الفرق بين تقنية DVD والاسطوانة CD

[net_man]

الفرق بين تقنية DVD والاسطوانة CD

منذ أن طرأت تقنية DVD علي أسماعنا مع منتصف التسعينيات, ولم ينقع الحديث عنها وخاصة المقارنة بينها وبين اسطوانات CD التقليدية. هذا المقال يحمل إليك كافة الإجابات علي كافة التساؤلات الخاصة بهذه المقارنة والفرق سهلا منها.

سنبدأ إجابتنا باختبار بسيط لمعلوماتك: أيهما يحتوي على مسارات Tracks أكثر أهي أسطوانة CD أم أسطوانة DVD? يعتقد معظم الناس أن أسطوانة DVD تحتوي على بيانات تفوق بكثير ما يحتويه أسطوانة CD ولذلك فإن الجواب الصحيح على سؤالنا يبدو وكأنه أسطوانة الـ DVD لكن الواقع ليس كذلك.. إذ يشكل سؤالنا تناقضا منطقdا لأن كلا من أسطوانات CD وأسطوانات DVD تحتوي على مسار واحد فقط!

وعلى الرغم من أن أسطوانات CD وأسطوانات DVD تشترك في عدد من المزايا, إلا أن بينهما فروقا هامة. ونأمل بعد قراءة هذا المقال أن يصبح لديك تصور أفضل عن كلا التقنيتين وعن النوع الأنسب منهما لتلبية احتياجاتك. ومن المفيد لكي نفهم أوجه التشابه والاختلاف أن نبدأ بالمهمة الأساسية لكل نوع.

الأسطوانات المدمجة Compact Disks :

يمثل مصطلح CD باللغة الإنجليزية اختصارا لعبارة "أسطوانة مدمجة" compact disc علما بأن الكثير من المطبوعات -بما فيها مجلتنا هذه- تستخدم كلمة disk بدلا من disc بهدف تنسيق وتوحيد المصطلحات. وطورت هذه التقنية شركتا فيليبس وسوني عام 1981 كوسط لتسجيلات موسيقى الإستيريو stereo music. فقد كانت الاسطوانات الموسيقية القديمة مصنوعة من مادة الفينيل vinyl المعرضة للتلف بسهولة وكانت تعاني من قصور في توليد مجال كامل من الأصوات, كما كانت تعاني في الغالب من مشكلة تداخل الكلام cross talk حيث يمكن أن نسمع المقاطع الموسيقية ذات الصوت المرتفع من خلال المقاطع الموسيقية منخفضة الصوت المجاورة لها.

حلت تقنية أسطوانات CD جميع هذه المشاكل كما قدمت العديد من المزايا الأخرى. ويمتاز الصوت الرقمي بأنه أكثر دقة من الصوت التشابهي في عملية إعادة توليد الأصوات. فرأس القراءة الليزرى لا يلامس الأسطوانة أبدا مما يقلل من احتمالات التلف كما أن ظاهرة تداخل الكلام لا تحدث في الصوت الرقمى لأن بيانات الصوت مخزنة على شكل عينات رقمية.

كيف يتم تخزين البيانات :

يتم تخزين البيانات كسلسلة من الـ Bits على مسار حلزوني واحد يبدأ من مركز الأسطوانة ويمتد نحو حافته الخارجية. وتركز أشعة القراءة الليزرية على طبقة البيانات ضمن الأسطوانة البلاستيكي حيث تتناوب التجاويف pits على الأرضية land والأرضية عبارة عن منطقة ملساء خالية من التجاويف. يرتد الضوء المنعكس من خلال منشور prism وينعكس على حساس ضوئي يتغير توتر خروجه اعتمادا على كمية الضوء التي يتلقاها. وكما هو الحال في الوسط المغناطيسي لا تمثل التجاويف والأرضية بشكل مباشر الأصفار والواحدات, بل إن الانتقالات بين التجاويف والأرضية هي التي تمثل البيانات. وعند تسليط الضوء على تجويف فإنه يتناثر بشكل أكبر من تناثره عند تسليطه على الأرضية. ويستطيع رأس القراءة بهذه الطريقة تحسس الانتقالات بين التجاويف في المسار ويمكنه بالتالي إعادة توليد البيانات. وتخزن البيانات في عناصر صغيرة جدا : يبلغ طول الخطوة المسارية track pitch أي المسافة بين المسارات المتجاورة- 1.6 ميكرون فقط وتتراوح أطوال التجاويف من 0.83 إلى 3.0 ميكرون. الميكرون هو واحد بالألف من الملليمتر. ويتم طبع التجاويف في مساحة فارغة من البلاستيك متعدد الكربونات polycarbonate يتم تغطيتها بطبقة رقيقة من الألومنيوم الذي يعطي الأسطوانة لونها الفضي المميز. ثم تغطى طبقة الألمنيوم بطبقة رقيقة من الورنيش lacquer الذي يؤمن سطحا أملسا يمكن طباعة عنوان الأسطوانة عليها.

لماذا تتلف أسطوانة الليزر :

ويجهل العديد من المستخدمين أن الطبقة العلوية من أسطوانات CD وهي الطبقة التي يطبع عليها عنوان ومحتويات الأسطوانة هي في الواقع أكثر عرضة للتلف من الطبقة السفلية ذات السطح الصافي. وإذا خدش السطح العلوي بعمق كاف لتلف طبقة الألومنيوم العاكسة فليس أمامك من وسيلة لإنقاذ هذا الأسطوانة سوى استبدالها. وتركز أشعة الليزر في الواقع من ناحية أخرى على طبقة تقع ضمن القاعدة الصافية للأسطوانة ويمكنها قراءة البيانات متجاوزة بعض الخدوش الصغيرة على السطح بطريقة مشابهة للطريقة التي يمكننا بها أن نركز على الكائنات الخارجية عندما ننظر من خلال شبك screen نافذتنا. وحتى إذا كان الخدش حادا لدرجة أنه يمنع أشعة الليزر من قراءة البيانات, فمن الممكن أن نتمكن من إنقاذ هذه الأسطوانة عن طريق تنظيفها وتلميعها.

الاسطوانات الصوتية Audio CD :

تستخدم أسطوانات Audio CD الصوت الرقمي المبني على معدل مسح العينات sampling rate بتردد 44.1 كيلو هرتز والذي يؤمن استجابة ترددية مناسبة للأصوات التي يصل تردد الخطوة فيها حتى 20 كيلو هرتز يعتقد بعض الخبراء والمختصين في أنظمة الصوت أن معدل الترددات هذا غير كاف لالتقاط تأثيرات الأصوات النفسية psychoacoustic التي لا يسمعها الشخص العادي. وتحتوي كل عينة على 16 بت من البيانات التي تؤمن 65536 مستوى مختلفا . ويمكن أن نستنتج أن هذا العدد يؤمن مجالا ديناميكيا واسعا للمقاطع الموسيقية الصاخبة والهادئة. ويتم تسجيل الأصوات في مسارين للحصول على صوت ستريو.

إذا ضربنا 44100 عينة تتألف كل واحدة منها من 2 بايت (16 بت تساوي 2 بايت) في عدد القنوات وهو اثنتين سنحصل على معدل نقل للبيانات يزيد قليلا على 176 كيلوبايت في الثانية. وتنقل مشغلات الأسطوانات المدمجة أحادية السرعة البيانات بهذا المعدل إلا أن جزءا من تيار البيانات يستخدم للمعلومات المتعلقة بتصحيح الأخطاء مما يؤدي إلى انخفاض معدل النقل الفعال للمشغل إلى 150 كيلوبايت في الثانية. وإذا سقط أحد ال-Bits >المعلومات< بأي حال من مسار الأسطوانة المدمج الصوتي فإن التأثير السمعي قد لا يكون ملحوظا على جودة الصوت لكن خطأ واحدا في الـ Bits العائدة لملف بيانات أو برنامج يمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة. ويمكن تخزين حتى 74 دقيقة من الصوت على أسطوانة CD وهذا ما يعادل أكثر من 783 مليون بايت. وإذا طرحنا منها الكمية المستخدمة لتصحيح الأخطاء سنحصل على سعة أسطوانة CD-ROM النظامية والتي تساوي 680 مليون بايت تقريبا.

[net_man]

تخزين البيانات علي الاسطوانات الصوتية:

تخزن البيانات في مسار حلزوني واحد كما أسلفنا مما يعني أن رأس القراءة يقرأ كمية أكبر من البيانات في دورة واحدة عندما يكون عند الحافة الخارجية من الأسطوانة بالمقارنة مع البيانات التي يقرؤها عندما يكون أقرب إلى مركز الأسطوانة. وتتطلب أسطوانات الـ CD الصوتية تدفقا ثابتا ومنتظما للبيانات مما يعني أن الأسطوانة يجب أن يدور بشكل أسرع عندما يكون رأس القراءة قريبا من مركز الأسطوانة وهذا ما يسمى بالتصميم ذي السرعة الخطية الثابتة constant linear velocity, CLVبينما تدور الأسطوانة الصلب النموذجي بسرعة ثابتة فنقول إن تصميمها ذو سرعة زاوية ثابتة constant angular velocity, CAV.

تكفي سرعة 176 كيلوبايت في الثانية لنقل البيانات الصوتية من الأسطوانات المدمجة لكن تعتبر سرعة KBps 150 بطيئة لتطبيقات البيانات. وتستخدم برامج وألعاب الملتيميديا في الكمبيوترات قصاصات clips فيديو رقمية وملفات رسومات كبيرة تتطلب معدلات نقل أعلى لكي تعمل بانسياب. وقد تزايدت سرعة مشغلات الأسطوانات المدمجة في زمن قياسي إلى درجة أن المشغلات Drivers ذات 56 ضعف السرعة الأساسية ويرمز لها 56x صارت منتشرة في معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة كما تتوفر مشغلات أسرع من ذلك. ولنلاحظ أن العديد من هذه المشغلات الجديدة يمكنها أن تستخدم عند قراءة البيانات السرعة الزاوي ة الثابتة CAV وحدها أو مزيجا من سرعة CAV والسرعة الخطية CLV كما أنها تدعم السرعة الخطية CLV أحادية السرعة" المطلوبة للأسطوانات المدمجة الصوتية. ونتيجة لذلك فإن معدل نقل البيانات الفعلي يتغير تبعا لموقع البيانات على الأسطوانة. ويمكنك في معظم الحالات الحصول على السرعة الاسمية العظمى فقط عند قراءة أبعد نقطة من المسار عن المركز على أسطوانة الـ CD ممتلئ بالبيانات. وحتى مع استخدام السرعات الدنيا لهذه المشغلات فإنها تعتبر أسرع بعشر مرات على الأقل من المشغلاتDrivers أحادية السرعة X1 الأصلية.

اسطوانات الـ CD-R :

تستحق إحدى مشتقات هذه التقنية الإشارة إليها بشكل خاص وهي أسطوانات CD-ROM القابلة للتسجيل أو CD-R تعتبر الأسطوانات المدمجة القياسية وسطا صالحا للقراءة فقط حيث يتم تسجيل المعلومات فيزيائيا في فراغات بلاستيكية لا يمكن تغييرها. بينما تسهل تقنية CD-R عملية إنشاء نسخ مستقلة عن البيانات أو الموسيقى على أسطوانات مدمجة قابلة للكتابة عليها CD-R باستخدام مشغلات خاصة وبحيث يمكن استخدام الأسطوانات الناتجة في أي مشغل CD Drive قياسية. ويتم هذا الأمر عن طريق وضع صباغ حساس للحرارة بين طبقة البلاستيك الناعم والطبقة العاكسة. وعندما تستخدم مشغل CD-R لـ "حرق" أسطوانة فإن شعاع الليزر يسخن طبقة الصباغ إلى درجة تغير خواصها الانعكاسية بشكل دائم أي إلى تسجيل البيانات عليها. تنشر هذه البقع التي تغيرت خواصها الانعكاسية شعاع الليزر الصادر عن رأس القراءة بطريقة مشابهة لما تفعله التجاويف الموجودة على الأسطوانات المدمجة العادية ويمكن بالتالي استخدامها في معظم اسطوانات الـ CD-ROM.

أسطوانات الـ DVD :

تعتبر أسطوانات الـ CD مناسبة جدا لألبومات الموسيقى أو ألعاب الكمبيوتر والتطبيقات على الرغم من أن بعضها يحتاج إلى أسطوانة أو أكثر. لكن إذا أردت أن تضع فيلم فيديو كاملا على أسطوانة واحدة, فإن أسطوانات CD صغيرة جدا وبطيئة جدا لهذا الغرض. وحلت الشركات الصانعة هذه المشكلة بتطوير أسطوانات الـ DVD.

يمثل مصطلح DVD في الأصل أوائل الكلمات "أسطوانة فيديو رقمي" Digital Video Disk لأنه كان مصمما للاستخدام كوسط لتخزين ونقل الأفلام الرقمية لعرضها في التلفزيونات المنزلية. ثم تطو ر هذا المصطلح ليقودنا إلى عالم من التطبيقات الأخرى المتعلقة بالأسطوانات البصرية optical CD ذات السرعة العالية والسعة الكبيرة ولذلك تغير اسمه إلى "أسطوانة متنوعة رقمية" Digital Versatile Disk لكن تغيير التسمية لم يسبب أي مشكلة, لأن معظم الناس يستخدمون الاختصار DVD فقط.

قد يصعب علينا للوهلة الأولى التمييز بين أسطوانة DVD وأسطوانة CD. فلهما قياس واحد حيث يبلغ قطر كل منهما 120 ملليمترا وكلاهما عبارة عن أسطوانات بلاستيكية بسمك 1.2 ملليمترا ويعتمدان على أشعة الليزر لقراءة البيانات الممثلة بواسطة التجويفات ضمن المسار الحلزوني. لكن أوجه التشابه بينهما تنتهي تقريبا عند هذا الحد.
.

[net_man]

الإمكانيات التخزينية لاسطوانات الـ DVD :

صممت أسطوانة DVD لتخزين فيلم سينمائي يستغرق طوله حوالي 135 دقيقة. يتطلب تخزين صورة فيديو بالحركة الكاملة وباستخدام تقنية الضغط MPEG2 حوالي 3500 كيلوبت لكل ثانية. وإذا أضفنا الصوت الرقمي المحيطي العامل بنظام الأقنية الستة 5.1 خمس قنوات موجهة من الوسط واليسار واليمين واليسار الخلفي واليمين الخلفي بالإضافة إلى قناة مضخم فرعي غير موجهة فستحتاج الصورة إلى 384 كيلوبت أخرى في الثانية. وإذا أضفنا التخزين الإضافي اللازم لتسجيل الحوار بلغات مختلفة والعناوين الفرعية لمقدمة الفيلم ونهايته فإن حجم التخزين المطلوب يصل إلى 4692 كيلوبت لكل ثانية من طول الفيلم الذي يبلغ 135 دقيقة أي 586.5 كيلوبايت في الثانية. وبحساب بسيط يتبين أننا نحتاج إلى أسطوانة بسعة 4.75 مليون كيلوبايت لتخزين فيلم فيديو كامل. ويشار إلى هذه الأسطوانات في الصناعة غالبا بالرمز GB 4.75.

كيف يمكن أن نحصل على سبعة أضعاف سعة الأسطوانة العادية CD على أسطوانة لها الأبعاد ذاتها?

يمكننا ذلك عن طريق تصغير أبعاد العناصر الممثلة للبيانات فتتقلص خطوة المسار -أي المسافة بين التجاويف- من 1.6 ميكرون إلى 0.74 ميكرون فقط وينخفض قياس التجويف من 0.83 ميكرون إلى 0.40 ميكرون. ونظرا لأن طول موجة الضوء الصادر عن أشعة الليزر في مشغلات CD التقليدية لا يسمح بالتعرف إلى هذه التجاويف الصغيرة اضطر المهندسون - لكي يتمك نوا من صنع مشغلات DVD -أن يطوروا أشعة ليزر تنتج ضوءا بطول موجة 640 نانومتر بدلا من 780 نانومتر المستخدمة في مشغلات CD وتتطلب هذه الطريقة أيضا أن تكون صفيحة الأسطوانة Disk Platter أقل سمكا بحيث لا يضطر الضوء إلى اختراق طبقة سميكة نسبيا من البلاستيك ليصل إلى طبقة البيانات. ويتطلب تصميم أسطوانة DVD أن يكون سمك صفيحته مساويا لنصف سمك أسطوانة CD أي 0.6 ملليمتر. وللمحافظة على سمك 1.2 ملليمتر للأسطوانة يجب لصق صفيحة فارغة بسمك 0.6 ملليمتر على وجهها العلوي.

يمكن للبوصة الواحدة من مسار أسطوانة DVD -وعن طريق تقليص أبعاد تجاويف البيانات- أن تستوعب حوالي ضعف كمية البيانات التي تستوعبها البوصة الواحدة من مسار أسطوانةCD . ولكي نحصل على معدل نقل قريب من 600 كيلوبايت في الثانية الذي نحتاجه للفيلم السينمائي يجب أن تدور أسطوانة DVD بشكل أسرع من دوران أسطوانة CD القياسي.

طريقة عرض البيانات في الـ DVD :

تقدم مشغلات DVD-ROM معدلات أعلى لنقل البيانات للاستخدامات المتعلقة بتطبيقات البيانات .. فالسرعة الأحادية تبلغ 1.3 ميجابايت في الثانية وتتوفر في الأسواق مشغلات تعمل بضعف هذه السرعة.

على الرغم من أن 4.7 جيجابايت قد تبدو سعة هائلة إلا أن المواصفات القياسية لأسطوانات DVD بدأت تتطلب سعات أكبر. وعلى سبيل المثال, بدلا من لصق صفيحة فارغة فوق أسطوانة DVD المحمل بالبيانات لماذا لا نضع أسطوانة بيانات أخرى فوقها فنحصل بذلك على أسطوانة بوجهين تصل سعتها إلى 9.4 جيجابايت. وقد استفاد الكثير من منتجي أفلام DVD من هذه الميزة حيث وضعوا على الوجه الأول إصدارة للفيلم مهيئة بنسبة إظهار 4:3 لاستخدامها مع التلفزيون العادي أو مع جهاز الكمبيوتر ووضعوا على الوجه الثاني إصدارة مهيئة بنسبة إظهار 16:9 للشاشات العريضة.

لا تقف إمكانيات تقنية DVD عند هذا الحد فهناك المزيد. حيث يمكن عن طريق تغيير تركيز أشعة ليزر القراءة, قراءة المعلومات من أكثر من طبقة واحدة من الأسطوانة. فبدلا من استخدام طبقة انعكاس كاتمة يمكن استخدام طبقة نصف شفافة توضع خلفها طبقة انعكاس كاتمة لحمل المزيد من البيانات. وعلى الرغم من أن هذه التقنية لا تضاعف السعة تماما نظرا لأن الطبقة الثانية لا يمكنها أن تكون بكثافة الطبقة الأولى إلا أنه يمكن استخدام هذه الطريقة للحصول على أسطوانة بوجه واحد وطبقتين سعتها 8.5 جيجابايت. وإذا استخدمنا هذه الطريقة على وجهي الأسطوانة سنحصل على أسطوانة DVD تتسع حتى 17 جيجابايت من البيانات.

وأدى ظهور أفلام على أسطوانات DVD إلى ظهور نظام أمني متطور لزيادة صعوبة نسخ الأسطوانات بشكل غير شرعي. وتم ترميز أسطوانات DVD لتعمل فقط مع مشغلات players تحتوي على مفتاح مستخدم في منطقة معينة من العالم. ويمكنك في بعض الحالات إعادة تعريف رمز المفتاح في المشغل كما هو الحال في بطاقات فك ترميز DVD المستخدمة في الكمبيوترات إلا أن معظم المشغلات تمنع تغيير هذا المفتاح

[elmalakcomputer]

ربنا يباركك وتنير لمستخدمى الكمبيوتر طريقهم ويعوضك تعب محبتك