7. Discuri optice

1Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (07-2)

7. Discuri optice

Clasificarea discurilor opticeSuportul fizic al discurilor compactOrganizarea și codificarea datelorUnitatea CD-ROMTipuri de discuri compactDiscuri DVDDiscuri Blu-ray

13.01.2016


Discuri DVD

Discuri DVDPrezentare generalăDiscul DVD-ROMDiscul DVD-VideoDiscul DVD-AudioDiscul DVD-RDiscul DVD+RDiscul DVD-RAMDiscul DVD-RWDiscul DVD+RW

13.01.2016


Prezentare generală (1)DVD – Digital Video Disc, Digital Versatile DiscElaborat de DVD Consortium transformat în DVD Forum (www.dvdforum.org)Caracteristici:

1, 2, 3 sau 4 straturiCapacitatea este mai ridicată: 4,38 GB (1 strat), 15,9 GB (4 straturi)Dimensiunile cavităților sunt mai reduseDistanța între piste este mai redusăLungimea de undă a razei laser: 650 nm

13.01.2016

http://www.dvdforum.org/


Prezentare generală (2)

13.01.2016

CD DVD



13.01.2016

Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (07-2) 6


Discuri DVD cu o față și cu două fețe

13.01.2016



Capacitatea unui disc cu două straturi este mai mică decât dublul capacității unui disc cu un singur strat:

Lungimea minimă a cavităților de pe ambele straturi este mărită de la 0,4 µm la 0,44 µm Viteza liniară a fasciculului este de 3,84 m/s la discurile cu un strat, față de 3,49 m/s la discurile cu două straturi

13.01.2016


Discuri DVD

Discuri DVD Prezentare generalăDiscul DVD-ROMDiscul DVD-VideoDiscul DVD-AudioDiscul DVD-RDiscul DVD+RDiscul DVD-RAMDiscul DVD-RWDiscul DVD+RW

13.01.2016


Discul DVD-ROM (1)

Dimensiunea sectorului: 2064 B (2048 B de date)Sectorul este împărțit în 12 linii 172 B

Prima linie conține antetul sectorului (12 B)Identificatorul (ID) sectorului (4 B)Cod pentru corecția erorilor ID (2 B)Zonă rezervată (6 B)

Următorii 160 B din prima linie conțin dateUltima linie conține 4 B pentru detecția și corecția erorilor zonei de date

13.01.2016


Discul DVD-ROM (2)

Un număr de 16 sectoare formează un blocSectoarele sunt plasate dispersat pe discSe adaugă 10 B liniilor din fiecare sector pentru codul de corecție a erorilor (ECC)Un bloc conține 16 linii suplimentare pentru codul ECCRezultă un bloc de 37.856 B

Este permisă înregistrarea atât prin metoda CLV, cât și prin metoda CAV

13.01.2016


Discul DVD-ROM (3)

Discurile DVD pot utiliza sistemul de fișiere UDF (Universal Disk Format)

Definit de asociația OSTA (Optical Storage Technology Association), www.osta.orgBazat pe standardul ISO 13346/ECMA-167Destinat discurilor DVD și CD-R/RW ca înlocuitor al sistemului ISO 9660Independent de SOUDF definește structurile de date, seturile de caractere, metodele de citire/scriere

13.01.2016

http://www.osta.org/


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD-Video (1)

Conține informații video comprimateFormat video pentru ecran lat

Filmele au factori de aspect de 16:9 sau 20:9 Opțiuni la transferul filmelor în format video pentru ecrane cu factorul 4:3

Tăierea marginilor laterale ale imaginii Micșorarea imaginii (format “letterbox”)

Discurile DVD permit înregistrarea filmelor cu factorul de aspect 16:9 aparate TV cu definiție înaltă (HDTV)

13.01.2016



InteractivitateEste posibilă redarea filmului din orice punct, suspendarea redării, redarea cu o viteză lentă sau rapidă Aplicații:

Alternative multiple pentru terminarea unui filmJocuri video interactiveÎnregistrarea cu camere din unghiuri diferite

Discul este împărțit în titluri (filme sau albume) și părți de titluri (capitole)

13.01.2016



Titlurile sunt formate din celule legate prin unul sau mai multe lanțuri de program redarea secvențială sau în ordine aleatoare Celulele individuale pot fi utilizate de mai multe lanțuri de program

Subtitrări și limbi multiple32 de piste pentru subtitrăriPână la 8 piste de sunet pentru limbi diferite (fiecare cu canale multiple)

13.01.2016



Calitate video mai ridicatăInformațiile video digitale sunt comprimate prin metoda MPEG-2Sisteme video care pot fi utilizate:

PAL/SECAM: 625 linii; 25 cadre/s (întrețesut)NTSC: 525 linii; 29,97 cadre/s (întrețesut)

Sunt tipice și imaginile cu 24 cadre/s provenite din filme, în mod progresiv (ne-întrețesut)

13.01.2016



Rezoluția maximă a imaginilor:720576 (PAL; 25 cadre/s)720480 (NTSC; 29,97 cadre/s)

În cazul imaginilor video necomprimate, rata de biți este de 124,416 Mbiți/s Rata de biți maximă a imaginilor video comprimate: 9,8 Mbiți/s; rata medie: ~3,5 Mbiți/s (o reducere de 36:1) Numărul de linii pentru aparatele TV: 540 (TV standard), 405 (TV cu ecran lat 16:9)

13.01.2016



Calitate audio mai ridicatăFiecare din cele 8 piste audio poate avea unul din următoarele trei formate:

LPCM (Linear PCM): 1 până la 8 canale Dolby Digital (AC-3): 1 până la 5.1 canale MPEG-2 audio: 1 până la 5.1 sau 7.1 canale

Sunt prevăzute alte două formate opționale (necesită decodoare externe):

DTS (Digital Theater System)SDDS (Sony Dynamic Digital Sound)

13.01.2016



Dolby DigitalFormat audio digital multi-canalUtilizează o tehnologie de codificare cu pierderi (AC-3) a datelor audio originale PCMRata de eșantionare: 48 KHz, până la 24 biți pe eșantionRata de biți: 64 .. 448 Kbiți/s (384 Kbiți/s pentru 5.1 canale)Este formatul utilizat pentru pistele audio la majoritatea discurilor DVD

13.01.2016



MPEG audioFormat audio digital multi-canal Utilizează o compresie cu pierderi a datelor audio originale PCM Sunt permise formatele MPEG-1 și MPEG-2Rata de eșantionare: 48 KHz, 16 biți pe eșantionRata de biți: 32 .. 912 Kbiți/s (384 Kbiți/s este rata medie normală)Formatele MPEG-2 Layer-3 (MP3) și MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding) nu sunt permise

13.01.2016


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD-Audio (1)

Este destinat înregistrărilor audio cu înaltă fidelitateAvantaje față de discul CD-DA:

Calitate audio mai ridicatăCanale suplimentare pentru sunet spațial

Rate de eșantionare:44,1 KHz și multipli (88,2; 176,4 KHz)48 KHz și multipli (96; 192 KHz)

Număr de biți pe eșantion: 16; 20; 2413.01.2016



Număr de canale: 1 .. 6Cele mai utilizate formate: stereo, 5.1

Gama dinamică maximă (192 KHz, 24 biți): 144 dBRata maximă a datelor: 9,6 Mbps

La calitatea maximă: 2 canale, ~67 min.Se poate utiliza compresia

Fără pierderi: MLP (Meridian Lossless Packing) ~135 min. pentru: 5.1 canale, 96 KHz, 24 biți pe eșantion

13.01.2016



Compatibilitatea cu aparatele stereo: printr-o tehnică de conversie a formatului cu 5.1 canale în formatul stereo Discurile DVD-Audio mai pot conține: meniuri pentru navigare; texte pentru subtitrări; imagini statice; o zonă DVD-VideoExistă discuri formatate ca DVD-Audio pe o față și DVD-Video pe cealaltă fațăProtecția la copiere: CPPM (Content Protection for Prerecorded Media), elaborat de 4C Entity

13.01.2016


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD-R (1)A fost dezvoltat de firma Pioneer Formatul este aprobat de DVD ForumUtilizează o tehnologie asemănătoare cu cea a discurilor CD-R

Vopselele organice sunt diferiteDouă variante: DVD-R(A) și DVD-R(G)DVD-R(A) (Authoring)

Destinat aplicațiilor profesioniste: arhivare, producția discurilorLungimea de undă a laserului: 635 nm

13.01.2016


Discul DVD-R (2)

DVD-R(G) (General purpose)Destinat aplicațiilor obișnuite (de consum)Lungimea de undă a laserului: 650 nmCostul unităților și al suportului este mai redus comparativ cu cel al DVD-R(A)Include un sistem de protecție la copiere

Unitățile DVD-R(G) nu pot copia discuri DVD care utilizează un sistem de criptare

Capacitatea: 4,38 GB (un strat – SL); 7,95 GB (două straturi – DL)

13.01.2016


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD+R (1)

A fost dezvoltat de DVD+RW Alliance (www.dvdrw.com) Formatul nu este aprobat de DVD ForumDiscurile se pot înregistra o singură datăCapacitatea: 4,37 GB (SL); 7,92 GB (DL)Unitățile DVD+R nu sunt compatibile cu unitățile DVD-R

De obicei, unitățile sunt hibride: DVDR

13.01.2016

http://www.dvdrw.com/


Discul DVD+R (2)Discul este gravat cu o canelură spiralată având o deviație sinusoidală

Frecvența sinusoidei: 817 KHz (la viteza 1x)Permite poziționarea corectă a spotului și controlul vitezei de rotațieConține informații de adresare pentru blocuri ADIP (ADdress In Pre-groove) Informațiile de adresare sunt memorate prin modulația în fază a sinusoidei

13.01.2016


Discul DVD+R (3)

Îmbunătățiri față de tehnologia DVD-RSistemul de control al poziției spotului și de adresare ADIP este mai puțin susceptibil la interferențe și erori

Fiabilitate mai ridicată la viteze mai mariSistemul de gestiune al erorilor este mai robust

Scriere mai precisă, indiferent de calitatea suportului

Înlănțuirea mai precisă a sesiunilor multiple13.01.2016


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD-RAM (1)

Elaborat de DVD Forum Utilizează tehnologia cu schimbare de fază, ca și discurile CD-RWDatele sunt memorate pe piste concentriceSe utilizează o canelură spiralată pentru sincronizarea scrierii datelor cu rotația discului

Canelura este gravată în timpul fabricațieiExistă marcaje de date în interiorul și exteriorul canelurii

13.01.2016


Discul DVD-RAM (2)

Discurile din prima generație aveau o capacitate de 2,40 GBUlterior, capacitatea a fost extinsă la 4,38 GB

Reducerea dimensiunii marcajelor (de la 0,43 µm la 0,30 µm)Reducerea distanței între piste (de la 0,74 µm la 0,59 µm)

Se utilizează sectorizarea hardwareAntetele sectoarelor sunt gravate pe disc în timpul fabricației

13.01.2016


Discul DVD-RAM (3)

Sectorizarea hardware a discurilor DVD-RAM

13.01.2016


Discul DVD-RAM (4)

Primele discuri erau disponibile numai încasetate într-un cartuș Unitățile actuale permit utilizarea discurilor cu sau fără cartușTipul discului este indicat printr-o cifră

Tip 1: 120 mm, cu cartuș, inamovibilTip 2: 120 mm, cu cartuș, amovibil, o fațăTip 5: 120 mm, fără cartuș, două fețeTip 9: 80 mm, fără cartuș, o față

13.01.2016


Discul DVD-RAM (5)

13.01.2016


Discul DVD-RAM (6)

Avantaje ale discurilor DVD-RAMDurata de viață ridicată (min. 30 ani)Numărul de rescrieri: peste 100.000

La viteze mai mari, numărul de rescrieri este mai redus (la viteza de 5x → 10.000)

Scriere fiabilă: verificare de către unitateSistem de gestiune a defectelor de pe discNu este necesar un program de scriere

Discul poate fi accesat ca și un disc magnetic amovibil

13.01.2016


Discul DVD-RAM (7)

Acces rapid la fișiere de dimensiuni reduseLa înregistratoarele video, discurile pot fi scrise și citite în același timp

Dezavantaje ale discurilor DVD-RAMCompatibilitate mai redusă comparativ cu alte discuri reinscriptibile Costul mai ridicat al discurilorViteza de scriere mai redusă

13.01.2016


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD-RW (1)

A fost dezvoltat de firma Pioneer Formatul este aprobat de DVD ForumProvine din formatul DVD-R(A)Pentru suportul fizic se utilizează tehnologia cu schimbare de fază

Gradul de reflexie este mai redus (18..30% față de 45..80% pentru DVD-ROM)Primele unități confundau discurile DVD-RW cu discurile DVD-ROM cu două straturi

13.01.2016


Discul DVD-RW (2)

Discurile neînregistrate conțin:Informații de adresare între caneluri O pistă lead-in protecția la copiere

Avantaje:Posibilitatea ștergerii și rescrieriiDacă există erori de scriere, discul poate fi utilizat prin ștergerea datelor eronate Discurile DVD-RW pot fi citite de majoritatea unităților DVD actuale

Numărul de rescrieri: ~100013.01.2016


Discuri DVD


13.01.2016


Discul DVD+RW (1)

A fost dezvoltat de DVD+RW AllianceFormatul nu este aprobat de DVD ForumA fost elaborat ca un suport cu acces aleatorIntenția era de a asigura compatibilitatea cu unitățile DVD obișnuite

Totuși, unitățile DVD+RW nu sunt compatibile cu unitățile DVD-RWDe obicei, unitățile sunt hibride, DVDRW

Se utilizează aceeași tehnologie cu schimbare de fază ca și la discurile CD-RW și DVD-RW

13.01.2016


Discul DVD+RW (2)

Pentru înregistrare se poate utiliza și metoda CAV (pe lângă metoda CLV)

Cresc performanțele la accesul aleatorScade energia consumată

Se utilizează același tip de canelură spiralată ca și la discurile DVD+R

Codifică adresele blocurilor de 32 KBFiecare grup de 2 KB poate fi localizat precis grupurile pot fi rescrise independent

13.01.2016


Discul DVD+RW (3)

Deviația sinusoidală cu o frecvență ridicată a canelurii permite înlănțuirea fără pierderi

La alte discuri reinscriptibile, o parte din blocuri sunt alocate ca blocuri de legătură începutul și sfârșitul scrieriiLa discurile DVD+RW, nu sunt necesare blocuri de legăturăEste posibilă continuarea scrierii după o zonă scrisă anterior cu o precizie de 1 µm

13.01.2016


Discul DVD+RW (4)

Discurile DVD+RW trebuie formatate înainte de utilizare

Unitățile DVD+RW formatează discurile în mod automatDacă formatarea este întreruptă, unitatea va relua formatarea la următoarea inserare a discului

Se utilizează un sistem automat de gestiune a defectelor

Zonele cu defecte sunt mascate 13.01.2016


7. Discuri optice

Clasificarea discurilor opticeSuportul fizic al discurilor compactOrganizarea și codificarea datelorUnitatea CD-ROMTipuri de discuri compactDiscuri DVDDiscuri Blu-ray

13.01.2016


Discuri Blu-ray

Discuri Blu-rayPrezentare generalăFormatul BD-R/RE AVFormatul BD-ROM AVDiscuri Blu-ray de capacitate ridicată

13.01.2016



BD – Blu-ray DiscAu fost dezvoltate de Blu-ray Disc Association (Sony, Pioneer, Dell, Apple)Diametru de 12 cm sau 8 cmUtilizează un laser cu lungimea de undă de 405 nm (albastru-violet)Capacitate mai ridicată față de discuri DVD:

Un strat (SL): 23,28 GB (25 GB în zecimal)Două straturi (DL): 46,56 GB (50 GB în zec.)

13.01.2016


Prezentare generală (2)Focalizarea este mai precisă

Depinde de difracție și lungimea de undăStratul de înregistrare este mai apropiat de suprafața disculuiLungimea de undă este mai redusă

Dimensiunile cavităților sunt mai reduseLungimea minimă: 0,15 µm (0,4 µm la DVD)

Distanța între piste este mai redusă0,32 µm (0,74 µm la DVD)

Codificarea datelor este mai eficientă13.01.2016



13.01.2016


Prezentare generală (4)Primele discuri necesitau un cartuș protectorDiscurile actuale sunt acoperite cu un strat protector dur cartușul nu este necesar

Rășină pe bază de bioxid de siliciuStrat transparent și subțire (2 .. 5 µm)Protejează împotriva efectelor lovirii accidentaleÎmpiedică depunerea prafului și a amprentelor material conductor

13.01.2016


Tipuri de discuriBD ROMBD-R (BD-Recordable)BD-RE (BD-Rewritable)Fiecare tip are și un format AV (Audio Visual)

Viteze de scriere și de citireRata de transfer la viteza 1x: 4,29 MB/sViteze mai ridicate: 2x, 4x, …, 12x

13.01.2016 54Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (07-2)


Viteza BD Rata de transfer (MB/s)

Viteza DVD echivalentă

Viteza CD echivalentă

1x 4,29 3,3x 29,4x

1,5x 6,43 4,9x 44,1x

2x 8,57 6,5x 58,8x

4x 17,15 13,0x 117,5x

6x 25,72 19,5x 176,3x

8x 34,30 26,0x 235,1x

10x 42,87 32,5x 293,8x

12x 51,45 39,0x 352,6x



Metode de rotație a disculuiViteză liniară constantă (CLV): aprox. 4,9 m/s la o viteză de 1x Viteză unghiulară constantă (CAV): viteza de rotație este constantăViteză liniară constantă pe zone (ZCLV): discul este împărțit în zone; în fiecare zonă se utilizează, treptat, o viteză CLV mai mareViteză unghiulară constantă parțial (PCAV): CAV (aproape de centru) + CLV


Discuri Blu-ray



Formatul BD-R/RE AV (1)

Destinat pentru înregistrarea și redarea transmisiunilor TV pe discuri BD-R și BD-RE

Aprox. 2 ore de material HD sau 12 ore de material SD pe un disc cu un strat

Multiplexarea video și audio: se utilizează formatul MPEG-2 Transport Stream

Pachete de 188 B Se multiplexează canale multiple (TV, audio) și informații ale ghidului electronic al programului (EPG)


Formatul BD-R/RE AV (2)

Discurile BD-R/RE AV acceptă și date de la un înregistrator video HD

Șiruri în formatul MPEG-2Două nivele ale structurii de organizare pentru gestiunea datelor AV

Nivelul clipurilor: conține șiruri de transport parțiale și fișiere de informații ale clipurilorNivelul listelor de redare: utilizatorul poate vizualiza, edita și grupa clipurile prin fișiere ale listelor de redare


Discuri Blu-ray



Formatul BD-ROM AV (1)

Destinat pentru distribuția filmelor HDModul High Definition Movie (HDMV)

Facilități DVD-Video extinse: imagini video HD; posibilități mai sofisticate de navigare și de vizualizare

Modul BD Java (BD-J)Mediu pentru dezvoltarea aplicațiilorPermite interactivitatea și conexiunea opțională la Internet și la rețea



Utilizează același format MPEG-2 Transport Stream

Șirul de transport este format prin codificarea și multiplexarea fiecărei componente

Discuri BD-ROM AV (HDMV, BD-J) cu conținut video 2D: sunt redate la viteza CLV 1,5x (6,4 MB/s)Discuri BD-ROM AV cu conținut video 3D: sunt redate la viteza CLV 2x (8,5 MB/s)



Modul HDMVȘirul multiplexat poate fi extins cu șiruri individuale înregistrate separat sunt decodificate în același timpFacilități: subtitrare, meniuri, sunete Imaginea redată: formată prin suprapunerea a cinci plane de imagini independentePlanul BD-J de fundalDouă plane video (primar, secundar): permit facilitatea “picture-in-picture” (PiP)



Planul graficii de prezentare: pentru subtitrajPlanul graficii interactive: pentru meniuri grafice (informații, butoane pentru navigare) Până la nouă șiruri videoRezoluții de la 720 × 480 (SD, 60i) la 1920 × 1080 (HD, 60i)Metode de codificare video:

MPEG-2MPEG-4 AVC/H.264VC-1 (Microsoft Windows Media)



Până la 32 de șiruri audio cu până la 8 canale fiecare (24 de biți, 192 KHz) Metode de codificare audio obligatorii:

LPCM (Linear PCM)Dolby Digital (AC-3)DTS (Digital Theater System)

Metode de codificare audio opționale:Dolby Digital Plus Codificare fără pierderi: Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio



Modul BD-JExtinde posibilitățile modului HDMVAnimații cu acuratețe la nivel de cadruAudio interactiv Conexiune la Internet și la rețeaControlul unităților locale de stocareExtinderea conținutului: jocuri, acces la materiale online, limbi suplimentare Compatibil cu Java 2 Micro Edition (J2ME)


Discuri Blu-ray



Discuri Blu-ray de capacitate ridicată (1)

Specificațiile High Capacity BD (2010)Discuri BD-R XL

Discuri cu trei straturi (TL): 33,33 GB pe strat, capacitatea de 100 GBDiscuri cu patru straturi (QL): 32 GB pe strat, capacitatea de 128 GB

Discuri BD-RE XLDiscuri cu trei straturi (TL): 33,33 GB pe strat, capacitatea de 100 GB


Discuri Blu-ray de capacitate ridicată (2)

Discuri experimentale cu capacitate mai ridicată

Sony: discuri BD-ROM de 200 GB (8 straturi)Pioneer: discuri BD-ROM de 400 GB (16 straturi) și 500 GB (20 straturi)TDK: prototipuri de discuri BD-R utilizând materiale anorganice pentru înregistrare

200 GB (6 straturi)400 GB (16 straturi)512 GB (16 straturi)


Rezumat (1)

Discurile DVD au capacități mai ridicate față de discurile CD

Reducerea dimensiunii cavităților, a distanței între piste și a lungimii de undă a laseruluiDiscuri cu două fețe, cu câte două straturi fiecare

Datele de pe discurile DVD-ROM sunt organizate în blocuri, sectoare și liniiDiscurile DVD-Video permit formate video pentru ecran lat, subtitluri și limbi multiple, video și audio de calitate mai ridicată


Rezumat (2)

Discurile DVD±R utilizează o tehnologie de înregistrare similară cu cea a discurilor CD-R

Discurile DVD+R asigură fiabilitate mai ridicată, scriere și înlănțuire mai precisă a sesiunilor

Discurile DVD-RAM permit un număr crescut de rescrieri față de discurile RWDiscurile DVD±RW utilizează aceeași tehnologie cu schimbare de fază ca și discurile CD-RW

Discurile DVD+RW permit înlănțuirea fără pierderi între operațiile succesive de scriere


Rezumat (3)

Discurile Blu-ray au capacități mai ridicate față de discurile DVDFormatul BD-R/RE AV permite înregistrarea și redarea transmisiunilor TVFormatul BD-ROM AV este utilizat pentru distribuția filmelor HD comerciale

Modul HDMV: permite facilități DVD-Video extinse la rezoluții HDModul BD-J: extinde modul HDMV cu interactivitate și conexiune la Internet


Noțiuni, cunoștințe (1)

Caracteristici ale discurilor DVDOrganizarea discurilor DVD-ROM: linii, sectoare, blocuriOrganizarea discurilor DVD-Video: titluri, capitole, celule, lanțuri de programDiscuri DVD-AudioVariante DVD-R: DVD-R(A), DVD-R(G)Canelura spiralată a discurilor DVD+R


Noțiuni, cunoștințe (2)

Îmbunătățiri introduse de discurile DVD+RAvantaje și dezavantaje ale discurilor DVD-RAMCanelura spiralată a discurilor DVD+RWCaracteristici ale discurilor Blu-rayFormatul BD-R/RE AVModul HDMV al formatului BD-ROM AVModul BD-J al formatului BD-ROM AVDiscuri BD-R/RE XL


7. Discuri optice

Documents

Transcript of 7. Discuri optice