Az optikai lemez egy olyan adat, videó, vagy zene (bár utóbbi kettő is adat..) tárolására használt lapos, kerek, többnyire polikarbonát lemez, amelynek felületén az adat (szintén többnyire) mélyedések formájában van tárolva. A leolvasó egy lézersugarat bocsát ki, amelynek visszaverődési erősségétől függően lesz az érték 1 vagy 0. A lyukak mélysége a lézer hullámhosszának a fele, így ha onnan verődik vissza a sugár, gyengítés keletkezik, ezt érzékeli a leolvasófej. Az első szabadalom 1961-ben született az USA-ban, de az optikai lemezek felhasználása csak 1978-ban vált elterjedté (és akkor is csak Észak-Amerikában és Japánban).

LaserDisc

Az első optikai lemezfajta, 1978-ban került piacra (a Pioneer cég fejlesztésében), főleg filmek tárolására használták. Analóg módon tárolta az adatot. Népszerűségét beárnyékolta az olcsóbb VHS technológia fejlődése, ám a LD minősége köröket vert a VHS-ére, valamint tartósabb volt, mert a leolvasáshoz nem kellett fizikailag érintkezni a fejnek a lemezzel. Ellenben nehéz volt, könnyen sérült, és a házi felvétel nem volt megoldható. Egészen a DVD megjelenéséig használták, az utolsó filmet LD-re 2001-ben adták ki, Japánban.

Az átlagos LD 30 cm átmérőjű volt (a CD/DVD 12 cm), és két rétegből állt. Létezett 20 és 12 cm-es is, ám a méretével együtt csökkent a tárolási kapacitása is.

Európában sosem terjedt el ez a formátum.

Compact Disc

Közismert nevén a CD 1982-ben jelent meg a piacon, és először hangtárolásra szánták. Erre a célra a mai napig használják. 12 cm átmérőjű, és kb. 80 percnyi hanganyagot tud tárolni (CD formátumban). A CD technológia később fejlődött tovább, hogy mindennemű adat tárolásásra alkalmas legyen. Széles körű népszerűségnek örvendett, a csúcspont 2004-ben volt, ekkor világszerte 30 milliárd lemezt adtak el.

Történet

1979-ben fogott össze a Sony és a Pihilips, hogy továbbfejlesszék az optikai lemezek technológiáját. Egy évvel később megalkották a „Piros könyvet” (nem, nem Gyűrűk Ura…), amely a CD-k később használt általános jellemzőit tartalmazta. Megalkották az általános előállítási eljárást, amely a LaserDiscén alapult. Kifejlesztették azt a technológiát, amit ma EFM néven ismerünk, és amely lehetővé tette a tárolható adatok mennyiségének megnövelését. Fejlesztettek a lemezek sérülékenységén. Kifejlesztették a hibaellenőrző módszert, a CIRC-et. Ez minden harmadik byte után egy paritás byte-ot illesztett be.

1982-ben jelent meg a CD Ázsiában, majd rá egy évvel Amerikában. A CD-k ára innentől fogva jelentősen csökkenni kezdett, ezzel együtt nőtt a népszerűségük. Először inkább a gramafonfelvevők utódjának gondolták, mint egy általános tárolóeszköznek. Később született meg az általános fájltárolás elképzelése, ami először 1985-ben vált valóra. Ekkor jelent meg a CD-ROM, azután 1990-ben a CD-R(ecordable), ez szintén Sony-Philips fejlesztés.

EFM

Az adatok 8 bites tömbökre szedése, majd utána továbbontása 14 egységre egy tömb alapján - a tárolásnál az 1 és a 0 úgy különül el, hogy az 1 mindig változás (mélyedés → sima vagy sima → mélyedés), míg a 0 egy ugyanolyan egység. Például: 1110001110: mélyedés-sima-mélyedés-mélyedés-mélyedés-mélyedés-sima-mélyedés-sima-sima. Ez könnyebb olvashatóságot is tett lehetővé (lehet hogy a fenti példa nem felel meg az EFM szabályainak [azt hiszem van vmi ilyen, hogy egy 1-est legalább 3 db 0-nak kell követnie], de szemléltetésre jó).

Fizikai tulajdonságok

A CD egy 1.2 mm vastag polikarbonit műanyag lemezből áll, súlya kb. 16 gramm. Egy vékony alumínium (ritkán arany) réteggel bevonják az adattároló felületet, ez veri vissza a lézersugarakat. Erre jön még rá a védőréteg (lakk). Az adatokat itt is mélyedések formájában tárolják, köztük sima résszel (föld). A mélyedések egyenként 100 nm mély, 500 nm széles, hosszúsága 850 nm (850*10^(-9)) és 3,5 mikrométer (3,5*10^(-6)) között változik. A leolvasólézer hullámhossza 780 nm. Az adatokat spirálisan írják a lemezre. A 700 MiB-os lemezek annyiban különböznek, hogy a spirálok közti távolság csak 1.5 mikrométer, a 650 MiB-es CD-ken használt 1.6 helyett.

A CD olvasása belülről kifelé történik, így lehetővé teszi a többféle CD méret használatát. Messze a leggyakoribb méret a 12 cm-es, amely 74 vagy 80 percnyi hangot, és 650/700 MiB-nyi adatot képesek tárolni. Használnak még 8 cm-es CD-ket is („Mini-CD”), ezek 21 percnyi hang, vagy 184 MiB-nyi adat tárolására alkalmas. Ez utóbbi eredetileg szólóalbumoknak lett tervezve, de sosem terjedt el különösebben; a zenészek is inkább 12 cm-es CD-n adják ki szólólemezeiket.

Megjegyzés: Amit a boltban „650 MB”-os lemezként árulnak, az valójában 650 MiB, és 682 MB. Egy MB (megabyte) = 10^9 byte. A közérthetőség miatt terjedt el ez a forma, igazából, mint tudjuk, a váltószám 1024 volt. Az eredeti átváltásokat „..bibyte” formában szokták írni (egyelőre főleg külföldön), innen a MiB jelölés (mibibyte).

Olvasási sebesség: kb. 500 rpm (fordulat/másodperc) a CD belsejében, és 200 rpm a külsőbb részeken A középső tengelylyuk átmérője 15 mm. A lemez felülete 86.05 négyzetcentiméter. Az adattároló spirál hosszúsága 5.38 km.

Tárolási képesség

A CD lemezeket eredetileg 60 percnyi hanganyag tárolására tervezték, ehez 115 mm elég lett volna. Ellenben a Philips javaslatára ezt az értéket 74-re bővítették, hogy Beethoven 9. szimfóniája ráférjen egy CD-re. A hangformátum 16-bites, kétcsatornás. A négycsatornás rendszer is megengedett a Piros könyv szerint, de gyakorlatban sosem került alkalmazásra.

CD-R

Az írható CD-ken egy üres spirál található. Egy szenzitív réteggel van bevonva, amely az író lézer hatására megváltoztatja a színét, így tárolja és olvashatóvá teszi az adatokat. Idővel azonban a réteg fizikai tulajdonságai megváltoznak, amik végleges adatvesztéshez/sérüléshez vezetnek. Tesztek alapján ez az idő a tárolás minőségétől függően 20 és 100 év között van.

CD-RW

Az újraírható CD-k bevonata egy olyan anyagból készült, amely a lézer hatására megváltoztatja kristályszerkezetét, ezzel a visszaverési tulajdonságait. Ez a változás visszafordítható, vagyis a CD törölhető. Azonban a visszaverések hullámhosszban nincsen akkora különbség, így nehezebben olvasható lemezt kapunk. Különlegessége, hogy nem csak maximum, de minimum írási sebessége is van, ami alatt a felvétel nem megbízható - ezt a bevonat anyaga befolyásolja, és a használt lézer energiája (változik a felmelegedési/lehülési idő, ezért a későbbi visszaverési képesség). 1997-ben jelent meg a piacon, bár CD-MO néven 1988 óta fejlesztés alatt állt.

DVD

A DVD fizikai tulajdonságai megegyeznek a CD-jével, ám jelentősen nagyobb tárolási kapacitásra képes. A '90-es évek elején két nagyteljesítményű optikai lemez volt fejlesztés alatt, az egyik a Multimédia CompactDisc (Sony-Philips fejlesztés), a másik a Super Density Disc (ezt igazából az összes többi akkor jelentős cég fejleszette, szép japán nevük van…). Az IBM közbenjárásával a Philips-Sony feladta a saját projektjét, és egy feltétellel csatlakozott a Super Density Disc fejlesztésébe: a készülő lemeznek használnia kell az EFMPlus-t, habár ez 6%-kal kisebb lemezterületet biztosított (4,7 GB az 5 helyett). Az eredmény a DVD lett filmekre, és a DVD-ROM számítógépes alkalmazásoknak.

EFMPlus

Nagyon hasonló a fennt már említett EFM-hez, de 14 helyett 16 részre bontotta a byteokat. 6,25%-kal növeli a tárolási kapacitást az eredeti EFM-hez képest.

A rövidítésről

Sokan szokták kérdezni, hogy minek a rövidítése is a DVD. A jelenlegi hivatalos válasz: semminek. Eredetileg a nemhivatalos „Digital Videodisk” rövidítése volt, de 1995-ből, a véglegesítés időpontjából, azonban a „Digital Versatile Disk” maradt fenn. Ám a végleges DVD definícióban nincs említés a rövidítésről, ha egyáltalán van. Manapság mindkét vélt jelentés elterjedt, és használják is.

A "minuszos"

… Pontosabban a DVD-R és fajtái, ezek a DVD-R, DVD-R DL, DVD-RW, DVD-RW DL – az úgynevezett „minuszos” formátum, ez jelent meg elsőként a DVD formátumok közül. A nem-DL lemezek tárolási kapacitása 4,7 GB, azaz 4,382 GiB. Felépítésében ez is hasonló a CD-hez, egy festékréteg változtatja a lézervisszaverési tulajdonságait, így a visszavert lézer erősségét mérve eldönti az olvasó, hogy a jel 1 vagy 0. Vannak egy- illetve kétoldalú változatai, nyilván egy kétoldalú DVD kapacitásában megegyezik két egyoldalúval, ám írásukhoz nem elég a sima DVD író. Elnevezések terén megemlítendő a tárhely szerinti elnevezés, ezek közül a leggyakrabbana DVD-R9-ről hallunk talán (ha hallunk egyáltalán…). Semmi rejtély, a sima írható DVD-k különféle változatainak mind van ilyen neve: ez a kapacitásuk GB-ben, és feölfelé kerekítve. Tehát:

Oldalak száma/rétegek száma : elnevezés

1/1: DVD-R5 1/2: DVD-R9 2/1: DVD-R10 2/2: DVD-R18

DVD-R

Sima, egyszer írható formátum, az összes lejátszó támogatja.

DVD-RW

Az újraírható DVD e formájához használt technológia gyakorlatilag megegyezik az CD-RW-nél használttal, így a hátulütő is megmarad. Csak akkor lehet újraírni a lemezt, ha előtte minden adatot törlünk arról. Hivatalos adatok szerint ez a művelet kb. 1000-szer végezhető el. Gyakorlatilag az összes mai lejátszó tudja olvasni, a régebbi daraboknak ellenben gondot okozhat.

Dual Layer

Tulajdonképpen a neve magáért beszél. Két írható réteg található a lemezen (az egyik félig átlátszó a lézer számára, és fókuszálástól függ, hogy melyiket olvassa - de a rétegek közti váltáskor akár 2 mp-re is felakadhat a kép/hang), így az adattárolási kapacitás is majdnem megduplázódik. Például egy DVD-R DL 4,38 GiB helyett 7,92 GiB-re képes. A legtöbb lejátszó megbírkózik velük, ám íráshoz külön vas kell - ez nem jelentősen drágább, mint egy sima, viszont egy DVD-R9 és egy sima lemez között meglepően nagy eltérés van.

A "pluszos"

A „pluszos” DVD formátumokat a DVD+RW Alliance fejlesztette ki, és a szó szoros értelmében nem is nevezhetőek „DVD”-nek. Ennek az az oka, hogy az először kifejlesztett DVD+RW idejében már piacon volt a DVD-RW, így egy vetélytárs született, amit a DVD Forum (a DVD-RW gyártóji) nem ismert el. Ahogy azt a „DVD+RW Alliance” névből lehetett sejteni, a DVD+RW fejlődött ki először - ez volt lényegében a megalakulásuk oka. A tehcnológiát a Philipsnek szokták tulajdonítani.

DVD+RW

Gondoltam tartom magam a fejlesztési sorrendhez az érthetőség miatt… Ennek a lemeznek a nagy előnye a DVD-RW-vel szemben, hogy nem kell az egészet törölni, hogy újra lehessen írni. Ez hatalmas előny volt, hiszen így egy nagy floppynak lehet használni. A technika lényege, hogy 2048 Byte-os szektorokra bontja a lemezt, és így törlés esetén csak kisebb egységek vesznek el. Mivel sokáig nem támogatták a pluszos formátumokat a gyártók, ezért áthidaló megoldásként az Alliance kifejlesztette a bitsetting-et, amelynek lényege, hogy a felhasználó tudja módosítani a DVD típusát definiáló kódot a lemez elején - így például tud úgy viselkedni kompatibilitás szempontjából, mint egy DVD-RW. Ezek miatt nagy népszerűségnek örvendett.

DVD+R

A DVD+RW kiadása után a Szövetség fejleszteni akart a DVD-R-en is, így született meg a „pluszos” írható DVD. A különbségek? Átlagos felhasználó számára szinte észlelhetetlenek. 4,382 helyett csak 4,377 GiB, ám cserébe stabilabb írás gyorsabb sebességen. Továbbá más fejlesztések miatt kevesebb sérült vagy használhatatlan lemez keletkezik többszakaszos írásnál. Az üres DVD-R és a DVD+R lemezek eladási számai körülbelül megegyeznek - ám filmekhez inkább a DVD-R-t szokták előnyben részesíteni.

Double Layer

A Dual Layer megfelelője, ám az újraírható verzió még nem került piacra. A DVD+R DL gyakorlatilag megegyezik tulajdonságaiban a DVD-R DL.lel, de a fejlesztések ezen is megtalálhatóak. A számos elnevezés itt is él - DVD+R9 pl. a Double Layeres, egyoldalú – az elnevezések ugyanazok, csak természetesen minden „pluszos”. A DVD+RW DL megjelenését idénre tervezik.

DVD-RAM

A DVD-RAM mindkét fenn említett formátumot megelőzve, 1996-ban jelent meg, és a mai napig a legmegbízhatóbb mind közül. Az adatokat koncentrikus körök formájában tárolja; élettartama eléri a 30 évet is (fizikai sérülés nélkül). Könnyebben írható, mint a DVD+/-RW, mivel a legtöbb operációs rendszerben van beépített DVD-RAM támogatás - ugyanúgy lehet használni, mint egy floppy lemezt. Ezek miatt a legpraktikusabb formátum tárolásra és archiválásra - ám (érdekesmódon) mégsem használják annyira számítógépeknél: kézi kamerák, és biztonsági kamerák használják leginkább. Előzőnek a könnyű elérhetőség és adatmódosítás az előny, a másiknál pedig a hosszú élettartam. Adattárolási kapacitásban lényeges eltérés nincs a DVD-RAM és a +/- RW között. Ahogy az előzőeknél, itt is létezik egy illetve két oldalú lemez, viszont mindegyik egy rétegű. Kb. 100 000-szer lehet újraírni - sokkal többször, mint bármelyik másikat. Ez a szám az írási sebesség, fizikai sérülések, meghajtó, stb. függvényében változhat, de 'emberi' kezelés esetén a minimum 10 000, ami még mindig sokkal több, mint a DVD+/-RW esetében.

PDD

Egy másik érdekes formátum, melyről keveset hallunk. A rövidítés: Professional Disc for Data. És valóban, a PPD átmenet (bizonyos tekintetben) a DVD és a BluRay között. Ez a formátum 405 nm-es hullámhosszt használ a DVD 650, és a CD 750 nm-jével szemben, így a tárolási kapacitás 23 GB egy 12 cm átmérőjű lemezen. Ami még elképesztőbb, az az 1x-es sebessége: írásnál 72 MBit/sec, olvasásnál pedig 88 MBit/sec.

Ez a sebesség a legfőbb eltérés a BluRay és a PPD között - és ebből kifolyólag az ár. Ugyanis ezt csak nagyon jó minőségű alkatrészekkel és alapanyagokkal lehet elérni mind a lemezen, mind pedig a lejátszónál. Így 2004 közepén, amikor megjelent a formátum, egy SCSI-3-as meghajtó 2344 angol fontba került (ez átváltástól függően kb. 750 e- 1 millió HUF körül van), míg egy lemez 30 fontba. Ez nyilván megfizethetetlen a közember számára, de a filmgyártásban (félprofesszionális szinten) és tárolásban jelen volt és van - főleg a Sony támogatja (ahogy a fejlesztés is az övé volt).

BluRay Disc

Ez a formátum a használt kékes-ibolya színű, 405 nm-es lézerről kapta a nevét. Egy 12 cm átmérőjű, egyrétegű lemez 25 GB tárolására képes, míg két réteggel ez a szám 50 GB. Főleg jó minőségű videó és hang tárolására szánják, de természetesen bárminek a tárolására alkalmas (jó példa rá, hogy PlayStation 3-ra már adtak is ki játékokat BD-n). Egy 50 GB-s lemezen 23 órányi „normál” (SD - StandardDefinition; TV minőség) minőségű film fér el, vagy pedig 9 órányi jó minőségű (HD - HighDefinition). A változást a legtöbb TV-n még nem fogjuk látni, mivel a legtöbb mai TV SD-nél jobb minőségre nem képes (egyre többet emlegetett dolog a HD TV…). Természetesen az ilyen lemezeknek külön lejátszó is kell…

Lejátszók

A jelen állás szerint négy féle lejátszót különböztetnek meg, a videóknál mindenhol alapkövetelmény a BD-J is.

1.0

Ez a jelenleg elismert alapszabvány. Minden BD videólejátszó meg kell hogy feleljen ennek. Alapkövetelmény benne pl. a (minimum) 64 KByte-os beépített memória, a beállítások, könyvjelzők, stb. tárolására. Szinte minden lejátszónak több van 64-nél. Ez csak bevezető jellegű szabvány volt, amíg meg tudnak állapodni a végleges szabványon, ez lesz majd az 1.1…

1.1

2007 novemberétől életbe lépő szabvány, valószínűleg a végleges a BluRay videólejátszók számára. Kötelezővé teszi egy másodlagos dekóder beépítését, a kép a képben támogatáshoz, valamint felemeli a minimális beépített tárhelyet 256 MB-ra. 2007 október 31.-e után csak olyan lejátszók kerülhetnek a polcokra, melyek ennek a szabványnak megfelelnek, ám a már eladottakat nem kötelező felfejleszteni - bár néhány gyártó ígéretei szerint egy egyszerű firmware update-el (a lejátszón lévő program frissítésével) meg tudják oldani a vásárlók (ezen is látszik hogy bizonyos lejátszók erősen túlteljesítik a 64 KByte-ot…).

2.0

A BD-Live, amely kötelezővé teszi a hálózatra való csatlakozását a lejátszóknak, és immár 1 GB lesz a minimum beépített tárhely. Egyelőre nem jelentették be 2.0 kompatibilis eszköz megjelenését.

3

Ez a szabvány a BD hanglemezlejátszók szabványa, nem kötelező (nyilván) a videó dekódolás.

BD-J

BluRay Disc Java, ez támogatja a BD újdonságait: kép a képben, hálózati kapcsolat, és a helyi (lejátszóba épített) tárhely elérése.

Fejlesztés

A BluRay ma is erősen fejlesztés alatt áll, több téren is. Egyik a lemez tartóssága, mert bár a mostani lemezeket is bevonják gyártótól függő védőréteggel, még mindig elég sérülékenyek. Ezt akarják javítani, és szabványosítani.

A következő terület a kapacitás. Már bemutattak négyrétegű, 100 GB-os lemezeket, de csak módosított meghajtóval lehetett olvasni. Vannak olyan hírek, is, hogy készítettek 6 rétegű, 200 GB-s BD-t is. Egy bemutatón pedig bejelentettek egy technológiát, amellyel akár 10 rétegű lemez is készíthető, 250 GB kapacitással.

Szintén készül egy olyan lemez, ami egyfajta DVD/BD hibrid, DVD lejátszó is lejátsza, ám rosszabb minőséggel (nyilván), és a BD lejátszókban pedig ismét HD minőségű filmet kapunk.

Biztonság

A BD-n kiadott adatok védelme igen sokrétegű. Először is, ott van a BD-ROM Mark. Ez egy olyan része a BD-nek, amely fizikailag másképp van tárolva, mint az adatok: az adatok másolásával a BD-ROM Mark nem másolható. Enélkül pedig nem lehet a filmet dekódolni. Ha valaki azonban mégis megszerzi, akkor újabb akadályba ütközik: írható BD lemezhez BD-ROM Markot hozzáadni csak speciális, számozott, nyilvántartott eszközökkel lehet.

A másik nagy akadály az AACS - Advanced Access Content System - használata. Ez egy olyan kódolási és dekódolási rendszer, amely a folyamat során nem csak adatok formájában tárolt részeit használja a lemeznek, hanem fizikai tulajdonságokat is. Például a lemez sorozatszámát. Igazából elég bonyolult, nem nagyon értem, szóval nem próbálom elmagyarázni, de elég jól működik. Ám néhányaknak máris sikerült áttörniük rajta… Semmi sem tökéletes.

== Megjegyzés ==

Eddig érdekes, de a beígért folytatásra kíváncsiak lennénk! [bb]

Szeretném is írni, csak sajnos most otthnon nem nagyon műáködik az internet, és ennyi időm nincs fölöslegesen, amit a suli könyvtárában/sztechtermében/stb tudnék eltölteni…. [Jeszy]

oktatas/informatika/alapismeretek/optikai_meghajtok.txt · Utolsó módosítás: 2019/06/04 13:57 szerkesztette: barnkopf
CC Attribution-Share Alike 4.0 International
Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0