Odtwarzacz CD.pdf

jak to dział a

na CD mieś ci się 740 MB, czyli

ok. 1 000 ś rednio grubych książek

Płyty CD od kilku lat stały się standardowym

nośnikiem informacji. Zapisuje się na nich

muzykę, programy komputerowe i filmy.

Są one tanie i łatwe w produkcji, co więcej,

zapisu można dokonać na własnym kompu-

terze. Istnieje wiele formatìw przechowywa-

nia danych na CD, część stosowanych po-

wszechnie i wiele zapomnianych. Najpopu-

larniejsze to CD-DA (audio) i CD-ROM (dane

komputerowe).

goœci. Na p³ytê CD napyla siê cienk¹ warstewkê odbi-

jaj¹cego aluminium, która pokrywa wzgórki, po czym

natryskiwana jest cienka ochronna warstwa polimeta-

krylanu metylu, na ni¹ zaœ nanoszony jest nadruk.

SPIRALA

Na nagranej p³ycie CD znajduje siê pojedyncza

œcie¿ka danych, rozwijaj¹ca siê od œrodka p³yty do ze-

wn¹trz. To, ¿e œcie¿ka zaczyna siê od œrodka, sprawia,

¿e z p³yty CD mo¿na wykrawaæ p³ytki o mniejszej œred-

nicy i oczywiœcie o mniejszej pojemnoœci. Na przyk³ad

plastikowe wizytówki, które mo¿na w³o¿yæ do odtwa-

rzacza, zawieraj¹ ok. 2 MB danych. Œcie¿kê o szeroko-

œci 0,5 mikrona tworz¹ wyd³u¿one wypuk³oœci maj¹ce

0,83 mikrona d³ugoœci i 125 nanometrów wysokoœci

(nanometr - jedna miliardowa metra).

ODTWARZACZ CD

Marek Utkin

skowo kr¹¿ek z przezroczy-

stego poliwêglanu o gruboœci

ok. 1,2 mm. W tworzywie tym

wyt³acza siê mikroskopijne wg³ê-

bienia (od strony lasera widziane

jako wzgórki), uk³adaj¹ce siê w

kszta³t pojedynczej, ci¹g³ej i bar-

dzo d³ugiej spiralnej œcie¿ki da-

nych. Gdyby mo¿na by³o rozwi-

n¹æ œcie¿kê danych z CD, mia³aby

0,5 mikrona szerokoœci i 5 km d³u-

PRZEKRÓJ P£YTY CD

SPIRALA I WZGÓRKI

0,5 mikrona

1,6 mikrona

p³yta CD

320 nanometrów

740 nanometrów

kierunek zapisu

p³yta DVD

P ³yta CD to uformowany wtry-

MECHANIZM ODTWARZACZA CD

D³ugoœæ fali lasera

w odtwarzaczu CD

wynosi:

a) 460 nm

b) 370 nm

c) 780 nm

Zero czy jedynka?

No dobrze, wiem już, że jest obracająca się

płyta z szeregiem wzgìrkìw i jakiś laser. Ale

skąd napęd wie, że teraz odczytuje np. je-

dynkę?

Światło lasera przez układ optyczny oświe-

tla płytkę. Światło odbite od płytki wraca do

układu optycznego. Natrafia na pryzmat,

ktìry działa tutaj jak lustro pìłprzepuszczal-

ne i odbija je w kierunku fotoelementu. Po-

nieważ wzgìrek wytłoczony na płycie ina-

czej odbija światło niż puste po nim miej-

sce, zmienia się natężenie światła padające-

go na fotoelement. Dalej jest już prosto: fo-

toelement zamienia światło na sygnał elek-

tryczny odpowiednio zero lub jedynkę.

CZÊŒCI ODTWARZACZA CD

USTAWIANIE OSTROŒCI

Promieñ lasera przenika przez warstwê poliwê-

glanu, odbija siê od warstewki aluminium i trafia do

urz¹dzenia optoelektronicznego. Wzgórki odbijaj¹

œwiat³o inaczej ni¿ reszta aluminiowej pow³oki, a czuj-

nik optoelektroniczny wykrywa te w³aœnie zmiany w

sposobie odbicia. Odczyt danych to elektroniczna inter-

pretacja ró¿nie odbitych strumieni œwiat³a. Najtrudniej-

sz¹ czêœci¹ zadania jest utrzymanie promienia lasera

wyœrodkowanego na œcie¿ce danych. Tym zajmuje siê

system przesuwu, który podczas odtwarzania p³yty, w

sposób ci¹g³y, przesuwa laser do zewn¹trz. Gdyby p³y-

ta wirowa³a ze sta³¹ prêdkoœci¹, wzgórki przesuwa³yby

siê przed nim coraz szybciej (jak w klasycznym gramo-

fonie). Tak wiêc, gdy laser wêdruje ku krawêdzi, silnik

umieszczony na osi musi wolniej obracaæ p³yt¹. W taki

sposób wzgórki przesuwaj¹ siê przed laserem ze sta³¹

prêdkoœci¹ liniow¹ i dane z dysku odtwarzane s¹ ze

sta³¹ prêdkoœci¹.

Odtwarzacz CD ma za zadanie wyszukiwaæ i od-

czytywaæ danye zapisanych jako wzgórki na p³ycie CD.

Bior¹c pod uwagê ich wielkoœæ, odtwarzacz jest bardzo

precyzyjnym sprzêtem. Napêd odtwarzacza sk³ada siê

z trzech podstawowych czêœci:

– Silnika napêdzaj¹cego dysk. Jest on precyzyjnie,

elektronicznie sterowany i obraca siê ze zmienn¹

prêdkoœci¹ od 200 do 500 obr./min, w zale¿noœci od

tego, jaka œcie¿ka jest odczytywana.

– Lasera i systemu regulacji ostroœci skupiaj¹cego siê

na wzgórkach i odczytuj¹cego je.

– Mechanizmu przesuwu, który przemieszcza zespó³

lasera tak, aby jego promieñ móg³ pod¹¿aæ za spiral-

n¹ œcie¿k¹. Mechanizm przesuwu musi byæ w stanie

przemieszczaæ laser z mikronow¹ dok³adnoœci¹.

jak to dział a

na jednej pł ycie DVD mieś ci się

zawartość 6 do 22 pł yt CD

Niemal każdy wyprodukowany obecnie film

jest dostępny na DVD, wiele starych filmìw

przeniesiono rìwnież na ten format. Zdarza

się często, że film pojawia się na DVD prę-

dzej niż na taśmie wideo, gdyż koszty pro-

dukcji i rozpowszechniania DVD są niższe.

Dzięki wysokiej jakości obrazu i dźwięku, for-

mat DVD jest dla filmìw tym, czym CD dla

muzyki.

ODTWARZACZ DVD

Marek Utkin

nimalna d³ugoœæ wzgórka w jednej warstwie jest 2,08

raza mniejsza ni¿ na CD. Mno¿¹c te dwie liczby, okazu-

je siê, ¿e otrzymuje siê 4,5 raza wiêksz¹ gêstoœæ zapi-

su. Sk¹d siê bierze reszta, brakuj¹ca do siedmiu?

MNIEJ PUSTEGO MIEJSCA,

WIÊKSZA PRZESTRZEÑ

Na CD jest zapisywanych mnóstwo informacji

dodatkowych, umo¿liwiaj¹cych korekcjê b³êdów - te in-

formacje s¹ po prostu powtórzeniem informacji ju¿ za-

P ierwszy odtwarzacz DVD pojawi³ siê na rynku w

marcu 1997r. P³yta DVD jest bardzo podobna do CD,

lecz ma znacznie wiêksz¹ pojemnoœæ, zawiera po-

nad 7 razy wiêcej danych. Wielka pojemnoœæ sprawia,

¿e na DVD mo¿na zapisaæ np. film pe³nometra¿owy za-

kodowany w formacie MPEG-2.

Gdyby przeciêtny film na DVD nie by³ spakowa-

ny (bez kompresji), œci¹gniêcie go przez normaln¹ liniê

telefoniczn¹ zajê³oby przynajmniej rok. Pomimo wielkiej

pojemnoœci, dane pe³nometra¿owego filmu wideo nig-

dy nie zmieœci³yby siê na p³ycie DVD. Dlatego wymaga-

na jest kompresja obrazu. Grupa zwana Moving Picture

Experts Group (MPEG) ustanawia normy kompresji ru-

chomych obrazów. Gdy film ma zostaæ nagrany na

DVD, zostaje zakodowany w formacie MPEG-2. Ten for-

mat kompresji jest przyjêtym standardem miêdzynaro-

dowym. Odtwarzacz DVD jest wyposa¿ony w dekoder

MPEG-2, który rozpakowuje dane „w locie”, w trakcie

ogl¹dania. Typowa p³yta DVD z filmem mo¿e zawieraæ

do 133 minut obrazu o wysokiej rozdzielczoœci (720

punktów rozdzielczoœci poziomej). Kompresja obrazu

wynosi zazwyczaj 40:1 w formacie MPEG-2. Œcie¿ka

dŸwiêkowa mo¿e byæ zapisana w oœmiu jêzykach, przy

zastosowaniu oœmiokana³owego systemu 5.1 Dolby Di-

gital Surround, a napisy w 32 jêzykach. Na DVD mo¿na

tak¿e zapisaæ prawie osiem godzin muzyki w jakoœci

CD na jednej stronie.

PRZEKRÓJ P£YTY DVD

pisanych na dysku. System korekcji b³êdów na CD jest

dosyæ stary i nieskuteczny w porównaniu z metodami

stosowanymi na DVD. Format DVD nie marnuje tyle

miejsca na korekcjê b³êdów, umo¿liwiaj¹c przechowy-

wanie wiêkszej iloœci danych u¿ytkowych.

ŒCIE¯KI DANYCH NA DVD

Ka¿da zapisywalna warstwa DVD ma spiraln¹

œcie¿kê danych prowadz¹c¹ od œrodka do zewn¹trz.

Œcie¿ka DVD jest jeszcze wê¿sza ni¿ w CD - zwoje s¹

oddalone od siebie o 740 nm, wzgórki maj¹ 320 nm sze-

rokoœci, minimum 400 nanometrów d³ugoœci i 120 nm

wysokoœci. Jest bardzo d³uga - pojedyncza ma prawie

12,5 km d³ugoœci. W zwi¹zku z tym dwustronna, dwu-

warstwowa p³yta DVD zawiera 48 km danych! Odstêp

miêdzy œcie¿kami na DVD jest 2,16 raza mniejszy, a mi-

ZAPIS WIELOWARSTWOWY

Aby jeszcze zwiêkszyæ pojemnoœæ, p³yta DVD

mo¿e mieæ do czterech warstw, po dwie na ka¿dej stro-

nie. Laser odczytuj¹cy mo¿e ogniskowaæ siê na drugiej

warstwie przez pierwsz¹ warstwê.

Porównanie DVD:

LEKSYKON

Format

Pojemnoœæ Przeciêtny czas

trwania filmu

Próbkowanie zamiana ciągłego sygnału na szereg liczb

(patrz rys. porìwnanie sygnału analogowego, CD i DVD-

AUDIO) może być dokonywana z rìżną częstotliwością,

czyli dokładnością. Służy zamianie dowolnego sygnału

analogowego np. dźwięku na szereg wartości liczbowych

Jednostronny/

jednowarstwowy

4,38 GB

2 godz.

Jednostronny/

dwuwarstwowy

7,95 GB

4 godz.

nm nanometr = 10 9 metra = 0,000 001 mm

um mikrometr lub mikron = 10 6 metra = 0,001 mm

Dwustronny/

jednowarstwowy

8,75 GB

4,5 godz.

DVD-AUDIO

Dwustronny/

dwuwarstwowy

15,9 GB

ponad 8 godz.

Nowy, wysokiej jakoœci format dŸwiêku cyfrowe-

go nazywa siê Digital Audio Disc (DAD), a zapisu doko-

nuje siê na p³ycie DVD-Audio. DVD-Audio s³u¿y wy-

³¹cznie do odtwarzania muzyki i ma byæ nastêpc¹ p³yty

kompaktowej. Zmiany dotycz¹ szczególnie czêstotliwo-

œci próbkowania, co wp³ywa na poprawê jakoœci s³y-

szalnego dŸwiêku.

Na p³ycie DVD-Audio mog¹ byæ zapisane infor-

macje dodatkowe. Czas nagrania od 1 do 2 godzin przy

zapisie jednostronnym, jednowarstwowym.

Mo¿na siê zastanawiaæ, dlaczego dwuwarstwo-

wa p³yta DVD nie ma pojemnoœci dok³adnie dwukrotnie

wiêkszej ni¿ jednowarstwowa, jeœli doda³o siê do niej

ca³¹ drug¹ warstwê? Jest tak dziêki temu, ¿e skoro p³y-

ta sk³ada siê z dwóch warstw, zag³êbienia (czy te¿

wzgórki) musz¹ byæ nieco d³u¿sze ni¿ w wersji jedno-

warstwowej - pozwala to na unikniêcie interferencji po-

miêdzy warstwami powoduj¹cej b³êdy odczytu.

PORÓWNANIE SYGNA£U

ANALOGOWEGO, CD I DVD-AUDIO

ODTWARZACZ DVD

Odtwarzacz DVD jest bardzo podobny do odtwa-

rzacza CD - równie¿ zawiera laser odczytuj¹cy informa-

cjê ze œcie¿ki wzgórków. Jednak œwiat³o tego lasera ma

mniejsz¹ d³ugoœæ fali (640 nanometrów) ni¿ laser w od-

twarzaczu CD (780 nm), co pozwala na skoncentrowa-

nie promienia lasera na wzgórkach mniejszego rozmia-

ru. Laser odtwarzacza DVD koncentruje siê zarówno na

pó³przepuszczalnym materiale w najbli¿szej warstwie,

jak i, w przypadku p³yt dwuwarstwowych, poprzez tê

warstwê na materiale odbijaj¹cym poza ni¹.

Œcie¿ka danych na drugiej warstwie zaczyna siê

od zewnêtrznej krawêdzi dysku. Umo¿liwia to odtwa-

rzaczowi szybkie przeskakiwanie z jednej warstwy na

drug¹, bez opóŸnieñ w przesyle danych, spowodowa-

nych powrotem lasera do œrodka p³yty.

Odtwarzacz DVD rozkodowuje film zapisany jako

MPEG-2, zamieniaj¹c go w sygna³ wideo, a strumieñ

danych audio jest przesy³any do dekodera Dolby, gdzie

jest wzmacniany i przesy³any do g³oœników.

Wykres ilustruje najwy¿szej jakoœci zapis DVD-

Audio w porównaniu z typowym zapisem na CD. Jak

widaæ, DVD jest bli¿ej rzeczywistoœci, lecz nadal jest

sporo do zrobienia.

Blu-ray Disc

Blu-ray, nazywany Blu-ray Disc (BD), to nazwa dysku

optycznego nowej generacji, opracowanego wspìlnie

przez Blu-ray Disc Association (BDA) i grupę firm elektro-

nicznych i komputerowych (Dell, Hitachi, HP, JVC, LG, Mit-

subishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, So-

ny, TDK i Thomson). Opracowany format umożliwia zapi-

sywanie, zapis ponowny i odtwarzanie wideo wysokiej roz-

dzielczości i przechowywanie wielkich ilości danych. Jed-

nowarstwowa płyta Blu-ray Disc może zawierać ok. 25GB

danych, co zapewnia nagranie ponad 2 godzin HDTV (wy-

sokiej rozdzielczości) lub 13 godzin SDTV (standardowej

rozdzielczości). Powstały rìwnież dwuwarstwowe wersje

płyt o pojemności ok. 50GB.

Obecna technologia dyskìw optycznych, jak DVD,

DVDªR, DVDªRW i DVD-RAM, do zapisu i odczytu da-

nych wykorzystuje laser czerwony, nowy format wykorzy-

stuje laser fioletowo-niebieski, stąd nazwa Blu-ray. Techno-

logię przemysłowej produkcji niebieskich laserìw opraco-

wał Nakamura (Japończyk obecnie w USA).

System Blu-ray może z łatwością odtwarzać dotychczaso-

we formaty CD i DVD. Korzyścią z zastosowania niebie-

skiego lasera jest mniejsza długość fali (405nm), krìtszej

od fali lasera czerwonego (650nm), co umożliwia skon-

centrowanie promienia na mniejszym punkcie i z większą

precyzją, a co za tym idzie - ciaśniejsze upakowanie da-

nych na płycie takiej samej średnicy jak CD/DVD. Blu-ray

umożliwia rìwnież (przy prędkości przesyłu danych 36

MB/s) jednoczesne odtwarzanie i zapisywanie obrazu wi-

deo o wysokiej rozdzielczości. Przewiduje się, że Blu-ray

zastąpi w przyszłości płyty CD i DVD tak w odtwarza-

czach, jak i komputerach. Napędy Blu-ray mają być po-

wszechnie dostępne pod koniec 2005.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: