Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis

Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Orbis pictus 21. století CD, DVD přehrávače: Princip záznamu Obor: Elektrikář Ročník: 3. Vypracoval: Ing. Martin Slanina, Ph. D. OB 21 -OP-EL-ELZ-SLA-U-3 -005 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Princip optického záznamu • Pro optický záznam se využívají média, která dovolují čtení zaznamenaných vzorů optickou cestou. • Vytváření zaznamenaných vzorů nemusí být nutně provedeno optickou cestou, ale čtení je vždy optické (např. audio CD se typicky ve velkém objemu vyrábějí lisováním, tj. mechanicky). • Optický záznam je vždy digitální. • Optický záznam má oproti magnetickému několik výhod: - Jsou dosažitelné vyšší hustoty záznamu (DVD cca 400 Mb/cm 2). - Čtení se provádí s využitím paprsku světla. Není nutný mechanický kontakt mezi čtecí hlavou a médiem, mechanické opotřebení je eliminováno. - Zaznamenaný vzor může být ochráněn plastikovým substrátem. - Záznam není ovlivněn elektrickým ani magnetickým polem. - Mohou být vytvořeny záznamy pouze pro čtení, což je velmi vhodné pro archivaci - Záznamy mohou být realizovány ve formě mechanických vzorů, jednoduše reprodukovatelných lisováním.

Čtení optického disku • Přehrávání je založeno na vlastnostech monochromatického světla. (tj. takového světla, v jehož spektru je pouze jediná vlnová délka). Monochromatické světlo se vytváří pomocí laseru. • Laserový paprsek může být zaostřen na velmi malý bod. S využitím interference (skládání vln) je možné snímat velmi malé změny fyzických rozměrů nebo změny optické odrazivosti a prostupnosti. • Světelný paprsek se vytváří pomocí polovodičového laserového generátoru. • Bez ohledu na způsob vytvoření zaznamenaného vzoru je čtení vždy provedeno optickou cestou.

Polovodičový laser • Použití polovodičového laseru dovoluje dosáhnout velmi malých rozměrů čtecího (záznamového) zařízení. • K emisi fotonů s energií hn dochází při průchodu elektrického proudu P-N přechodem v propustném směru – podobně jako u luminiscenčních diod • Polovodič je silně legovaný – koncentrace příměsi je větší než 1018 cm-3

Způsoby záznamu • 1. Lisování • Výroba lisováním s využitím „master“ disku. Zaznamenaný vzor má charakter střídajících se pitů (jamek) a landů (výstupků). Při čtení se využívá různě dlouhých drah laserových paprsků, dopadajících na jamky a výstupky • Zejména pro velké množtví vyrobených disků je lisování velmi cenově výhodné. reprodukční laser CD průhledný substrát potisk pity a landy ochranná vstva odrazivý povrch • Pro lisování se používá předloha (vzor, „master“), která vtiskne zaznamenávaný vzor do odrazivé vrstvy vyráběného disku.

Způsoby záznamu • 2. Vypalování • nepřepisovatelné: Je využita průhledná vrstva organického barviva, která se stane neprůhlednou při zahřátí záznamovým laserovým paprskem. laser CD-R průhledný substrát potisk organické barvivo ochranná vstva odrazivý povrch (zlato) • přepisovatelné: Barvivo je nahrazeno materiálem, který je schopen měnit svůj stav: vysoká odrazivost – nízká odrazivost, v závislosti na aplikaci vhodného výkonu laseru. Nízký výkon slouží pouze pro čtení, vysoký výkon zabezpečí nízkou odrazivost média, střední výkon vrátí médiu normální (vysokou) odrazivost.

Uspořádání stop • Záznam na optickém disku tvoří jedinou stopu spirálového tvaru: → snadnější sledování stopy při kontinuálním přehrávání, → pomalejší vyhledávání konkrétního místa ve stopě. • Uveďmě si pro ilustraci uspořádání stop u magnetických disků, např. pevných počítačových HDD disků: → stopy mají kruhový tvar, jsou soustředné, → každá stopa uchovává jen část celkové zaznamenané informace, → kruhové stopy bývají rozděleny do sektorů – číslo stopy a číslo sektoru udávají fyzickou pozici paměťového místa na disku

Uspořádání stop • Některé parametry současných systémů pro optický záznam: vzdálenost stop (mm) nejmenší délka pitu (mm) vlnová délka laseru (nm) průměr disku (mm) CD 1, 6 0, 83 780 120 DVD 0, 74 0, 4 650 120 BD 0, 32 0, 15 405 120 tloušťka substrátu (mm) max. bitová rychlost (Mbps) 1, 2 1, 4 0, 6 11, 08 1, 1 36, 55 Srovnání velikosti paprsku:

Vícevrstvý záznam • Systémy DVD, Blu-Ray umožňují zaznamenávat do několika vrstev. • Výběr vrstvy, se kterou se má pracovat, se provede správným zaostřením laserového paprsku. • První vrstva je vybavena polopropustnou odraznou vrstvou, aby světlo mohlo procházet i k vrstvě druhé. • Použitím dvouvrtvého oboustranného záznamu je možné vytvořit až 4 vrstvy => 4 -násobná kapacita krycí vrstva polykarbonát kovová odrazná vrstva druhá záznamová vrstva mezera polopropustná kovová odrazná vrstva první záznamová vrstva polykarbonát laserový paprsek

CD disk (Compact Dics - 1982) • Původně určen pro záznam digitálního nekomprimovaného stereofonního zvuku: – vzorkovací kmitočet 44, 1 k. Hz, – 16 bitů na vzorek, – maximální délka záznamu 74 minut. • Lze použít i pro ukládání dat, zálohování: - kapacita 44100 * 2 * 74 * 60 = 783 216 000 bajtů vzorkovací kmitočet bajtů na vzorek kanálů sekund minut • Pro záznam videosignálů na disky CD existuje norma Video. CD: - pro komprimaci obrazu a zvuku je použit kodek MPEG-1 (1, 2 Mbps pro video) - kvalita je srovnatelná s VHS (= na dnešní poměry nedostatečná).

DVD disk (Digital Versatile Disc - 1982) • Nabízí zhruba 7 x větší kapacitu než CD: – lze zaznamenat např. až 133 min videozáznamu ve vysílací kvalitě, – pro komprimaci videa se používá MPEG-2, kompresní poměr dosahuje typicky okolo 40: 1, – až osm zvukových doprovodů (jazyků) v kvalitě 5. 1 Dolby Digital, – titulky v až 32 jazycích. • Existuje i norma pro záznam pouze vysoce kvalitního zvuku – DVD Audio: – až 192 k. Hz / 24 bitů, – komerčně nepříliš úspěšné.

BD disk (Blu-Ray Disc - 2002) • Jednovrstvý záznam pojme až 25 GB. • Použití: – záznam komprimovaného videa ve vysokém rozlišení (až 1080 p) – komprimace videa MPEG-2 / MPEG-4 AVC / VC-1 – zvukový doprovod až 7. 1, je možné použít i bezeztrátový formát PCM, nebo kompresní formáty Dolby Digital Plus, Dolby True. HD, DTS-Pro. • Konkurenční formát HD-DVD – vyvíjen do r. 2007, jeho podpora ukončena kvůli odklonu produkčních společností k formátu Blu-Ray.

Literatura [1] Laser a princip jeho činnosti. [Online] Cit. 2010 -04 -16. Dostupný z WWW: http: //physics. mff. cuni. cz/vyuka/zfp/txt_u 315. pdf [2] De. MOULIN, R. Understanding Dual Layer DVD Burning and Recording. [Online] Cit. 2010 -04 -17. Dostupný z WWW: http: //www. dvd-burner. ca/DVD-Tutorials/Understanding-Dual-Layer-DVD-Recording. html [3] LUTHER, A. C. Video Recording Technology. Norwood: Artech House, 1999. [4] BRAIN, M. How CDs Work. [Online] Cit. 2010 -04 -17. Dostupný z WWW: http: //electronics. howstuffworks. com/cd. htm/printable

Děkuji Vám za pozornost Martin Slanina Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky