите внимания на эту особенность при покупке аппаратного обеспечения, то проблема может усложниться. Хотя, если вы предполагаете смотреть только диски своей зоны, то ничего страшного нет. Впрочем, обо всем по порядку.

Жадные голливудские киностудии хотят контролировать местные рынки кино и видео. Поэтому кинопремьеры в разных странах происходят в разное время (например, кинофильм выходит на видео в США, когда он только-только выходит на киноэкраны в Европе). Студии также продают права на дистрибуцию различным иностранным партнерам и хотели бы гарантировать эксклюзивность рынка. Поэтому они потребовали, чтобы стандарт DVD включил коды, которые могли бы использоваться для того, чтобы предотвратить воспроизведение дисков в некоторых географических областях.

Каждый плейер содержит код региона, в котором он был продан. Плейер не будет воспроизводить диски, которые запрещены в этом регионе. Это означает, что диски, купленные в одной стране, могут не воспроизводиться на плейерах, купленных в другой. Но существуют и мультизонные приводы и плейеры.

Диски без кодов будут воспроизводиться на любом плейере в любой стране. Это не система шифрования, а лишь один байт информации на диске, который проверяет плейер.

Имеются 8 регионов (или зон), на которые разделено все пространство земного шара (очень, кстати, любопытная схема деления). Плейеры и диски идентифицируются номером области, нарисоанным поверх стилизованного глобуса на корпусе или коробке. Если диск может быть воспроизведен в более чем одной области, то на глобусе будет

нарисовано несколько цифр.

Зоны эти следующие:

1.  США, Канада.

2.  Япония, Европа, Южная Африка, Ближний Восток (включая Египет).

3.  Юго-Восточная Азия, Восточная Азия (включая Гонконг).

4.  Австралия, Новая Зеландия, Тихоокеанские Острова, Центральная Америка, Южная Америка, Карибские острова.

5.  Наша зона. Бывший Советский Союз, Индийский полуостров, Африка (также Северная Корея, Монголия).

6.  Китай.

7.  Зарезервировано.

8.  Экстерриториальная зона (самолеты, круизные лайнеры и пр.).

Некоторые плейеры могут быть модифицированы, для того чтобы воспроизводить диски независимо от выставленных на них зон. Обычно гарантия при этом прекращается. Отдельные диски производства Buena Vista/Touchstone, MGM/Universal и Polygram содержат программный код, проверяющий номер региона, выставленный в плейере. Эти «умные диски» не будут проигрываться в модифицированных плейерах, в которых выставлен региональный код 0, но их можно воспроизводить в тех плейерах, в которых можно выбирать номер региона с пульта.

Региональные коды также применяются и в приводах DVD-ROM, но лишь при воспроизведении дисков DVD Video.

Системы компьютерного воспроизведения DVD Video дисков проверяют региональный код до воспроизведения диска DVD Video. Новые приводы DVD-RОМ позволяют сменить региональный код несколько раз. Обычно код можно изменить лишь 5 раз. Помогает только специальная исправленная прошивка, которая доступна далеко не для всех выпущенных приводов.

Региональные коды не применяются в дисках DVD Audio. Во всяком случае, такого решения принято не было.

Были сообщения, что DVD-Forum принял решение отказаться от региональной кодировки для DVD Video, но нет никакого реального подтверждения этой информации. Вместе с тем, и самим разработчикам формата понятно, что решение о региональной защите совсем не способствует распространению нового формата и порождает только дополнительные трудности.

Итак, на пути пользователя стоит три барьера региональной защиты:

■   На самом диске DVD (наиболее общий случай, код указан на обратной стороне упаковочной коробки диска).

■   В аппаратном устройстве для воспроизведения DVD (в приводе DVD-ROM).

■   В программных декодерах, таких как Power-DVD или WinDVD или в аппаратных декодерах, например, Hollywood Plus или DXR3.

Самый простой способ преодолеть один из них - приобрести мультизонный привод или привод, имеющий прошивку, которая делает его мультизонным. Настоятельно рекомендуем перед покупкой привода определить, является ли он мультизонным, или есть ли для него специальная прошивка. Если ни одно из этих условий не выполнено, то привод лучше не покупать.

Первые пиратские диски были мультизонными, такими они будут, видимо и в дальнейшем. Так что для их просмотра совершенно не имеет значения, мультизонный ли у вас привод.

Для того чтобы региональная защита работала, на самом диске должен присутствовать фиксированный код региона (который имеется на большинстве Дисков), а устройство для чтения дисков (привод DVD или плейер) или программный проигрыватель также должны содержать код региона. Если этот код соответствует коду диска, то воспроизведение возможно.

Если привод сам по себе является защищенным, то программный или аппаратный декодер будет проверять соответствие региона, установленного в приводе, с тем, который определен на диске. Если соответствия нет, то воспроизведение диска блокируется, о чем выдается сообщение. Если привод является мультизонным, то декодеры будут учитывать региональную защиту, предусмотренную в них.

Региональную защиту нельзя обойти без модификации микропрограммы самого привода. Этот процесс не является законным и легальным. В случае неудаче можно потерять не только гарантию на привод, но и само устройство.

Если привод или проигрыватель сами по себе являются свободными от региональной защиты (не имеют механизма определения кода зоны), вам потребуется удалить или обойти проверку кода зоны, осуществляемую в промытом обеспечении для воспроизведения DVD.

Проблемы с чтением дисков. К сожалению, подобная проблема существует. Неопределенные спецификации и неадекватное тестирование дисков а проигрывателей порождают их несовместимость. Некоторые видеодиски воспроизводятся не полностью, или же вовсе не воспроизводятся на отдельных проигрывателях. Впрочем, подобные трудности характерны и для обычных приводов компакт-дисков. Особенно это касается пиратской продукции.

В некоторых случаях проблема решается использованием обновленной прошивки для привода. В отличие от снятия региональной защиты, такая прошивка является вполне легальной, так как программное обеспечение поставляется фирмой-производителем привода. Операция эта ответственная, но для ее успешного выполнения достаточно, как правило, тщательно следовать инструкциям производителя, приведенным в файле, поставляемом вместе с прошивкой. Обращаем ваше внимание, что соблюдать инструкцию, прилагаемую с прошивкой, нужно предельно точно. Иначе вы либо потеряете гарантию, либо вообще лишитесь вашего устройства.

Разные стандарты при кодировании информации. Проблему единства трансляционных стандартов в прошлом веке решить не удалось. Потому что даже у самого передового на сегодняшний день видеоформата — DVD Video -те же самые проблемы: несовместимость NTSC и PAL (как у видеокассет).

Несмотря на то, что MPEG-видео хранится на DVD в цифровом формате, оно подготовлено только для одной из двух систем: 525/60 (для NTSC) или 625/50 (для PAL/SECAM).

Между дисками, предназначенными для воспроизведения на различных системах, существуют только три различия:

■   размер изображения и коэффициент сжатия пикселя (720/576);

■   частота смены кадров (29,97 или 25);

■   формат звука (Dolby Digital или MPEG, впрочем, звук стали кодировать для PAL тоже в Dolby Digital).

Для некомпьютерного варианта домашнего кинотеатра подходят различные виды DVD-проигрывателей. Одни из них воспроизводят только диски системы NTSC, другие – только диски PAL, а некоторые понимают оба типа дисков (как, например, большинство европейских проигрывателей).

С компьютерным вариантом все несколько проще. Если вы хотите выводить изображение только на монитор, то на уровне программного декодера проблема решается успешно. Сложнее с выходом на телевизор. Не все платы, имеющие ТВ-выход, и аппаратные декодеры правильно транскодируют изображение, поэтому наилучшим вариантом будет использование вместе с ними мультисистемного телевизора.

12.3.4. Структурная схема DVD-проигрывателя

В структуру DVD-проигрывателя входят следующие функциональные узлы (рис.12.13):

■  Disc Reader Mechanism (механизм чтения данных): состоит из мотора вращающего диск и лазера, считывающего информацию с диска.

■  DVD-DSP (digital signal processor): цифровой сигнальный процессор который переводит лазерные импульсы в электрическую форму. В функции DSP также входит микширование видеосигнала с изображением меню и другой дополнительной информацией (заставка, субтитры, время проигрывания и т.д и т.п.), выводимой на экран, микширование (например, с микрофоном) и дополнительная обработка аудиосигнала, подготовка ее для вывода на конечные устройства.

■ Digital Audio/Video Decoder (декодер цифрового видео и звука): сложная интегральная микросхема восстанавливает сжатые данные на диске, преобразуя их в видео студийного качества и в звук с качеством CD для вывода на акустическую систему.

Декодер звука и видео содержит около миллиона транзисторов и является одним из самых сложных компонентов DVD-плеера. В случае использования компьютеров, функцию декодера может выполнять центральный процессор. Декодер выполняет три основные функции:

•   разделение и синхронизация звуковых и видеоданных;

•   декодирование видеоданных и форматирование их для вывода на монитор или телевизор;

•   Декодирование звуковых данных и форматирование их для вывода на акустическую систему.

Вдобавок ко всему, декодер звука и видео должен реализовывать функцию экранного меню (OSD), уметь декодировать шестиканальный звук в формат Dolby ProLogic и поддерживать старые форматы, такие как VideoCD 2 q CD-Digital Audio и т.д.

■  Microcontroller управляет работой плеера, переводя команды введенные пользователем через пульт управления в команды декодера звука/видео и механизма чтения диска. Этот микроконтроллер также отвечает за реализацию родительского контроля.

12.3.5. Файловая система дисков DVD-Video

Большим достижением в обеспечении совместимости в технологии DVD стала принятая в 2000 году единая файловая система MicroUDF. Файловая система MicroUDF — это адаптированная для применения в DVD версия файловой системы UDF (Universal Disk Format), которая, в свою очередь, основана на международном стандарте ISO-13346. Эта файловая система постепенно идет на смену устаревшей ISO9660, созданной в свое время для использования в компакт-дисках. На переходный период (пока не выйдут из обращения компьютерные устройства и диски, работающие в формате ISO9660) будет использоваться файловая система UDF Bridge, которая является некоторой комбинацией MicroUDF и ISO9660. Для записи Audio/Video DVD-дисков может использоваться только MicroUDF.

Возможности файловой системы MicroUDF следующие:

■  независимость от используемой программно-аппаратной платформы (в этом смысле UDF — оптимальный выбор в архивных системах);

■   большая емкость, т.е. весь диск может быть представлен в виде единственного тома;

■   оптимальная скорость передачи;

■   максимально возможные размеры файла;

■   использование шрифтового формата UNICODE, что обеспечивает эффективную интернациональную поддержку;

■   поддержка расширенных файловых атрибутов, что используется в некоторых «родных» операционных системах;

■   поддержка длинных имен файлов (максимальная длина имени файла 255 символов);

■   взаимозаменяемость DVD-дисков в бытовой электронике и компьютерных системах.

При использовании MicroUDF на одном DVD-диске можно одновременно хранить видеофильмы, аудиозаписи, оцифрованные фотографии и компьютерные файлы. Этим обеспечивается межплатформенная совместимость, т.е. DVD-диск становится единым носителем для Macintosh, DOS/Windows, OS/2, UNIX.

Содержимое диска располагается в каталоге VIDEO_TS.

В этом каталоге находятся три типа файлов:

■ *.VOB-   содержат все видео- и аудиоданные в формате MPEG-2 или MPEG-1. Они включают в себя всю графическую информацию, содержащуюся в пунктах меню, титрах, информацию о создателях фильма и т. д.

■ *.IFO - содержат информацию о времени, последовательности, или то,  каких операций происходит запуск данных из соответствующих по названию *.VOB файлов.

■   *.BUP - содержат резервированные данные из файлов *.IFO. Эти файлы гут на диске отсутствовать.

На каждом диске DVD-Video должен присутствовать Video Manager (VMG, блок управления видео).

VMG находится в файле VIDEO_TS.IFO и содержит следующую информацию:

■   Title Region Code - информация о регионе, в котором диск может быть запущен;

■  Number of Subtitles - количество субтитров;

■   Video Attribute (видеоатрибуты):

•   Video compression mode (способ видеокомпрессии) – MPEG-1 или MPEG-2;

•   TV system (система вещания) - PAL или NTSC;

•   Aspect Ratio (формат изображения) 4:3 или 16:9;

•   Source picture resolution - разрешение экрана (PAL: 720x576, NTSC: 640x480);

•   Pan&Scan, Letterbox — форматы показа фильма;

•   Frame Rate — количество кадров в секунду (обычно 25);

•   Bitrate — скорость потока видеоданных.

■   Audio Attribute (параметры звука):

•   Audio Coding mode (способ кодирования звука);

•   Sampling Rate — частота квантования;

•   Number of Audio channels -число аудиоканалов;

•   Bitrate - скорость потока аудиоданных;

•   Number of Audio streams — количество звуковых потоков;

VMG содержит также информацию относительно того, как показывать на экране меню, и какие интерактивные возможности в нем предоставлены.

Меню появляется сразу после запуска диска и позволяет переходить к определенным сценам кинофильма, выбирать предпочтительный язык титров и озвучания, а также дает доступ к дополнительным материалам (таким, как информация о создателях фильма).

При этом разные DVD-плееры могут по-разному интерпретировать количество частей и эпизодов в одном и том же фильме. Так, некоторые программы «видя» VOB-файл как единый видеофрагмент, а некоторые находят внутри него несколько отдельных частей и позволяют воспроизводить их по выбору.

К дополнительным материалам можно отнести наличие не вошедших в окончательную редакцию фильма сцен, рекламные ролики, документальные материалы о создании картины и т. д.  Эти материалы располагаются в файлах VTS_XX_Y.VOB, где «XX» - номер части фильма от 01 до 99, a «Y» -эпизода в данной части фильма, от 0 до 9.

Так как формат MicroUDF ограничивает размер файла одним гигабайтом большинство  инофильмов сохраняется более чем в одном файле. Файлы VTS_XX_Y.IFO содержат информацию относительно аудио- и видеосигналов соответствующих им. Файлы VOB и отвечают за правильное воспроизведение фрагментов в заданной последовательности.

12.4. Звук на DVD

Технология DVD позволяет записывать многоканальный звук, как в сжатом виде (Dolby Digital, DTS, MPEG), так и несжатый, в виде линейной и пакетной ИКМ (РСМ). Чем больше сжатие звука, тем хуже его качество. Многоканальность звука обозначается как 2.0; 5.1 и т.п. – первая цифра — количество отдельных звуковых каналов, вторая – обозначает наличие низкочастотной (сабвуферной) дорожки. Пятиканальная реализация звука предполагает два фронтальных громкоговорителя, два тыловых, центральный и сабвуфер. При 6 и 7 канальном звуке добавляется центральный тыловой или второй центральный фронтальный или два боковых динамика. Многие неопытные пользователи предпочитают звук Dolby Digital, но они не знают всех его недостатков.

Основные форматы записи звука на DVD-дисках следующие:

■ PCM (LPCM) (Pulse Code Modulation uncompressed) - звук с линейной импульсно-кодовой модуляцией, как и на обычном компакт-диске. На DVD программах обычно записывается в стандарте, чуть лучшем, чем на компакт-диске = 16 бит/48 кГц, однако часто встречается 20-битная запись. В очень редких случаях можно встретить 24 бит/96 кГц – буквально на единичных изданиях. Этот стандарт применяется для записи музыкальных программ, т.е. видеоклипов и концертов, и для этих программ он является наилучшим. Иногда приходится сталкиваться с непониманием слушателей, которые хотят иметь музыкальные программы в Dolby Digital, но достаточно им послушать на хорошей аппаратуре ИКМ и Dolby, и все преимущества ИКМ становятся очевидными даже самому тугому на ухо человеку. ИКМ бывает только в режиме стерео (или 2.0), но если вы хотите услышать окружающее звучание, любой ресивер без труда декодирует этот формат в Dolby Surround Pro-Logic, правда, вся живая суть музыки умрёт. Музыку должно и нужно слушать в несжатом стереоформате – вот мнение меломанов и PCM Stereo – правильный выбор для этого.

■ Advanced Resolution (linear PCM и packed PCM) – применяется только для записи музыки и только на дисках DVD-Audio. Этот формат предоставляет наивысшее качество звука. Максимальные значения разрешения — 24 бит/192 кГц, правда, аппаратура, поддерживающая столь высокое разрешение, встречается редко. Более распространённый формат – 24 бит/96 кГц. Advanced Resolution бывает в следующих вариантах: 2.0; 4.0; 5.1.

■   Dolby Digital - наиболее распространённый и наименее хорошо звучащий мат звука в DVD-технологии. И это неудивительно, поскольку сжатие в максимальных значениях доходит до 1:11. Правда, величина этого сжатия зависит от насыщенности звукового потока, и при грамотной кодировке недостатки сжатия могут быть несколько исправлены. Тем не менее, для кинофильмов эти недостатки практически незаметны, а вот в музыкальных программах часто весьма и весьма очевидны. Способ и качество кодировки Dolby Digital можно сравнить с записью в МР-3 формате. И производители музыкальных программ сто идут на поводу у рынка, записывая музыку в популярном народном форте Dolby Digital, и не предлагая никакой альтернативной дорожки в РСМ или DTS.

В DVD используются следующие конфигурации Dolby Digital:

•   Dolby Digital 2.0 - типичная скорость потока  192 кбит/с по 96 кбит/с на канал. В данном формате может быть записан монофонический звук для старых фильмов (левый и правый канал воспроизводят одно и то же), просто стерео (встречается редко, например на диске «Золото Маккены») или стерео с Dolby Surround сигналом;

•   Dolby Digital 4.0 -  типичная скорость потока 320 кбит/с, по 96 кбит/с на левый и правый фронт и по 64 кбит/с на левый и правый тыл. Редкий формат (можно встретить на российском диске «Дракула);

•   Dolby Digital 5.0-  типичная скорость потока 320 кбит/с, по 64 кбит/с на каждый из пяти каналов (левый фронт, центр, правый фронт, левый и правый тыл, канал LFE отсутствует). Редкий формат (Можно встретить на американском диске «Водный мир» );

•   Dolby Digital 5.1 - типичные скорости потока 384 кбит/с, по 64 кбит/с на каждый из 6-ти каналов, и 448 кбит/с по 96 кбит/с на левый и правый фронт и по 64 кбит/с на все остальные каналы. Наиболее часто встречающийся формат;

•   Dolby Digital 6.1 EX - типичная скорость потока 448 кбит/с по 96 кбит/с на левый и правый фронт и по 64 кбит/с на все остальные каналы. В данном формате используется дополнительный фантомный тыловой центр, т.е. матричный принцип кодирования, как и в Dolby Surround. Формат дебютировал в 1999 вместе с фильмом «Звездные войны: эпизод I». (Можно также встретить на российском диске «Летучие мыши» или на американском «Терминатор II: Ultimate DVD Edition»).

■  ТНХ сертификация Dolby Digital предполагает внесение особых изменений во временных задержках сигнала и в его амплитудно-частотную характеристику. Естественно,  это используется при записи кинозвука, но не музыки. Пожалуй, единственный музыкальный ТНХ сертифицированый релиз – это концерт Rolling Stones «Live At The Max», да и тот, по сути, является кинофильмом, поскольку был снят для демонстрации в широкоплёночных кинотеках IМАХ.

■ Dolby Surround — устаревшая система окружающего звучания, позволяет получить из обычного аналогового (не цифрового) стереосигнала четыре составляющие – правый, левый, центральный и тыловой каналы.  Возможно также подключение сабвуфера. Дополнительные каналы выделяются матричным декодированием противофазного сигнала из двух стереоканалов. Обозначав этот формат как 2.1; 3.1; 4.0 или 4.1.

■    Формат DTS разработала и внедрила в 1993 году одноименная фирм Так как фирма обладала меньшими финансовыми возможностями чем, нап мер Dolby Labs, данный формат, несмотря на более высокое качество, был пт> знан DVD-форумом факультативным (тогда как Dolby Digital основным). DTS использует 20-битное кодирование каждого канала при частоте дискретизацм 48 кГц. На каждый канал выделяются 128 или 256 кбит/с, что дает лучшее качество за счет меньшего сжатия и лучшего механизма компрессии.

Формат DTS используется в следующих конфигурациях:

•    DTS 5.1 — типичная скорость потока 768 или 1536 кбит/с по 128 или 256 кбит/с на каждый из 6-ти каналов. Наиболее распространенная конфигурация;

•    DTS 6.1 ES Matrix - типичная скорость потока 768 или 1536 кбит/с по 128 или 256 кбит/с на каждый из 6-ти каналов. Используется дополнительный фантомный тыловой центр как, например в Dolby Digital 6.1 EX. Довольно редкая конфигурация (можно найти на американском и российском диске «Ганнибал» или на американском диске «Терминатор II: Ultimate DVD Edition»);

•   DTS 6.1 ES Discrete — типичная скорость потока 896 или 1792 кбит/с 128 или 256 кбит/с на каждый из семи каналов.   Используется полностью дискретный тыловой центр в качестве седьмого канала. Исключительно редкая и наиболее качественная конфигурация. По последним такую дорожку имеют в американские диски «Призрак в доме на холме» и «Гладиатор».

Формат DTS значительно превосходит Dolby Digital по естественности и «глубине» звучания. Музыкальные фрагменты звучат очень хорошо, практически не хуже, чем на компакт диске. Однако выпущено всего около 350 фильмов с DTS-дорожками различных конфигураций.

■ MPEG Multichannel - устаревшая (скорее мертворождённая) система окружающего звучания, предлагавшаяся европейскими производителями дисков. Система практически ничем не отличается от Dolby Digital, и она была разработана. Для того чтобы не платить авторских отчислений Dolby Labs. В настоящее время записи, выполненные по системе MPEG Multichannel, практически не встречается, кроме редких французских изданий.

12.5. Записываемые DVD

На сегодня  существуют четыре разновидности записываемых DVD дисков: DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW и DVD+RW.

На диски DVD-R можно записать данные лишь однажды, a DVD-RAM, DVD-RW и DVD+RW могут быть перезаписаны многократно. Все три перезаписыаемых формата (DVD-RAM, DVD-RW и DVD+RW) конкурируют друг с другом.

12.5.1. Диски DVD-R

При создании DVD-R самое пристальное внимание уделено совместимости с существующими DVD-ROM приводами. И это себя оправдало, до сих пор DVD-R остаётся самым совместимым форматом. Записанные с его помощью диски читаются на максимально возможном количестве DVD-ROM, как компьютерных, так и стационарных. Точных цифр нет, но по приблизительным оценкам около 85% когда-либо выпущенных DVD-ROM устройств способны читать DVD-R диски.

Первый привод, поддерживающий запись DVD-R выпущен фирмой Pioneer ещё в октябре 1997 года. Этот привод поддерживал спецификацию DVD-R версии 1.0, что означало запись с помощью 635 нм лазера на диски объёмом 3.95 Гбайта. Это был вообще первый привод свободно доступный на рынке, поддерживающий запись DVD.

Следующим этапом стала версия 1.9, которая поддерживала запись дисков объёмом 4,7 Гбайта. Первый привод, поддерживающий это нововведение, появился в мае 1999 года, и стоил «всего» 5400$. Излишне упоминать, что производителем привода была все та же фирма Pioneer.

Вскоре после этого появилась спецификация 2.0. В ней добавилась возможность защиты записанных дисков от копирования. Она основана на записи информации в служебную область диска, но это совсем не то же самое, что оригинальная защита DVD-дисков.

С целью завоевания новых рынков, начиная со спецификации 2.0 формат разделили на DVD-R For Authoring и DVD-R For General. Принципиальное различие между ними, это длина волны используемого лазера. В DVD-R(A) используется тот же самый 635 нм лазер, что и в первых DVD-R дисках. В DVD-R(G) используется 650 нм лазер. Это делает невозможным запись дисков одного формата на приводе другого формата. Хотя, конечно же, читать диски, записанные другим форматом, можно.

DVD-R(A) позиционируется как профессиональный стандарт и является прямым наследником предыдущих DVD-R, с которыми имеет обратную совместимость. Например, диски, выпущенные по 1.0 и 1.9 спецификациям, могут записываться на DVD-R(A) приводах. Из других существенных отличий, появившихся в этом варианте DVD-R, можно отметить поддержку формата Cutting Master Format (CMF). Это позволяет использовать DVD-R(A) диски в качестве мастер – дисков для дальнейшей печати, вместо долго использовавшейся для этого DVL- ленты. Это достигается возможностью использовать часть lead-in зоны диски для хранения DDP (Disk Description Protocol) заголовка. Впрочем, несмотря на CMF, возможность хранить защищенную CSS информацию на DVD-R(A) так и не появилась. Но всё равно, именно CMF позволяет позиционировать DVD-R(A) на профессиональный рынок.

DVD-R(G) позиционируется как формат для пользователя. Именно этот формат, обычно, имеется в виду, когда говорится про DVD-R. Приводы, работающие в этом формате, могут производить запись только на специальные диски, предназначенные для DVD-R General и сделанные под 650 нм лазер. Диски DVD-R, изготовленные в соответствии со спецификациями 1.0 и 1.9, могут читаться, но не могут записываться. Не поддерживается CMF, поэтому DVD-R(G) диски не могут использоваться в качестве полноценных мастер – дисков. С другой стороны, для домашнего пользователя это совсем не критично, ведь мало v кого в подвале стоит станок для штамповки DVD.

Преимущество DVD-R(G) по сравнению с DVD-R(A) всего одно, зато исключительно важное. Моделей приводов поддерживающих DVD-R (что в 85% означает поддержку именно DVD-R(G)) достаточно много, и цены на них неуклонно падают. Уже сейчас можно приобрести DVD-R(G) привод по цене более чем в 10 раз (!) меньшей чем, например, DVR-S201 (самый популярный на сегодня привод для записи DVD-R(A) дисков). DVD-R(G) диски бывают односторонними (на 4,7 Гбайта) и двухсторонними (на 9,4 Гбайта).

12.5.2. Диски DVD-RW

После создания записываемых дисков DVD-R, логичным шагом стало создание перезаписываемых дисков. Так появился DVD-RW, «в девичестве» известный как DVD-R/W или DVD-ER. Разработчиком этого формата снова стал Pioneer, поэтому нет ничего удивительного в том, что DVD-RW построен на тех же принципах что и DVD-R(G). Используется такой же лазер, с длиной волны 650 нм, диски имеют одинаковый формат. Единственное отличие в покрытии. Так же как и в обычных CD-RW в качестве отражающего слоя используются материалы, которые могут многократно менять свои свойства под воздействием лазерного луча разной мощности.

Объём односторонних DVD-RW дисков составляет 4,7 Гбайта. По утверждению производителей DVD-RW дисков, они могут перезаписываться не менее 1000 раз. Сейчас известны три вида дисков DVD-RW. Первоначально появилась 1.0 версия. Для предотвращения копирования защищенных CSS-дисков, эти диски имели заранее выдавленную область lead-in. Оборотным эффектом этого стали проблемы с проигрыванием таких дисков на некоторых стационарных плеерах. К счастью, такие диски продавались только в Японии, и вряд ли большинству наших читателей придётся с ними столкнуться.

Для решения проблем с совместимостью, появились диски DVD-RW версии 1.1. Так же как и 1.0, они имели заранее записанную lead-in область, для предотвращения копирования защищенного материала. Но, на этот раз область записывалась стандартными средствами, а не выдавливалась, благодаря чему плееры понимают такие диски гораздо лучше. Большинство DVD-RW дисков, которые сегодня можно встретить в продаже, относятся именно к версии 1.1.

Для защиты содержимого DVD-RW дисков, в природе существует версия. В стандарта 1.1- От простых эти диски отличаются тем, что в служебной зоне привода (ВСА) записан уникальный 64-битный номер (disk ID). С помощью этого номера содержимое диска шифруется по алгоритму Cryptomeria. При воспроизведении такого диска сначала читается disk ID, потом с его помощью расшифровывается содержимое диска. В общем, похоже на CSS, только попроще. При копировании такого диска копируется только содержимое, но не уникальный disk ID, поэтому воспроизвести скопированное будет нельзя.

При создании DVD-RW дисков самое пристальное внимание уделялось совместимости формата с существующими DVD-плеерами и приводами. Однако, совместимости сравнимой с тем, что удалось достигнуть на DVD-R дисках, не получилось. Причина этого точно такая же, что с CD-RW дисками, которые не читаются на многих старых приводах. Отражающая способность материала, используемого в перезаписываемых дисках меньше, чем у просто записываемых, и намного меньше чем у штампованных. Это и сбивает с толку старые приводы.

Первый DVD-RW аппарат представлен фирмой Pioneer в декабре 1999 года. Он не имел никакого отношения к компьютерам, и являлся бытовым устройством, которое умело проигрывать DVD-диски и копировать их, ничего более. Стоило это чудо около 2500$, при цене пустого диска в 30$. Существовало несколько режимов записи, которые давали разное качество картинки. В зависимости от выбранного режима, процесс копирования диска занимал от 1 до 6 часов. Что бы не допустить разгула видеопиратов, для записи DVD-RW дисков использовался новый формат записи, названный DVD-VR (video recording). В результате, записанные диски не могли быть просмотрены на стандартном DVD-плеере. Даже если физические характеристики плеера позволяли считывать данные с DVD-RW диска, то логика плеера не могла разобраться, что же такого считал привод.

Такая политика никак не способствовала популярности устройства, поэтому вскоре появилась новая версия формата. В ней предусматривалась возможность записи DVD-R(G) дисков, и использование обычного DVD-видео формата записи, что позволяло проигрывать записанные диски на обычных DVD-плеерах. Записывающий DVD-плеер с поддержкой новых функций выпущен в июне 2001 года и, опять таки, первоначально предназначался только Для японского рынка.

Рынок компьютеров не был забыт, и в начале 2001 года фирма  Pioneer выпустила первый DVD-RW привод DVR-A03 по цене немногим меньше 1000$.

12.5.3. Диски DVD-RAM

Не только Pioneer занимался разработкой стандартов записи на DVD, его партнеры по DVD- форуму не дремали.  Фирма Matsushita,  известная  как Panasonic, разработала стандарт под названием DVD-RAM. Этот формат вобрал только технологии, традиционно используемые в оптических дисках. Некоторые решения, используемые в DVD-RAM, пришли в него из магнитооптики. Принцип работы DVD-RAM, это phase-change-технология, когда лазер нагревает поверхность диска, за счёт чего меняются свойства поверхности.

Главной особенностью DVD-RAM дисков являются заранее, ещё при производстве, выдавленные на диске метки, означающие начало секторов. На логическом уровне, главная изюминка DVD-RAM состоит в том, что его можно отформатировать в вполне привычные файловые системы, такие как FAT32 DVD-RAM диски могут быть как одно-, так и двухсторонними. Первоначально объём DVD-RAM дисков составлял 2,58 Гбайта, но впоследствии был увеличен до 4,7 Гбайта.

Несколько позже появились двухсторонние диски DVD-RAM, суммарный объём которых составлял уже 9,4 Гбайта. Для записи диск должен быть в картридже, и это ещё одно принципиальное отличие DVD-RAM дисков от всех остальных. Картридж представляет собой коробку, размером 124,6x135,5x8,0 миллиметров, внешне похожую на используемые в магнитооптических дисках. Односторонние DVD-RAM диски продаются как вместе с картриджем, так и отдельно. Двухсторонние диски продаются только в картриджах, причём зачастую картриджи намертво запаяны. Если извлечь DVD-RAM диск из картриджа, т.е. возможность вставить его в обычный DVD-ROM привод. Впрочем, не стоит ожидать от этого многого, шансов на то, что он будет там читаться не много. Совсем другое дело, если на приводе стоит логотип DVD multi. Как уже писалось, привод, сертифицированный на такой логотип, должен читать диски DVD-R, DVD-RW и DVD-RAM. Но это не означает, что такой привод обязательно должен иметь механизм для загрузки картриджа.

По утверждению производителей, DVD-RAM диск может быть перезаписан не менее 100.000 раз, и запись должна сохраняться на диске не менее 30 лет.

Первые DVD-RAM диски на рынке появились ещё в июне 1998 года, по ценам порядка 500$ - 800$, что выгодно отличало их от конкурентов из Pioneer, которые стоили вдвое – втрое больше. За это пользователи прощали DVD-RAM даже несовместимость с DVD. Теперь ситуация изменилась, и разница в ценах не достигает таких величин. Впрочем, DVD-RAM всё ещё остаётся очень привлекательным решением для пользователей, которые хотят получить относительно недорогую систему резервного копирования достаточно большого объёма.

12.5.4. Диски DVD+RW

Кроме официально поддержанных DVD-форумом, некоторые несознательные члены консорциума разработали свой собственный формат. Возмутителями спокойствия стали такие фирмы как Philips, Sony, Hewlett-Packard, Dell, Ricoh, Yamaha и некоторые другие. Несмотря на то, что большинство этих фирм входят в DVD-форум, сам консорциум не имеет над ними никакой власти. Поэтому отсутствие официальной поддержки со стороны DVD форума не мешает существовать и развиваться DVD+RW.

Первоначально на свет появился DVD+RW формат версии 1.0. Он поятся еще в 1997 году (реально доступные на рынке устройства, способные производить запись в этом формате, появились несколько позже), и предусматривал запись на диски емкостью 2,8 Мбайта 650 нм лазером. Первая версия стандарта не была совместима с DVD-видео, поэтому в конце 1999 года её полностью вытеснила новая, которая предусматривала запись 4,7 Гбайт на одну сторону, и стала настолько совместима с DVD-ROM и DVD видео, насколько этого удалось добиться разработчикам. Сложно сказать, насколько хорошо это получилось. В любом случае, ситуация с совместимостью не хуже чем у DVD- RW дисков, и несколько хуже чем у DVD-R. Причиной этого, как и с DVD-RW, является более низкая отражающая способность перезаписываемого слоя, с чем не могут справиться некоторые читающие приводы. Для записи используется та же технология, что и в CD-RW дисках, поэтому принципы, на которых построен DVD+RW, идентичны тому, что используется в DVD-RW.

Разница между ними — в формате записи, который используется. Так, например, DVD+RW диски поддерживают запись в несколько приёмов. Благодаря более точному позиционированию лазера и степенью контроля над ним в процессе записи, DVD+RW позволяет перезаписывать любую часть содержимого диска прямо поверх, не стирая старого содержимого. Это же позволяет осуществить и уникальную коррекцию ошибок при записи, плохо записавшийся сектор просто перезаписывается поверх, заново. Кроме этого, DVD+RW поддерживает более совершенный контроль ошибок, по сравнению с DVD-RW. Ещё одним свойством DVD+RW приводов является поддержка CD-R и CD-RW. В принципе, этим сейчас никого не удивишь, большинство приводов пишущих DVD-RW тоже могут похвастаться такой поддержкой, но только у DVD+RW такая поддержка оговорена в качестве обязательного элемента.

Конечно, основные производители не раз пытались договориться и внедрить единый общепринятый стандарт для записываемых DVD. Увы, это не удалось: каждая компания хочет видеть в таком стандарте свои фирменные технологии, на которые у нее имеются патенты, и не видеть чужих технологий, Для пользования которыми пришлось бы покупать лицензии. Поэтому мы сегодня имеем типичную «войну форматов», в которой последнее слово — за рынком. Победят те производители, которые сумеют предложить более качественный продукт по меньшей цене. В настоящее время формат DVD-RAM, поддержанный крупнейшими производителями дисков, является наиболее распространённым и явно претендует на роль лидера.

12.6. Состояние и перспективы развития DVD-технологий

12.6.1. Предел скорости

К концу 2004 года практически все выпускаемые модели записывающих DVD- приводов уже поддерживали запись на носители DVD±R со скоростью 16х. Кроме того, ко многим ранее выпущенным устройствам, изначально рассчитанным на максимальную скорость записи 8х, были выпущены обновленные версии микрокода, позволяющие увеличить скорость записи до 16х.

Рубеж 16х, скорее всего, станет для записывающих DVD-приводов практическим потолком возможностей. Прежде всего, дальнейшему росту скорости препятствуют чисто технические проблемы:  при линейной скорости DVD-диска, необходимой для достижения уровня 16х, шпиндель привода вращаете со скоростью порядка 10 тыс. об./мин. Дальнейшее увеличение скорости вращения возможно только при условии использования эффективных средств для борьбы с вибрацией. Нельзя сказать, что проблема неразрешима в принципе, однако существующие на сегодня решения нельзя внедрить без значительного удорожания изделий.

В то же время весьма сомнительна и практическая целесообразность дальнейшего увеличения скоростных характеристик. Перейдя порог 4х, разработчики столкнулись с необходимостью использования различных скоростных режимов для внутренних и внешних зон диска. Запись на DVD-носители со скоростью более 4х производится в режиме Z-CLV. Диск в этом случае делится на несколько зон, в пределах каждой из которых привод поддерживает постоянную линейную скорость. Запись начинается на минимальной скорости во внутренней зоне, расположенной в центре диска, а при переходе из одной зоны в другую скорость скачкообразно повышается. Соответственно на максимальной скорости запись производится лишь в самой последней (внешней) зоне. По этой причине DVD-привод с максимальной заявленной скоростью 16х даже теоретически не позволит записать диск вдвое быстрее, чем 8-скоростной привод. Иными словами, удвоение значения максимальной скорости записи отнюдь не означает двукратного сокращения времени, необходимого для записи того же объема данных. И чем выше становится максимальная скорость, тем менее заметна эта разница.

Стоит учитывать и такой аспект, как совместимость носителей с оптическим приводом. Современные записывающие приводы оснащены системами калибровки мощности лазера и механизмом выбора оптимальной скорости записи, которые позволяют наилучшим образом подстроить режим записи с учетом особенностей используемых носителей. И, как показывает практика, далеко не всегда параметры носителей позволяют производить запись на максимальной заявленной скорости.

Таким образом, вполне очевидно, что ожидать появления 20- или 24-ско-ростных DVD-приводов не стоит, по крайней мере, в нынешнем году. Тем временем эстафету в гонке за максимально возможным количеством «х» приняли перезаписываемые и записываемые двухслойные носители. На данный момент в этом соревновании лидирует альянс DVD+RW. В начале октября прошедшего года была утверждена окончательная версия спецификации носителей DVD+RW 8х, а конкуренты из RDVDC смогли противопоставить этому лишь 6-скоростные DVD-RW. В начале 2005 года компания Verbatim объявила о намерении в ближайшее время начать поставки носителей DVD+RW, сертифицированных для записи со скоростью до 8х.

Между тем члены альянса DVD+-RW не считают скорость 8х пределом возможностей для перезаписываемых носителей, и вполне вероятно, что ближе к концу 2005 года появится спецификация 12-скоростных DVD+RW.

12.6.2. Туманные перспективы двухслойных носителей

В середине 2004 года на рынке появились первые серийные модели приводов, позволяющих производить запись на двухслойные носители «плюсового» формата (DVD+R DL, или DVD+R9). За счет добавления второго слоя объем носителей удалось увеличить почти вдвое – с 4,7 до 8,5 Гбайт.

Однако пока что использование двухслойных носителей приносит пользователям больше проблем, чем выгод. В силу чисто технических причин запись на второй слой осуществляется с более низкой скоростью, вследствие чего запись одного двухслойного диска занимает больше времени, чем двух однослойных. Первые образцы двухслойных записываемых дисков были сертифицированы для записи со скоростью 2,4х. К началу нынешнего года за счет усовершенствования технологии величину этого показателя для серийно выпускаемых носителей удалось увеличить до 5х, однако достичь уровня однослойных дисков пока все равно не удается. Впрочем, скорее всего, это лишь вопрос времени. Компания Verbatim официально подтвердила техническую возможность создания двухслойных дисков DVD+R DL, пригодных для записи на скорости 8х. Теоретически использование 8-скоростных двухслойных носителей позволит записывать 8,5 Гбайт информации менее чем за 16 мин.

Весьма актуальной для конечных пользователей остается проблема надежности двухслойных дисков: довольно часто при чтении данных со второго слоя возникают сбои, а некоторые бытовые устройства (например, DVD-плееры) вообще не могут считать данные со второго слоя.

Кроме того, на данном этапе использование двухслойных носителей оказывается нецелесообразным с экономической точки зрения. Двухслойные диски пока значительно дороже однослойных — это объясняется сложностью технологического процесса и высоким уровнем брака при производстве. Даже с учетом почти двукратного превосходства в емкости удельная стоимость хранимых на двухслойных дисках данных получается в 4...5 раз выше по сравнению с однослойными.

Описанные проблемы, мягко говоря, не способствуют росту популярности двухслойных записываемых DVD, и о будущем этих носителей пока нельзя сказать ничего определенного. На проходившей в начале января выставке CES 2005 обозреватели веб-ресурса Cooltechzone (http://cooltechzone.com/) опросили представителей ряда компаний, производящих записываемые носители, относительно перспектив увеличения объемов производства двухслойных дисков, в частности возможности снижения цен на эти изделия. По словам журналистов, полученные ответы оказались «крайне далекими от позитивных». Многие специалисты высказали мнение, что у двухслойных дисков практически нет перспектив, поскольку уже в конце 2005 года на рынке ожидается появление значительно более емких оптических носителей нового поколения (Blu-ray Disc и HD-DVD).

Кроме того, в ближайшем будущем производители вряд ли смогут добиться заметного удешевления двухслойных носителей: все опрошенные сошлись во мнении, что минимальный уровень розничных цен на двухслойные DVD+R вряд ли опустится ниже 4 долларов за диск.

Пожалуй, единственный производитель носителей, который оценивает будущее двухслойных записываемых DVD оптимистично, – это Verbatim. Как было заявлено, руководство этой компании «вполне удовлетворено» результатами продаж двухслойных носителей DVD+R в 2004 году. Здесь необходимо отметить, что Verbatim сделала ставку на производство именно двухслойных записываемых DVD-дисков и является сегодня крупнейшим в мире поставщиком этого типа носителей. Это, в общем-то, неудивительно, учитывая тот факт, что Verbatim является дочерним предприятием Mitsubishi Kagaku Media, одного из разработчиков технологии изготовления двухслойных DVD+R.

В конце 2004 года была утверждена первая спецификация двухслойных носителей «минусового» формата - DVD-R DL 2х. Является ли подобный шаг косвенным свидетельством того, что у двухслойных записываемых DVD действительно есть определенные коммерческие перспективы, или же это лишь реакция на действия конкурентов из «плюсового» альянса — сказать пока сложно.

На момент написания этих строк запись на DVD-R DL поддерживали лишь очень немногие модели приводов (например, NEC ND-3520A, ASUS DRW-1608P, Pioneer DVR-109 и некоторые другие). Впрочем, уже известно, что, как и в случае внедрения поддержки DVD+R9, многие ранее выпущенные модели записывающих DVD-приводов можно будет модернизировать для работы с носителями DVD-R DL путем обновления микрокода (firmware). Так, в конце января компания Plextor объявила о выпуске обновленных версий микрокода для записывающих DVD-приводов серии РХ-716. Уже доступна версия 1.04, которая позволит владельцам приводов добавить поддержку записи на носители DVD-R DL (2x) и увеличить скорость записи на DVD+R9 до 6х. С 31 марта будет доступна для свободной загрузки версия 1.05, которая даст возможность увеличить скорость записи на DVD-R DL до 6х.

В начале 2005 года компания Verbatim объявила о начале поставок инженерных образцов 4-скоростных носителей DVD-R DL производителям записывающих приводов и разработчикам программного обеспечения для всестороннего тестирования. Что касается поставок для продаж конечным пользователям, то они начнутся после того, как будет утверждена окончательная версия спецификации DVD-R DL 4x.

12.6.3. От DiscT@2 к LightScribe

Три года назад, на выставке CeBIT 2002 компания Yamaha продемонстрировала технологию DiscT@2 («диск тату»), которая позволяла наносить текст и изображения на рабочую сторону диска. При этом данные записывались на внутренней (ближайшей к центральному отверстию) области диска, а видимые текст и изображения — на внешней. Летом того же года Yamaha выпустила серийную модель привода CRW-F1, в котором была реализована поддержка DiscT@2. Для реализации данной функции были внесены некоторые изменения в конструкцию привода: в частности была увеличена мощность записывающего лазера, а также применен новый высокоточный механизм управления скоростью вращения диска.

Технология DiscT@2 позволяет быстро и легко маркировать диски CD-R непосредственно в записывающем приводе, но обладает при этом серьезным недостатком: поскольку часть рабочей поверхности используется для «оформительских» целей, объем, доступный для записи данных, неизбежно уменьшается.

В начале 2004 года (в дни проведения CES 2004) компания HP объявила о создании усовершенствованной системы прямого маркирования дисков (Direct Disc Labeling system), получившей коммерческое название LightScribe. Данная технология является совместной разработкой Mitsubishi Kagaku Media (MKM) и HP. В отличие от DiscT@2 технология LightScribe предусматривает нанесение изображений не на рабочий слой диска, а на обратную сторону - туда, где обычно располагается этикетка (разумеется, записываемые диски для этого должны быть снабжены дополнительным светочувствительным слоем).

Для того чтобы воспользоваться технологией LightScribe, необходимо иметь три компонента: LightScribe-совместимый записывающий привод, носитель с дополнительным светочувствительным слоем и специальное программное обеспечение. В этом случае пользователь по окончании записи информации может перевернуть диск и с помощью записывающего привода нанести изображение на его декоративную поверхность.

Внедрение технологии LightScribe позволит многим пользователям навсегда забыть про специальные маркеры, наклейки и CD-принтеры, поскольку снабдить диск этикеткой профессионального качества можно будет непосредственно в записывающем приводе. Разумеется, реализация дополнительных возможностей повлечет за собой некоторое увеличение цен на записывающие приводы и чистые носители. Однако, как утверждают представители HP, внедрение поддержки LightScribe приведет к удорожанию записывающего привода примерно на 10 долл. Что касается носителей LightScribe, их производство по вполне понятным причинам обходится дороже по сравнению с обычными записываемыми дисками, но разница в цене будет незначительной.

HP уже начала продажу лицензий на использование технологии LightScribe всем заинтересованным производителям компьютерных комплектующих, носителей информации и бытовых устройств. В дни проведения CES 2005 было объявлено о подписании лицензионных соглашений с некоторыми крупными производителями записывающих приводов, в частности LG, Toshiba, Philips и Lite-On. Компания Toshiba уже приступила к выпуску TS-L532L - первой серийной модели записывающего DVD-привода для ноутбуков, оснащенной поддержкой LightScribe.

В конце 2004 года Verbatim начала поставки носителей LightScribe CD-R 52х; розничная цена упаковки из 10 дисков составляет около 9 $. Кроме того, компания   начала продажу носителей LightScribe DVD+R 8x. Одновременно с Verbatim компания TDK тоже объявила о начале поставок носителей LightScribe (CD-R 52x и DVD+R 8х). Известно, что, кроме упомянутых компании, лицензии на производство носителей LightScribe получили CMC Magnetics, Imation и Memorex.

В начале 2005 года было официально подтверждено, что разработчики известного пакета Nero получили сертификат на использование технологии LightScribe. Поддержка LightScribe будет реализована в программе Nero версии 6 после установки специального обновления, доступного для загрузки на официальном сайте компании (http:// www.nero.com/).

12.6.4. Гибридные диски

Увеличение количества различных типов оптических дисков неизбежно порождает специфические проблемы, для решения которых в последнее время было разработано несколько весьма оригинальных проектов, ряд из которых уже находится в стадии практической реализации. Объединяет их простая (на первый взгляд) идея - совместить в одном физическом диске два различных типа носителей.

«Толстый» DualDisc. Несмотря на значительное снижение цен на DVD-приводы и DVD-носители, а также на широкое распространение DVD-проигрывателей, компакт-диски пока не собираются сдавать свои позиции. Причин тому много — это и известный консерватизм большинства пользователей, и гигантский «парк», находящихся в эксплуатации устройств, оснащенных CD-приводами. Однако, с точки зрения издателей звуковых и видеозаписей, подобное положение дел является не самым лучшим.

Широкое распространение носителей двух различных форматов во многих случаях приводит к необходимости изготавливать одну и ту же продукцию и на CD, и на DVD – а это влечет за собой увеличение производственных затрат и значительное усложнение стратегического планирования. Например, один и тот же музыкальный альбом можно издать и в формате AudioCD, и в формате DVD Audio. Если ограничиться лишь одним типом носителя, то это неизбежно приведет к потере части потребительской аудитории, а, следовательно – к уменьшению прибыли. При этом структура спроса на звуковые и видеозаписи, распространяемые на различных типах носителей, существенно различается. Издателям подобной продукции приходится методом проб и ошибок искать оптимальный баланс между двумя носителями чтобы, с одной стороны, по возможности удовлетворить имеющийся спрос, а с другой — не вызвать затоваривания складов невостребованными дисками. Дополнительная сложность заключается в том, что ситуация в сегменте оптических носителей информации меняется довольно быстро, и через год-полтора структура спроса может кардинальным образом измениться. Увы, адекватно отреагировать на изменение обстановки не получится: тиражи уже изготовлены и поставлены в торговую сеть. Конечно, данная проблема в большей степени затрагивает интересы издателей аудио- и видеопродукции (имеющей относительно продолжительный жизненный цикл) и гораздо меньше касается издателей программного обеспечения игр. В этих непростых условиях производители пытаются найти компромиссное решение, которое позволило бы, с одной стороны, сократить производственные затраты, а с другой — удовлетворить потребности максимального количества потенциальных потребителей.

В конце 2004 года DVD-Forum утвердил спецификацию гибридного формата DualDisc. Носители DualDisc представляют собой двусторонние диски, причем одна сторона записана в формате DVD, а вторая — в AudioCD. На DVD-стороне помимо собственно музыкального альбома представлены видеоклипы, фотографии, тексты песен, информация об исполнителях и пр.

За выпуск аудиопродукции на носителях DualDisc выступают такие гиганты музыкальной индустрии, как Sony Music, EMI, Bertelsmann Music Group (BMG), Warner Music Group и Universal. Некоторые из перечисленных компаний уже приступили к выпуску музыкальных альбомов в формате DualDiskl.

Правда, уже сейчас есть довольно много скептиков, которые считают (и, надо сказать, небезосновательно) формат DualDisc бесперспективным. Дело в том, что гибридный диск, не смотря на все ухищрения производителей, толще обычного CD или DVD на 0,2 мм. Эти «лишние» 0,2 мм на практике обернулись весьма серьезными проблемами.

Не успели на прилавках магазинов первые альбомы на носителях DualDisc, как от конечных пользователей и производителей аудиотехники посыпались сообщения о проблемах с воспроизведением новых дисков во многих устройствах. В частности, выяснилось, что увеличенная (по сравнению с обычными компакт-дисками) толщина DualDisc не позволяет воспроизводить данные носители в автомобильных аудиосистемах, не оснащенных выдвигающимся загрузочным лотком. А европейские представительства производителей звуковой техники класса Hi-End, такие как Marantz, Mark Levinson, Lexicon и ряд других, сообщили о возможных поломках считывающих приводов бытовых аудиоплееров, вызванных использованием «толстых» носителей DualDisc. Более того, представители перечисленных компаний предупредили пользователей, что выход из строя оборудования вследствие использования носителей Dual-Disc не считается гарантийным случаем и ведет к аннулированию гарантийных обязательств.

DVD-RW/ROM. В начале 2005 года на CES 2005 был представлен новый гибридный DVD-носитель, имеющий ROM- и RW-зоны на одном и том же слое. Новая технология изготовления носителей, разработанная ассоциацией RWPPI, позволяет сформировать на одном рабочем слое диска две зоны, одна из которых (внутренняя) будет использоваться для нанесения данных только ДМ чтения (ROM), а вторая (внешняя) – для многократной перезаписи при помощи компьютерных приводов и бытовых устройств.

Ожидается, что подобные диски получат распространение в игровых приставках: на записываемой части диска можно будет сохранять индивидуальные настройки пользователей и результаты пройденных уровней. Кроме того, диски VD-RW/ROM могут быть востребованы поставщиками программного обеспечения, которые будут использовать записываемую область для персонализации продуктов, а также для применения более совершенных механизмов защиты от несанкционированвого доступа и копирования.

Стоит отметить, что это уже не первая попытка объединения ROM- и записываемых носителей. Так, в начале 2003 года американская компания Optical Disc Corporation (OSD) представила собственную технологию изготовления CDR-ROM - однослойного гибрида CD-ROM и CD-R. Однако пока такие носители не получили широкого распространения.

Ступеньки в будущее. Некоторые компании уже сейчас заняты поиском решений, которые позволят обеспечить плавный и по возможности безболезненный переход от DVD к оптическим носителям следующего поколения, В начале декабря 2004 года компания Memory-Tech объявила о намерении начать массовое производство гибридных двусторонних дисков DVD/HD-DVD. Одна сторона таких носителей записана в формате DVD (емкость 4,7 Гбайт), а другая - в формате HD-DVD (15 Гбайт). Memory-Tech уже изготовила прототипы гибридных дисков и протестировала их примерно с двумя сотнями DVD-устройств, включая бытовые плееры, медиарекордеры и компьютерные приводы.

Другой крупный производитель ROM-дисков, Cinram International, объявил о готовности производить гибридные двухслойные диски HD/DVD 9, один слой который будет записан в формате DVD, а другой – в HD-DVD.

Компания JVC продемонстрировала экспериментальные образцы трехслойных оптических дисков Blu-ray/DVD - результат гибридизации однослойного Blu-ray Disc (25 Гбайт) и двухслойного DVD (8,5 Гбайт). Специалисты JVC не намерены останавливаться на достигнутом, и ведут работы по созданию подобного гибридного диска, который будет состоять из двух слоев Blu-ray (50 Гбайт) и двух слоев DVD (8,5 Гбайт).

12.6.5. HD-DVD и Blu-ray Disc

История противоборства двух конкурирующих форматов записи (HD-DVD и Blu-ray Disc), претендующих на право в ближайшем будущем стать общепринятым стандартом оптических дисков высокой плотности, приближается к своей кульминации. В 2004 году были утверждены окончательные версии спецификаций физического уровня HD-DVD-ROM и BD-ROM, и, как ожидается, уже в 2005 году должны появиться спецификации приложений – документ, которых с нетерпением ждут производители для развертывания массового производства накопителей и носителей новых форматов. Таким образом, именно в 2005 году, вероятно, наступит решающая фаза противостояния HD-DVD и Blu-ray Disc.

Прежде чем перейти к сегодняшнему состоянию дел, стоит вкратце напомнить о принципиальных различиях форматов HD-DVD и Blu-ray Disc. Оба стандарта предусматривают использование для считывания данных сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нм, однако параметры оптической системы и формат записи существенно различаются для каждого из них.

В Blu-ray Disc используются оптическая система с числовой апертурой 0,85 и носители с толщиной прозрачного защитного слоя 0,1 мм. Вследствие уменьшения ширины дорожки (вдвое по сравнению с DVD) возможно производство однослойных носителей Blu-ray Disc емкостью 23,3; 25 и 27 Гбайт; базовая скорость (1х) накопителей составляет 36 Мбит/с. Согласно опубликованным данным, уже сейчас новые технологии обработки сигнала позволяют увеличить плотности записи до 35 Гбайт на один слой. Кроме того, малая толщина прозрачного защитного слоя в перспективе позволит увеличивать емкость носителей Blu-ray Disc за счет увеличения количества слоев. Например, на международном симпозиуме ISOM 2004 (International Symposium on Optical Memory) разработчики Sony представили дизайн восьмислойного (!) носителя Blu-ray Disc, имеющего суммарную емкость 200 Гбайт.

Определенным недостатком первых прототипов приводов Blu-ray Disc была их несовместимость с DVD-носителями. Впрочем, в настоящее время уже найдено решение данной проблемы (об этом речь пойдет чуть ниже). Нельзя также не отметить, что себестоимость производства носителей Blu-ray Disc будет более высокой (по сравнению с конкурирующими HD-DVD). Кроме того, перепрофилирование существующих линий по выпуску оптических дисков на выпуск носителей Blu-ray Disc потребует значительных вложений.

Что касается HD-DVD, то данный стандарт предусматривает использование оптической системы с числовой апертурой 0,65 и носителей с толщиной прозрачного защитного слоя 0,6 мм (такого же, как и у DVD). Емкость ROM-Носителей составит 15 Гбайт для однослойных и 30 Гбайт для двухслойных дисков, а для однослойных записываемых и перезаписываемых дисков – соответственно 15 и 20 Гбайт.

Важным козырем HD-DVD является изначально предусмотренная обратная совместимость приводов с DVD-носителями. Благодаря сходству технологических процессов существующие линии по выпуску DVD можно легко перепрофилировать для выпуска HD-DVD, причем это потребует минимальных затрат. И, что также немаловажно, себестоимость производства носителей HD-DVD останется такой же, как и у DVD-дисков.

Помимо того, что над многочисленной армией пользователей нависла угроза появления двух несовместимых (даже на уровне ROM-носителей) стандартов оптических дисков, выпуск накопителей с сине-фиолетовым лазером может породить еще одну серьезную проблему, которая очень часто возникает при выходе новых технических решений на массовый рынок. Речь идет о проблеме обратной совместимости с имеющими широкое распространение оптическими дисками существующих стандартов – таких как CD и DVD.

Дело в том, что в оптических приводах разных стандартов применяются источники света (полупроводниковые лазеры) с различной длиной волны, а, кроме того, существенно различающиеся по своим параметрам оптические системы. Поэтому для обеспечения даже минимальной совместимости (т.е. возможности хотя бы чтения дисков более старых форматов) приводы необходимо оснащать головкой, в которой размещены два или три различных источника света и столько же оптических систем.

В чисто инженерном плане задача вполне решаемая. Однако для того, чтобы использовать подобные решения в серийно выпускаемых устройствах, необходимо решить и сопутствующие проблемы — в частности не допустить заметного удорожания изделия, причем желательно без заметного снижения его надежности. Головоломка получается не из простых, тем не менее, и ее можно решить.

В мае 2004 года компания Sony объявила, что ее разработчикам удалось создать прототип оптической головки, оснащенной тремя источниками света с различной длиной волны. Это позволит создавать приводы Blu-ray Disc, совместимые как с DVD-, так и с CD-носителями. Правда, внедрить это решение в коммерческие продукты станет возможным лишь во второй половине 2006 года.

В середине 2004 года Philips сообщила о том, что ее сотрудники завершают работу по созданию блока оптических головок для универсальных оптических приводов нового поколения (OPU81), которые будут полностью совместимы с носителями более старых форматов (CD и DVD). Модуль OPU81 оснащен тремя полупроводниковыми лазерами (инфракрасным, красным и сине-фиолетовым), благодаря чему обеспечивается возможность чтения носителей CD-ROM и DVD-ROM, а также чтения и записи CD-R/RW, DVD+R/RW и Blu-ray Disc. Представители Philips особо подчеркнули, что, поскольку данный модуль изначально разрабатывался для использования в массовых устройствах, его цена не превысит разумные пределы. Ожидается, что серийное производство модулей OPU81 будет налажено в 2006 году.

2004 год в истории противоборства HD-DVD и Blu-ray Disc стал своеобразным подготовительным периодом. Причем помимо работы над различными документами и спецификациями каждая из соперничающих групп активно искала новых союзников и старалась привлечь их на свою сторону.

Члены DVD-форума утвердили спецификацию физического уровня для ROM-носителей формата HD-DVD (HD-DVD-ROM) версии 1.0. Этот документ узаконил физическую структуру двух типов односторонних дисков HD-DVD: однослойных емкостью 15 Гбайт и двухслойных в 30 Гбайт. Кроме того, в спецификации декларировано намерение включить в список форматов, используемых для записи видео на HD-DVD, кодеки MPEG-2, Windows Media Video 9 и MPEG-4 AVC (H.264).

Участники DVD-форума одобрили версию 1.0 физической спецификации перезаписываемых дисков HD-DVD (HD-DVD-RW), описывающей структуру однослойных односторонних носителей емкостью 20 Гбайт. Тогда же была одобрена и предварительная версия спецификации однослойных односторонних записываемых дисков данного формата (HD-DVD-R), имеющих емкость 15 Гбайт.

Однако для того, чтобы производители смогли приступить к развертыванию серийного производства новых носителей и накопителей для них, спецификации физического уровня недостаточно. Необходима еще и спецификация приложений — документ, регламентирующий методику записи данных и логическую структуру диска. Спецификация приложений HD-DVD-ROM находится в стадии разработки. Соответственно, первые коммерческие продукты, поддерживающие работу с носителями HD-DVD-ROM, могут быть выпущены не ранее второй половины 2005 года.

Переходя к описанию деятельности Blu-ray Disc Association (BDA), стоит упомянуть о появлении в ее рядах новых членов: к девяти компаниям-основателям (Hitachi, LG, Matsushita (Panasonic), Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony и Thomson) присоединились Hewlett-Packard, Dell и TDK.

В начале октября 2004 года состоялась первая официальная встреча членов BDA, в которой приняли участие представители более 70 компаний, работающих в сфере производства бытовой электроники, компьютерных компонентов и программного обеспечения. «Мы уверены, что количество членов BDA увеличится до 73 уже в течение трех ближайших месяцев», - заявил Морин Уэбер (Maureen Weber), генеральный менеджер компании HP по решениям в области оптических устройств хранения данных. По всей видимости, высокопоставленный сотрудник Hewlett-Packard имел достаточно веские основания Для такого утверждения: спустя всего неделю после встречи в ряды BDA вступила крупная японская компания JVC.

В августе 2004 года участники BDA большинством голосов одобрили окончательный вариант текста спецификации физического формата носителей BD-ROM версии 1.0. Кроме того, BDA распространила информацию, что в список видеокодеков, используемых для записи видеоинформации на носителях BD-ROM, помимо MPEG-2, внесены также Windows Media Video 9 и MPEG-4 AVC High Profile.

Конкурирующие группы, поддерживающие HD-DVD или Blu-ray Disc, действуют в одном направлении: и та и другая готовит стратегический плацдарм перед началом широкомасштабного наступления на рынок. Здесь можно провести аналогию с двумя дуэлянтами: для того чтобы выиграть, необходимо не только успеть выстрелить первым, но еще и точно поразить цель. Если говорить более предметно, то в нынешней ситуации совсем не обязательно победит та группа, которая первой представит готовый продукт. Появление на прилавках бытовых видеоплееров и рекордеров, компьютерных приводов и подобных устройств нового формата не будет вызывать сколько-нибудь заметного интереса со стороны конечных пользователей до тех пор, пока в продаже не появится хотя бы минимальный ассортимент соответствующих носителей – чистых дисков для записи, фильмов, игр и т.д. Для успешного продвижения нового формата крайне важно продемонстрировать пользователям не только технические преимущества предлагаемого решения, но и реальную возможность их использования, причем подобные демонстрации являются важной составляющей подготовительной работы.

В конце сентября 2004 года компания Sony официально подтвердила, что в будущей игровой приставке, пока фигурирующей под рабочим названием PlayStation 3, будет использоваться оптический привод, совместимый с носителями формата Blu-ray Disc. Примерно в то же время Sony объявила о начале поставок базовых компонентов - в частности оптических головок и сопутствующих полупроводниковых устройств — для записывающих и воспроизводящих приводов формата Blu-ray Disc.

Компании Toshiba и NEC объявили о том, что уже в конце 2005 года планируют выпустить первые модели ноутбуков, оснащенные приводами HD-DVD. При этом было обещано, что розничная цена таких ноутбуков сохранится на уровне моделей, снабженных обычными DVD-приводами.

В том же месяце HP заявила о намерении начать в конце 2005 года продажи оснащенных приводами Blu-ray Disc настольных ПК, рабочих станций и цифровых медиацентров. Ожидается, что новые оптические приводы позволят работать со всем спектром носителей Blu-ray Disc, а также будут обратно совместимы с носителями форматов CD и DVD. Кроме того, было объявлено о планах компании выпустить оснащенные приводами Blu-ray Disc ноутбуки в начале 2006 года.

Обе соперничающие группы прилагают немало усилий по поиску и привлечению на свою сторону потенциальных союзников в стане крупных поставщиков аудио- и видеозаписей, а также программного обеспечения. Появилась информация относительно позиции руководства ряда крупнейших голливудских киностудий, касающейся вопроса выбора носителей для распространения видеопродукции, записанной в формате высокой четкости. Киностудия 20th Century Fox официально заявила о поддержке стандарта носителей Blu-ray Disk, которые планируется использовать для хранения игр, кинофильмов, информационных баз данных и прочей информации. Кроме того, стандарт Blu-ray Disk поддерживает Sony Pictures (что, впрочем, неудивительно) и, по не подтвержденной пока информации, - MGM (Metro-Goldwyn-Mayer). В свою очередь, студии Warner Bros., Universal и Paramount дали понять, что склоняются к выбору HD-DVD, однако принятие окончательного решения по этому вопросу отложено до конца 2005 года. Кроме того, стало известно об интенсивных переговорах кинокомпании Disney с компанией Toshiba, представляющей интересы группы HD-DVD.

В настоящий момент для поставщиков медиаконтента формат HD-DVD представляется более привлекательным: во-первых, переход с обычных DVD на HD-DVD потребует минимальных вложений, а во-вторых, себестоимость носителей останется на прежнем уровне. Впрочем, не исключено, что при определенных вариантах развития событий руководители некоторых киностудий примут компромиссное решение и будут распространять свою продукцию на носителях как HD-DVD, так и на Blu-ray Disk.

Естественно, помимо прочих факторов на окончательное решение будут оказывать немалое влияние и собственные интересы кинокомпаний. Например, группа Warner владеет целым рядом патентов на решения, используемые в DVD, а, следовательно, получает свою долю лицензионных отчислений от каждого проданного на DVD фильма. Известно, что Warner принимала активное участие в разработке HD-DVD, поэтому кровно заинтересована в продвижении именно этого формата.

Пока не до конца ясна и позиция крупнейшего мирового поставщика операционных систем для персональных ПК Microsoft. Компания уже сделала официальное заявление относительно поддержки устройств HD-DVD, но сохраняет молчание по поводу Blu-ray Disk.

12.6.6. Альтернативные решения

Компания Sony известна своей склонностью к использованию носителей информации собственной разработки. Правда, в ситуации, когда подобные форматы способны завоевать на рынке лишь узкую нишу, стремление к оригинальности зачастую выходит боком как конечным пользователям, так и самой Sony. За примерами далеко ходить не надо - достаточно упомянуть MiniDisk или Memory Stick.

Тем не менее, Sony намерена еще раз наступить на те же грабли: ее специалисты создали компактный оптический диск оригинальной конструкции, получивший рабочее название Universal Me dia Dis с (UMD). Носитель UMD представляет собой оптический диск диаметром 60 мм и емкостью 1,8 Гбайт, заключенный в защитный картридж. Изначально UMD был разработан для использования в портативной игровой консоли Sony PSP, однако в начале нынешнего года компания объявила о том, что область применения данного носителя будет расширена. В частности, не исключается возможность использования UMD в портативных медиаплеерах, причем Sony готова предоставить соответствующую лицензию всем заинтересованным производителям.

Кроме того, компания Sony разработала формат оптических носителей Professional Disc for Data (PDD), предназначенных в первую очередь для использования в хранилищах данных. По замыслу создателей, носители PDD являются преемниками ныне используемых 5-дюймовых магнитооптических дисков емкостью 9 Гбайт. Носители PDD будут выпускаться в защитных картриджах (в таких же, как и магнитооптические диски); при этом совместимость с накопителями формата Blu-ray Disc не предусмотрена. Емкость носителей PDD первого поколения составит 23,3 Гбайт, а скорость записи - порядка 9 Мбит/с.

Компания Plasmon еще в середине 2003 года начала продвигать оптические накопители формата UDO (Ultra Density Optical), которые так же, как и PDD, позиционируются в качестве замены накопителей на магнитооптических дисках в корпоративных хранилищах данных. Формат UDO, предусматривающий использование сине-фиолетового лазера с длиной волны 405 нм и оптической системы с числовой апертурой 0,7, представляет собой адаптированный вариант Blu-ray Disc. Приводы UDO обеспечивают скорость чтения данных на уровне 8 Мбайт/с и скорость записи до 4 Мбайт/с (с версификацией данных).

Носители UDO представляют собой двусторонние диски емкостью 30 Гбайт, упакованные в стандартные защитные картриджи 5,25-дюймового формфактора. Использование стандартных картриджей позволяет упростить и удешевить процесс внедрения накопителей UDO благодаря возможности использования уже имеющегося оборудования — например автоматических загрузчиков дисков, выпускавшихся для магнитооптических библиотек.

Plasmon выпускает как однократно записываемые, так и перезаписываемые носители UDO; ресурс перезаписываемых дисков составляет не менее 10 тыс. циклов записи. В дальнейшем компания планирует освоить выпуск новых моделей накопителей, обеспечивающих возможность работы с носителями емкостью 60 и 120 Гбайт, причем эти системы будут обратно совместимы с 30-гигабайтными дисками UDO.

12.6.7. Что будет дальше?

В то время как борьба между группами производителей, поддерживающих Blu-ray и HD DVD, приближается к своей кульминации, в исследовательских лабораториях ученые и инженеры уже работают над оптическими накопителями следующего поколения. Ниже мы вкратце рассмотрим перспективны дальнейшего развития технологий оптической записи.

Ультрафилетовые приводы. Один из путей дальнейшего повышения удельной плотности записи на оптические носители — уменьшение длины волны лазера, используемого для считывания информации. Существующие сегодня решения на базе сине-фиолетового лазера позволяют записывать от 23 до 27 Гбайт на один слой оптического диска диаметром 120 мм. Наиболее очевидным способом дальнейшего увеличения плотности записи является уменьшение длины волны используемого в приводе источника света.

Сотрудники исследовательской лаборатории компании Pioneer провели серию экспериментов, используя лабораторную установку с лазером, работающим в ультрафиолетовом диапазоне. Длина волны такого лазера примерно вдвое меньше по сравнению с аналогичным параметром сине-фиолетовых лазеров, используемых в приводах Blu-ray Disc. Благодаря уменьшению длины волны ученым удалось вдвое (по сравнению с Blu-ray Disc) уменьшить ширину дорожки оптического диска и достичь уровня плотности записи, при котором на одном слое 120-миллиметрового диска умещается до 500 Гбайт данных.

«Бумажные» диски. Весной 2004 года компании Toppan Printing и Sony обнародовали информацию о весьма любопытной совместной разработке. Ученым удалось создать технологию производства 25-гигабайтных ROM-дисков Blu-ray на основе органического сырья. Примерно половину веса таких носителей составляет обычная бумага (!). Диски, изготовленные на органической основе, являются более экологичными. Кроме того, себестоимость производства таких носителей будет обходиться дешевле по сравнению с изготавливаемыми по традиционной технологии.

Стоит отметить, что японские исследователи уже не первый раз обращают свой взор на органическое сырье. Ранее компания TDK сообщала о том, что в ее лабораториях разработана технология производства оптических дисков из волокон кукурузы.

Голографические накопители. Весьма перспективным направлением считается развитие голографической технологии оптической записи. Однако практическое внедрение принципов голографической записи в оптических приводах сдерживается объективными факторами — прежде всего необходимостью обеспечения строгих требований и допусков к характеристикам и параметрам используемых источников света, элементов оптической системы и материалам, из которых изготавливаются носители. Кроме того, практическая реализация классической схемы голографической записи (с использованием двух лучей – опорного и информационного) связана с необходимостью решения весьма важных технических проблем.

Серьезный прорыв в области голографической записи совершили в 2002 году сотрудники компании Optware, создавшие оптическую систему с соосно расположенными опорным и информационным лучами, поляризованными во взаимноперпендикулярных плоскостях. Внедрение этого решения позволило использовать в голографических приводах сервосистему, по своей конструкции не отличающуюся от аналогичных узлов современных оптических накопителей.

Изготовленный в лаборатории Optware прототип позволяет записывать на одном слое 120-миллиметрового диска до 300 Гбайт данных. 8 июля 2004 года в офисе компании была проведена первая в мире демонстрация фильмов, записанных на голографических дисках (Holographic Versatile Disc, HVD). Об успехе данного мероприятия свидетельствует тот факт, что уже в октябре минувшего года шесть компаний – CMC Magnetics, Fuji Photo Film, Marubeni, Matsushita Electric, Pulstec Industrial и Toagosei - инвестировали примерно З млн. долл. в программу Optware по совершенствованию топографических накопителей на базе оптических дисков. Ожидается, что полнофункциональный макет записывающего HVD-привода, пригодного для коммерческого использования, будет уже в 2005 году.

12.7. Долговечность оптических носителей

Задумываются ли когда-нибудь обладатели записывающих приводов над тем, насколько долговечны используемые ими для хранения данных носители? Как правило, нет. Конечно, можно успокаивать себя обещаниями производителей, помещенными на упаковках (или на вкладышах) записываемых дисков. Подобные послания прямо-таки излучают оптимизм, гарантируя сохранность потребительских свойств записанных дисков в течение 30, 50 и даже 100 лет. Наиболее известные поставщики идут еще дальше и, нисколько не смущаясь, обещают доверчивым пользователям «Lifetime warranty» («пожизненную гарантию») и непревзойденное качество и неограниченный срок службы».

Однако не требуется обширных знаний в области технологий хранения данных, чтобы задать вполне закономерный вопрос: имеют ли производители CD-R достаточно оснований для подобных обещаний? Да и как можно гарантировать 50-или 100-летний срок службы носителей, если история развития CD-R насчитывает неполных два десятилетия?

Конечно, существует немало способов изучения свойств изделий за счет ускоренного старения, но любой подобный эксперимент в значительной степени является условным. Для того чтобы получить точный результат, нужно учесть абсолютно все факторы, способные тем или иным образом повлиять на долговечность носителя. Но можно ли утверждать, что эта проблема всесторонне изучена? Естественно, нет. А ведь результаты эксперимента, в ходе которого не был учтен хотя бы один, хотя бы и не самый значимый фактор, представляют собой не более чем чистой воды абстракцию.

Вполне закономерно, что время от времени в среде пользователей обнаруживаются закоренелые скептики, ставящие подозрительно оптимистичные посулы производителей относительно удивительной долговечности записываемых дисков под сомнение. В августе 2001 года один из сотрудников голландского компьютерного журнала PC Active взял три десятка дисков CD-R различных производителей, записал на них информацию и сложил в коробку. Спустя два года диски были извлечены из коробки и проверены на читаемость. Результаты этого эксперимента вряд ли можно назвать обнадеживающими: несмотря на то, что носители все время хранились в одном и том же помещении при комнатной температуре без доступа солнечного света и вообще не использовались, 3 диска из 30 прочитать так и не удалось. Установить причину выхода дисков из строя не составило труда: характерные артефакты разрушения активного слоя нечитаемых носителей были видны невооруженным глазом.

Публикация с описанием результатов столь бесхитростного эксперимента вызвала большой общественный резонанс. После выхода этой статьи редакция PC Active получила огромное количество писем от читателей, где рассказывалось о случаях потери ценной информации по причине неожиданно быстро утративших читабельность дисков CD-R. Впрочем, были высказаны и несколько иные мнения по этому поводу. Так, сотрудник одной из британских компаний, которому по роду деятельности приходится часто общаться с расстроенными пользователями, лишившимися важной информации вследствие использования недостаточно надежных носителей, отметил: «Наивно ожидать 100-летнего срока службы от того, что вы купили за 20 пенсов!».

Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о долговечности записываемых дисков, необходимо выяснить, какие факторы влияют на сохранность и читаемость данного типа носителей. Но для начала нелишне вновь вернуться к устройству оптического диска, к его химико-технологической основе.

Как мы отмечали в начале главы, структура записываемого компакт-диска включает четыре основных слоя: прозрачную основу из поликарбоната, активный слой, отражающий слой и декоративный слой. Основа из поликарбоната, используемая для изготовления записываемых дисков, по своему составу и свойствам аналогична той, что применяется при производстве ROM-дисков.

Активный слой CD-R формируется из органического красителя, обладающего определенными оптическими и химико-физическими свойствами. В исходном состоянии вещество активного слоя обладает высокой оптической прозрачностью. Лазерный луч малой мощности, используемый в оптических приводах для считывания данных, свободно проходит через немодифицированное вещество активного слоя, отражается от расположенной под ним поверхности отражающего слоя и возвращается в фотоприемник оптической головки привода. Под воздействием лазерного луча большой мощности, используемого для записи, краситель нагревается до критической температуры, при которой в нем происходят необратимые химические изменения - он становится непрозрачным. В процессе записи лазерный луч большой мощности формирует на дорожке диска непрозрачные участки, соответствующие питам (углублениям) диска, изготовленного заводским способом. При считывании луч лазера малой мощности, попадающий на непрозрачные «питы», рассеивается, и фотоприемник привода регистрирует наличие «пита».

И, наконец, защитный слой выполняет две функции. Во-первых, он предохраняет отражающий и активный слои от различных внешних воздействий, а во-вторых, служит для нанесения этикетки или идентификационной надписи. Как правило, это слой специального лака, который в застывшем состоянии воздухонепроницаем. А поскольку тонкий слой лака легко повредить простым механическим воздействием, то многие производители для более надежной защиты внутренних слоев диска от внешних воздействий применяют многослойное защитное покрытие.

Краситель красителю рознь. Несмотря на то, что структура и принцип работы всех CD-R одинаковы, диски от разных производителей (и даже из разных партий от одного и того же производителя) могут заметно различаться по своим свойствам. Дело в том, что характеристики диска во многом определяются сочетанием веществ, используемых для изготовления активного и отражающего слоев.

Первоначально для изготовления активного слоя CD-R производители использовали так называемый цианиновый краситель. Свойства этого вещества позволяют эксплуатировать диски в довольно широком диапазоне мощностей лазеров считывающих и записывающих приводов. По этой причине диски с активным слоем из цианина хорошо считываются на старых моделях оптических приводов.

Более новой разработкой является фталоцианиновый краситель. По сравнению с цианином это вещество обеспечивает более высокую стойкость рабочего слоя к воздействию солнечного света и ультрафиолетового излучения.

Кроме того, некоторые производители используют модифицированные виды цианина (стабилизированного примесью металла) для придания активному слою дисков тех или иных свойств. В качестве наиболее известного примера можно привести технологию Metal Azo, разработанную специалистами Mitsubishi Kagaku Media для своей дочерней компании Verbatim.

Что касается материала для изготовления отражающего слоя, то сначала для этого использовалось промышленное золото. С развитием технологии золото было заменено серебром, что позволило повысить отражающую способность рабочего слоя диска и (что тоже немаловажно) снизить его стоимость. Помимо этого иногда используется отражающий слой, изготавливаемый из сплава золота и серебра.

Факторы риска. Многие пользователи считают, что наибольший ущерб читаемости записываемых носителей наносят механические повреждения (царапины), возникающие в процессе эксплуатации на рабочей поверхности диска. Это, конечно, справедливо, но лишь отчасти. Гораздо более уязвимым местом компакт-дисков является их защитный слой — его толщина значительно меньше по сравнению с поликарбонатной основой, так что нарушить его целостность можно даже грифелем обычного карандаша. При повреждении защитного слоя атмосферный воздух начинает контактировать непосредственно с внутренними слоями диска, что приводит к ускоренной деградации последних и, как следствие, к частичной, либо полной потере возможности считать записанные данные. Если рассматривать записываемые диски, то наиболее уязвимым компонентом этих носителей является активный слой. Органический краситель подвержен естественному старению, а также разрушению в результате реакции с веществами, проникающими извне, в частности с содержащимися в воздухе газами, влагой и т.д. Кроме того, возможно возникновение протекающих с очень низкой скоростью реакций органического красителя с веществом, из которого состоит смежный с ним отражающий слой.

Довольно серьезную проблему с точки зрения обеспечения высокой надежности записываемых дисков представляют собой физические свойства органических красителей, используемых для изготовления активного слоя. Дело в том, что эти красители не обладают адгезионными свойствами, вследствие чего прочность механической связи поликарбонатной основы и активного слоя недостаточна для удержания последнего. Таким образом, активный слой удерживается на основе диска лишь за счет прижимающих его сверху отражающего и защитного слоев. Некоторые производители для удешевления производства изготавливают записываемые диски по упрощенной технологии, и в этом случае надежный контакт защитного слоя с поликарбонатной основой достигается лишь во внутренней зоне диска. Такие носители внешне не отличаются от более качественных, однако отсутствие надежной герметизации по внешнему периметру способствует ускоренной деградации активного слоя и окислению отражающего слоя при контакте с проникающим внутрь воздухом. Кроме того, из-за отсутствия прочного механического контакта защитного слоя и основы такой диск в один прекрасный момент может просто расслоиться, что приведет к моментальной потере всех записанных на нем данных.

Во избежание подобных неприятностей в процессе производства излишки активного слоя по внешнему периметру диска смывают, что обеспечивает хороший механический контакт защитного слоя с основой на этом участке и одновременно предотвращает доступ воздуха к внутренним слоям носителя.

Ускоренной деградации вещества активного слоя способствуют такие факторы, как повышение температуры и относительной влажности воздуха. Кроме того, органический краситель по своей природе является светочувствительным веществом, поэтому длительное воздействие внешних источников света также приводит к ухудшению читаемости записываемых носителей.

В 2004 году сотрудники Национального института стандартов и технологий США (National Institute of Standards and Technology) провели исследования с целью определения стойкости записываемых оптических носителей к воздействию света, а также к высокой температуре и относительной влажности. Для проведения испытаний были взяты семь образцов CD-R с различными сочетаниями материалов активного и отражающего слоев. Исследователи подвергали испытываемые образцы циклическим воздействиям высокой температуры и влажности (от 60 до 90°С при относительной влажности от 70 до 90%) в специальной климатической камере. После каждого цикла испытаний длительностью 48 часов диски проверялись на читаемость при помощи аппаратного анализатора. Кроме того, диски облучали мощным источником света - также циклами длительностью по 100 часов каждый — и тоже проверяли их читаемость после каждого сеанса. Обобщив полученные данные, исследователи сделали однозначный вывод, что ключевым фактором, определяющим стойкость CD-R к воздействию температуры, влажности и светового излучения, являются свойства вещества, из которого состоит активный слой.

Согласно результатам испытаний, самыми надежными оказались носители с активным слоем из фталоцианина. При этом один из образцов, снабженный комбинированным серебряно-золотым отражающим слоем, продемонстрировал прямо-таки выдающиеся (на фоне остальных испытанных дисков) результаты. Носители с цианиновым активным слоем оказались стойкими к воздействию света, однако быстро деградировали под воздействием высокой температуры и влажности. Диски с активным слоем AZO продемонстрировали наименьшую среди представленных образцов стойкость и к воздействию света, и к повышенной температуре и влажности воздуха.

Ошибки — поправимые и фатальные. Естественно, что при массовом производстве дисков и приводов даже теоретически невозможно обеспечить 100-процентную читаемость носителей. Поэтому формат записи данных на компакт-диск изначально был разработан с учетом возможности возникновения (в силу различных причин) сбоев при чтении потока записанных данных.

Перед записью на диск поток цифровых данных кодируется с использованием специального помехоустойчивого алгоритма – кода Рида-Соломона с перекрестным перемежением (Cross Interleaved Reed-Solomon Code, CIRC). Кодирование выполняется в два каскада (Cj и Сг)- Сначала к 24 блокам исходных данных добавляется 4 контрольных блока четности, а также производится их перемежение. На втором уровне выполняется перемежение полученных 28 блоков, к которым, в свою очередь, добавляются еще 4 блока контроля четности -это упрощает коррекцию групповых ошибок. Таким образом, 24 блока исходных данных перед записью на дорожку диска преобразуются в 32 блока кодированного потока.

Благодаря 25-процентной избыточности и использованию перемежения декодер считывающего привода может не только обнаруживать, но и корректировать ошибки, возникающие в считываемом с диска потоке данных.

Ошибки, возникающие в процессе считывания носителя, подразделяются на две

группы — в зависимости от того, в каком каскаде декодирования (С₁ или С₂) они были обнаружены. Обычно используется числовое обозначение кодов таких ошибок (Ехх), где первая цифра соответствует количеству неверно декодированных символов в блоке, а вторая – номеру каскада декодирования. Так, на уровне C₁ могут возникать ошибки Е₁₁ (один неверно декодированный символ), E₂₁ и Е₃₁ (соответственно два и три неверно декодированных символа). Аналогичным образом (Е₁₂, Е₂₂ и Е₃₂) обозначаются ошибки, обнаруженные на уровне второго каскада декодирования (С₂).

Свойства CIRC позволяют декодеру привода со 100-процентной точностью восстановить до двух поврежденных символов на уровне каждого каскада декодирования. Таким образом, на уровне С₁, могут быть скорректированы ошибки Е₁₁  и E₂₁. При обнаружении ошибки Е₃₁ поврежденный блок маркируется соответствующим флагом и подлежит восстановлению на уровне С₂. На уровне второго каскада декодирования могут быть гарантированно исправлены ошибки E₁₂ и Е₂₂. Стоит отметить, что современные алгоритмы декодирования позволяют в ряде случаев исправить и ошибки Е₃₂, однако 100-процентной гарантии восстановления данных в этом случае нет, вследствие чего выявление даже одной ошибки Е₃₂ на носителе считается явным признаком производственного брака.

Постановка диагноза. Для сравнения качества дисков используется некий формальный показатель - частота появления блоков с ошибками (block error rate, BLER). Величина BLER соответствует количеству блоков с обнаруженными (на уровне C₁) ошибками за одну секунду. Согласно стандарту Red Book, в зависимости от измеренной величины BLER носители подразделяются на несколько градаций качества:

■ Grade А+ (BLER менее 1, отсутствие ошибок Е22 и Е32);

■ Grade A (BLER менее 6, отсутствие ошибок Е22 и Е32);

■ Grade В (BLER менее 50, отсутствие ошибок Е22 и Е32);

■ Grade С (BLER менее 100, отсутствие ошибок Е32);

■ Grade D (BLER менее 220);

■ Grade F (BLER более 220).

Условно верхние четыре строчки данной классификации можно соотнести с обыденными понятиями высокого (Grade А и Grade A+), хорошего (Grade В) и удовлетворительного (Grade С) качества. Носители категорий Grade D и Grade F можно охарактеризовать всего одним словом – брак . Использование подобных дисков создает серьезную угрозу полной, либо частичной потери записанной на них информации даже при кратковременном хранении.

К сожалению, градация дисков по величине BLER позволяет оценить лишь качество изготовления дисков, а также тщательность соблюдения производственных и технологических норм, но практически ничего не говорит о долговечности носителей. Измерение BLER производится через непродолжительное время после записи, и нет никакой гарантии относительно того, что через месяц или через год (не говоря уже о более длительных сроках) этот параметр останется хотя бы в рамках требований присвоенной продукту градации качества.

Единственным формальным критерием, свидетельствующим о том, что процесс деградации внутренних слоев диска дошел до критического уровня, является возникновение при считывании данных хотя бы одной некорректируемой ошибки (Е32). Соответственно долговечность записываемого диска можно формально определить как период, прошедший со времени записи данных до обнаружения первой ошибки Е32.

Единого стандарта, который устанавливал хотя бы примитивные формальные критерии долговечности дисков (например, допустимое возрастание величины BLER в течение месяца или года), пока, увы, не существует. К тому же, как было сказано выше, деградация внутренних слоев диска далеко не всегда происходит с одинаковой скоростью – слишком многое зависит от климатических условий и интенсивности эксплуатации носителя.

Выбор носителей. Одна из наиболее важных проблем при выборе оптимальных записываемых носителей заключается в том, что конечным пользователям крайне сложно самостоятельно определить долговечность приобретенных в магазине записываемых дисков. Ситуация усугубляется еще и тем, что под одной и той же торговой маркой могут продаваться диски разных производителей. Более того, многие известные конечным пользователям поставщики записываемых дисков (Imation, Philips, Samsung и т.д.) вообще не располагают собственными производственными мощностями для изготовления данной продукции, заказывая крупные партии носителей у таких ОЕМ – производителей, как Taiyo Yuden, CMC Magnetics, Ritek, Prodisc и др. Именно поэтому ориентироваться на использование дисков одной марки особого смысла не имеет.

Впрочем, в большинстве случаев определить реального производителя диска, а также ряд важных параметров (таких как вещество активного слоя, фактическую емкость носителя и т.д.) можно при помощи специальных программ (таких, например, как CD-R Identifier, Nero CD Speed и др.). Таким образом, приобретя один диск на пробу, можно принять решение о целесообразности покупки необходимого количества экземпляров из данной партии. Правда, здесь существуют определенные ограничения: подобные программы работают лишь с записывающими приводами, а считать служебную информацию (Absolute Time In Pregroove, ATIP) в некоторых случаях можно лишь с чистого носителя.

Определенным индикатором качества диска является его цена. Многие дешевые CD-R изготавливаются из низкокачественных материалов на сильно изношенном оборудовании. Такие диски могут производиться по упрощенной технологии, без выполнения ряда субпроцессов, которые в значительной степени определяют качество и долговечность носителей. Наиболее распространенными дефектами слишком дешевой продукции является недостаточная прочность защитного лака и отсутствие дополнительных защитных покрытий, что, в свою очередь, приводит к проникновению воздуха к внутренним слоям диска и к их ускоренной деградации.

Бывают ситуации, когда в выходных данных диска указывается одна фирма, а на самом деле диск изготовлен всего лишь по ее лицензии. Информацию о реальном производителе и основных параметрах диска CD-R можно получить с помощью программы DVD InfoPro.

В начале 2005 года компания TDK объявила о введении единого коммерческого названия DURABIS, обозначающего совокупность фирменных технологий, используемых для нанесения надежного защитного покрытия оптических дисков. Название DURABIS образовано от английских слов durability (долговечность) и shield (щит). Прежде защитные покрытия TDK в разных регионах имели различные названия (Super Hard Coating — в Японии, Armor Plated Disc – в США, Scratch Proof Disc — в Европе), что приводило к некоторой терминологической путанице. Согласно распространенной информации, TDK будет использовать технологию DURABIS при производстве записываемых и перезаписываемых носителей DVD и Blu-ray Disc.

В это же время компания Verbatim объявила о выпуске новой линейки DVD-носителей, предназначенных для записи домашнего видео. Отличительной особенностью новых носителей является использование специального защитного покрытия VideoGard, которое, согласно представленным компанией данным, обеспечивает в 40 раз большую стойкость дисков к механическим повреждениям. Примечательно, что значительного улучшения характеристик удалось достичь без заметного увеличения себестоимости носителей.

Многие пользователи отмечают, что при выборе записываемых носителей необходимо учитывать и особенности имеющегося привода. Нередко даже при использовании только качественных носителей с одними дисками привод работает безупречно, тогда как с другими регулярно возникают те или иные проблемы. К сожалению, «симпатии» записывающего устройства в большинстве случаев можно выявить лишь экспериментальным путем, пожертвовав некоторым количеством чистых дисков.

CD или DVD? В связи с широким распространением записывающих DVD-приводов и значительным снижением цен на записываемые DVD-носители возникает вопрос о целесообразности перехода от CD-R на DVD-R или DVD+R. К сожалению, на нынешнем этапе сравнивать надежность записываемых CD- и DVD-носителей довольно сложно даже теоретически. С одной стороны, питы на дорожке CD-дисков имеют больший физический размер, а, следовательно, мелкие царапины в меньшей степени влияют на читаемость компакт-дисков по сравнению с DVD. С другой стороны, у CD наиболее уязвимым местом является защитный слой диска — его толщина составляет всего 0,1 мм. У однослойных DVD толщина защитного слоя рабочей стороны диска примерно такая же, что и со стороны декоративного слоя – примерно по 0,6 мм.

Многие производители носителей утверждают, что записываемые DVD являются более надежными и долговечными носителями по сравнению с CD-R. К дополнительным преимуществам DVD можно отнести большую емкость при тех же габаритах носителя и более высокую скорость записи и считывания данных. Кроме того, на данный момент носители DVD-R и DVD+R обладают меньшей (по сравнению с CD-R) удельной стоимостью хранимых данных. В то же время, если речь идет о сохранности действительно ценных данных, нелишне вспомнить старую истину, согласно которой не стоит складывать все яйца в одну корзину.

Хранить вечно? Потеря данных вследствие использования низкокачественных носителей — весьма серьезная неприятность для пользователя. Однако далеко не вся записанная на дисках информация будет актуальна через 5, 10 или 20 лет. Таким образом, на практике длительная сохранность данных требуется далеко не для всех записываемых носителей.

Рассматривая данный аспект проблемы с точки зрения домашнего пользователя, можно условно разделить хранимые на записываемых оптических дисках данные на две категории. К одной из них относятся аудио- и видеозаписи, цифровые фотографии и т.п. - т.е. такие данные, которые не подвержены моральному старению и остаются актуальными на протяжении как минимум десятков лет. Для хранения этой категории данных действительно необходимы максимально надежные и долговечные носители.

В то же время такие данные, как программное обеспечение, устаревают довольно быстро. За очень редким исключением, современные программы и утилиты вряд ли будут актуальны уже через три-четыре года: после установки следующей версии операционной системы многие из них попросту не удастся запустить. Таким образом, моральное старение многих данных происходит значительно быстрее, чем физическая деградация носителей, на которых эти данных записаны.

Рассматривая проблему сохранности записываемых носителей в долгосрочной перспективе, необходимо учитывать и еще один аспект. Развитие технологий в области оптических устройств хранения данных происходит постоянно, и, хотим мы того или нет, с течением времени один стандарт оптических дисков постепенно вытесняется другим, обеспечивающим значительное увеличение, как емкости носителей, так и скорости чтения/записи. Рано или поздно наступает момент, когда пользователь решается перейти на более новый формат носителей (например, с CD на DVD), после чего значительная часть архивных данных, еще не утративших своей актуальности, будет перенесена на новые диски (как минимум по соображениям экономии места на полках).

Сегодня компакт-диски можно прочитать в любом DVD-приводе, однако это еще не означает, что подобная совместимость будет сохранена в оптических приводах следующего поколения (не говоря уже о более отдаленной перспективе). И даже в том случае, если сбудутся обещания производителей и через 25 или 50 лет уцелевшие к тому времени CD-R сохранят свою читаемость, то практической пользы от этого будет немного – хотя бы потому, что очень сложно будет найти оптические приводы, способные эти диски считать. Таким образом, одним из «побочных эффектов» непрерывного совершенствования систем хранения данных является необходимость периодического переноса накопленных данных на носители более нового формата. А, следовательно, создавать «вечные» записываемые диски для современных накопителей совсем не обязательно – вполне достаточно, если ныне выпускаемые носители обеспечат сохранность данных в течение ближайших 10-15 лет.

Таким образом, дать точный ответ на вопрос относительно долговечности записываемых носителей пока невозможно. С одной стороны, данные испытаний, проводимых с использованием различных способов искусственного старения носителей, показывают, что при нормальных условиях хранения и соблюдении правил эксплуатации диски, изготовленные на исправном оборудовании с соблюдением всех технологических норм, сохранят читаемость в течение как минимум нескольких десятилетий. С другой стороны, имеется немало свидетельств того, что некоторые диски перестают читаться спустя всего несколько месяцев после записи. Основная сложность заключается в том, что определить заранее свойства отдельного, взятого наугад, экземпляра записываемого носителя не представляется возможным.

Исходя из этого, нам остается лишь порекомендовать пользователям применять для записи важной информации лишь хорошо зарекомендовавшие себя типы носителей от известных производителей. В качестве профилактической меры желательно регулярно (например, раз в год) проводить проверку записанных дисков на читаемость и при обнаружении каких-либо проблем сразу же переписывать важную информацию на другой носитель. Верными признаками деградации носителя, как уже было упомянуто выше, является частичное изменение окраски рабочего слоя, появление на нем пятен, разводов, колец и иных артефактов.

Необходимо помнить и о том, что долговечность оптических носителей в значительной степени зависит от режима эксплуатации и от условий хранения. Поэтому не стоит ожидать длительного срока службы от часто используемых дисков, а также от носителей, эксплуатируемых в мобильных условиях, например в портативных ПК, автомобильных и переносных проигрывателях и других подобных устройствах. В этом случае имеет смысл заранее сделать архивную копию данных, не дожидаясь выхода из строя носителя, используемого в особых ситуациях.

Во избежание повреждения диска, которое может стать причиной потери записанных на нем данных, производители рекомендуют пользователям придерживаться нескольких простых рекомендаций.

■   Избегайте попадания отпечатков пальцев, грязи и пыли на рабочую поверхность диска. Диск перед записью должен быть очищен от грязи и пыли.

■  Для очистки диска необходимо использовать мягкую ткань. Не используйте для очистки дисков сильнодействующие растворители на спиртовой или бензиновой основе,

■   Всегда храните диски в коробках или футлярах.

■   Оберегайте диски от нагрева до высокой температуры – это может привести к деформации основы диска, а также к короблению активного слоя. Не следует подвергать диски воздействию прямого солнечного света, оставлять их летом в закрытом автомобиле, хранить вблизи отопительных батарей.

■ Для транспортировки носителей применяйте специальную тару – плотные картонные конверты и пластиковые футляры, обернутые упаковочными материалами.

В большинстве случаев деградацию активного слоя можно определить не только по увеличению времени считывания диска в приводе, но и визуально. Появление на рабочей стороне носителя темных разводов, пятен, точек и прочих артефактов является признаком начавшегося разрушения активного и/или отражающего слоя, причем диск на протяжении некоторого времени еще может нормально считываться. Естественно, не стоит дожидаться фатальных изменений, и если информация все еще представляет для вас определенную ценность, то лучше сразу же переписать ее на другой носитель.