تقنية DVD طورت لتستوعب 4 جيجا من البيانات .. لتصبح 8.5 جيجا

بدأت بمرونة أقراصها ولم تنته صلابة أقراصها، بل كل عام تزيد هذه التقنية من حداثتها وسعتها، حتى أصبح حديث الجميع. ها هي تقنية DVD ومنذ منتصف التسعينيات وهي في تقدم مستمر تعتمد على نظرية التتابع في كلا المعنيين الفني والتجاري.
بداية هي فكرة نشأت لحفظ المعلومات لإمكانية تنقلها من جهاز إلى آخر، عبر الأقراص المرنةFloppy Disk ، ثم جاءت الأقراص الضوئية CD بعدما اقتنعوا أصحاب الشأن بأن هذه الفكرة لا بد أن تنمو مع احتياجات المستخدمين تحميل كمية أكبر من المعلومات حتى أصبح الحال كما هو عليه الآن في تقنية DVD.
DVD هي اختصار لكلمة digital video disk، وتعني قرص فيديو رقمي ، وتم تصميمها في البداية لتخزين ونقل الأفلام الرقمية لعرضها على أجهزة التلفزيون المنزلية التي قد تتسع إلى أفلام يصل حجمها إلى 5 جيجابايت.
ومع تعدد استخدام التقنيات في وقتنا الحاضر، وتطور التقنية واحتياجات المستخدمين، تطور مصطلح DVD إلى Digital Versatile Disk ويعني قرص رقمي متعدد الاستعمالات ، ليقود إلى عالم التخزين المتنقل وإلى عالم من التطبيقات الأخرى، المتعلقة بالأقراص البصرية optical ذات السرعة العالية، والسعة الكبيرة.
و تتضمن مواصفات أقراص DVD القياسية، مواصفات فيديو بصيغة MPEG2 يعرض صورا متحركة بجودة عالية وكثافة نقطية تصل إلى 740 في 480 في البوصة. كما يوفر صورا ثلاثية الأبعاد وأصواتا ثلاثية وثنائية. تلك المواصفات مكنت من عرض أفلام الفيديو عالية الجودة من ناحية دقة الصورة والصوت ثلاثي الأبعاد لمدة تصل إلى ساعتين، وقد تصل إلى ثماني ساعات متواصلة من العرض باستخدام أقراص الـDVD.
وقد وفرت تقنية DVD نوعين رئيسين من الأقراص، الأول أقراص DVD الفيديوية التي يتم تشغليها بواسطة مشغلات DVD Player، وهي عبارة عن أجهزة فيديو مستقلة تباع في الأسواق وتعمل بالتشبيك مع التلفزيونات المنزلية، والأخرى أقراصDVD-ROM وتعمل مع أجهزة الحاسوب الشخصي، ويتم تشغيلها بواسطة سواقات DVD-ROM التي يمكن أن تشغل الأقراص ذاتها التي تشغلها مشغلات DVD Player والعكس غير صحيح، حيث لا يمكن لتلك المشغلات أن تقرأ أقراص DVD-ROM . ويرجع ذلك إلى ذكاء سواقات DVD-ROM التي تدعمه أجهزة الحاسوب الشخصي، والتي لا يتوفر ذلك لمشغلات DVD Player. كما يمكن لسواقات DVD-ROM أن تقرأ جميع أنواع الوسائط المدمجة كأقراصCD العادية والأقراص القابلة للتسجيل CD-R والأقراص القابلة لإعادة التسجيلCD-RW هذا بالإضافة إلى أنها تشغل أقراص DVD الفيديوية على جهاز الحاسوب الشخصي. ويعود ذلك أيضا إلى البرامج المتنوعة على الحاسب الآلي التي تمكن من تشغيل العديد من ملفات الفيديو.
وصمم قرص DVD في بداية أمره لحل مشكلة السعة التي كانت تعوق تسجيل الأفلام السينمائية على قرص واحد، مما يعني ببساطة أن DVD هو CD لكن بسعة أكبر، حتى أصبح في بعض الأحيان يستخدم بعض الهواة والمحترفين وجهي DVD لتصبح سعته 10 جيجابايت.
في المقابل صمم DVD لتخزين الأفلام السينمائية التي تستغرق مدته 150 دقيقة، ويتطلب تخزين صورة فيديو بالحركة الكاملة، وباستخدام تقنية الضغط MPEG2 بما يعادل 3500 كيلوبت لكل ثانية، وإذا أضيف الصوت الرقمي المحيطي العامل بنظام الأقنية الستة 5.1 خمس قنوات موجهة من الوسط، واليسار، واليمين، واليسار الخلفي، واليمين الخلفي، فإننا نحصل على أصوات ثلاثية الأبعاد، فستحتاج الصورة إلى 384 كيلوبايت أخرى في الثانية. وإذا أضيف التخزين الإضافي اللازم لتسجيل الحوار بلغات مختلفة، والعناوين الفرعية لمقدمة الفيلم ونهايته، فإن حجم التخزين المطلوب يصل إلى 4692 كيلوبايت لكل ثانية من طول الفيلم، الذي يبلغ 150 دقيقة، أي 586.5 كيلوبايت في الثانية. وبحساب بسيط يتبين أن المستخدمين يحتاجون إلى قرص بسعة 4.75 مليون كيلوبايت، لتخزين فيلم فيديو كامل.
ولكي يحصل المستخدم على سبعة أضعاف سعة القرص المدمج العادي CD على قرص له الأبعاد ذاتها، اتجه التقنيون إلى تصغير أبعاد العناصر الممثلة للبيانات، فتتقلص خطوة المسار، أي المسافة بين الأخاديد، من 1.6 مايكرون، إلى 0.74 مايكرون فقط، وينخفض قياس التجويف من 0.83 مايكرون إلى 0.40 مايكرون، ونظراً لأن طول موجة الضوء، الصادر عن أشعة الليزر في سواقات CD التقليدية، لا يسمح بالتعرف إلى هذه التجاويف الصغيرة، مما اضطر المهندسون، لكي يتمكّنوا من صنع سواقات DVD ، أن يطوروا أشعة ليزر تنتج ضوءاً بطول موجة 640 نانومتر، بدلاً من 780 نانومتر المستخدمة في سواقات CD . وتطلبت هذه الطريقة، أن تكون صفيحة القرص disk platter أقل سماكة، بحيث لا يضطر الضوء إلى اختراق طبقة سميكة نسبياً، من البلاستيك، ليصل إلى طبقة البيانات. وتطلب تصميم قرص DVD أن تكون سماكة صفيحته مساوية لنصف سماكة قرص CD ، أي 0.6 ملليمتر، وللمحافظة على سماكة 1.2 ملليمتر للقرص، عمل المهندسون على لصق صفيحة فارغة بسماكة 0.6 ملليمتر على وجهه العلوي حتى تكون مناسبة لإيجاد استخدامات أخرى على القرص.
وبوجود أقراص DVD تمكن المستخدمون من الحصول على أكثر من 4.7 جيجابايت من السعة، أي أكثر من سبعة أضعاف السعة التي كان يوفرها القرص المدمج العادي CD بسعة 650 ميجابايت، في حين أن قطره يبلغ 120 مليمتر، وتبلغ سماكته 1.2 مليمتر. وأمكن ذلك – كما سبق الإشارة إليه- عن طريق تصغير أبعاد العناصر المماثلة للبيانات في القرص، وكذلك تطوير عمل أشعة الليزر المستخدمة في قراءة البيانات بحيث يتناسب مع حجم تلك العناصر. وقد أدى هذا التطور إلى أن تكون سماكة صفيحة قرص DVD مساوية لنصف سماكة قرص CD، أي 0.6 مليمتر. وهذا يعني أنه يجب لصق صفيحة فارغة سمكها 0.6 مليمتر على الوجه الآخر من القرص لكي نحافظ على السماكة القياسية للقرص، وهي 1.2 ملليمتر. وتم الاستفادة من هذه الميزة في أقراص DVD، وهي صغر سماكتها، وتم وضع قرصين معاً ليمثلا قرصاً واحداً بنفس السماكة القياسية وفي الوقت نفسه بسعة أكبر. وقد استفادت من هذه التقنية الأفلام السينمائية، حيث أمكن وضع إصدارة للفيلم بنسبة إظهار 4:3 على الوجه الأول للقرص لاستخدامها في العرض على شاشة التلفزيون العادي باستخدام مشغلات DVD Player أو على شاشة الحاسب الشخصي باستخدام سواقات DVD-ROM، ووضعت إصدارة أخرى من الفيلم بنسبة إظهار 16:9 في الوجه الآخر لتستخدم في العرض على الشاشات العريضة من خلال تغيير تركيز أشعة الليزر المستخدمة لقراءة البيانات في أقراص DVD للحصول على سعة أكبر لتخزين البيانات ليصبح بالإمكان قراءة البيانات من أكثر من طبقة واحدة في القرص، حيث يمكن تقسيم القرص إلى طبقتين، الأولى: كاتمة، والأخرى: نصف شفافة. وتمكن هذه الطريقة من الحصول على قرص DVD بوجه واحد وطبقتين، بسعة 8.5 جيجابايت. وإذا استخدمت هذه الطريقة على وجهي القرص، فإنه يمكن الحصول على قرص بسعة تصل إلى 17 جيجابايت.
ولعمل نسخ من معلومات أقراص CD وDVD فلابد من استخدام سواقات خاصة، بحيث يمكن استخدام الأقراص الناتجة في أي سواقة CD قياسية. ويتم هذا الأمر عن طريق وضع صباغ حساس للحرارة، بين طبقة البلاستيك الناعم، والطبقة العاكسة. وعندما تستخدم سواقة CD-R مثلا لحرق قرص مدمج قابل للكتابة، فإن شعاع الليزر يسخن طبقة الصباغ، إلى درجة تغيّر خواصها الانعكاسية بشكل دائم، أي إلى تسجيل البيانات عليها. وتنشر هذه البقع التي تغيرت خواصها الانعكاسية، شعاع الليزر الصادر عن رأس القراءة، بطريقة مشابهة لما تفعله التجاويف الموجودة على الأقراص المدمجة العادية، ويمكن بالتالي استخدامها في معظم سواقاتCD-ROM وغيرها.