Введение
Предлагаемая технология увеличения емкости оптических дисков
Многоуровневая запись (ML, также известная как M-ary) — технология, первоначально разработанная компанией Optex Corporation и продвигаемая Calimetrics для увеличения объема хранения оптических дисков. Она не смогла закрепиться на рынке. Используя комбинацию проприетарных носителей, модификаций записывающих, читающих устройств и проигрывателей, Calimetrics предложила, что ML может увеличить емкость CD-ROM, CD-R или CD-RW до 2 ГБ, однослойного DVD, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW или DVD-RAM до 7,1–10 ГБ, а однослойного Blu-ray Disc (BD) — до 60 ГБ. Также была предложена опционально интегрированная система управления цифровыми правами (DRM) под названием MovieGuard. В 2000 году была сформирована отраслевая группа ML Alliance для коммерциализации технологии ML. В конечном итоге в ее состав вошли Calimetrics, TDK, Sanyo Semiconductor, Plextor, Matsushita Kotobuki Electronics, Mitsubishi Chemical Corporation, Verbatim, Teac и Yamaha. Несколько записывающих устройств на основе 2 ГБ ML CD были разработаны для выпуска в 2002 году (MLCDRW1000 от TDK и PX ML3630 от Plextor), но так и не поступили в продажу. Это было в основном бизнес-решение, обусловленное быстрым падением цен на CD-R/RW и одновременным ростом популярности технологии DVD-RW. Calimetrics продолжила работу над более продвинутыми версиями своей технологии для DVD и Blu-ray Disc, включая предложение по созданию версии нового поколения Enhanced Versatile Disc (EVD). Компания Calimetrics прекратила свою деятельность в 2004 году.
Технология
Для хранения информации на физической поверхности данные должны быть преобразованы в серию меток с использованием модуляционного кода. Коды, используемые в большинстве систем оптических дисков, являются двоичными, что означает, что результирующая поверхность имеет только два состояния: метки и отсутствие меток. На следующем рисунке иллюстрируется код EFM, используемый в CD и DVD: поскольку края расположены на сетке, которая тоньше минимального размера метки, EFM достигает примерно 1,5 бита на минимальную метку, несмотря на то, что это двоичный код. Многоуровневая запись относится к использованию нескольких значений отражающей способности для кодирования данных на оптический диск. Используя более двух уровней, можно поместить больше информации в минимальный размер элемента. На следующем рисунке иллюстрируется многоуровневый код (примечание: цвета используются только для представления различий в интенсивности): 8-уровневый код, используемый в прототипных системах, является сверточным кодом, хранящим около 2,5 бит на ячейку данных. Используя этот код в сочетании с меньшим размером метки и более эффективным кодом коррекции ошибок, емкость CD-носителей была утроена. При применении к двухслойному DVD, запись ML может увеличить емкость в 1,9 раза. Многоуровневая оптическая запись является примером модуляции амплитуды импульсов в базовой полосе. Хотя небинарная, или M-арная, модуляция широко распространена в телекоммуникационной отрасли, эта техника была первоначально разработана и запатентована для записи оптических дисков в Optex Corporation в начале 1990-х годов (совместно с Университетом Рочестера) для использования с их оптическими носителями с электронным захватом (ETOM). Несмотря на простоту принципа, реализация ML была сложной, во многом потому, что каналы хранения данных сильно нелинейны. Общий отклик системы ML гораздо более чувствителен к изменениям в отдельных ее компонентах (рабочая температура, однородность носителя, колебания головки чтения и т. д.), чем обычная система CD/DVD. Для компенсации логический формат ML выделяет значительную часть битов (в качестве прямого кодирования коррекции ошибок) для повышения устойчивости к дефектам носителя и шуму сигнала. ML-накопители использовали сложную оптимизацию мощности во время записи и адаптивную эквализацию во время чтения. Многоуровневую запись иногда путают с многослойным хранением, в котором несколько поверхностей данных объединяются в один диск. Многослойные и многоуровневые техники могут быть объединены (как в двухслойном ML DVD ROM), где ML-модуляция применяется к каждому отдельному слою диска.
Because the edges are positioned on a grid that is finer than the minimum mark size, EFM achieves about 1.5 bits per minimum mark, even though it is a binary code. MultiLevel recording refers to the use of multiple reflectivity values to encode data onto an optical disc. By using more than two levels, more information can be put into the minimum feature size. The following figure illustrates a MultiLevel code (note: colors are used only to represent differences in intensity):
The 8 level code used on the prototype systems is a convolutional code, storing about 2.5 bits per data cell. By using this code in combination with a smaller mark size and a more efficient error correction code, the capacity of CD media was tripled. When applied to dual layer DVD, ML recording can increase capacity by a factor of 1.9. MultiLevel optical recording is an example of baseband pulse amplitude modulation. While Non binary, or M ary, modulation is common in the telecom industry, the technique was originally developed and patented for optical disc recording at Optex Corporation in the early 1990s (in conjunction with the University of Rochester) for use with their Electron Trapping Optical Media (ETOM). Although simple in principle, implementation of ML was challenging, in large part because data storage channels are highly nonlinear. The overall ML system response is much more sensitive to variations in its individual components (operating temperature, media uniformity, read head fluctuation, etc.) than a conventional CD/DVD system. To compensate, the ML logical format devotes a substantial portion of bits (as forward error correction coding) to enhance robustness against media defects and signal noise. ML drives used sophisticated power optimization during writing and adaptive equalization during reading. MultiLevel recording is sometimes confused with multi layer storage, in which multiple data surfaces are combined into a single disc. Multi layer and multiLevel technique can be combined (as in dual layer ML DVD ROM), where ML modulation is applied to each individual layer of the disc.