DVD могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне
Технология цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию компакт-дисков. В обеих технологиях используются штампованные поликарбонатные диски одного и того же размера (наружный диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм, толщина 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. В отличие от обычных компакт-дисков, DVD могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двухсторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объединяются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Основным различием стандартных компакт-дисков и DVD является более высокая плотность записи данных, которые считываются лазером с более короткой длиной волны. Как уже отмечалось, компакт-диски являются односторонними и имеют только один слой записи. В отличие от них, DVD могут быть двухсторонними и иметь два слоя записи на каждой стороне.
По аналогии с компакт-дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, которая начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Цифровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт-дисках, образованы впадинами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрывается тонкой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому что внешний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части одностороннего диска; на двухстороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в центральной части.
Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.
Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,105 микрона, а ширина — 0,4 микрона. Минимальная длина впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная — 1,9 микрона (на однослойных дисках).
DVD-диск разделен на четыре основные области.
1.Область фиксирования (посадки) диска.
2.Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки и зону служебных данных, содержащую информацию о диске. Зона служебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что составляет в целом 3 072 сектора данных. В этих секторах расположены данные о диске.
3.Область данных. Содержит видео-, аудио- или другие данные и начинается с сектора под номером 196 608 (30000h). В общей сложности область данных однослойного одностороннего диска может содержать до 2 292 897 секторов.
4.Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы конечной зоны содержат только значения 00h. В том случае, если диск имеет два слоя записи и записан в режиме обратного считывания (Opposite Track Path — OPT), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по отношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.
В настоящее время существует четыре основных типа дисков DVD, которые классифицируются по количеству сторон (одно- или двухсторонние) и слоев (одно- и двухслойные).
DVD-5 — односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гбайт. Состоит из двух соединенных друг с другом подложек. Одна из них содержит записанный слой, который называется нулевым слоем, вторая совершенно пуста. На однослойных дисках обычно используется алюминиевое покрытие.
DVD-9 — односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных таким образом, что оба записанных слоя находятся с одной стороны диска; с другой стороны располагается пустая подложка. Внешний (нулевой) штампованный слой покрыт полупрозрачной золотой пленкой, которая отражает лазерный луч, сфокусированный на данном слое, и пропускает луч, который сфокусирован на нижнем слое. Для считывания обоих слоев используется один лазер с изменяемой фокусировкой.
DVD-10 — двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных друг с другом тыльными сторонами. Записанный слой (нулевой слой на каждой стороне) обычно имеет алюминиевое покрытие. Диски этого типа являются двухсторонними; считывающий лазер находится в нижней части накопителя, поэтому для чтения второй стороны диск необходимо извлечь и перевернуть.
DVD-18 — двухсторонний двухслойный диск емкостью 17,1 Гбайт. Объединяет в себе два слоя записи на каждой стороне. Стороны диска, каждая из которых формируется двумя штампованными слоями, соединяются друг с другом тыльными частями.
Видеокарта
Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.
Типы видеоадаптеров
Любому монитору необходим источник сигнала. Сигналы поступают в монитор от видеоадаптера, установленного в компьютере.
Существует три способа подключения к системному блоку ЭЛТ- или жидкокристаллических мониторов.
· Платы расширения. В данном случае предполагается использование отдельных плат расширения с интерфейсом PCI-Express, AGP или PCI. При этом обеспечивается наивысшее быстродействие, большой объем памяти, а также поддержка наибольшего количества функций.
· Графический процессор, интегрированный на системной плате. Быстродействие чаще всего оказывается ниже, чем при использовании плат расширения, преимущественно по причине использования устаревших решений.
· Набор микросхем с интегрированным графическим ядром. Это наиболее доступные по цене решения, однако их быстродействие очень низко, особенно при запуске трехмерных игр и других приложений, интенсивно использующих графику. При этом также обеспечиваются меньшие значения разрешения и частот обновления, чем при использовании плат расширения. Наиболее часто интегрированные наборы микросхем реализованы в бюджетных моделях ноутбуков, а также в некоторых их моделях среднего ценового диапазона.
Компоненты видеосистемы
· Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:
· BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода);
· графический процессор, иногда называемый набором микросхем системной логики видеоадаптера;
· видеопамять;
· цифроаналоговый преобразователь, он же DAC (Digital to Analog Converter).
· разъем;
· видеодрайвер.
Один из популярных адаптеров показан на рис.
1— TV-выход (S-video)
2— DVI-выход (может быть преобразован памяти GDDR3 в VGA-выход)
3— разъем для подключения венилятора
4— разъем PCI Express x16 процессора
5 — медные радиаторы на микросхемах
6 — разъем для подключения блока питания
7 — вентилятор для охлаждения графического
8 — разъем для подключения моста MIO
Видеопамять
Большинство видеоадаптеров для хранения изображений при их обработке обходятся собственной видеопамятью.
От объема видеопамяти зависит максимальная разрешающая способность экрана и глубина цвета, поддерживаемая адаптером. На рынке в настоящее время предлагаются модели с различным объемом видеопамяти: 32, 64 или 128 Мбайт.
Устаревшие типы видеопамяти VRAM, WRAM и MDRAM были вытеснены высокоскоростной памятью SGRAM, SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM и GDDR3 SDRAM — популярными стандартами системной оперативной памяти.
Память SDRAM
В компьютерах с процессорами Pentium III, Pentium 4, Athlon и Duron в качестве основной памяти используется SDRAM (Synchronous DRAM). Модули SDRAM являются встроенными. Этот тип памяти может работать на частоте шины до 200 МГц, но по быстродействию несколько уступает SGRAM. Память SDRAM используется в недорогих видеоадаптерах NVIDIA GeForce2 MX и ATI RADEON VE.
Память SGRAM
Память SGRAM (Synchronous Graphics RAM) предназначалась для высококачественных моделей видеоадаптеров. Как и SDRAM, она может работать на частоте шины (до 200 МГц). Однако в SGRAM добавлена дополнительная схема для блочной записи данных, что увеличивает скорость прорисовки изображения или операций с Z-буфером. Хотя SGRAM более производительная, чем SDRAM, она вытеснена более популярной и быстрой памятью стандарта DDR SDRAM.
Память DDR SDRAM
Память Double Data Rate SDRAM (также называемая DDR SDRAM) — наиболее распространенный тип памяти, которым оснащаются видеоадаптеры. Она позволяет передавать данные со скоростью, в два раза превышающей быстродействие традиционной памяти SDRAM, так как данные передаются по переднему и заднему фронтам импульса. В настоящее время памятью DDR SDRAM оснащены адаптеры семейства GeForce FX от компании NVIDIA, а также адаптеры семейств Radeon 9xxx и X300–X600 от компании ATI.
Память DDR2 SDRAM
Память второго поколения DDR2 SDRAM за каждый такт выполняет выборку 4 бит данных, чем и отличается от DDR SDRAM, для которой характерна выборка 2 бит данных за такт. Это позволяет повысить производительность набора микросхем, не изменяя тактовой частоты. Первым графическим набором микросхем, поддерживающим DDR-II, стал один из графических процессоров NVIDIA GeForce FX, выпущенный в конце 2002 года.
GDDR3 SDRAM
Память стандарта GDDR3 SDRAM, которая начала поставляться на наиболее дорогих платах NVIDIA с 2004 года, а также используется в адаптерах от компании ATI серии X800 и более поздних для шин AGP и PCI-Express cards, базируется на памяти DDR2, однако существует два ключевых отличия.
GDDR3 разделяет циклы чтения и записи, используя несимметричный однонаправленный импульс, а то время как стандарт DDR-II предполагает использование дифференциальных двунаправленных импульсов. Благодаря этому значительно увеличивается скорость передачи данных.
GDDR3 использует механизм псевдооткрытого дрена, при котором вместо напряжения используется ток. Благодаря этому обеспечивается совместимость с GDDR-3 графических процессоров, предназначенных для использования с памятью DDR или DDR-II.
Вычисление необходимого объема видеопамяти.
Объем памяти, необходимый для создания режима с заданным разрешением и количеством цветов, вычисляется следующим образом. Для кодирования каждого пикселя изображения необходим определенный объем памяти, а общее количество пикселей определяется заданным разрешением. Например, при разрешении 1 024x768 на экране отображается 786 432 пикселя.
Если бы это разрешение поддерживало только два цвета, то для отображения каждого пикселя понадобился бы всего один бит памяти, при этом бит со значением 0 определял бы черную точку, а со значением 1 — белую. Отведя на каждый пиксель 24 бита памяти, можно отобразить более 16,7 млн. цветов, так как число возможных комбинаций для 4-разрядного двоичного числа составляет 16 777 216. Перемножив количество пикселей, используемых при заданном разрешении экрана, на число битов, требующихся для отображения каждого пикселя, получим объем памяти, необходимый для формирования и хранения изображений в этом формате. Ниже приведен пример подобных вычислений.
1 024 X 768 = 786 432 пикселя X 24 бит/пиксель = 18 874 368 бит = = 2 359 296 байт = 2,25 Мбайт
Итак, для отображения картинки с глубиной цвета в 24 бита и разрешением 1 024x768 пикселей потребуется 2,25 Кбайт видеопамяти на видеоадаптере. Поскольку объем модулей памяти “физически” кратен степеням двойки, т.е. можно установить 256 либо 512 Кбайт, 1, 2 либо 4 Мбайт и т.д., для поддержки такого режима необходимо хотя бы 4 Мбайт.
Все современные видеоадаптеры способны формировать изображение, содержащее 16,8 млн. цветовых оттенков, при любом разрешении.
Поскольку файлы с телепрограммами (и изображениями) занимают на диске очень много места, их следует сжимать. Сжатие используется при обработке как видео-, так и аудиоинформации. Сжатый файл занимает меньше места на диске и благодаря меньшему объему данных проще в обработке. При воспроизведении телепрограммы файл распаковывается.
Существует два вида систем сжатия: с использованием аппаратных средств и с применением только программных методов. Быстродействие первых обычно выше, но их применение связано с установкой дополнительных устройств. Вторые представляют собой набор специализированных программ для сжатия и воспроизведения файлов, но их качество и коэффициент сжатия ниже. Далее приведены два основных алгоритма работы систем сжатия.
JPEG (Joint Photographic Experts Group). Изначально этот алгоритм был разработан для неподвижных изображений, но впоследствии оказалось, что он подходит для сжатия со скоростью, соответствующей телевизионной развертке (30 кадров в секунду). Согласно алгоритму JPEG, исходный сигнал преобразуется в последовательность неподвижных изображений, которые затем можно отредактировать. Избыточные данные из каждого кадра удаляются (внутрикадровое сжатие). Средняя степень сжатия — 30:1 (от 20:1 до 40:1).
MPEG (Motion Pictures Experts Group). Степень сжатия приблизительно равна 30:1, но с помощью отбора опорных кадров ее можно довести до 100:1 (а иногда даже 200:1); при этом скорость и качество изображения остаются высокими. При междукадровом сжатии записываются только различия между двумя последовательными кадрами (приращения — положительные или отрицательные). Данный алгоритм нельзя использовать при моделировании или редактировании отдельных фаз движения.