9. ábra: CD lemez keresztmetszeti képe
Optikai adattárolás eszköze a CD és a DVD lemez, műszaki adataikat az alábbi táblázat foglalja össze:
VII. táblázat: CD és DVD lemez műszaki adatai
|
6.1. A CD
9. ábra: CD lemez keresztmetszeti képe |
A CD lemez szerkezete
A CD lemezek négy rétegből épülnek fel, a lemez fizikai felépítésére szabványok vonatkoznak:
- meghatározott sűrűséggel rendelkező, egyenletes felületű műanyag réteg. A műanyag réteg fénytörési tulajdonságait felhasználják a lézersugár fókuszálására. Ebbe rétegbe sajtolják bele a piteket, az adatokat tároló lyukacskákat.
- 40 nm vastagságú tükröző alumínium réteg
- 6 µm vastag védőréteg
- a negyedik réteg a lemez címkéje
Ajánlott link:
6.2. A CD-ROM meghajtó
Az eltérő forrású szabványos méretű lemezeket fogadó CD-meghajtó a lemezt állandó lineáris, vagy állandó szögsebességgel forgatja. A meghajtó fókuszált lézerfeje nagy pontossággal követi a lemezre írt spirális sávot. A lemezt egy motorikusan mozgatható tálca húzza a hordozókereten belül található optikai rendszer fölé. (Ismerünk még kazettás lemezadagolási módot is, valamint léteznek egyszerre több lemez fogadására alkalmas meghajtók is.) Az optikai rendszer elsődleges feladata a CD-n tárolt lyuk információ digitális jelekké alakítása. Legalább ennyire fontos, hogy a fej a spirális kanyarodó felírást pontosan kövesse. Az adatok kiolvasása az 1,2 mm vastagságú polikarbonát hordozóréteg felöl történik, lézerdióda fókuszált fényének segítségével, belülről kifelé haladó spirálvonal mentén. A spirálvonal 0,5 mm, két nyomvonal közötti terület 1,6 mm. A digitális adatokat a pitek és a köztük helyezkedő sík területek, a landok adják meg. A lemez letapogatása a fényinterferencia jelenségén alapul. A lézerdióda állandó hullámhosszúságú fénye letapogatja a tükröző bevonattal ellátott pitrendszert. A letapogató nyaláb a land-ról visszaverődik, ez digitálisan 1 jelet jelent. A fénynyaláb visszaverődése a pit-ről már ellenkező fázisban történik, a visszavert fény intenzitása alacsonyabb, ez lesz a digitális 0 jel. Az információ letapogatása az óramutató járásával ellentétes irányban történik, a cimkézett oldallal szembeni oldalról. A cd fordulatszáma változik az olvasás helyétől függően, hogy a letapogatás és az információ sebessége állandó maradjon. A cd felületén való tájékozódásra három sugárnyalábot használnak – a lézerdióda fényét egy optikai rácson vezetik keresztül- egy olvas és fókuszál, kettő pedig az információs sávon belül tart.
CD-lejátszási módok:
- CAV (Constant Angular Velocity): állandó szögsebességű lejátszás. A lemez különböző területein az adatsebesség eltér, mert a CD forgási sebessége állandó.
- CLV (Constant Linear Velocity): állandó lineáris sebességű lejátszás. A CD forgási sebessége a csigavonalban kifelé tekeredő barázdákhoz igazodva folyamatosan változik, állandó adatsebességet eredményezve. (Holzinger [2004] 199. old.)
A fordulatszám szabályozása miatt az CD átlagos elérési ideje – a merevlemez elérési idejéhez képest – lassú. CD lemezek esetében az információ kiolvasása azonos mechanizmus alapján történik, a különbség az egyes CD típusok kódolási algoritmusában fordulhat elő.
10. ábra: A CD-ROM meghajtó optikája |
Ajánlott linkek:
- Minden, amit a CD meghajtókról tudni kell
CD-ROM meghajtókat gyártó cégek:
- ASUS
- LG
- Samsung
- TEAC
- Plextor
- Pioneer
- NEC
6.3. Állománykezelés a CD-n
Az CD lemez állománykezelése a merevlemezekéhez hasonlóan történik, a CD lemez belső sajátosságainak figyelembevételével (a fájl elérése a tartalomjegyzéken keresztül).
A CD lemezeken történő adattárolás szabványosításra került a CD meghajtók támogatása érdekében.
A CD-ROM lemez fizikai tulajdonságait az ISO/IEC 10149 szabvány határozza meg:
- lemezre vonatkozó előírások
- az optikai rendszer és vezérlése
- modulációs rendszer és hibajavítás 1. szint
- alcsatorna-rendszer
A lemezt geometriailag meghatározható részekre osztották fel, az egyes területek feladatai:
- Lead In (Bevezetés): a lemez adatai (sávok száma, sávok kezdetének, végének a címe)
- Table Of Content (TOC) (Tartalomjegyzék): A CD-n található fájlok adatai, a lemez „térképe” (kezdőcím, méret, stb.)
- Programterület: Felhasználói adatok
- Lead Out (Kivezetés): Lemez és szekció végjel
A lemezen található adatok kódolása négy szinten zajlik. Az adattárolási hierarchia legalján található a fizikai kódolás (ami mikroszkopikus méretű lyukakkal és a köztük lévő ép felületekkel kerül megvalósításra), ezt követi a lemez sávszervezése. A harmadik szinten a sávokra épülő állománykezelő rendszer található, és végül az alkalmazói program következik.
A CD-ROM és az Audio CD rendszer is szektorokra osztja a lemez felületét. Audio CD esetén a szektorok tartalmának nincs jelentősége, míg a CD-ROM-nál felhasználói és egyéb (vezérlő és hibajavító) adatok találhatók benne. A CD-ROM szektorfelépítése meghatározott, többféle szektortagolással értelmezhető.
A CD-ROM lemez található adatok legkisebb egysége a blokk, melyben 24 adatbájt található. 98 adatblokkból áll egy szektort, egy szektorban 2352 adatbájt fér el. Minden lemez legfeljebb 333000 szektort tartalmazhat. A CD 747 Mbájt kapacitása és 74 perc játékideje úgy lenne elérhető, ha az adatok tárolására az összes szektor minden bájtját felhasználnánk. Az Audio CD az összes bájtot használja hangadatainak tárolására, a CD-ROM a szektorok egyes bájtjait a szektor azonosítására, fejlécek, szektormódok, időadatok azonosítására használ fel.
Ajánlott linkek:
6.4. A CD lemezek formátumai
A CD lemezek felhasználási területétől függ a rögzítéskor alkalmazott adatformátum. A különböző adatformátummal alkotott lemezek korábban más-más CD-olvasó berendezést követeltek, a ma forgalomba kerülő CD meghajtók ezen formátumok mindegyikét kezelni tudják.
A különböző CD-formátumokat tartalmazó adattárolóra vonatkozó szabványokat az úgynevezett „színes könyvek” írják le.
VIII. táblázat: CD lemez formátumok és a „Színes könyvek”
|
Ajánlott linkek:
- CD lemezformátumok, szabványleírások
6.5. DVD
A CD lemez kapacitása szűkösnek bizonyult, amikor a felhasználók mozgóképes állományokkal kezdtek dolgozni. A mozifilmek számítógépes lejátszásakor felmerült problémát – egy átlagos film nem fért el egy CD lemezen – egy jobb minőségű és hosszabb játékidejű média kifejlesztésével próbálták orvosolni.
Az új adathordozóval szemben a Hollywood Advisory Group az alábbi követelményeket állította fel 1994-ben:
- a teljes film egy lemezen férjen el
- a képminőség más fogyasztói rendszereknél jobb legyen
- jó minőségű (Surround) hangrendszerekkel kompatibilis legyen
- a képet több nyelvű feliratozás kísérhesse
- a lemez másolásvédelme megoldható legyen
- alkalmazzon több méretarányt
- a lemez tartalma több változatban elérhető legyen
- a film megnézése legyen korhatárhoz köthető
A Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba és JVC cégek 1995-ben konzorciumot alkottak és lefektették az új optikai tároló alapvető műszaki paramétereit, melyet DVD-nek neveztek el. A DVD fantázianév alatt kezdetben Digital Video Disc-et értettek, később a Digital Versatile Disc (sokoldalú digitális lemez) megnevezést használták. DVD rendszer kompatíbilis a CD-lemezekkel, olvasásukat kettős fókuszú optikai rendszerrel, vagy külön olvasólézerrel oldják meg. DVD lemez megjelenési formája hasonlít a CD-lemezéhez, azonban tárolási kapacitása - az oldalak és tárolási rétegek számától függően – a CD kapacitásának 7-25-szöröse.
A DVD-lemez két 0,6 mm vastagságú lemez összeragasztásával készül, mindkét oldalon két felvételi réteg kialakításával tárolhatóak adatokat. A DVD lemez CD lemezzel szembeni nagyobb kapacitásának okai:
- két oldal és a két réteg bevezetése
- csökkent a lyukak mérete
- spirális sávok sűrűségének növelése
- a hasznos lemezfelület növelése
- finomabban fókuszálható lézer
- merevebb lemez
DVD lemezek típusai:
- Egyrétegű, egyoldalas (DVD-5) SS-SL (Single Slide, Single Layer)
- Kétrétegű, egyoldalas (DVD-9) SS-DL (Single Side, Dual Layer)
- Kétrétegű, egyoldalas SS-RSDL (Single Side, Reverse-Spiral Dual Layer)
- Egyrétegű, kétoldalas (DVD-10) DS-SL (Dual Side, Single Layer)
- Kétrétegű, kétoldalas (DVD-17) DS-DL (Dual Side, Dual Layer)
- Kétrétegű, kétoldalas DS-RSDL (Dual Side, Reverse-Spiral Dual Layer) (Porázik)
Ajánlott linkek:
- Pölöskey István: Játékfilm vagy filmjáték. Mi a DVD?
- DVD /Digital Versatile Disc/
- Gyakran Ismételt Kérdések (és válaszok) a DVD-ről
6.6. DVD-ROM meghajtó
11. ábra: A DVD-ROM meghajtó optikája |
A DVD lemezeken kisebb méretű lyukak és közök találhatóak, valamint a spirális sávok távolsága is kisebb, így a lézerhullámhosszt csökkentve kisebb fényfoltra történik a főkuszálás. A DVD-CD kompatibilitás jegyében a DVD meghajtó egységek két különböző lencserendszert használnak a két különböző optikai tároló olvasásához. A holografikus lencsefelület közepén található bevágások hosszabb, a lencse széle – ahol nincsenek bevágások – rövidebb fókuszt eredményeznek. Egyes meghajtók ikerlencsés megoldással olvassák a CD-t és a DVD-t.
Ajánlott linkek:
DVD meghajtókat gyártó cégek:
- ASUS
- LG
- Pioneer
- Samsung
- Toshiba
A DVD-lemezen lévő adatok formázása a megváltozott szektorformátum és állománykezelő rendszer miatt eltér a CD-lemezétől.
A szektorok 2064 bájt méretűek, ebből 2048 a felhasználói adatbájt. Egy teljes szektor 12 sorra tagolódik, minden sorban 172 bájttal. Az első sor 12 bájt fejléccel kezdődik, az utolsó sor végén pedig négy bájt hibaérzékelő kódmező található. A fejléc végén 6 bájt méretű, különböző célokra fenntartott mező található.
A DVD lemezek egyedi belső szerkezete miatt új állománykezelő rendszert alkalmaznak: UDF/ISO 9660 hídforma (ISO 9660 és az UDF - Universal Disc Format keresztezéséből)
Jellemzői:
- nincs 8.3 név konvenció (8 karakter az állomány neve, 3 karakter a kiterjesztés)
- a név 256 karakter hosszú lehet
- a névben keverhető a kis- és nagybetű
- tiltott karakterek nincsenek
- használhatók a nemzeti karakterek
- az állomány több különálló részben tárolható
A DVD lemezen két fajta információ található:
- navigációs információ: a lemez állományaira mutat, (a FAT tábla bejegyzéseihez hasonló feladatokat lát el)
- megjelenítési információ: maguk az adatok.
A DVD szabványait továbbra is a különböző Book-okban írják le, azokat ABC betűvel látják el:
IX. táblázat: DVD szabványkönyvek
|
- Számítógépes és multimédiás információk tárolása
- Másolás ellen védett lemez
- UDF/ISO 9660 hídformátumú állománykezelő rendszer
- Egyszerű, gyors adatátvitel
- Kompatibilitás a CD-ROM lemezekkel
- Olcsó meghajtó eszközök és lemezek
- Nagy tárolókapacitás
- Megbízható adattárolás
„B” könyv (DVD-Video)
- Másolás ellen védett
- Állománykezelő-rendszer: UDF/ISO 9660 hídformátum
- Korhatárhoz kötött lejátszás
- Különleges hatások lejátszáskor (kimerevítés, léptetés előre, stb.)
- Menük, beavatkozási lehetőségek
- Többfajta kimenet: videó, RF, digitális audió
- Video CD és Laserdisc kompatibilitás
- Hatcsatornás audiokimenet belső audiodekóderről
- Visszafelé léptetés képkockánként
Ajánlott linkek:
