دی‌وی‌دی (DVD) چیست؟ و چگونه کار می‌کند؟

در این پست با ما باشید تا همه چیز درباره دی‌وی‌دی (DVD) و نحوه کارکردن آن (خواندن و نوشتن اطلاعات) و انواع مختلف DVDها آشنا شوید.

DVD چیست؟

کلمه دی‌وی‌دی (DVD) مخفف عبارت Digital Versatile Disc به معنی “دیسک دیجیتالی همه کاره” یا Digital Video Disc به معنی “دیسک دیجیتالی ویدئوای” است. DVD نوعی دیسک ذخیره سازی است که در سال ۱۹۹۵ توسط جمعی از شرکت‌‌ها از جمله فیلیپس، سونی، توشیبا و پاناسونیک طراحی و توسعه داده شد. این رسانه می‌‌تواند هر نوع داده دیجیتالی را بر روی خود ذخیره کند از جمله داده‌‌های دیجیتالی می‌‌توان به نرم افزارها، ویدئوها، آهنگ‌‌ها و سایر فایل‌‌ها اشاره کرد.

انواع DVD از لحاظ فرمت

دی‌وی‌دی انواع مختلفی دارد که برای کاربردهای متفاوتی طراحی و ساخته شده اند. این نوع‌‌ها عبارت اند از:

DVD ROM

در این نوع دی‌وی‌دی ها داده‌‌ها یکبار نوشته شده و دیگر قابل نوشتن مجدد نیستند ولی هربار که بخواهیم می‌‌توانیم آن داده‌‌ها را بخوانیم. فیلم‌‌هایی که می‌‌خرید یا بسته‌‌های نرم افزاری، اغلب از این نوع دی‌وی‌دی ها هستند. یعنی در شرکت سازنده یک بار بر روی آن‌‌ها اطلاعات ریخته شده و به شما تحویل داده می‌‌شود. شما نمی‌‌توانید برای بار دیگر بر روی این دی‌وی‌دی ها اطلاعات جدیدی ریخته و یا جایگزین اطلاعات قبلی کنید.

DVD+R / DVD-R

این نوع دی‌وی‌دی ها به صورت خام به بازار داده می‌‌شوند. بر خلاف DVD ROM ها که از پیش حاوی اطلاعات هستند، این نوع DVDها هیچ اطلاعاتی نداشته و کاربر می‌‌تواند با یک درایور نوری که قابلیت نوشتن اطلاعات را دارد، بر روی DVD +R و DVD -R اطلاعات خود را بنویسد. پس از نوشتن اطلاعات، این دی‌وی‌دی ها مانند دی‌وی‌دی رام ها عمل کرده و فقط قابل خواندن خواهند بود. به عبارت دیگر، DVD+R و DVD-R ها تنها یک بار توسط کاربر قابل نوشتن بوده و از آن به بعد فقط می‌‌توان اطلاعاتش را خواند.

برای خواندن DVD نوع +R و -R درایور نوریتان فرقی نمی‌‌کند که از کدام نوع پشتیبانی کند یعنی یک دیسک از نوع DVD+R یا DVD-R قابل خواندن بر روی درایور نوری DVD-R و DVD+R و DVD±R است. حال این که تفاوت در نحوه نوشتن آن‌‌هاست. برای نوشتن DVD+R حتماً نیاز به درایو نوری با قابلیت رکورد DVD+R و برای DVD-R باید از نوع DVD-R باشد.

در پست‌‌های آینده تفاوت + و – ها بیشتر توضیح داده خواهد شد. به صورت خلاصه، – و + بودن DVDها به خاطر رقابت بین دو گروه استاندارد گذاری DVDهاست. نوع DVD+R بهتر ولی در بازار کمیاب تر از نوع DVD-R است.

DVD+RW / DVD-RW

برخلاف DVD R ها، در DVD RWها می‌‌توان بیش از یک بار داده ذخیره کرد و یا داده‌‌های جدید را جایگزین کرد. این نوع دی‌وی‌دی ها در ابتدا به صورت خام به بازار ارائه می‌‌شوند که پس از نوشتن اطلاعات توسط کاربر، همچنان قابل تغییر می‌‌مانند یعنی کاربر می‌‌تواند اطلاعات جدیدی را بر روی دیسک ذخیره کند یا اطلاعات قبلی را پاک کرده و یا آن‌‌ها را تغییر دهد. این نوع دی‌وی‌دی ها برای پشتیبان گیری مناسب هستند ولی عمرشان کمتر از انواع دیگر DVDهاست. ظرفیت این دیسک‌‌ها از ۴.۷ تا ۱۷.۰ گیگابایت است.

DVD-RAM

این نوع دی‌وی‌دی ها مثل DVD-RW ها بوده و می‌‌توان چندین بار (مثلاً ۱۰۰۰۰۰ بار با سرعت ۳x و ۱۰۰۰۰ بار با سرعت ۵x) اطلاعات بر روی آن نوشت. حجم این نوع دی‌وی‌دی اغلب زیاد بوده و نحوه دسترسی اطلاعات به آن به صورت تصادفی است یعنی اطلاعات خواسته شده در مکان خاص، به صورت مستقیم قابل خواندن است. دی‌وی‌دی رم ها مکانیز و خواصی دارند که باعث می‌‌شود عمر مفیدشان بیشتر از سایر نوع‌‌ها باشد یعنی در حدود ۱۰۰ سال! ولی این دی‌وی‌دی ها برای نوشتن و خواندن نیاز به درایورهایی از نوع DVD-RAM دارند که تعدادشان بسیار اندک است. اغلب برای بیشتر افراد این دیسک‌‌ها مناسب نیستند ولی به دلیل عمر مفیدشان می‌‌توانند گزینه خوبی برای نگه داشتن نسخه‌‌های پشتیبان اطلاعات باشند.

حداکثر سرعت قابل نوشتن آن‌‌ها ۱۶x است ولی در بازار تنها با نسل‌‌هایی وجود دارد که حداکثر سرعتشان ۳x است. ظرفیت این دیسک‌‌ها از ۱.۳۶ تا ۸.۷۵ گیگابایت است.

نحوه کار DVD ها

دیسک‌‌های فقط خواندنی

مواد سازنده

دی‌وی‌دی رام ها (DVD ROM) در کارخانه ساخته شده و توسط کاربر فقط قابل خواندن هستند. این دی‌وی‌دی ها از پنج لایه تشکیل شده اند:

۱- لایه‌‌ای که به عنوان لیبل بر روی دی‌وی‌دی چاپ می‌‌شود. مثلاً تصویر یک فیلم یا نرم افزار.

۲- لایه‌‌ای کاملاً شفاف که معمولاً از جنس پلی‌‌کربنات (پلاستیک) است. این لایه به دی‌وی‌دی استحکام لازم را می‌‌دهد تا بتواند صاف و محکم باشد.

۳- نوعی چسب که لایه بالایی پلاستیکی را به لایه داده وصل می‌‌کند. این چسب در دی‌وی‌دی های دولایه‌‌ای بسیار با اهمیت است.

۴- لایه داده کاملاً بازتابنده که اغلب از جنس آلومنیوم یا بعضاً نقره و آلیاژهایش بوده و در موارد بسیار نادر از جنس طلاست. این لایه وظیفه دارد که لیزر نور لیزر تابیده شده را بازتاب کند. وجود پستی و بلندی‌‌هایی بر روی این لایه درواقع داده‌‌های ما را نشان می‌‌دهد.

۵- لایه‌‌ای کاملاً شفاف که معمولاً از جنس پلی‌‌کربنات است (پلاستیک). این لایه علاوه بر این که به دی‌وی‌دی استحکام لازم را می‌‌دهد، به لیزر کمک می‌‌کند تا با فوکوس بهتر بر روی داده‌‌ها کار کند.

نحوه ساخت این DVDها

در دی‌وی‌دی رام ها (DVD ROM) لایه آلومنیومی موجود توسط قالب‌‌هایی که در کارخانه ساخته می‌‌شوند و شکل فیزیکی‌‌شان به صورتی است که حاوی داده‌‌های فیلم، نرم افزار یا هر محصول دیجیتالی‌‌ای که شرکت تولید کرده باشد، قالب گذاری شده و به شکل آن در می‌‌آید. لایه تغییر شکل یافته نیز دقیقاً همان داده‌‌ها را شامل خواهد شد. یعنی نحوه نوشتن آن‌‌ها دقیقاً مثل قالب گذاری اجسام است. پس از ساخته شدن لایه داده (همان لایه آلومنیومی) و با چسبیدن به لایه بالاتر، لایه‌‌های دیگر روی هم گذاشته شده و دیسک نهایی تولید می‌‌شود. در بخش خواندن توضیح داده ام که چرا این ورقه بالا پایین است:

نکته: سطح لایه داده به این صورت نوک تیز نیست بلکه اغلب بصورت کروی شکل (یا هر چیزی که به اون نوع برامدگی میگن!) است.

نحوه خواندن

برای تشخیص داده‌‌ها (بیت‌‌های صفر و یک منطقی) از روی دی‌وی‌دی رام یک لیزر وظیفه دارد تا روی لایه داده پرتو بتاباند و یک سنسور هم تشخیص دهد که پرتو به آن باز می‌‌گردد یا نه. اگر پرتوی لیزر در زمین (Land) یا گودی (Pit) ها باشد به صورتی که وضعیت سطح آن صاف باشد، پرتوی لیزر به صورت کامل بازخواهد گشت و این یعنی صفر منطقی. اما گر پرتوی لیزر از یک پستی به بلندی یا از یک بلندی به پستی برود، نور لیزر در جهت‌‌های مختلفی پخش شده و به صورت خطی دقیقاً به سنسور باز نخواهد گشت و این یعنی یک منطقی. مثل تصویر زیر:

دیسک‌‌های یکبار قابل نوشتن

مواد سازنده

دی‌وی‌دی رام ها (DVD ROM) از پنج لایه تشکیل یافته اند:

۱- لایه‌‌ای که به عنوان لیبل بر روی دی‌وی‌دی چاپ می‌‌شود. مثلاً تصویر یک فیلم یا نرم افزار.

۲- لایه‌‌ای کاملاً شفاف که معمولاً از جنس پلی‌‌کربنات (پلاستیک) است. این لایه به دی‌وی‌دی استحکام لازم را می‌‌دهد تا بتواند صاف و محکم باشد.

۳- لایه‌‌ای برای بازتاب نور که اغلب از جنس نقره، آلیاژهای نقره و در موارد نادر از جنس طلاست. آلومینیوم به دلیل واکنش با لایه چهارم در این دیسک‌‌ها استفاده نمی‌‌شود.

۴- لایه داده که شفاف بوده و ارگانیکی و قابل سوختن است. جنس آن معمولاً فتالوسیانین، سیانین یا آزو است. سوختن یا شفاف ماندن این لایه داده‌‌های ما را مشخص خواهد کرد.

۵- لایه‌‌ای کاملاً شفاف که معمولاً از جنس پلی‌‌کربنات است (پلاستیک). این لایه علاوه بر این که به دی‌وی‌دی استحکام لازم را می‌‌دهد، به لیزر کمک می‌‌کند تا با فوکوس بهتر بر روی داده‌‌ها کار کند.

نوشتن

در دی‌وی‌دی آر (DVD+R و DVD-R) لایه شفاف دوم یعنی لایه‌‌ای که بین صفحه شفاف اول و صفحه بازتابنده است، توسط لیزر سوزانده و کدر رنگ می‌‌شود. سوختن قسمت‌‌های این لایه باعث می‌‌شود که لیزر خواندن، در جایی بازتاب را حس کند (جاهای سوزانده نشده) و در جایی بازتابی نداشته باشد (جاهای سوزانده شده) یعنی دو حالت: صفر و یک. این لایه در ابتدای تولید (همان دی‌وی‌دی خام) کاملاً شفاف است. نوشتن داده‌‌ها مانند تصویر زیر است:

خواندن

برای تشخیص داده‌‌ها (بیت‌‌های صفر و یک منطقی) از روی DVD+R و DVD-R یک لیزر وظیفه دارد تا روی لایه داده پرتو بتاباند و یک سنسور هم تشخیص دهد که پرتو به آن باز می‌‌گردد یا نه. اگر پرتوی لیزر زیر محل سوزانده شده باشد، چون رنگ آن کدر و سیاه است، نوری را بازتاب نخواهد کرد یعنی صفر منطقی. حال اگر زیر جایی باشد که سوزانده نشده باشد، چون گفتیم حالت اولیه این لایه شفاف است، پرتو عبور کرده و به لایه بازتابنده (نقره یا آلیاژ نقره) برخورد کرده و بازمی‌‌گردد یعنی یک منطقی. مثل تصویر زیر:

دیسک‌‌های چندبار نوشتنی

مواد سازنده

‌دی‌وی‌دی ریرایت ها (DVD+R و DVD-R) و دی‌وی‌دی‌ رم ها (DVD-RAM) از هفت لایه ساخته می‌‌شوند:

۱- لایه‌‌ای که به عنوان لیبل بر روی دی‌وی‌دی چاپ می‌‌شود. مثلاً تصویر یک فیلم یا نرم افزار.

۲- لایه‌‌ای کاملاً شفاف که معمولاً از جنس پلی‌‌کربنات (پلاستیک) است. این لایه به دی‌وی‌دی استحکام لازم را می‌‌دهد تا بتواند صاف و محکم باشد.

۳- لایه‌‌ای برای بازتاب نور که اغلب از جنس آلومینیوم، نقره یا آلیاژ نقره است و در موارد نادر از طلا.

۴- لایه‌‌ای بالای لایه داده که برای سرد کردن ماده داخل لایه داده پس از تغییر فاز به کار گرفته می‌‌شود.

۵- لایه داده که از آلیاژ فلز بوده و خاصیت فیزیکی آن به گونه‌‌ای است که در یک دما شکلش نامنظم و در دمای دیگر منظم می‌‌شود.

۶- لایه‌‌ای پایین لایه داده که برای سرد کردن ماده داخل لایه داده پس از تغییر فاز به کار گرفته می‌‌شود.

۷- لایه‌‌ای کاملاً شفاف که معمولاً از جنس پلی‌‌کربنات است (پلاستیک). این لایه علاوه بر این که به دی‌وی‌دی استحکام لازم را می‌‌دهد، به لیزر کمک می‌‌کند تا با فوکوس بهتر بر روی داده‌‌ها کار کند.

نوشتن

در دی‌وی‌دی رم ها (DVD-RAM) و دی‌وی‌دی ریرایت ها (DVD-RW و DVD+RW) بجای وجود صفحه‌‌ای قابل سوختن، لایه‌‌ای وجود دارد از آلیازهای آهنی که اتم/مولکول‌‌های آن می‌‌توانند در دو حالت جامد فرم بگیرند و هر وقت که خواسته شد، فرمشان را عوض کنند. یکی از فرم‌‌ها به صورت منظم (کریستالی) و فرم دیگر نامنظم (بی شکل) است مثل تصویر زیر:

این تغییر فرم با پرتوی لیزر انجام می‌‌پذیرد. لیزر دمایی بیش از دمای ذوب آن ماده را در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز کرده و ماده در آن نقطه ذوب شده و شکل خود را از دست می‌‌دهد (نامنظم می‌‌شود) سپس با برداشتن لیزر، دمای آن قسمت به دلیل وجود دولایه عایق در بالا و پایین لایه داده، سریعاً پایین آمده و در همان شکل بینظم، به جامد تبدیل می‌‌شود. این یعنی یک حالت. در حالت دیگر، پرتوی لیزر دمایی کمتر از ذوب و در حد کریستالی شدن نقطه به ماده وارد کرده و آن نقطه سریعاً به بلوری با ساختار کاملاً منظم تبدیل می‌‌شود.

خواندن

برای تشخیص داده‌‌ها (بیت‌‌های صفر و یک منطقی) از روی DVD+RW و DVD-RW و DVD-RAM یک لیزر وظیفه دارد تا روی لایه داده پرتو بتاباند و یک سنسور هم تشخیص دهد که پرتو به آن باز می‌‌گردد یا نه. اگر پرتوی لیزر زیر قسمتی باشد که فرم فیزیکی لایه داده در آن قسمت منظم باشد، پرتو به راحتی از میان اتم/مولکول‌‌های آن عبور کرده و پس از برخورد به لایه بازتابنده برمی‌‌گردد یعنی یک منطقی. حال اگر لیزر زیر قسمتی باشد که فرم فیزیکی لایه داده در آن قسمت نامنظم یا بی شکل باشد، پرتو از آن عبور نکرده و در جهات مختلف پخش خواهد شد از این رو بازتابی هم نداشته و برابر صفر منطقی خواهد بود. مثل تصویر زیر:

انواع DVD از لحاظ حجم

DVDها ممکن است در یک طرفشان، بیش از یک لایه برای ذخیره اطلاعات وجود داشته باشد. به DVDهایی که در یک سمتشان یک لایه برای ذخیره وجود دارد نوع SL (مخفف Single Layer) و آن‌‌هایی که دولایه‌‌ای هستند DL (مخفف Dual Layer) گفته می‌‌شود.

علاوه بر لایه‌‌های هر سمت، ممکن است دی‌وی‌دی یک طرفه باشد یا دو طرفه. یعنی به عبارت ساده تر، هم پشتش و هم رویش قابل نوشتن/خواندن باشد. به DVDهای تک رویه SS (مخفف Single Side) و دو رویه‌‌ها DS (مخفف Dual Side) گفته می‌‌شود.

در جدول زیر می‌‌توانید ظرفیت‌‌های مختلف DVD را مشاهده کنید:

نکته: ۱ گیگابایت (GiB) برابر ۱۰۷۳۷۴۱۸۲۴ بایت است.

سرعت درایو و DVD

بر روی DVDها حداکثر سرعتی که می‌‌توان نوشت نوشته می‌‌شود اما برای استفاده از این سرعت درایو رایتر ما نیز باید با این سرعت کار کند. سرعت پایه دی‌وی‌دی ۱۳۸۵ کلیوبایت در ثانیه است که با x1 نشان داده می‌‌شود. توجه کنید که سرعت x1 در DVD و CD با هم تفاوت دارد. سرعت x1 در سی‌‌دی برابر ۱۵۳.۶ کیلوبایت در ثانیه است که از x1 دی‌وی‌دی خیلی کند تر است.