CD-ROM ve CD

Bilgisayarlarda temel olarak  iki disk depolama türü vardır:

  • Manyetik depolama
  • Optik depolama

Manyetik depolamada veri, dönen diskler üzerine  manyetik olarak kaydedilir. Optik depolamada  manyetik depolamaya benzer. Fakat okuma  ve kaydetme işleri ışın kullanılarak yapılır. Manyetik depolamaya örnek olarak sabit diskler ve disketler  verilebilir. Optik depolamaya örnek olarak CD-ROM’lar DVD-ROM’lar verilebilir. Manyetik depolama işleminde defalarca okuma ve yazma yapılabilirken Optik depolama salt okunabilir yada bir kez yazılabilir  durumdadır.

Manyetik ortamlarda verileri okumak için okuma ve yazma kafaları kullanılırken, optik ortamlarda disk yüzeyini tarayan lazer okuyucu kullanılmıştır.

 

2.CD YAPISI

 

CD (Compact disk) polikarbonat  bir levhadan 120mm çapında ve 1.2mm kalınlığında, üç katmanlı olarak üretilirler ve merkezlerinde 15mm çapında bir delik bulunur. Bu levha alüminyum alaşımı  olan  metalik bir filmle kaplanmıştır. Alüminyum film, CD-ROM sürücüsünün  bilgileri okuduğu kısımdır. Daha sonra levha, verileri korumak için polikarbonat bir kaplama ile kaplanmıştır. CD’ler tek taraflıdır.

Şekil 2.1: CD’lerin yapımı ve yapımında kullanılan polikarbonat malzeme
Şekil 2.2: CD’nin katmanları

Veriler CD üzerinde damgalanmış çukurlarda saklanmaktadır. CD üzerindeki bu çukurluklar ve düzlükler 1 ve 0 rakamlarına karşılık gelmektedir. CD’deki her bir  çukur  0.12 mikron derinliğinde  ve yaklaşık 0.5 mikron genişliğindedir. Çukurlar turlar arasında  1.6 mikron olan spiral bir iz üzerine  içten dışa doğru damgalanmıştır. Bu da inç başına yaklaşık olarak 16.000 iz yoğunluğuna denk gelir. Çukurlar ve düzlükler 0.9’dan 3.3 mikron uzunluğuna kadar değişir. İz diskin iç tarafından başlar ve kenara 5mm yaklaşana kadar devam eder. CD üzerindeki bilgi spiralinin uzunluğu 5 km’ye kadar çıkmaktadır.

Şekil 2.3: CD yüzeyindeki çukur ve düzlükler
Şekil 2.4: Bilgilerin saklandığı spira
Şekil 2.5: Bilgilerin CD üzerindeki yapılanması

3.CD-ROM’UN YAPISI

 

CD sürücülerinin görevi CD üzerindeki bilgileri bulmak ve okumaktır. Her ne kadar bilgilerin boyutu çok ufak olmasına karşın CD sürücüler bunları hatasız okumayı başarır.

Şekil 3.1: CD-ROM’un iç yapısı

CD-ROM  temel olarak dört parçadan oluşur. Kurşun bir kutu içine yerleştirilmiş olan bu dört parçadan üç tanesi motordur. Bunlar;
1. Lazer okuma/yazma kafası
2. Kafa taşıyıcısı

3.Şaft  motorları

4.Elektronik kontrol kartı

5.Kablo ve bağlantı noktaları

6.Mekanik yükleme sistemi

3.1. Lazer Okuma/Yazma Kafası

Şekil 3.2: Lazer okuma yazma kafası

İki çelik Ray üzerinde hareket eden lazer kafası CD üzerinde istenilen yere hareket eder. Okuma mekanizması da yansıma prensibi üzerine kurulur. Lazer kafası CD’ye çok yakın bir şekilde hareket ediyor ve lazer ışığı demetini dik bir açı ile veri spirali üzerine gönderiyor.

3.2. Kafa Taşıyıcısı

Şekil 3.3: Kafa taşıyıcısı

3.3. Şaft  Motorları

3.3.1. Göbek şaft motoru

Şekil 3.4: Şaft motoru

CD üzerindeki bilginin konumuna göre CD-ROM’un değişik hızlarda dönmesini sağlar.

3.3.2. Kapak  motoru

CD-ROM sürücüsüne CD  takip çıkarmak için içeri girip çıkan mekanizmayı hareket ettiren motordur.

3.3.3. Kafa taşıyıcı motor

Lazer kafayı ileri geri hareket ettiren bir motordur. Lazer kafa taşıyıcısını hareket ettiren bu motor, uzun bir vida benzeri mile bağlı olan dişlileri döndürerek bu işlemi gerçekleştirir.

3.4. Elektronik Kontrol Kartı

Elektronik kısma dahil olan parçalar, motor kontrolleri, hata düzeltme bağlantı noktası ve diğer olması gereken hassas kontrolleri sağlar. Tüm motorların hareketini ve kontrollerini sağlar. Aynı zamanda CD üzerindeki bilgileri digital sinyallere çevirerek bilgisayara gönderir.

3.5. Kablo ve Bağlantı Noktaları

CD-ROM’ların arkasında güç girişi, ses kartı bağlantısı için ses çıkışı ve data kablosu girişi bulunur. CD sürücüler, IDE (Integrated Drive Electronic) ve SCSI (Small Computer System Interface) başta olmak üzere  çeşitli arayüzlerle üretilirler. Genellikle IDE arabirimi kullanılır. Aynı zamanda IDE kablosuyla  başka bir  CD-ROM  veya harddisk bağlanacaksa  bu ayarların yapıldığı jumper ayarları bulunur.

Şekil 3.5: CDROM sürücüsünün bağlantı noktaları

3.6. Mekanik Yükleme Sistemleri

CD-ROM sürücüsüne CD yüklemek için kullanılan farklı üç mekanizma bulunmaktadır. Bunlar;

  1. Tepsi (tray)
  2. Kılıf (caddy)
  3. Yuvadır (slot)

3.6.1.Tepsi

Günümüzde en çok kullanılan mekanizmadır. Stereo müzik sistemlerinde kullanılan mekanizmaya benzer. Diski her kullanışta elle tutulması gerekir. Bu ise CD’nin yıpranmasına neden olur. Tepsi mekanizması açıkken kolaylıkla zarar görebilir.

Şekil 3.6: Tepsi Mekanizması

3.6.2.Kılıf

Kılıf sistemi, CD’nin  metal kapaklı bir kılıf içine koymasını gerektirir. Kılıfın, CD’yi koymak için açılan menteşeli bir kapağı vardır. CD ‘nin bulunduğu kılıf diske yerleştirildiğinde sürücü kılıfın alt tarafındaki metal kapağı açar ve buradan lazer ile CD’ye ulaşır. Kılıf kapalı olduğundan diskler kullanımdan kaynaklı zararlardan korunur.

3.6.3.Yuva mekanizması

Bu sistemde disk yuvaya kaydırılır ve mekanizma bunu tutarak içeri çeker. Bir seferde bu şekilde birçok CD yüklenebilir.

 

4.CD-ROM’UN ÇALIŞMA PRENSİBİ

 

Şekil 4.1: CD-ROM sürücüsüne MSCDEX ile erişilmesi

CD-ROM sürücü olan her bilgisayar MSCDEX programını kullanır. MSCDEX AUTOEXEC.BAT dosyası ile başlatılır. MSCDEX bir TSR programı olmasının yanında, DOS’un network cihazlarına bağlanmasından sorumlu director’e ulaşmasını sağlar. CD-ROM cihazları DOS altında bir harf ile temsil edilir. Genellikle D harfi ile temsil edilir.

 

AH AL

Görevi

15H 00H Sistemde kurulu CD-ROM sayısı
15H 08H CD-ROM’dan bilgi okumak için
15H 09H CD-ROM’a bilgi yazmak için
15H 0BH CD-ROM sürücüsünü kontrol etmek için

Tablo 4.1: MCSDEX’in fonksiyonları

CD-ROM sürücüsünün asıl görevi verileri okuyup yazmaktır. MSCDEX  INT 2FH kesmesiyle birlikte  08 değerini DOS’a gönderir.

Bu değer göre DOS da INT 25H kesmesi ile CD-ROM’dan okuma işlemini gerçekleştirir. CD-ROM üzerindeki her sektör 3.234 bayttır. Fakat bunları 2.352 (yaklaşık 2KB) baytı kullanılabilir verilerdir. Geriye kalan 882 baytı hata bulma ve düzeltme, 92’si de kontrol baytıdır. Bu yüzden veri aktarımında kullanılacak tampon’da 2KB olmak zorundadır.

CD sürücüsü kesmeyi aldıktan sonra CD üzerindeki verileri okuyabilmek için 850 nm dalga boyunda düşük güçlü bir lazer ışın demetini CD yüzeyine dik bir açıyla gönderir. Bu lazer ışını demeti polikarbonattan yapılmış kaplama malzemesini aşarak içteki alüminyum tabakaya çarpar. Bu tabaka üzerindeki spiral üzerinde çukur (pitler) ve düzlükler vardır. Çukur ve düzlükler minimum uzunluğu 3 bit maximum uzunluğu ise 11 bittir. Bu sebepten dolayı 0 ve 1’lerin bütün kombinasyonlarını temsil edilemez. Düzlüklerden çukurlara yada çukurlardan düzlüklere geçiş 1 ile temsil edilir. Çukur ve düzlükler ise 0 olarak temsil edilir.

Şekil 4.2: 1 ve 0 bilgisinin çukur ve düzlükleri kullanarak sıralanması
Şekil 4.3: Ses CD üzerindeki 0 bilgisinin okunması
Resim 4.4: Ses CD üzerindeki 1 bilgisinin okunması

Mikroişlemciden komut alan servo motor da yansıtıcı aynayı  CD-ROM üzerindeki doğru ize yönlendirir. Işın çukurlardan güçlü, düzlüklerden ise zayıf şekilde yansır. Yansıyan ışın mercek yardımıyla toplanır ve odaklanarak mercek’ten yansıtılır ve ışın ayırıcıya gönderilir. Işın ayırıcı mercek son olarak ışını elektrik sinyallerine çevrilmesi için sensörlere gönderir.

Şekil 4.5: CD-ROM sürücüsünün çalışması

Algılayıcı (sensör) çukur  ve düzlükleri direk  olarak dijital bilgilere çeviremez. Bunun  için EFM tabloları kullanılır. Bu tablolarla 8 bitlik veriler 14  bitlik verilere çevrilir. EFM tablolarında 2 tane 1 biti 11 tane 0 biti yan yana gelmez.

 

Değer 8 bitlik 14 bitlik
0 00000000 01001000100000
1 00000001 10000100000000
2 00000010 10010000100000
3 00000011 10001000100000
4 00000100 01000100000000

Tablo 4.2: EFM tabloları

EFM (Eight to fourteen modulation) dönüşüm tabloları  her  CD-ROM sürücüsünün kontrol kartında yer almaktadır. CD-ROM sürücü bu dijital verileri veri kanalına yerleştirir.

5.CD-ROM OKUMA/YAZMA TEKNOLOJİLERİ

 

5.1. Sabit Doğrusal Hız (Constant Linear Velocity-CLV)

CD sürücüler, verileri CD’nin her noktasında aynı doğrusal hızla okumasıdır. Buna göre CD, iç iz bölgesi okunurken daha yavaş, dış iz bölgesi okunurken daha hızlı dönmelidir. Mesela CD’nin en iç kısmında 800 devirle dönerken okuduğu veri miktarı, CD’nin en dış yüzeyinde 800 devirle okuduğuyla aynı olmayacaktır. CLV tekniğinde, iç kesimde 800 devirle dönerken, CD’nin dışına doğru ilerlerken veri aktarım hızı azalacağından bu devir sayısı yükselerek 5000-6000 devire kadar çıkabilir

5.2. Sabit Açısal  Hız (Constant  Angular  Velocity-CAV)

CD sürücüler verileri, CD üzerindeki fiziksel konumuna (iç iz ya da dış iz) bağlı olarak farklı hızlarda okumasıdır. Yani diskin kenarlarına yakın olan izleri, merkezine yakın olan izlerden daha hızlı okumasıdır. CD sabit bir hızda döner.

5.3. Truex (Multibeam)

Sabit aktarım hızı sağlamak için birden fazla lazer kullanılan bir yöntemdir. Düşük dönme hızını korurken, aktarım hızını geliştirmek için aynı anda  okuma yapan  yedi adet lazer  kullanır.

Şekil 5.1: Truex (Multibeam)

6.CD-ROM SÜRÜCÜSÜNÜN PERFORMANSINI ETKİLEYEN ETMENLER

 

  1. Veri aktarım hızı
  2. Erişim süresi
  3. Önbellek
  4. DMA (Doğrudan Bellek Erişimi)
  5. Arabirim

6.1. Veri Aktarım Hızı

Veri aktarım hızı, belli bir zamanda  sürücünün ne kadar veriyi  CD’den okuyup bilgisayara aktarabildiğini gösterir. CD-ROM sürücülerinin hızları X ile gösteriliyor. Temel olarak müzik setlerinde kullanılan CD’yi 210 ile 539 devir arası döndürebilen CD playerların hızı 1X olarak kabul edilir. Teoride 1X  saniyede 150 KB veriyi transfer eder.

CD’ler sabit doğrusal hız (CLV) formatında kaydedilir. 2X hızlı bir CD sürücü 300KB/sn aktarım hızına ulaşır.

 

CD sürücü Hızı        Veri Hızı (KB/s)
1x 150
2x 300
3x 450
16x 2400
2x 4800
48x 7200
52x 7500
100x 15000

Tablo 6.1: CD-ROM sürücü ve veri aktarım hızları

32X’lik bir sürücünün veri aktarım hızı 4800KB/sn’dir (Tablo 6.1.). Bu hız CD plakasının en dış spiralindeki veri aktarım hızıdır. CD plakasının iç kısımlarında ise bu hız 12x-16x’e kadar düşmektedir.

6.2. Erişim Süresi

Erişim süresi, sürücünün okuma komutu almasıyla ilk veri bitini okuması arasındaki gecikmedir. Bu süre milisaniye cinsinden ölçülür. Gerçek erişim süresi ise tamamen verinin disk üzerinde bulunduğu yere bağlıdır. Okuma mekanizması diske yakın bir yerde ise erişim süresi daha kısa olur.

 

CD sürücü Hızı Erişim sürücüsü
1x 400
2x 300
8x-12x 100
16x-24x 90
32x-52x 85’tendaha düşük

Tablo 6.2: CD-ROM sürücülerin erişim süreleri

6.3. Önbellek

CD sürücüler üzerinde bir tampon bölge bulunur. Sıkça okunan ve en son okunan  veriler bu kısımda  geçici olarak tutulur.

Önbellekler, sürücü kontrol kartı üzerine yerleştirilmiş hafıza çipleridir. Verileri bilgisayara göndermeden önce sıraya koyar. Önbelleğin en önemli avantajı bilgisayarın veriyi sabit hızda almasını sağar.

6.4. DMA (Doğrudan Bellek Kullanımı)

IDE arabirimi işlemciye yük binmesini ve hız artışını sağlamak amacıyla DMA adı verilen hafıza kanalları kullanır. DMA  modları  kullanılarak   işlemci tamamen boşta kalır. Böylece işlemcin diğer işlemleri yapması için  daha fazla imkan olur.

6.5. Arabirimler

Bir CD-ROM sürücünün bilgisayara olan fiziksel bağlantısıdır. Arabirim sürücüden bilgisayara giden veri  hattıdır. Sisteminize CD- ROM’u bilgisayara bağlamak için kullanılan dört farklı arabirim vardır.

  • SCSI\ASPI (Small computer system interface\advenced SCSI programming interface)
  • İDE\ATAPİ (İntegrated drive electronics\Atattachment packet interface)
  • Parelel port
  • USB Portu

Bunlardan en en çok kullanılanları IDE\ATAPI ve SCSI\ASPI’dir.

6.5.1. IDE\ATAPI

En çok kullanılan arabirimdir. Genellikle kişisel bilgisayarlarda kullanılır. ATAPI, SCSI\ASPI komutlarını IDE\ATA birimine uyarlayan   bir yazılım arabirimidir.

SCSI\ASPI’ye göre hızları daha yavaştır. Fakat DMA modlarını kullanarak CD-ROM  sürücüsü için gerekli olan hıza ulaşırlar.

6.5.2. SCSI\ASPI

SCSI\ASPI ise birçok farklı çevre birimlerinin iletişim kurmalarını sağlayan özel bir arabirimdir. Birçok çevre biriminin tek adaptör kartı ile  desteklenebilirliği ve işlemciyi meşgul etmemesi nedeniyle, sunucu bilgisayarlarda  daha çok tercih edilir. SCSI’lerin en büyük dezavantajı, ayrı karta ihtiyaç duymasıdır.

 

7.CD  STANDARTLARI

 

CD’ler ikilik bit değerleri olan  0 ve 1’ler kodlanarak doldurulur. Bu rakamlarla mantıklı bir organizasyon oluşturularak kodlama gerçekleştirilir. Bu kodlamalar için değişik standartlar geliştirilmiştir. Bu standartlardan bazıları şunlardır:

  • CD
  • CD-ROM
  • CD-ROM  XA
  • CD-I
  • CD-MO
  • CD-R
  • CD-RW
  • Video CD
  • Photo  CD

Günümüzde en yaygın kullanılanları CD-R ve  CD-RW’dir.

7.1. CD-R

Compact Disk -Recordable’in  kısaltmasıdır. Üzerine sadece  bir kere veri yazılabilir. Burada veri kısmı “dye” adı verilen organik renkli bir maddeden oluşuyor. Bu madde CD’nin de rengini belirtiyor. Bu madde çoğunlukla yeşil, mavi, ya da altın rengindedir.

CD yazıcı, veriyi lazer ışınlarıyla yazıyor ve bu işlem sırasında 300 celsius’luk bir ısıyla ışın renkli yüzeye düşüyor, bu sayede bu kısımda bir derinleşme gerçekleşiyor, yani  çukurlar oluşuyor. Böylece veriler CD yüzeyine yazılmış oluyor.

CD-R’ üzerine 74 dakikada ses veya 700MB  data kayıt yapılabilir.

7.2. CD-RW

Compact  Disk-ReWriteble’in kısaltmasıdır. Birden fazla yazılıp silinebilen CD’lerdir. CD-RW’lerin yapısı  gümüş-indiyum-antimon-tellür alaşımından oluşur. CD-R’de olduğu gibi bunda da metal yansıtıcı bir yüzey üzerinde renkli bir kısım bulunmaktadır. CD-RW’deki renkli kısım iki farklı tipi bir arada bulundurabiliyor. Kristallin ve Amorph. Kimyacılar kristalleşmeden katılaşan sıvılara amorph adını veriyorlar. Örneğin, Cam. Renkli tabakadaki amorph kısımları ışını yansıtmadan geçirir. Geçen ışık ancak metal kısımdan yansıyarak geri döner. Kristallin kısımlar ise lazer veriyi okurken yansıtır. Kristallin ve amorph iki farklı yansıtıcı yüzey oluşturur ve bu sayede dijital veriler birleştirilir. CD-RW’nin yazılması sırasında yazıcı renkli yüzeye yoğun lazer ışınları yollamaktadır. Bu esnada ısı 500 celsius’u bulabilir. Bu işlemden hemen sonra renkli madde hemen soğumakta ve amorph bir duruma gelmektedir.

CD-RW’de gibi CD’yi eski haline döndürmek mümkündür. Amorph bölgeler 200 celsius’a kadar tekrar ısıtıldığında daha yavaş soğuyarak kristalleşiyor ve veri siliniyor. Ve CD-RW tekrar yazılmaya el verişli hale geliyor.


Hazırlayan

 Saniye CANDAŞ

Kaynaklar

Tischer, Michael, PC Intern, 1996

Mueller, Scott, PC Donanım ve Bakım Klavuzu, İstanbul 2001

http://www.bilisimrehber.com.tr

http://www.howstuffworks.com

DVD-ROM ve DVD

DVD ilk önceleri “Digital Video Disk” anlamına geliyordu. Bunun temel nedeni, ilk uygulamaların video alanında ortaya çıkmış olmasıdır. Fakat bir süre sonra, veri saklama uygulamalarının da önemli olduğu anlaşılmış ve DVD “Digital Versatile Disk (Çok-yönlü Sayısal Disk)” anlamında kullanılmaya  başlanmıştır.

DVD bir disk dış görünümüyle CD’ye çok benzer. Fakat CD’ye göre üretim teknolojisinin daha ileri olması nedeniyle çok daha fazla kapasiteye sahiptir. Sahip olduğu yüksek kapasite nedeniyle yüksek çözünürlüklü ve 2 saatten uzun MPEG-2 formatında kodlanmış bir sinema filmini tutabilir.

Şekil1.1: DVD-ROM ve DVD disk

DVD yüksek veri depolama kapasitesine sahip olan ve boyutları CD boyutları ile aynı olan yeni bir optik veri saklama medyasıdır. DVD’ler üretim şekillerine göre 4.7 Gbyte ve 17 Gbyte arasında kapasiteye sahiptirler. Böylece tek bir CD-ROM’a sığmayan pek çok programın yanı sıra çok CD-ROM’lu oyunlar (Örneğin 3-7 Cdlik oyunlar) ve CD-I formatında kayıtlı ve birden fazla CD içeren (2 yada 3 CD) filmler artık DVD denen tek bir medya üzerinde üretiliyorlar.

 

2.DVD Yapısı

 

DVD-ROM diskler de CD-ROM diskler gibi tek bir izden meydana gelmektedir.

Şekil 2.1: DVD üzerindeki spiral iz

DVD-ROM diskler, standart disklerin 25 katı depolama kapasitesi ve 10 katı daha hızlı erişim ve data aktarma süresi ile, hergün daha fazlasına gereksinim duyulan data alanı ve hız sorunlarına büyük ölçüde çözüm getirmektedir. DVD’nin fiziksel olarak CD’den en önemli farkı, datanın disk üzerindeki yerleşiminde ortaya çıkmaktadır. Standart CD’lerde dataların oluşturduğu çukurların en küçüğü 0.834 mikron iken DVD’de bu boyut 0.4 mikrona inmiştir. CD üzerindeki spiral iz, 1.6 mikron aralıklarla yer alırken DVD üzerinde 0.74 mikron mesafe vardır. (Şekil 2.2) Böylece aynı boyutta CD, 7 kat daha fazla bilgi taşıyabilmektedir.

Şekil 2.2: DVD ve CD iz aralıkları
Şekil 2.3: DVD disk yapısı

DVD Disk, standart ses CD’lerinde olduğu gibi 120 mm çapındadır. Fakat kullanılan lazer dalga boyu daha kısadır (650 nm. Daha ince ışın demeti sayesinde, disk üzerindeki çok daha küçük girintiler (çukurlar) okunabilmekte ve yüzey üzerine bu girintilerden daha fazlası yerleştirebildiğinden, DVD’de kapasite artışı sağlanabilmektedir.

Böylece DVD’ler bilgisayar verileri içinde yüksek veri depolama alanı sunmuş oluyorlar. Dolayısı ile burada bilinmesi gereken noktalardan biride kapasite olarak karşımıza çıkıyor. En düşük kapasiteli DVD bir CD’nin dört katıdır. Bu da bazı çok kapsamlı çalışmaların örneğin bir şehrin tüm harita bilgilerini (6CD) tek bir DVD üzerine kayıt yapabilmemizi sağlıyor.

Özelliği DVD CD
Disk çapı 120 mm 120 mm
Disk kalınlığı 1.2 mm  (0.6 mm x 2) 1.2 mm
Yüzey adedi 1 veya 2 1
Katman Sayısı 1 veya 2 1
Orta yuva çapı 15 mm 15 mm
En küçük veri haznesi 0.4 micron 0.834 micron
Track boyutu 0.74 micron 3.058 micron
Laser diyot bant genişliği 650/635 nm 780 nm
Ortalama bit oranı 4.7 Mbayt / Saniye 0.15 Mbayt/ Saniye
Kapasite (1 katman, 1 yüzey) 5 Gigabayt 0.682 Gbayt
Kapasite (2 katman,2 yüzey) 17 Gigabayt 0

Tablo 2.1: DVD ile CD’nin fiziksel karşılaştırma tablosu

3.DVD-ROM SÜRÜCÜLER

DVD-Rom dış görünümüyle CD-ROM’a benzer. Fakat CD-ROM’a göre üretim teknolojisinin daha ileridir.

3.1 YAPISI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

DVD sürücülerin çalışma şekli aynen CD sürücüler gibidir. Buradaki en önemli fark DVD disk üzerindeki çukur ve tümsek kısımların aralarındaki mesafenin CD’ye göre çok daha az olmasıdır. Buna bağlı olarak DVD’leri okumak için kullanılan lazer ışını çok daha kısa bir dalga boyuna sahiptir. Örneğin CD sürücülerin lazeri 780 nanometrelik bir dalga boyuna sahipken buna karşılık DVD sürücülerin lazeri 650 ile 635 nanometre arasında bir dalga boyu ile çalışıyor. Bu nedenle sürücülerde infraruj lazer kullanılırken DVD sürücülerde kırmızı lazer kullanılır.İşte bu lazer ışını DVD diske gönderilir. Eğer ışın tepeye denk gelirse doğrudan geri yansır ve bu yansıyan ışın prizma aracılığı ile foto elektrik hücreyi (foto diyot) uyarır. Eğer ışın çukura denk gelirse ışın farklı yönlere yansır, böylece ışın foto diyot’u uyarmaz. Foto diyot’un aldığı bu uyanlar “0” ve “l”‘lere dönüştürülür ve bunlarda lojik (dijital) bilgiyi oluşturur.

Şekil 3.1: DVD-ROM’un çalışma düzeni

Kuşkusuz DVD sürücülerin en büyük avantajlarından biri de CD’leri de okuyabilmesi. Yani DVD-ROM disklerin yanında CD-ROM diskleri de günümüz şartlarında 32X ile 40X hızlan arasında okuyabilir. Bunun için okuyucu lazer demetinin farklı dalga boylarında çalışmasını sağlayan özel bir lens kullanılır. Bu lens DVD üzerinde farklı katmanlara kaydedilmiş verilerin okunmasında önemli bir rol oynar. Bilgisayarlarımızda kullandığımız DVD sürücüler, DVD’lerin yanında audio CD, CD-R ya da CD – RW gibi yaygın CD tiplerini de destekliyor.

Şekil 3.2’de tek katmanlı ve çift katmanlı bir DVD’de lazerin nasıl odaklandığı gösterilmiştir.

Şekil 3.2: Tek katmanlı ve çift katmanlı DVD’de lazerin odaklanması

DVD sürücülerin lazerinde Şekil 3.3’te gösterildiği gibi akım bobini bulunmaktadır. Bu bobinden geçen akımın artırılmasıyla birlikte lazerin ikinci katmana odaklanması sağlanır.

Şekil 3.3: Çift taraflı çift katmanlı bir DVD’nin kesit görüntüsü

DVD sürücüler ve yazıcılar da CD sürücülerde olduğu gibi çeşitli X değerleriyle karşımıza çıkar. DVD cihazlarda X 1,35MB/s’ye karşılık gelmektedir. Aşağıda 5 adet X değerine sahip bir DVD yazıcıda her bir X’in ne anlama geldiği gösterilmiştir. Ancak bu değerler yalnızca DVD diskler içindir. DVD yazıcılar aynı zamanda CD yazıcı olarak da kullanılabildiklerinden CD yazma hız değerleri de vardır.

 

1 2 3 4 5
16X 8X 6X 4X 16X
+/- R +RW -RW DVD+R ÇK DVD-ROM

Tablo 3.1: Örnek bir DVD yazıcıda çeşitli hız değerleri

l.X Değeri: +/- malzeme yapısında tek seferlik yazılabilir DVD yazma hızı.

2.X Değeri: ‘+’ malzeme yapısında RW DVD yeniden yazma hızı.

3.X Değeri: ‘-’ malzeme yapısında RW DVD yeniden yazma hızı.

4.X Değeri: ‘+’ malzeme yapısında çift katmanlı tek seferlik yazılabilir DVD yazma hızı.

5.X Değeri: DVD diskleri okuma hızı.

3.2 DVD SÜRÜCÜLERDE BÖLGE KODU

Cd’ler yeni ortaya çıktığında, telif haklarını korumanın zor olacağına dair şüpheler kısa zamanda doğru çıkınca, DVD sürücü üreticileri DVD’ler konusunda daha farklı bir yöntem izlediler. Dolayısı ile her filmin DVD’si film sektörünün kendi coğrafi pazarını korumayı hedeflediği bir ülke kodu ile (coğrafi kod da denir) tanımlanır.

DVD’ler üzerinde kopyalanmaya karşı birkaç çeşit koruma vardır. CSS (Content Scrambling System) ile DVD üzerindeki dosyaların sabit diske kopyalanmasının önüne geçilmeye çalışılırken Macrovision korumasıyla DVD görüntülerinin VHS videolara aktarılmasının önüne geçiliyor. Yalnız bu her iki koruma şekli de çoktan aşıldı.

Diğer yandan bazen bayağı can sıkıcı olabilen bölge kodu koruması dünyayı 6 adet bölgeye ayırarak farklı bölgeler için üretilmiş DVD’lerin başka bölgeler de izlenmesini belli ölçü de imkansız hale getirmeye çalışır. Bu ülke kodu sayesinde Amerika’dan alınan bir DVD (ülke kodu 1), Türk cihazı üzerinde (ülke kodu 2) bloke edilmiştir, çalışmaz. Ancak DVD’nin ve oynatma cihazının ülke kodlan birbiri ile aynıysa görüntü elde edilir. Başka bölgeye ait bir DVD’i yasal olarak sadece 5 kere izlenebilir. Günümüzde de özellikle 10X ve daha hızlı DVD sürücülerin içinde bölge koruması temel olarak yer alıyor.

Bölge korumasına ait bilginin saklandığı küçük programlara Firmware denir. Eğer bu Firmware aynı sürücüyle çalışan fakat bölge koruması bilgisine sahip olmayan yeni bir Firmware ile değiştirildiğinde bölge kodu koruması da ortadan kalkar. Hemen her DVD sürücüye ve bunların sahip oldukları hızlara (10X veya 12X gibi) ait korumayı kaldıran Firmware’ler Internet’te Undergound sitelerde bulunuyor. Burada yapılması gereken işlem BIOS bilgisini değiştirmek gibidir. Bu kısa işlemin ardından uygun bir programla her bölgeye ait DVD’ler izlenebilir ya da dinlenebilir.

Bölge Ülkeler
0 Bölge yok
1 Kuzey Amerika, Kanada
2 Avrupa, Orta Doğu, Güney Afrika, Japonya
3 Güney Doğu Asya, Doğu Asya
4 Güney Amerika, Avustralya, Yeni Zelanda, Pasifik   Adaları, Karaipler
5 Rusya Federasyonu, Afrika, Kuzey Kore, Hindistan
6 Çin

Tablo 3.2: DVD bölge kodları

4.DVD’nin ÖZELLİKLERİ

Günümüzde kullanılan tek bir DVD’ye en az 4,7 Gigabyte veri aktarmak yani 7 CD’lik veri depolamak mümkündür. En fazla ise 17 Gigabyte’a  kadar  veri   sığdırmak  mümkün.   Bu  da  kapasite  olarak günümüzde kullanılan tam 27 CD’ye karşılık gelir. Bütün bunlara rağmen bu yeni medya teoride CD-ROM’lardan pek farklı değil ve yaklaşık aynı teknolojiyi kullanıyor. Her iki medyada da bilgiler, oldukça hassas olan yüzeye lazer ışınıyla tek tek bit’ler halinde yazılıyorlar.

DVD ve CD-ROM teknolojileri arasındaki temel fark, kullanılan lazer ışınının dalga boyudur. CD lazeri 780 nanometrelik bir dalga boyuna sahip. Buna karşın DVD lazeri 635 ile 650 nanometre arasında bir dalga boyu ile çalışır. Böylece aynı büyüklükteki yüzeye dört buçuk kat daha fazla miktarda veri depolamak mümkün oluyor.

Yalnız CD’lerde medyanın sadece bir yüzü veri depolamak için kullanılıyor. Diğer yüz ise etiket amaçlı kullanılıyor. Oysa DVD’de veri depolanan medyanın iki yüzü de veri yazmak için kullanılınca kapasite artıyor. Depolama kapasitesini bir defa daha iki katına çıkaran diğer bir özellik de DVD’lerin veri yazılabilen çift katmana sahip olmalarıdır. DVD’nin en üst veri katmanı yarı şeffaf biçimde tasarlanmış: Böylece her iki katman da birbirlerinden bağımsız olarak veri yazılmasına ve okunmasına olanak tanıyorlar. Bu durumda DVD sürücünün, verileri okumak için lazer ışınını her defasında istenen verilerin yer aldığı katman üzerinde kullanması gerekiyor.

Şekil 4.1: DVD sürücünün veriye erişmesi

4.1. DVD Formatları

Şekil 4.2: Çeşitli DVD’lerin iç yapısı

Tek yüzlü tek katmanlı DVD ROM’un kapasitesi 4.7 GB’dir. Bu kapasite, 3400 adet bilgisayar floppy disketine eşdeğerdir. Yada 7 adet CD’ye eşdeğerdir. Bütün bunların sonucu ise 4.7 GB’lik bir DVD’nin 9 saatlik müzik veya 5000 tane 300 sayfalık romanı saklayabileceği anlamına gelir. Bir yüzündeki tek katmanda 2.6 GB veri saklayabilmesi ile tekrar yazılabilir DVD ROM, alışılagelmiş CD ROM’a göre dört kat daha fazla bilgi saklayabilir. En son nesil yüksek performanslı video DVD ROM 17 GB’lik kapasiteye sahip olacaktır. Bu ürün çift taraflı olup, iki katmandan oluşur . Aşağıda standart DVD kapasiteleri verilmiştir.

 

DVD Formatları 120mm disk 80mm disk
DVD ROM 5 (Tek yüz-tek katman) 4.7 GB 1.4 GB
DVD ROM 9 (Tek yüz-iki katman) 8.5 GB 2.6 GB
DVD ROM 10 (Çift yüz-tek katman) 9.4 GB 2.9 GB
DVD ROM 14 (Çift yüz-tek/çift katman) katman) 13.3 GB 3.8 GB
DVD ROM 18 (Çift yüz-iki katman) 17 GB 5.3 GB

Tablo 4.1: DVD formatları

Dışarıdan bakıldığında aynı gibi olan CD ve DVD, yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi aslında bir birinden çok farklıdır. En önemli fark ise DVD’nin çift katmanlı ve çift yüzeyli olabilmesidir. Bu mevcut kapasitenin çok daha fazla artmasını sağlar.

4.2 DVD Standartları

Tüm DVD’ler UDF standardına uygundur. UDF yani Universal Disk Format denen ve ISO-13346 standardına bağlı bir formdur. UDF’nin buradaki faydası DOS, WINDOWS 98/ME, WINDOWS NT, IBM OS/2 v.b. birden fazla işletim sisteminde tek bir disk formunun kullanabileceğini gösterir.

DVD-ROM : Sadece okunabilir DVD’ lerdir DVD-Video : Sadece okunabilir disklerden video, görüntü, ses ve grafik içeriklerinden yüksek kalitede faydalanmak için kullanılır.

DVD-Audio : Yalnız okunabilir diskten kaliteli ses alımı için kullanılır.

DVD-R : Sadece bir kere yazılabilir disktir ve  depolama aracı olarak kullanılır.

DVD-RAM : Hem yazılabilir hem okunabilir disk; depolama aracı olarak kullanılabilir.

4.3 DVD Türleri

Çeşitli formatlarda dvd diskleri üretilmiştir. Bunlar;

4.3.1 DVD R

 Aynen CD medyalarda olduğu gibi DVD Recordable yani kaydedilebilir DVD diskine verilen isimdir. Bu medyalara yalnızca bir kez kayıt yapılabilir.

4.3.2 DVD-RW

Bu DVD türü ise tekrar tekrar yazılıp silinebilen DVD disklerdir. Bu diskler normal şartlar altında 1000 kez yazılıp silinebilir. Yazılabilir DVD konusunda şu anda piyasaya iki standart vardır;

4.3.3 DVD RAM

DVD RAM özellikle yedekleme amacıyla kullanılabilecek bir DVD formatı. DVD RAM diskler 100.000 kez yazıp silme gibi özellikleri ve yüksek erişim hızı ile veri taşınması için DVD -RW ve DVD + RW’ye göre daha avantajlı. Üstelik DVD RAM’e video da kaydedilebiliyor. Ama DVD RAM formatındaki bir diski maalesef sadece bilgisayar DVD RAM formatındaki okuyucu da oynatılabiliyor.

4.3.4 DVD-R ve DVD-RW

Bu standart, Pioneer, Asus, Panasonic gibi firmaların desteklediği ve oluşturulan ilk konsorsiyum olan DVD Forum tarafından kabul edilmiştir. Bu standartta hazırlanan DVD’ler piyasadaki tüm DVD oynatıcılar ile uyumludur. Bu standartta karıştırılmaması gereken önemli bir nokta DVD (eksi) R yani aradaki işaretin tire değil eksi olmasıdır. DVD R formatındaki DVD yazıcılar şu an için en fazla 2x hızında DVD yazabiliyorlar. DVD R formatı da kendi içerisinde iki ayrı türe ayrılıyor;

4.3.4.1 DVD-R (G) (General Purpose)

Yani genel kullanıma yönelik DVD disklerdir, bir diğeri de DVD-R (A) (Authoring) yani profesyonel amaçlı DVD diskleri.

4.3.4.2 DVD-R (A) (Authoring)

Bu diskler yukarıda sayılan korumalar için özel bir iz içeriyorlar ve Authoring özelliğine sahip DVD yazıcılar ile yazılabiliyorlar. Macrovision, Bölge Kodu Sınırlaması ve CSS gibi korumaları içeriyor. Bu tipteki DVD yazıcıların fiyatları hala çok yüksek, örneğin Pioneer S-201 Authoring özellikli DVD yazıcının fiyatı hala 4.500 USD seviyelerinde.

Şekil 4.3: Kaydedilebilir DVD kesiti

4.3.5 DVD+R ve DVD+RW

DVD R standardını ortaya atan DVDForum’un rakibi olan DVD+RW Alliance konsorsiyumu tarafından DVD   R’ın hakim olduğu piyasayı kırmak amacıyla ortaya atılan bir standarttır. 2002 yazının başından itibaren Sony ve Philips firmaları bu formatı kullanan DVD Writer’lar üretmektedir. DVD+R’ların DVD-R’a göre olan avantajları 2.5x olan kayıt hızı, yazdırma işlemini hızlı bitirmeleri, sonlandırmaya ihtiyaçlarının olmaması ve yüksek performansları.

Fakat DVD-R bilgisayarcılarda daha rahat bulunabilirken ve ucuzken DVD+R medya bulmak hem daha zor hem de yaklaşık 5-10 kat daha pahalı. Ayrıca formatındaki diskleri eski DVD oynatıcıların hiçbirisi oynatmıyor. Yalnız kısa zaman içerisinde bu format DVD-R’ın önüne geçecek gibi görünüyor.

Piyasadaki DVD diskler şimdilik iki farklı kapasitede bulunabiliyor. DVD-5 olarak adlandırılan DVD-5 diskler ve DVD-9 olarak adlandırılan çift katmanlı diskler. DVD-5 diskler 4.7 GB kapasitede, DVD-9 diskler ise 8.7 GB kapasitede. Piyasada oldukça fazla çift katmanlı film DVD’si bulunmasına rağmen piyasadaki DVD yazıcılar sadece tek katmanlı veri yazmayı destekliyor.

 

İsim Kapasite (GB) Katman Yüz Anlamı
DVD-5 4.7 1 1 1 yüz kullanılıyor
DVD-9 8.54 2 1 1 yüz kullanılıyor
DVD-10 9.4 1 2 2 yüz kullanılıyor
DVD-18 17.08 2 2 2 yüzde 4 katman
DVD-R 4.7/9.4 1 1 veya 2 Kaydedilebilir DVD
DVD-RAM 2.6/5.2 1 1 veya 2 Yeniden yazılabilir DVD
DVD-RW 4.7 1 1 veya 2 Yeniden yazılabilir DVD

Tablo 4.2: DVD standartları ve kapasiteleri

5.DVD Kopya Koruması

 

DVD’lerde de kişisel ihtiyaca yönelik olarak bir güvenlik kopyası oluşturulabilir. Ancak CD kopyalamada olduğu gibi DVD filmlerinin dijital birebir kopyalarını oluşturmada bazı teknolojik zorluklar vardır. Buradaki DVD’nin kopya koruma problemi, VCD ve video kaset gibi diğer video ortamlarından daha önemlidir; çünkü DVD, mükemmel kalitede video ve ses barındırmaktadır. Dijital veya analog biçimlerde yasadışı kopyalar yapmak için kullanılabilecek yollar bazen yaygın kopyalama koruması yüzünden, bazen de DVD kopyalama uygulamalarının başarısız olması yüzünden engellenmiş gibi görünmektedir. Yani, bütün yollar için bir veya birkaç önlem alınmıştır.

Şekil 5.1: DVD kopya koruma mekanizması

5.1 CSS (Content Scrambling System- İçerik Karıştırma Sistemi)

DVD’ler  CSS   içerdiği   için  içindeki  veriler  copy-paste  yapar  gibi kopyalanamıyor. CSS kopya koruma yöntemi, DVD içeriğini iki tip korsan   aygıttan  korumak   zorundadır;   DVD   video   dekoderleri   ve kaydedilebilir saklama aygıtları. DVD ROM diskindeki telif hakları saklı materyalin oynatımını, yasal hale getirmek için, bir Content Scramble mekanizması sunulmuştur. Üçlü bir şifreleme sistemi kullanan CSS üç tane anahtara ihtiyaç duyuyor ve birinci anahtarı bulmadan 2. anahtara ve 2.   anahtarı   da   bulmadan   3.   anahtara   erişilemiyor.   Daha   sonra, sıkıştırılmış içeriğin şifresi, üçüncü anahtar kullanılarak kaldırılır. Tabii ki, şifre açma algoritması veya donanımı, bazı kontratlar imzalandıktan sonra alınabilir. CSS şifreleri yalnız DeCSS yazılımları ile çözülebiliyor. Dijitalden   ortamdaki   kopyalama   engellemek   içinse   kişisel bilgisayar ortamlarında, veriyolu belgeleme ve şifreleme uygulanır. PC ortamında, PC veriyoluna bağlı iki öğe bulunur: DVD ROM sürücüsü ve dekoder kartı. PC veriyolundaki veri, kolaylıkla kopyalanabileceğinden; DVD ROM, veriyi göndermeden önce, alıcının doğruluğunu kontrol etmek   zorundadır.   Benzer   şekilde,   yasadışı   bir   veriyi   oynatmayı

engellemek için de, dekoder kartı gönderenin doğruluğunu kontrol eder. Yani, karşılıklı belgeleme gerekmektedir. Karşılıklı belgelemeden sonra yasadışı bir çevrimden korunmak için de, DVD ROM sürücüsü, veriyi zamana bağlı bir anahtar kullanarak şifrelemek ve öyle göndermek zorundadır.

5.2 Macrovision

DVD filmler kullanıcının kendi oluşturacağı video CD üzerine kopyalanabilirler. Yalnız bu noktada da DVD üreticileri, bir video enhancer ile video kaseti üzerine film kopyalamayı ikinci bir kopyalama koruması olan Macrovision ile engelliyorlar.

Dolayısı ile Macrovision, VHS video kaset ve dijital video sistemleri için bir kayıt engelleme işlemi tasarlamış ve geliştirmektedir. Macrovision yöntemi, VCR ve TV aygıtlarının çalışma farklılıklarına önem vermektedir. Buradaki esas kopya koruma sinyali, iki ayrı unsurdan meydana gelir: Automatic Gain Control (AGC) ve Colorstripe. TV’deki AGC devreleri, değişim için yavaş tepki verirken, VCR için tasarlanan AGC devreleri, oldukça hızlı tepki verirler. Macrovision tekniği ise video sinyalini değiştirerek (dikey boşaltma aralıklarına pulslar koyarak), bu devrelerin avantajlarını kullanmaya çalışır. Bu sinyal değiştirme işleminden soma da, TV yine de düzgün gösterecektir; fakat VCR, bozuk ve kirli, görüntü ve renk kaybına uğramış kayıt yapacaktır. Colorstripe işlemi ise, Colorburst bilgisini değiştirir. Bu bilgi, orijinal program görüntülemede transparan olup sorun çıkarmazken, yasadışı kopya oynatımında can sıkıcı çizgiler üretecektir. Görüldüğü    gibi    Macrovision    görüntüyü    bozarak    kopyalamaya çalışıldığında onu caydırıyor. Böylece bu yöntem korsan kopyalan bütünüyle engellemek için kullanılan bir analog kopya koruması olarak düşünülebilir.

5.3 CGSM/A

CGMS/A, izin verilen yasal kopyaların miktarını kontrol etmek için kullanılır. Burada süper dijital kopyalara izin vermeden aygıtlar arasında dijital bağlantı sunmak için, IEEE 1394 (Firewire)’e odaklanmış bir dijital kopya koruma sistemi geliştirilmiştir. Veriler, standart CGMS bayraklarıyla işaretlenir: “asla kopyalama” veya “bir kere kopyala”. Bir DVD oynatıcı ve bir dijital TV gibi, dijital olarak bağlanan aygıtlar, aralarında bir kanal kurmak için anahtarlarını ve belgeleme sertifikalarını karşılıklı değişeceklerdir. DVD oynatıcı, veriyi çözecek olan alıcı aygıta gönderirken, kodlanmış video sinyalini şifreler. Dijital görüntü aygıtları, bütün veriyi alabilecek ve gösterebilecek. Dijital kayıt cihazları ise, sadece “asla kopyalama” ile işaretlenmemiş bilgileri alabilecek ve kaynak bir kopya için işaretlendiyse, CGMS bayraklarındaki kopyalanabilme sayısının sıfıra indirecek. CGMS/A bilgisi, giden video sinyaline dahil edilir. CGMS/A’nın çalışması için, kopyayı yapan aygıtın, CGMS’yi tanıması ve ona uyması gerekmektedir. CGMS/A, NTSC’nin 21. çizgisindeki veriyi şifreler. CGMS/A verisi, aynı çizgi için programlanmış Macrovision anti-kopya sinyallerinden daha yüksek bir önceliğe sahiptir. CGMS/D, yeni jenerasyon dijital TV ve dijital video kayıt cihazları için tasarlanmıştır. Dijital bağlantılı yeni tip DVD oynatıcılara gereksinim duymaktadır.

 


 

Hazırlayan

Sefer AYAN

Kaynaklar

Karabulut, Sinan, Donanım Mimarisi, Ankara, 2006

http://www.howstufworks.com

http://www.megep.gov.tr

BLU-RAY

Blu-ray ismini, veri yazıp okumak için kullandığı mavi-mor (Blue-Violet) lazer ışınının “Blue” su ile optik ışının “ray” inin birleşmesinden almıştır. Blu-ray yazımındaki “e” harfinin eksikliği Blu-ray disk birliğinin bu adı kayıtlı bir ticari marka olarak kaydettirebilmeleri için bilerek yaptıkları bir oynamadır.

Blu-ray Disc, yeni nesil optik disk formatıdır. Dünyanın önde gelen üreticilerinin geliştirdikleri bu yeni format yeni nesil yüksek çözünürlüklü HD videoların tek bir diskte saklanabilmesinde yardımcı olan veri depolama teknolojisidir. Apple, Dell, Hitachi,HP, JVC, LG, Mitsubishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony, TDK ve Thomson’ın da bulunduğu Blu-ray Disc birliği (Blu-ray Disc Association – BDA) adı altında geliştirilmiştir.

BD (Blu-ray Disc) ‘lerin kapasite avantajı iki şekilde sağlanmıştır. Birincisi dalga boyu kırmızı lazerden daha küçük olan mavi lazer kullanımı, ikincisi ise odaklama becerisi denilen “Numerical Aperture (NA)”, yani Sayısal Darlık’ tır. Mavi lazer kullanan tek yeni teknoloji BD’ler değil, bunun yanında Yüksek Çözünürlüklü DVD, High Definition DVD yani HD-DVD’ler de vardır. Teknik olarak DVD’lerle aynı olan HD-DVD’lerin tek artısı kırmızı lazer yerine mavi lazer kullanmaları. Blu-ray teknolojisinde DVD’lerde bulunan 0.65 odaklama becerisi 0.85 e çıkarılmıştır. Daha iyi odaklayan lazer kafası daha ince detaylara inmiş ve bu avantaj kapasiteye olumlu olarak yansımıştır. Tüm bunların yanında bir çok ek metotlar da kullanılarak 25 GB gibi bir kapasiteye ulaşılmıştır.Şekil 1.1: Blu-Ray Disc simgesi ve Blu-Ray Disc

Fiziksel Büyüklük Tek katman kapasitesi Çift katman kapasitesi
12 cm, tek katman 25 GB (23.3 GiB) 50 GB (46.6 GiB)
12 cm, çift katman 50 GB (46.6 GiB) 100 GB (93.2 GiB)
8 cm, tek katman 7.8 GB (7.3 GiB) 15.6 GB (14.5 GiB)
8 cm, çift katman 15.6 GB (14.5 GiB) 31.2 GB (29 GiB)

Tablo 1.1: Blu-ray’ lerin fiziksel büyüklükleri ve kapasitesi

2.BLU-RAY’ İN TEKNİK ÖZELLİKLERİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

CD, DVD ve BD’lerin kapasite standartları sırasıyla 1982, 1996 ve 2002’de belirlenmiştir. Standardı belirlerken en önemli değer olan kapasite CD’de 74 dakika çift kanal ses yani 800 MB iken, DVD’lerde bu değer 2 saat 50 dakikalık standart çözünürlükte ve MPEG-2 sıkıştırmalı film olarak belirlendi. Bu özelliklerdeki bir film resim kalitesine bağlı olarak 4.7 GB’a çıkabilir. Blu-ray Diskler ilk etapta iki saatten daha fazla HDTV (Yüksek Çözünürlükte Televizyon) yayınının kaydedilebileceği bir büyüklük düşünüldü. Bu da 22 GB’dan daha fazla bir disk alanı demek. Bu kapasiteye ulaşmak için gerekli ilk teknoloji Blu-ray’ in de temelini oluşturan mavi lazer teknolojisidir.

Şekil 2.1: DVD ve Blu-ray’ in iç yapısının incelenmesi.

Görülebilir ışığın dalga boyu 400nm’den 700nm’ye kadardır. Dalga boyu 400 nm’den az olan ışık morötesi (Ultra Vilolet, UV), aynı şekilde dalga boyu 700 nm den büyük olan ışık kızılötesi (Infra Red, IR) olarak adlandırılır. Dalga boyu küçüldükçe ışığın taşıdığı enerji miktarı artar. Örneğin en düşük dalga boylu ışık olan Gama ışınları radyoaktif enerji taşır. Görülebilir ışıklardan en yüksek enerjiye sahip renk mordur dolayısıyla Blu-ray sürücüleri DVD sürücülerden daha fazla enerji tüketecekler.

CD’lerde kızıl ötesi, DVD’lerde kırmızı lazer kullanıldı. Bu gelişim HD-DVD ve BD’lerle mavi lazere doğru ilerledi. Blu-ray’ in kullandığı lazerin 405 nm dalga boyu ile okuma alanından büyük oranda tasarruf edilmiştir. Yani mavi lazerin kullanılması ile lazerin disk üzerinde okuduğu alan küçülmüş dolayısıyla birim alana daha fazla iz yerleştirilmiştir.

Şekil 2.2: CD, DVD ve BD’lerin iz büyüklükleri ve lazerin okumak için taradığı alanlar.

Ayrıca yüzey kalınlığı azaltılarak okuma hataları da büyük oranda giderildi. CD’ lerde yüzey kalınlığı 1.2 mm’ ydi. Lenslerin odaklama becerisi ise 0.45 olarak ayarlanmıştı. DVD’lerde 0.6 mm yüzey kalınlığı ile odaklama becerisi 0.60 olarak belirlenmişti. Bu iki format arasındaki uyum sorunu özel bir odaklama lensi kullanılarak aşılmıştı. Bu lens 780 nm (kızıl ötesi) ışını 0.45 NA değeri olan kısımdan 650 nm (kırmızı) ışını 0.60 NA değeri olan kısımdan geçiriyordu.

Yüzey kalınlığı korunarak sadece mavi lazere geçilmesi HD-DVD formatını oluşturdu. Temelde DVD ile HD-DVD arasındaki tek fark kullanılan lazerin rengiydi. Fakat bu değişiklik DVD’lerin kapasitesini sadece 15 GB’ta çıkardı. Sonuç olarak yüzey kalınlığı azaltılmalı ve lensin odaklama becerisi yükseltilmeliydi. Çünkü sadece odaklama becerisinin artması kalın yüzeylerde daha fazla okuma hatasına sebep oluyordu. Geriye uyumluluk açısından yeni bir teknoloji gerekliydi. Bu amaçla CD ve DVD’le arasındaki uyumu sağlamak için kullanılan lense benzer bir lens Blu-ray sürücülerde de kullanılarak DVD’lerle uyum sağlandı.

BD’ lerin yüzey kalınlığı 0.1 mm olarak ayarlanmış durumda. Bu şekilde odaklama becerisi 0.85 olan bir lens ile daha küçük izler okunabilmekte ve hedeflenen disk kapasitesi olan 22 GB üzerine 3 GB daha eklenerek 25 GB gibi bir değere ulaşılmaktadır.

Şekil 2.3: BD katmanları

0.1mm koruma kaplamasını güçlendirmek için 0.02mm’lik sert bir katman uygulanıyor. Böylece koruyucu kartuşlara gerek kalmıyor.Tabii ki bu kalınlık disklerin korunması için yeterli değildir. Yani BD’ ler çizilmesi kolay olan DVD’lerden daha hassaslardır. Öyle ki 0.1mm koruma katmanının yetersizliği nedeniyle ilk etapta BD’ler ek bir koruma kartuşu içinde çıktılar (Şekil 2.4).

Şekil 2.4: BD disk ve kartuşu

Fakat şu anda 0.1 mm’ nin 0.02 mm’ si sertleştirilmiş bir katmanla boyanıyor. Bu teknik DVD’lerde de kullanılmıştı. Sonuç olarak daha sağlam ve kartuşa gerek kalmadan işlem yapılabilen medyalar üretilmiş oldu. Şu anda üretilen BD’lerin hepsi kartuş olmadan kullanılıyor. Kartuş sadece çok özel zorlu koşullarda , gerekirse kullanılabilecek bir opsiyon durumunda.

2.1. Blu-ray disklerin veri okuma ve yazma hızları

Blu-ray Disc tanımlamalarına göre 1x hız 36 Mbps olarak tanımlanmıştır. Ancak BD-ROM biçimindeki filmler en az 54 Mbps veri hızına ihtiyaç duyacaklardır, ilk nesil Blu-ray cihazları 2x ile piyasaya sürülmüştür (72 Mbps). Blu-ray disklerde uygulanmakta olan daha büyük “Sayısal açıklık (Numerical aperture-NA)” değerinin bir sonucu olarak daha yüksek hızlarda olasıdır. Sayısal açıklık değerinin büyük olması Blu-ray’ in kayıt için daha az güç harcamasına, DVD ve HD-DVD ile aynı veri hızına ulaşması için bu disklerden daha düşük dönme hızlarına gereksinim duymasını sağlamaktadır. Blu-ray’ de kullanılan sayısal açıklık değeri ile örneğin 10000 dev/dak. lık bir dönme hızı için Blu-ray 12x yani yaklaşık 450 Mbps’ lık gibi bir hıza ulaşabilmektedir. Bu sebepten dolayı BDA 8x’ e kadar bir hız planlamaktadır.

Şekil 2.5: CD, DVD ve Blu-ray’ in karşılaştırılması.

2.2. Blu-ray biçimleri

Blu-ray in piyasaya sunulacak olan biçimleri aşağıda yer almaktadır.

  • BD-ROM (Read-Only) Yazılımlar, oyunlar ve film dağıtımları için sadece okunabilir biçim.
  • BD-R (Recordable) Görüntü kaydı ve bilgisayarda veri depolamak için kaydedilebilir biçim.
  • BD-RE (Rewritable) Görüntü kaydı ve bilgisayarda veri depolamak için yeniden yazılabilir biçim.

Blu-Ray’ lerin çıkış sırası yukarıdaki verildiği gibi değildir. Önce herhangi bir sorun yaşanmaması için BD-RE’ ler üretildi sonra sırasıyla BD-ROM ve BD-R medyalar geliştirildi.

Bunların yanında disk yüzeyine uygulanan altın ve silikon bazlı iki katman ile seçici geçirgen yüzeyler oluşturularak üretilmiş hibrit (melez) medyalarda bulunmaktadır. Bu yüzeyde; çift katman DVD ile tek katman BD’ ler birleştirilmiştir. Bu teknoloji sadece deneme amaçlı olarak kalmıştır. Bu tip medyalarının uygulanma özelliğinin arkasında koruyucu katman kalınlığı vardır. 0.1mm’ den sonra BD katmanı onun da arkasından DVD katmanları yerleştirilir.

Şekil 2.6: Aynı disk üzerine hem BD hem de DVD katmanlarının koyulabilmesi.

Yeni nesil TV’ler (HDTV) ve BD’ ler yüksek çözünürlüklü video standardını kullanıyorlar. Bu standart daha fazla tanımlama bilgisi ve daha fazla veri büyüklüğü istemektedir. Bu da BD’ lerin üretilme amacını oluşturuyor.

HDTV yayınları şu anda ABD ve Asya’da yapılmakta. Avrupa’da deneme yayınları yapılıyor. Yani Türkiye’de bu teknoloji henüz bulunmamaktadır.

 

3. BLU-RAY VE AİLESİNİN HEDEFLERİ

 

Blu-ray Disk teknolojisi yüksek kaydetme kapasitesi ile daha kaliteli videoların saklanmasını ve dağıtılmasını amaçlamaktadır. 1920×1080 çözünürlükte progressive (ilerlemeli, tüm piksellerin aynı anda güncellenmesi) olarak iki saat uzunluğundaki filmler yüksek kalitede resim ve ses bilgisiyle bir tane BD’ ye kaydedilebilmektedir.

Aynı şekilde Blu-ray diskler üzerine iki saatlik (çift katmanlı BD’ler üzerine dört saatlik) yüksek çözünürlükte TV yayını ek sıkıştırma yapılmadan MPEG2-TS (MPEG2 – Transfer Stream, Nakil Akışı, HDTV’ lerin yayın biçimi) formatında yazılabiliyor. Normal çözünürlükte TV yayınları VHS kalitesinde 12 saat (Çift katman BD’ lerde 24 saat) boyunca kaydedilebiliyor.

Yüksek kayıt kapasitesi film şirketleri için yeni imkanlar sağlıyor. Yüksek resim kalitesinin yanında daha fazla özel seçenekli filmlerin dağıtımı yapılabilecek. Yeni nesil BD oynatıcılar BD-J programlama ortamı ile daha etkileşimli bir video keyfi sunacak. Bir yandan video içeriği akacak bir yandan metin içerik sunulacak aynı anda konu ile ilgili bir animasyon oynayacak. Tüm bunlar olurken bir yandan aynı pencerede sohbet de yapılabilecek.

Blu-ray video düzenleme için de yeni olanaklar sunuyor. BD’ lerin dosya sisteminde videoların nasıl oynatılacağını bildiren gerçek oynatma listeleri (real playlists) yanında sanal listeler (virtual playlists) de bulunuyor. Bu listeler videoların istenilen kısımlarını art arda bağlantı kopukluğu olmadan oynatılmasını sağlıyor. Yani bir videonun bir parçasından diğer videonun başka bir parçasına araya bir köprü klibi ekleyerek geçebilme olanağı sağlıyor. Bu dosya sisteminde video ve ses bilgileri ile bunların nasıl çalınacağını bildiren bilgilerin bulunduğu ve birkaç kilobaytlık alan kaplayan veri tabanını ayrı yerlere yazıyor. Böylece BD’ ler üzerine daha hızlı kayıt yapılabiliyor.

Ayrıca BD’ lerin gelişmiş bir kopya koruma özelliği de bulunmaktadır. Normalde dijital yayınlar bir kereliğine kayıt etme ya da izledikçe ödeme gibi kopya korumaları ile iletiliyor. Fakat bu kopya korumaları kaydedici cihazların insafına göre etkin ya da edilgin oluyorlardı. Yani cihazlarda yapılan ufak bir değişiklikle bu korumalar aşılabiliyordu.

BD kaydedici cihazlar bu kopya korumalarına uygun olarak yazılabilecek ve okuyucular da aynı şekilde bu kopya korumalarına uygun olarak okuyabilecek, zaten dijital yayınlar fazla bir değişiklik yapmadan kaydedildiği için etkin bir koruma sağlanabilecektir.

BD’ lere özel kopyalama sistemi ile okuyucu aygıtları seçebilme imkanı sunan BD’ lerin geçersiz aygıtlarla (yasal olmayan ya da patent almamış) çalınabilmesi engelleniyor. Aynı şekilde yazılmadan önce şifrelenebilen içerik ve şifreleme sistemine sahip bir kopyalama koruması ile gelen BD’ lerin üzerine kayıttan önce benzersiz bir değer yazılıyor ve bu değer diskin içeriğinin çözülmesinde kullanılıyor.

Şekil 3.1: BD’ lere kayıt yapılabilmesi ve TV ortamına aktarılabilmesi.

Birinci döngüde TV yayınlarından kayıt yapılırken kaydedici legal cihaz yayın şifrelemesine göre bir kereliğine kayıt yapacaktır. BD’ ler üzerine kayıt yaparken pek bir değişikliğe uğramayan yayınlar aynı şifreleme sistemi korunarak saklanacaktır. Benzer şekilde legal okuyucular şifreleme sistemini BD’ den öğrenecek ve ona göre oynatacaktır.

Şekil 3.2: BD’ lere yapılan kayıtların korunması.

İkinci döngüde ise film ya da yayının nasıl korunduğu belirtiliyor. Öncelikle BD’ ler, üzerinde nasıl şifrelendiğini barındıracak. Bunun yanında o BD’ ye özel bir değer, bu şifreleme sistemini çözmek için kullanılacak ve bu değer de BD’ nin üzerine yazılacak. Ve geri kalan kısım şifrelenmiş bilgilerden oluşacak. BD’ ler sadece legal aygıtlar tarafından okunabilecek. Yani bir şekilde illegal bir aygıt şifreli bir BD’ yi okumak istediğinde BD kendini çözdürmeyecek. Rom-Mark isimli yöntem ile BD üzerinde aygıt seçici bir sistem bulunuyor ve illegal oynatıcıların okumasını engelliyor.

3.1. HDMV

High Definition Movie, yani yüksek çözünürlüklü film, tam anlamını BD’ lerle bulacak. DVD’lerden daha kaliteli resim kalitesinin yanında daha fazla kanaldan sıkıştırmasız ses paketleriyle, Blu-ray diskler, DVD’lerin sunduğunun daha da ötesinde kaliteli bir film keyfi sunacaktır.

Blu-ray disklerde desteklenen video teknolojileri;  MPEG-2,  MPEG-4 AVC ve SMPTE VC-1 (Society of Motion Picture and Television Engineers Video Codec-1 – Yeni nesil TV kodlama teknolojisi) olarak planlanmış durumdadır. Ayrıca BD’ lerde LPCM (Linear PCM, Doğrusal PCM, sıkıştırmasız ses formatı. 8 kanaldan 48 KHz sesi kodlayabilen bir format, 6.144 MB/san kalitesine kadar çıkabilmektedir. Kaliteli bir MP3 ortalama 128 kbit/san kalitededir.), Dolby® Digital Dolby Digital Plus (BD’lerde 8 kanal 4.7 Mbit/san kaliteye ulaşabiliyor), Dolby Lossless (Ses BD’leri için kayıpsız çok kanallı ses formatı), DTS digital surround ® ve DTS-HD ses formatları yer alacak.

Daha yüksek kalitede altyazı gösterme olanağı da BD’ lerde bulunmaktadır. Alt yazılar için ayrılmış iki panel ve bu panellerde alt yazıları görünürden görünmeze ve görünmezden görünüre hafif geçiş yapabilecek (fade out/in) şekilde ve alt yazıların renkleri değişebilecek olarak.

Şekil 3.3: BD-ROM’ larda bulunan arayüzler

HDMV’ de gelişmiş bir etkileşimli grafik katmanı da sunulacak. Yani film katmanı üzerine bir de menü katmanı ekleniyor. Menü bilgileri film başlamadan önce belleğe yüklenecek ve kullanıcı kullanana kadar pasif durumda bekleyecek. Bu arada arka planda film oynamaya devam edecek. Böylece film oynarken menüden dil seçimi yapılacak. Eğer filmi bilgisayardan seyrediyorsanız tabii ki bu yazılım programı ile sağlanıyordu. Mesela WinDVD’ nin oynatma ekranına sağ tuşla tıklanınca değişik ses ve altyazı seçenekleri arasında geçiş sağlanabiliyordu. Fakat bu işlem DVD oynatıcılarda seçim menüsüne gidilerek yapılıyordu. Bu işlem BD oynatıcılarda film oynamaktayken de yapılabilecek. HDMV ile çok sayfalı menüler de hazırlanabilecek. Yani bir menü öğesine tıklanınca başka bir menü sayfası çıkabilecek. Böylece daha organize olmuş menüler hedefleniyor.

3.2. BD-J

BD-ROM programlanabilir bir arayüz de sunacak. Java temelli bu arayüz ile üreticiler daha fazla etkileşim ve güncelleme sunabilecekler. BD-J ortamı ile üreticiler çeşitli Java uygulamalarını BD’ ler üzerine yerleştirebileceklerdir.

Şekil 3.4: BD-ROM’ un programlanabilir arayüzü.

BD-J ile örneğin internetten film fragmanları indirilip (üreticinin kontrolünde olmak şartıyla) oynatılabilecek İçerikle alakalı çok çeşitli oyunlar sunulabilecek. Ayrıca BD-ROM’ların ana menüsünden üretici web sitesine bağlanılarak oyun indirme olanağı da mevcut olacak. Bunların yanında önceden sınırlı sayıda dille üretilmiş (ses ya da altyazı olarak) filmler için ek dil seçenekleri de internetten indirilebilecek. Kısacası Java ile üreticilerin esnek bir programlama ortamı olacak.

 


 

Hazırlayan

Sultan MEHTAP İZMİRLİ

Kaynaklar:

http://www.pclabs.gen.tr

http://www.howstuffworks.com/

http://www.blu-ray.com/

http://www.blu-raydisc.com/

http://www.nanotechnology.bilkent.edu.tr/