реферат "Blu-ray против DVD"
творческая работа учащихся по информатике и икт (9 класс) по теме

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Муниципальное образовательное учреждение -
средняя общеобразовательная школа №19

Конкурс рефератов

РЕФЕРАТ

по предмету: информатика и ИКТ

«Blu-ray против DVD»

                                                                                                               Выполнил:
                                                                                                 учащийся 9 класса
                                                                           Петров Максим Владимирович

                                                                                                          Руководитель
                                                                                Дубинина Нина Викторовна  

                                                       Тверь, 2012

Содержание

1. Введение                                                              3
2. Сравнение Blu-ray , DVD и CD дисков                   4-8
3. Типы Blu-ray дисков                                          9-14
4. Приводы Blu-ray                                                14-16
5. Заключение                                                17-18
6. Список литературы                                             19

Введение

Так уж повелось, что эволюция в области компьютерных технологий происходит быстрее, чем в остальных технических отраслях. В наше время спрос на емкие носители информации очень велик. Поэтому для высококачественного видео мы наблюдаем сопротивление двух форматов на мировом рынке. В последнее время более взыскательная публика открыла для себя DVD (digital versatile disc). Именно в последнее время, хотя этому формату насчитывается уже 8 лет. И сейчасDVD очень востребован. Но это будущеебыло стремительно перечеркнуто в феврале 2002 года, синим лучом - технологией Blu-ray диск.

Япония, Токио, 19 февраля 2002.Представители девяти лидирующих высокотехнологических компаний Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp и Pioneer на совместной пресс-конференции объявили о создании и продвижении нового формата оптических дисков большой емкости под названием Blu-ray диск. Согласно объявленной спецификации Blu-ray диск - перезаписываемый диск следующего поколения со стандартным CD/DVD размером 12 см с максимальной емкостью записи на один слой и одну сторону до 27 Гб .

Собственно, назвать Blu-Ray принципиально новым форматом нельзя - это скорее эволюция формата DVD. Главными отправными точками данных инновационных технологических решений стали:

• Голубой  лазер

•Линзаобъектива с большой числовой апертурой (ЧА)
• Прозрачный защитный слой толщины 0,1-мм

Целью данной работы является сравнить возможности Blu-rayи DVD дисков.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Сравнить ключевых характеристикBlu-ray  и DVD дисков.
2. Рассмотреть приводы Blu-ray  и их характеристики
3. Оценить достоинства и недостатки Blu-ray дисков и приводов.

Сравнение Blu-ray , DVD и CD дисков

Для считывания и записи информации с BD-диска используется лазерный луч с иной длинной волны, нежели та, что используется в случае CD и DVD.

 Ниже приведены увеличенные изображения рабочей поверхности дисков (рис.1). Расстояние между дорожками (шаг дорожек): 0,32 мм; емкость: 25 Гбайт.

Рис.1 Изображение рабочей поверхности дисков

Слева направо: диск Blu-ray, DVD, СD. Черные полоски — прожженные лазерным лучом «бороздки» в соответствие с записываемой информацией. Сравнение данных иллюстраций показывает, что сами «бороздки» и расстояние между ними на диске Blu-ray — существенно меньше, чем на других оптических носителях. Именно это и позволяет диску Blu-ray вмещать во много раз больше информации.

 Если шаг дорожек при записи сигнала на DVD-диск составляет 0,74 мкм (микрометров), то в случае Blu-ray диска он уменьшен до 0,32 мкм. Один микрометр эквивалентен 1 / 1000 миллиметра. Известно, что средняя толщина человеческого волоса — около 0,1 мм или 100 микрометров. Соответственно, более чем 300 дорожек с информацией может разместиться на таком кольцевом участке Blu-ray диска, ширина которого эквивалентна толщине волоса. На приведенных рисунках как раз и показано, что даже небольшой участок диска Blu-ray способен хранить огромный объем информации.

Голубой, красный и желтый круги — характеризуют диаметр пятна лазерного луча, формируемого на поверхности диска. Для работы с диском Blu-ray используется голубой лазер, обладающий более короткой длинной волны, нежели так называемый красный лазер. Меньшая длинна волны позволяет лучше сфокусировать лазерный луч и получить лазерное пятно меньшего диаметра, необходимое для работы с «плотно упакованными» на поверхности Blu-ray диска данными. Для фокусировки голубого лазера используется объективная линза с большим показателем числовой апертуры (ЧА), отражающим фокусирующую способность линзы (Рис.2). Это также позволяет безошибочно и быстро работать с большими объемами данных, располагаемыми на рабочей поверхности BD-диска.

Рис.2 Преимущества объективной линзы с большим показателем ЧА

Числовая апертура определяется как nsin (где n — показатель преломления, нормируемый на 1 в случае воздушной среды). Чем больше показатель ЧА, тем больше значение угла.  (1 >2) — меньше диаметр лазерного пучка (Рис.3).

Рис.3 Различия в показателях длины волны и ЧА у различных форматов

Показатель ЧА в случае технологии Blu-ray составляет 0,85НМ. У DVD показатель ЧА равен 0,6НМ. Хотя размер лазерного пятна может быть уменьшен за счет увеличения показателя ЧА, выпустить объектив с большим значением ЧА было не простой задачей.

Для работы с традиционными оптическими дисками требуется однолинзовый объектив с невысоким показателем ЧА — довольно простой в изготовлении (линза изготавливается путем прессования в форме). Существует возможность увеличить ЧА, используя мультилинзовую оптическую систему (аналогичную той, что используется в микроскопах). Однако это делает объектив объемнее и тяжелее — использовать его вместе с оптическими дисками уже не получится.  Единственный вариант — изготовить однолинзовый объектив с высоким показателем ЧА. Но для этого требуются инновационные технологически решения принципиально иного уровня. И компания Panasonic их разработала, создав, таким образом, объектив  
с ЧА = 0,85НМ, подходящий для работы с Blu-ray диском.

Почему толщина защитного слоя составляет всего 0,1 мм?

Ключевое технологическое решение, применяемой для достижения высокой информационной емкости Blu-ray диска — уменьшение толщины защитного слоя оптического носителя. Защитный слой необходим для того, чтобы сберечь рабочую поверхность диска от царапин и пыли. Рассмотрим структуру DVD и Blu-ray дисков в разрезе (Рис.4):

Рис.4 Структура DVD и Blu-ray дисков в разрезе

У Blu-ray диска расстояние между внешней поверхностью диска и рабочей поверхностью с данными (толщина защитного слоя) составляет 0,1 мм. У DVD — 0,6 мм.

Оптические диски изготавливаются из пластика, для которого характерна некоторая способность к деформации. Однако, данная деформация меняет угол падения лазерного луча на поверхность диска, что приводит к искажению лазерного пятна — это мешает стабильному считыванию / записыванию данных. Специфика формата Blu-ray требует использование объектива с высоким показателем ЧА для лучшей фокусировки лазерного пучка. Однако, чем больше ЧА, тем большие искажения возникают при деформации диска. Для успешного решения данной проблемы было необходимо уменьшить толщину защитного слоя. Создание защитного слоя с минимальной и неизменной толщиной в рамках известных стоимостных ограничениях повлекло за собой разработку принципиально новых технологий производства дисков. Компания Panasonic успешно разработала методику для изготовления дисков, обладающих защитным слоем толщины 0,1 мм, полученным за счет нанесения особой смолы методом центрифугирования. Новый метод изготовления защитного слоя Blu-ray диска нейтрализует влияние эффекта деформации, что позволяет организовать стабильную работу с данными во время их записи/ воспроизведения (Рис.5).

Рис.5 Толщина защитного слоя дисков

Толщина защитного (функционального) слоя, равная 0,1 мм, необходима для стабильной работы с данными при использовании объектива с показателем ЧА = 0,85НМ и минимизации искажений, связанными с деформациями диска.

Так формат диск Blu-ray обладает тремя главными оптическими характеристиками: длинна волны лазера — 405НМ, числовая апертура объективной линзы — 0,85НМ, толщина прозрачного защитного слоя — 0,1 мм.

Сравнение ключевых характеристик (длинна волны лазера, ЧА, толщина защитного слоя) различных форматов оптических дисков (Рис.6).

Рис.6 Сравнение ключевых характеристик оптических дисков

Данные характеристики — основные требования для изготовления рабочего лазера, считывающей оптической головки и самого диска. Создатели формата Blu-ray совместными усилиями оптимизировали все технические нюансы таким образом, чтобы сделать Blu-ray массовым носителем больших объемов медиаданных, востребованным в течение долгих лет.

Blu-ray — формат оптического диска нового поколения. Структура двухслойного одностороннего диска — еще один важный фактор для обеспечения огромной информационной вместимости в 50 Гбайт.

Типы Blu-ray дисков

1. BD-ROM/ BD-диск с записанными данными (ROM — Read-Only-Memory — данные, доступные только для воспроизведения).
   На BD-дисках данного типа издаются фильмы, игры, программное обеспечение и т.д.
2. BD-R/ BD-диск для однократной записи (R— Recordable — приспособленный для записи).

На таких BD-дисках вы можете самостоятельно записать любую информацию. Но только один раз. BD-R диски очень удобно использовать для хранения больших объемов архивных данных или в качестве носителя для распространения информации.

3. BD-RE/ BD-диск многократной записи (перезаписываемый диск) (RE —Rewritable — приспособленный для многократной записи).

BD-диски данного типа можно использовать для временного хранения больших объемов данных. Они выдерживают 1000 циклов перезаписи. Все это делает их похожими на диски DVD-RW.

 Каждый из приведенных типов BD-дисков классифицируется по емкости: 1) односторонний, однослойный (25 Гбайт) диск;

2) односторонний двухслойный диск (50 Гбайт).

Что означают такие характеристики BD-диска как «односторонний» и «двухслойный»?

Под термином «односторонний» подразумевается, что рабочая поверхность (на которой хранятся данные) находится лишь на одной стороне диска и покрыта специальным защитным слоем толщиной 0,1 мм.

 Используемый при работе с BD-диском лазерный луч, гораздо «острее» луча, применяемого вместе с DVD или CD (используется лазер с меньшей длинной волны и объективная линза с большим показателем ЧА). Для того, чтобы возможные деформации диска не приводили к искажениям данных, толщина защитного слоя (при разработке формата Blu-ray) была уменьшена до 0,1 мм. Внутри данного защитного слоя может находиться одна или две рабочие поверхности, предназначенные для хранения данных. От этого зависит емкость диска. Соответственно обозначение «односторонний, двухслойный/ 50 Гбайт» означает, что у диска есть два несущих слоя емкостью 25 Гбайт каждый. И все это — внутри защитной прослойки толщиной 0,1. Представляете, какие объемы данных могут храниться в микромире!

        Во время утверждения Blu-ray как стандарта было решено, что BD-диск будет односторонним — данные будут размещаться на нем исключительно с одной стороны. DVD стандарт допускает двухсторонние диски. Однако двухсторонние диски обладают некоторыми нежелательными особенностями: их необходимо переворачивать (для считывания данных с другой стороны). Кроме того, создание двухсторонних BD-дисков малоэффективно с экономической точки зрения — довольно дорого наносить защитно-информационный слой толщиной 0,1 мм с двух сторон диска. Поэтому, технология совмещения нескольких слоев записи сыграла ключевую роль для успешного решения задачи по увеличению вместимости BD-диска. А сейчас  расскажем о достижениях Panasonic в разработке технологий производства односторонних, двухслойных BD-RE дисков (Рис.7).

Рис.7.Технология производства односторонних, двухслойных BD-RE дисков.

У одностороннего, однослойного диска есть только один слой, находящийся между подложкой и защитным напылением. Соответственно, у одностороннего двухслойного диска — два рабочих слоя (слоя записи): L0 и L1. Между ними находится так называемый разделяющий (промежуточный) слой. При этом совокупная толщина двух рабочих слоев, промежуточного слоя, прозрачного защитного слоя и твердого защитного напыления составляет все те же 0,1 мм.

 Главная технологическая сложность в изготовлении одностороннего, двухслойного диска состоит в том, чтобы сделать качественный промежуточный слой, используя недорогие материалы.

 Предназначение промежуточного слоя — в разделении слоев записи (рабочих слоев) L0 и L1, с целью предотвращения взаимной интерференции между сигналами. Промежуточный слой должен позволять лазерному лучу беспрепятственно достигать слоя L0 (который находится за промежуточным слоем) и, отразившись от него, передавать точные данные считывающей оптической головке. Поэтому промежуточный (разделяющий) слой должен быть нанесен с исключительной точностью. Его толщина должна составлять 25 мкм (микрометров) с возможным допуском менее ±2 мкм. При этом, нанесение данного слоя должно быть недорогим в плане используемых материалов и реализуемых процессов.

Одна из идей состояла в том, чтобы использовать в качестве промежуточного слоя уже готовую 25 мкм пленку. Однако, стоимость оборудования для производства соответствующих заготовок и их транспортировка существенно бы увеличила цену конечного BD-диска. В результате решили использовать для создания разделяющего слоя УФ-смолу и приступили к изготовлению тестовых образцов.Основная трудность состояла в том, чтобы толщина промежуточного слоя строго равнялась 25 мкм в рамках допустимой погрешности ±2 мкм. Но УФ-смола является жидкостью — толщина слоя может изменяться в гораздо больших пределах. У производителей родилась идея, которую  назвали «нанесение покрытия методом центрифугирования» (spincoatingmethod). Основанное на данной идее технологическое решениепозволяет нанести УФ-смолу идеально ровным слоем толщины 25 ± 2 мкм на всю поверхность 12-см диска.

 Специалисты компании разработали метод центрифугирования для нанесения разделяющего и прозрачного слоев. Таким образом стало возможным изготовить большое количество высококачественных дисков за короткий промежуток времени.

 Еще одной принципиальной задачей  стал поиск подходящего материала для создания рабочего слоя. Для записи и последующего воспроизведения информации с поверхности BD-диска  используется так называемый «метод записи с изменением фазы». Это технология записи на оптический диск с изменением фазового состояния вещества — отдельные участки рабочего слоя переходят из неструктурированного аморфного состояния в структурированное кристаллическое состояние. На момент разработки BD-формата компания Panasonic уже обладала богатым опытом в данной сфере, который был получен при создании стандарта DVD. Суть «ноу-хау» состоит в том, что лазерный луч вызывает локальные изменение в рабочем слое на атомарном уровне. Более того, с помощью лазерного луча, можно вернуть «возбужденные» участки рабочего слоя в исходное состояние.

  В BD-RE диске метод записи с изменением фазы позволяет, при необходимости, вернуть рабочий информационный слой диска в исходное, «чистое» состояние, для того, чтобы затем осуществить запись новых данных. Это означает, что диски типа BD-RE должны быть более устойчивы к многократному лазерному облучению. Собственно, именно поэтому создание BD-RE диска представляло  наибольшую сложность (нежели разработка дисков BD-ROM, BD-R).

 Ключ к созданию двухслойного диска — разработка «правильного» слоя L1. Дело в том, что он должен обладать двоякими, противоречивыми свойствами. С одной стороны, при обращении к слою L0, лазерный луч должен беспрепятственно проходить сквозь слой L1 «туда и обратно», донеся до считывающей оптической головки идеально точный сигнал. С другой стороны, при обращении к слою L1 он должен в полной мере отработать свою роль в качестве надежного информационного носителя, не допуская искажений сигнала. Соответственно, слой L1 должен быть достаточно тонким и при этом обладать определенными свойствами. Задача, опять же, состояла в том, чтобы разработать собственное решение и подобрать подходящий материал для изготовления слоя L1.

 В итоге, были созданы первый в мире односторонний  двухслойный BD-RE диск. Его окончательная структура представлена на рис.8. Рабочие слои L0 и L1 на самом деле состоят из нескольких (различных) пленок. Конечно, все процессы происходят в них на атомарном уровне. Поэтому данные слои фактически не видимы.

Рис.8 Структура одностороннего  двухслойного BD-RE диска.

Компания Panasonic первой начала выпускать оптические диски с возможностью записи в 1970 году, еще до того, как появился формат CD. Специалисты компании построили фундамент, на котором впоследствии удалось создать стандарт DVD, разработать формат BD-диска и запустить BD-диск в массовое производство.

 В Bly- Ray включена защита от нелегального копирования. Это будет некий индивидуальный номер, который будет проставляться на всех записанных видеодисках. По всей видимости, для того устройства, на котором был записан диск, число воспроизведений будет не ограничено, а для других - какое-то число раз, то же самое будет с легально приобретенными фирменными дисками, на которых наверняка будет стоять защита перезаписи.

ПриводыBlu-ray

Используя технологические решения и «ноу-хау», накопленные за время работы над BD-приводом для настольного ПК и тонким BD-приводом, в конце 2006 года создали и представили рынку Blu-ray проигрыватель.

В настоящее время на рынке имеется достаточно большой выбор Blu-ray DVD-приводов. Большинство из них умеют записывать обычные DVD, а многие могут ещё и писать, по крайней мере, однослойные, Blu-ray-диски (особенно это касается более дорогих приводов). Фактически, все эти приводы достаточно дорогие, кроме тех, что и того дороже! Обращаем ваше внимание на то, что некоторые из этих приводов поддерживают только интерфейс ATAPI/IDE, и мы не будем упоминать об этом при описании каждого привода в отдельности, мы отметим лишь те, которые поддерживают SATA.

 SATA  (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации.  SATA  является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления  SATA  был переименован в PATA (Parallel ATA).

SATA  Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)

SATA  Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)

SATA  Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)

Далее рассмотрим каждый пишущий привод более подробно.

LG GBW-H10N

Данный привод появился на рынке в 2006 году и с тех пор производит фурор. Кроме того, что разница в рыночных ценах на LG GBW-H10N составляет чуть больше 10%, данный привод является ещё и лидером цен, несмотря на то, что по своей спецификации он не сильно отличается от остальных приводов. LG GBW-H10N не только читает и записывает диски Blu-ray, но и поддерживает обычные DVD и CD.Скорость чтения данного привода составляет 40х для CD, 16х для DVD-ROM и 4х для BD-ROM. Скорость записи значительно меняется в зависимости от носителя, наиболее важными значениями являются 4х для BD-R и 2х для BD-RE (более подробную информацию можно узнать из спецификации). Привод имеет 2 Мбайт буфер и работает с версиями операционной системы Windows от ME до MediaCenterEdition (пока ни слова о Vista).

Lite-On LH-2B1S

Привод Lite-On LH-2B1S немного дороже, чем предыдущая модель LG, и имеет некоторые ограничения, главным из которых является отсутствие поддержки DVD-RAM и чтения и записи двухслойных дисков Blu-ray. Интересно, что по скорости он тоже уступает приводу LG: 2х для записи BD-R и BD-RE и 2х для чтения любых типов однослойных BD-дисков. Скорость записи DVD варьируется от 12х (DVD+R, DVD-R) до 4х (DVD+R9, DVD-R9), скорость чтения составляет 12х, а скорость записи перезаписываемых дисков 8х (DVD+RW) и 6х (DVD-RW). Для CD-дисков скорости варьируются от 32х (чтение) до 24х (запись) и 32х (запись на
CD-R). Lite-OnLH-2B1S не умеет читать и записывать двухслойные (DL) Blu-ray-диски, а вот аналог компании BenQ обещает поддержку такой возможности с выпуском новой прошивки.

Lite-On является совместным предприятием компаний Philips и BenQ. Сама BenQ предлагает привод BW1000 в двух вариантах: внутренний и внешний. Компания пообещала добавить поддержку чтения и записи двухслойных дисков с выпуском новой прошивки (в апреле 2008 года). Несмотря на сходство этой модели с Lite-On LH-2B1S, производитель не планирует выпускать новую прошивку для последнего привода и не собирается добавлять поддержку двухслойных дисков.

Вследствие того, что Lite-On LH-2B1S стоит дороже и вместе с тем имеет ряд недостатков, мы рекомендуем принять это к сведению перед тем, как покупать тот или иной привод.

Panasonic SW-5582

Panasonic SW-5582 совмещает в себе множество возможностей. Привод Panasonic SW-5582 обеспечивает довольно приличную скорость чтения и записи как однослойных, так и двухслойных Blu-Ray-дисков (BD-R и BD-RE), которая составляет 2х (для BD-ROM это, естественно, только скорость чтения). DVD RAM читаются и записываются со скоростью 5х, однослойные DVD+/-R пишутся на 4-8х, а двухслойные диски такого же типа на 4х, скорость чтения дисков всех этих типов составляет 8х. DVD-RW варьируются от 4х до 6х, а DVD+RW от 4х до 8х для записи на один слой, и 4х для двухслойных дисков. Скорость записи CD-R составляет 12х-24х, а CD-RW записываются на 12х-16х, скорость чтения CD-R и CD-ROM составляет 32х, а CD-RW читаются на 24х. Спецификации можно найти на сайте CDFreaks. Panasonic SW-5582 является довольно серьёзным пишущим SATA Blu-ray приводом по разумной на сегодняшний день цене (понятие "разумная цена" всё время меняется!). С уверенностью можно сказать, что он обладает теми возможностями, которые пользователи хотели бы видеть в приводах для ПК.

Заключение

В нашей работе мы рассмотрели и сравнили ключевые характеристики Blu-ray  и DVD дисков, рассмотрели существующие Blu-ray приводы.

Подводя итог вышесказанному, сделаем вывод о достоинствах и недостатках Blu-ray дисков.

Основное преимущество Blu-ray дисков – возросшее разрешение изображения, которое составляет 1920 на 1080 (1080p - HighDefinition) пикселей. Это означает, что на экране вашего телевизора воспроизводится в несколько раз больше деталей, которые DVD просто не позволяет получить (его разрешение 720 на 480 или 480p).Кроме разрешения, Blu-ray формат подразумевает более совершенные алгоритмы сжатия видео, которые дают более богатые цвета и контрастность.

Звук Blu-ray также во много раз превосходит по качеству звук DVD благодаря новым форматам объёмного звучания DolbyTrueHD и DTS-HD MasterAudio

Если ваш Blu-ray проигрыватель может декодировать форматы DolbyTrueHD или DTS-HD MasterAudio, это означает, что проигрыватель самостоятельно переводит формат в Linear PCM и может передать сигнал по HDMI кабелю на подключённый AV-ресивер или по аналоговым аудио-выходам на соответствующее устройство без потерь качества.

Теперь рассмотрим недостатки.

Самый большой минус Blu-ray формата – это высокая цена приводов и дисков.

В то время, как только первые Blu-ray проигрыватели стали появляться, время загрузки (с момента как вы вставили диск в лоток и до появления меню) могло достигать 3 минут. На сегодняшний день, ведущие производители добились неплохих результатов, и фильм с простым меню может загрузиться за 20 секунд, со сложным – до 1,5 минут.

Ещё одним минусом Blu-ray является невозможность его воспроизведения на DVD проигрывателях.

Тонкий слой диска легко повредить, следовательно, Вly-ray диск требует защиты. Первым способом защиты Вly-ray дисков был картридж. Но спустя некоторое время рядом компаний были разработаны специальные защитные покрытия, противостоящие царапинам и накоплению грязи, что позволило избавиться от картриджей, а механическая прочность Вly-Ray диска в 100 раз больше, чем DVD. Еще один в том, что энергетика синего лазера выше, чем у красного, что приводит к значительному разогреву поверхности диска, что требует мощного охлаждения.

Внедрение Blu-ray на мировой рынок - дело не из самых легких. Сейчас DVD до сих пор держит лидирующие позиции в сегменте верхнего диапазона пользовательских цен. Этот рынок еще только начинает развиваться. Поэтому очевиден тот факт, что Blu-ray серьезно о себе заявит после превращения DVD в дешевую технологию.

 На массовость старта очень сильно будет влиять цена устройств, дисков и жесткость лицензионной политики правящей девятки. Так что судьба формата целиком в руках его создателей. У каждой из девяти компаний есть огромный опыт за плечами, успехи и провалы, так что давать советы им бессмысленно, а вот способны ли они учиться на собственных и чужих ошибках - покажет будущее, будущее формата Blu-ray...

Список литературы

1. Периодическое издание (журнал) «Компьютер» № 7- 8`07 (ноябрь 2007)
2. Периодическое издание (журнал) «CHIP» 12/2007 (декабрь 2007)
3. http://www.homedigital.ru/bluart/620-blu-rayfaq
4. http://www.stereo.ru/whatiswhat.php?article_id=285
5. http://www.computerra.ru/advert/panasonic/test-3

Размещено на Allbest.ru