Настоящий переворот в технике внешних запоминающих устройств готовы совершить новые, впервые появившиеся в 1996 году цифровые видеодиски, имеющие габариты обычных CD-ROM, но значительно большей емкости, которая у них достигает 24 Гбайт.
Следует отметить, что консорциум 10 фирм, стоящих у истоков разработки DVD (теперь этот консорциум именуется DVD Forum), решил с целью защиты этих дисков от несанкционированного копирования ввести «антипиратское» региональное кодирование информации на DVD. Такое кодирование позволило бы выпускать разные DVD для разных частей света и даже для отдельных стран: весь мир поделен на 6 зон — к 1-й зоне отнесены США и Япония; Россия, Индия и Африка отнесены к 5-й зоне. Но практика показала, что в России находится в обращении масса пиратских приводов и дисков DVD, закодированных для первой зоны. Более того, существуют и так называемые приводы Zone-Free, то есть приводы, работающие с дисками, закодированными для любой зоны.
DVD — Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск (иногда его называют Digital Video Disk, цифровой видеодиск). Физически DVD — это тот же привычный диск диаметром 4,72 дюйма (существует и стандарт на 3,5 дюйма) и толщиной 0,05 дюйма. Так же, как и компакт-диск, он не изнашивается (или почти не изнашивается) со временем, нечувствителен к магнитному и инфракрасному излучениям и малочувствителен к повышенным температурам.
Но в DVD используется однослойная и двухслойная, односторонняя и двухсторонняя уплотненная запись. Уплотнение записи данных на DVD было достигнуто путем уменьшения диаметра пишущего-читающего луча (зелено-голубой лазер) в два раза, при этом уменьшаются сами точки (питы), сокращается расстояние между соседними точками на дорожке и увеличивается количество дорожек. Только за счет повышения плотности записи удалось достичь более чем четырехкратного роста емкости. А за счет других ресурсов, таких как большая область данных, более эффективная битовая модуляция каналов, более эффективное исправление ошибок, меньшее перекрытие секторов, емкость увеличилась по сравнению с емкостью CD в семь раз: стандартный однослойный односторонний диск DVD может хранить 4,7 Гбайт данных, двухслойный накопитель имеет емкость 8,5 Гбайт (относительное уменьшение емкости по сравнению с двухкратной однослойной связано с необходимостью снижения помех, наводимых верхним слоем при считывании нижнего).
Кроме увеличения физической плотности размещения информации на диске произошли изменения и в способах ее представления. Дело в том, что комбинация нулей и единиц двоичного кода записывается на носитель не в виде точек на ровной поверхности, но в виде выемок различной длины, преобразуемых уже системой демодуляции в определенное количество единиц или нулей. Использовавшаяся в CD EFM-модуляция (Eight-To-Fourteen Modulation, модуляция 8/14) была признана устаревшей, и ей на смену пришел несколько модифицированный алгоритм EFM Plus. Опуская подробности, отметим лишь, что подобная модуляция, помимо большей устойчивости к сбоям, дает дополнительный бит экономии на каждые два байта информации. Использующийся при этом метод коррекции ошибок (код Рида—Соломона) дает, по некоторым оценкам, десятикратное увеличение надежности, что немаловажно при том же десятикратном увеличении емкости и потока данных. Данные на дисках DVD организованы иначе, чем на CD. У обычных дисков все данные находятся на одной непрерывной дорожке, в то время как у DVD информация делится на два типа: навигационную и содержательную.
Скорость чтения у DVD лежит в пределах 1,4-14 Мбайт/с. Наличие более сложной оптической системы замедляет время доступа к нужной информации на диске от 100 мс у современных CD-ROM до 170 мс — у DVD-ROM. Ситуацию, впрочем, несколько выправляет увеличенный до 512 Кбайт кэш, сохраняющий теперь больше считанной в процессе работы информации.
Сегодня, согласно договору между членами DVD Forum, распространены следующие типы DVD:
□ DVD-5 (4,72", односторонний диск с одним слоем записи — подобие одностороннего CD-ROM, но с уплотненной записью) — 4,7 Гбайт;
□ DVD-9 (4,72", односторонний диск с двумя слоями записи; верхний слой полупрозрачный для лазерного луча, считывание с нижнего слоя выполняется вторым лазером с длиной волны отличной от длины волны первого) — 8,5 Гбайт;
□ DVD-10 (4,72", двухсторонний диск с одним слоем записи) — 9,4 Гбайт;
□ DVD-18 (4,72", двухсторонний диск с двумя слоями записи) — 17 Гбайт;
□ DVD-1 (3,5", односторонний однослойный) — 1,4 Гбайт;
□ DVD-2 (3,5", односторонний двухслойный) — 2,7 Гбайт;
□ DVD-3 (3,5", двухсторонний однослойный) — 2,9 Гбайт;
□ DVD-4 (3,5", двухсторонний двухслойный) — 5,3 Гбайт;
□ DVD-R (4,72", односторонний однослойный) — 3,95 Гбайт;
□ DVD-R (4,72", двухсторонний однослойный) — 7,9 Гбайт;
□ DVD-R (3,5", односторонний однослойный) — 1,23 Гбайт;
□ DVD-R (3,5", двухсторонний однослойный) — 2,46 Гбайт;
□ DVD-RAM (4,72", односторонний однослойный) — 2,58 Гбайт;
□ DVD-RAM (4,72", двусторонний однослойный) — 5,16 Гбайт.
Реально на рынке представлены DVD четырех типов: 5, 9, 10 и 18.
Фирма Sony, нарушив договор, заключенный между членами DVD Forum, выпустила двухсторонний двухслойный DVD с голубым лазером емкостью 24 Гбайт.
Самый простой тип записываемого DVD — это DVD-R, который предусматривает однократную запись информации на носитель с последующим многократным чтением. В DVD-R используется органическая полимерная технология, в основном подобная применяемой в CD-R, и этот формат совместим практически со всеми дисководами DVD. На сегодняшний день емкость подобных дисков еще не достигла значений, присущих DVD-ROM, однако принципиальных проблем нет, и в обозримом будущем емкости сравняются. Во всяком случае, формат 4,7 Гбайт DVD-R уже объявлен фирмами Matsushita, Mitsubishi и Hitachi (Maxell).
Среди перезаписываемых DVD сегодня конкурируют два равновесомых формата — DVD-RAM и DVD-RW. Первый формат, продвигаемый фирмами Hitachi, Matsushita и Toshiba, поддержан большинством членов DVD Forum (конвенции фирм, стоящих у истоков создания DVD) и, таким образом, официально одобрен. Второй продвигается компаниями Hewlett-Packard, Philips, Ricoh и Sony.
В основе обоих Стандартов лежит одна и та же технология изменения фазы. Диск покрыт слоем специального материала, который может находиться в аморфном или кристаллическом состоянии. При этом светоотражающая способность материала в разных фазах различается примерно на 20 %, что позволяет кодировать информацию. Основное различие стандартов в том, каким образом головка накопителя считывает данные с диска. В устройствах DVD-RAM считывающую головку необходимо переключать между режимами чтения канавки и площадки (пространства между канавками) при каждом обороте диска, в то время как в накопителях DVD-RW информация считывается только с канавки диска так же, как это делается в стандартных дисководах для чтения DVD-ROM.
Существуют и другие форматы перезаписываемых DVD-дисков. Это ASMO (ранее МO7), способный хранить до 6 Гбайт данных, и MMVF (MultiMedia Video Format) фирмы NEC емкостью 5,5 Гбайт. Оба типа дисководов способны читать DVD-ROM и DVD-R, однако не совместимы ни с DVD-RAM, ни с DVD-RW. Ассоциация OSTA (Optical Storage Technology Association, Ассоциация технологий оптических накопителей) разрабатывает спецификацию совместимости DVD — Read Compatibility Specification, которая, в идеале, будет поддерживать все типы компакт-дисков, в том числе аудиодиски, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, а также (!) DVD-RAM и DVD-RW.
Основные достоинства DVD:
□значительно большая по сравнению с CD емкость. В частности, достаточная для хранения полнометражного фильма самого высокого качества;
□ совместимость с CD. Устройства DVD-ROM смогут считывать существующие библиотеки данных на CD-ROM;
□ высокая скорость обмена данными с дисководом DVD;
□ высокая надежность хранения данных.
Диски DVD, по прогнозам, должны в ближайшее время получить широкое распространение не только в компьютерах, но и в аудио- и видеомагнитофонах. В частности, для хранения одного часа усредненного видеофильма требуется приблизительно 2 Гбайт данных. Но реальное вытеснение на рынке дисками DVD дисков CD началось с 2002 года. Основными локальными интерфейсами для DVD являются интерфейсы IDE-ATAPI, SCSI, USB, Serial ATA.
Для маркировки скоростных характеристик накопителей на оптических дисках часто используется скоростная формула.
В частности, для CD-накопителей она выглядит так: KxMxNx, где К — кратность скорости записи на CD-R; Мх — кратность скорости записи на CD-RW; Nx — кратность скорости чтения.
В последние годы стали популярными комбинированные приводы, объединяющие накопители CD и DVD. Скоростная формула комбо-привода выглядит так: LxKxMxNx, где Lx — кратность скорости чтения DVD; Кх — кратность скорости записи на CD-R; Мх — кратность скорости записи на CD-RW; Nx — кратность скорости чтения CD.
Однократная скорость для CD равна 150 Кбайт/с, а для DVD — 1350 Кбайт/с.
Например, формула скорости комбинированного привода 8х12х8х32х означает: скорость чтения DVD 10 800 Кбайт/с; скорость записи на CD-R 1800 Кбайт/с; скорость записи на CD-RW 1200 Кбайт/с; скорость чтения CD 4800 Кбайт/с.
Фирма Hitachi в 2003 году объявила о новой технологии изготовления многослойных CD, позволяющей на одном диске формата 7,2 дюйма разместить 1 Тбайт = 1024 Гбайт информации. На диске можно создать до 100 слоев толщиной 0,3 мкм (толщина слоя у DVD — 25 мкм). Ослабление сигнала при работе с внутренними слоями незначительное. «Прозрачность» слоев обеспечивается использованием специальных материалов с изменяемой прозрачностью под действием внешнего электрического сигнала (некоторая аналогия с жидкими кристаллами).