Материал: Методические указания к лабораторной работе № 7 по дисциплине «Основы цифровой обработки видеосигналов». Никитин Л.Н., Бобылкин И.С

Рис.7. DVD-10 однослойный двухсторонний диск с емкостью 9,4 Гб.

В принципе это двойной DVD-5 без чистой подложки. Два диска, покрытых металлическими пленками, соединены вместе. Чтобы считывать информацию с двух сторон диска, используется один лазер. Следующий рисунок показывает структуру DVD10.

Рис.8. Конструкция диска DVD-10

3.DVD-18 - двусторонний двухуровневый диск. Структура в принципе та же самая, как у DVD-9, но DVD-18 может читаться с обеих сторон. Результат – двойная емкость по сравнению с DVD-9. Принципиальная структура диска на рисунке 9.

9

Рис.9. Конструкция диска DVD-18

Принцип работы заключается в следующем: луч лазера вызывает кристаллографические изменения в активном слое оптического диска (а именно, в результате облучения вещество меняет свое состояние с кристаллического на аморфное и наоборот).

Рис.10. Запись информации

Запись аморфных областей показана на этом графике (рисунок 10). Короткий лазерный импульс высокой мощности расплавляет записывающий материал (температура нагрева превышает температуру плавления материала, T > Tплав). Затем следует охлаждение ниже температуры кристаллизации (Tкрист).

Результат охлаждения - предотвращение образования центров кристаллизации. таким образом, роста кристаллической фазы не происходит, и вещество остается в аморфном состоянии.

10

Рис.11. Стирание данных

Следующий график (рисунок 11) объясняет механизм стирания данных. Для стирания надо вернуть вещество в кристаллическое состояние. Опять же с помощью лазера аморфное вещество нагревают до температуры Т, которая меньше температуры плавления, но больше температуры кристаллизации (Tкрист < Т < Тплав). Нагрев (а точнее, отжиг) продолжается в течение времени (tотжиг), достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем так называемое время кристаллизации (tкрист, tкрист < t отж).

Если необходима очень быстрая запись, например для DVD-RW, то жизненно необходима быстрая кристаллизация. Поэтому время tкрист должно быть ниже 100 наносек, а это строго ограничивает выбор используемого материала. Оптимально использование различных сплавов Ge, Sb и Te - они не только удовлетворяют требованию к времени кристаллизации, но и обладают большим оптическим контрастом между аморфной и кристаллической фазой. Кроме того, они имеют приемлемые температуры кристаллизации и плавления (Tкрист = 150-200°C, Тплав = 600°C).

При записи используется много импульсная система записи.

Каждая записываемая метка формируется посредством мощных лазерных импульсов (Pзаписи = 12 мВт, длительность импульса 15 нс). Между импульсами интенсивность лазерного излучения уменьшается. Таким образом, после каждого импульса расплавляемый материал охлаждается до температуры ниже температуры кристаллизации, формируя область с аморфной фазой. Стирание (то есть кристаллизация) достигается посредством длительного импульса лазера (Pстир < Pзаписи). Чтение информации осуществляется уже при гораздо меньшей мощности лазера (Pчтения= 0,5-0,6 мВт).

Рис.12. Методика прямой перезаписи информации

11

Метка записывается посредством серии мощных импульсов. Стирание достигается длительным лазерным воздействием с мощностью Pстир< Рзаписи.

2.2.2. Современные оптические носители информации

Внастоящее время, когда наметился переход к телевидению высокой четкости (HDTV), проблема записи на оптические носители такого объема информации стала значительной. Ныне используемые DVD диски не соответствуют предъявляемым требованиям как в плане предоставляемого объема, скорости передачи информации, так, что немаловажно, защите дисков от копирования. Это и предопределило появление новых оптических носителей.

Внастоящее время в борьбу по созданию новых носителей включились практически все гранды мирового IT-рынка, а в области технологий наметились два подхода: Blue ray и HD-DVD. Проблема заключается в том, что оба контента не совместимы с существующими CD и DVD, предполагают переход на новый тех. процесс(а следовательно – перенастройку линий ), что в свою очередь приведет к значительной стоимости младших моделей носителей и средств считывания – записи. Так же

немаловажным остается то, что нет однозначного ответа на вопрос, кто станет преемником DVD, так как оба формата поддерживаются большим спектром компаний производителей и киноиндустрии.

Основополагающий принцип работы оптических дисков остается неизменным еще со времен появления CD, и с выходом HD DVD и Blu-ray революции ожидать не стоит. Вообще, диски нового поколения (особенно HD DVD) унаследовали от CD и DVD очень многое, в том числе и геометрические размеры носителя для обратной совместимости. Как и в случае DVD, разработчики решили пойти по пути уменьшения длины волны лазера. Только на этот раз, в отличие от CD и DVD, стал использоваться голубой лазер вместо красного. Длина волны нового лазера составляет 405 нм (нанометров), для сравнения, у DVD – 650 нм. Именно на уменьшении этой величины зиждется большая часть прироста емкости. [1]

Blue Ray. Данный стандарт был анонсирован еще в 2002 г. компаниями Sony и Philips. По сути этот формат разрабатывался практически с нуля. Его создатели не стремились сохранить максимальную преемственность с DVD, что в итоге позволило не только повысить емкость по сравнению с HD DVD, но и достичь большей масштабируемости в будущем. Как мы уже упоминали, для работы используется синий лазер с длиной волны 405 нм. Кроме того, регистрирующий слой переместился гораздо ближе к рабочей поверхности диска: для BR-носителей этот зазор составляет 0,1 мм, тогда как у HD DVD – 0,6 мм, как и у обычного DVD. Кроме того, в BR-приводах применяется линза с увеличенной числовой апертурой, что вместе с приближением регистрирующего слоя, обеспечившим расширение угла обзора OPU накопителя, существенно повысило стабильность считывания данных с носителя, позволив повысить плотность размещения дорожек при сохранении соотношения сигнал/шум. Расстояние между треками для BD составляет 0,32 мкм, тогда как у HD DVD оно равняется 0,4 мкм. Разумеется, увеличение числовой апертуры привело к необходимости переработки механической части накопителя и, как следствие, его удорожанию. Но в то же время снизило требования к качеству самих заготовок, существенно повысив процент выхода годных дисков, что впоследствии приведет к удешевлению BR-носителей.

Однако приближение регистрирующего слоя к рабочей поверхности диска имеет и отрицательные стороны, увеличивая риск повреждения данных при механических воздействиях. Производители встали перед необходимостью использовать специальные защитные покрытия, повышающие устойчивость BR-дисков к царапинам и загрязнению.

12