Maturitní otázka z POS - č. 6
Optické nosiče dat • • • • •
standardy CD publikované v barevných knihách optické nosiče dat 1. generace (CD) – charakteristika, typy, kapacita optické nosiče dat 2. generace (DVD) – charakteristika, typy, kapacita optické nosiče dat 3. generace (BD, HD DVD) – charakteristika, typy, kapacita mechaniky – charakteristika, typy, výkonnost
Dnes se PC neobejde bez mechaniky na optické nosiče dat – nelze nainstalovat téměř žádný program. Důvodem rozšíření mechanik byla narůstající multimediálnost softwaru (obrázky, zvuky, obraz v encyklopediích se na jiný nosič nevejdou).
Standardy CD Postupně bylo vyvinuto více formátů definujících pravidla pro zápis. Tyto normy byly publikovány v knihách s barevnou vazbou a po těchto barvách jsou také pojmenovány. Red book Je první norma, kterou společně vypracovali firmy Sony a Philips. Definuje tzv. audio CD, je zaměřena na popis záznamu zvuku. Rychlost práce disku je 150 KB/s. Yellow book Vychází z červené normy, je zaměřena na záznam počítačových dat, je doplněna o korelaci chyb při záznamu dat, protože správnost dat má zásadní význam (pravděpodobnost přečtení chybného údaje je jedna k miliardě). Přenosová rychlost byla zpočátku původních 150 KB/s, což se ukázalo jako slabé místo, zejména při instalování programů z CD a při přehrávání sekvencí AVI, proto výrobci začali vyvíjet mechaniky s vyšší a vyšší rychlostí. Museli zachovat zpětnou kompatibilitu, aby bylo možné přehrávat hudební CD (při přehrávání audio CD se mechaniky automaticky přizpůsobují rychlosti 150 KB/s). Druhá varianta žluté knihy (firmy Sony, Philips, Microsoft) umožňuje na jednom CD míchat programová, zvuková a obrazová data. Tato varianta má především význam pro multimediální aplikace. Green book Vyvinula firma Philips, vychází z druhé varianty žluté knihy, ale navíc obsahuje videosekvence kódované pomocí MPEG (Motion Picture Expert Group) – značí postup při kompresi pohyblivých obrázků, ty potřebují velkou kapacitu paměti. Orange book Popisuje formát pro zapisovatelné CD. Zápis může probíhat postupně v několika záznamech (multisession), nebo najednou (single session – data se vypálí v nepřerušované sekvenci). White book Je určena především pro přehrávání filmů, je postavena na kódování MPEG, vyvinula firma Philips a JVC.
-1-
Maturitní otázka z POS - č. 6 Optické nosiče 1. generace – (CD - Compact Disk) Charakteristika CD Standardní CD má průměr 120 mm s 15 mm otvorem uprostřed, tloušťka je 1,2 mm. Disk je vyrobený z hliníkové fólie a je zalit do průhledného velmi pevného polyakrylátu (polykarbonátu), což brání mechanickému poškození. Data jsou uložena ve spirále, ta začíná uprostřed disku a odvíjí se směrem ven, má téměř 5 km a je rozkouskována na stejně dlouhé sektory (bloky), datový sektor má 2 352 B. Informace jsou na disku ve formě malých prohlubní zvaných pity a ty jsou proloženy rovnými oblastmi (poli). Laserový paprsek z čtecí hlavy prochází polopropustným zrcadlem a přes soustavu čoček dopadá na disk. Pole odrážejí paprsek zpět a pity jej rozptylují. Odražené světlo prochází čočkami a je zrcátkem přesměrováno na fotodiodu, ta převede světlo na elektrické impulsy dále zpracovávané v řadiči disku. Pole a prohlubně na discích představují nuly a jedničky. Jednička je vyvolána přechodem mezi pitem a prohlubní, žádná změna prezentuje nulu. Typy CD CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) – vyrábějí se lisováním, z tzv. matrice se otisknou mikronové pity a pole na nosič, který se pak zalije do průhledného velmi pevného polykarbonátu. výsledkem je odolné médium. Používá se k distribuci velkého objemu dat, instalaci programů a operačních systémů. Běžně se na disku setkáme s počítačovými hrami, encyklopediemi, nebo se soubory fotografií. CD-R (Compact Disc Recordable) – disk, na který je možno uložit data (provést záznam) jen jednou a je ho možno číst, používá se především pro archivaci dat. Ve spodní (polykarbonátové) vrstvě disku je již ve výrobě vytvořena spirálová drážka, která slouží jako vodítko pro laser mechaniky, tak je umožněno velmi přesné nahrání dat na disk. Při vypalování dochází k zahřátí, což způsobuje fyzickou změnu a vytváří se miniaturní „kopečky“. CD-RW (Compact Disc ReWritable) – je disk, který umožňuje zápis a přepis dat, disk je možné přepsat až 1000 krát, životnost disků je uváděna na 20 až 30 let. Disk je konstruován podobně jako CD-R a také obsahuje polykarbonátovou vrstvu, má menší odraznost. Hlavní rozdíl je v záznamovém barvivu. Kapacita CD Vyjadřuje se v bytech a také v minutách, protože datová CD jsou odvozena od hudebních CD. 193,36 MB – 22 minut, průměr 8 cm (minidisk) 650,39 MB – 74 minut, průměr 12 cm 703,12 MB – 80 minut, průměr 12 cm (standard) 791,02 MB – 90 minut, průměr 12 cm 890,12 MB – 99 minut, průměr 12 cm
-2-
Maturitní otázka z POS - č. 6 Pravidla pro práci s CD: -
brát do ruky jen za okraje nesahat na záznamovou stranu, může dojít k poškození či poškrábání, data jsou chráněna vrstvou polyakrylátu nesmí dojít k poškození vrchní strany, data nejsou z této strany tak dobře chráněna jako odspodu nečistoty odstraňovat lehkým otřením jemným hadříkem (nepoužívat saponáty, rozpouštědla) popisovat disky jen fixem k tomu určeným diskům škodí vysoká teplota a sluneční záření disk neohýbat
Optické nosiče 2. generace – (DVD – Digital Versatile Disk) Standardy DVD Pro zápis dat existuje několik standardů, které nejsou navzájem kompatibilní. Existují tři způsoby zápisu: 1) DVD-RAM 2) DVD-R a DVD-RW 3) DVD+R, DVD+RW a DVD+R DL Příčinou nekompatibility je vznik dvou navzájem soupeřících skupin výrobců DVD: a) DVD Forum (Panasonic, Hitachi, Pioneer, Sony …) – definovali DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW b) DVD+RW Aliance (Dell Computer, Hewlett-Packard, Verbatim, Philips, Thompson …) – definovali DVD+R a DVD+RW Neslučitelnost obou technologií překonávají mechaniky DVD, které jsou kompatibilní s více standardy. Při koupi mechaniky DVD si zkontrolujeme, s jakými normami DVD umí mechanika pracovat. DVD-RAM (DVD - Random Access Memory) - je nejstarším standardem zapisovatelných DVD. Je používán v oblasti výpočetní techniky. Nejsou kompatibilní se stolními přístroji DVD-Video. Výhodou je možnost přepsání až 10000 krát a životnost 30 let. Nevýhodou je malá podpora výrobců mechanik DVD, nižší rychlost zápisu (5x) a čtení a vyšší cena. V současnosti není o něj velký zájem. DVD –R (Recordable) - zápis na disk se provede pouze jednou, technologie zápisu je obdobná jako u klasického CD-R tj. vypalování pitů. Kapacita je 4,7 GB na jednu stranu. Výhodou je velká kompatibilita (přečte ho téměř 90 % nových přístrojů DVD), rychlost zápisu 8x, 12x,16x, nízká cena. Jsou nevhodná pro časté zálohování dat, pokud je na disku více než jedna session, mají některé mechaniky potíže se čtením (každá session musí mít nejméně 1 GB).
-3-
Maturitní otázka z POS - č. 6 DVD -RW (ReWritable) - je přímým nástupcem DVD-R, kapacita 4,7 GB, možnost přepsání až 1000 krát, rychlost zápisu 4x, 6x. Podstata záznamu je stejná jako u DVD-R, takže záznam je vypálen laserem do předem vylisované spirálovité drážky. Tento standard byl vyvinut především pro DVD-RW rekordéry. Existují dva formáty v závislosti na tom, kde je chceme používat: a) video recording (VR) – jsou vhodné pro stolní rekordéry DVD-RW, nikoliv však pro stolní přehrávače DVD (umožňuje indexy, mazání a spojování dat) b) video formát (VF) – jsou vhodné pro práci s daty, možný je i tzv. paketový zápis, více se blíží klasickému formátu DVD-R, nehodí se pro spotřební elektroniku (neumožňují indexy, změny a mazání dat) DVD +R - tzv. plusový formát, je vhodný jak pro spotřební elektroniku, tak pro ukládání počítačových dat. Výhodou je vysoká kompatibilita (nejen se stolními přehrávači DVD), rychlost zápisu 8x, 12x, 16x, bezproblémový zápis multissesion, nízká cena DVD +RW - od lisovaného DVD se liší metodou záznamu a mnohem nižší odrazností, možnost zápisu až 1000 krát, rychlost zápisu 4x, 6x, 8x. Je vhodný pro práci s daty, nevýhodou je komptabilita, která je horší než případě DVD+R i DVD-R díky jejich nižší odraznosti (40-50 %) DVD+R DL (DVD+R9) - je to první dvouvrstvé zapisovací médium (dual layer), kapacita je 8,5 GB. Mezi záznamovými vrstvami je poloprůhledná odrazová plocha, která propustí čtecí a záznamový paprsek do druhé datové vrstvy. Ke čtení je zapotřebí dvou paprsků nebo systém přeostřování optiky, proto se dvouvrstvé disky rozdělují podle návaznosti záznamu první vrstvy na druhou (nultou) vrstvu: - OTP – data se čtou až k okraji disku, přeostří se na vyšší vrstvu a hlava se v průběhu čtení vrací zpět - PTP – vrstvy se jeví jako souběžné
Optické nosiče 3. generace BLU-RAY Disk (BD) Na trh uveden v roce 2007, jeho název je odvozen od anglických slov blue a ray (modrý paprsek). Na vývoji tohoto standardu se podílela firma Sony a Philips. Má stejné rozměry jako klasické CD a DVD (průměr 12 cm, tloušťka 1,2 mm) a používá se také standard vícevrstvých a dvoustranných médií. Od médií 1. generace (CD) a 2. generace (DVD) se liší vzdáleností záznamových vrstev, kapacitou a použitím jiného čtecího paprsku (modrý laser). Zvýšení kapacity bylo dosaženo využitím laseru s kratší vlnovou délkou 405 nm (červený laser má vlnovou délku 650 nm) a zvýšením hustoty záznamu. Data se na disk vypalují pomocí modrého laserového paprsku 0,1 mm pod povrch disku ve dvojkové číselné soustavě (0,1). Kapacita Blu-ray disků - 25 GB – klasický formát - 50 GB – dvouvrstvý formát - 100 GB – dvouvrstvý a oboustranný formát
-4-
Maturitní otázka z POS - č. 6 Typy Blu-ray disků: 1) BD-ROM (Blu-ray Disk – Read Only Memory) - obdoba CD-ROM, na disk jsou data lisovány, zatím se používají na distribuci filmů a počítačových her, rychlost čtení je 6x, to je něco přes 26 MB/s, jsou velice drahé (cca 800 - 1500,-- Kč). Filmy, které jsou na těchto discích mají vysoké rozlišení 1920 x 1080, 120 minut videa tohoto rozlišení je přibližně 22 GB (filmy na DVD mají rozlišení 720 x 576 – 120 min. cca 4,5 GB). 2) BD-R (Blu-ray Disk – Recordable) - obdoba CD-R, na disk je možné provést zápis, ale jen jednou, rychlost zápisu je 2x, 4x, 6x 3) BD-RE (Blu-ray Disk – Rewritable) - obdoba CD-RW, disk je možno přepisovat a to až 1000x, rychlost zápisu 2x, cena je velká Mechaniky Blu-ray umí číst všechny formáty CD, DVD a BD.
HD DVD disk (High Definition Digital Video Disk) Patří mezi optické nosiče 3. generace. Jeho vývoj začal skoro souběžně s vývojem Blu-ray disku. Na tomto standardu se podílely firmy Toshiba, NEC a Sanyo. Disky byly chráněné proti kopírování, ale ještě než se dostaly na trh, tak jejich ochrana byla prolomena (stejně tomu bylo i u BD). Hlavním záměrem mělo být lepší uchycení na trhu, protože jsou levnější než BD. HD DVD disk je nový formát společenství DVD Forum, který má být podporován operačním systémem Windows Vista. Data jsou uložena 0,6 mm pod povrchem disku v dvojkové číselné soustavě. Rozměry HD DVD jsou stejné jako CD, DVD a BD. V únoru 2008 ohlásila firma Toshiba konec výroby a vývoje HD DVD, čímž se stal BD nástupcem DVD. Kapacita HD DVD - 15 GB – klasický jednovrstvý formát - 30 GB – dvojvrstvý formát - 45 GB – trojvrstvý formát - 60 GB – oboustranný dvojvrstvý formát Rychlost čtení HD DVD disků je 3x – přenosová rychlost něco přes 13 MB/s).
Mechanika (jednotka) CD Má tři motorky: 1) jeden otáčí diskem 2) druhý pohybuje hlavou laseru 3) třetí pohání mechanismus pro zasouvání a vyjímání disku Výkonnost mechaniky (jednotky) Měří se podobně jako u pevného disku a to především: - přístupová doba – časový úsek, který je nutný k tomu, aby se na CD našla určitá data, ve srovnání s pevnými disky jsou mechaniky CD podstatně pomalejší. Příčinou je větší hmotnost laserové čtecí hlavy a případná nutnost změny otáček, které se nedá dosáhnout
-5-
Maturitní otázka z POS - č. 6 okamžitě. Přístupová doba průměrné CD mechaniky je okolo 200 ms (špičková zařízení 100 ms). - přenosová rychlost – vychází ze 150 KB/s (původní červená kniha). Zvyšováním otáček disku se zvyšuje i přenosová rychlost, rychlejší mechanika je vždy označena násobkem základní „červené normy“. Standardní rychlost 50x (můžeme se setkat i s pomalejšími). 1x 2x 4x 8x 16x 32x 48x 52x
150 KB/s 300 KB/s 600 KB/s 1200 KB/s 2,34 MB/s 4,68 MB/s 7,03 MB/s 7,62 MB/s
Čelní stěna CD mechaniky 2) výsuvný nosič (šuplík), vkládá se na něj disk vždy tištěnou stranou nahoru 3) konektor pro sluchátka (3,5 mm stereo jack), zdířka není spojena se zvukovou kartou, a tak je možné poslouchat hudební CD v PC i bez zvukové karty 4) regulátor hlasitosti, ale pouze sluchátek 5) dioda (indikátor) aktivity CD, svítí při čtení dat 6) tlačítko Eject, pro vysunutí a zasunutí nosiče 7) otvor pro nouzové vysunutí nosiče
Zadní stěna CD mechaniky 1) napájecí konektor – vychází ze zdroje 2) datový konektor – 40 nebo 80-ti žilový kabel 3) blok propojek – slouží k nastavení toho, zda bude zařízení pracovat jako Master nebo Slave 4) zvukový výstup – konektor, který zajišťuje přenos zvukového signálu do zvukové karty
Mechanika (jednotka) DVD Dnešní mechaniky podporují práci ve všech standardech, výjimkou je poměrně málo podporovaný standard DVD-RAM (jeho podporou jsou známé především mechaniky firmy LG). Starší typy mechanik nebyly tak univerzální, setkáme se s nimi u starších PC. Pro připojení k základní desce se používá rozhraní EIDE přes 80-ti žilový datový kabel. Pro vypalování se používá speciální software (např. Nero). Software je k dispozici jako příslušenství mechaniky. Pouze levnější mechaniky jsou bez softwaru.
-6-
Maturitní otázka z POS - č. 6 Výkonnost mechaniky Přenosová rychlost DVD-ROM 1x odpovídá devítinásobku rychlosti CD-ROM (150 KB/s) rychlost mechaniky 1x
datový tok KB/s 1350
datový tok MB/s 1,31
ekvivalentní rychlost CD 9x
2x
2700
2,63
18x
2,4x
3240
3,16
21,6x
4x
5400
5,27
36x
8x
10800
10,54
72x
12x
16200
15,82
108x
16x
21600
21,09
144x
V začátkem roku 2008 výrobci mechanik LG a NEC uvedly na trh univerzální mechaniku, která umí přečíst a vypálit všechny formáty CD a DVD, umí číst BD a HD DVD a vypalovat BD.
-7-
