Dивный и Vидный Dрайв

Добрая RO-память

Уже давно привод CD-ROM стал неотъемлемой частью компьютера. На сверкающих дисках по миру разошлось неисчислимое множество программных продуктов, более того, само распространение CD-ROM развязало руки производителям ПО, предоставив в их распоряжение носитель невиданной доселе емкости. Но не на последнем месте среди причин успеха приводов CD-ROM стоит тот факт, что с их помощью можно проигрывать музыкальные компакт-диски.

По объемам продаж приводы DVD-ROM значительно превосходят видеоплейеры DVD. Устройствам DVD-ROM было бы трудно добиться такого признания, не обладай они способностью воспроизводить диски DVD-Video. Но самое полезное свойство (особенно сегодня, на переходном этапе) — обратная совместимость с CD. Не будь его, распространение нового формата оптических дисков растянулось бы на долгие и долгие годы. Многое в технологии DVD является логическим продолжением соответствующих решений CD. В полной мере это касается и приводов. Внешне различить CD-ROM- и DVD-ROM-приводы можно разве что по логотипу. От первых они унаследовали и свое внутреннее строение, дополнившись специфическими DVD-функциями. Интерфейсы устройств CD-ROM и DVD-ROM одинаковы: ATAPI и SCSI. DVD-ROM даже имеет аудиовыход для проигрывания CD. К сожалению, его нельзя использовать для DVD-Video/Audio, так как это потребовало бы встроенного декодера и неминуемо привело бы к увеличению цены. По той же причине у привода нет выходов TV и AC-3. Однако проблема легко решается при наличии внешнего (по отношению к приводу) аппаратного или, что более доступно, программного декодера.

Если говорить об отличиях устройств DVD от CD, наиболее значительными можно считать перевод считывающего лазера в красную часть спектра (из инфракрасной) и увеличение числовой апертуры объектива. Новая оптика не подходит для старых дисков. Чтобы сохранить совместимость с CD и CD-R, производителям приходится прибегать к различным ухищрениям. Вот некоторые их них: «двухволновой» (dual-wavelength) лазер; конструкция со сменными линзами; линзы с «маской» из покрытия, прозрачного только для 650-нанометрового лазера.

Разброд форматов RO-дисков высокой плотности, так удачно устраненный DVD, нашел свое отражение во множестве форматов перезаписываемых DVD. Средний записывающий привод может прочитать любой формат, но записать — только свой собственный. Диски DVD-RAM вообще очень «нежные», из-за картриджа их нельзя даже вставить в другое устройство. Лишь некоторые относительно новые приводы DVD-ROM могут работать с этими дисками.

Перезаписываемые форматы конкурируют между собой. Вряд ли в обозримом будущем следует ожидать устройств, пишущих во всех трех форматах. Скорее всего, самым удачным окажется формат DVD-RAM. По крайней мере, DVD Форум даже разделил формат DVD-R на две модификации: G и A (General и Authoring). В первой, предназначенной для домашнего применения, используется 650-нанометровый лазер (вместо 635 нм) — чтобы впоследствии обеспечить возможность записи DVD-RAM.

DVD-ROM сохраняет обратную совместимость с CD-ROM. С некоторыми оговорками на устройствах DVD(-ROM) можно проигрывать CD-DA, CD-I, Video CD и т. д. А вот носители CD-R/RW для записи приводам DVD-R/RW/RAM, конечно же, не пригодятся, равно как и DVD-R/RW/RAM для записи в CD-R/RW-дисководах. В этом плане особняком стоит DVD+RW: как предполагается, соответствующие устройства не только смогут читать все, кроме DVD-RAM, но и записывать (помимо своего формата) CD-R и CD-RW. Причем около 70 процентов существующих (и не специализированных) устройств DVD-ROM смогут читать диски DVD+RW. К слову, некоторые разработчики обещали наладить выпуск приводов DVD+RW уже в начале следующего года.

К сожалению, не все устройства DVD могут считывать информацию с CD-R. Это неприятное обстоятельство связано с различными длинами волн лазера в CD-R и DVD. Отражающий слой CD-R не предназначен для работы с таким считывающим лучом, и диски оказываются невидимыми для DVD-устройства.

Можно надеяться, что, когда стандарты более или менее устоятся, рядовые устройства DVD-ROM смогут считывать любые диски CD и DVD. Уже сейчас можно говорить об универсальности некоторых из этих устройств, поскольку производители (если это не сильно отражается на цене) стремятся придать своим детищам способность воспринимать максимально возможное число форматов.

Лазерная радуга

Развитие оптических средств хранения информации всецело зависит от требований, предъявляемых к считывающему оборудованию, как говорится, на стороне пользователя. Так, плотность оптических дисков связана с длиной волны лазера: чем короче волна, тем более мелкие питы и близко расположенные дорожки может считать лазер. Беда в том, что чем ближе к фиолетовой (и тем более ультрафиолетовой) части спектра лазеры, тем больше тепла они выделяют, и здесь без специальных охладителей не обойдешься. В то же время бытовое применение оптических считывателей налагает ограничения на их размеры. Вообще, с уменьшением длины волны лазеров охлаждение и габариты становятся ключевыми факторами применения этих устройств.

Если до ультрафиолетовой технологии еще далеко (хотя она широко используется при мастеринге DVD), то прихода синих лазеров можно ждать уже в ближайшем будущем. В 1996 году Phillips, Toshiba и Sony демонстрировали соответствующую аппаратуру, но чрезмерный нагрев не позволил в то время использовать синий лазер в небольших устройствах. В настоящее время есть все основания надеяться на удачное разрешение проблемы: в грядущем стандарте HD-DVD синий лазер будет необходим.

Generation «CAV»

Еще одно направление прогресса компьютерных оптических устройств — увеличение скорости вращения. DVD по сравнению с CD вращается почти втрое быстрее. А поскольку чтение данных при равных скоростях (например, DVD 2x и CD 6x) из-за меньшего размера питов осуществляется тоже в три раза быстрее, получается, что DVD 1x приблизительно соответствует CD 9x (в среднем 1,32 Мбайт/с). Для удвоения скорости устройств CD-ROM потребовались годы. А вот привод DVD 2x был выпущен меньше чем через год (1998) после появления на рынке первых приводов. Это второе поколение DVD-ROM. В 1999 году уже появились устройства с 6-кратной скоростью (третье поколение; некоторые приводы могут читать DVD-RAM), а на текущий момент имеются приводы 10x и 16x. Их появление ознаменовало пришествие четвертого поколения DVD-ROM.

Жаль, что практически ни одно из современных устройств по-настоящему не обладает заявленной скоростью. Дело в том, что чтение DVD-Video/Audio осуществляется при постоянной линейной скорости (CLV, con­stant linear velocity). Вращение диска замедляется при чтении ближе к краю, чтобы обеспечить равномерное движение дорожки относительно лазерного луча. В DVD-ROM, где равномерность скорее помеха, стали использовать CAV (constant angular velo­city, постоянная угловая скорость). Диск вращается с постоянной скоростью, в результате чего чтение крайней области происходит быстрее.

Такую «максимальную» скорость и указывают производители, добавляя маленький значок «max»: например, «16x max». К слову, большинство последних 16x-приводов комбинирует CAV и CLV, используя, в зависимости от позиции считывающей голов ки, 8x, 12x CLV и 16x CAV. В среднем 12x CLV обеспечивает большую скорость, чем 16x CAV.

Таблица 2. Скорости приводов DVD-ROM.

Мама мыла RAM'у

Среди перезаписываемых форматов DVD-RAM занимает ведущую позицию, несмотря на несовместимость с большинством «неродных» устройств. Благодаря возможности многократной перезаписи особенно успешным может оказаться применение DVD-RAM с компьютером.

Для записи в DVD-RAM используется технология смены фазы (Phase Change), примененная впервые в устройствах PD (Phase Change Dual) фирмы Matsushita. Молекулы записывающего материала могут принимать аморфное (слабо отражающее) или кристаллическое состояние. Материал чистого диска кристаллический, лазер при записи ставит аморфные отметки (нагревая материал до точки плавления и быстро охлаждая его), которые воспринимаются считывающей оптикой DVD-RAM или DVD-ROM. Чтобы стереть эти отметки, лазер меньшей мощности нагревает материал до точки кристаллизации. Диски производятся с нарезкой (grooves) и заголовками секторов; запись осуществляется как по «желобкам», так и между ними.

Конкуренцию DVD-RAM может создать магнитооптика. Спецификация AS-MO (Advanced Storage Magneto-Optical) поддерживается многими крупными компаниями (Philips, Sony, Hitachi и др.). AS-MO совместима с DVD-ROM, но не с DVD-RAM. Техника записи MO похожа на Phase Change, с той разницей, что под воздействием температуры материал меняет не структуру, а магнитные свойства. Нагревая его лазером до температуры порядка 300°C (точка Кюри), с помощью электромагнита можно сменить полярность отдельной области. При чтении полярность определяется маломощным лазером. Отраженный луч имеет поляризационный угол, который меняется в зависимости от направления намагниченности области. Диски AS-MO по плотности превосходят DVD-RAM почти в полтора раза.

Твердый декодер

При просмотре видео на PC аппаратный декодер необходим, если компьютер процессор медленный (скажем, более ранний, чем Celeron 300A). С сегодняшними CPU программное декодирование MPEG-2 занимает не больше 30–40 процентов процессорного времени при том же (или лучшем) качестве воспроизведения. С другой стороны, помимо разгрузки процессора, аппаратный декодер полезен для вывода S/PDIF AC-3 (Dolbi Digital), независим от количества оверлейных картинок графической карты и имеет TV-выход (Composite и S-Video).

Есть три способа вывода сигнала декодерами: самый распространенный — analog overlay (аналоговый сигнал примешивается к сигналу видеокарты и идет на монитор), затем digital inlay (декодер посылает данные через системную шину) и digital overlay (цифровые данные идут на графический акселератор, минуя системную шину). В первом случае декодер (например, Sigma Designs RealMagic Hollywood Plus или Creative DXR-3) совместим с большинством VGA-адаптеров и будет работать даже со 100-мегагерцовым Pentium, однако цена такой «всеядности» — ухудшение качества изображения на дорогих видеокартах. Декодеры второго типа (такие как Quadrant CineMaster) требовательны к системе, что сводит на нет преимущества аппаратного декодирования. Третий способ скорее исключение, в качестве примера можно назвать карту Sigma Designs Ventura II. Декодеры с digital inlay/overlay часто порождают проблемы совместимости и выпускаются редко.

Надо заметить, декодирование MPEG-2 становится распространенной задачей. Современные 2D/3D-ускорители аппаратно поддерживают все больше функций (особенно преуспевают чипы Rage 128 Pro и Radeon компании ATI). Кроме того, многие современные графические карты имеют выход TV, а относительно новые звуковые карты (Creative SB Live!) — выход AC-3. Вообще, применение аппаратных декодеров на отдельных картах было оправданно только в начале эпохи DVD. По существу, эти устройства выполняют функции (обработку аудио и видео), специфичные для звуковых карт и графических акселераторов. На таком фоне включение декодера в графический чипсет выглядит более чем естественным.

Что дальше?

Видны два основных направления, по которым движется прогресс оптических средств хранения информации: увеличение объема носителей и ускорение передачи данных. Причем все это должно достигаться при сохранении легкости транспортировки, неприхотливости и стойкости носителей, вкупе с малыми размерами и низкой ценой считывающих устройств. Скорость передачи данных зависит как от плотности записи, так и от скорости вращения. Во втором факторе долго не была очевидной возможность принципиальных изменений, но появились CAV и комбинированные скорости. В первом наряду с уменьшением длины волны считывающего лазера внушает надежду увеличение числа слоев. Да и использование второй стороны диска позволяет умножить объем на два. Вообще-то требования к емкости оптических носителей растут быстрее, чем их может удовлетворить лазерная технология. Именно поэтому пришлось пойти на такую «хитрость», как двухслойность. Но может статься, разработки именно в этой области определят будущее и подарят нам трехмерные оптические носители.

Детали технологической революции заслонили собой тенденции другого, пожалуй, не менее важного переворота. Оптические носители родились для бытового применения, а CD-ROM можно назвать побочным использованим технологии. С появлением же DVD ситуация должна коренным образом измениться. В формат с самого начала заложено все необходимое для компьютерного применения, а видео и аудио — только приложения, надстройки над этой основой, о чем красноречиво говорит путаница с названиями. Первоначальное название включало слово «Video» (как указание на основное применение), замененное затем на «Versatile» (видео уходит на второй план), и наконец осталась пустая, не раскрываемая аббревиатура.

Как бы то ни было, компьютер, похоже, захватил еще одну крепость. Надолго ли? Поживем — увидим. И дело даже не в том, что приложения могут взять реванш. Просто средства хранения компьютерной информации обычно выходят из употребления через 20–30 лет. Вероятно, в положенный срок эта участь постигнет и оптические носители, но пока у них еще все впереди.