05/10/2008

Đĩa quang (CD, DVD, Blu-ray)

Đĩa quang (CD, DVD, Blu-ray) là dạng thiết bị lưu trữ dữ liệu tháo lắp sử dụng các tính chất vật lý và năng lượng của ánh sáng cho quá trình ghi và đọc dữ liệu. Trái với một dạng lưu trữ dữ liệu khác cùng loại là đĩa từ thì đĩa quang tuy giới hạn hơn về dung lượng lưu trữ nhưng lại có nhiều ưu điểm về kích thước và giá thành sản xuất, do đó chúng được sử dụng rộng rãi trong thời gian hiện nay.

Vào những năm 1961 và 1969 thì David Paul Gregg(en) đã đăng ký các bằng phát minh sáng chế về đĩa quang (US Patent 3.430.966 và US Patent 4.893.297)[1][2], từ đó cho đến thời gian gần đây khi mà các đĩa CD và DVD còn sử dụng trên thị trường thì chúng đều sử dụng các bằng sáng chế trên. Những sự phát triển về các thiết bị đọc đĩa quang về sau này chỉ thay đổi phương thức làm việc, còn những nguyên lý cơ bản của đĩa quang vẫn tuân theo các sáng kiến trên.

Những người sử dụng máy tính có thể lầm tưởng rằng mục đích của đĩa quang là dành cho việc lưu trữ dữ liệu hoặc các phần mềm, nhưng nếu xem về lịch sử phát triển các loại đĩa quang sẽ thấy rằng các loạ đĩa quang được thống nhất phát triển dường như dành cho việc ghi âm và phát hành video. Các định dạng đĩa quang liên tục phát triển đã tạo ra sự hỗn loạn về các công nghệ và định dạng khác nhau khiến cho người sử dụng bối rối khi lựa chọn một loại máy phát đĩa quang có thể tương thích với nhiều loại đĩa. Nhằm tránh xé lẻ thị trường tiêu thụ đĩa và thương mại các loại máy phát đĩa quang thì các hãng đã cùng phải thống nhất các chuẩn chung và tương thích với các thiết bị khác nhau trên toàn thế giới. Trong sự thống nhất định dạng đó đã xảy ra một số trường hợp phải loại bỏ các công nghệ được coi là tốt hơn so với chuẩn được lựa chọn.

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Đĩa quang, theo đúng như tên gọi của nó, đã sử dụng tính chất quang học để lưu trữ dữ liệu. Khi làm việc với ánh sáng thì chúng không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa đầu đọc dữ liệu và bề mặt đĩa, do đó đĩa quang thường là bền nếu như chúng không bị tác động bởi yếu tố môi trường.

Có một nguyên lý về ánh sáng như sau nếu như chúng chiếu vào bề mặt của một vật nào đó: có thể bị hấp thụ hoặc phản xạ lại (một phần hoặc toàn phần đối với cả hai trường hợp). Nếu như có một vật chuyển động thay đổi trạng thái hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng qua một nguồn phát ánh sáng cố định thì chúng ta sẽ đọc được trạng thái phản xạ lại ánh sáng hoặc không phản xạ lại ánh sáng theo đúng tình trạng của vật chuyển động đó. Đĩa quang vận dụng tính chất phản xạ ánh sáng nêu trên để chứa các dữ liệu tại bề mặt đĩa thông qua sự phản xạ/không phản xạ.

Nguyên lý làm việc của đĩa quang và cấu tạo Bề mặt làm việc được phóng đại của một đĩa CD-ROM. (Nguồn ảnh)

Trên đĩa quang có các rãnh theo hình xoắn chôn ốc từ trong ra ngoài theo các track. Trên các track này là các rãnh (land) và các pit mà chúng có thể gây phản xạ lại theo hướng vuông góc với chùm tia tới hoặc phản xạ ít theo phương vuông góc với chùm tia này. Do hệ thống chiếu tia là duy nhất trong một hệ quang học nên các loại ổ đĩa quang (hoặc máy phát đĩa quang) chỉ quan tâm đến hướng vuông góc đối với chùm tia chiếu tới, đây là những tính chất quan trọng trong sự hoạt động của các đĩa quang.

Các bước sản xuất đĩa quang một lớp

Khi đọc dữ liệu trên đĩa quang, một tia tia laser (có công suất thấp) chiếu vào các điểm sáng và tối của chúng để nhận lại ánh sáng phản xạ. Ánh sáng phản xạ này sẽ quay ngược lại nguồn phát ra chúng và bị đổi hướng bởi một hệ lăng kính đến phần đầu đọc để cho kết quả các tín hiệu nhị phân (xem hình). Như vậy thì hệ thống thiết bị đọc đĩa quang sẽ là một hệ quang học phức tạp nhằm tạo ra tia laser chiếu vào bề mặt đĩa và thu lại tia phản xạ theo phương mà tia laser chiếu đến.

Tại thiết bị cảm nhận tia laser phản xạ lại, một điốt cảm quang sẽ tiếp nhận những ánh sáng rời rạc để biến chúng thành tín hiệu nhị phân, tức là tín hiệu có dạng 1000101001, chúng chứa âm thanh/video hoặc dữ liệu phần mềm máy tính. Xin lưu ý rằng đây là những lý giải đơn giản để bạn hiểu được nguyên lý làm việc của chúng một cách dễ hiểu, trên thực tế thì cơ chế chuyển hoá dữ liệu nhị phân của chúng thì phức tạp hơn bởi sự sửa chữa lỗi phát sinh trong quá trình đọc dữ liệu.

Đó là cấu tạo và nguyên lý hoạt động một cách đơn giản nhất của các đĩa quang, tuy nhiên đối với những loại đĩa quang khác nhau thì chúng đã thay đổi các thông số khác nhau mà sẽ trình bày ở phần riêng biệt phía dưới đây.

GHI ĐĨA

Sản xuất công nghiệp

Do đĩa quang thì có thể tạm phân thành hai loại: Đĩa được sản xuất hàng loạt với nội dung cố định, không thể thay đổi được từ khi sản xuất/phát hành (thường gọi là ROM: tức là chỉ đọc) và loại đĩa có thể dùng cho người dùng chứa dữ liệu hoặc âm thanh/video trên nó (thường là R hoặc RW tức là ghi được một lần hoặc ghi lại được nhiều lần). Hai loại này có cơ chế ghi đĩa khác nhau: sản xuất công nghiệp và ghi bằng các ổ đĩa quang có chức năng ghi. Do sự khác nhau về công nghệ, mà hình ảnh trong bài viết này thì được lấy theo loại đĩa quang sản xuất theo công nghiệp nên phần ghi đĩa này tôi sẽ trình bày trước khi trình bày các loại đĩa khác nhau.

Hình dưới đây sẽ cho thấy phương thức sản xuất đĩa CD-ROM (tức là đĩa chỉ đọc dữ liệu) theo quy trình thực hiện từ trên xuống dưới.

Hình trên là hình thức ghi đĩa trong công nghiệp, tức là sự sản xuất đĩa với một số lượng lớn. Phần lớn các hình minh hoạ về cấu tạo hoạt động của đĩa quang (mà bề mặt có dạng nhấp nhô) đều minh hoạ cho cơ chế hoạt động của đĩa ghi công nghiệp theo phương pháp nói trên (hoặc tương tự như phương pháp nói trên, bởi công nghệ luôn thay đổi để tối ưu hoá).

Ghi đĩa trên các máy tính

Các loại ổ ghi đĩa quang thì không thể thực hiện các thao tác phức tạp như trên, vậy thì chúng ghi lại bằng phương pháp nào?

Ở đĩa quang thì lại bao gồm hai loại: Đĩa R để ghi dữ liệu một lần duy nhất và đĩa RW để có thể ghi lại được nhiều lần, nếu nói ở đĩa CD thì chúng có loại: CD-R và CD-RW, có lẽ rất nhiều bạn đã quen với hai loại đĩa này. Đĩa CD-R thì thường có giá rẻ, nhưng chúng thì chỉ được ghi một lần mà thôi, còn đĩa CD-RW thì giá thành cao hơn ít nhất là khoảng 1,5 lần, nhưng chúng thì lại có thể ghi lại được nhiều lần (có hãng đĩa công bố rằng chúng có thể ghi lại đến 1.000 lần).

Với các đĩa quang cho phép ghi một lần thì chúng không còn tạo ra được các pit và land nữa, bởi vì đối chiếu với công nghệ sản xuất đã nêu ở trên thì khó mà có thể dùng tia laser để khắc được những khối lồi lõm bên trong một bề mặt bảo vệ. Nếu như bề mặt của đĩa quang là lồi lõm thì tôi cho rằng nói đến sự khắc là điều có thể tin được nếu như chúng ta dùng tia laser để đốt cháy một phần của loại vật chất nào đó để tạo ra sự lồi lõm chứa dữ liệu.

Ồ, tôi vừa nói rằng laser có thể đốt cháy một thứ gì đó, và sự đốt cháy này thì có thể tạo ra được một sản phẩm của nó. Nếu như bạn nhìn thấy mọi thứ cháy đều có thể biến thành một màu đen, vậy tại sao công nghệ ghi đĩa lại không lợi dụng điều đó. Bây giờ thì không phải là điều tôi nghĩ nữa, những nhà công nghệ đã nghĩ ra rằng dùng tia laser để tạo ra các điểm sáng và tối sẽ có hiệu ứng tương tự như các đĩa được sản xuất trong công nghiệp, có nghĩa là chúng phản xạ hoặc không phản xạ đối với tia laser chiếu đến. Và thực tế là đúng như thế, tia laser dùng cho việc ghi mang mức năng lượng cao đĩa đã đốt cháy các thành phần trên đĩa CD-R để tạo các điểm tối, còn khi đọc thì chúng lại sử dụng một mức năng lượng thấp hơn (ở ngưỡng mà không thể đốt cháy được nữa).

Đến đây thì bạn có thể hiểu được tại sao trong sự ghi đĩa người ta sử dụng nhiều từ burn hoặc nói là "bạn hãy burn nó ra đĩa".

Còn đối với đĩa CD-RW thì sao? Chúng thì có thể ghi lại được nhiều lần do đó có thể có chút khác biệt đối với các loại đĩa được sản xuất để ghi một lần. Cấu tạo của đĩa RW có thêm các lớp để có thể tạo ra sự thay đổi những điểm đã được đốt thành điểm đen trở lại thành có khả năng phản xạ với tia laser. Như vậy thì đối với các loại đĩa RW thường có một công đoạn xoá dữ liệu cũ đi để ghi dữ liệu mới vào.

ĐĨA LASER

Một đĩa Laser (bên trái) có kích thước khá lớn so với loại đĩa CD/DVD 12 cm (bên phải)

Đĩa Laser là những thế hệ đầu tiên của đĩa quang. Được hãng Philips giới thiệu ra thị trường vào năm 1978 tại Alantic. Những năm sau đó thì tại Hoa Kỳ và Nhật Bản cũng được khá nhiều người sử dụng chúng mặc dù đĩa CD với kích thước nhỏ hơn đã ra đời sau nó khoảng 4 năm.

Một đặc điểm đáng lưu ý ở đĩa Laser là những phiên bản đầu tiên của chúng thì hoàn toàn chứa các tín hiệu dạng tương tự, do đó chất lượng của âm thanh/video trên đĩa Laser có chất lượng cao hơn so với một số loại đĩa ra đời sau nó.

Ở thị trường Việt Nam thì đĩa Laser cũng không phải là hiếm trong thời gian trước đây, những người nghe đã có mua các máy phát đĩa Laser từ Nhật Bản (đa phần là loại hàng sencond hand) với các loại đĩa được xuất bản tại Hoa Kỳ. Tôi thấy có một vài người sử dụng đã có những đĩa được phát hành bởi các trung tâm băng đĩa nhạc hải ngoại đưa về, với một số lượng bài hát trên một đĩa rất ít nhưng chất lượng âm thanh của chúng thì khá tuyệt. Trên một số diễn đàn người ta cũng xác nhận về chất lượng của loại đĩa này (mặc dù chê rằng chúng khá đắt ^^)[3]. Cho đến năm 2006 thì trên thế giới vẫn còn bán những loại máy phát đĩa Laser chỉ dành cho người có thú vui sưu tập các loại đĩa Laser cổ và có nhiều tiền[4].

Đĩa Laser đã kết thúc cuộc đời của mình vào năm 2001 tại Nhật Bản, khi này chúng đã hoàn toàn bị thay thế dần dần bởi loại đĩa có kích thước nhỏ hơn: CD và DVD ra đời trước đó.

ĐĨA CD

Đĩa CD đã được chuẩn hoá thông dụng trong thời gian qua trên hầu hết các máy tính cá nhân, hầu hết các máy tính đều có một ổ đọc đĩa CD-ROM, chúng được dùng cho việc cài đặt các phần mềm, sửa chữa hệ điều hành và các mục đích khác như giải trí số trên máy tính cá nhân.

Có hai loại đĩa CD-ROM với dung lượng khác nhau: Ban đầu thì dung lượng của chúng là 650 MB, sau đó được cải tiến lên ghi dữ liệu với 700 MB, không những thế thì một số phần mềm hoặc các ứng dụng còn cho phép ghi dung lượng vượt qua ngưỡng 700 MB thông qua sự tận dụng vùng Lead-out (xem hình phía dưới) ở phần rìa đĩa, tức là làm cho chúng không còn như chuẩn nữa.

Lịch sử phát triển

Đĩa CD Audio dù đã có vẻ lỗi thời nhưng vẫn được sử dụng trong ghi âm đương đại. Hình nhãn đĩa album mới của Metallica (2008).

Đĩa CD dược biết đến đầu tiên là các loại đĩa CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) có nghĩa là đĩa CD chỉ đọc dữ liệu, những phiên bản đầu tiên là CD-DA (digital audio) dùng để chứa âm thanh. Sau này thì đĩa CD được mở rộng ra với các khả năng có thể ghi được dữ liệu một lần CD-R (CD-recordable) hoặc đĩa CD được ghi lại nhiều lần CD-RW (CD-rewritable).

Như đã biết về loại đĩa Laser đã được hãng Philips giới thiệu, thương mại vào năm 1978 thì hai hãng Philips và Sony bắt đầu bắt tay vào cùng nghiên cứu phát triển loại đĩa CD-DA (digital audio) dùng cho việc ghi âm thanh vào năm 1979. Hai hãng này đóng góp các kỹ thuật của mình: Philips với công nghệ đã biết đối với đĩa Laser và các điểm phản xạ (pit), Sony có các công nghệ về bản mạch thuật toán xử lý lỗi và các mạch chuyển đổi số-tương tự.

Đến năm 1980 thì chuẩn đĩa CD-DA ra đời, chúng được chuẩn hoá với Định dạng Sách đỏ (Red Book) (chúng có tên như vậy bởi vì toàn bộ các tài liệu liên quan được chứa trong một cuốn sách có bìa màu đỏ ^^). Sự chuẩn hoá này đã được thống nhất chung về tất cả các tài liệu kỹ thuật liên quan để có thể sử dụng cho các hãng sản xuất tương thích và phù hợp các sản phẩm với nhau. Có một sự khá lý thú trong quá trình lựa chọn độ dài của dung lượng đĩa CD trong thời gian này: Khi chuyển đổi kích thước lớn từ đĩa Laser có kích thước 30 cm xuống loại đĩa CD-DA thì hai hãng đã thống nhất lấy độ dài của đĩa âm thanh này là khoảng 70 phút để có thể chứa bản Giao hưởng Số 9 của Beethoven mà không làm gián đoạn khi phát lại âm thanh ^^.

Sau khi đưa ra định dạng chung thì cả hai hãng bắt đầu cuộc đua về sản xuất các loại máy phát đĩa CD để thương mại ra thị trường, Sony đã chiến thắng trước một tháng so với Philips khi cho ra mắt đầu đĩa CDP-101 vào tháng 10 năm 1982. Những máy phát đĩa này được bán đầu tiên ở Nhật Bản, sau đó đến Châu Âu và muộn hơn ở Hoa Kỳ vào năm 1983.

Sony và Philips tiếp tục hợp tác để đưa ra các chuẩn đĩa chung, và vào năm 1983 thì đã đưa ra Định dạng Sách vàng để phù hợp hơn với dữ liệu trên máy tính. Sách vàng cho phép chứa các dữ liệu thông thường (không phải audio) một cách an toàn hơn. Điều này là cần thiết bởi vì các đĩa chứa âm thanh (audio) hoặc video thì có thể chấp nhận sự lỗi khi đọc dữ liệu (tạo ra tiếng sạn hoặc giảm chất lượng hình trong thời điểm ngắn), nhưng các dữ liệu của phần mềm máy tính thì không cho phép lỗi đọc dữ liệu. Do ứng dụng của nó mà Sách vàng đã được chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO / IEC 10149).

Từ đó về sau thì các định dạng đĩa CD được phát triển theo bảng sau (đây là các thông tin không thông thường, người đọc muốn tìm hiểu thêm có thể đọc bảng này và tìm thêm các tài liệu liên quan khác ^^):

Định dạng

Tên gọi

Giới thiệu bởi

Ghi chú

Red Book

CD-DA (compact disc digital audio)

1980 - bởi Philips và Sony

Chuẩn CD audio cơ bản là tiêu chuẩn đầu tiên mà các loại chuẩn đĩa CD về sau đều dựa trên nó.

Yellow Book

CD-ROM (compact disc read-only memory)

1983 - bởi Philips và Sony

Sử dụng định dạng tiêu chuản theo Red Book nhưng cải thiện hơn về mặt sửa chữa lỗi và sự định vị vị trí dữ liệu nhằm giúp truy cập dữ liệu tại các vị trí khác nhau ghi trên đĩa được tốt hơn.

Định dạng này được chấp nhận theo tiêu chuẩn ISO (ISO/IEC 10149), phiên bản cuối cùng của nó vào tháng 5/1999.

Green Book

CD-i (compact disc-interactive)

1986 - bởi Philips và Sony

Sử dụng với chuẩn âm thanh/video cho các thiết bị đầu phát mà không dùng cho máy tính cá nhân (PC). Hiện tại định dạng này đã lỗi thời.

CD-ROM XA

CD-ROM XA (extended architecture)

1989 - bởi Philips, Sony, và Microsoft

Tích hợp Yellow Book và CD-i để cho phép phát CD-i trên PC

Orange Book

CD-R (recordable) và CD-RW (rewritable)

1989 - bởi Philips và Sony (Part I/II); 1996 - bởi Philips và Sony (Part III)

Định dạng cho single session, multi-session, và các gói dữ liệu ghi liên tiếp. Định dạng này bao gồm nhiều phần:

  • Part I CD-MO (magneto-optical, withdrawn).

  • Part II CD-R (recordable).

  • Part III CD-RW (rewritable).

Photo-CD

CD-P

1990 - bởi Philips và Kodak

Tích hợp CD-ROM XA với CD-R multi-session cho một chuẩn lưu trữ ảnh trên CD-R.

White Book

Video CD

1993 - bởi Philips, JVC, Matsushita, và Sony

Trên cơ sở CD-i và CD-ROM XA. Định dạng này cho phép lưu trữ tới 74 phút video theo chuẩn MPEG-1 và dữ liệu âm thanh số ADPCM.

Blue Book

CD EXTRA (formerly CD-Plus or enhanced music)

1995 - bởi Philips và Sony

Định dạng này sử dụng multi-session để cho phép có thể chứa đồng thời dữ liệu âm thanh và dữ liệu khác, ví dụ thông tin về bản nhạc, ca sĩ, album...hoặc chứa thêm các hình ảnh minh hoạ cho phần âm thanh chứa trên nó.

Purple Book

CD Double-Density

2000 bởi Philips và Sony

Phiên bản tăng gấp đôi độ sít chặt trên các loại đĩa CD khác nhau, chúng có thể chứa tới 1,3GB dữ liệu.

Thông số kỹ thuật

Kích thước các rãnh, điểm pit của đĩa CD

Ở phần cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại đĩa quang đã trình bày phía trên thì thấy rằng các đĩa quang bao gồm các đường chứa dữ liệu nhấp nhô để phản xạ đối với các loại ánh sáng chiếu tới với tiêu cự nhất định. Ở đây chúng ta sẽ thấy các phần chi tiết của cấu tạo của một đĩa CD, mở rộng ra thì các loại tên gọi về kích thước này cũng đúng đối với đĩa DVD nhưng với thông số cụ thể khác đi mà thôi.

Kích thước các đĩa CD (hình vẽ về 1/2 mặt cắt dọc của đĩa, trục bên trái là trục tâm đĩa

Ở đĩa CD, các rãnh dữ liệu chứa các pit có độ rộng: 0,6 micro, khoảng cách giữa hai rãnh liền kề tính từ tâm là 1,6 micro, các thông số này sẽ có ý nghĩa nếu như ta so sánh với đĩa DVD ở phần tiếp theo.

Một số kích thước của đĩa CD được trình bày theo hình dưới đây. Đa phần các loại đĩa theo các chuẩn đều sử dụng kích thước này, tuy nhiên có một vài trường hợp các kích thước bị thay đổi một chút so với chuẩn chung bởi sự ghi dữ liệu quá mức.

Trong hình minh hoạ này về các vùng của đĩa thì:

  • Hub clamping area: Vùng được sử dụng định vị đĩa trong ổ đĩa, tại vùng này thì tất nhiên là không chứa dữ liệu.
  • Power calibration area (PCA). Vùng này chỉ xuất hiện trên các đĩa CD-R hoặc CD-RW, chúng dùng để xác định tốc độ ghi lớn nhất có thể (ở bao nhiêu X), từ đó ổ ghi sẽ tính toán công suất tia laser cho phù hợp.
  • Program memory area (PMA). Vùng này cũng chỉ xuất hiện trên các đĩa CD-R/RW. Vùng này để lưu chứa TOC (mục lục) cho các phiên ghi dữ liệu, chúng sẽ bị chuyển thành vùng Lead-in sau khi quá trình ghi đĩa hoàn tất.
  • Lead-in. Vùng chứa các thông tin về TOC của đĩa. Công dụng của chỉ mục các đĩa quang sẽ giúp cho việc truy cập dữ liệu thuận tiện, điều này tạo ra sự khác biệt đối với các hình thức lưu trữ dữ liệu tuần tự (ví dụ băng từ, đĩa nhựa).
  • Program (data) area. Vùng chứa dữ liệu của đĩa, chúng bắt đầu từ vị trí bán kính 25 mm tính từ tâm đĩa trở đi.
  • Lead-out. Vùng đánh dấu sự kết thúc dữ liệu của đĩa. (Sau này thì đĩa DVD hai lớp có sử dụng vùng này như một vùng giữa của đĩa để đánh dấu sự chuyển dọc dữ liệu từ lớp đĩa thứ nhất sang lớp đĩa thứ hai).

Hình vẽ trên về các kích thước cụ thể về đĩa, chúng được mô tả chi tiết bằng bảng dưới đây:

Thông số
Loại CD 1
Loại CD 2
Dung lượng theo âm thanh (phút) 74 80
Dung lượng theo dữ liệu (MB) 650 700
Tốc độ đọc ở 1X (m/s) 1.3 1.3
Bước sóng laser (nm) 780 780
Khẩu độ (Numerical aperture) (lens) 0.45 0.45
Chỉ số khúc xạ (Media refractive index) 1.55 1.55
Track (turn) spacing (μm) 1.6 1.48
Turns per mm 625 676
Turns per inch 15,875 17,162
Tổng độ dài track (m) 5,772 6,240
Tổng độ dài track (feet) 18,937 20,472
Tổng độ dài track (miles) 3.59 3.88
Độ rộng điểm (μm) 0.6 0.6
Độ sâu điểm (μm) 0.125 0.125
Chiều dài điểm nhỏ nhất (μm) 0.90 0.90
Chiều dài điểm lớn nhất (μm) 3.31 3.31
Bán kính Lead-in (mm) 23 23
Bán kính vùng dữ liệu (data zone) - trong (mm) 25 25
Bán kính vùng dữ liệu - ngoài (mm) 58 58
Bán kính Lead-out - ngoài (mm) 58.5 58.5
Độ rộng vùng track dữ liệu (mm) 33 33
Độ rộng toàn vùng track (total track area width) (mm) 35.5 35.5
Tốc độ quay lớn nhất ở 1X CLV (rpm) 540 540
Tốc độ quay nhỏ nhất ở 1X CLV (rpm) 212 212
Số track chứa dữ liệu (data zone) 20,625 22,297
Tổng số track 22,188 23,986

ĐĨA DVD

Lịch sử phát triển

Từ năm 1985, mặc dù đĩa CD đang được sử dụng rộng rãi thì chúng đã gặp phải một sự cạnh tranh bởi hai loại định dạng khác: Một loại gọi là: Multimedia CD được giới thiệu bởi Philips và Sony và một loại gọi là đĩa Super Density (SD) do Toshiba, Time Warner và một vài công ty khác. Nếu như cả hai chuẩn này đều được tung ra thị trường sẽ tạo ra một sự xé lẻ thị trường giữa loại định dạng ghi âm/chứa phim của các hãng sản xuất thiết bị, hãng ghi âm và người sử dụng. Sự không thống nhất sử dụng các chuẩn luôn là điều không mong muốn bởi các hãng sản xuất và các hãng giải trí.

Chính do sự lo ngại rằng sẽ lặp lại một dạng như phiên bản beta của VHS nên các công ty/hãng giải trí đã cùng nhóm họp để đi đến thống nhất về một định dạng chuẩn để thống nhất phát triển. Chính vì sự liên quan phát triển này mà cuối cùng các hãng đã thống nhất sẽ phát triển khả năng của đĩa CD lên một mức độ lưu trữ dữ liệu với dung lượng lớn hơn. Kết quả của sự thống nhất này là vào tháng 9 năm 1995, các hãng đã kết hợp các tính năng của đĩa CD và tổng hợp các định dạng cạnh tranh ra một định dạng mới là DVD.

Sau khi đã chấp thuận về sự bảo vệ chống sao chép thì vào năm 1996 chuẩn DVD-ROM và DVD-Video đã ra đời. Đến tháng Một năm 1997 thì các máy phát đĩa DVD và các đĩa nội dung mới được phát hành tại Consumer Electronics Show (CES) ở Las Vegas . Phải sau một thời gian nữa khi phát hành các phim trên các đãi DVD ở một phạm vi hẹp các thành phố ở Hoa Kỳ (Chicago, Dallas, Los Angeles, New York, San Francisco, Seattle, và Washington D.C.) thì các hãng mới thống nhất về các vùng miền phát hành DVD để rồi mới được sử dụng rộng rãi.

Các tổ chức kiểm soát sự phát triển của đĩa DVD là Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Victor, Pioneer, Sony, Toshiba, Philips, Thomson, và Time Warner đã thành lập một diễn đàn phát triển định dạng DVD (DVD forum, có địa chỉ www.dvdforum.org(en) ). Từ tháng 4 năm 1997 khi mà nó thành lập thì cho đến nay đã có hơn 230 thành viên tham gia. Sau này do phát triển định dạng ghi lại DVD mà nó thì không thể được chấp nhận ở DVD Forum thì Philips, Sony và một số hãng khác lại lập ra một diễn đàn mới vào tháng 6 năm 2000 tại địa chỉ www.dvdrw.com(en) để phát triển một định dạng có thể tương thích ngược đối với DVD và cho phép người dùng có thể ghi các đĩa DVD tại nhà mình thông qua các máy tính cá nhân của họ. Từ đây thì DVD-RW đã chính thức thay thế CD-RW cho dù sự đồng loạt diễn ra ở mức rộng khắp đã chậm hơn, nhất là đối với các quốc gia đang phát triển.

Đặc tính kỹ thuật

Đĩa DVD thì có một số thông số về ngoại hình không khác so với đĩa CD, phiên bản bình thường của chúng thì cũng có đường kính 120 mm, lỗ tâm đường kính 15 mm và có độ dày 1,2 mm. Tuy nhiên so với đĩa CD thì đĩa DVD có mật độ xít chặt hơn hẳn để có thể chứa được nhiều dữ liệu hơn (4,7 GB so với 700 MB dung lượng của đĩa CD). Chính vì thế mà về cơ bản thì tính chất kỹ thuật của đĩa DVD gần giống như của đĩa CD, nhưng với một mức độ tiên tiến hơn, sử dụng hiệu quả khoảng không gian giữa các track.

Một sự khác biệt cơ bản nữa là đĩa DVD thì có chứa đến hai lớp dữ liệu trên một mặt đĩa, mỗi lớp dữ liệu này được đọc bằng một nguồn phát tia laser ở vị trí khác nhau, dẫn đến chúng có khả năng lưu trữ lớn hơn.

Tia laser sử dụng đọc đĩa DVD có bước sóng ngắn hơn, chúng hẹp hơn để phù hợp với mức độ xít chặt của các thành phần điểm pit và khoảng cách giữa các rãnh dữ liệu.

Đĩa DVD có mật độ xít chặt hơn đĩa CD

Nếu so sánh về mặt kích thước thì hình minh hoạ sẽ cho ta thấy sự khác biệt phần nào. Tuy nhiên, có một số thông số cụ thể để so sánh như sau:

Các loại đĩa DVD khác nhau: Chúng có thứ tự từ trên xuống như sau: Loại một lớp một mặt/Hai lớp một mặt/Một lớp mỗi mặt-hai mặt/Hai lớp mỗi mặt-hai mặt.
  • Kích thước pit nhỏ hơn 2,25 lần chiều dài (0,9/0,4 micron)
  • Khoảng cách giữa các track liền kề nhỏ hơn 2,16 lần (1,6/0,74 micron)
  • Lớn hơn kích thước phần ghi dữ liệu một chút (8.605/8.759 mm2)
  • Hiệu quả hơn khoảng 1,06 lần về số kênh điều biến.
  • Hiệu quả về sửa lỗi mã hơn khoảng 1,32 lần

DVD-ROM (đĩa DVD chỉ đọc) được phân thành các loại: DVD-5, DVD-9, DVD-10, DVD-18 mà mỗi con số gần tương đương với loại dung lượng mà nó chứa được trên một đĩa. Việc chứa được các dung lượng khác nhau như vậy thì phụ thuộc vào cấu tạo của đĩa DVD-ROM, thay đổi theo số lớp.

Để dễ hình dung về số mặt đĩa và số lớp chứa dữ liệu trên các đĩa thì bạn có thể nhìn vào hình vẽ minh hoạ.

  • DVD-5 - 4.7GB Single-Side, Single-Layer: Đĩa kiểu này bao gồm một mặt đĩa, một lớp đĩa, chứa dung lượng 4,7 GB. Kiểu đĩa này có hai lớp đế, một nhãn đĩa. Lớp ghi dữ liệu (gọi là lớp 0 Layer 0) thường sử dụng Nhôm (Aluminum) để phản chiếu tia laser khi đọc dữ liệu.

  • DVD-9 - 8.5GB Single-Side, Dual-Layer: Đĩa kiểu này bao gồm một mặt đĩa chứa dữ liệu, hai lớp dữ liệu trên mặt đó (như hình), chứa dung lượng 8,5 GB dữ liệu. Tại đĩa này có những sự khác biệt so với những loại đĩa đơn: Chúng bao gồm hai lớp ghi dữ liệu với loại chất phản xạ khác nhau: Lớp 1 sử dụng Nhôm (Aluminum) và lớp 0 sử dụng Vàng (Gold).

  • DVD-10 - 9.4GB Double-Side, Single-Layer: Đĩa loại này bao gồm hai mặt đĩa, mỗi mặt đĩa chỉ có một lớp dữ liệu, dung lượng toàn bộ đĩa là 9,4 GB. Về cấu tạo lớp đĩa thì cũng gần giống như hai loại đĩa DVD-5 ghép với nhau nhưng bỏ đi phần lớp nhãn và lớp đế. Như vậy loại đĩa này không thể in nhãn lên chúng được, thay vì thế thì chúng sẽ in các thông tin nhận dạng và phân loại nội dung đĩa ở vùng định vị đĩa trong máy phát đĩa (Hub clamping area) như đã trình bày ở phần trên.

  • DVD-18 - 17.1GB Double-Side, Dual-Layer: Đĩa kiểu này bao gồm hai mặt đĩa, mỗi mặt có hai lớp dữ liệu, dung lượng toàn bộ đĩa 17,1 GB. Kiểu đĩa này tương tự như sự kết hợp giữa đĩa DVD-10 và DVD-9, có nghĩa là khi bạn xem hình minh hoạ ở trên thì sẽ thấy chúng có cấu tạo thế nào và dễ dàng tự nhận biết thông qua logic với những điều vừa viết trên...^^

Đối với các đĩa DVD hai lớp, cần sử dụng hai nguồn laser có vị trí khác nhau để đọc dữ liệu ở hai lớp có độ sâu khác nhau trên bề mặt đĩa. Tuy nhiên không phải rằng có hai nguồn laser như hình minh hoạ trên để cùng lúc đọc một lớp DVD, trên cấu tạo vật lý thì chỉ có một nguồn phát tia laser mà thôi.

Điều này có mâu thuẫn gì chăng khi mà đĩa DVD hai lớp thì có cấu tạo như hình?

Để đọc dữ liệu thì tia laser sẽ tự điều chỉnh tiêu cự cho nó có thể đọc được chính xác lớp dữ liệu xác định. Nếu như đọc dữ liệu tại lớp phía bên trong (lớp 1 - trong hình minh hoạ phía trên) thì tia laser đâm xuyên qua lớp phản xạ phía trước nó.

Hình dưới đây giải thích về sự đọc dữ liệu theo hai lớp thì tiến hành theo chiều như thế nào.



Trương Mạnh An
(Bài viết từng là phần mà tôi viết trên Wikipedia)

7 nhận xét :

  1. viet day du qua,
    viet ngan ma suc tich thoi dung co viet dai the nay ai ma doc duoc het chu?

    Trả lờiXóa
  2. Bài này trước đây mình viết trên Wikipedia nên cần phải viết như vậy :)

    Trả lờiXóa
    Trả lời
    1. thank a nhe
      thong tin nay rat can thiet voi em.
      a con thong tin gi ve cac thiet bi luu tru du lieu theo nguyen ly quang tu chi cho e biet vi nhe. a gui ve mail langtu_17hn@yahoo.com hoac dang len bkav nhe
      cam on a nhieu
      :)

      Xóa
    2. a có thể cho e biết rõ hơn về cách đọc đĩa DVD 2 mặt, tức là chỉ có 1 nguồn lazer mà có thể đọc được cả 2 mặt của đĩa trong khi đó mình trong trực tiếp lật mặt đĩa

      Xóa
  3. Bài viết hay quá, cám ơn bạn nha!

    Trả lờiXóa
  4. mình đang làm báo cáo về chủ đề này...gặp được bài này hay wa.
    thanks a nhiều

    Trả lờiXóa
  5. Doi voi dvd ghi 2 lop.mat doc duoc thiet ke va dieu chinh de co the xuyen qua lop thu nhat de vao lop thu 2. Khi doc lop thu 1 thi doc binh thuong.

    Trả lờiXóa

Hoan nghênh góp ý/phản hồi của bạn tới các bài viết!
- Nếu bạn không có các tài khoản Blogger/WordPress... để phản hồi/bình luận bạn có thể chọn trong "Nhận xét với tư cách" phần "Ẩn danh" (Anonymous).
- Blog còn có các bài viết khác mà có thể bạn sẽ quan tâm, được liệt kê tại Mục lục.