De afmetingen Het verschil van de spiraaltrack tussen LP en CD Nadelen...8

Transcriptie

1 1. DE GESCHIEDENIS DE WEG VAN CD NAAR DVD DE CD-ROM YELLOW BOOK DE SAMENSTELLING VAN EEN CD DE AFMETINGEN LEAD IN EN LEAD OUT De afmetingen DE SPIRAALTRACK Het verschil van de spiraaltrack tussen LP en CD Nadelen DE HOEVEELHEID INFORMATIE DIE ER OP EEN CD-ROM PAST SECTOR INDELING HET LEZEN VAN DE INFORMATIE DE TECHNIEK VAN DE CD-ROM SPELER DE WEERKAATSING PITS EN LANDS HET VERSCHIL TUSSEN DE PITS VAN EEN CD EN EEN DVD AFMETINGEN HET LEZEN VAN DE TWEEDE LAAG DE FOUTCORRECTIE DE LASER DE WERKING VAN DE LASER Opmerking DE HALFGELEIDER LASER HALFGELEIDING DE LASER-DIODE Het principe van de laser-diode De werking van de laser-diode HET VERSCHIL TUSSEN EEN GAS-LASER EN EEN LASER-DIODE DE FOTODIODE DE KRITISCHE LASER-STROOM HET VERBAND TUSSEN DE LASER EN DE PITS De golflengte HET SERVOMECHANISME EN ROTATIESYSTEEM... 22

2 Inhoudstabel 5.1. WAT IS EEN SERVOMECHANISME? RADIALE AFWIJKING DE FOTODIODE HET VERSCHIL TUSSEN HET LEZEN VAN EEN CD EN EEN HARDE SCHIJF CLV en CAV DE SNELHEID VAN DE LEESKOP Multi-speed CD-ROM DISC MANUFACTURING PREMASTERING De verschillende gegevensdragers GLASS PREPARATION EN MASTERING ELECTROFORMING STAMPER FINISHING INJECTION MOLDING HET VERSCHIL TUSSEN DVD EN CD IN SAMENSTELLING EEN EXTRA STAPJE VOOR DVD CD-RECORDABLE EN CD-REWRITABLE HOE EEN CD-RECORDABLE WORDT GESCHREVEN Cyanide en fotocyanide HOE EEN CD-REWRITABLE WORDT GESCHREVEN DRIE VERSCHILLENDE LASERS HET VERSCHIL IN GEBRUIK DE SAMENSTELLING VAN EEN DVD POLYCARBONATEN Het grondproduct Polymerisatie Eigenschappen van polycarbonaten Fosgeen OPBOUW VAN DE VERSCHILLENDE SOORTEN DVD S DE VERSCHILLENDE OPSLAG FORMATEN DE SINGLE SIDED SINGLE LAYER DISC DE SINGLE SIDED DUAL LAYER DISC DOUBLE SIDED SINGLE LAYER EN DUAL LAYER DISC BITS EN BYTES Bit Byte DVD

3 Inhoudstabel 9.5. HET MAXIMUM BEREIK VAN DE OPGESLAGEN INFORMATIE TRACK BUFFER Illustratie van het gebruik van de track buffer : DVD VIDEO MPEG-1 COMPRESSIE MPEG-2 COMPRESSIE De werking Bit rate Bandbreedte MPEG-1 VS. MPEG DVD AUDIO WAT IS DVD AUDIO? WERKING VAN DE OMZETTING BIJ EEN CD DE TECHNIEK BIJ DVD Samplefrequentie en bitquantificering DE VERSCHILLENDE COMPRESSIETECHNIEKEN Vergelijkende tabel TOEPASSINGSGEBIED VAN DVD DVD VIDEO Investering KOPIEERBEVEILIGING De DVD gebiedsdelen MULTIMEDIA DVD AUDIO DE TOEKOMST : DE HERBRUIKBARE DVD FORMATEN DVD-RAM De samenstelling DVD-RW DVR HDTV Afspelend opnemen In de verdere toekomst DE TOEPASSINGSGEBIEDEN VERGELIJKENDE TABELLEN TUSSEN CD & DVD VERKLARENDE WOORDENLIJST DVD

4 Voorwoord Graag zou ik al mijn leerkrachten willen bedanken voor de talloze inspanningen die ze voor mij hebben gedaan. In het bijzonder mijnheer Cras, mijnheer Brants, mevrouw Peeters, mevrouw De Wispelaere en mevrouw De Moor. Zonder de hulp van deze personen had ik deze GIP nooit tot een goed einde kunnen brengen. Ik dank hen allen voor de fijne jaren die ik met hen samen heb gehad.

5 Inleidend hoofdstuk Mijn GIP behandelt de DVD (Digital Versatile Disc). De DVD is meer dan een optisch schijfje waar men informatie op opslaat. Het productieproces, de werking van de LASER, de compressie van filmbestanden en de soorten opslagmethodes zijn verschillende recente technologieën die doorgroeimogelijkheden bieden voor de toekomst. De bedoeling is om tot een soort vergelijkende studie te komen tussen de reeds ingeburgerde CD en DVD. Een uitgebreide bespreking van de laser wordt mee in mijn GIP verwerkt omdat dit de sleutel is van de verschillen van beide opslagmedia. In mijn GIP zal u ook termen tegenkomen die in een andere kleur zijn gedrukt. Dit betekent dat deze term wordt uitgelegd in één van de volgende hoofdstukken of in de verklarende woordenlijst. De vakken die worden behandeld in mijn GIP zijn hoofdzakelijk elektronica en informatica. Verder komen er ook onderwerpen van vakken zoals fysica en chemie aan bod. Vermits ik in de verdere toekomst informatica wil gaan studeren leek mij dit een geschikt onderwerp om al nader kennis te maken met bepaalde aspecten van deze studierichting. DVD

6 Hoofdstuk 1 De geschiedenis 1. De geschiedenis Toen Philips en Sony de hoofden bij elkaar staken rond de tweede helft van de jaren 70 om de CD te ontwikkelen waren deze twee bedrijven alleen maar opzoek naar een plaatsvervanger voor de LP die door middel van optische media digitaal geluid kon opslaan. De manier waarop het systeem moest werken werd haarfijn uitgepluisd en netjes in elkaar gestoken door ingenieurs en in 1978 was het basisconcept van de Compact Disc gereed. De specificaties voor de opvolger van de CD gingen totaal de andere kant op, door verschillende argumenten, misverstanden en halve waarheden. Het begon allemaal slecht te lopen door Matsushita Electric, Toshiba en de filmproducer Time Warner met hun Super Disc technologie aan de ene kant en Sony en Philips met hun Multimedia CD technologie aan de andere kant. De twee formaten waren totaal verschillend en incompatibel met elkaar. Onder druk van de computer industrie vormden de grote fabrikanten een DVD syndicaat om één enkele standaard te ontwikkelen. Microsoft, Intel, Apple en IBM gaven de beide partijen een simpel ultimatum: Produceer één enkele standaard en snel want anders hoef je geen steun te verwachten van de computerwereld. In 1995 werd de DVD-ROM het uiteindelijke resultaat. Deze was gebaseerd op de twee verschillende technologieën maar berustte vooral op de Super Disc De weg van CD naar DVD Het is 14 jaar geleden sinds Sony en Philips de Compact Disc voor digitale audio uitbrachten en zo de wereld voor het eerst liet kennis maken met digitale technologie. In deze afgelopen 14 jaar heeft de CD een enorm succes gehad en zijn er ondertussen al meer dan 3 miljard CD s verkocht. Nu wordt het zilveren schijfje niet alleen meer gebruikt voor digitale muziek maar ook voor de opslag van allerhande media. Maar zoals we al lang weten is er in deze hedendaagse maatschappij steeds meer behoefte aan een hogere opslagcapaciteit en snellere media. En dit liefst zonder de gebruikte standaarden te hoeven veranderen. Dankzij andere optische lasers om de informatie dichter op elkaar te branden en reflecterende lagen met een hogere dichtheid is de stap van CD naar DVD snel gezet. DVD

7 Hoofdstuk 2 De CD-ROM 2. De CD-ROM Een CD-ROM is fysiek identiek aan een CD die wordt gebruikt in normale CD-spelers, maar de bits die er op staan worden gelezen en geïnterpreteerd als computergegevens in plaats van muziek Yellow book Toen er nog geen overeenkomst was over de standaard van de CD waren de meeste systemen niet compatibel met elkaar. Het bedrijf A kon de informatie van zijn CD s wel lezen, maar ditzelfde bedrijf kon de informatie op een CD van een ander bedrijf B niet lezen omdat beide CD s op een verschillende methode werden geschreven. Daarom maakten Philips en Sony in 1985 het Yellow Book. Dit boek, in een gele kleur, bevat de standaarden vastgelegd voor de CD-ROM. Later werd de Yellow Book specificatie verfijnd door de International Standards Organization (ISO). Die beschreef dat elke CD-ROM zou moeten voorzien zijn van een soort inhoudsopgave de Volume Table of Contents (TOC). Deze omschrijving is beter bekend als ISO De samenstelling van een CD Een CD bestaat uit een transparante onderlaag van polycarbonaat, een reflecterende aluminiumlaag en een omhullende beschermende laklaag. Dankzij deze laklaag hebben krassen niet zo snel invloed op de CD De afmetingen Een CD heeft een diameter van 120 mm is 1,2 mm dik en heeft in het midden een centergat van 15 mm. Sommigen beweren dat de afmeting zodanig gekozen is zodat Beethoven s negende symfonie er precies op past omdat deze 74 minuten duurt. Anderen beweren dan weer dat de afmeting is gekozen omdat de diameter overeenstemt met de diameter van een cassette. 1 Zie 6.5 blz. 27 DVD

8 Hoofdstuk 2 De CD-ROM 2.4. Lead in en Lead out Alvorens er echt informatie gelezen kan worden van een CD heb je een lead in en een lead out nodig. De lead in zorgt ervoor dat de laser weet waar dat de gegevens beginnen en de lead out dient om het einde van de gegevens aan te duiden. Uiteindelijk houdt men van de oorspronkelijke 120 mm schijfjes niet veel plaats meer over om informatie op te zetten De afmetingen De lead in begint op 46 mm en eindigt op 49 mm. Een afstand van 3 mm in diameter wordt niet gebruikt. De data wordt geplaatst tussen de 50 mm en 116 mm. Dit is 66 mm voorzien voor informatie. De lead out begint op 117 mm en eindigt op 120 mm. Dit is weer een afstand van 3 mm in diameter waar geen informatie op wordt gezet De spiraaltrack Net als bij een langspeelplaat staat de informatie in een ononderbroken spiraal op de CD. Dit houdt in dat de rotatiesnelheid wordt aangepast aan de positie van een spoor ten opzichte van het middelpunt van de schijf Het verschil van de spiraaltrack tussen LP en CD Bij een LP zit de naald in de groef. Als men een andere plek zoekt op de plaat moet men de naald uit de groef nemen, deze manueel verplaatsen en zoeken naar de juiste plek. De groef van de LP is een mechanische afdruk van een analoog signaal dat ooit geklonken heeft. Bij weergave zet het pick-up element, waarvan de naald de groef van de draaiende plaat aftast, analoge trillingen in elektrische om. Een versleten naald en toerentalafwijkingen zorgen al direct voor een beïnvloeding van het analoge signaal. Bij een CD beweegt een laserlicht over de spiraal. Dit heeft als voordeel dat de leeskop snel en makkelijk te verplaatsen is. Ook de indeling van het spoor in sectoren zorgt voor een overzichtelijke structuur voor de laser Nadelen Het zoeken naar een bepaald punt duurt relatief lang. Stilstaande beelden, versnelde en langzame weergave met variabele snelheid, achteruitdraaiende beelden, DVD

9 Hoofdstuk 2 De CD-ROM herhaalde weergave van fragmenten en mogelijkheden om snel te zoeken aan de hand van beeld en indexnummers zijn moeilijk te verwezenlijken De hoeveelheid informatie die er op een CD-ROM past Als men het aantal sectoren van een CD-ROM kent kan men de opslagcapaciteit bepalen. Men hoeft alleen het aantal sectoren met de waarden van het aantal bytes te vermenigvuldigen. Per seconde worden 75 sectoren gelezen. En een sector bevat 2048 bytes. Voor een 74 minuten CD-ROM is dit deze eenvoudige berekening : 74 minuten x 60 seconden/minuut x 75 sectoren/seconde = sectoren sectoren x 2048 bytes/sector = bytes of 650 Mb 2.7. Sector indeling Een sector is een groep van bytes waar de informatie wordt opgeslagen. De reden waarom de spiraaltrack wordt ingedeeld in sectors is omdat de laser sneller een bepaalde plaats kan vastleggen en voor de invoeging van de foutcorrectie. Een sector wordt ingedeeld in 12 afzonderlijke rijen met elk 172 bytes. De eerste rij start met een stukje van 12 bytes die de identificatie data en ID Error Correction (IEC) bevat. Deze wordt gevolgd door de resterende bytes met data. De volgende 10 rijen bevatten alleen maar data. De laatste rij is voorzien van een veld van 4 bytes. Deze is de Error Detection Code (EDC). DVD

10 Hoofdstuk 3 Het lezen van de informatie 3. Het lezen van de informatie De informatie wordt gelezen van de optische schijf door middel van sensoren die licht detecteren dat wordt gereflecteerd door de schijf door middel van een laser die zich bevindt in de speler. De laser zal een lichtstraal richten naar de draaiende schijf. Sommige delen zullen het licht direct terugkaatsen en andere delen zullen het licht verspreiden 1. De hoeveelheid licht die gelezen wordt door de sensor zal schommelen gebaseerd op het feit of de sensor gereflecteerd of verspreid licht detecteert. Het zijn deze intensiteitschommelingen die worden omgezet in digitale signalen en die op hun beurt naar de computer gestuurd worden De techniek van de CD-ROM speler De aandrijfmotor moet de draaisnelheid 2 van de CD voortdurend aanpassen aan de positie van de leeskop. Het toerental hangt af van de CD-ROM speler. Doordat er vaak snel van sector wordt gewisseld, waardoor het toerental steeds verandert, moet de techniek van de aandrijfmotor efficiënt zijn om de informatie juist te kunnen lezen. De laserdiode straalt een lichtbundel uit, die door diverse lenzen nog verder wordt gebundeld. De straal is gericht op de transparante onderkant van de CD. De laserstraal tast de onderzijde van de CD af. De doorzichtige laag polycarbonaat laat de laserstraal door en de laserstraal stuit dan op de reflecterende aluminiumlaag die bestaat uit lands en pits. De fotosensor verandert de binnenkomend lichtimpulsen in elektrische spanning, die vervolgens elektronisch geanalyseerd wordt en als binaire informatie aan de computer wordt doorgegeven. 1 Zie 3.3 blz Zie 5.5 blz. 23 DVD

11 Hoofdstuk 3 Het lezen van de informatie Figuur 1 : De techniek van de CD-ROM speler DVD

12 Hoofdstuk 3 Het lezen van de informatie 3.2. De weerkaatsing De weerkaatsing van het laserlicht bij een single layer disc bedraagt 70 %. Die van een Dual Layer 1 25 tot 40% om door de eerste laag door te kunnen lezen Pits en lands De gedeelten die het licht reflecteren zijn beter bekend dan lands en de gedeelten die het licht verspreiden dan pits. Deze pits en lands worden gecreëerd 2 op het schijfoppervlak. Figuur 2 : pits en lands De laser richt een lichtstraal naar het schijfje. Wanneer een land wordt geraakt wordt de straal direct gereflecteerd richting de sensor. Als de straal een pit raakt dan wordt deze verspreid en wordt de intensiteit van het licht dat de sensor bereikt gereduceerd. Figuur 3 : reflectie van de laserstraal 1 Zie 9.2 blz Zie 6.2 blz. 25 DVD

13 Hoofdstuk 3 Het lezen van de informatie 3.4. Het verschil tussen de pits van een CD en een DVD Voor een verhoging van de capaciteit en dichtheid moest men bepaalde zaken aanpassen, vermits de omvang van de DVD dezelfde moest zijn als die van de CD. Dit bevat de kleinere omvang van de pits, een grotere dichtheid en een laser met een kortere golflengte Afmetingen De minimum pit lengte van een DVD bedraagt 0,4 micrometer, dat van een CD 0,83 micrometer. De track pitch is verminderd tot 0,74 micrometer. Dit is meer dan de helft van een gewone CD die een track pitch van 1,6 micrometer heeft. Juist omdat deze pit lengte en track pitch kleiner worden, kan men vier keer zoveel pits creëren als op een CD. Figuur 5 : pits en lands van een CD Figuur 4: pits en land van een DVD 3.6. Het lezen van de tweede laag Wat zeer interessant is bij een DVD is dat de tweede datalaag 1 kan gelezen worden van de binnenkant naar de buitenkant en omgekeerd. Bij normale CD s wordt de informatie altijd opgeslagen vanaf het middelpunt naar de buitenkant toe. Dit geldt natuurlijk ook voor DVD s. Maar de tweede laag van een DVD kan data bevatten die achterstevoren zijn opgenomen of in een achterwaartse spiraal track. Dankzij dit kenmerk is er maar een fractie van een seconde nodig om een lens te laten herfocussen van de ene reflectieve laag naar de andere. Een gewone CD waarbij alle 1 Zie 9.2 blz. 34 DVD

14 Hoofdstuk 3 Het lezen van de informatie informatie wordt opgeslagen in een enkele spiraal track is er meer tijd nodig om de optische pick-up te verhuizen naar een ander locatie of bestand op hetzelfde oppervlak De foutcorrectie Door de grote snelheid waarmee de lichtflitsen moeten verwerkt worden geeft de fotocel in plaats van een perfect puls een nogal rommelig signaal af. Maar door middel van een speciale schakeling die in staat is spanningssprongen te registreren, een zogenaamde shaper, wordt dit euvel perfect verholpen. De shaper werkt met twee waarden 0 en 5 volt. Is de signaalsprong kleiner dan 1 volt, dan geeft de shaper 0 volt af, is de sprong groter dan 3,5 volt dan geeft hij 5 volt af. Die spanningssprongen gaan naar een bufferschakeling die steeds blokjes informatie aan de daaropvolgende foutcorrectieschakeling doorgeeft. Dit is het CIRCcorrectiesysteem, dat door Reed en Solomon is bedacht en voluit Cross- Interleaved Reed/Solomon Code heet. Het is een belangrijk element in de CDspeler. Zonder foutcorrectie zou elk stofje, vetvlekje en vloertrilling zorgen voor dataonderbreking omdat er pulsen wegvallen. Het systeem zorgt ervoor dat de ontbrekende pulsen onmiddellijk worden aangevuld. Een onderbreking van ruim bits, ofwel een spoorlengte van 7 mm kan worden hersteld. Lukt deze methode door een nog grotere onderbreking niet dan valt de dataoverdracht even weg. Figuur 6 : een minieme storing zorgt ervoor dat de foutcorrectie in werking treedt DVD

15 Hoofdstuk 4 De LASER 4. De laser Was de laser niet uitgevonden, dan zouden er geen CD-ROM s of DVD s bestaan. De laser levert dankzij zijn intense en sterk gefocuste straal een methode om het passeren van miljoenen minieme onregelmatigheden in een snel draaiend schijfoppervlak exact te detecteren en te registreren. Het proces levert geen wrijving op, aangezien de detectie is gebaseerd op het meten van faseverschuivingen in gereflecteerd licht. Deze techniek staat toe de gegevens zeer dicht op elkaar te pakken, want de nauwgezet gefocuste laserstraal is in staat met de snelheid van het licht op extreem kleine variaties in het oppervlak van de schijf te reageren De werking van de laser Laser staat voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, oftewel lichtversterking door gestimuleerde uitzending van straling. Een zeer geconcentreerde smalle bundel monochromatisch licht wordt gegenereerd. Monochromatisch wil zeggen dat de bandbreedte van de uitgezonden straling erg smal is. Dit is een fundamenteel verschil met alle overige soorten lichtbronnen, die licht uitstralen waarin men elektromagnetische straling met heel veel verschillende golflengten kan ontdekken. Het principe berust op het gegeven dat een elektron naar een hogere onstabiele baan rond een atoomkern wordt gedwongen. Dit zogenoemde aangeslagen elektron zal er naar streven deze onstabiele toestand te verlaten en terug te keren naar de 'natuurlijke' baan. Hierbij wordt elektromagnetische straling uitgezonden, onder de vorm van een foton. Aangeslagen elektronen zullen onder normale omstandigheden op willekeurige momenten terugvallen naar hun 'natuurlijke' baan. Er zal dus geen gelijkheid in frequentie en fase bestaan tussen de elektromagnetische golven die worden uitgestraald. Een geheel andere situatie ontstaat als een aangeslagen elektron wordt aangestoten door de elektromagnetische golftrein die afkomstig is van een ander elektron dat terugkeert naar zijn normale baan. In dit geval keert het aangeslagen elektron onmiddellijk terug naar zijn normale toestand. Dit betekent dus dat de terugval in energie wordt teweeggebracht door een andere terugval in energie. De frequentie en de fase van de uitgestraalde elektromagnetische energie zijn daarbij volledig identiek aan deze DVD

16 Hoofdstuk 4 De LASER die het proces veroorzaakt hebben. Het directe gevolg is dat beide golfverschijnselen elkaar versterken. Dankzij dit verschijnsel zullen een groot aantal aangeslagen elektronen opeens allemaal elektromagnetische straling gaan uitzenden die in fase is en dezelfde frequentie heeft. Dit verschijnsel noemt men het laser-effect en dit is verantwoordelijk voor de felle, smalle lichtbundel die uit een laser ontsnapt. Figuur 18 : Lichtenergie botst uit de energiebron tegen de atomen. Sommige atomen nemen deze energie op en slaan aan. Ze beginnen hun eigen lichtenergie uit te stralen. Figuur 19 : De lichtenergie die door een aangeslagen atoom wordt afgegeven botst tegen een nabije, reeds aangeslagen atoom. Dit stimuleert het tweede atoom tot het afgeven van een identieke lichtflits (foton). Dit heet gestimuleerde emissie. Figuur 20 : Gestimuleerde emissie produceert steeds meer fotonen die heen en weer kaatsen tussen de spiegels. Hier begint de laser werking. DVD

17 Hoofdstuk 4 De LASER Opmerking Hoewel alle lasers volgens dit fundamentele principe werken, zijn er een heleboel praktische systemen ontstaan, waarvan de werking in detail afwijkt. Sommige lasers zijn alleen in staat zeer korte pulsen licht uit te zenden, terwijl anderen een continue bundel kunnen genereren. Een en ander heeft er mee te maken in hoeverre men in staat is steeds voldoende elektronen in aangeslagen toestand te brengen om het laser-effect al dan niet continu in stand te houden De halfgeleider laser De meest verspreide soort lasers zijn uiteraard de halfgeleider-lasers, want in iedere Audio-CD speler, DVD-speler of CD-ROM drive zit een laser-diode die het spiegelend oppervlak van de schijf met een uiterst dunne infrarode of rode (DVD) bundel aftast. Bovendien werken alle glaskabel-netwerken met dit soort lasers. De meeste halfgeleider-lasers werken op basis van galliumarsenide, waar vaak andere grondstoffen aan worden toegevoegd. Het grote voordeel van dit soort lasers is dat zij een continue lichtbundel uitstralen Halfgeleiding Het verschijnsel dat de elektrische geleiding van sommige stoffen bij kamertemperatuur veel kleiner is dan van geleiders, maar veel groter dan van isolatoren. Halfgeleiding treedt onder bepaalde voorwaarden op wanneer sommige elektronen in een stof, bijvoorbeeld door de warmtebeweging of door invallende straling, zoveel energie verkrijgen dat zij de bindingen met het atoom verbreken en vrij in het kristalrooster kunnen bewegen. De lege plaats die ontstaat noemt men een gat, dat weer gevuld kan worden door een naburig valentie elektron, waardoor dáár weer een gat ontstaat. Men kan zich het gat voorstellen als een positieve ladingdrager die door het kristal beweegt. De aanwezigheid van roosterfouten in de kristalstructuur zorgt ervoor dat het geleidingsvermogen sterk toeneemt. Men maakt hiervan gebruik door opzettelijk aan zuiver germanium of silicium driewaardige elementen toe te voegen zoals boor, gallium of indium of vijfwaardige zoals fosfor, arseen of antimoon. Een arseenatoom bijvoorbeeld kan gemakkelijk de plaats innemen van het DVD

18 Hoofdstuk 4 De LASER germaniumatoom, waarbij vier van de vijf valentie-elektronen een binding vormen met de omliggende germaniumatomen. Het overblijvende elektron raakt gemakkelijk los van het arseenatoom en kan aan de geleiding deelnemen (N-type halfgeleiding). Voegt men aan zuiver germanium een element toe dat slechts drie valentieelektronen bezit, dan ontbreekt er een elektron om de vierde binding te voltooien. Dit wordt aan een naburig germaniumatoom ontnomen, zodat daar een gat ontstaat (P-type halfgeleiding). Door het combineren van n- en p-lagen materiaal ontstaan overgangsgebieden, waarin de geleiding afhankelijk is van een aangelegde spanning. Zo kan men halfgeleiders als regelbare elektronische componenten gebruiken De laser-diode Een halfgeleidende diode die het laser-effect vertoont. De laser-diode vormt het hart van iedere Audio-CD of DVD speler, van iedere CD-ROM drive en van de moderne glasvezelcommunicatie Het principe van de laser-diode Het principe van de werking van een laser-diode komt overeen met dat van de andere lasers met dat verschil dat voor het aanstoten van de elektronen gebruik wordt gemaakt van de typische eigenschappen van halfgeleidende materialen. Worden in een grenslaag tussen twee speciale halfgeleiders een grote hoeveelheid ladingsdragers geïnjecteerd, dan is de gestimuleerde emissie van straling groter dan de absorbtie-emissie, waardoor aan de voorwaarden wordt voldaan voor het opwekken van het laser-effect. Een laser-diode werkt in principe op dezelfde manier als een LED. Ook bij de laser-diode ontstaat het licht in de PN-overgang als er stroom doorheen de diode vloeit De werking van de laser-diode Voor het verkrijgen van de laser-werking zijn de zijvlakken van het stukje halfgeleider voorzien van spiegelende oppervlakken. Aan één zijde is deze spiegel half doorlaatbaar. De spiegeltjes zorgen ervoor dat het licht dat wordt uitgezonden door elektronen die terugvallen naar hun 'normale' baan teruggekaatst wordt naar de DVD

19 Hoofdstuk 4 De LASER PN-overgang, waardoor de gestimuleerde emissie ontstaat en een heleboel elektronen opeens allemaal terug vallen. Het laser-licht, dat op deze manier ontstaat, wordt via de half doorlaatbare spiegel naar buiten gevoerd. In onderstaande figuur is de praktische samenstelling van een laser-diode, in dit geval het type CQL10, getekend. Deze laserdiode zendt een lichtstraal uit met een golflengte tussen de 780 en de 800 nm. Figuur 21 : voorstelling van een LASER-diode 4.5. Het verschil tussen een gas-laser en een laser-diode Het groot fundamenteel verschil tussen een gas-laser en een laser-diode is dat deze laatste geen gebundelde straal uitzendt. Iets dat onmiddellijk opvalt is dat de diode drie aansluitingen heeft, terwijl men zou verwachten dat een laser-diode, net zoals iedere andere diode, het met twee aansluitingen kan stellen De fotodiode Bij een nadere beschouwing van de constructie van zo'n onderdeel blijkt echter dat er, naast de eigenlijke laser-diode, ook nog een fotodiode in de behuizing zit. Deze fotodiode noemt men de monitordiode en in de meeste schema's wordt deze diode voorgesteld door de afkorting 'MD'. De afkorting 'LD' staat dan uiteraard voor de eigenlijke laser-diode. Deze monitordiode is noodzakelijk omdat het sturen van een DVD

20 Hoofdstuk 4 De LASER laser-diode een tamelijk kritische zaak is. Het eigenlijke fysische laser-proces treedt namelijk maar eerst op bij een bepaalde stroom I d, stroom die erg afhankelijk is van de temperatuur. Wordt de diode doorlopen door een lagere stroom, dan werkt het onderdeel als een gewone LED en men zal niets meer waarnemen dan een zacht rood schijnsel De kritische laser-stroom De kritische laser-stroom is gemiddeld gelijk aan 50 tot 80 ma en de stuurschakeling die de diode van een constante stroom voorziet moet de stroom steeds zo instellen dat de diodestroom groter is dan de kritische laser-stroom I d, maar anderzijds niet te groot wordt. Het in de diode opgewekte vermogen zal namelijk zeer snel stijgen als de stroom boven de kritische waarde komt. Een zeer kleine stroomstijging heeft een vertienvoudiging van het vermogen tot gevolg. Zelfs zeer kleine stroomschommelingen kunnen tot gevolg hebben dat de diode wordt vernield. Vandaar dat het noodzakelijk is de stroom die door de laser-diode wordt gestuurd uit een tegengekoppelde stroombron te betrekken. De monitor-diode stuurt dit teruggekoppeld systeem. Deze fotodiode vangt een gedeelte van de uitgezonden straling op. De grootte van het uitgangssignaal van deze diode is een maat voor de uitgezonden energie van de laser-diode. Op het moment dat de diode overgaat van LED- naar laser-bedrijf zal het uitgangssignaal van de diode stijgen. Op deze manier is men in staat de laser-stroom zo te regelen, dat onder alle temperatuursomstandigheden de diode net boven de kritische laser-grens wordt ingesteld Het verband tussen de laser en de pits Normale CD-ROM spelers gebruiken een laser die onzichtbaar infrarood licht uitzendt met een golflengte van 780 nanometer. De DVD spelers zenden zichtbaar licht uit met een rode kleur die een kortere golflengte heeft dan een CD-ROM laser. De golflengte ligt tussen de 636 en 650 nanometer. Deze kortere golflengtes zijn dus beter geschikt voor het lezen van deze kleinere, dichter opeengepakte pits. De kortere golflengte zorgt voor een nauwere meer sterker geconcentreerde laserstraal. DVD

21 Hoofdstuk 4 De LASER De golflengte Laser licht bestaat uit transversale golven. Dit betekent dat de deeltjes loodrecht trillen op de voortplantingsbeweging. De golflengte is de lengte van één golf, dus de afstand waarover een golf zich voortplant in een trillingstijd. Tussen de voortplantingssnelheid v, de frequentie f en de golflengte λ bestaat het verband: v = f λ. Hierdoor kan men bij bekende v en f de golflengte bepalen. DVD

22 Hoofdstuk 5 Het servomechanisme en rotatiesysteem 5. Het servomechanisme en rotatiesysteem 5.1. Wat is een servomechanisme? Een servo (to serve = helpen) zorgt ervoor dat de laserdiode op het juiste spoor blijft en dat deze correct de focus richt op het gegevensoppervlak. Omdat CD s en DVD s niet tegen een constante snelheid roteren is een servosysteem van essentieel belang. Naarmate de rotatiesnelheden variëren en men snellere laserdiodes gebruikt moet het servomechanisme de laserkop met lenzen correct in de juiste sectors leiden en erop letten dat de afstand tussen de lens en het oppervlak constant 2 mm bedraagt Radiale afwijking Een probleem waar het systeem rekening mee moet houden is de radiale afwijking. De gegevens staan in een spiraal op de CD en het systeem moet een constante stroom gegevens lezen en sneller of langzamer roteren afhankelijk van de positie van de laser. Deze moet langzamer roteren bij het lezen van de buitenste sporen op de schijf. Het servosysteem regelt de laser-diode door middel van 2 hulpstralen die diagonaal op een lijn van elkaar staan. De drie stralen raken bij het correct lezen van de sporen een spot. Gaat het systeem iets te ver naar rechts, dan stuurt de uiterste rechtse straal geen informatie terug en dan moet er gecorrigeerd worden De fotodiode Correcties aan de lichtbundel kunnen worden doorgevoerd door gebruik te maken van een kwadrant detectiesysteem. Wanneer de lens incorrect staat kan een systeem de lens bijstellen aan de hand van een lichtgevoelige fotodiode. De diode bestaat uit kwadranten (ABCD) die elk stroom afgeven. Wanneer een lichtbundel dus precies in het midden valt zal elk deel een gelijke hoeveelheid stroom doorlaten. Is er bijvoorbeeld meer licht in het D en B vlak, dan is de lens dus te dichtbij en moet zij gecorrigeerd worden. DVD

23 Hoofdstuk 5 Het servomechanisme en rotatiesysteem 5.4. Het verschil tussen het lezen van een CD en een harde schijf Bij het lezen van een CD beweegt de leeskop met een constante snelheid over het oppervlak. Daarom moet de snelheid waarmee de CD draait constant bijgeregeld worden opdat de CD voortdurend met een veranderlijk toerental wordt gelezen. Dit is een CLV systeem. Als we een harde schijf van naderbij gaan bekijken merken we op dat de schijf zelf tegen een constant toerental draait en dat de leeskop zich aanpast naargelang welke sectoren die moet lezen. De dichtheid van de gegevens in de binnenste en buitenste cirkels is verschillend. Hier spreken we van een CAV systeem CLV en CAV Wanneer bij een CD de informatie zich in even lange sectoren binnen een spoor bevindt spreekt men van een CLV-Modus. Dit staat voor Constant Linear Velocity. Dit betekent dat de snelheid van de motor afhankelijk is van de positie van de actuator. Dit is de laser-diode met lens. Bij een harde schijf bijvoorbeeld is dit anders. Hier zijn de sporen als concentrische cirkels om het middelpunt aangebracht. Ieder spoor bevat dan hetzelfde aantal sectoren. Dit is de CAV-modus. Dit staat voor Constant Angular Velocity en houdt in dat de rotatiesnelheid van de motor constant blijft. Een nadeel van een CAV-systeem is dat deze maar de helft data kan opslaan van een CLV-systeem met dezelfde afmetingen De snelheid van de leeskop De snelheid waarmee de leeskop over het oppervlak van de CD beweegt bedraagt altijd 1,3 meter per seconde. Als de leeskop zich helemaal aan de buitenkant bevindt draait de CD met 200 omwentelingen per minuut. Wanneer hij zich aan de binnenkant bevindt met 500 omwentelingen per minuut. Dit is bij een single speed CD-ROM die een dataoverdracht heeft van 150 Kbps maar er bestaan al lang variaties op de snelheden van de CD-ROM Multi-speed CD-ROM Als we spreken over een 16 speed of 52 speed CD-ROM speler dan houdt dit in dat de informatie die wordt overgebracht per seconde van CD naar computer 16 of 52 maal meer is dan bij een single speed CD-ROM. Bij een single speed CD-ROM is de DVD

24 Hoofdstuk 5 Het servomechanisme en rotatiesysteem dataoverdrachtsnelheid 150 Kbps. Bij een 16 speed zal dit dus 2400 Kbps zijn en bij een 52 speed 7800 Kbps. Deze overdrachtsnelheden kunnen dus alleen maar bereikt worden door de CD sneller te laten draaien. Het toerental vermeerdert dan ook evenredig met de dataoverdrachtsnelheid. Ook de toegangstijd om een CD te raadplegen wordt kleiner. Alle dataoverdracht en snelheden hangen natuurlijk af van merk tot merk. DVD

25 Hoofdstuk 6 - Disc manufacturing 6. Disc Manufacturing 6.1. Premastering Wanneer de gegevens aankomen bij een replicator worden deze data meestal image ready geacht. Image ready betekent dat de informatie klaar is om direct over te gaan naar mastering. Niet image ready betekent dat de data nog moeten geconverteerd worden naar een premastered of image ready vorm De verschillende gegevensdragers Als een product image ready is dan komt deze informatie meestal op een CD-R of 8 mm tape bij de replicator terecht. Als dit product niet image ready is dan kan de data opgeslagen zijn op verschillende soorten media (tape, harde schijf, Zip, enz.).tijdens de premastering worden de niet image ready gegevens meestal geconverteerd naar CD-R s. Deze worden dan naar gebruikers gestuurd om de CD-R s te testen. Wanneer alles is goedgekeurd kan men overgaan naar de mastering procedure Glass preparation en mastering Het eerste deel van de mastering houdt de voorbereiding van een glas laag in. Die glaslaag is een ronde schijf bestaande uit gepolijst glas. Na het reinigen en polijsten wordt een vloeibare laag materiaal die lichtbestendig is (photoresist) gelijkmatig aangebracht op het glas. De glaslaag met photoresist wordt gedurende een half uur gebakken. De glaslaag met het gedroogde photoresist wordt de glasmaster genoemd. De glasmaster wordt nu in een laserstraal recorder geplaatst die verbonden is met de computer. De gegevens worden van de niet image ready of image ready producten op de computer gezet. Deze gegevens worden geschreven op de photoresist door middel van de laser. De data worden geschreven van uit het midden van de glasmaster in een spiraal track naar de buitenkant toe. Na het opnemen wordt er een sodium hydroxide oplossing over de glasmaster gesproeid. Daar waar de laser het photoresist heeft geraakt gedurende de opname wordt het photoresist weggespoeld waardoor er kleine putjes aan informatie overblijven. De gecreëerde glasmaster wordt daarna in een vacuümkamer geplaatst en een kleine DVD

26 Hoofdstuk 6 - Disc manufacturing hoeveelheid zilver (enkele moleculen dik) wordt geplaatst op het overgebleven oppervlak van het photoresist. Het uiteindelijk bekomen resultaat is een gemetalliseerde glasmaster die op zijn beurt naar de electroforming gaat Electroforming De gemetalliseerde glasmaster wordt gedurende twee uur in een tank met nikkelsulfaat oplossing geplaatst. Tijdens deze twee uur wordt een laag nikkel vastgehecht aan het zilveroppervlak van de gemetalliseerde glasmaster. Wanneer de tijd om is wordt de glasmaster uit de tank gehaald en wordt de nikkellaag gescheiden van de zilverlaag. Deze eerste nikkellaag wordt de vader genoemd. De vader is een omgekeerd beeld van de informatie die gebruikt kan worden om CD s te produceren. Maar de vader wordt niet gebruikt om deze CD s te maken omdat als deze beschadigd geraakt men het hele proces vanaf het begin moet overdoen. Dus legt men de Figuur 7 : de stappen van master naar stamper vader terug in de tank voor ongeveer twee uur en men creëert een tweede nikkellaag. Deze tweede nikkellaag wordt de moeder genoemd, maar om CD s te produceren heeft men het omgekeerd beeld nodig van deze moeder. Uiteindelijk wordt de moeder dan nog eens in de tank gelegd en een derde laag nikkel wordt gevormd die de stamper (stempel) wordt genoemd. Deze stempel wordt gebruikt voor de massaproductie van de CD. Van de moeder kunnen natuurlijk verschillende stempels worden gemaakt Stamper finishing Door het centergat en de buitenste rand eruit te duwen en het polijsten van de rugzijde wordt de stempel volledig afgewerkt. De stempel is nu klaar om in een spuitgietmachine te worden gestoken zodat de productie kan beginnen. DVD

27 Hoofdstuk 6 - Disc manufacturing 6.5. Injection molding Injection molding staat voor spuitgieten. De spuitgietmachine is verbonden met een doorlopende aanvoer van polycarbonaat 1. Het polycarbonaat wordt verwarmd tot een plastische staat en wordt in een gietvorm die de stempel bevat gespoten. Het plastic wordt gedrukt tegen de gietvorm onder een zeer hoge druk. Daarna wordt het plastic afgekoeld door middel van koud water en de doorschijnende schijf met informatie op wordt uit de machine verwijderd. Dit proces duurt tussen de 5 en de 10 seconden, afhankelijk van de snelheid van de machine die wordt gebruikt. Na dit proces wordt een dunne aluminiumlaag gespoten over de kant die de putjes met informatie bevat. Dit wordt metallisatie genoemd. Na metallisatie wordt een dunne laklaag over de aluminiumlaag gespoten. Dit wordt dan de beschermende laag genoemd. Deze beschermende laag zorgt ervoor dat er geen of weinig fysieke beschadiging aan de informatie komt en dat de aluminiumlaag niet oxideert. De beschermende laag wordt gedroogd door middel van ultraviolet licht (Argon Ion laser). De schijf is nu klaar Het verschil tussen DVD en CD in samenstelling Een DVD schijfje heeft meer en kleinere pits dan een CD schijfje. Om deze putjes te lezen moet men een laser hebben die beter kan focussen op deze pits. Om het focussen van de laser op de kleinere pits te vergemakkelijken, maken de fabrikanten gebruik van een dunnere plastic tussenlaag. De DVD heeft twee lagen van 0,6 mm die op elkaar worden geplakt. Figuur 8 : de twee lagen die een DVD-schijfje vormen 1 Zie hoofstuk 6 : Samenstelling van een DVD DVD

28 Hoofdstuk 6 - Disc manufacturing 6.7. Een extra stapje voor DVD Vermits de DVD uit twee 0,6 mm lagen bestaat worden deze twee lagen tezamen in een machine geplaatst. Daar wordt op één laag een bindmiddel gespoten en de tweede laag wordt er op vastgelijmd. Deze lijm wordt weer gedroogd door ultraviolet licht. Stap 1 Stap 2 Stap 3 Stap 4 Stap 5 Figuur 9 : Glass preparation en mastering. Stap 1. Glasplaat wordt gemaakt. Stap 2. Photoresist wordt op de glasplaat gesproeid. Stap 3. De informatie wordt gebrand. Stap 4. Het wegspoelen van de photo resist. Stap 5. Het aanbrengen van de zilverlaag. DVD

29 Hoofdstuk 7 CD-Recordable en CD-Rewritable 7. CD-Recordable en CD-Rewritable 7.1. Hoe een CD-Recordable wordt geschreven Door middel van cyanide en fotocyanide stoffen wordt een CD-R gebrand. Deze stoffen die gebruikt worden bij CD-Recordable schijven zijn fotogevoelige organische samenstellingen. Het zijn dezelfde materialen die men gebruikt bij het maken van foto s. Wanneer men een CD-R brandt wordt de cyanide stof verwarmd door de schrijf laser waardoor deze stof mat en absorberend wordt. Dit komt door een chemische reactie tussen deze stof en de warmte. Nu deze laag absorberend is geworden kunnen er putjes op het oppervlak gebrand worden Cyanide en fotocyanide Deze stoffen zijn zeer giftig maar zijn in een zeer beperkte hoeveelheid aanwezig. Fotocyanide betekent dat deze stof lichtgevoelig is en zal reageren bij een bepaalde hoeveelheid lichtstraling. Het soort cyanide dat men gebruikt voor de CD-R hangt af van het bedrijf. Dit kan kaliumcyanide of natriumcyanide zijn Hoe een CD-Rewritable wordt geschreven CD-RW gebruikt een andere soort dataopslag laag dan een CD-R. De CD-RW maakt gebruik van een faseverschuiving proces om de reflectieve staat van het schijfje te veranderen naar een licht absorberende staat. Dit gaat niet gepaard met een chemische reactie zoals bij de cyanide stoffen die gebruikt worden bij een CD-R zodat de faseverschuiving ongedaan kan worden gemaakt en men het oppervlak terug bruikbaar kan maken. Deze faseverschuiving maakt geen gebruik van een magnetisch veld. Het verandert de staat van de opneembare laag van kristallijn naar niet kristallijn (amorf) en omgekeerd. Wanneer de laag zich in kristallijne toestand bevindt dan zal de laser gereflecteerd worden op de gemetalliseerde laag. Als deze laag zich in amorfe toestand bevindt dan zal de laser straal geabsorbeerd worden en kunnen er putjes worden gebrand. DVD

30 Hoofdstuk 7 CD-Recordable en CD-Rewritable 7.3. Drie verschillende lasers Om deze verschillende effecten te bekomen in de opneembare laag heeft de CD-RW recorder 3 verschillende laserkrachten nodig : De hoogste kracht, genoemd de schrijf kracht, creëert een amorfe structuur in de opneembare laag zodat deze absorberend wordt. De middelste kracht, genoemd de wis kracht, laat de opneembare laag smelten en verandert deze in een reflectieve kristallijne structuur. De laagste kracht, genoemd de lees kracht, veranderd de structuur van de opnamelaag niet. Deze wordt uitsluitend gebruikt voor het lezen van de data Het verschil in gebruik Een CD-R is een write once read many opslagmedium. Je kan er maar één keer informatie opschrijven en deze dan nooit meer veranderen. Bij een CD-RW kan je informatie opschrijven en deze daarna ook verwijderen. Een CD-RW wordt meestal gebruikt als tijdelijk opslagmedium. Je kan het beschouwen als een diskette met een opslagcapaciteit van 650 MB. Je kan een CD-RW zo n 1000 keer herschrijven. DVD

31 Hoofdstuk 8 De samenstelling van een DVD 8. De samenstelling van een DVD 8.1. Polycarbonaten Polycarbonaten zijn familie van polymeren die een carbonaatgroep in hun keten dragen (O-CO-O). Een polymeer is een kunststof ontstaan door ketenvorming van relatief kleine moleculen of monomeren. Door polymerisatie vormen deze monomeren op hun beurt een grote macromolecule waardoor dus een polymeer ontstaat. Polycarbonaten worden gemaakt door een reactie op basis van bisfenol en carbonylchloride of beter bekend als fosgeen. Het chloor dat bij de productie wordt gebruikt komt niet in het eindproduct terecht, maar wordt als een verdunde zoutzuuroplossing teruggewonnen Het grondproduct Voor het maken van kunststoffen wordt gebruik gemaakt van natuurlijke materialen zoals cellulose, steenkool, aardolie en aardgas. Hoofdzakelijk gaat het om de verbinding van koolstof en waterstof. Door middel van verhitting en destillatie worden verschillende bestanddelen gescheiden die later het grondproduct vormen voor het maken van kunststoffen. Ruwe benzine is de belangrijkste fractie. Deze benzine wordt door een thermisch splijtproces omgevormd tot ethyleen, propyleen, butyleen en andere koolwaterstofverbindingen Polymerisatie Dit is een chemische reactie die meestal onder invloed van speciale katalysatoren plaatsgrijpt en waarbij uit kleine bouwstenen (basismoleculen) of monomeren een molecuulketen wordt opgebouwd Eigenschappen van polycarbonaten Zijn thermoplastisch Goed warmtebestendig en dus ook steriliseerbaar Erg taai Vorm- en slagvast Goed bestand tegen veroudering DVD

32 Hoofdstuk 8 De samenstelling van een DVD Hoog elektrisch isolatievermogen Probleemloos recycleerbaar Fosgeen Heeft als brutoformule CCl 2 O. Fosgeen is een zeer giftig gas, de productie en verwerking zijn onderworpen aan zeer strenge veiligheidsnormen Opbouw van de verschillende soorten DVD s Substrate : grondlaag Adhesive : bindmiddel Lacquer : laklaag Reflective layer : weerkaatsende laag Figuur 10 : de bouw van een single side DVD DVD

33 Hoofdstuk 8 De samenstelling van een DVD Figuur 11 : Het verschil in de samenstelling van een single sided en dual sided disc. Bij de dual-layer disc is er een tweede laag voorzien aan de achterkant die ook informatie kan bevatten. Het enige nadeel hieraan verbonden is, dat wanneer je de informatie aan de achterkan wil lezen, je de DVD moet omdraaien. DVD

34 Hoofdstuk 9 De verschillende opslag formaten 9. De verschillende opslag formaten 9.1. De single sided single layer disc De enkelzijdige éénlagige schijf. Bij een enkelzijdige éénlagige DVD schijnt de laser op de reflectieve laag. De verschillende pits en lands worden gelezen en daarna omgezet door de laser in verstaanbare taal voor de computer. Figuur 13 Figuur De single sided dual layer disc De enkelzijdige tweelagige schijf. Dit soort DVD maakt gebruik van een nieuw soort halfdoorlatende film. Deze film bedekt de laag met pits die zich het dichtst bevinden bij de laser pickup. Bij een enkelzijdige tweelagige schijf schijnt de laser eerst door de dichtstbijzijnde halfdoorlatende laag om de dieper gelegen laag met pits op te sporen. Dan verandert de laser zijn focus om de halfdoorlatende laag te lezen. Als de laser de dieper gelegen datalaag begint te lezen, dan is deze door de halfdoorlatende laag aan het lezen. Op het einde van de eerste (dieper gelegen) laag verandert de laser pick-up zijn focus onmiddellijk en start met het lezen van de tweede (halfdoorlatende) laag. Een elektronische buffer (track buffer) zorgt ervoor dat de sectors naadloos aan elkander worden gelijmd. DVD

35 Hoofdstuk 9 De verschillende opslag formaten Figuur 14 Figuur Double sided single layer en dual layer disc De dubbelzijdige éénlagige en tweelagige schijven. Het lezen van de informatie berust op hetzelfde principe als de enkelzijdige tweelagige DVD. Vermits er van de twee zijden gebruik wordt gemaakt, verdubbelt de capaciteit. Het enige nadeel is dat je voor het lezen van de andere kant je DVDschijfje moet omdraaien. Figuur 16 Figuur Bits en bytes Bit Is een samentrekking van twee Engelse woorden binary digit, binair cijfer. Dit heeft als aanduiding dat het de kleinste getalswaarde van het tweetallig stelsel is waarmee DVD

36 Hoofdstuk 9 De verschillende opslag formaten een computer werkt. Een bit kan nul of één zijn. Acht bits vormen tezamen 1 byte Byte Een adresseerbare eenheid van (meestal) acht bits in een geheugen van een computer. Een byte kan één letter of twee decimale cijfers bevatten. Een kilobyte (afk.: K of Kb) is 2 10 (= 1024) bytes. Een megabyte (afk.: Mb) is (= ) bytes. Een gigabyte is (= ) bytes Het maximum bereik van de opgeslagen informatie Een DVD heeft net zoals de CD een lead in en lead out track. Deze zijn voorzien om voor de laser een begin en uitpunt te bepalen. De lead out track begint op 117 mm en de lead in track begint op 45 mm van het centergat. De eigenlijk data wordt pas geschreven vanaf 48 mm tot aan 116 mm. Hier stopt het schrijven van de informatie Track buffer De track buffer zorgt ervoor dat, wanneer er een schommeling optreedt in de gegevensstroom door een onregelmatigheid deze glad gemaakt wordt. De gegevenstroom wordt in pakketjes doorgegeven en moet altijd 10,08 Mbps bedragen zodat deze goed gecodeerd kan worden. Ook al ligt de bandbreedte 1 veel lager vb. 4 Mbps dan zal de track buffer er voor zorgen dat deze 10,08 Mbps zal worden. De minimum aanbevolen grootte van deze buffer is 2 Megabit. Dit wordt berekend volgens : B > Tmax * VBRmax = 0,104 sec * 10,08 Mbps Tmax : Is de maximum periode van een omwenteling VBRmax : is de maximum bandbreedte (Various Bit Rate) B : Buffergrootte 1 Zie DVD

37 Hoofdstuk 9 De verschillende opslag formaten Illustratie van het gebruik van de track buffer : Voor een naadloos verloop van de film worden de achtereenvolgende sectors aan elkaar gelijmd. De track buffer zorgt ervoor dat de gegevensstroom constant 10,08 Mbps blijft en dat er niets zichtbaar is van de discontinuïteit. Dit zijn twee sectors die achter elkaar worden gelezen : < T > [n-3] [n-2] [n-1] [n] track jump [m] [m+1] [m+2] [m+3] n : sectornummer van de eerste laag m : sectornummer van de tweede laag T : afstand tussen twee sectors Dit is het resultaat : [n-3] [n-2] [n-1] [n][m] [m+1] [m+2] [m+3] De track buffer heeft ervoor gezorgd dat de sectors elkaar mooi opvolgen. Als resultaat krijg je een naadloze overbrugging van de sectors. DVD

38 Hoofdstuk 10 DVD Video 10. DVD Video MPEG-1 compressie MPEG-1 was de allereerste standaard in gebruik van video compressie. Deze standaard beschrijft een datastroom van gecomprimeerde audio en video, die ervoor zorgt dat alle data in een bandbreedte van 1.5 Mbps passen. Dit was de eerste standaard die gebruik maakte van een softwarematige compressie. MPEG staat voor Moving Picture Expert Group. Een bedrijf dat zich gespecialiseerd heeft in het comprimeren van alle soorten audiovisuele data MPEG-2 compressie DVD Video maakt gebruik van MPEG-2 compressie om de videogegevens op te slaan. Dit is een uitbreiding op de bestaande MPEG-1 compressie. MPEG-2 heeft een hogere bandbreedte en een hogere kwaliteit in het comprimeren van beelden De werking Elk videobeeld bestaat uit een frame. Als je deze frames dus achter elkaar afspeelt krijg je video. Er worden per seconde 30 frames afgespeeld zodat er een vloeiende film ontstaat. In het algemeen zal bij video het volgende frame sterk lijken op het vorige frame. MPEG-2 reduceert de omvang van de informatie door het videobeeld te analyseren en te zoeken naar herhalingen. Zoals niet bewegende achtergronden. Deze videobeelden zijn overtolligheden. Het is zelfs zo dat meer dan 95% van de digitale data van het videosignaal overtolligheden zijn. Het is dus zo dat deze informatie kan gecomprimeerd worden zonder de beeldkwaliteit zichtbaar te beschadigen. Door het elimineren van deze overtolligheden kan MPEG-2 ervoor zorgen dat men superieur beeldkwaliteit krijgt bij een lage bit rate 1. Videogegevens die gecodeerd worden door middel van MPEG-2 gebruiken 480 horizontale lijnen per beeldframe. Dit is bijna het dubbele van een gewone VHS video die 250 tot 270 horizontale lijnen per beeldframe gebruikt. 1 Zie blz. 39 DVD