Lịch sử đĩa DVD

Lịch sử đĩa DVD

Lịch sử đĩa DVD

DVD (còn được gọi là “Digital Versatile Disc” hoặc “Digital Video Disc”) là một định dạng lưu trữ đĩa quang phổ biến. Công dụng chính của nó là lưu trữ video và lưu trữ dữ liệu.

DVD có nhiều điểm giống CD: chúng đều có đường kính 12 cm cho loại tiêu chuẩn, hay 8 cm cho loại nhỏ. Nhưng DVD có cách lưu dữ liệu khác, với cách nén dữ liệu và các lớp quang học có khả năng chứa nhiều dữ liệu hơn CD gấp 7 lần hoặc hơn thế nữa. Về cấu trúc phần mềm, DVD cũng khác CD ở chỗ chúng đều chứa hệ tập tin, gọi là UDF, một phiên bản mở rộng của tiêu chuẩn ISO 9660 cho CD chứa dữ liệu.

Sự khác nhau về thuật ngữ DVD thường được mô tả phương pháp dữ liệu được lưu trư trễn đĩa: DVD-ROM có dữ liệu chỉ có thể đọc mà không thể ghi, DVD-R và DVD+R có thể ghi một lần và sau đó có chức năng như DVD-ROM, và DVD-RAM, DVD-RW, hoặc DVD+RW chứa dữ liệu có thể xóa và ghi lại nhiều lần.

DVD-Video và DVD-Audio được dùng để nói đến hai định dạng khác hẳn nhau, một bên là cấu trúc video và một bên là nội dung audio. Các dạng đĩa DVD khác, bao gồm nội dung video, có thể được hiểu như là đĩa DVD-Data. Khái niệm “DVD” thường được sử dụng sai để chỉ các định dạng đĩa quang độ nét cao, như Blu-ray và HD-DVD.

Năm 1993, hai tiêu chuẩn lưu trữ quang học mật độ cao (high-density) bắt đầu được phát triển, một là đĩa MultiMedia Compact Disc, được hỗ trợ bởi Philips và Sony, và định dạng còn lại là Super Density Disc, hỗ trợ bởi Toshiba, Time Warner, Matsushita Electric, Hitachi, Mitsubishi Electric, Pioneer, Thomson, và JVC. Tổng giám đốc IBM, Lou Gerstner, đóng vai trò như một người “mai mối”, đã tạo nên một nguồn lực thúc đẩy hai bên tạo nên một định dạng chuẩn chung duy nhất, khi ông thấy trước sự tái hiện cuộc chiến định dạng videotape giữa VHS và Betamax vào những năm 1980.

Philips và Sony từ bỏ định dạng MultiMedia Compact Disc của họ và đồng ý hoàn toàn với định dạng SuperDensity Disc của Toshiba với một sự thay đổi duy nhất, đó là việc chuyển đổi thành EFMPlus modulation. EFMPlus được chọn bởi vì nó có khả năng đàn hồi chống lại những va chạm giống như vết xước và dấu vân tay. EFMPlus, được tạo ra bởi Kees Immink, cũng chính là người đã thiết kế EFM, là 6% kém hiệu quả hơn 6% so với công nghệ nguyên thủy của Toshiba, dẫn đến kết quả tạo nên dung lượng 4.7 GB thay vì nguyên gốc là 5 GB. Kết quả là bản ghi chi tiết kỹ thuật của DVD, định dạng cho các đầu xem phim DVD và các DVD-ROM ứng dụng cho máy vi tính, ra đời tháng 12 năm 1995. Vào tháng 5 năm 1997, Liên hiệp DVD (DVD Consortium) được thay thế bởi Diễn đàn DVD (DVD Forum), được mở ra cho mọi công ty.

(theo wiki)

Đĩa DVD có bước khởi đầu chông gai. Suốt năm 1995, ha tiêu chuẩn cạnh tranh cho ổ đĩa CD dung lượng cao đang được phát triển để đua tranh thị phần lẫn nhau. Một tiêu chuẩn gọi là CD đa phương tiện (Multimedia CD) được giới thiệu và được hậu thuẫn bởi Phillips và Sony, trong khi tiêu chuẩn cạnh tranh gọi là đĩa siêu mật độ (SD: Super Density) được Toshiba, Time Warnet và một vài công ty khác giới thiệu và hậu thuẫn. Nếu cả hai chuẩn đạt được thị phần như mong muốn, khách hàng cũng như tổ chức giải trí và những người sản xuất phần mềm bị đặt trong tình huống khó xử không biết chọn sản phẩm nào.

Lo sợ lặp lại kịch bản của Beta/VHS như đã xảy ra trên thị trường băng video, một vài tổ chức bao gồm Hollywood Video Disc Advisory Group và Computer Industry Technical Working đã hợp lại để hình thành một hiệp đoàn lớn để phát triển và kiểm soát chuẩn DVD. Hiệp đoàn chỉ muốn một định dạng đơn cho ngành công nghiệp và từ chối hậu thuẫn cho các đề xuất cạnh tranh khác. Với động cơ thúc đẩy này, hai nhóm đã làm việc và đưa ra một thỏa thuận về đĩa loại CD có dung lượng cao, mới, riêng biệt vào tháng 9 năm 1995. Tiêu chuẩn mới kết hợp các yếu tố của hai tiêu chuẩn được đưa ra trước đó và gọi là DVD, mà ban đầu được dự tính cho đĩa video kỹ thuật số (digital video disc) nhưng kể từ đó được thay đổi sang đĩa đa năng kỹ thuật số (digital versatile disc). Tiêu chuẩn DVD đơn đã tránh được việc lặp lại rối rắm của sự thất bại VHS đấu với băng Beta đối với người hâm mộ phim ảnh và cho công nghiệp phần mềm, phần cứng và phim ảnh một chuẩn đĩa duy nhất, thống nhất để hỗ trợ.

Sau khi đạt được thỏa thuận tránh sao chép và các điều khoản khác, tiêu chuẩn DVD-ROM và DVD-Video được chính thức công bố vào cuối năm 1996. Đầu đọc đĩa, ổ đĩa và đĩa được công bố vào tháng 1 năm 1997 tại buổi Triển lãm điện tử người tiêu dùng (CES: Consumer Electronics Show) tại Las Vegas. Đầu đọc đĩa, đĩa sẵn sàng bày bán vào tháng 3 năm 1997. Đầu đọc đĩa ban đầu có giá 1000$. Chỉ có 36 bộ phim được phát ban trong đợt đầu và chỉ ở trên bảy thành phố trên đất nước Mỹ (Chicago, Dallas, Los Angeles, New York, San Francisco, Seatlle và Washington, D.C) cho đến tháng 8 năm 1997 thì mới phát hành rộng rãi ra công chúng. Sau khó khăn ban đầu (phải đạt được thỏa thuận về chống sao chép để lôi kéo các công ty phát hành phim ảnh và thời điểm ban đầu thiếu các tiêu bản nội dung). DVD đã thành công đến không thể tin nổi. Nó vẫn tiếp tục phát triển từ đĩa DVD chỉ đọc đến khả năng ghi lại đầy đủ dành cho khách hàng cũng như là thiết bị vi tính.

Tổ chức kiểm soát các tiêu chuẩn video DVD gọi là DVD Forum được thành lập bởi 10 công ty, bao gồm Hitachi, Matsushita, Miitshubishi, Victor, Pioneer, Sony, Toshiba, Phillips, Thomson và Time Warner. Kể tử khi thành lập tháng 4 năm 1997 đã có hơn 230 công ty gia nhập diễn đàn. Do là diễn đàn phổ biến nên bất kỳ ai cũng có thể tham gia và tham dự các cuộc họp; trang web của diễn đàn DVD là www.dvdfrorum.org. Do DVD Forum không thể đưa ra một định dạng ghi phổ biến, các thành viên của diễn đàn những người có trách nhiệm chính đối với công nghệ CD và DVD (Philips, Sony và những người khác) đã tách ra để thành lập Hiệp hội DVD+RW vào tháng 6 năm 2000; trang web của họ là www.dvdrw.com. Từ đó họ đã giới thiệu định dạng DVD+RW, là định dạng DVD có thể chỉ sử dụng cho máy tính; bạn có thể mua các đầu giải mã DVD từ nhiều nhà cung cấp (một số cũng chứa VCR cho phép bạn sao chép các băng VCR không được bảo vệ chống sao chép vào DVD).

Công nghệ và Kiến trúc DVD

Công nghệ DVD tương tự như công nghệ CD. Cả hai sử dụng cùng kích cỡ đĩa (120mm đường kính, dày 1.2mm với một lỗ tròn 15mm ở trung tâm) với các pit và land được rập lên nền polycarbonate. Không giống một đĩa CD, đĩa DVD có hai lớp ghi và trở thành bề mặt gấp đôi. Mỗi lớp được rập riêng rẽ, chúng được gắn với nhau tạo thành đĩa có độ dày 1.2mm. Quy trình sản xuất tương tự nhau, ngoại trừ mỗi lớp trên mỗi mặt được rập trên lớp polycarrbonate plastic riêng và được gắn với nhau để tạo thành một đĩa hoàn chỉnh. Sự khác biệt lớn nhất giữa CD và DVD là DVD đọc ghi mật độ cao hơn bằng một thiết bị phát tia laser với độ dài bước sóng ngắn hơn được tập trung nằm khá gần đĩa, cho phép nhiều thông tin hơn được lưu trữ. Trong khi đĩa CD là bề mặt đơn và chỉ có một mặt được rập các pit và land, DVD có đến hai lớp mỗi mặt và chứa thông tin trên cả hai mặt.

Đối với đĩa CD, mỗi lớp được chạm khắc và dập khuôn trên một rãnh vật lý đơn cấu hình xoắn ốc bắt đầu từ phần trong của đĩa và xoắn ốc ra phần ngoài. Đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ mặt dưới đĩa), mỗi rãnh ghi xoắn ốc chứa các pit (nổi lên) và land (các phần phẳng) như trên một đĩa CD. Mỗi lớp ghi được phủ một lớp phim mỏng kim loại để phản chiếu ánh sáng laser. Lớp ngoài có một lớp phủ mỏng hơn cho phép ánh sáng xuyên qua để đọc lớp trong. Nếu đĩa có một mặt đơn, một nhãn được đính lên trên; nếu là đĩa 2 mặt, chỉ có một vòng nhỏ gần trung tâm làm vị trí dán nhãn.

Giống như đĩa CD, đọc thông tin phát lại trên đĩa DVD là vấn đề phản hồi chùm tia laser năng lượng thấp từ một lớp phản chiếu trên đĩa. Thiết bị phát tia laser chiếu một chùm tia tập trung vào mặt dưới của đĩa, thiết bị thu cảm quang phát hiện ra khi ánh sáng phản chiếu ngược lại. Khi ánh sáng gặp land (điểm phẳng) trên rãnh ghi, ánh sáng sẽ phản chiếu ngược trở lại; khi ánh sáng gặp một pit (phần nhô lên), pha khác nhau giữa ánh sáng được phản chiếu và chiếu sáng tạo ra các sóng hủy, không có ánh sáng phản chiếu lại.

Các pit đơn trên một DVD có độ sau 0.105 micron và 0.4 micron độ rộng. Cả các pit và land thay đổi độ dài từ 0.4 micron lúc ngắn nhất cho đến 1.9 micron lúc dài nhất (Trên những đĩa lớp đơn).

Tham khảo phần “Công nghệ và Kiến trúc CD” ở phần trước của chương này, để biết thêm thông tin về cách các pit và land được đọc và biến đổi thành dữ liệu thực, cũng như cách mà ổ đĩa làm việc về mặt cơ học và vật lý học.

DVD sử dụng thiết bị phát laser quang học lưu trữ pit và land tương tự như CD. Dung lượng lớn hơn bởi vài yếu tố, bao gồm như sau đây:

+ Độ dài pit nhỏ hơn 2.25 lần (0.9 – 0.4 micron)
+ Giảm được 2.16 lần bước rãnh ghi (1.6 – 0.74 micron)
+ Vùng dữ liệu lớn hơn một chút trên đĩa (8.605 – 8.759 milimet vuông)
+ Khoảng 1.06 lần hiệu quả hơn sự điều biến bit kênh
+ Khoảng 1.32 lần hiệu quả mã sửa lỗi
+ Khoảng 1.06 lần ít hơn sector ở phía trên (2.048/2.352 – 2.048/2.064 Byte)

Các pit và land của DVD nhỏ hơn và gần hơn nhiều so với các pit và land trên CD, cho phép cùng kích cỡ vật lý platter để lưu trữ nhiều thông tin hơn. Hình 11.6 cho biết cách các rãnh bị xoi các pit và land có mật độ 4 lần trên đĩa DVD khi so sánh với đĩa CD.

Ổ đĩa DVD sử dụng thiết bị lazer sóng ngắn để đọc các pit và land nhỏ hơn. Một đĩa DVD có thể có gần gấp đôi dung lượng ban đầu bằng cách sử dụng hai lớp riêng biệt trên một mặt đĩa và tăng gấp đôi lần nữa bằng cách sử dụng cả hai mặt của đĩa. Lớp dữ liệu thứ hai được ghi vào một chất nền riêng dưới lớp đầu tiên tạo ra bán phản chiếu để cho phép thiết bị phát tia laser thâm nhập xuống chất nền phía dười. Bằng cách tập trung tia laser vào một trong hai lớp, ổ đĩa có thể đọc được dữ liệu gấp hai lần số lượng dữ liệu trên cùng một bề mặt.
Theo “Nâng cấp và sửa chữa máy tính” Scott Mueller