كمبيوتر وملحقاته

كيف تعمل اقراص البلو راي Blu-ray disc

روابط إعلانية

كيف تعمل اقراص البلو راي Blu-ray disc
الحاجة الدائمة إلى سعات كبيرة لتخزين المعلومات دفعت الشركات الى التنافس الى تطوير اقراص تشبه اقراص السي دي ولكن اطلق عليها اقراص البلو راي، وقبل ان ندخل في تفاصيل هذه التقنية الجديدة وكيف تعمل دعونا نستعرض بشكل سريع تطور امثلة على تطور اقراص التخزين هذه ففي البداية قبل حوالي 25 عاماً لم نكن نعرف الا الاقراص المرنة والتي لا تزيد سعتها التخزينية عن الـ  1.44MB والتي اعتمد على تخزينالمعلومات بواسطة المجال المغناطيسي، ولكن في نهاية عام 1991 بدأت تظهر في الاسواق اسطوانات تقرأ بواسطة ضوء الليزر وهي اسطوانات السي دي Compact Disc والتي تعرف بـ CD وبلغت سعتها التخزينية 700MB واعتبرت هذه الاسطوانة ذات قدرة كبيرة جداً على التخزين بالمقارنة بما كان متوفراً في ذلك الوقت واسخدمت في تخزين البرامج فبدلاً من ان تحصل على برنامج جديد على اقراص مرنة يصل عددها العشرون قرصا اصبحت تأتي عدة برامج على قرص سي دي واحد مما جعل تنزيل البرامج اسهل واسرع بكثير ليس هذه فحسب بل استخدم اقراص السي دي في عمل الموسوعات الرقمية المدعمة بالصوت والصورة والفيديو وظهرت تكنولوجيا الافلام فتحولت الافلام من اشرطة VHS والتي تعرض على اجهزة الفيديو الى اسطوانات مدمجة تعرض على الكمبيوتر او على اجهزة خاصة تسمى VCD اي فيديو سي دي.  

وفي العام 1997 طالعتنا التكنولوجيا على تكنولوجيا جديدة تعرف باسم تكنولوجيا الـ DVD وهي اختصار لـ Digital Verstile Disk وهي اسطوانات تعتمد ايضا على ضوء الليزر ولكن سعتها التخزينية ارتفعت بشكل كبير جدا لتصل إلى 4.7GB وهذه سعة تخزينة هائلة بحيث يمكنك تخزين ما يقارب 7 ساعات من الافلام بتقنية السي دي، استخدمت اقراص الدي في دي بكثرة في صناعة الافلام لما تمتعت به من سعة كبيرة مكن من انتاج افلام بدقة عرض عالية ونقاوة صوت كبيرة وهذا بالاضافة إلى صعوبة استنساخ مثل تلك الاسطوانات.


ولكن التنافس الشديد بين الشركات دفع بطرح اسطوانات جديدة تسمى اسطوانة البلو راي Blu-Ray وتختصر باسم BD والتي انتجت اولاً من قبل شكرة سوني لتسوقها مع اجهزة بلاى ستيشن 3 Play Station-3 وهيه الاسطوانات لها قدرة تخزينية تفوق اقراص الـ DVD بكثير حيثث يمكن الحصول على اقراص BDبسعة تخزينية تصل إلى 50GB، وتخيل كم من المعلومات والبيانات والافلام والصور الموسيقى يمكنك ان تخزنها على قرص نصف قطره 5سم!!!

في هذه المقالة من كيف تعمل الشياء سوف نشرح كيف تعمل تقنية البلو راي ووكيف تطورت مع مقارنتها بتكنولوجيا مماثلة للفيديو الرقمي.

اصل التسمية Blu-Ray

ان اصل تسمية هو كلمة Blue اي اللون الازرق و Ray الشعاع اي انها تقنية الشعاع الأزرق والتي جاءت لكونها تعتمد على شعاع الليزر باللون الازرق، وقد تم اسقاط الحرف e من كلمة Blue لتصبح Blu حتى تتمكن شركة سوني صاحبة هذه التقنية من تسجيلها كعلامة تجارية فليس من الممكن ان تتحول كلمة نستخدمها في حياتنا اليومية وهي Blue إلى ماركة تجارية فتم التحايل على الامر واصبحت Blu.

روابط إعلانية

ما هي تقنية الـ Blu Ray؟

سبق وان ذكرنا في مقدمة هذه المقالة ان السعة التخزيينية لقرص الـ DVD تصل إلى 4.7GB من المعلومات وهذه التقنية جاءت لتحل محل الاقراص المدمجة التي تعرف بالسم السي دي لان ذات جودة لا تنساب صناعة الافلام والتطور في الوضوح وخصوصا مع تقنية الاقمار الصناعية الرقمية والتلفزيون الرقمي ولذلك تم تطوير اقراص الـ DVD والتي سبق شرحها في مقال خص بعنوان كيف تعمل اقراص الـ DVD.

كما ان لكل تقنية اقراص تخزينية جديدة فإنه يصاحبها اجهزة تشغيل جديدة ومع ان اجهزة التشغيل تلك تكون قادرة على تشغيل الاقراص القديمة لتشجيع المستهلكين على متابعة التكنولوجيا وشراء الجديد دائماً، وبالرغم من ان البعض منا لم يسمع الان عن تكنولوجيا الـ DVD او سمع عنها ولكن لم بيستخدمها بعد لاعتماده على اقراص الـ  CD التي تلبي احتياجاتنا وتلكفة استخدامها مناسبة جيدا بل رخيصة بالمقارنة بما هو قادم وجديد فإذا بتقنية أخرى تطرحها شركة سوني هي تقنية الـ Blu-Ray.

قرص Blu-Ray من انتاج شركة سوني

تعتبر اقراص BD تقنية المستقبل للفيديو الرقمي. فعلى القرص الواحد يمنكنك تخزين وتشغيل فيلم بدرجة نقاوة عالية جداً وصوت رقمي، كما يمكن تخزين المعلومات والبيانات الكمبيوترية.  وذلك بالخصائص والمواصفات التالية:

  • تصل القدرة التخزينية لقرص BD ذو الطبقة الواحدة Single layer إلى 27GB هذا يعادل تسجيل 13 ساعة من الفيديو بجودة السي دي المعروفة.
  • تصل القدرة التخزينية لقرص الـ BD ذو الطبقة المزدوجة Double layer إلى 50GB اي ما يعادل 20 ساعة من الفيديو بجودة السي دي.

 

روابط إعلانية


مقارنة بين السعة التخزينية لقرص الـ DVD وقرصي BD ذو الطبقة الواحدة والطبقتين.

 

مزايا اقراص البلو راي BD.

إن اقراص الـ  BD لا تقوم فقط بتخزين الافلام وتشغيله مثل اقراص DVD ولكن تعطي مجال للتفاعل بين المستخدم ومحتويات القرص فيمكنك على سبيل المثال تحميل ما ترغب من ترجمة ومعلومات من الانترنت خلال تشغيل الفيلم من قرص BD.  ومن مزايا اقراص BD ما يلي:

1.  تسجيل فيديو عالي الجودة والتي تعرف باسم HDTV أي high-definition television ودون فقدان اي درجة في الجودة على القرص.

2.   الانتقال إلى اي مقطع في الفيلم بزمن يصل الى الصفر.

3.   تسجيل فيلم على قرص BD بينما تشاهد فيلم اخر على نفس قرص  BD.

4.   عمل عدة قوائم مفضلة لمحتويات القرص التي ترغب في تشغيلها وهذا ما يعرف باسم playlists.

5.   امكانية التسجيل على الجزء الفارغ من القرص حتى لا تسجل على معومات سابقة عليه.

 

كيف تتم عملية التخزين على اقراص الـ BD

تعتمد فكرة التخزين الرقمي للصور المتحركة “الفيديو” على تشفير او تحويل اشارات الفيديو الى مجموعة من الـ  0 و 1 والتي تعرف باسم البت Pits وهذه تتم كتابتها بواسطة شعاع الليزر على القرص في شكل حفر صغيرة جداً وتكتب على مسار حلزوني يبدأ من مركز القرص الى الخارج، وكلما كانت المعلومات المخزنة على القرص اكبر كلما كانت الحفر تلك “البت” اصغر وكانت المسارات الحلزونية متقاربة اكبر وهذا يعني ان الليزر المستخدم للقراءة يجب ان يكون ادق للوصول إلى كل معلومة والتي هي في شكل حفر.

وليس كما هو في الـ CD أو الـ DVD حيث يستخدم شعاع الليزر الاحمر لقراءة محتويات القرص ولكن في الـ BD ستخدم الليزر الازرق (حيث من هنا جاءت التسمية)، وقد يشعر القارئ انه لا فرق بين الطريقتين فما هو الفرق بين الليزر الاحمر والليزر الازرق؟  ان الفرق يكمن في الطول الموجي لشعاع الليزر الازرق اصغر بكثير من الطول الموجي للشعاع الاحمر حيث يبلغ الطول الموجي للشعاع الازرق 405nm بينما الشعاع الاحمر فطوله الموجي 650nm.  وهذا له الأثر الكبير في الفرق بين التقنيتين المستخدمتين فيمكن ان نركز الشعاع الازرق لنقطة يصل قطرها الى 0.15 ميكرومتر (1ميكرومتر=10-6 متر) وهذا يعني اقل بمقدار النصف من نقطة تركيز شعاع الليزر الاحمر. كما يجب ان نتذكر ايضا ان ذلك سوف يؤدي الى تقليل المسافة الممكنة بين المسارات من 0.74 ميكرومتر إلى 0.32 ميكرومتر وهذا يجعل اقراص الـ BD تفوق قدرة تخزين اقراص الـ DVD إلى خمس مرات.

مقارنة بين الحفر التي توجد في اقراص الـ BD واقراص الـ DVD لاحظ ان طبقة المعلومات على السطح الخارجي في قرص BD بينما في طبقة وسطى في أقراص DVD

لتقريب الفكرة اكثر دعنا نقول انك تريد ان تكتب على الكمبيوتر اكبر قدر ممكن من المعلومات على صفحة واحدة على برنامج الوورد مثلا فهذا يعني ان تجعل حجم الخط اصغر ما يمكن وكلما صغرت الخط كلما كانت المسافة بين الاسطر اقل وبالتالي يمكنك ان تزيد من عدد الكلمات في الصفحة الواحدة باكبر قدر ممكن بتقليل حجم الخط والمسافة بين الاسطر، ومثال اخر تخيل لو انك اعطيت قلم رصاص بسمك 0.5  مليمتر وقلم اخر بسمك 3 مليمتر وورقتين A4 لاشك انك ستكتب عدد اكبر من المعلومات باستخدام القلم ذو السمك الاصغر وهذا بالضبط ما تم عمله في تقنية الـ BD حيث تم الانتقال من الليزر الاحمر إلى الليزر الازرق لتصغير نقطة تركيز الليزر. 

مقارنة بين ابعاد نقطة تركيز الليزر في حالة CD و DVD و BD

وبالرغم من ان سماكة قرص الـ BD هي نفسها سماكة قرص الـ BD والتي تساوي 1.2 مليمتر، الا ان طريقة تخزين البيانات في  التقنيتين مختلف.  ففي الـ DVD يتم تخزين البيانات بين طبقتين من polycarbonate بسمك 0.6 مليمتر لكل طبقة وهذا يسبب مشكلة في انعكاس الضوء عند قراءة المعلومات فمن الممكن ان ينعكس شعاعين عن الطبقتين بدلا من شعاع واحد الذي يحمل المعلومات وهذا الظاهرة معروفة في الفيزياء وتسمى birefringence، والتي تحدث عندما لا يكون الشعاع عمودي تماما على سطح القرص والتي تسبب بطء كبير في قراءة المعلومات من قرص الـ DVD او حتى عدم قراءتها على الاطلاق.

اما في اقراص الـ BD فإن هذه المشكلة محلولة عن طريق وضع البيانات على السطح مباشرة في طبقة من الـ polycarbonate بسمك 1.1 مليمتر.  وهذا يجعل من المستحيل حدوث الانعكاس المزدوج عن طبقات القرص المختلفة، هذا بالاضافة الى ان طبقة البيانات ستكون قريبة جداً من عدسة القراءة وبالتالي سرعة اكبر في الوصول إلى المعلومات.  علما بان طيقة البيانات محمية بطقة رقيقة لمنع تأثير الخدوش وبصمات الاصابع عن طبقة البيانات.

ملاحظة: اقراص الـ BD محمية ومحصنة بواسطة انظمة تشفير خاصة تجعل من الصعب استنساخها وذلك للحفاظ على الملكية وحثوث الطبع والنسخ.

مقارنة بين طريقة قراءة البيانات في الـ BD واقراص الـ DVD والـ  CD

 

تصل سرعة تبادل المعلومات في BD الى 36Mbps (ميجابيت لكل ثانية) وهذا يفوق سرعة تبادل المعلومات في DVD والتي تصل إلى 10Mbps مما يمكن ان نقوم بنسخ قرص BD ببسعة 25GB في حدود الساعة الى الساعة والنصف في حين ان هذا الزمن يلزمنا لنسخ 4.7GB في حالة قرص DVD.

مقارنة بين تقنية BD والتقنيات الاخرى.

كأي تكنولوجيا جديدة تدخل الاسواق يجب ان تقنع المستهلك بالفارق وذلك من خلال المقارنة ولهذا يتم انتاج اجهزة تشغيل تعتمد التقنية الجديدة والتقنية السابقة وعلى سبيل المثال طرحت شركة JVC اجهزة تشغيل اقراص BD مع اقراص DVD كما حدث وان شاهدنا اجهزة فيديو تشغل افلام على اشرطة VHS وبجانبها مشغل اقراص CD.

ولكن يوجد على ساحة التكنولوجيا اكثر من منافس للـ DVD وليس البو راي فقط ولكن لان هذا المقال مخصص لتقنية البلو راي فقد تم التركيز عليه بالشرح والتوضيح وسوف نقوم الان بعمل مقارنة على بعض التقنيات التي تنافس البلو راي في مجال التخزين الرقمي ومن هذه التقنيات ما يسمى بـ HD-DVD وهي تقنية من تطوير شركة توشيبا التي تنافس شركة سوني في تسويق تقنيتها المنافسة للبلو راي والتي اطلقت اسم AOD عليها والتي تعني Advance Optical Disc اي القرص الضوئي المتقدم. والذي يستخدم نفس قرص DVD ويمكن تشغيله على مشغل الـ DVD المستخدم حاليا وهذ يوفر عناء شراء اجهزة تشغيل أخرى. ولكن لحتى الان لا تستطيق اقراص الـ HD-DVD والتي هي اقراص AOD ان تصل الى السعة التخزينية التي وصلت اليها اقراص BD.  حيث بلغت قدرتها التخزينية إلى 15GB للقرص المفرد و 30GB للقرص المزدوج.  وهذا اقل بكثير من سعة تخزين اقراص BD. ومن المتوقع ان تكون اقراص البلو راي اقل سعراً من منافستها وذلك لسهوله تصنيعها حيث ان تقنية الـ DVD تعتمد على وضع طبقة البيانات بين طبقتين كما سبق ذكره يشكل صعوبة في التصنيع بالمقارنة مع البلو راي التي تضع طبقة البيانات على السطح الخارجي مع طبقة حماية فوقها.

وليس فقط التنافس بين الـ BD والـ HD-DVD فهناك ايضا انظمة منافسة مثل HD-DVD-09 والتي تستخدم معدل ضغط اكبر على اقراص الـ  DVD لتزيد من سعتها التخزينية لتصل الى 5.4GB للطبقة الواحدة و9.8GB للطبقتين وذلك بالمقارنة مع قرص الـ DVD ولكن المتنافسين الاشد هما شركة سوني بتقنية Blu-Ray وشركة توشيبا بتقنية AOD.

كما تجدر الاشارة إلى ان شركة سوني قد طورت انظمة اخرى تعمل بالليزر الازرق ولكن لاستخدامات خاصة فمثلا في ستوديهات الصوتيات والفيديو وفرت اقراص تعرف باسم XDCAM وفرت اقراص لتستخدم في اجهزة الخادم Server لتخزين البيانات وهي اقراص تعرف باسم ProDat اي اقراص البيانات المحترفة.

 

متى ستصبح اقراص الـ BD متوفرة لدينا؟

توفرت اجهزة تشغيل اقراص BD في اليابان لفترة من الوقت قبل ان تكون في امريكا وذلك للمستهلكين الذين المشتركين في انظمة التلفزيون الرقمي العالي الجودة HDTV.  اما في باقي الدول فان اول ما توفرت هذه التقنية كان في اجهزة البليستيشن PlayStation-3 وذلك في شهر يونيو 2006.

 

مشغل اقراص BD من سامسونج

 

وكما تعودنا فإن كل تكنولوجيا جديدة تطل علينا تكون مرتفعة السعر ففي مطلع تسويق اجهزة تشغيل اقراص الـ BD طرحت في الاسواق بسعر $3000 من شركة سوني وبعدها طرحت شركة سامسونج اجهزة بسعر $1000 دولار ومن المتوقع ان ينخفض السعر بعد ان يزداد الاقبال على هذه الاجهزة وبعد ان تعتمد تقنية BD في انتاج الافلام لتحل محل DVD وهذا سيدفع المستهلك للحصول على اجهزة تشغيل بلو راي والاستغناء عن اجهزة تشغيل DVD بينما يمكن تشغيل الـ DVD والـ CD على اجهزة البلو راي.  لذلك لمن لم يقتني جهاز DVD يفضل ان ينتظر قرابة 6 اشهر للحصول على جهاز بلو راي.  وربما سيطرح تقنيات جديدة اكثر تقدماً.  ولا اقول ذلك من باب التمنى فشركة بيونير Pioneer تسعى لطرح اقراص بسعة 500GB وكيف هذا يكون؟ الا باستخدام شعاع ليزر ذو طول موجي اقل ويعتقد ان تعمل تلك الاقراص باشعة الليزر في مدى الاشعة فوق البنفسجية.

 

ولمزيد من المعلومات

والاطلاع على تفاصيل اكثر ينصح بزيارة المواقع التالية:

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

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

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

http://en.wikipedia.org/wiki/Blu-ray_Disc

http://www.theregister.co.uk/2004/04/15/fvd_vs_dvd/print.html

http://news.com.com/2100-1041-990826.html

http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/3696306.stm

 

 

 

روابط إعلانية
الوسوم

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق