Dung lượng DVD

Dung lượng DVD

Hiện có 4 loại DVD, chúng được phân loại là một mặt hoặc hai mặt và một lớp hoặc hai lớp. Chúng định rõ như sau:

+ DVD -5 (4.7GB một mặt, một lớp) – DVD-5 được tạo ra từ hai lớp nền (substrate) được gắn với nhau bằng chất keo. Một được gắn với lớp ghi (được gọi là lớp 0) và một để trống. Lớp mạ nhôm thường được áp dụng đối với một lớp ghi.

+ DVD-9 (8.5GB một mặt, hai lớp) – Một DVD – 9 được tạo lên bởi hai lớp nền được rập với nhau để tạo thành hai lớp ghi trên một mặt đĩa và mặt kia của đĩa là lớp nền trống. Lớp rập bên ngoài (0) được mạ lớp vàng bán trong suốt để vừa phản chiếu ánh sáng khi tia laser tập trung vào nó và vừa để ánh sáng đi qua khi tia laser tập trung vào lớp dưới. Một thiết bị phát tia laser được dùng để đọc cả hai lớp; chỉ có tiêu điểm của tia laser là thay đổi.

+ DVD-10 (9.4GB hai mặt, hai lớp) – DVD-18 là sự kết hợp cảu hai lớp và hai mặt. Hai lớp được rập tạo thành mỗi mặt, và cặp lớp nền được gắn quay lưng lại với nhau. Các lớp ngoài (Lớp 0 trên mỗi mặt) được mạ nhôm. Hệ số phản chiếu của đĩa một lớp trong ( Lớp 1 trên mỗi mặt) được mạ nhôm. Hệ số phản chiếu của đĩa một lớp là 45% -> 85% và đối với đĩa hai lớp là 18% -> 30%. Mạch điện điều khiển tăng cường tự động (AGC: automatic gain control) trong ổ đĩa sẽ bù đắp các đặc tính phản chiếu khác nhau.

Hình 11.11 chỉ ra cấu tạo của các loại đĩa DVD

Lưu ý rằng mặc dù hình 11.11 thể hiện hai tia laser đọc mặt dưới của đĩa hai lớp, trong thực tế chỉ có một tia laser được dùng. Chỉ có tiêu cự được thay đổi để đọc các lớp khác nhau.

Các đĩa hai lớp có thể có các lớp được ghi theo hai cách: một là OTP hoặc là đường rãnh ghi song song (PTP). OTP làm giảm tối đa thời gian cần để chuyển từ lớp này đến lớp kia khi đọc đĩa. Khi chạm vào bên trong đĩa (kết thúc Lớp 0), thiết bị đọc laser vẫn giữ nguyên vị trí – nó chỉ thuần túy di chuyển về phía đĩa một chút để tập trung vào lớp 1. Khi được ghi ở chế độ OTP, vùng dẫn xuất hướng về phần ngoài của đĩa được gọi là vùng giữa.

Các đĩa được ghi trong PTP có hai lớp đường xoắn được ghi (hoặc đọc) từ trong ra ngoài. Khi chuyển từ lớp 0 sang lớp 1, đĩa PTP yêu cầu thiết bị đọc laser di chuyển từ ngoài (kết thúc lớp thứ nhất) quay vào bên trong ( bắt đầu lớp thứ hai) cũng như để cho tiêu điểm tia laser thay đổi. Thực sự tất cả đĩa được ghi ở chế độ OTP sẽ làm cho các thay đổi nhanh hơn. Các ổ đĩa có khả năng ghi lại DVD hai lớp (DL: dual-layer) cũng dùng ghi OTP.

Để cho phép các lớp này được đọc dễ dàng hơn cho dù chúng nằm chồng lên nhau, các đĩa được ghi dưới chế độ PTP có hướng đường xoắn ốc thay đổi từ lớp này sang lớp kia. Lớp 0 có sự xoắn ốc theo chiều kim đồng hồ (được đọc theo chiều ngược kim đồng hồ), trái lại lớp 1 có chiều xoắn ngược kim đồng hồ. Điều này yêu cầu ổ đĩa quay đĩa theo hướng ngược lại để đọc lớp này, nhưng với chế độ OTP đường xoắn được đọc từ ngoài vào trong trên lớp thứ hai. Vì vậy, các đường xoắn lớp 0 phải xoắn từ trong ra ngoài và các đường xoắn lớp 1 từ ngoài vào trong.

DVD lưu trữ lên tới 4.7GB -> 17.1 GB, tùy thuộc vào loại nào. Bảng 11.10 thể hiện dung lượng chính xác của các loại DVD khác nhau.

Bạn có thể thấy, dung lượng của các đĩa hai lớp thấp hơn gấp 2 lần so với các đĩa một lớp mặt dù các lớp chiếm không gian tương đương trên các đĩa (các đường rãnh ghi xoắn ốc có độ dài như nhau). Điều này được thiết kế có chủ đích để tăng khả năng đọc cả hai lớp trong một cấu hình hai lớp. Để làm được điều này, khoảng cách các đơn vị bit (bit cell) được tăng lên chút ít, tăng độ dài của mỗi pit và land. Khi đọc một đĩa hai lớp, ổ đĩa quay hơi nhanh để bù đắp, cho kết quả cùng tốc độ dữ liệu. Tuy nhiên bởi vì khoảng cách trên rãnh được lấp đi nhanh hơn, dữ liệu tổng thể có thể chưa được ít hơn.

Ngoài bốn dung lượng tiêu chuẩn được liệt kê ra ở đây, người ta cũng có thể sản xuất ra một đĩa hai mặt với một lớp trên một mặt và hai lớp tren mặt còn lại. Đĩa này sẽ được gọi là DVD – 14 và dung lượng 13.2 GB, hoặc khoảng 6 tiếng 15 phút video MPEG – 2. Thêm nữa, người ta có thể tạo ra các đĩa 80mm, chứa ít dữ liệu trên mỗi cấu hình hơn đĩa tiêu chuẩn 120mm.

Do những trở ngại trong sản xuất và hao phí phát sinh của đĩa hai mặt – thực thế chúng phải được lấy ra và lật mặt để có thể chơi cả hai mặt – phần lớn DVD này được lên cấu hình như dạng DVD-5 (một mặt, một lớp) hoặc DVD-9 (một mặt, hai lớp), cho phép lên tới 8.5GB dữ liệu và 242 phút vận hành video MPEG-2 mà không bị ngắt quãng. Dung lượng 133 phút của đĩa DVD-5 thích ứng 95% hoặc nhiều hơn các bộ phim đã phát hành.

Lưu ý

Khi xem một bộ phim DVD hai lớp, bạn sẽ thấy trạng thái dừng trên màn hình chốc lát khi đầu phát bắt đầu vận hành sang lớp thứ hai. Điều này bình thường, mất rất ít thời gian, nếu nháy mắt, có thể bạn sẽ không thể thấy được điều này.

Mã hóa dữ liệu trên dĩa

Đối với đĩa CD, chính các pit và land không thể xác định được các bit; thay vào đó các chuyển hóa (các thay đổi hệ số phản chiếu) từ pit sang land và từ land sang pit mới xác định lượng bit thực sự trên đĩa. Các rãnh ghi đĩa được chia ra làm đơn vị bit hoặc các khoảng thời gian (T), một pit hoặc land được sử dụng để thể hiện dữ liệu yêu cầu phải dài tối thiểu là 3T hoặc tối đa là 11T (các đơn vị), một pit hoặc land dài 3T biểu hiện một 1001, một pit hoặc land dài 11T thể hiện 100000000001.

Dữ liệu được chứa sử dụng điều biến 8 đến 16, là một phiên bản sửa đổi của điều biến 8 đến 14 (EFM: eight to fourteen modulation) được sử dụng trên các đĩa CD. Do đó điều biến từ 8 đến 16 đôi khi được gọi là EFM+. Điều biến này lấy mỗi byte (8 bit) và biến đổi nó sang giá trị 16 bit cho lưu trữ. Các mã chuyển đổi 16 bit được thiết kế để không bao giờ ít hơn 2 hoặc nhiều hơn 10 các bit 0 gần kề (dẫn đến không ít hơn 3 hoặc nhiều hơn 11 khoảng thời gian giữa nhiều hơn 10 các bit 0 gần kề (dẫn đến không ít hơn 3 hoặc nhiều hơn 11 khoảng thời gian các bit 1). EFM + là một dạng của mã hóa RLL được gọi là RLL 2.10 (RLL x, y nơi x là sự chạy nhỏ nhất và y là sự chạy lớn nhất của các bit 0). Cái này được thiết kế để ngăn ngừa các chuỗi dài bit 0 mà có thể dễ dàng bị đọc sai do các đồng hồ không đồng bộ, cũng như để hạn chế tần xuất tối thiểu và tối đa sự chuyển đổi thực sự trên phương tiên ghi. Không giống như các đĩa CD, giữa các mã không tồn tại các bit hợp nhất. Các mã điều biến 16 bit được thiết kế để cho chúng không xâm phạm hình thức RLL, 2.10 mà không cần các bit hợp nhất. Bởi vì EFM được sử dụng trên các CD thực sự yêu cầu nhiều hơn 17 bit cho mỗi byte (do các bit) đồng bộ và hợp nhất được thêm vào), EFM+ hiệu quả hơn tí chút vì lẽ chỉ nhiều hơn 16 bit một chút được tạo ra cho mỗi byte được mã hóa.

Lưu ý là mặc dù không được phép nhiều hơn 10 bit 0 trong điều biến được tạo ra bởi EFM+ các bit đồng bộ được bổ sung khi các sector vật lý được ghi có thể lên tới 13 bit 0, đồng nghĩa rằng một khoảng thời gian lên tới 14T giữa các bit 1 được ghi trên đĩa và các pit hoặc các land có độ dài khoảng thời gian lên tới 14T hoặc độ dài các đơn vị bit.

Theo “Nâng cấp và sửa chữa máy tính” Scott Mueller