Napędy optyczne

Tutorial dla przedmiotu Urządzenia techniki Komputerowej

Autor Marek Pudełko

Tutorial dla przedmiotu Urządzenia techniki Komputerowej

Wskazówki:

Dodatkowe materiały dostepne na stronie zelota.netshock.pl, strona Materiały, sekcja Pamięci komputerowe

Tutorial zrealizowany przy użyciu szablonu deck.js

Powtórzenie

Powtórka

Przypomnij definicję:

Czym się różni pamięć:

Wprowadzenie

Definicja napędu optycznego

Pamięć masowa gromadząca dane zapisywane i odczytywane za pomocą promienia laserowego.

CD-ROM https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6a/CD-ROM_Drive_%28Dell%29.jpg/220px-CD-ROM_Drive_%28Dell%29.jpg

Napędy optyczne w komputerach

Napęd optyczny w komputerze stacjonarnym Zewnętrzny napęd optyczny obok komputera przenośnego
CD-ROM https://commons.wikimedia.org/wiki/File:M-Audio_Delta_1010-LT_front_panel_IO_on_Shuttle_XPC,_August_Sound_Collective%27s_broadcast_output_rig_(2007-09-04_16.01.24_by_Lee_Azzarello).jpg CD-ROM https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/47/2007Computex_BestChoice_ASUSTeK_U1F.jpg/1280px-2007Computex_BestChoice_ASUSTeK_U1F.jpg

Ćwiczenie 1

  1. Sprawdź, czy twój komputer posiada napęd optyczny.
  2. Jeśli tak, to poszukaj jak najwięcej informacji o nim.
  3. Sprawdź, ile kosztuje obecnie twój napęd (w sklepie lub na aukcjach internetowych).

Płyta optyczna

CD-ROM https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Compact_discs?uselang=pl#/media/File:CD_autolev_crop.jpg Mały wymienny krążek wykonany z tworzywa sztucznego o średnicy 12 cm i grubości 1,2 mm. Waży około 15 gramów.

Dokładne wymiary płyty optycznej (kompaktowej)

CD-ROM https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Basic_Illustration_and_mesures_of_a_CD.png/640px-Basic_Illustration_and_mesures_of_a_CD.png

Ćwiczenie 2

  1. Weź dowolną płytę optyczną i sprawdź, czy wymiary są zgodne z podanymi na rysunku.
  2. Porównaj wymiary płyt CD, DVD, BluRay.
  3. Czy znasz jakieś inne formaty płyt optycznych?

Historia płyt kompaktowych

U zarania powstania płyt kompaktowych leżała chęć dystrybucji muzyki w nowym formacie. Starszym nośnikiem muzyki była płyta gramofonowa. Dźwięk generowany był przez igłę jeżdżąca po powierzchni płyty. Niestety płyta zużywała się przez to mechanicznie i traciła jakość.
Nad nowym standardem pracowały od połowy lat 70-tych XX wieku firmy Philips i Sony. Zastosowały one promień lasera do czytania danych. Laser nie dotykał fizycznie płyty, więc jakość jej nie powinna się obniżać. Dodatkowo dźwięk miał byc zapisany cyfrowo, co umożliwiało skorygowanie wielu błędów odczytu.

  • 8 marca 1979 roku - Prezentacja prototypowych płyt CD podczas konferencji prasowej Philipsa.
  • 1980 rok - Opublikowanie standardu CD-DA (Digital Audio) w tzw. Red Book - Czerwonej Księdze.
  • 17 sierpnia 1982 r. - Premiera płyty CD w Langenhagen, w fabryce firmy PolyGram, należącej do Philipsa.
    Pierwotnie średnica płyty CD miała mieć 12 cali (30cm) - tak jak gramofonowa. Wybrano jednak średnicę 12cm. Podyktowane to było względami technicznymi - nie dało się wyprodukować tak dużych płyt tanio i w miarę bezawaryjnie.
    Na sukcesie płyty kompaktowej zaważył ogromny przyrost danych pod koniec XX wieku. Standardowe nośniki miały zbyt małą pojemność, więc coraz częściej wybierano płytę CD.

    • Ćwiczenie 3

    1. Sprawdź jaka płyta kompaktowa była wydana pierwsza na świecie i w Polsce.
    2. Jakie zalety spowodowały ogromną popularność płyt optycznych w porównaniu do innych nośników jak dyskietki, kartridże?
    3. Poszukaj informacji o twórcach płyty CD: Lodevijk Ottens i Toshidata Doi.

    Budowa i zasada działania napędów optycznych

    Struktura płyty kompaktowej

    Przekrój CD-ROMu

    Zapis i odczyt z lasera

    Praca lasera CD

    Laser diodowy pracuje impulsowo. Wysyła wiązkę światła w kierunku płyty. Ta przechodzi przez układ optyczny i pada na ścieżkę z danymi. Wiązka się odbija i wraca z powrotem. pryzmat półprzeźroczysty kieruje ją w kierunku diody fotooptycznej. Fotodetektor analizuje jasność otrzymanego promienia i na tej podstawie stwierdza, czy jest to poziom logiczny 1 czy 0.

    Zapis danych na płycie optycznej

    Informacja zapisana jest na spiralnej ścieżce za pomocą tzw. "pitów" i "landów".

    Pity i landy generują różne odbicie promienia laserowego. Inne są dla powierzchni płaskich (landy), a inne dla wgłębień (pity).

    Kodowanie danych na płycie

    Odbicie wiązki światła

    Trasa wiazki lasera CD

    Laser strzela impulsami światła. Gdy padną na powierzchnię płyty, odbijają się i wracają z powrotem. Powierzchnia płaska (land) ma zadanie mocno odbijać światło. Strumień powrotny jest bardzo silny. Fotodetekor generuje wyraźny sygnał elektryczny.
    Pit ma inne zadanie. Szerokość wgłębienia jest porównywalna z długością fali promienia lasera. Gdy światło wpadnie do pitu, zostaje tam wygaszone. Ewentualny strumień powrotny jest bardzo słaby. Fotodetektor rozpoznaje to jako brak odbicia ("ciemną dziurę"), więc sygnał elektryczny nie powstaje.

    Kodowanie zero - jedynkowe

    Dane reprezentowane są jako pity i landy.

  • Logiczne zero prezentowane jest przez pit lub land.
  • Jedynka zaś poprzez zmianę stanu pomiędzy pitem a landem lub odwrotnie. Graficznie jest to "zbocze" między pitem i landem. Fotodioda rozpoznaje je jako zmianę natężenia odbitego promienia lasera. Jest wyraźna zmiana typu jasno-ciemno, ciemno-jasno.
    Ta metoda kodowania nazywa się NRZI (ang. Non Return to Zero Inverted).

    Kodowanie danych na płycie

    Metoda modulacji danych nazywa się EFM (ang. Eight-to-fourteen modulation - modulacja "8-w-14").Wymaga ona, żeby między kolejnymi jedynkami były co najmniej 2 a nie więcej niż 10 zer. Pozwala to na osiągnięcie jednoznacznej reprezentacji danych i korekcję błędów.

    • Zapis danych na płycie

    Scieżki z danymi

    Pity na płycie

    Zdjęcie płyty w powiekszeniu https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Afm_cd-rom.jpg/754px-Afm_cd-rom.jpg

    Ćwiczenie 4

    1. Jak jest zbudowana płyta kompaktowa?
    2. Jak są kodowane dane na płycie optycznej?
    3. W jaki sposób działa układ lasera i fotodiody?
    4. Jak jest rozpoznawana logiczna jedynka?
    5. Jak jest rozpoznawane logiczne zero?
    6. Co to jest kodowanie NRZI?
    7. Co to są pity?
    8. Co to są landy?

    Napęd optyczny do komputera

    https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Optical_disc_drive#/media/File:Cd_rom_drive_front_panel_view.jpg

    Napęd optyczny w środku

    https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Optical_disc_drive#/media/File:CD_ROM_Laser_Unit_IMG_0574.JPG

    Głowica napędu laseru

    głowica z laserem https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:CD_drive_lasers#/media/File:TSST_TS-L462_-_laser_unit-8805.jpg

    Ćwiczenie 5

    1. Jakie elementy napędu optycznego kryją się pod poszczególnymi numerami?

    Rodzaje płyt optycznych

    Rodzaje płyt optycznych

    Rodzaj płyty Nazwa angielska Opis Przykłady:
    Płyta tłoczona Manufactured Disk Nie pozwala na zmianę danych. Nadaje się do dystrybucji treści nieedytowalnych. CD-Audio, VCD, CD-ROM
    DVD, DVD-Audio,
    BD, BD-Audio,
    HD DVD
    Płyta nagrywana (jednorazowo) Recordable Disk Umożliwia jednorazowe nagranie danych. Po zamknięciu sesji, jest już nieedytowalna.
    CD-R,
    DVD-R, DVD+R,
    BD-R
    Płyta zapisywalna (wielokrotnie) ReWritable Disk Pozwala na wielokrotne nagranie informacji. Po skasowaniu danych można ją zapisać na nowo.
    CD-RW,
    DVD-RW, DVD-RAM
    BD-RE

    Płyta tłoczona

    Powstaje z gotowej matrycy. Tworzy się wzorcowy krążek z danymi, który stanowi podstawę do stworzenia matrycy produkcyjnej. Matryca jest negatywem (stemplem), który jest nakładany na formowany krążek. Wytłacza w nim odpowiednie pola kodujące dane.

    Płyta tłoczona

    Płyta nagrywana

    Powstaje przez wypalenie pustego krążka do nagrania. Promień lasera rozgrzewa płytę do temperatury 250°C. Znajdująca się na niej warstwa barwnika organicznego ulega w tych miejscach wypaleniu. Zmienia barwę na nieprzeźroczystą. Przy odczycie pola wypalone pochłaniają światło, a niewypalone odbijają promienie od warstwy odblaskowej.

    Płyta nagrywana

    Płyta zapisywalna

    Płyta zapisywalna ma specjalną budowę. Znajdująca się na niej warstwa pod wpływem promienia lasera może zmienić swoją strukturę na przezroczystą, pochłaniającą światło (amorficzną) lub nieprzezroczystą, odbijającą (krystaliczną) światło. Zmiany te są odwracalne. Przy odczycie pola wypalone pochłaniają światło, a niewypalone odbijają promienie od warstwy odblaskowej.

    Płyta zapisywalna

    Ćwiczenie 6

    1. Czy się wyróżnia płyta tłoczona?
    2. Jakie cechy ma płyta nagrywana?
    3. Jakie cechy ma płyta zapisywalna?
    4. Omów zalety i wady każdego z rodzajów płyt.
    5. Wyszukaj, czy masz przykłady płyt poszczególnych rodzajów.

    Nośniki optyczne

    Nośniki optyczne

    Płyta CD

    Płyta CD

    Płyta CD to najstarszy format nośników optycznych. Format powstał w 1982 roku. Początkowo przeznaczony był do dystrybucji muzyki. Potem stopniowo stał się popularny również w innych zastosowaniach.
    Compact Disk mieści od 650 MB do 870 MB. Odpowiada to 74 do 99 minut muzyki.
    Płyta ma średnicę 120 mm, grubość 1.2 mm i przeciętnie waży ok. 15 g.

  • Laser w CD ma długość fali 780 nm (laser podczerwony).
    Prędkość odczytu wynosi 1,2 m/s.
  • Długość spirali z zapisanymi danymi na typowej płycie to ok. 5,4 km.
    Odległość między ścieżkami wynosi 1,6 µm.
    Pity mają 100 nm głębokości i 500 nm szerokości, a ich długość waha się od 850 nm do 3.5 µm. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CD_disc4.png

    • Przykładowa płyta CD

    Przykładowa płyta CD https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:CD-R#/media/File:DOnaTREN.jpg

    Wersje płyty CD

    Rok Nazwa wersji Opis
    1982-- CD-DA (Compact Disk-Digital Audio.) Standard cyfrowego zapisu dźwięku na płytach CD.
    Dane są odczytywane z płyty z szybkością ok. 176 KB/s (44 100 próbek 16-bitowych, w ciągu sekundy, dla każdego kanału stereo).
    .
    1985-- CD-ROM (CD-Read Only Memory) Standard odczytu danych komputerowych (zapisanych na stałe) z dysków kompaktowych.
    .
    1987-- CD-I (CD-lnteractive),
    CD-XA (Extended Architecture)    		 Standard jednoczesnego odczytu danych, dźwięku i obrazu.
    .
    1990-- CD-R (CD-Recordable) Standard płyt zapisywalnych jednorazowo.
    .
    1996-- CD-text Płyta audio wzbogacona o tekst.
    .
    1997-- CD-RW (CD-ReWritable) Płyty wielokrotnego zapisu.

    Parametry użytkowe płyt CD

    Pojemność płyt CD

    Pojemność płyty__ Czas trwania muzyki
    650 MB 74 minuty
    700 MB 80 minut
    800 MB 90 minut
    870 MB 99 minut


    W sprzedaży dostępne są jeszcze płyty CD o średnicy 8 cm (mini-CD) i pojemności 210 MB (24 minuty muzyki). Przydatne bywają do dystrybucji niewielkich porcji danych (sterowniki komputerowe) oraz do wydawania singli muzycznych.
    Specjalną odmianą są płyty kompaktowe w kształcie "karty biznesowej". Służą jako wizytówka lub zawierają materiały reklamowe. Ich pojemność to 60 MB.

    Prędkość płyt CD

    Szybkość napędów CD mierzymy jako wielokrotność prędkości podstawowej. Wynosi ona 150 KB/s.
    Prędkość przedstawiamy jako liczbę typu 24x.
    24 x oznacza wyrażenie 24 x 150 KB/s czyli 3600 KB/s, co odpowiada 3,52 MB/s

  • Napędy optyczne mają zakres szybkości od 1x do 56x.

    • Płyta CD w powiększeniu - wymiarowanie punktów i ścieżek

    Płyta CD w powiekszeniu https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Cd_MEB.jpg

    Kilka obliczeń

    Jak policzyć długość śścieżki na płycie CD 650 MB?

  • Część użytkowa płyty kompaktowej ma powierzchnię 86,05 cm2.
  • Odległość między ścieżkami wynosi 1,6 µm.
    Chcąc obliczyć długość ścieżki, należy podzielić pole powierzchni użytkowe przez odległość między ścieżkami.
    86,05 cm2 / 1,6 µm = 5,378 km.

    Jak policzyć czas odtwarzania płyty?

  • Długość ścieżki wynosi 5,378 km.
  • Prędkość odczytu wynosi 1,2 m/s.
    Chcąc policzyć czas odtwarzania płyty, należy podzielić długość ścieżki przez prędkość odczytu.
    5,378 km / 1,2 m/s = 4481s = 74 minuty.

    • Ćwiczenie 7

    1. Jak jest zbudowana płyta CD?
    2. Omów najważniejsze parametry płyty CD.
    3. Wyszukaj w ofercie sklepów i serwisów aukcyjnych różne odmiany płyt CD.
    4. Z jaką maksymalną prędkością może czytać napęd oznaczony 56x ?
    5. Oblicz ile wynosi długość ścieżki na płycie 700 MB. Odległość między śścieżkami wynosi tam 1,5 µm. Policz ile można zapisać na niej minut muzyki. Pole powierzchni i prędkość odczytu płyty jest ta sama.

    Płyta DVD

    Płyta DVD

    Prace nad DVD zaczęto około 1993 roku. W roku 1995 utworzono dwa niezgodne ze sobą standardy. By uniknąć konkurencji stworzono DVD Forum koordynujące prace. Technologia została przedstawiona w 1996.
    DVD pierwotnie znaczyło Digital Video Disc. Teraz używa się raczej rozwinięcia Digital Versatile Disc.
    Początkowo przeznaczony był dla branży wideo. Potem znalazł również inne zastosowania. Obecnie jest najpopularniejszym nośnikiem do dystrybucji filmów i przechowywania danych.

    DVD mieści od 4,7 GB do 17 GB.
    Płyta ma średnicę 120 mm, grubość 1.2 mm i przeciętnie waży ok. 15 g (wymiary takie same jak CD).

  • Laser w DVD ma długość fali 650 nm (laser czerwony).
    Prędkość odczytu wynosi 3,49 m/s.
  • Długość spirali z zapisanymi danymi na typowej płycie to ok. 11,6 km.
    Odległość między ścieżkami wynosi 0,74 µm.
    Pity mają 160 nm głębokości i 320 nm szerokości, a ich długość waha się od 400 nm do 1,87 µm.

    Przykładowa płyta DVD https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:DVD#/media/File:Dvd_3d.png

    • Przykładowa płyta DVD

    Przykładowa płyta DVD https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:DVD#/media/File:JR_Shikoku_Tour_Trains_Introduction_DVD_20191020.jpg

    Wersje płyty DVD

    Rok Nazwa wersji Opis
    1996-- DVD-Video Standard cyfrowego zapisu obrazu na płytach DVD.
    .
    1997-- DVD-R (Recordable) Płyta DVD z możliwością jednorazowego zapisu.
    .
    1998-- DVD-RAM Płyta DVD do wielokrotnego nagrywania. Występuje w specjalnej osłonie, chroniącej przed porysowaniem powierzchni.
    .
    1999-- DVD-RW (ReWritable) Płyta DVD z możliwością wielokrotnego zapisu.
    .
    2000-- DVD Audio Płyta DVD do zapisu dźwięku w wysokiej jakości.
    .
    2002-- DVD+R(Recordable) Płyta DVD z możliwością jednorazowego zapisu.
    .
    2003-- DVD DL (Dual Layer) Dwuwarstwowa płyta DVD o pojemności 8,5 GB.
    .
    2004-- DVD Card Płyta DVD w formacie "karty biznesowej".

    Parametry użytkowe płyt DVD

    Pojemność płyt DVD

    / Płyta jednostronna_ Płyta dwustronna
    Płyta jednowarstwowa__ 4,7 GB 9,4 Gb
    Płyta dwuwarstwowa__ 8,5 Gb 17 GB

    / Płyta jednostronna_ Płyta dwustronna
    Mini-DVD_ 1,4 GB 2,66 Gb

    Przydatne bywają do dystrybucji niedużych porcji danych oraz do wydawania singli muzycznych (DVD-single).

    Specjalną odmianą są są DVD-Card w kształcie "karty biznesowej". Służą jako wizytówka lub zawierają materiały reklamowe. Ich pojemność to 330 MB lub 570 MB.

    Prędkość płyt DVD

    Szybkość napędów DVD mierzymy jako wielokrotność prędkości podstawowej. Wynosi 1350 KB/s.
    Prędkość przedstawiamy jako liczbę typu 8x.
    8 x oznacza wyrażenie 8 x 1350 KB/s czyli 10800 KB/s, co odpowiada 10,55 MB/s

  • Napędy DVD mają zakres szybkości od 1x do 24x.

    • Płyta DVD-R vs DVD+R

    Płyty DVD-R i DVD+R są odmiennymi standardami zapisywania danych na płytach. Różnią się szczegółami technicznymi zapisywania, nieistotnymi dla większości użytkowników.
    Płyty DVD-R pojawiły się wcześniej niż płyty DVD+R. Dlatego wiele starszych napędów i odtwarzaczy może mieć problem z odczytem płyt DVD+R. Obecnie nagrywarki i odtwarzacze wspierają obydwa formaty.

  • Wielkość nośników w obydwu standardach są podobne. DVD-R ma 4489 MB, a DVD+R posiada 4483 MB.
  • Standardy różnią się kierunkiem nagrywania danych. Płyty DVD-R są wypalane od środka, a płyty DVD+R od zewnątrz. Może to sprawiać problem przy nagrywaniu sesyjnym w różnych urządzeniach.
  • Zastosowanie:
    DVD+R nadają się bardziej do użytku ogólnego i nagrywania danych komputerowych.
    DVD-R są lepsze do tworzenia płyt z filmami i muzyką. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Philips_16x_DVD-R_4.7GB_20170712.jpg , :Sony_DVD%2BR.jpg

    • Dwuwarstwowa płyta DVD

    Płyta dwuwarstwowa DL (Dual Layer) zawiera dwie warstwy z danymi, umieszczonymi jedna nad drugą. Powierzchnia zewnętrznej warstwy nośnika jest półprzepuszczalna. Dzięki temu możliwy jest odczyt dwóch warstw płyty za pomocą tego samego układu optycznego.

    Płyty dwuwarstwowe nie mają dokładnie podwojonej pojemności krążka jednowarstwowego (2 x 4,7GB). gdyż wgłębienia (pity) w spiralnej ścieżce zostały wydłużone w celu ułatwienia odczytu i zapisu wewnętrznej warstwy. Mniejsza gęstość zapisu owocuje mniejszą pojemnością. Wynosi 8,5 GB. Przekrój płyty DVD dwuwarstwowej

    Odczyt z dwuwarstwowej płyty DVD

    Laser przechodzi przez półprzezroczystą warstwę górną. Odczyt wewnętrznej warstwy nośnika następuje przez odpowiednie zogniskowanie soczewki lasera. Nie trzeba przestawiać żadnych przełączników - napęd automatycznie rozpoznaje rodzaj płyty.
    Odczyt danych z płyt dwuwarstwowych może być realizowany dwojako:

  • Dane z dolnej warstwy są odczytywane naprzemiennie z danymi z warstwy górnej (ciągła zmiana ogniskowej).
  • Głowica odczytuje najpierw dane z jednej ścieżki (wędrując od środka na zewnątrz), a następnie czyta z drugiej ścieżki na drugiej warstwie (od zewnętrznej krawędzi płyty, do środka). Tak zapisywany jest obraz wideo. Odczyt płyty DVD dwuwarstwowej

    • DVD-RAM

    DVD – RAM jest standardem wielokrotnego zapisu danych.
    Napęd wyróżnia się tym, że płyta jest zamknięta w kasetce. Chroni to powierzchnię płyty przed zarysowaniem i utratą danych.
    Nośnik mieści 5,2 GB lub 9,2 GB. Jest bardzo trwały. Pozwala wykonać nawet 100 000 cyklów zapisu.
    Główną wadą DVD-RAM jest brak kompatybilności z innymi urządzeniami DVD. Format nadaje się głównie do archiwizacji danych, a nie do codziennego użytku. Płyta DVD-RAM https://commons.wikimedia.org/wiki/DVD#/media/File:DVD-RAM_FUJIFILM_Disc-removalble_With_cartridge-locking-pin.jpg

    Ćwiczenie 8

    1. Jak jest zbudowana płyta DVD?
    2. Jak jest zbudowana dwuwarstwowa płyta DVD?
    3. Czym się wyróżnia płyta DVD-RAM?
    4. Omów najważniejsze parametry płyty DVD.
    5. Wyszukaj w ofercie sklepów i serwisów aukcyjnych różne odmiany płyt DVD.
    6. Z jaką maksymalną prędkością może czytać napęd DVD oznaczony 24x?
    7. Ile razy prędkość podstawowa DVD jest większa od prędkości podstawowej CD?
    8. Dlaczego na dwuwarstwowych płytach DVD-Video może nastąpić krótka przerwa?
    9. Oblicz długość ścieżki na płycie DVD. Odległość między śścieżkami wynosi tam 0,74 µm. Pole powierzchni płyty jest takie same jak dla płyty CD.

    Blu-Ray

    Płyta Blu-Ray

    DVD jako format nie mogło pomieścić obrazu o wysokiej rozdzielczości. DLatego podjęto prace nad nowym formatem. Producenci podzielili się na dwa obozy. Jeden z nich opracował całkowicie nowy standard - Blu-Ray, a drugi format będący rozwinięciem DVD - High Definition DVD (HD DVD).
    Obydwa rozwiązania opierają się na niebieskim laserze. Pierwsze takie lasery trwale pracujące, uzyskali polscy badacze z Centrum Badań Wysokociśnieniowych PAN "Unipress".
    Pierwsze filmy i odtwarzacze obydwu formatów ukazały się pod koniec 2006r. Powodzenie formatów zależało od tego, ile wytwórni filmowych go poprze i będzie wydawać filmy na danym nośniku. Więcej zgromadził Blu-Ray i pokonał przeciwnika w 2008 roku.

    Blu-Ray (BD) mieści od 25GB do 200 GB.
    Płyta ma średnicę 120 mm, grubość 1.2 mm i przeciętnie waży ok. 15 g.
    Prędkość odczytu wynosi 5 m/s.

  • Laser w BD ma długość fali 405 nm (laser niebieski).
  • Długość spirali z zapisanymi danymi na typowej płycie to ok. 27,1 km.
    Odległość między ścieżkami wynosi 0,32 µm.
    Pity mają 100 nm głębokości i 130 nm szerokości, a ich długość waha się od 150 nm do 1.5 µm. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CD_disc4.png

    • Przykładowa płyta BluRay

    Przykładowa płyta BluRay https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blu_ray_icon.png

    Wersje płyty BluRay

    Rok Nazwa wersji Opis
    2006-- BD ­ ROM
    (Blu Ray Disc - Read Only Memory)    		 Płyta z danymi tylko do odczytu.
    .
    2006-- BD DL (Dual Layer) Płyta dwuwarstwowa (pojemność 50 GB).
    .
    2007-- BD ­ R (Recordable) Płyta jednorazowego zapisu.
    .
    2007-- BD ­ RE
    (Blu-ray Disc - Recordable Erasable)    		 Płyta wielokrotnego zapisu.
    .
    2010-- BDXL Płyty o pojemności 100 GB.
    .
    2010-- BD 3D Płyta z filmem 3D.
    .
    2013-- High Fidelity Pure Audio Płyty BD Audio.
    .
    2015-- Ultra HD Blu-ray Dysk do obrazu Wideo 4K (pojemność do 100 GB).

    Parametry użytkowe płyt Blu Ray

    Pojemność płyt BD

    Pojemność płyty__ Rodzaj płyty
    25 GB Płyta jednowarstwowa
    50 GB Płyta dwuwarstwowa
    100 GB Płyta trzywarstwowa
    128 GB Płyta czterowarstwowa


    W sprzedaży dostępne są jeszcze płyty BD o średnicy 8 cm (mini-BD) i pojemności 7,8 GB (jednowarstwowe) lub 15,6 GB (dwuwarstwowe).

    Prędkość płyt BD

    Szybkość napędów Blu Ray Disk mierzymy jako wielokrotność prędkości podstawowej. Wynosi ona 4,5 MB/s.
    To prędkość wystarczająca do przedstawienia 1 sekundy filmu w rozdzielczości Full HD.
    Prędkość przedstawiamy jako liczbę typu 8x.
    8 x oznacza wyrażenie 8 x 4,5 MB/s czyli 36 MB/s.

  • Napędy Blu-Ray mają zakres szybkości od 1x do 16x.

    • Płyta Blu-Ray wielowarstwowa

    W celu zwiększenia pojemności wprowadzono płyty BD XL. Mają one trzy lub cztery warstwy i pozwalają zapisać do 128 GB danych.
    W planach są nośniki wielowarstwowe. Specyfikacja standardu pozwala na odczyt i zapis nawet płyt 10-warstwowych mieszczących do 320 Gb danych. Przekrój płyty BD 100 GB https://www.audioholics.com/images/tdkbdquadlayerchart.jpg

    Ćwiczenie 9

    1. Jak jest zbudowana płyta Blu-Ray?
    2. Jak jest zbudowana dwuwarstwowa płyta Blu-Ray?
    3. Omów najważniejsze parametry płyty Blu-Ray.
    4. Wyszukaj w ofercie sklepów i serwisów aukcyjnych różne odmiany płyt Blu-Ray.
    5. Z jaką maksymalną prędkością może czytać napęd Blu-Ray oznaczony 16x?
    6. Ile razy prędkość podstawowa Blu-Ray jest większa od prędkości podstawowej CD?
    7. Oblicz długość ścieżki na płycie Blu-Ray. Odległość między śścieżkami wynosi tam 0,32 µm. Pole powierzchni uzytkowej płyty wynosi 86,72 cm2

    HD DVD

    Format HD DVD

    Format HD DVD to format optyczny wykorzystujący niebieski laser. Stanowił rozwinięcie formatu DVD.
    Zapewniało to niższe koszty produkcji i wsteczną kompatybilność z odtwarzaczami DVD. Niższą pojemność dysku (15 GB) wobec Blu-Ray (25 GB) kompensowało użycie lepszego kodeka wideo (MPEG-4 zamiast MPEG-2), co dawało podobną jakość obrazu.
    Formaty wideo były niekompatybilne ze sobą. Sukces danego nośnika zależało od tego, ile wytwórni filmowych go poprze. Więcej wybrało Blu Ray i to on wygrał wojnę formatów. Z tego powodu Toshiba w lutym 2008 r. zrezygnowała z prac nad HD DVD. Wspierające ją wytwórnie stopniowo przechodziły do konkurencji.

    HD DVD mieściła od 15GB do 30 GB.
    Płyta miała średnicę 120 mm, grubość 1.2 mm i przeciętnie ważyła ok. 15 g.
    Prędkość odczytu wynosi 5 m/s.

  • Laser w HD DVD ma długość fali 405 nm (laser niebieski).
  • Długość spirali z zapisanymi danymi na typowej płycie to ok. 21,7 km.
    Odległość między ścieżkami wynosi 0,4 µm.
    Pity mają 100 nm głębokości i 200 nm szerokości, a ich długość waha się od 200 nm do 2 µm. Czytnik uniwersalny

    • Przykładowa płyta HD DVD

    Przykładowa płyta HD DVD https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:HD-DVD?uselang=pl#/media/File:Hddvd-r_side_120226.jpg

    Wersje płyty HD DVD

    Rok Nazwa wersji Opis
    2006-- HD DVD ROM
    (High Definition DVD - Read Only Memory)    		 Płyta z danymi tylko do odczytu.
    .
    2007-- HD DVD DL (HD DVD Dual Layer) Płyta dwuwarstwowa (pojemność 30 GB).
    .
    2007-- HD DVD ­ R (Recordable) Płyta jednorazowego zapisu.
    .
    2007-- HD DVD ­ RW (ReWritable) Płyta wielokrotnego zapisu.
    .
    2007-- DVD / HD DVD hybrid discs Dysk będący połączeniem dysków DVD i HD DVD.
    .
    2007-- Total Hi Def
    HD DVD / Blu-ray Disc hybrid discs    		 Dysk będący połączeniem dysków Blu-Ray i HD DVD.

    Parametry użytkowe płyt HD DVD

    Pojemność płyt HD DVD

    / Płyta jednostronna_ Płyta dwustronna
    Płyta jednowarstwowa__ 15 GB 10 Gb
    Płyta dwuwarstwowa__ 30 Gb 60 GB

    / Płyta jednostronna_ Płyta dwustronna
    Mini-HD DVD_ 4,7 GB 9,4 GB

    Prędkość płyt HD-DVD

    Szybkość napędów HD-DVD mierzymy jako wielokrotność prędkości podstawowej. Wynosi ona 4,5 MB/s.
    To prędkość wystarczająca do przedstawienia 1 sekundy filmu w rozdzielczości Full HD.
    Prędkość przedstawiamy jako liczbę typu 2x.
    2 x oznacza wyrażenie 2 x 4,5 MB/s czyli 9 MB/s.

  • Napędy HD DVD miały zakres szybkości od 1x do 2x.

    • Płyta hybrydowa DVD/ HD-DVD

    W celu zachowania kompatybilności wstecznej z DVD, Toshiba opracowała nośnik będący połączeniem formatów DVD oraz HD-DVD.
    Była to płyta dwustronna. Po jednej z nich znajdował się dysk DVD, a na drugiej HD-DVD. Dzięki temu ta sama płyta mogła być odtwarzana w różnych odtwarzaczach. https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:HD-DVD?uselang=pl#/media/File:Blu-ray_HD_DVD.JPG

    Ćwiczenie 10

    1. Jak jest zbudowana płyta HD DVD?
    2. Jak jest zbudowana dwuwarstwowa płyta HD DVD?
    3. Omów najważniejsze parametry płyty HD DVD.
    4. Wyszukaj w ofercie sklepów i serwisów aukcyjnych różne odmiany płyt HD DVD.
    5. Ile razy prędkość podstawowa HD DVD jest większa od prędkości podstawowej CD?
    6. Oblicz długość ścieżki na płycie HD DVD. Odległość między śścieżkami wynosi tam 0,4 µm. Pole powierzchni uzytkowej płyty wynosi 86,72 cm2

    Kody DVD i Blu-Ray

    Kody regionalne DVD

    Region DVD to kod przypisany czytnikom i płytom DVD w zależności od strefy ekonomicznej.
    Ich wprowadzenie miało na celu kontrolowanie dystrybucji najnowszych produkcji filmowych na świecie. Celem była blokada przemytu filmów z zagranicy oraz ograniczenie piractwa do jednej strefy.
    W praktyce windowało to ceny, dyskryminowało kinomanów z biedniejszych krajów i ograniczało obieg produkcji filmowych na świecie.
    Odtwarzacze DVD miały wbudowany system sprawdzania kodu regionalnego. Pozwalały na 5-krotną zmianę regionu, a ostatni kod zostawał na stałe.
    Obecnie odtwarzacze nie mają regionalizacji, a programy komputerowe mogą ukrywać lub ignorować kod regionalny.

    Kody DVD i Blu-Ray https://www.brentonfilm.com/wp-content/uploads/2015/08/blu-ray-and-dvd-region-code-symbols.png

    Regiony DVD

    Kod regionu Obszar
    0, ALL Brak ograniczeń. Dysk odtwarzany we wszystkich regionach
    1 USA i Kanada
    2 Europa, Płd-Zach Azja, RPA, Japonia
    3 Azja Płd-Wsch, Tajwan, Płd. Korea
    4 Ameryka Łacińska, Australia, Oceania
    5 Afryka, były ZSRR, Indie, Centralna Azja, Płn. Korea
    6 Chiny Ludowe
    7 Zarezerwowane (np. filmy premierowe dla jury)
    8 Miejsca międzynarodowe – samoloty, promy

    Kody regionalne DVD https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/30/DVD-Regions_with_key.png

    Kody regionalne Blu-Ray

    Producenci filmów na Blu-Ray również wprowadzili kody regionalne: A,B,C.
    Jednak jest ich znacznie mniej, a polityka przydzielania nie tak restrykcyjna. Wiele filmów nie ma tych ograniczeń, a poszczególne studia filmowe stosują własne zasady przydzielania kodów.
    HD DVD nie ma podziału na regiony.

    Kody DVD https://en.wikipedia.org/wiki/File:Blu-ray-regions_with_key.svg

    Ćwiczenie 11

    1. W jakim celu zastosowano kody regionalne DVD i Blu-Ray?
    2. Jakie kody regionalne DVD i Blu-Ray są przydzielone Polsce?
    3. Jeśli posiadasz płyty z filmami, sprawdź jakie mają kody regionalne.

    Interfejsy napędów optycznych

    Interfejsy napędów optycznych

    Interfejs IDE

    IDE (ATA, PATA) to równoległy interfejs dyskowy używany w komputerach IBM PC. Obecnie stosowany wyłącznie w starszych maszynach.

  • Parametry:
    Maksymalna przepustowość złącza wynosi 133 MB/s.
    Interfejs ma 40 pinów
    Do jednego przewodu można wpiąć 2 napędy.

    Złącza napędu optycznego IDE

    • Interfejs SCSI

    SCSI (skrót z ang. Small Computer Systems Interface) to równoległa magistrala danych do podpinania twardych dysków i napędów optycznych. Obecnie spotykana w starszych serwerach i stacjach roboczych.

  • Parametry:
    Urządzenia łączy się kaskadowo (do 15). Na końcu należy wpiąć terminator.
    Interfejs ma 40 pinów
    Maksymalna przepustowoąć do 640 MB/s.

    Złącza napędu optycznego SCSI

    • Interfejs SATA

    SATA (ang. Serial ATA, czyli szeregowe ATA) to szeregowa magistrala do podpięcia pamięci masowych jak dyski twarde czy napędy optyczne. Obecnie to najpopularniejszy interfejs wewnętrzny.

  • Parametry:
    przepustowość do 600 MB/s.
    Do 8 dysków SATA na płycie głównej.
    Kabel ma 7 pinów i umożliwia podpięcie jednego dysku.

    Złącza napędu optycznego IDE

    • Interfejs eSATA

    eSATA (external SATA) to odmiana interfejsu SATA do podłączenia zewnętrznych twardych dysków. Złącze to posiadają nieliczne napędy optyczne.

  • Parametry:
    Przepustowość maksymalna wynosi 600 MB/s.
    Maksymalna długość kabla 2 metry.
    Złącze nie zapewnia zasilania (konieczna eSATAp - hybryda z USB).

    Złącza napędu optycznego IDE

    • Interfejs USB

    USB to najpopularniejszy interfejs do podłączania zewnętrznych urządzeń do komputera.

  • Parametry:
    Przepustowość wynosi 60 MB/s (dla USB 2.0), 400 MB/s (dla USB 3.0).
    Maksymalna długość kabla 4 metry.
    Złącze zapewnia zasilanie do 1,8 A.

    Złącza USB napędu optycznego

    • Interfejs Thunderbolt

    Thunderbolt służy do podpinania urządzeń wymagających dużego pasma przepustowości.

  • Parametry:
    Przepustowość maksymalna wynosi 40 Gb/s.
    Maksymalna długość kabla 2 metry.
    Złącze zapewnia zasilanie do 53W.
    Współpracuje z urządzeniami mającymi wyjście na USB-C.

    Złącza napędu optycznego IDE

    • Ćwiczenie 12

    1. Jakie interfejsy wewnętrzne mogą być użyte do podpięcia napędów optycznych?
    2. Jakie interfejsy zewnętrzne mogą być zastosowane do podłączania napędów optycznych?
    3. Jeśli posiadasz napęd optyczny w komputerze, sprawdź jakim interfejsem jest podłączony.
    4. Omów wybrany interfejs do dysków i napedów optycznych.
    5. Który z interfejsów wystarczy do obsługi CD?
    6. Który z interfejsów ma wystarczającą przepustowość, by obsłużyć DVD?
    7. Który z interfejsów ma odpowiednią przepustowość, by do niego podłączyć napęd Blu-Ray?

    Powtórzenie

    1. Jak jest zbudowana płyta kompaktowa?
    2. Jak są kodowane dane na płycie optycznej?
    3. Jak są rozpoznawane logiczna jedynka i zero na płycie optycznej?
    4. Co to są pity i landy?
    5. Czy się wyróżnia płyta tłoczona, nagrywana, zapisywalna?
    6. Jak jest zbudowana płyta CD?
    7. Ile wynosi pojedyncza prędkość CD 1x?
    8. Jak jest zbudowana płyta DVD?
    9. Jak jest zbudowana dwuwarstwowa płyta DVD?
    10. Czym się wyróżnia płyta DVD-RAM?
    11. Ile wynosi pojedyncza prędkość DVD 1x?
    12. Jak jest zbudowana płyta Blu-Ray?
    13. Jak jest zbudowana dwuwarstwowa płyta Blu-Ray?
    14. Ile wynosi pojedyncza prędkość Blu-Ray 1x?
    15. Jak jest zbudowana płyta HD DVD?
    16. Ile wynosi pojedyncza prędkość HD DVD 1x?
    17. W jakim celu zastosowano kody regionalne DVD i Blu-Ray?
    18. Jakie interfejsy wewnętrzne i zewnętrzne mogą być użyte do podpięcia napędów optycznych?
    19. Który z interfejsów wystarczy do obsługi CD, DVD, Blu-Ray?

    Koniec

    Dziękuję za uwagę

    ← →

    /