DVD -
оптических диски, подобны
CD. Под таким девизом
уже начат выпуск новых устройств, знаменующих переход к 17-гигабайтным носителям
данных и цифровому видео. Пора и нам познакомиться с новинкой.
0
том, что обычные диски
CD-ROM, рожденные для
записи звука, не так уж хорошо подходят для компьютеров, общеизвестно, да и наш
журнал рассказывал о сложностях вписывания произвольной информации в структуру диска,
соответствующего Красной книге (см. часть 2
этой статьи). После нескольких лет обсуждения (и довольно жесткой конкуренции) различных
вариантов улучшенных оптических дисков, имевших звучные названия),
15 сентября
1995 года между различными
группами разработчиков было наконец достигнуто принципиальное согласие о технических
основах создания нового диска. Ровно год назад
(8 декабря) крупнейшие
производители приводов
CD-ROM и связанных с ними устройств
(Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi
Electric) подписали
окончательное соглашение, утвердив не только "тонкости" формата, но и название новинки
DVD (Digital Video Disk).
HDCD (High Den
city CD — диск высокой
плотности записи),
MMCD (MultiMedia CD). SD (Super Density —
сверхвысокой плотности).
Впрочем, споры
вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения
— даже название не находит единогласной поддержки в
рядах основателей: весьма распространенной является версия расшифровки аббревиатуры
как Digital
Versatile Disk — цифровой
многофункциональный*) диск. Более того, экстремисты полагают, что
DVD следует рассматривать
просто как "новое слово" в английском языке. И, возможно, они правы, если судьба
новинки будет так успешна, как предвещают, и вызовет революцию не только в вычислительной
технике, но и в бытовой электронике.
Отсутствие единого понимания
технических, и юридических аспектов нового изделия затрудняет не только подготовку
производства, но и наш рассказ. Несмотря на быстро расширяющийся круг участников
лицензионных соглашений и начало выпуска первых устройств, прошедший в США
10-11 апреля текущего года
*)
Перевод не позволяет отразить игру слов вокруг слова
Versatile. Его второе значение —
"многосторонний"
— обыгрывает не только
функциональные возможности, но и технологические особенности новинки. Которая может
использовать до четырех однотипных "слоев", емкость каждого из которых более
4 ГБ.
АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
"Первый
DVD форум" также не
дал окончательной редакции стандартов нового носителя информации.
DVD -
сколько, где и как начнем с технических характеристик.
DVD может существовать
в нескольких модификациях. Самая простая из них отличается от обычного диска только
тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину
(1,2 мм) слое поликарбоната,
а на слое половинной толщины
(0,6 мм). Вторая половина
— это плоский верхний слой (рис.
1). Емкость такого
диска достигает
4,7 ГБ и обеспечивает
более двух часов видео телевизионного качества (компрессия
MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно
сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках!) и титры (также
многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае нижнее отражающее покрытие
полупрозрачное
—
рис. 2),
то суммарная емкость составляет
8,5 ГБ (некоторое уменьшение
емкости каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при считывании
дальнего слоя).
Toshiba и
Time Warner предлагают
использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит
17 ГБ!
Уже этой характеристики достаточно,
чтобы представить себе воздействие, которое может оказать такой диск на кино/видеоиндустрию.
Недаром значительная часть споров и задержек с производством устройств
DVD вызвана согласованием
разнонаправленных способов защиты авторских прав. Цифровые системы, как известно,
сохраняют качество сигнала при копировании и уже не служат препятствием для создания
нелицензионных копий. Поэтому Ассоциация кинопроизводителей Америки (МРАА
— Motion Picture Association of America)
совместно с Ассоциацией производителей бытовой электроники
(Consumer Electronics Manufacturer's Association) возбужденно обсуждает возможности встраивания защиты
от нелицензионного копирования непосредственно в устройства, а также законопроекты,
связанные с защитой от копирования. Предлагаются не только исключение возможности
прямого копирования диск/, но и более серьезные меры, такие как модификация операционной
системы с целью недопущения копирования данных, считанных с
DVD на другие носители
(ожидается появление таких свойств в Windows 97
где-нибудь к
1998 году). Радикальная
мера — модификация архитектуры ПК с целью принципиального
исключения возможности попадания
DVD-данных на системную
шину, откуда они далее могут быть скопированы
емкости самого простого однослойного
DVD достаточно для воспроизведения более
2
часов видео телевизионного (студийного.) качества, при этом количество информации
на диске составляет
4,7 ГБ. Двухслойный
диск хранит
8,5 ГБ!
(рис.
3). Рабочая группа
(Technical Working Group),
представляющая интересы производителей компьютеров, не остается в стороне, так как
сужение функциональных возможностей устройств может оказаться не безболезненным.
Оставив для будущих историков подробное рассмотрение юридических баталий, отметим
только, что если кино/видеопроизводство примет
DVD как носитель, то,
учитывая очень низкую стоимость экземпляра диска при многотиражном выпуске, можно
ожидать действительно революционных изменений в домашней электронике.
Как же достигается столь значительное
увеличение объема информации на
DVD диске? Для ответа
на этот вопрос сравним его со знакомым нам (по первой части статьи)
CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи
информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина
волны 780
нм) в красный (с длиной
волны 650
нм или 635
нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива*) до
0,6 (против
0,45 в
CD) достигается более
чем двух кратное уплотнение дорожек и укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин),
что и видно на рис. 4.
Отражающий слой Верхний полуслой
Рис.
2. Двухслойный
DVD
. Модифицированная архитектура
ПК направляет данные с накопителя DVD на декодер, минуя системную шину
Изменилась не только физическая
плотность размещения информации на диске, но и способы ее представления. Так,
на смену известному нашим читателям по первой части статьи способу модуляции 8/14
(EFM — eight to fourteen modulation) пришел способ, называемый EFM+. Он отличается
несколько иным алгоритмом преобразования и, главное (!), требует ввода на границе
следующих друг за другом 14-разрядных кодов не трех, а только двух дополнительных
битов, поддерживающих условие ограниченности размеров пита в диапазоне от 3 до 11
битов (т. е. между двумя последовательными единицами после кодирования не менее
2 и не более 10 нулей). Таким образом, из каждого байта получаем не 14+3=17, а 14+2=16
кодовых битов (что дает повод острословам требовать смены названия этого способ
модуляции с EFM+ на EFM -). Изменение метода модуляции — только одно из множества
форматных изменений, позволяющих в целом увеличить объем сохраняемых данных. Собственно
переход к EFM+ добавляет еще почти 6% к объему диска. Более мощный механизм коррекции
ошибок RS-PC (Red Solomon Product Code) обещает быть на порядок более устойчивым
к возможным ошибкам воспроизведения*).
Из неназванных еще характеристик
отметим номинальную скорость передачи данных — 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной
линейной скорости (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с.
Не следует особо обольщаться
— увеличивается на порядок также и объем данных. Которые нам хотелось бы прочитать
без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности
неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении.
Стандарты,
форматы, файлы
Пользователи, активно работающие
с компакт-дисками (и даже те, кто только прочитал вторую часть этой статьи), знают,
насколько разнообразны и трудно совместимы различные виды этих дисков. Ничего удивительного.
Стандарты де-факто на различные виды дисков принимались часто в конкурентной борьбе.
С DVD все может быть по-другому: это устройство представляется
едва ли не единственным высокотехнологичным техническим решением последних десятилетий,
стандарты которого обсуждаются столь значительной группой производителей (в альянс
еще весной вошло более 10 крупнейших корпораций).
Как
и стандарты на CD, требования к DVD изложены в "книгах". Но, в отличие от уже знакомых
нам "цветных книг", эти "упорядочены по алфавиту". В настоящий момент обсуждаются
пять книг — от "А" до "Е". Книга может содержать до трех частей (рис. 7). При этом
в первой части описываются физические спецификации, во второй — файловая система,
а в третей — приложения. Первые три книги определяют, соответственно, ROM, Video
и Audio DVD, используя одинаковый физический формат носителя, который изготавливается
"штамповкой", и файловую систему. Файловая система этих стандартов переходная (UDF-Bridge).
Она обеспечивает комбинацию возможностей уже знакомой пользователям CD-ROM файловой
системы ISO-9660 и новой системы Universal Disk Format — UDF, разработанной Optical
Storage Technology Association (OSTA) и реализующей рекомендации ISO/IEC 13346.
Два других стандарта D и Е распространяются на записываемые [DVD-R (recordable)
или иначе DVD-WO (write once)] и перезаписываемые [DVD-RAM, DVD-W (rewritable) или
иначе DVD-E (erasable)] диски. Да-да! В отличие от CD, диски DVD рождаются сразу
с возможностью записи, и даже перезаписи информации. Однако эти стандарты наименее
устоявшиеся, и поэтому обсуждение их мы пока отложим, отметив только, что и для
тех, и для других предполагается формат файлов UDF. Особо следует сказать о совместимости
уже существующими дисками. Такая совместимость стандартами явно не требуется (по
имеющимся у меня сведениям). Однако подавляющее большинство производителей готовит
устройства способные считывать
CD-ROM за счет использования
специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки,
или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать,
что новые устройства смогут читать привычные нам "старые" диски.
Заключение
Это несколько необычное заключение,
так как оно не подводит итогов ни в развитии DVD
устройств (оно только начинается),
ни в этом цикле статей (продолжение следует...). Это всего лишь возможность отметить,
что история техники находится на "крутом повороте", и хотя мы можем только догадываться,
"что он нам несет" все же некоторые принципы постепенно проясняются. Так, например,
можно с уверенностью сказать, что 1998
год принесет массовые распространение цифрового видео. В совокупности с быстро развивающимися
компьютерными сетями это даст принципиально новые возможности, может быть, более
похожие не на переход от грампластинок к
CD, а на переход от
рукописей к книгопечатанию. Цифровое видео с его естественными возможностями (начиная
с по кадрового просмотра) не просто улучшает качество воспроизведения
- изменяет функциональные
возможности восприятия.
Сочетание огромного объема
информации, которая может сохраняться на
DVD, и высокопроизводительных
систем обработки этой информации по привычке называемых ПК, также может привести
к резким изменениям и в технике, и в мире. К сожалению, развитие никогда не походит
на прямую магистраль. И в альянсе
DVD также имеются противоречия.
В августе пресса неоднократно писала о том, что из-за проблем защиты от копирования
этот альянс может не дожить до своего "годичного" юбилея. Тем не менее развитие
DVD для нужд компьютерной
индустрии уже не остановить, и в будущем году мы, наверное, сможем если не встроить
в свой компьютер новый привод то хотя бы подержать в руках новый диск Мне это уже
удалось (правда, чтобы быть честным перед читателем, придется признать, что в ближайших
окрестностях не нашлось привода, чтобы прочитать диск, который я держал в руках).
Сегодня трудно найти человека, который интересуется
компьютерными техиологиями, но при этом не слышал хоть что-нибудь о DVD. И все же
давайте разберемся, что скрывается за этой аборевиатурой. Начнем с того, как она
расшифровывается. Если вы скажете, что это Digital Video Disc, то будете правы лишь
частично, поскольку изна-чально в нее вкладывался именпо этот смысл. Однако впоследстмии.
когда выяснилось, что данная технология просто-напросто перерастает понятие "видео",
было предложено другое толкование
- Digital
Versatile Disc, т. с. цифровой универсальный, многофункциональный диск. Понятие
DVD, действительно.
разрослось подобно библейскому Голиафу. Итак, что такое DVD'?
Это
- носители
информации. которые имеют такие же размеры, как и используемые в настоящее время
компакт-диски, но обладают поистине гигантской емкостью- от
4,7
до 17 GB, в зависимости от формата. Последнее значение почти
в 25
раз больше максимальной емкости компакт-дисков, составляющей
682
MB, и всего несколько лет назад казалось немыслимым.
Однако опять же, подобно Голиафу, технология
DVD имеет
уязвимые места. Например, прошедшим летом начало массового производства цифровых
видеодисков было отложено из-за разногласий, связанных со стандартами и средствами
защиты от копирования. Предполагалось, что широкое внедрение новинки начнется осенью
прошлого года, однако теперь этого стоит ожидать не ранее второго квартала
1997 г. В
результате, цифровым видеолискам придется конкурировать с перезаписываемыми дисками
CD-Erasable (CD-E), которые также дебютируют в нынешнем году, и не исключено, что
многие пользователи предпочтут их дискам DVD-ROM, обеспечивающим только чтение информации
(перезаписываемые диски DVD-RAM, вероятнее всего, появятся лишь чепез несколько
лет).
Тем не менее, потребность
пользователей в устройствах хранения информации емкостью в несколько гигабайт, скорее
всего, перевесит, поэтому
с большой
вероятностью можно утверждать, что успех технологиям DVD-ROM,
DVD-Recot-dable
(DVD-R) и DV^D-RAM гарантирован.
"...никогда не бывает много" Дополнительная память
никогда не помешает. Несколько мегабайт памяти для мультимедиа-приложений
-всего лишь
"разминка", к тому же все больше компаний поставляют документы. базы данных и различное
ПО на дисках CD-ROM. Обеспечиваемая технологией
DVD-ROM высокая
плотность записи позволяет уместшъ на одном цифровом видеодиске данные, занимаюшие
несколько дисков CD-ROM. Кроме того, она обеспечивает высокую производительность.
У первых дисководов
DVD-ROM (которые
будут продаваться по цене S500-600) она будет примерно равна производительности
привода 9х CD-ROM. При этом, благодаря большой емкости дисков DVD,
отпадает необходимость в смене дисков.
Напрмеp, популярный в С Ш А электронный
телефонный справочник PhoneDisc PowerFinder USA, содержащий
112 млн телефонных
номеров, использует шесть дисков CD-ROM, и даже при наличии устройства для их смены
своппинг происходит довольно медленно. В июне прошлого года вышла новая версия этого
продукта на диске
DVD;
который целиком вмешает всю упомянутую базу данных размером
3,7 GB. причем
еще и остается свободное место. Новая технология наверняка придется по душе и разработчикам
мультимедиа-приложений, ведь для размещения всей входящей в приложения реалистичной
графики, видеэклипов и стереофонических звуковых фрагментов одного диска CD-ROM
уже недостаточно. В то же время, например, разработанная компанией Sierra игра Phantasmagoria,
занимающая семь дисков CD-ROM, легко умещается на одном DVD-ROM.
Главная
Документация
Файлы
Информация
емкости самого простого однослойного
DVD достаточно для воспроизведения более
2
часов видео телевизионного (студийного.) качества, при этом количество информации
на диске составляет
4,7 ГБ. Двухслойный
диск хранит
8,5 ГБ!
(рис.
3). Рабочая группа
(Technical Working Group),
представляющая интересы производителей компьютеров, не остается в стороне, так как
сужение функциональных возможностей устройств может оказаться не безболезненным.
Оставив для будущих историков подробное рассмотрение юридических баталий, отметим
только, что если кино/видеопроизводство примет
DVD как носитель, то,
учитывая очень низкую стоимость экземпляра диска при многотиражном выпуске, можно
ожидать действительно революционных изменений в домашней электронике.
Как же достигается столь значительное
увеличение объема информации на
DVD диске? Для ответа
на этот вопрос сравним его со знакомым нам (по первой части статьи)
CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи
информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина
волны 780
нм) в красный (с длиной
волны 650
нм или 635
нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива*) до
0,6 (против
0,45 в
CD) достигается более
чем двух кратное уплотнение дорожек и укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин),
что и видно на рис. 4.
Отражающий слой Верхний полуслой
Рис.
2. Двухслойный
DVD
. Модифицированная архитектура
ПК направляет данные с накопителя DVD на декодер, минуя системную шину
Изменилась не только физическая
плотность размещения информации на диске, но и способы ее представления. Так,
на смену известному нашим читателям по первой части статьи способу модуляции 8/14
(EFM — eight to fourteen modulation) пришел способ, называемый EFM+. Он отличается
несколько иным алгоритмом преобразования и, главное (!), требует ввода на границе
следующих друг за другом 14-разрядных кодов не трех, а только двух дополнительных
битов, поддерживающих условие ограниченности размеров пита в диапазоне от 3 до 11
битов (т. е. между двумя последовательными единицами после кодирования не менее
2 и не более 10 нулей). Таким образом, из каждого байта получаем не 14+3=17, а 14+2=16
кодовых битов (что дает повод острословам требовать смены названия этого способ
модуляции с EFM+ на EFM -). Изменение метода модуляции — только одно из множества
форматных изменений, позволяющих в целом увеличить объем сохраняемых данных. Собственно
переход к EFM+ добавляет еще почти 6% к объему диска. Более мощный механизм коррекции
ошибок RS-PC (Red Solomon Product Code) обещает быть на порядок более устойчивым
к возможным ошибкам воспроизведения*).
Из неназванных еще характеристик
отметим номинальную скорость передачи данных — 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной
линейной скорости (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с.
Не следует особо обольщаться
— увеличивается на порядок также и объем данных. Которые нам хотелось бы прочитать
без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности
неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении.
Стандарты,
форматы, файлы
Пользователи, активно работающие
с компакт-дисками (и даже те, кто только прочитал вторую часть этой статьи), знают,
насколько разнообразны и трудно совместимы различные виды этих дисков. Ничего удивительного.
Стандарты де-факто на различные виды дисков принимались часто в конкурентной борьбе.
С DVD все может быть по-другому: это устройство представляется
едва ли не единственным высокотехнологичным техническим решением последних десятилетий,
стандарты которого обсуждаются столь значительной группой производителей (в альянс
еще весной вошло более 10 крупнейших корпораций).
Как
и стандарты на CD, требования к DVD изложены в "книгах". Но, в отличие от уже знакомых
нам "цветных книг", эти "упорядочены по алфавиту". В настоящий момент обсуждаются
пять книг — от "А" до "Е". Книга может содержать до трех частей (рис. 7). При этом
в первой части описываются физические спецификации, во второй — файловая система,
а в третей — приложения. Первые три книги определяют, соответственно, ROM, Video
и Audio DVD, используя одинаковый физический формат носителя, который изготавливается
"штамповкой", и файловую систему. Файловая система этих стандартов переходная (UDF-Bridge).
Она обеспечивает комбинацию возможностей уже знакомой пользователям CD-ROM файловой
системы ISO-9660 и новой системы Universal Disk Format — UDF, разработанной Optical
Storage Technology Association (OSTA) и реализующей рекомендации ISO/IEC 13346.
Два других стандарта D и Е распространяются на записываемые [DVD-R (recordable)
или иначе DVD-WO (write once)] и перезаписываемые [DVD-RAM, DVD-W (rewritable) или
иначе DVD-E (erasable)] диски. Да-да! В отличие от CD, диски DVD рождаются сразу
с возможностью записи, и даже перезаписи информации. Однако эти стандарты наименее
устоявшиеся, и поэтому обсуждение их мы пока отложим, отметив только, что и для
тех, и для других предполагается формат файлов UDF. Особо следует сказать о совместимости
уже существующими дисками. Такая совместимость стандартами явно не требуется (по
имеющимся у меня сведениям). Однако подавляющее большинство производителей готовит
устройства способные считывать
CD-ROM за счет использования
специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки,
или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать,
что новые устройства смогут читать привычные нам "старые" диски.
Сегодня трудно найти человека, который интересуется
компьютерными техиологиями, но при этом не слышал хоть что-нибудь о DVD. И все же
давайте разберемся, что скрывается за этой аборевиатурой. Начнем с того, как она
расшифровывается. Если вы скажете, что это Digital Video Disc, то будете правы лишь
частично, поскольку изна-чально в нее вкладывался именпо этот смысл. Однако впоследстмии.
когда выяснилось, что данная технология просто-напросто перерастает понятие "видео",
было предложено другое толкование
- Digital
Versatile Disc, т. с. цифровой универсальный, многофункциональный диск. Понятие
DVD, действительно.
разрослось подобно библейскому Голиафу. Итак, что такое DVD'?
Это
- носители
информации. которые имеют такие же размеры, как и используемые в настоящее время
компакт-диски, но обладают поистине гигантской емкостью- от
4,7
до 17 GB, в зависимости от формата. Последнее значение почти
в 25
раз больше максимальной емкости компакт-дисков, составляющей
682
MB, и всего несколько лет назад казалось немыслимым.
Однако опять же, подобно Голиафу, технология
DVD имеет
уязвимые места. Например, прошедшим летом начало массового производства цифровых
видеодисков было отложено из-за разногласий, связанных со стандартами и средствами
защиты от копирования. Предполагалось, что широкое внедрение новинки начнется осенью
прошлого года, однако теперь этого стоит ожидать не ранее второго квартала
1997 г. В
результате, цифровым видеолискам придется конкурировать с перезаписываемыми дисками
CD-Erasable (CD-E), которые также дебютируют в нынешнем году, и не исключено, что
многие пользователи предпочтут их дискам DVD-ROM, обеспечивающим только чтение информации
(перезаписываемые диски DVD-RAM, вероятнее всего, появятся лишь чепез несколько
лет).
Тем не менее, потребность
пользователей в устройствах хранения информации емкостью в несколько гигабайт, скорее
всего, перевесит, поэтому
с большой
вероятностью можно утверждать, что успех технологиям DVD-ROM,
DVD-Recot-dable
(DVD-R) и DV^D-RAM гарантирован.
"...никогда не бывает много" Дополнительная память
никогда не помешает. Несколько мегабайт памяти для мультимедиа-приложений
-всего лишь
"разминка", к тому же все больше компаний поставляют документы. базы данных и различное
ПО на дисках CD-ROM. Обеспечиваемая технологией
DVD-ROM высокая
плотность записи позволяет уместшъ на одном цифровом видеодиске данные, занимаюшие
несколько дисков CD-ROM. Кроме того, она обеспечивает высокую производительность.
У первых дисководов
DVD-ROM (которые
будут продаваться по цене S500-600) она будет примерно равна производительности
привода 9х CD-ROM. При этом, благодаря большой емкости дисков DVD,
отпадает необходимость в смене дисков.
Напрмеp, популярный в С Ш А электронный
телефонный справочник PhoneDisc PowerFinder USA, содержащий
112 млн телефонных
номеров, использует шесть дисков CD-ROM, и даже при наличии устройства для их смены
своппинг происходит довольно медленно. В июне прошлого года вышла новая версия этого
продукта на диске
DVD;
который целиком вмешает всю упомянутую базу данных размером
3,7 GB. причем
еще и остается свободное место. Новая технология наверняка придется по душе и разработчикам
мультимедиа-приложений, ведь для размещения всей входящей в приложения реалистичной
графики, видеэклипов и стереофонических звуковых фрагментов одного диска CD-ROM
уже недостаточно. В то же время, например, разработанная компанией Sierra игра Phantasmagoria,
занимающая семь дисков CD-ROM, легко умещается на одном DVD-ROM.
