Optiska lagringsmedia
Denna artikel handlar om tekniken bakom hur CD-media fungerar, om hur man lagrar information på en CD, en DVD, Blu-ray och HD DVD.
CD (Compact Disc)
CD-skivan introducerades på 80-talet och revolutionerade musikbranschen med sitt lilla format och stora ljud. I samma skeende utvecklades CD-Romskivan för lagring av data.
DVD (Digital Versatile Disc)
DVD-skivan introducerades 1996 och har på ganska kort tid ersatt VHS-bandet för lagring av film. DVD-skivan med sin mångsidighet har även kommit att ersätta CD-skivan för lagring av dataprogram och multimedia.
Digital lagring på optisk skiva
Digital information består av ettor och nollor. På en CD eller DVD representeras detta förhållande med ett mönster av gropar i ett plastlager. Under detta lager ligger ett tunt metallskikt.
Groparna ligger i linje efter varandra och avläses av en laserstråle precis som nålen gör på en vinylspelare men med den skillnaden att den optiska skivan i stället läses med början från skivans centrum.
Avläsningen är baserad på att laserstrålen reflekteras mot metallskiktet. Mönstret av skillanden mellan ickereflekterande gropar och reflekterande plana ytor gör att laserstrålens återreflektion kan översättas till ett tåg av ettor och nollor.
Laserstrålens våglängd avgör datamängden på en skiva
En DVD-skiva kan rymma upp till ca 25 gånger mer än en CD.
För att få plats med detta på en skiva som till måttet har samma diameter måste informationen skrivas tätare.
Genom att använda en ljusstråle som är smalare kan man skriva tätare. Det röda ljuset i en vanlig CD-laser har en våglängd på 780 nanometer (nm). För DVD använder man en laserstråle som i stället är 650 nm. Bredden på spåret kan därför göras mindre.
På en CD-skiva är bredden |
På en DVD-skiva är den i stället |
Den smalare spårbredden gör att inga vanliga CD-spelare kan läsa en DVD-skiva. En DVD-spelare kan däremot läsa en CD.
Förutom den tätare spårbredden har DVD-tekniken utvecklats till att också ha flera läsbara lager. Skivan är då uppbyggd som bilden visar med läsbara lager (ljusblått) placerade ovanpå varandra. De första lagret är halvtransparent.
När lasern läst av de första lagret ställer den om sitt focus och läser det andra lagret. På vissa hyrfilmer skriver dom att störning kan uppstå när spelaren byter lager och att det inte är fel på skivan.
Somliga skivor kan vara dubbelsidiga vilket ger skivan fyra läsbara lager. En sådan skiva kan innehålla 8 timmar film men måste plockas ut och vändas efter halva speltiden.
En CD är konstruerad så att skiktet med den digitala informationen ligger alldeles under skivans etikett. En enda liten repa som går igenom lacken på ettikettsidan kan därför göra skivan oläsbar.
Lägger man ifrån sig skivan bör man därför inte lägga den med etiketten ner. Det är förstås illa om skivan blir repig på lässidan också eftersom även det kan göra den oläslig. Det finns möjligheter att renovera en CD-skiva men bara då reporna sitter på lässidan. Bäst är förstås att lägga skivorna i sitt fodral.
På en DVD ligger skiktet en liten bit ner i skivan och skyddas bättre mot yttre påverkan.
Reducering av datamängd behövs för att få plats på en skiva
Mängden data från ett okomprimerat filmoriginal kräver en ganska stor dataöverföringshastighet och är alldeles för stort för att kunna lagras i sin helhet på DVD.
Bilddata måste därför reduceras. För att ögat ska godta en "sämre" bild, används en speciell kompressionsalgoritm (matematisk regel för hur data ska reduceras) som utgår ifrån förändringar i bilden enligt följande:
En TV-bild uppdateras 25 ggr/sek. De delar av bilden som inte ändras från bild till bild behöver inte uppdateras om ögat ändå inte märker skillnaden.
Algoritmen jämför helt enkelt nästkommande bild med den föregående och uppdaterar bara skillnaden.
Mpeg2 för kompression av film på DVD
Kompressionsalgoritmen som används för DVD heter MPEG-2 och är en standard bland flera MPEG-standader. Den kanske mest kända är Mp3.
Resultatet av kompressionen gör att bilden kan innehålla vad man kallar artifacter - effekter som missfärgade fält, suddighet, detaljlöshet, blockighet, prickar m.m. Har man problem med artifacter bör man kontrollera inställningar på TVn, kvaliten på kablage och spelare innan man misstänker DVD-originalet.
Blu-ray
Ju kortare våglängd på laserljuset man använder desto smalare stråle får man och spåret kan göras mindre. I en utveckling av tekniken där man i stället för röd laser (650 nm) använder blå laser (blå-lila 405 nm) har gjort att spårbredden mer än halverats. För Blu-ray är spårbredden bara 0,32 µm. På en enkelsidig Blu-rayskiva får det därför plats med upp till 25 GB.
Bakom utvecklingen av Blu-ray ligger inte mindre än nio av dom största elektronikföretagen (Matsushita (Panasonic), Pioneer, Philips, Thomson, LG, Hitachi, Sharp, Samsung och Sony, där en Blu-rayspelare sitter i Playstation 3).
Läshastigheten för Blu-ray är upp till i 1x 36 Mb/s och 2x 72 Mb/s.
HD DVD
Precis som Blu-ray så använder sig HD DVD sig av blå laser (blå-lila 405 nm), men spårbredden är lite större (0,40 µm jämfört med 0,32µ). Vilket leder till att det inte får plats riktigt lika mycket data på en enkelsidig
HD DVD-skiva (15GB).
Utvecklingen av HD DVD har skapats av Toshiba och NEC med stöd från Microsoft där det går att köpa till en HD DVD-spelare till Xbox 360.
Gemensamt för båda blå-stråleformaten är att desto snabbare datorerna blir desto större datamängd kan dom hantera. Detta öppnar upp för nya användningsområden. Eftersom Blu-rayskivan är både läs och skrivbar kan man sätta upp små och lätthanterliga servrar, backupenheter, videoinspelare m.m. På videosidan kan utvecklingen mot högupplöst TV (HDTV) också börja ta fart.
