6. Формат кодирования адресных данных вобуляцией направляющей дорожки
Записываемый диск BD-R и перезаписываемый диск BD-RE имеют один и тот же формат данных, которые содержатся в законе вобуляции направляющей дорожки и формируются еще при изготовлении диска.
Направляющая дорожка с вобуляцией ее краев необходима, прежде всего, для того чтобы во время записи луч лазера мог следовать по поверхности диска точно по спирали с заданным шагом и с заданной линейной скоростью, формируя дорожку записи. Кроме того, модулируя закон вобуляции, можно заносить на диск дополнительные данные, необходимые как для идентификации фрагментов записываемого материала, так и для идентификации самого диска. В формате BluRay вобуляция содержит адресные данные, позволяющие точно определять местонахождение любого участка дорожки от зоны ввода до зоны вывода, а также дополнительные данные, характеризующие конкретный диск.
Записываемые на BD-диск питы очень маленькие, а их длина является величиной информативной. Поэтому и при их записи, и при воспроизведении системы привода оптического блока должны работать с чрезвычайно высокой точностью, чтобы временные соотношения между размерами пит не нарушались. Для этого вобуляция на основной частоте на протяжении всего диска должна быть одинаковой и непрерывной. Поскольку запись данных всегда выполняется синхронно с колебаниями вобуляции, размеры пит всегда пропорциональны ее периоду. По этой причине емкость диска естественным образом зависит от периода колебаний вобуляции и таким способом задается. Например, у однослойного диска емкостью 25 Гб длина периода вобуляции составляет 5,14 мкм, а у однослойного диска емкостью 27 Гб – 4,47 мкм. При этом в одном периоде вобуляции укладывается ровно 69 периодов канальной тактовой частоты (69 канальных бит).
Очевидно, что модуляция основной частоты вобуляции для записи дополнительных данных должна осуществляться очень деликатными методами, чтобы при этом не нарушался синхронизм с записываемыми данными. Кроме того, модуляция должна быть устойчива к различным типам искажений, присущих оптическим дискам и системам для их воспроизведения. Существует четыре типа таких искажений.
1. Шум. Обусловлен неровностями направляющей канавки, наличием на ней регистрирующего слоя и записанной на этом регистрирующем слое информацией.
2. Сдвиг вобуляции. Это явление наблюдается, когда на этапе завершения процедуры поиска считывающий блок вобуляцию искомой дорожки уже обнаруживает, но все еще находится несколько в стороне от своей нормальной позиции (на осевой линии дорожки).
3. Биения вобуляции. Биения вобуляции – это результат взаимодействия с соседними дорожками. Поскольку периферийная часть считывающего луча (там, где энергия светового пучка уже очень мала, но все-таки не равна нулю) попадает на соседние дорожки, между вобуляцией основной дорожки и вобуляцией соседних дорожек возникают биения (перекрестные искажения).
4. Дефекты поверхности. Локальные дефекты, обусловленные наличием пылинок или царапин на поверхности диска.
После проведения многочисленных исследований и экспериментов, метод модуляции, устойчивый к характерным искажениям оптической записи, был найден. В качестве метода модуляции было принято решение использовать комбинацию двух технологий: модуляции минимальным сдвигом переключения MSK (Minimum-Shift-Keying) и вобуляции пилообразной формы STW (Saw-Tooth-Wobble).
Направляющую дорожку с вобуляцией, имеющую вид спирали, можно рассматривать как последовательность элементарных фрагментов, соответствующих битам данных адресной информации, которые называются данными ADIP (ADdress-In-Pre-groove), как показано на рис. 6.1. Одному биту данных ADIP соответствуют 56 периодов вобуляции. На рис. 6.2 показаны диаграммы элементарных фрагментов, соответствующих «0» и «1» данных ADIP.
Основной формой вобуляции является косинусоидальное колебание – cos(ωt). Вобуляция
Вобуляция MSK-типа состоит из трех колебаний. Средняя из трех волн имеет инвертированную полярность в сравнении с основным косинусоидальным колебанием cos(ωt). Эта волна вставлена между двумя колебаниями с увеличенной в 1,5 раза частотой – cos(1,5ωt) (рис. 6.2). Такое сочетание колебаний обеспечивает непрерывность волны и легко детектируется при воспроизведении. Поскольку вобуляция MSK-типа всегда одинакова, то значение бита данных ADIP определяется выбором ее позиции.
Вобуляция STW-типа бывает двух типов. Форма волны, соответствующая «0» данных ADIP имеет крутой спад в направлении к внешней стороне диска (той, откуда движется луч) и пологий в направлении к внутренней стороне диска (той, куда движется луч). Форма волны, соответствующая «1» данных ADIP, наоборот, имеет крутой спад в направлении к внутренней стороне диска и пологий – к внешней его стороне (см. рис. 6.2) Математически STW-колебание выражается как сумма основной косинусоидальной волны cos(ωt) и ее второй гармоники cos(2ωt) с уменьшенной в 4 раза амплитудой. Полярность второй гармоники определяет принадлежность STW-колебания к логической «1» или «0» данных ADIP.
Каждый бит данных ADIP начинается с группы колебаний MSK-типа, которая в этом случае выполняет роль синхрокомбинации и служит для идентификации начала бита данных ADIP. Разница в положении второй группы MSK указывает на то, является ли данный бит «единицей» или «нулем». Между первой (синхронизирующей) и второй группой MSK расположена последовательность колебаний основной формы – 11 в случае, если данный бит является «нулем», и 9 – если «единицей». Колебания с 18 по 54 модулируются по методу STW0 или STW1.
Последовательность из 83 бит данных ADIP образует слово данных адреса ADIP. Несмотря на то, что сигналы MSK и STW существенно различны, их детектирование может выполняться с помощью одной и той же схемы. Например, с помощью схемы, показанной на рис. 6.3. При этом сигналы MSK и STW могут детектироваться как независимо друг от друга, так и одновременно.
