Записываемые и перезаписываемые DVD-диски: технологии и особенности

Введение

Технология записи на оптические диски DVD-R и DVD-RW – это технологии записи на оптические диски. Оба термина описывают оптические диски DVD, на которые можно записывать данные с помощью DVD-регистратора, при этом только диски DVD-RW способны стирать и перезаписывать данные. Данные записываются ("сжигаются") на диск лазером, а не отштамповываются на диске в процессе производства, как в случае с DVD-ROM. Отштамповка используется в массовом производстве, главным образом для распространения домашних видеозаписей. Как и CD-R, DVD-R использует краситель для хранения данных. В процессе записи одного бита интенсивность лазера влияет на отражающие свойства красителя. Быстро изменяя интенсивность лазера, можно записывать данные высокой плотности в точные дорожки. Поскольку записанные дорожки состоят из потемневшего красителя, сторона данных DVD-R имеет характерный цвет. Сжигаемые DVD имеют более высокую вероятность ошибок при чтении, чем отштампованные DVD, из-за различий в отражающих свойствах красителя по сравнению с алюминиевой подложкой отштампованных дисков.

Сравнение записываемых компакт-дисков и DVD

Большая емкость DVD-R по сравнению с CD-R достигается за счет фокусировки лазера в меньшую точку, что позволяет создавать меньшие "пит"-ы, а также уменьшить шаг спиральной дорожки, направляющей лазерный луч. Эти два изменения обеспечивают возможность записи большего количества пит-ов на той же физической площади диска, что приводит к более высокой плотности данных. Меньший фокус достигается использованием "красного" лазера с более короткой длиной волны – 640 нм, в отличие от длины волны 780 нм, используемой в CD-R. Это применяется совместно с линзой с большей числовой апертурой. Используемые в каждом случае красители различны, поскольку они оптимизированы для разных длин волн.

Форматы R и RW

Диски DVD формата "R" можно записать один раз и читать неограниченное количество раз, в то время как диски формата "RW" можно перезаписывать многократно. Таким образом, диски формата "R" подходят только для хранения непеременных данных, таких как аудио или видео. Это может ввести в заблуждение, поскольку логотип DVD+RW Alliance представляет собой стилизованное "RW". В результате многие диски имеют логотип RW, но не являются перезаписываемыми. По данным Pioneer, диски DVD RW можно перезаписывать около 1000 раз, прежде чем потребуется их замена. Диски RW используются для хранения переменных данных, например, при создании резервных копий или коллекций файлов, которые могут изменяться и перезаписываться. Они также идеально подходят для домашних DVD-видеорегистраторов, где полезно иметь перезаписываемый формат, способный поддерживать скорость передачи данных цифрового видео, при этом он является съемным, компактным и относительно недорогим. Еще одним преимуществом использования перезаписываемых дисков является то, что если процесс записи приводит к ошибкам или повреждению данных, его можно просто перезаписать для исправления ошибки или удалить поврежденные данные. Это также полезно для тестирования программного обеспечения для создания оптических дисков.

DVD-R и DVD-RW (DVD "dash")

Формат DVD R был разработан компанией Pioneer в 1997 году. Он поддерживается большинством обычных DVD-плееров и одобрен DVD Forum. Он обладает более широкой совместимостью при воспроизведении, чем DVD+R, особенно со старыми моделями плееров. Формат dash использует метод "land pre pit" для предоставления информации об адресах секторов. Использование обозначения DVD "минус" R является некорректным, согласно рекомендациям консорциума DVD R; правильным является обозначение "dash" (т.е. DVD "dash" R). Технологии DVD R и DVD+R несовместимы напрямую, что привело к войне форматов в индустрии DVD. Для разрешения конфликта между двумя конкурирующими форматами производители создали гибридные приводы, способные читать оба типа дисков – большинство таких приводов, поддерживающих оба формата, маркируются как DVD±R и Super Multi (включая поддержку DVD RAM) и пользуются большой популярностью.

Версии DVD-RW

Было три версии DVD RW, известные как версия 1.0 (1999), версия 1.1 (2000) и версия 1.2 (ноябрь 2003). Запись DVD RW версии 1.2 не обеспечивает обратную совместимость с более ранними оптическими приводами, поддерживающими только версии 1.1 и 1.0. DVD RW выпускается в вариантах скорости записи 1× (снят с производства), 2×, 4× и 6×. Варианты с более высокой скоростью, хотя и совместимы с более низкими скоростями записи, записываются с минимальным количеством ошибок на заявленной скорости, как и CD RW. DVD Forum изначально не одобрял формат DVD+R и утверждал, что DVD+R не являлся официальным форматом DVD до 25 января 2008 года. 25 января 2008 года DVD6C официально принял DVD+R и DVD+RW, включив их в список лицензируемых DVD-продуктов для предоставления информации об адресах секторов. Он был представлен после формата "". Частота модуляции увеличена с 140,6 кГц до 817,4 кГц.

Ставки переводов

Как и DVD-R (однослойный), DVD+R (однослойный) носитель официально существует с заявленной скоростью записи до 16× (постоянная угловая скорость). Однако, как для +R, так и для R типов, некоторые модели полувысотных (настольных) оптических приводов позволяют превысить заявленную скорость и записывать на скорости выше 16× на определенных записываемых носителях от производителей, признанных высококачественными, включая Verbatim и Taiyo Yuden. Для двухслойных носителей, полувысотные оптические приводы, выпущенные примерно к 2010 году, такие как TSSTcorp TS H653B (2007 года выпуска), поддерживают скорость записи до 16× на DVD+R DL носителях от определенных производителей, по сравнению с 12× на DVD-R DL. Более новые оптические приводы снизили максимальную допустимую скорость записи как для +R DL, так и для R DL носителей до 8×, как правило, P CAV. Скорость чтения (постоянная угловая скорость) на большинстве полувысотных оптических приводов, выпущенных с середины 2000-х годов, составляет до 16× для DVD±R (однослойный) и 12× для DVD±R DL и DVD±RW.

Функциональность

DVD+RW поддерживает метод записи, называемый "беспотерянной связью", что делает его подходящим для произвольного доступа и повышает совместимость с DVD-плеерами. Стандарт DVD+RW был формализован раньше, чем DVD+R (в случае форматов DVD наблюдалась обратная ситуация). Хотя разработку стандарта часто приписывают Philips, основная работа была выполнена командой Hewlett Packard Labs (HPL). Он был "окончательно утвержден" в 1997 году консорциумом DVD+RW Alliance после подачи основного патента (US Patent # 6046968) командой HPL. Затем разработка была приостановлена до 2001 года, когда стандарт был значительно переработан (в частности, емкость была увеличена с 2,8 ГБ до 4,7 ГБ). Функция имитированного режима записи больше не является официальной частью стандарта, как это было для CD-R, CD-RW, DVD-R и DVD-RW, хотя поддерживается оптическими приводами Plextor. Другое отличие от DVD-R/RW/R DL заключается в том, что информация о записывающем устройстве (модель оптического привода) не записывается автоматически на диски DVD+ приводом. Nero DiscSpeed позволяет добавлять такую информацию конфиденциально для последующего извлечения. Другие изменения включают удаление специальной команды SCSI erase в оптических приводах, которая теперь выполняется программным обеспечением, перезаписывающим данные нулевыми символами. Это означает, что стандарт не позволяет вернуть диск в исходное (незаписанное) состояние после первой записи. DVD+RW DL был разработан и анонсирован JVC, но так и не поступил в продажу из-за проблем с его низкой отражающей способностью (двухслойные диски). По состоянию на 2006 год рынок записываемых DVD-дисков не демонстрировал явной тенденции к предпочтению форматов "плюс" или "минус", что в основном связано с растущим числом устройств двойного формата, способных записывать на оба формата, известных как DVD Multi Recorders. Однако, поскольку формат DVD-R используется с 1997 года, он имеет пятилетний отрыв от DVD+R. Следовательно, более старые или дешевые DVD-плееры (выпущенные до 2004 года) с большей вероятностью будут поддерживать исключительно стандарт DVD-R. Диски DVD+R необходимо форматировать перед записью на совместимом DVD-видеорегистраторе. Диски DVD-R не требуют форматирования перед записью на совместимом DVD-видеорегистраторе. Существует ряд значительных технических различий между форматами "минус" и "плюс", хотя большинство пользователей не заметят разницы. Например, система адресации DVD+R в системе отслеживания и контроля скорости ADIP менее подвержена помехам и ошибкам, что делает систему ADIP более точной на более высоких скоростях, чем система LPP, используемая DVD-R. Кроме того, DVD+R(W) имеет более надежную систему управления ошибками, чем DVD-R(W), что обеспечивает более точную запись на носитель, независимо от его качества. На практике это означает, что DVD-записыватель +R может находить данные на диске с точностью до байта, в то время как DVD-R не способен на такую точность. DVD+R также имеет большую область калибровки мощности (PCA). PCA в DVD+R имеет длину 32768 секторов, по сравнению с 7088 секторами DVD-R. В PCA, расположенной вблизи внутреннего края диска, выполняется 15-шаговая процедура калибровки (изменения мощности) лазера дискового привода перед каждой записью и во время записи, чтобы учесть небольшие различия между дисками и приводами. Этот процесс известен как Power Test. Калибровка во время записи позволяет учитывать небольшие изменения качества между различными участками диска, такие как незначительные различия в оптических свойствах, примеси или толщина слоя красителя в пластике или красителе. Результаты Power Test хранятся в области управления записью (RMA), которая может содержать до 7088 калибровок (в DVD-R). На диск нельзя записать после заполнения RMA, хотя ее можно очистить на дисках RW. CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD+R, DVD-R DL, DVD+R DL, DVD+RW и DVD-RW все имеют PCA. На компакт-дисках (и, возможно, на DVD-дисках) также могут быть две PCA: одна на внутреннем крае диска для тестирования на низкой скорости и другая на внешнем крае для тестирования на высокой скорости. Дополнительные методы связывания сеансов более точны с DVD+R(W) по сравнению с DVD-R(W), что приводит к меньшему количеству поврежденных или непригодных для использования дисков из-за недостаточной скорости буфера и многосеансных дисков с меньшим количеством ошибок PI/PO. Как и другие носители "плюс", можно изменить тип книги, чтобы повысить совместимость DVD+R (хотя, в отличие от DVD+RW, это односторонний процесс). Это также известно как bitsetting.

DVD+RW supports a method of writing called "lossless linking", which makes it suitable for random access and improves compatibility with DVD players. The rewritable DVD+RW standard was formalized earlier than the non rewritable DVD+R (the opposite was true with the DVD formats). Although credit for developing the standard is often attributed to Philips, the fundamental work was done by a team at Hewlett Packard Labs (HPL). It was "finalized" in 1997 by the DVD+RW Alliance once the fundamental patent (US Patent # 6046968) had been filed by the HPL team. It was then abandoned until 2001, when it was heavily revised (in particular, the capacity increased from 2.8 GB to 4.7GB). The simulated recording mode feature is no longer an official part of the standard like it was for CD R, CD RW, DVD R and DVD RW, although supported by Plextor optical drives. Another distinction in comparison to DVD R/RW/R DL is that the recorder information (optical drive model) is not written automatically to DVD+ discs by the drive. Nero DiscSpeed allows proprietarily adding such information for later retrieval. Other changes include the removal of a dedicated SCSI erase command in optical drives, which is done by the software instead that overwrites data with null characters. This means that the standard does not allow reverting the disc to a blank (unwritten) state after the first write. DVD+RW DL was once developed and announced by JVC but it was never sold due to issues with its low reflectivity (Dual layer). As of 2006, the market for recordable DVD technology showed little sign of settling down in favour of either the "plus" or "dash" formats, which is mostly the result of the increasing numbers of dual format devices that can record to both formats, known as DVD Multi Recorders. However, because the DVD R format has been in use since 1997, it has had a five year lead on DVD+R. As such, older or cheaper DVD players (up to 2004 vintage) are more likely to favour the DVD R standard exclusively. DVD+R discs must be formatted before being recorded by a compatible DVD video recorder. DVD R do not have to be formatted before being recorded by a compatible DVD video recorder,. There are a number of significant technical differences between the "dash" and the "plus" format, although most users would not notice the difference. One example is that the DVD+R style address in pregroove (ADIP) system of tracking and speed control is less susceptible to interference and error, which makes the ADIP system more accurate at higher speeds than the land pre pit (LPP) system used by DVD R. In addition, DVD+R(W) has a more robust error management system than DVD R(W), allowing for more accurate burning to media, independent of the quality of the media. The practical upshot is that a DVD+R writer is able to locate data on the disc to byte accuracy whereas DVD R is incapable of such precision. DVD+R also has a larger Power Calibration Area (PCA). The PCA in DVD+R has a length of 32768 sectors, compared to the 7088 of DVD R. In the PCA, which is located close to the inner edge of the disc, a 15 step procedure is carried out to calibrate (vary the power of) the disc drive's laser before every and during writing, to allow for small differences between discs and drives. This process is known as a power test. Calibration during writing allows for small changes in quality between different sections of the disc, such as slightly different optical properties, impurities or dye layer thickness in either the plastic or dye. The results of the power tests are stored in a Recording Management Area (RMA), which can hold up to 7,088 calibrations (in DVD R). The disc can not be written to after the RMA becomes full, although it may be emptied in RW discs. CD R, CD RW, DVD R, DVD+R, DVD R DL, DVD+R DL, DVD+RW and DVD R all have a PCA. CDs (and possibly DVDs) may also have two PCAs: one on the inner edge of the disc, for low speed testing, and another on the outer edge for high speed testing. Additional session linking methods are more accurate with DVD+R(W) versus DVD R(W), resulting in fewer damaged or unusable discs due to buffer under run and multi session discs with fewer PI/PO errors. Like other "plus" media, it is possible to change the book type to increase the compatibility of DVD+R media (though unlike DVD+RW, it is a one way process). This is also known as bitsetting.

DVD-RAM

RAM – это аббревиатура от Random Access Memory, он работает примерно как жесткий диск и изначально был разработан для корпоративного резервного копирования. DVD RAM, разработанный в 1996 году, – это перезаписываемый оптический диск, который первоначально поставлялся в картридже. В настоящее время он доступен в стандартном объеме 4,7 ГБ (иногда и других размеров) и полезен в приложениях, требующих частых изменений и перезаписи данных. Его можно читать только на дисководах, совместимых с DVD RAM, которыми являются все многоформатные дисководы. Формат поддерживается DVD Forum. Он использует физические маркеры секторов (видимые как прямоугольники на читающей стороне диска) вместо предварительных углублений или модуляции, используемых в других типах записываемых и перезаписываемых носителей. Многоформатные дисководы могут читать и записывать несколько форматов; например, DVD±R(W) (DVD плюс/минус записываемый/перезаписываемый) используется для обозначения дисководов, которые могут записывать/перезаписывать форматы плюс и минус, но не обязательно DVD RAM. Дисководы с маркировкой "DVD Multi Recorder" поддерживают DVD±R(W) и DVD RAM.

Размеры

Носители DVD-R выпускаются в двух стандартных размерах: обычный размер 12 см для домашней записи и использования на компьютере, и меньший размер 8 см (иногда известный как miniDVD) для использования в компактных видеокамерах. Например, Mini DVD RW меньшего размера вмещает 1,46 ГБ.

Усыновление

Некоторые DVD-рекордеры половинной высоты, выпущенные после 2007 года, такие как TSSTcorp SH S203/TS H653B (2007), официально поддерживают скорости записи до 12× на DVD R DL и 16× на DVD+R DL (только на записываемых носителях от определенных производителей), в то время как более новые DVD-приводы, такие как SH 224DB (2013) и Blu-Ray приводы, такие как LG BE16NU50 (2016), ограничили поддерживаемую скорость записи DVD±R DL до 8×. Это может ввести в заблуждение многих пользователей, поскольку DVD-диск объемом 4,7 ГБ (4,7 миллиарда байт), указанный в рекламе, может отображаться на их устройстве как имеющий емкость 4,38 ГБ (в зависимости от используемых устройством префиксов).

Формат | Десятичная емкость | Двоичная емкость
------- | -------- | --------
DVD±R | 4,70 ГБ | 4,38 ГБ
DVD±RW | 4,70 ГБ | 4,38 ГБ
DVD±R DL | 8,55 ГБ | 8,15 ГБ
DVD RAM | 4,70 ГБ | 4,38 ГБ
MiniDVD | 1,46 ГБ | 1,39 ГБ
MiniDVD DL | 2,66 ГБ | 2,54 ГБ

Качество и долговечность

Согласно исследованию, опубликованному в 2008 году Отделом исследований и испытаний по сохранению Библиотеки Конгресса США, большинство записываемых CD-дисков имеют более высокую вероятность более длительного срока службы по сравнению с записываемыми DVD-дисками. Носители более высокого качества, как правило, служат дольше. С помощью сканирования поверхностных ошибок можно измерить количество исправляемых ошибок. Более высокий уровень ошибок указывает на носитель более низкого качества и/или его износ. Это также может свидетельствовать о царапинах и/или данных, записанных неисправным оптическим приводом. Не все модели оптических приводов способны проверять качество диска.

Формат R

Диски DVD R состоят из двух 0,6 мм акриловых дисков, склеенных между собой клеем. Один из них содержит лазерную направляющую канавку и покрыт записывающим красителем, а также серебряным или золотым отражающим слоем. Другой диск (для односторонних дисков) является гладким "заглушкой", обеспечивающей механическую стабильность сэндвич-структуры и совместимость со стандартной геометрией компакт-диска, требующей общей толщины диска около 1,2 мм. Сэндвич-структура также помогает защитить слой с данными от царапин благодаря толстой "заглушке" – проблема, характерная для компакт-дисков, в которых такой структуры нет. Двусторонние диски имеют две канавочные, записываемые поверхности и требуют от пользователя переворачивать диск для доступа к другой стороне. По сравнению с толщиной CD в 1,2 мм, лазерному лучу DVD необходимо проникать только в 0,6 мм пластика, чтобы достичь слоя записи красителя, что позволяет линзе фокусировать луч в меньшее пятно для записи более мелких ям. В DVD R адресация (определение местоположения лазерного луча на диске) осуществляется с помощью дополнительных ям и промежутков (называемых промежутками) в областях между канавками. Канавка на диске DVD R имеет постоянную частоту колебаний 140,6 кГц, используемую для управления двигателем и других целей. В 2011 году JVC объявила о создании архивного носителя DVD, изготовленного с использованием методов контроля качества и инспекции с более высокой частотой, чем традиционно применяются при производстве носителей, и с использованием специально разработанного серебряного сплава в качестве отражающего слоя и органического красителя с разработанными внутри компании добавками для обеспечения долгосрочного хранения данных.

Формат RW

Слой записи в DVD RW и DVD+RW не представляет собой органический краситель, а специальный сплав металла, претерпевающий фазовые переходы, часто GeSbTe. Этот сплав может переключаться между кристаллической и аморфной фазами, изменяя отражающую способность в зависимости от мощности лазерного луча. Таким образом, данные можно записывать, стирать и перезаписывать.

Двойной слой

В октябре 2003 года было продемонстрировано, что технология двойного слоя может быть использована с диском DVD+R для почти двукратного увеличения емкости – до 8,5 ГБ на диск. Эти двухслойные (DL) версии, DVD R DL, появились на рынке в 2005 году. Спецификация для двухслойных DVD RW дисков емкостью 8,5 ГБ (8 500 000 000 байт) была одобрена DVD Forum, а JVC объявила о разработке первых носителей в этом формате в 2005 году. Спецификация двухслойного DVD+RW емкостью 8,5 ГБ была одобрена в марте 2006 года. Однако, из-за стоимости и ожидаемой конкуренции со стороны новых форматов большей емкости, таких как Blu-ray и HD DVD, производство этих перезаписываемых двухслойных дисков так и не было налажено.