Optikai lemezek A CD és DVD típusai, jellemzői Veres Bernadett (beadandó)
Etr-kód: VEBSAAI.ELTE e-mail:
[email protected]
2010.10.29.
Optikai lemezek Veres Bernadett
Tartalom Optikai lemezek ....................................................................................................................................... 3 Kifejlesztése ......................................................................................................................................... 3 Jellemzői .............................................................................................................................................. 3 A CD típusai ............................................................................................................................................. 4 Csak olvasható optikai tárolók a ROM .................................................................................... 4 Az egyszer írható és többször olvasható tárolók a CD-WO-k .................................................. 4 Újraírható, törölhető, olvasható optikai tárolók a .................................................................. 4 CD lemeztípusok ...................................................................................................................................... 5
Compact Disc Audio (CD-A) .................................................................................................. 5
Compact Disc Interactive (CD-I) .............................................................................................. 5
Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM) ......................................................................... 5
Compact Disc Recordable (CD-R) ............................................................................................ 5
Compact Disc Video (CD-V) ..................................................................................................... 6
Laser Disc (LD) ......................................................................................................................... 6
Photo CD ................................................................................................................................. 6
Video CD .................................................................................................................................. 6
Mini Disc (MD) ......................................................................................................................... 6
CD MaxiSingle .......................................................................................................................... 6
CD-ROM XA.............................................................................................................................. 6
CD-MO (magneto-optical) ....................................................................................................... 6
A CD tovább fejlődése ......................................................................................................................... 7 DVD lemezek típusai .............................................................................................................................. 7 1.
A legegyszerűbb DVD-lemez, a DVD5 egyoldalas, egyrétegű lemez ....................................... 7
2.
A kétrétegű egyoldalas lemez, a DVD9 ................................................................................... 7
3.
A kétoldalas, oldalanként egy rétegű DVD lemez, a DVD10 ................................................... 7
4.
A kétoldalas, oldalanként két rétegű DVD lemez, a DVD18 .................................................... 8
A DVD lemez típusai ................................................................................................................................ 8 A DVD-ROM ............................................................................................................................. 8 A DVD-Video ............................................................................................................................ 8 A DVD-Audio ............................................................................................................................ 8 A DVD-R, DVD+R és DVD-RW, DVD+RW .................................................................................. 8
Optikai lemezek Veres Bernadett A DVD-RAM ............................................................................................................................. 8 A CD-k, DVD-k élettartama .................................................................................................................... 8
A műsoros préselt lemezek ..................................................................................................... 8
Az egyszer írható DVD-R és a DVD+R lemezek ........................................................................ 8
A többször írható, törölhető formátumok .............................................................................. 9
Összehasonlításképpen ........................................................................................................... 9
A DVD továbbfejlesztése ......................................................................................................................... 9 A DVD utódjaként jelent meg a Blu-Ray és a HD-DVD .................................................................... 9
Optikai lemezek Veres Bernadett
Optikai lemezek Az optikai lemez felületén az adatrögzítés a (mikrobarázdás) hanglemezekhez hasonlóan, spirális pálya mentén történik. Az adatrögzítést és olvasást lézersugár segítségével valósítják meg. A rögzítendő adatsornak megfelelően kicsiny lyukakat (ún. piteket) alakítanak ki a lemez adathordozó rétegében. A olvasásakor a felületet megvilágítják, és a visszatükröződött fénysugarat érzékelve a lemezfelület és végső soron a felírt információ érzékelhető, visszanyerhető. Számos változata alakult ki és terjedt el, a legismertebb a CD és a DVD. Újraírható lemez (jelzésük CD-RW, illetve DVD-RW, DVD+RW) esetén a felírt információ törölhető.
Kifejlesztése Az optikai adattároló rendszerek fejlesztésének kezdete a hatvanas évek közepére nyúlik vissza. Az alapcél: képek nagy adatsűrűségű eszközön történő rögzítése, amelyről később optikai úton azok leolvashatóak. Természetesen a célok között az is szerepelt, hogy az információsűrűség legalább akkora legyen, mint az akkor ismert legnagyobb mágneses adattároló sűrűsége. Az alapkutatásokat – mint az ipar számos más területén – itt is katonai alkalmazások érdekében kezdték, s ebben olyan multinacionális cégek vettek részt (egymástól függetlenül végezve a kitűzött feladatokat), mint a francia Thomson, a DVA, az amerikai ODC, a holland Philips, a japán Sony stb. Az első jelentős eredmények közel egy évtizedes kutatómunkát igényeltek. A cégek számos szabadalommal védték a dollár milliárdokba kerülő részeredményeiket. A 80-as évek elején felmerült az, hogy létrehoznak egy olyan eszközt és adathordozó médiumot, amely a korábbi, mágneses elven működő adathordozók hibáit, korszerűtlenségét – a szalag nyúlása, és ebből adódó futás-egyenetlenség; a hőre és mágnesességre való nagyfokú érzékenység; kevéssé biztos adattárolási biztonság, mely idővel egyenesen arányosan romlik; nagy térfogat; kis kapacitás és viszonylagosan lassú adatelérési sebesség – kívánta véglegesen kiküszöbölni. A polgári ipar technológiai színvonalának akkori állása nem tette lehetővé, hogy a képrögzítés rendszerének polgári célú alkalmazása megtörténjen. De az elért eredmények, publikációk, szabadalmi leírások elegendőek voltak ahhoz, hogy az analóg képjeleket tároló laser disc (LD) mellett megjelenjen a perspektivikus, digitális technikát alkalmazó „lézer hanglemez”, a CD-A, melyet 1982-ben szabványosított rendszerré alakított a Philips és a Sony.
Jellemzői Az optikai tárolórendszerekre jellemző, hogy az írás és olvasás lézersugárral történik. Nevüknek megfelelően optikai eljárást használnak (fényvisszaverődés, polarizáció, szórás, fénytörés) az adatok írására és olvasására. Az optikai tároló felületén az adatok rögzítésekor kis méretű mélyedéseket hozunk létre, amelyeken a leolvasáskor a lézersugár szétszóródik, míg az adathordozó-réteg eredeti felületéről visszaverődik. A médium olvasásakor a visszavert fényt érzékeljük, és alakítjuk vissza adatokká. Az optikai tárolókat több tulajdonságuk markánsan megkülönbözteti a mágneses tárolási technológiától: az optikai tárolókra nagy tárolási sűrűség jellemző. Ennek
A CD típusai Veres Bernadett
oka, hogy a fény sokkal kisebb felületre fókuszálható, mint a mágneses tárolók elemi tárolófelülete. Másik előnyös tulajdonság az élettartam: az optikai tárolók élettartamát évtizedekben mérik. Az optikai adathordozó előállítási költsége általában alacsony, az árat lényegében a lemezen lévő programok, adatok, zeneszámok és egyéb információk piaci értéke határozza meg, ami mellett az előállítási költség eltörpül. Fontos szempont továbbá az optikai adathordozó cserélhetősége: a használaton kívüli lemezt zárt helyen tárolhatjuk, kompakt mérete miatt könnyen magunkkal vihetjük és másik gépen bonyolult szerelési műveletek nélkül azonnal használatba vehetjük
Külső átmérő Belső átmérő Lemez vastagsága Lyukak hossza Tárolókapacitás
CD 120 mm 46 mm 1,2 mm 0,83 mm 740 Mbájt
DVD 120 mm 46 mm 2 x 0,6 mm 0,4 – 0,44 mm 4,7 – 17 Gbájt
A CD típusai Az optikai adatattárolók – az adatok felírása, leolvasása és a gyártástechnológia szempontjából – három jól elkülöníthető típusra oszthatók: Csak olvasható optikai tárolók a ROM (Read Only Memory) típusú CD-k. Ezek a legelterjedtebb típusok és ezekre gondolunk először, amikor a CD szót meghalljuk. Ide sorolható a háttértárolóként használt CD-ROM, a digitális hang rögzítésére használt CD-DA (Digital Audio). (továbbá: CD-A, CD+G, CD-ROM, CD-I, CD-I Ready, CD-I, Karaoke CD, V-CD, CD-V, prerecorded (vagy premastered) MD stb.) Az egyre bővülő alkalmazási területek arra kényszerítették a fejlesztőket, hogy új megoldásokat keressenek az egyre nagyobb CD tárolókapacitás elérésére. A kutatásokat több irányba indították. A média szempontjából az egyik út az információt hordozó egységek, a pitek méreteinek és a track-ek osztásának csökkentése, mindemellett kidolgozták az egyoldalú-kétrétegű és az oldalanként egyrétegű, de két oldalról is olvasható CD-k – az SDCD és a hdCD rendszerét. Ma már nyugodtan nevezhetjük e CD-ket a mai CD-k új generációjának, hiszen számos olyan jellemzővel rendelkeznek – ezek közé tartozik a rétegstruktúra is – amely jelentősen eltér a ma használatos CD-kétől. A szabványosítás folyamatban van, zavart csupán az okoz, hogy egymástól független, de bizonyos mértékig ellenérdekelt csoportok jutottak el hasonló eredményekhez, s a kompatibilitás biztosítása miatt közösen kell, hogy a legfontosabb paramétereket rögzítsék. Az egyszer írható és többször olvasható tárolók a CD-WO-k (Compact Disc – Write Once). Ezt a típust csak CD-R-ként (Compact Disc Recordable), írható CD-ként emlegetjük. Újraírható, törölhető, olvasható optikai tárolók a CD-RW (650, 700 MB tárkapacitással) és a CD-MO (Compact Disc – Magneto-Optical, jellemzően 650 MB tárkapacitással) típusúak. A napi gyakorlatban elterjedt és használt CD típusok (CD-ROM, CD-R, CD-DA) jellemző tárolókapacitása: 74 perc (650 MB), illetve 80 perc (700 MB).
CD lemeztípusok Veres Bernadett
CD lemeztípusok Compact Disc Audio (CD-A) A hang rögzítésére alkalmas CD átmérője 120mm. A rögzíthető játékidő maximum 79 perc (stereo), a megkülönböztethető dalok, zenei darabok száma maximum 99 lehet Valamennyi CD-A típus lejátszható minden típusú CD rendszeren (CD-A, CDROM, Photo CD, ...). A felhasználási terület döntően a szórakoztatóipar. Compact Disc Interactive (CD-I) Az első digitális adathordozó, amely 120 mm átmérőjű felületen 72 percnyi minimum VHS minőségű képi információt tartalmaz. A tároló kapacitásra jellemző adat: 650 Mbyte amely megfelel 250 ezer A4-es lap tartalmának, vagy 5500 darab, 72 percnyi kompressziós video jelnek A CD-I felhasználási területe a szórakoztatóipartól (interaktív játékok, filmek stb.) az oktatásig bezárólag szinte minden. Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM) Számítástechnikai környezetben, professzionális célú információk (programok, írott szövegek, rajzok/képek) tárolására kidolgozott optikai rendszer, amely 120 mm-es, 80 mm-es átmérőjű kivitelben készül. A 120 mm-es CD-ROM 650 (vagy 1300) Mbyte információt tartalmaz, a 80 mm-es kapacitása maximum 210 Mbyte. A CD-ROM valamennyi "képességét" tudó média, amely hangot, grafikus animációt, mozgóképet (videót) is tartalmazhat. Ahhoz hogy a CD-ROM-ok információtároló képességét a lehető legteljesebben ki tudjuk használni, megfelelő hardver környezetet kell biztosítani (CD-ROM meghajtó sebessége, processzortípus és sebesség, RAM-méret, hangkártya, video kártya, képernyőfelbontás, egér stb.) A CD-ROM az a médiafajta, amely valamennyi médiatípus képességeit ötvözi, ennek megfelelően a szórakoztatóipartól (játékprogramok, interaktív filmek stb.) kezdve a professzionális felhasználásig (oktatás, közigazgatás, ismeretterjesztés stb.) mindenütt megtalálható. Elterjedését nagyban elősegíti az a tény, hogy a fentebb említett "megfelelő" hardverkörnyezet ma már könnyen biztosítható. Compact Disc Recordable (CD-R) Ez egy olyan egyedileg írható CD, amely valamennyi professzionális digitális adathordozó formátumot elfogad. Tároló kapacitása különböző lehet, létezik 540 Mbyte-os, 650 Mbyte-os CD-R 120 mm átmérőjű kivitelben, illetve 210 Mbyte-os CD-R 80 mm-es kivitelben. Az adattároló réteg fajtájától függően lehet a tükröző felület zöld vagy aranyszínű. Egyes területeken CD-WO, azaz Compact Disc Write Once néven él a köztudatban. A CD-R felhasználási területe megegyezik azzal az optikai adathordozóéval, amilyen formátumban a felírás megtörtént. A jelenleg leggyakoribb felhasználási terület: egységesen kezelhető adatbázisok nagykapacitású hordozója. A felírás egy körülbelül 10 mW-os lézernyaláb segítségével történik oly módon, hogy az ilyen intenzitással megvilágított területek tükröző képessége megszűnik s így tárolja az információt. A CD-R-ek leolvasása minden olyan olvasóval lehetséges, amilyen formátumban a felírás megtörtént.
CD lemeztípusok Veres Bernadett
Compact Disc Video (CD-V) VHS minőségű kép tárolására alkalmas, 120 mm átmérőjű CD. PAL rendszerben 6 percnyi képet és 20 perc hangot képes tárolni. Ma már senki nem tekinti perspektivikus adathordozónak Eredetileg a szórakoztatóipar jó minőségű, könnyen kezelhető adathordozójaként, a video klippek tárolására fejlesztették ki Használatára speciális CD-V lejátszóra van szükség. Laser Disc (LD) A VHS rendszernél jobb képminőséget biztosító kép és hanghordozó. Két oldalról olvasható s oldalanként körülbelül 1 óra (a 300 mm átmérőjűnél) vagy 20 perc (200 mm átmérőjűnél) játékidő tárolására alkalmas. Az LD a Video CD megjelenésével gyakorlatilag már nem perspektivikus termékké vált. Az LD lejátszásához speciális lejátszóra van szükség. Photo CD Képek digitális tárolására fejlesztették ki (átmérője 120 mm), melyen 24x36 mmes képből kiindulva minimálisan 100 darab kiváló minőségű kép rögzíthető. A Photo CD-n levő képek láthatóvá válnak egy Photo CD-lejátszón (tévével összekapcsolva), vagy olyan számítógépen, amelybe CD-ROM meghajtó van építve. Video CD Több mint 70 percnyi jó minőségű video- és audio információ tárolására alkalmas, átmérője 120 mm. Tömörítő rendszere az úgynevezett MPEG 1. Napjaink egyik legperspektivikusabban fejlődő adathordozó-típusa, amelyet alátámaszt az a tény is, hogy sokféle meghajtó típus alkalmas a lejátszásra Mini Disc (MD) A Sony által kifejlesztett, a CD rendszertől eltérő adattömörítéssel, az úgynevezett ATRAC (Adaptívé Transform Acoustic Coding) tömörítéssel készült, maximálisan 74 perc audio információt tartalmazó (ez kb. 140 Mbyte) 60 mm átmérőjű optikai adattároló.Két típusa terjedt el: a CD-ROM típusú az úgynevezett "pre-played", illetve az újra írható (MO-Magneto Optical) típus. Az MD nem kompatibilis a CD rendszerekkel Felhasználási területük, különösen az újra írható típusoké rendkívül széles. CD MaxiSingle 120 mm-es audió CD, egyetlen hangállományt tud tárolni (max. 22 perc). CD-ROM XA Interaktív, hangot, animációt, videót tartalmaz (ilyen például a karaoke CD).
CD-MO (magneto-optical) Az adatrögzítés mágneses és optikai eljárással történik. Több változata létezik: írható, törölhető (200 °C), újraírható. A hagyományos CD meghajtó nem tudja olvasni. 130 mm átmérő, 2 oldalasan olvasható kapacitás:1,2 - 1,3 GB 90 mm átmérő, 1 oldalasan olvasható kapacitás: 130-230 MB Tömörítéssel: több, mint 10 GB a kapa
DVD lemezek típusai Veres Bernadett
A CD tovább fejlődése A 80-as évek közepétől az optikai adattárolók (CD) tömeges elterjedésének tapasztalatai, fejlődésének mindent felülmúló sebessége és térhódítása reális alapokra tette egy jóval nagyobb kapacitású médium megszületésének lehetőségét. 1992-ben létrejött a DVD Konzorcium, mely magába foglalja a világ összes vezető elektronikai nagyhatalmát, akiknek célja létrehozni egy olyan új optikai tárolási szabványt, melynek fizikai méretei megegyeznének a CD-vel, csak a kapacitása lenne nagyságrenddel több. A DVD nem rövidítés, hanem egy fantázianév, mégis két jelentést is tulajdonítanak neki. Kezdetben Digital Video Disc-nek nevezték, később a Digital Versatile Disc (sokoldalú digitális lemez) használata terjedt el. A DVD-lemez fejlesztése még most is folyik, a család elemeinek szabványosítása jelenleg is tart. A DVD rendszer felülről kompatibilis a létező CD-lemezekkel.
DVD lemezek típusai Egy DVD lemez külsőre nagyon hasonlít a CD-lemezhez, azonban a nagyobb adatsűrűségnek köszönhetően tárolási kapacitása – az oldalak és tárolási rétegek számától függően – 7-25-szöröse a CD-knél megszokott értékeknek, vagyis kb. a 4,5- 18 GB tartományban van . A DVD lemez kapacitásának ilyen mértékű növelése a hagyományos CD több műszaki jellemzőjének megváltoztatásával érhető el. Az alapvető fizikai különbség a lemezek között, hogy a DVD-lemez mindig két, 0,6 mm vastagságú lemezből, összeragasztással készül, és akár mindkét oldalán tárolhat adatokat. A technológiai fejlődésnek köszönhetően a lemez egy-egy oldalán két felvételi réteg alakítható ki. Az oldalak és rétegek számának kombinálásából jött létre a DVD négy alaptípusa. 1. A legegyszerűbb DVD-lemez, a DVD5 egyoldalas, egyrétegű lemez, a kapacitása 4,7 GB. 2. A kétrétegű egyoldalas lemez, a DVD9 kapacitása 8,54 GB. A két réteg távolsága 20-70 µm, és tiszta gyanta választja el egymástól. A DVD9 lemez előállításakor a két réteget egy-egy 0,6 mm vastag lemez felületén alakítják ki, majd a lemezeket átlátszó ragasztóval összeragasztják. A második rétegben lyukak helyett kiemelkedéseket gyártanak, hogy ragasztás után lyukaknak látsszanak. Az alsó rétegre 0,05 µm vastag, féligáteresztő tükörréteg kerül, hogy a lézersugár a felső adathordozó rétegre is tudjon fókuszálni. A belső réteg olvasásakor egy kicsit látszik a külső réteg is. A féligáteresztő tükör általában alumíniumból készül, és egyenletes felvitele a kétrétegű lemezek gyártásának kritikus pontja. A kétrétegű lemezek érdekes tulajdonsága, hogy míg az első réteg beolvasása a forgástengelytől kezdődik, és az olvasófej kifelé halad, a második réteg mindkét irányban olvasható, azaz a második réteg kívülről befelé is tartalmazhat adatot. Ez olyan alkalmazásoknál előnyös, melyek a lemezre folyamatosan felvett anyagot (mozifilm) tartalmaznak, és külső réteg végén azonnal folytatni kell a belső réteg olvasását. Az átváltás leegyszerűsödik, mivel az olvasó fej helyzete és a lemez forgási sebessége nem változik, csak az olvasófej fókuszát kell a belső rétegre átállítani. 3. A kétoldalas, oldalanként egy rétegű DVD lemez, a DVD10 kapacitása 9,4 GB. A gyártása annyiban tér el a DVD5-lemezétől, hogy mindkét 0,6 mm vastagságú
A DVD lemez típusai Veres Bernadett
lemezben kialakítanak lyukakat összeragasztás előtt. A második oldal olvasásához a lemezt meg kell fordítani a lejátszóban. Mivel ez például videó lejátszása közben zavaró lehet, ma már inkább a DVD9 lemezeket használják a hasonló nagyságrendű tárolókapacitást igénylő alkalmazásokban. 4. A kétoldalas, oldalanként két rétegű DVD lemez, a DVD18 kapacitása 17,08 GB. A működés elve hasonló a DVD9 lemezekéhez, azonban itt a lemez mindkét oldalán kialakítják a két-két adathordozó réteget. A bonyolultabb gyártási eljárás miatt ez a típus viszonylag ritka, helyette szívesebben használnak két, DVD9 típusú lemezt, például az egyiken a teljes film, a másikon pedig a DVD extrák tárolására.
A DVD lemez típusai A DVD-ROM tetszőleges típusú számítópépes vagy multimédiás anyag tárolását teszi lehetővé
A DVD-Video csak olvasható lemez, melyet elsősorban mozifilmek és játékok tárolására készítenek. Lejátszása asztali DVD lejátszóval, vagy DVD-Rom olvasóval lehetséges. A DVD-Audio csak olvasható optikai lemezt jelent, melyet kiváló minőségű hang tárolására és lejátszására hoztak létre. A DVD-R, DVD+R és DVD-RW, DVD+RW egyoldalas egyrétegű írható lemezek. A DVDR, DVD+R csak egyszer írható a DVD-RW , DVD+RW törölhető és újraírható. A DVD-RAM általános célú adattároló eszközként jött létre. Létezik egy és kétoldalas változata is. A kétoldalas változat csak tokkal együtt használható, abból kivenni nem lehet. A DVD-RAM felülete nincs szekciókra bontva ezért nem szükséges a szekciók lezárása írás után.
A CD-k, DVD-k élettartama A műsoros préselt lemezek - mint például a műsoros DVD vagy zenei CD várható élettartama 50-300 év között van. Az egyszer írható DVD-R és a DVD+R lemezek várhatóan 40-250 évig olvashatóak, hasonlóan a CD-R lemezekhez.
A DVD továbbfejlesztése Veres Bernadett
A többször írható, törölhető formátumok (DVD-RAM, DVD-RW és a DVD+RW) élettartama 25-100 év között várható. Összehasonlításképpen, a mágneses média (szalagok és lemezek) 10-30 évig; a kiváló minőségű savmentes papír legalább 100 évig, és az archiválásra szolgáló mikrofilm legalább 300 évig használható. Sokkal valószínűbb, hogy a technika mai fejlődési irama mellett a DVD mint adattároló média 20-30 éven belül elavul, azaz előbb, mint hogy fizikailag tönkremenne. Más szavakkal, már a lemez teljes elöregedése előtt megjelenik az őt kiváltó, sokkal kedvezőbb tulajdonságokat és szolgáltatásokat biztosító utód. Ugyanakkor tapasztalatok szerint különösen névtelen gyártók nyersanyagainak használata esetén a lemezre való írás után rövid idővel is bekövetkezhet adatvesztés, és előfordulhat, hogy a rajta lévő információk csak részben, vagy egyáltalán nem olvashatók vissza, akkor sem ha egyébként mechanikai sérülés nem következett be.
A DVD továbbfejlesztése A DVD utódjaként jelent meg a Blu-Ray és a HD-DVD, mindkettő sokkal nagyobb tárhelyet kínál elődjénél, így nagy felbontású videók tárolására rendkívül alkalmasak. A Blu-Ray lemez (BD, Blu-Ray Disc) 12cmes, egyoldalú és egyrétegű változata 25 GiB tárolására alkalmas, míg a HDDVD (High-Definition DVD) kapacitása ennél kevesebb, 15 GB. Mindkettő 405 nanométeres kék lézert használ a lemez írására és olvasására
A blu-ray iránti érdeklődés Magyarországon 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
blu-ray lejátszó blu-ray filmek
2009. december
2009. november
2009. október
2009. szeptember
2009. augusztus
2009. július
2009. június
2009. május
2009. április
2009. március
2009. február
blu-ray dvd
