Vývoj optických médií 2 - DVD

29. 7. 2009 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Aleš Lalík

Kompaktní disky se dočkaly v druhé polovině devadesátých let svého nástupce ve formě DVD, několikanásobně zvyšujícího úložnou kapacitu. Původním účelem DVD proto bylo uchovávání videa, postupně se rozšířující i na ukládání libovolných dat. Nástup DVD byl ale poněkud komplikovanější než u CD, protože se objevily dva konkurenční formáty.

Ačkoliv CD dostačovalo pro požadavky ukládání hudby ve vysoké kvalitě, v případě videa tomu bylo naopak. Požadavek na vyšší úložnou kapacitu optických médií vedl k logickému vývoji nástupce CD, na němž se začalo pracovat již v roce 1993. Na rozdíl od vývojových prací u CD, popsaných v předchozí části "Vývoj optických médií 1 - CD", které byly prakticky vedeny pouze dvojicí firem Philips a Sony, stálo u zrodu DVD větší množství společností.

Tato účast mnoha subjektů nakonec vyústila v uvedení dvou mírně se lišících formátů, které však nebyly zdaleka definitivní. Jedním z této dvojice byl MultiMedia Compact Disc (MMCD), za nímž stály Philips a Sony. Světlo světa spatřil MMCD v prosinci 1994, a o pouhý měsíc později se objevil konkurenční formát Super Density (SD), podpořený společnostmi Toshiba, Matsushita a Hitachi. S vidinou hrozby souboje konkurenčních formátů se rozhodly obě frakce obrátit na společnost IBM, která měla zajistit jejich sjednocení a vytvoření jednotného formátu. Výsledkem byl DVD formát, kombinující vlastnosti MMCD i SD médií. Výrobci utvořili skupinu nazvanou DVD Consortium, následně přejmenovanou na DVD Forum, a v prosinci 1996 zveřejnili formát DVD.

Zkratka DVD byla nejdříve vykládána jako "Digital Video Disc", protože primárním zaměřením bylo zpočátku pouze ukládání videa, obdobně jako tomu bylo u CD určeného výhradně na hudbu. Následně se kvůli mnohem širším možnostem využití těchto médií dočkala zkratka pozměnění na méně omezující výraz "Digital Versatile Disc". Ačkoliv se v oficiálních specifikacích údajně nikde nevyskytoval popis významu zkratky DVD, obecně je za správnější považováno druhé označení.

V počátcích byla k dispozici pouze DVD-ROM (Read Only Memory), tedy již z výroby "nahraná" média. K nim se následně přidaly zapisovatelné formáty DVD-R a přepisovatelné DVD-RW, ovšem v tuto chvíli vstupuje na scénu druhý, mírně odlišný formát zapisovatelných DVD. Za jejich vývojem stojí pracovní skupina nazvaná DVD+RW Alliance, k níž se později přidaly například i firmy Philips a Sony, které tak byly členy v obou soupeřících stranách. Jak je patrné z názvu, DVD+RW Alliance uvedla formát DVD+R a DVD+RW, přinášející mírné odlišnosti oproti standardu DVD-R/RW.

Nesourodost obou formátů způsobovala v počátcích značné problémy zejména uživatelům, jelikož neexistovaly mechaniky schopné pracovat s oběma formáty. Ty se objevily až později, což byl také důvod, že DVD-R/RW i DVD+R/RW přežily zároveň až do dnešní doby. O přízeň zákazníků usiloval již od počátku uvedení DVD v roce 1996 ještě třetí formát DVD-RAM, výrazně pozměňující způsob zápisu dat. DVD-RAM se však nedočkal takové popularity jako zbývající dvojice formátů.

Miniaturizace s rostoucí kapacitou

Po fyzické stránce má sice DVD stále průměr 12 cm nebo 8 cm u mini-DVD a tloušťku 1,2 mm, změny ale nastaly u jeho vnitřní struktury. Předchozí CD bylo tvořeno ze čtyř vrstev, a sice vrchní určené pro popisek, ochranného laku, samotné záznamové vrstvy a spodního ochranného polykarbonátu. DVD sestává taktéž z vrchního potisku, avšak pod ním se nachází dvě vrstvy polykarbonátu, mezi nimiž je uzavřena vrstva se zaznamenanými daty. Rozdělení spodní ochranné vrstvy na dvě části znamená o něco nižší mechanickou odolnost proti poškození disku než u CD, zejména vůči škrábancům. Názorněji jde vidět struktura DVD na následujícím schématu.

Schéma struktury DVD

Předchozí popis platí pro jednostranné DVD, což je další z novinek u tohoto média. Disky mohou být taktéž vyráběny jako oboustranné, čehož se docílí jednoduše vynecháním horní vrstvy s potiskem. Nevýhodou těchto DVD při potřebě čtení z opačné datové vrstvy je nutnost vytáhnout disk z optické mechaniky a ručně jej otočit. Přínosy jsou zřejmé, a sice zdvojnásobení datové kapacity na jednom médiu. Tímto možnosti DVD zdaleka nekončí, zápis je totiž možno provést do dvou vrstev na jedné straně média, přičemž tento způsob záznamu lze použít pro jedno- i oboustranná DVD. Společně s dalšími fyzickými změnami bylo DVD schopno přinést výrazný nárůst úložné kapacity oproti CD.

Záznam je na DVD stejně jako na CD umístěn do datové vrstvy a je představován sledem prohlubní (pitů) a rovných ploch (polí), tvořících spirálovou stopu linoucí se od středu disku směrem k jeho okraji. Čtení probíhá opět bezkontaktně pomocí laseru, jehož paprsek je zaměřen na datovou vrstvu, od níž se odráží zpět a tento odražený paprsek je zachycen a vyhodnocován. Pity vytváří jiný odraz nežli prohlubně, a ve spojení s jejich různými délkami tudíž dochází k vyhodnocení patřičných signálů a dekódování dat.

DVD používá laserový paprsek o vlnové délce 650 nm oproti 780 nm u CD. Tato změna umožnila vytvářet menší pity a zároveň je více "nahustit" na plochu DVD, neboli umístit na disk více dat. U dvouvrstvých DVD probíhá čtení jednoduše tak, že se paprsek laseru zaměří nejdříve na spodní vrstvu, až následně je zaměřen na druhou vrstvu umístěnou výše.

Porovnání velikosti záznamu u CD (vlevo) a DVD

Konečně se dostáváme ke kapacitám DVD, dosahujícím již u první generace disků na několikanásobek CD. Původní MMCD umožnilo uskladnit až 3,7 GB dat, přičemž jeho konkurent SD disk dosáhl na celých 5 GB. Konečná verze jednovrstvého jednostranného DVD s označením DVD-5 nabízí 4,7 GB, její oboustranná varianta DVD-10 pak celých 9,4 GB. V případě dvouvrstvého jednostranného média DVD-9 je k dispozici 8,54 GB, oboustranná verze DVD-18 zvyšuje kapacitu až na příjemných 17,08 GB.

Poslední DVD-RAM se od ostatních typů DVD výrazně liší formátem zapisování dat, která nejsou ukládána do spirály. Záznamová vrstva sestává z kruhových stop rozdělených dále na sektory, v konečném důsledku je tak možné pracovat s DVD-RAM jako s pevným diskem. Kromě těchto změn má DVD-RAM lépe vyřešenou detekci a korekci chyb, jeho primárním použitím se proto stalo zálohování dat.

Jak již bylo řečeno, původním účelem DVD bylo ukládání filmů, k čemuž byl určen standard DVD video. Kromě něj se objevil i standard pro vysoce kvalitní DVD audio záznam, který ve srovnání s CD mohl obsahovat například vícekanálový zvuk. Posledním typem je záznam údajů, sloužící zejména pro zápis počítačových dat.

Filmy v čele

DVD je stále hojně používaným médiem pro distribuci videa, ovšem jeho místo postupně zabírá nejnovější generace optických disků, představována zástupcem Blu-ray. Jeho příchod na trh nebyl zrovna snadný, protože už od počátku sváděl válku s konkurenčním formátem. O tomto vývoji bude poslední díl tohoto seriálu.

Zdroj: ce.org, dvdrw.com, burnworld.com