Ю. Л. Комаров, О. Г. Морозов, А. Н. Пикулев

6.2.2. Основные черты. Внешне DVD-диск напоминает обыкновенный КД. DVD-диск имеет одинаковые с ним размеры: диаметр  120 мм, а толщина  1,2 мм.


DVD-диск может быть как односторонним, так и двухсторонним. Причем на каждой стороне DVD-диска может быть один или два рабочих слоя. Таким образом, различают следующие типы DVD-дисков:
DVD-5 (Single-sided, single-layer disc)
Односторонний однослойный диск 4,7 Гбайт
DVD-9 (Single-sided, double-layer disc)
Односторонний двухслойный диск 8,5 Гбайт
DVD-10 (Double-sided, single-layer disc)
Двухсторонний однослойный диск 9,4 Гбайт
DVD-18 (Double-sided, double-layer disc)
Двухсторонний двухслойный диск 17 Гбайт
Конструктивно двухсторонний DVD-диск выглядит как два склеенных между собой КД толщиной 0,6 мм. Производство DVD-дисков будет развернуто на базе фабрик производителей КД. Как и КД, DVD-диск будет стойким и малочувствительным к пыли, царапинам и прикосновениям пальцев. Емкость однослойного DVD-диска в семь, а двухслойного в двенадцать раз превышает емкость стандартного КД (650 Мбайт). DVD-плейеры будут в обязательном порядке совместимы с существующими КД.


6.2.3. Конструктивные особенности. DVD-диски, которые в скором времени появятся на прилавках магазинов, будут предназначены только для считывания записанной на них фабричным способом информации (так называемые диски DVD-ROM).
С физической точки зрения, конструкция DVD-диска аналогична устройству традиционого КД. DVD-диск состоит из прозрачной пластиковой подложки и металлизированного отражающего слоя с питами, с помощью которых цифровая информация записывается на диск. Предельное количество питов, которое может быть размещено на поверхности диска, определяет его емкость.
Первым шагом в создании нового стандарта можно считать семикратное увеличение емкости КД за счет увеличения плотности записи, которое стало возможным благодаря созданию более совершенных источников лазерного излучения. Обычные проигрыватели КД (или дисководы CD-ROM) используют лазер, излучающий инфракрасный свет с длиной волны 780 нанометров. В новых DVD-плейерах (или дисководах DVD-ROM) применен лазер, который излучает красный свет с длиной волны 650 (635) нанометров. Такое уменьшение длины волны позволило считывать более мелкие питы рабочего слоя диска, размещенные в расположенных с большей плотностью дорожках записи. Соответствующее увеличение числовой апертуры линзы с 0,45 до 0,6 позволяет фокусировать лазерный луч более точно. Только повышение плотности записи приводит к увеличению емкости диска до уровня 4,7 Гбайт.
Кроме того, были модернизированы схемы цифровой модуляции и коррекции ошибок. Современная высокоэффективная схема модуляции (EFM Plus) работает как в 8-, так и в 16-разрядном режиме, что обеспечивает совместимость с существующими форматами КД и одновременно позволяет добиться более высокого качества при использовании DVD-носителей. Новая схема коррекции ошибок RS-PC (Reed Solomon Product Code) примерно в 10 раз эффективнее той, что используется в существующих системах считывания.
Вторым важным шагом в увеличении емкости стала разработка двухслойного DVD-диска. У двухслойного диска имеется два рабочих слоя для записи информации. Для реализации такой модели был создан специальный полупрозрачный материал для внешнего информационного слоя. При считывании информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь этот полупрозрачный слой, фокусируясь исключительно на треках внутреннего слоя. Считав всю информацию с внутреннего слоя, лазерный луч автоматически корректирует свою фокусировку, изменяя тем самым «глубину проникновения», и приступает к считыванию информации с внешнего полупрозрачного слоя. Наличие двух рабочих слоев приводит к увеличению емкости до 8,5 Гбайт. Поскольку такое переключение фокусировки происходит почти моментально, а применение электронного буфера полностью исключает перерывы в исходящем цифровом потоке, двухслойную модель DVD-диска предполагается использовать в тех приложениях, которые требуют большой и «непрерывной» емкости.
Внутренний слой двухслойного DVD-диска штампуется из обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем полупрозрачного материала. Тот, в свою очередь, покрывается пленкой фотополимерного материала, на которой формируется наружный рабочий слой. Фотополимерному материалу придается жесткость при помощи обработки ультрафиолетовыми лучами, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком, образующим защитный слой диска. Основная трудность состоит в создании полупрозрачного материала, разделяющего слои записи. Он должен хорошо отражать лазерный луч (требуется коэффициент отражения, равный примерно 40%) в процессе считывания наружного слоя, но одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Такой материал был создан компанией 3M по заказу Philips-Sony.
Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6 мм, то есть в два раза тоньше КД, что позволяет производить двухсторонние DVD-диски (эта идея была предложена компанией Toshiba). Два отдельных односторонних DVD-диска склеивают между собой тыльными сторонами, в результате чего общая толщина диска становится равной толщине стандартного КД и составляет 1,2 мм. Полученный диск способен вместить, соответственно, двойной объем информации. Кроме того, за счет уменьшения толщины защитного слоя снижается вероятность ошибки считывания информации, которая обусловлена случайными отклонениями лазерного луча в прозрачном защитном слое.
Таким образом, спецификации DVD-стандарта предусматривают четыре конструктивно различных формата DVD, отличающихся емкостью диска.
Однослойный односторонний DVD-диск, вероятно, получит наибольшее распространение. Он будет использоваться преимущественно для видеофильмов, поскольку его емкости вполне достаточно для 92% фильмов. Для большинства компьютерных приложений емкости 4,7 Гбайт тоже оказывается вполне достаточно. Диск такой конструкции оказывается относительно дешевым носителем: его себестоимость всего на 14% превышает стоимость изготовления традиционного КД. Следующим типом DVD-диска является односторонний двухслойный диск. Впоследствии возможно создание двухстороннего однослойного и двухстороннего двухслойного DVD-дисков. Двухсторонние диски предполагают переворот диска после проигрывания одной из сторон. Двухсторонние и двухслойные диски, в принципе, не новинка, но они еще никогда не применялись в бытовой технике. Если себестоимость одностороннего DVD-диска не сильно отличается от стоимости изготовления обыкновенного КД, то производство двухслойных и двухсторонних DVD-дисков окажется дороже, по меньшей мере, в два раза.
В дальнейшем появятся DVD-диски с возможностью однократной записи. В настоящее время компания TDK усиленно работает над созданием DVD-диска с возможностью однократной записи (DVD-R), используя весь свой богатейший опыт производства CD-R. По существу, конструкция DVD-R аналогична конструкции CD-R, с той лишь разницей, что у DVD-диска значительно выше плотность записи. Для достижения требуемых результатов компания TDK усовершенствовала рабочие характеристики металлостабилизированного цианида  органического вещества, которое активно применяется в качестве рабочего слоя в дисках CD-R.
В 1998 году пользователям будут доступны перезаписываемые DVD-диски. 5 января 1995 года компания TDK объявила о создании нового материала для рабочего слоя многократно записываемых дисков. Новинка получила название AVIST. Этот материал с практически идеальными характеристиками полностью удовлетворяет требованиям технологии перезаписываемых DVD-дисков, базирующейся на изменении фазы материала. Основные достоинства нового материала:

• 
  Высокая отражающая способность - до 25-35 %, что вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении.
  
• 
  Характеристики материала AVIST легко контролируются как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с различными приложениями. Приложения, работающие с перезаписываемыми компакт-дисками (например CD-R), осуществляют запись со скоростью менее 3 м/с. Работа с данными в формате DVD-RAM требует от рабочего слоя скорости записи от 3 до 6 м/с. При работе с видеоинформацией, подвергнутой компрессии, скорость записи должна быть уже выше 6 м/с.
  
• 
  Отличное соотношение сигнал-шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых размеров маркера (менее 0,66 mm).
  
• 
  Новый материал AVIST выдерживает как минимум 1000 циклов перезаписи на скоростях менее 3 м/с. При более высоких скоростях записи количество циклов перезаписи должно возрасти.