В мире аудио-, видео- и компьютерной техники зреет революция. По масштабам, мощи и технологическому уровню - это самое грандиозное потрясение со времен "прорыва" в области музыкальных носителей, когда виниловые пластинки сменили компакт-диски. Революция грозится буквально перевернуть с ног на голову все рыночные устои в вышеуказанных секторах рынка.
"Кличка" главного "революционера" известна - DVD (Digital Video Disc). Это революционный носитель информации фантастической емкости и возможностей.
"Заваруха" вокруг DVD началась еще в 1994 году, обещая к началу 1997 достигнуть своего апогея. Наш журнал долгое время обходил эту тему стороной, главным образом потому, что раньше мы были компьютерным изданием, а в компьютерном мире DVD особого диссонанса не вызвал. Наверстываем упущенное, и сегодня первая статья о DVD.
К середине 1994 года тайное стало явным. Ни для кого в видеоиндустрии уже не секрет, что Pioneer и Sony вели переговоры и совместные исследования с Matsushita (Panasonic и Technics) по разработке CD второго поколения. Задача заключалась в том, чтобы за счет уплотнения записываемой информации увеличить емкость диска и, следовательно, длительность записи. При этом улучшилось бы качество изображения, получаемого с видео-CD.
Ожидалось также, что новая технология позволит повысить и качество звучания путем добавления многоканального Surround Sound к видеозаписи, повышения частоты дискретизации аналоговых сигналов и увеличения разрядности машинного слова в случае с аудиодисками.
Сначала компакт-диски повышенной плотности совместной разработки фирм Sony и Philips окрестили HDCD (High Density CD), однако позднее от этого названия отказались, чтобы не путать их с CD высокой четкости (High Definition CD), которые к тому времени уже производила компания Pacific Microsonics - новая фирма по производству электронной аппаратуры высокой сложности с штаб-кварти рой в Беркли (Калифорния). В системе HDCD компании Pacific усовершенствован метод перевода 18 и 20-битного студийного формата в 16-битный формат CD. Хотя в полной мере достоинства кодирования HDCD можно оценить лишь на проигрывателе со специальным декодером, тот же самый диск можно проигрывать и на обычных CD-плейерах.
Итак, никакой связи между HDCD фирмы Pacific и совершенно новыми компакт-дисками высокой плотности нет, несмотря на сходство в названиях. Поэтому для новых систем было решено придумать иную аббревиатуру - DVD, Digital Video Disc, то есть цифровой видеодиск (в наше время буква "V" в аббревиатуре иногда трактуется как Verstile, что в переводе с английского означает двусторонний или двуслойный). Выбор был сделан в пользу названия со словом Video, так как финансирование проекта по разработке CD нового поколения осуществляли голливудские киностудии Warner Home Video, ColumbiaStar (часть империи Sony), MCA. Им пришлась по душе идея выпускать фильмы на пятидюймовых пластинках, по качеству не уступающих лазерному диску. Разработчики при этом надеялись на высокие темпы штамповки и низкие производственные затраты - около 50 центов за штуку. Для сравнения заметим, что даже размножение кассет VHS обходится в несколько раз дороже.
И вот наконец на состоявшейся в январе 1995 года в Лас-Вегасе зимней выставке бытовой электроники фирма Sony (с не очень активным партнером в лице Philips) провела впечатляющую демонстрацию дисков DVD. Двумя неделями позже в Голливуде свой конкурирующий с DVD диск представили Toshiba и Time-Warner. Удивительно, но факт: вместо того, чтобы поддержать тандем Philips-Sony, Panasonic вложила деньги в проект Toshiba. Точно так же поступили Pioneer, Hitachi и французская фирма Thomson.
Эти странные решения были следствием настойчивого лоббирования со стороны компании Time-Warner, технические же достоин ства той или другой системы мало кого интересовали.
Обе системы разрабатывались с учетом "перечня рекомендаций" Консультативного комитета киностудий (Motion Picture Studio Advisoty Committee), куда входят представители семи крупнейших киноком паний Голливуда. Этот "перечень" включал возможность записи 135-минутного фильма на одном диске, качество изображения, превосходящее LD, многоканальную запись Surround Sound, звуковые дорожки на нескольких языках и др.
На существующих компакт-дисках спиральная дорожка записи цифровой информации имеет шаг (зазор между дорожками записи на диске) в 1,6 микрона. Считывающий лазерный луч испускает инфракрасное излучение с длиной волны 780 нанометров и фокусируется линзой с числовой апертурой, равной 0,45 (апертура - мера угла между крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор). Диск с односторонней записью может содержать около 650 мегабайт данных, которые считываются с постоянной скоростью приблизительно 1,5 миллиона бит в секунду. Система сжатия данных MPEG-1, применяемая для записи на видео-CD, позволяет кодировать изображение целыми кадрами, а не чередующимися нечетными полями.
Обе же новые системы DVD используют систему сжатия MPEG-2, позволяющую кодировать отдельные нечетные поля видеоизобра жения с большей скоростью передачи данных, в результате чего значительно повышается четкость изображения. Обе системы позволяют варьировать скорость передачи информации в зависимости от того, содержит ли данная конкретная "картинка" движущиеся или статичные объекты. Кроме того, в обеих системах применяется лазер красного света с более короткой длиной волны - 635-650 нм. Линза проигрывающей аппаратуры имеет более высокую апертуру, что позволяет фокусировать считывающий луч в более компактную точку и, следовательно, считывать более плотную запись.
Отсюда и главное различие двух систем. Toshiba работала (и работает до сих пор) над наращиванием емкости диска, идя по пути дальнейшего уменьшения элементов травления.
На первый взгляд, работа над максимально возможным уменьшением геометрических размеров дорожки открывает неплохие перспективы на будущее. Это направление исследований дает хорошие шансы увеличить время записи, повысить качество изображения и звукового кодирования, однако чрезмерное увеличение емкости диска может сделать эту систему непригодной в качестве потребительского формата.
Philips и Sony используют линзу с апертурой 0,52, что позволяет фокусировать луч на дорожке, имеющей шаг 0,84 микрона. Их диск имеет емкость 3,7 гигабайт, и хотя биты информации считываются со скоростью от 1 до 10 миллионов в секунду, в среднем получается 3 Мб/сек. Время записи 135 минут.
На диске можно разместить запись восьми звуковых каналов, например, четырех стереопар или восьми отдельных дорожек, для новых цифровых киносистем. Звук здесь подвергается сжатию, как на мини-диске или DCC.
Компании по производству вычислительной техники, такие, как IBM, Apple, Compaq и Microsoft, уже работают с Philips и Sony над созданием стандарта multimedia, с тем чтобы новый диск мог быть использован и в следующем поколении РС.
Благодаря работе, проделанной 3М, емкость диска была увеличена вдвое - до 7,4 гигабайт, таким образом, продолжительность записываемого фильма достигла 270 минут. DVD с двойной плотностью штампуется из обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем полуотражающего материала. Этот слой, в свою очередь, покрывается пленкой фотополимерного материала, которому придается повышенная твердость путем обработки ультрафиолетовыми лучами. Одновременно производится штамповка второго слоя записи. В результате получается трехслойный "пирог", покрытый сверху, как всякий другой компакт-диск, обыкновенным алюминием.
Плейер узнает каждый из слоев записи благодаря специальной цифровой схеме. Считывающий лазер может фокусироваться на любом из них в зависимости от положения переключателя. После выбора слоя записи система сервоуправления плейера будет удерживать луч сфокусированным на нем, при этом второй слой, не будучи в фокусе, останется как бы незамеченным. Перефокусировка происходит в какую-то тридцатую долю секунды, так что проигрывание записи практически не прерывается.
Процесс фотополимерной отливки впервые был применен Philips шестнадцать лет назад в производстве лазерных дисков. Тогда он был известен под названием 2Р.
Главная сложность - достижение требуемых свойств полуотражающе го материала. Он должен отражать лазерный луч в процессе считывания верхнего слоя записи, но обладать достаточной прозрачностью, чтобы лазер смог считать и нижний. На практике коэффициент отражения должен быть от 20 до 40 процентов. Если для этого применяется алюминий, то допуски в толщине покрытия не должны превышать 5 нанометров. На помощь приходит компания 3М, разработавшая новый материал, позволяющий делать допуски от 30 до 75 нм.
Компания 3М заявляет, что занялась этими разработками по просьбе Philips и Sony, и наотрез отказывается раскрыть секрет нового волшебного материала (тайна свято хранится и по сегодняшний день). Весьма вероятно, что это нечто, аналогичное разработан ной специалистами 3М зеркальной пленке, широко применяемой полицией в комнатах для допросов, а также в таможенных залах аэропортов. С одной стороны, такое стекло абсолютно прозрачно, в то время как с другой - в него лишь можно смотреться как в зеркало.
Toshiba использует линзу с более высокой числовой апертурой (0,6), что позволяет сфокусировать лазерный луч на дорожке записи шириной 0,725 микрона. Благодаря этому емкость диска доводится до 5 гигабайт. Информация считывается с различной скоростью, но в среднем - 4,69 мб/сек на протяжении 142 минут, что быстрее, чем у Philips-Sony. Звук записывается в системе сжатия АС-3 фирмы Dolby, с пятью основными каналами и одним - для звуковых эффектов и инфранизких частот. Следовательно, звук опять же подвергается сжатию.
Но самое важное то, что Tohsiba решила склеить обратными сторонами два отдельно штампуемых диска, как это делается с LaserDisk. В результате емкость увеличивается вдвое, но предполагается, что пользователь будет либо переворачивать диск после проигрывания одной стороны, либо воспользуется плейером, в котором лазерный луч последовательно считывает информацию с каждой стороны CD. (Такую аппаратуру производит Pioneer.) В любом случае переход с одной плоскости на другую происходит крайне медленно.
Забегая вперед, скажу, что мудрее всех поступила "Мацусита Электрик", презентовавшая в августе (уже 1996 года) свой и двусторонний и двуслойный DVD-диск, емкость которого составляет 17 гигабайт. Тогда, в "далеком" 1995, объединиться вокруг такого диска никому в голову не пришло.
Обе стороны начали с критики в адрес конкурентов, утверждая, что их диск будет слишком сложно производить и не менее трудно считывать. Затем весь февраль 1995 г. стороны молчали, а тандем Philips-Sony рассматривал возможность объединения усилий с Toshiba. Потом, в конце февраля, и Philips и Sony публично отвергли систему Toshiba, объявив открытую войну форматов. Вперед выступила Philips с несколькими весьма убедительными аргументами против техноло гии создания двустороннего диска, которую она считает шагом назад. Эта компания поддерживает значительно более изящную систему двуслойной записи на односторонний диск.
Philips и Sony заявляют, что их новинки могут понадобиться не столько киностудиям, сколько компьютерной индустрии. Это произойдет, как только компании по производству вычислительной техники примут DVD в качестве нового компьютерного стандарта для CD-ROM в multimedia-системах. К тому же Philips и Sony придают особое значение практическому применению односторонней двуслойной записи. Раньше об этом говорилось лишь как об отдаленной перспективе.
Toshiba называет такие цифры наращивания емкости дисков, которые, конечно, надо признать впечатляющими и заманчивыми. Этого можно достичь лишь увеличением физической записи, что представляет определенную сложность в производстве, а также грозит сделать поверхность диска слишком чувствительной к человеческим пальцам.
Если же для таких дисков будут опасны даже отпечатки пальцев и Toshiba будет вынуждена закладывать свои диски в корпус, то тут возникнут проблемы с продвижением товара на рынок. Придется создавать - что непросто - плейер, который мог бы считывать и обычные "голые" диски. Еще сложнее сконструировать плейер-автомат, в который закладывается сразу много разных дисков, каждый магазин, склад и семья будут вынуждены обзавестись новыми полками и стеллажами для хранения этих новых CD. Скорее всего Toshiba найдет компромисс между чувствительностью к пальцам и емкостью диска.
Матрица, которую предполагается использовать для штамповки дисков Philips-Sony, может быть нарезана неоновым лазером, применяющимся в настоящее время для нарезки обычных CD. Более мелкие элементы травления диска Toshiba требуют ультрафиолетового лазера.
Диск Toshiba сделан из двух дисков половинной толщины (по 0,6 мм). Поэтому требуются новые пресс-формы, поскольку нынешние рассчитаны на диски толщиной 1,2 мм.
Как объяснили специалисты Toshiba журналистам в США, пластмасса, как пицца, остывает тем быстрей, чем она тоньше. Следовательно, изготовление тонкого диска должно занять меньше времени. Однако очевидным (но замалчиваемым) недостатком является необходимость сделать два диска вместо одного, после чего еще и склеить их. Это явно приведет к затягиванию производственного процесса.
Менее очевидным (но в равной мере замалчиваемым) недостатком можно считать то обстоятельство, что "пиццу" компании Toshiba придется изначально разогревать до более высоких температур, поскольку чем тоньше слой, тем труднее добиться ровного растекания пластмассы: она слишком быстро остывает. А это означает, что придется применять отличные от нынешних полимерные материалы.
Все вышеизложенное лишь подтверждает вывод, что существующие заводы по изготовлению матричных дисков и тиражированию придется переоснащать. Еще одним весьма капризным материалом является клей. Он высыхает не сразу, что еще более увеличит срок изготовления каждого диска. Правда, Toshiba могла бы выбрать такой клей, который будет сохнуть быстрее под воздействием ультрафиоле тового излучения. Но тогда почему не склониться к двуслойной системе, предлагаемой 3М? Знаменательно и то, что Time-Warner продолжает "кормить" американскую прессу обещаниями организо вать экскурсию на завод по производству дисков в Олифанте, где предположительно будут изготавливать и диски DVD.
Чем выше показатели апертуры оптического устройства плейера, тем большее значение приобретает точность фокусирования. Поэтому даже самые незначительные погрешности штамповки могут стать весьма серьезной проблемой.
При производстве более тонкого диска (0,6 мм) оптикам легче справиться с погрешностями. Но тогда диск оказывается недостаточ но прочным. Склеивание его из двух половин возвращает диску утраченную прочность. Оно также дает возможность вдвое увеличить в будущем объем записи, что является еще одним плюсом. Однако в таком случае все диски, независимо от того, нужна вторая сторона или нет, будут делаться из двух половин. Этим объясняется прозвучавшее на пресс-конференции, проходившей в августе 1995 года, в Нью-Йорке довольно нелепое предложение специалистов Toshiba - размещать на свободной стороне этикетку.
В настоящее время линзы с апертурой 0,6 приходится делать из стекла, а не штамповать из пластмассы, как те, что применяются в обычных CD-плейерах. Это ведет к росту себестоимости, снова ставится вопрос: смогут ли новые плейеры проигрывать старые (т.е. обычные) диски? Philips утверждает, что оптика, предназначенная для проигрывания дисков толщиной 0,66 мм, не способна работать с носителями толщиной 1,2 мм (обычными CD). Если в одну каретку поместить две такие линзы, то возрастет суммарная масса, вследствие чего система сервоконтроля едва ли справится с задачей перемещения высокоапертурной линзы достаточно быстро, чтобы держать точку в фокусе.
Panasonic как будто сумела разработать двухапертурную линзу - на 0,6 и 0,4, - чтобы можно было считывать информацию с одинарных и двойных дисков. Однако такие линзы пока могут быть изготовлены лишь с помощью травления лазерным лучом, что делает их гораздо дороже обычных, штампуемых из пластмассы. К тому же двуступенчатая линза снизит интенсивность светового потока, отраженного от диска, таким образом, возвращаемый сигнал окажется более слабым.
Увеличение мощности лазерного диода - против обычной двухмилливаттной - слишком дорогостоящий способ компенсировать потерю интенсивности светового луча. Что касается лазеров, генерирующих в красной части спектра, то их производство еще находится на ранней стадии, и они остаются значительно дороже, чем инфракрасные диоды.
Все это говорит о том, что DVD-плейер обещает быть весьма дорогостоящей вещицей, а именно: от цены на аппаратуру зависит, насколько популярным будет новый стандарт. Появление первых DVD-плейеров на рынке ожидается в самом конце 1996 - в начале 1997 года, а пока западные фирмы активно демонстрируют опытные образцы на различных выставках. Что-то определенное о цене на них сказать трудно, известно лишь, что фирма Hitachi планирует установить цену на свой аппарат около 200 долларов. Довольно недорого.
Немаловажную роль играет и то, какое "программное обеспече ние" будет нести DVD. Ведь стоит только представить, что голливуд ские киностудии проигнорируют новый компакт-диск, как сразу становится ясно, DVD - погиб. Отказ компьютерной индустрии от этого диска тоже ничего хорошего не обещает. Но обо всем этом мы поговорим в следующем номере.
Николай ИВАНОВ.
1980 - определен стандарт Compact Disc Audio (CD-DA) и продемонстрирован его прототип
1982 - коммерческий старт компакт-диска. Первым был увековечен поп-певец William Martin (Billy) Joel
1984 - первый проигрыватель компакт-дисков, предназначенный для установки в автомобиле
1985 - появление стандарта компакт-диска для записи информа ции, названного CD-ROM
1989 - количество проигрывателей компакт-дисков только в США превысило 25 миллионов. Появление стандарта интерактивных дисков, названных CD-i
1990 - определено расширение возможностей компакт-дисков с однократной перезаписью. Этот формат назван CD-R (CD-Recordable)
1994 - бум компакт-дисков для средств мультимедиа, на которых записывается звук, изображение и видеозапись
1995 - определены стандарты CD-Erasible (компакт-диск с многократной перезаписью) и CD-plus (расширение возможностей музыкального компакт-диска)
1996 - демонстрация DVD (компакт-диска, несущего огромный объем информации)
1998 (?) - демонстрация компакт-диска форма DVD с однократной записью
2000 (?) - демонстрация компакт-диска формата DVD с многократной перезаписью
Стандартный диск: 4,7 Гбайт (одна сторона, один слой); 9,4 Гбайт (две стороны, один слой); 8,5 Гбайт (одна сторона, два слоя); 17 Гбайт (две стороны, два слоя).
Компакт-диск с однократной записью: 3,8 Гбайт (одна сторона); 7,6 Гбайт (две стороны).
Компакт-диск с многократной перезаписью: 2,6 Гбайт (одна сторона); 5,2 Гбайт (две стороны).