DVDプレーヤー

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デジタルビデオディスクまたはデジタル多用途ディスク（DVD）は、最大17ギガバイト（GB）の情報を保持できる一種の光データ記憶媒体です。 1990年代半ばに最初に導入され、コンパクトディスク（CD）テクノロジの改良版として開発されました。 DVDは、このような高品質の画像とサウンドを生成でき、最終的にはVCRとCDプレーヤーの両方に取って代わることが期待されています。 DVDプレーヤーの市場は2000年までに1,000万台に達すると予想されています。

背景

DVDは、従来のCDとほとんど同じように機能します。 CDの場合と同様に、情報はディスク内の一連の小さな穴としてコード化されます。ピットは、ビニールレコードに似た構造のスパイラルトラック上に編成されています。レーザーを使用することにより、これらのピットはバイナリコードとして解釈できます。滑らかな表面が読み取られると、マシンはデータポイントを0として解釈します。ピットが検出されると、データポイントは1として読み取られます。ただし、DVDをCDよりも優れたものにする重要な革新は、読み取りに使用されるレーザーです。ピットを作成します。 DVDは、ディスクの表面により密にピットを配置できる、より短い波長の赤色レーザーを使用します。これにより、より多くのデータが可能になるだけでなく、ディスクの厚さが従来のCDの半分になります。その結果、2つの層を結合して、CDと同じ厚さ（1.2 mm）の両面ディスクを作成できます。

DVDシステムには3つの機能があり、高いストレージ容量、相互運用性、下位互換性など、非常に望ましいものになっています。 DVD導入の初期段階では、1枚のディスクに4.7GBもの情報を保持できます。これは、7枚のCD-ROMにほぼ相当します。このテクノロジーの将来のリリースでは、ディスクは最大17GBを保持する可能性があります。この容量のストレージスペースは、コンピュータプログラムの開発方法を文字通り変更し、より多くのビデオクリップを含めることができるようになります。 DVDで使用されるデータ形式とレーザーは、コンピュータープレーヤーでもテレビプレーヤーでも同じです。これにより、消費者はテレビで再生するのと同じディスクをコンピューターで再生できるようになります。 DVDプレーヤーには、現在のテクノロジーCDを再生する機能もあります。このようにして、消費者は現在のCDコレクションの代替製品を購入する必要がなくなります。

DVDは、映画、オーディオシステム、コンピューター、ビデオゲームなどのさまざまなアプリケーションに使用できます。これらのディスクに保存されている情報は電子的なものであるため、画質は従来のVHS画像の3倍と推定されます。さらに、画像は年齢や使用によって退化することはありません。コンピュータプログラムもDVDの恩恵を受けます。たとえば、以前は複数のCDを使用していたプログラムを、1枚のDVDに凝縮できるようになりました。ビデオゲームもDVDテクノロジーの恩恵を受けます。 DVDは高いメモリと双方向性の可能性を提供するため、ビデオクリップを含めて再生体験を向上させることができます。

歴史

後で取得するためにデータを保存する機能を開発することは、常に重要です。最初の真のデータ保存および検索システムは、ジャーナルと元帳でした。それらは今日でも使用されていますが、遅く、非効率的で、かさばります。 1950年代と1960年代にコンピューターが開発されていたとき、その主な利点の1つは、データをすばやく保存および取得できることでした。これは現在、情報の保存と検索の基礎の1つになっています。初期のコンピューター化された記憶媒体には、パンチカード、ビニールLP、磁気テープ、カートリッジ、磁気ディスクなどが含まれていました。コンピュータが向上するにつれて、データストレージ機能も向上しました。 1970年代後半に、内蔵ハードドライブが導入されました。これらの各データストレージシステムは、利用可能な最良のストレージ方法の利便性と効率を向上させるために開発されました。これらのシステムの多くは、今日でも改善され続けています。

DVDの開発は、1980年代初頭にソニーがCDを発表したことから始まりました。この新しい記憶媒体は、ディスクに刻まれた小さな穴を読み取るためにレーザーを採用しました。最初のCDオーディオプレーヤーは1983年に導入されました。1枚のディスクに75分以上の音楽を保存できるので便利でした。それはビニールLPが保持できるもののほぼ2倍でした。彼らの受け入れは遅かったが、CDは最終的にオーディオリリースに最適なメディアとしてビニールレコードに取って代わった。

ビデオCDプレーヤーは、10年の後半に導入されました。さまざまな理由で、VCRに取って代わるほど人気が​​出ることはありませんでした。コンピュータでのCDの使用は、1987年に始まりました。これらのデバイスは、1枚のディスクに最大650メガバイト（MB）を保存できるため便利でした。それまで、磁気ディスクの最大ストレージは1.3MBでした。初期のコンピュータCDは、通常のディスクドライブよりも低速で、読み取り専用でした。データ転送速度は着実に向上し、データを書き込む能力も向上しました。 1994年に、4倍速CD-ROM（読み取り専用メモリ）が導入されました。次の2年間で、これは2倍になりました。 1996年までに、24倍速のCDROMが利用可能になりました。記録可能なCDプレーヤーは1996年に最初に製造されました。

1996年に導入されたマルチプルライトCDは、相変化デュアルプロセスを使用して松下によって開発されました。これは、レーザーを使用してディスクの反射特性を変更します。現在のCD-RWレコーダーはこのテクノロジーを使用できます。

CDテクノロジーのこれらすべての進歩が起こっている間、研究者はこれらのマシンのストレージ容量を改善する方法を探し続けました。その後、科学者たちは、より短い波長のレーザーを使用することで、より多くのデータを1つのディスクにパックできることを発見しました。これがDVDの作成につながりました。 1997年に、最初のDVDプレーヤーが導入されました。これらのマシンは最速のCDプレーヤーよりも低速であり、まだ記録できません。ただし、1999年中にリリースが予定されている次世代DVDはより高速で、記録技術を採用しています。最終的には、DVDがVCRやCDプレーヤーに取って代わることが期待されています。

デザイン

DVDプレーヤーはCDプレーヤーのように設計されています。たとえば、コンピュータのDVDドライブは、CD-ROMドライブと同じサイズと形状になっています。また、外側のプラスチックハウジングがあり、フロントパネルにプラスチックボタンが付いています。一部のDVDドライブには、ディスクを受け入れるためにマシンから伸びるプラスチックトレイがあります。他には、ディスクが挿入される自動フィードシステムがあります。 DVDドライブの内部では、電子機器もCD-ROMドライブとほとんど同じです。どちらも洗練された電子機器を備えており、ディスクドライブメカニズム、プリント回路基板、および光学システムアセンブリが含まれています。 DVDドライブのメカニズムにはさまざまな設計がありますが、それぞれは基本的に、ディスクを保持するスピンドルとディスクを回転させるモーターで構成されています。回路基板には、読み取られているデータを使用可能な形式に変換するのに役立つすべての電子部品が含まれています。

光学システムアセンブリは、ディスクからデータを読み取り、それを送信してバイナリコードに変換するDVDの一部です。 DVDマシンでは、これは短波長パルスを生成する機能を持つレッドレーザーダイオードで構成されています。これは、600〜650ナノメートル（nm）の範囲の光を生成する低ノイズの赤色レーザーです。従来のCDで使用されている780nmレーザーよりもはるかに短いです。光学システムアセンブリのもう1つの主要コンポーネントはフォトダイオードです。フォトダイオードは、レーザーから光信号を受け取り、それを電子信号に変換します。高度に研磨されたレンズとミラーが、光学システムアセンブリの残りの部分を構成します。

DVDディスクもCD-ROMのように見えますが、データはより緊密にパックされています。ディスクの表面は、ラッカーの薄くて硬いコーティングで保護された反射銀層でコーティングされています。半透明の金の層が上に置かれている場合 コンパクトディスクとDVDディスクに含めることができるデータ量の比較。 DVDピット密度ははるかに大きく、ディスクはCDの少なくとも7倍のデータを保存できます。反射銀層、ディスクは片面に2層のデータを保存するように作ることができます。より少ない電力を使用することにより、レーザーは最初に金の層からデータを読み取ることができ、次に電力を増やすことにより、銀の層を読み取ることができます。これにより、片側の容量がほぼ2倍の8.5GBになります。最終的に、1枚の両面ディスクで最大17GBのデータを保持できるようになります。

DVDは主に映画用に発明されたため、圧縮システムが必要です。これを行うために、メーカーはMPEG-2（Motion Picture Experts Group）圧縮システムを使用することに同意しています。フレームごとに変化する画像の要素のみを保存するシステムです。オーディオには、ドルビーデジタル圧縮が使用されます。これらの圧縮システムの両方が使用されるため、デコンプレッサまたはデコーダもDVDプレーヤーに含まれている必要があります。現在、これはコンピューターに接続する別のカードです。デコーダーボードはディスクからのデータを処理し、それをコンピューターのグラフィックスおよびオーディオシステムに直接送信します。

原材料

DVDプレーヤーやディスクの製造には、さまざまな原材料が使用されています。ガラスは、システム内のレーザーやその他のダイオードの製造に使用されます。回路基板の主要コンポーネントはシリコンでできています。ハウジングにはアルミメタルと硬質プラスチックを使用しています。ディスクのベース材料はプラスチックです。それらはさらに銀色の層と薄い金の層でコーティングされています。ディスクの表面は、損傷から保護するために、ラッカーの硬い層でさらにコーティングされています。

製造
プロセス

DVDマシンのコンポーネントは通常、別々の会社によって製造され、DVDメーカーによって組み立てられます。構成部品の製造は高度に専門化されたプロセスであり、業界全体に供給する設備を備えている企業はごくわずかです。主なコンポーネントには、光学システムアセンブリが含まれます。 DVDプレーヤーは、ディスクドライブメカニズム、プリント回路基板、光学部品などの高度な電子機器で構成されています。システムアセンブリ。これは、ディスクを保持するスピンドルと、ディスクを回転させるモーターで構成されています。回路基板には、読み取られているデータを使用可能な形式に変換するのに役立つすべての電子部品が含まれています。光学システムアセンブリは、ディスクからデータを読み取り、それを送信してバイナリコードに変換するDVDの一部です。内部電子回路基板とディスクドライブ機構。

光学システム

• 1光学システムは、レーザー、光検出器、プリズム、ミラー、レンズで構成されています。レーザーと光検出器はプラスチック製のハウジングに取り付けられ、その他のコンポーネントは特定の場所に配置されます。適切な位置合わせがないと、システムが適切に機能しないため、これらの各部品の配置には細心の注意が払われています。電気接続が接続され、光学システムをディスクドライブメカニズムに接続する準備が整います。

ディスクドライブメカニズム

• 2光学システムは、それを駆動するモーターに取り付けられています。これは、ローディングトレイ（存在する場合）やスピンドルモーターなど、ディスクドライブの他の主要部分に接続されます。他のギアやベルトが取り付けられ、アセンブリ全体が本体に配置されます。

内部電子機器

• 3 DVDマシンの電子部品は洗練されており、最新の電子処理技術を使用しています。回路基板は他の電子機器と同じように製造されています。このプロセスは、電子配置が印刷されたボードから始まります。次に、このボードは一連のマシンを通過し、適切なチップ、ダイオード、コンデンサ、およびその他の電子部品が適切な場所に配置されます。このプロセスは、空気中のほこりによって引き起こされる可能性のある損傷を防ぐために、クリーンルームで行われます。完了すると、はんだ付けのために次のステップに送られます。
• 4ウェーブはんだ付け機を使用して、電子部品をボードに固定します。ただし、ボードをマシンに配置する前に、まずボードを洗浄して汚染物質を除去します。次に、ボードは赤外線熱を使用して加熱されます。ボードの下側は、溶融はんだの波の上を通過し、毛細管現象によって適切なスポットが埋められます。ボードが冷えると、はんだが固まり、部品を所定の位置に保持します。

最終的な組み立てとパッケージング

• 5すべてのコンポーネントの準備ができたら、それらを組み立てて最終製品を製造します。電子ボードはマシンの他の部分に接続され、メインカバーが取り付けられています。その後、DVDマシンはパッケージングステーションに送られ、ディスク、マニュアル、電源コードなどのアクセサリと一緒に箱に入れられます。その後、パレットに載せられ、販売業者、そして最終的には顧客に送られます。

品質管理

DVDマシンの品質を保証するために、製造プロセス全体を通して目視検査と電気検査が行われ、ほとんどの欠陥が検出されます。さらに、完成した各DVDマシンの機能パフォーマンスをテストして、動作することを確認します。これらのテストは、過度の熱や湿度などのさまざまな環境条件下で行われます。それらは、特定の電子信号を生成するテストディスクを再生することを含みます。ほとんどのDVDメーカーは、すべての部品を自社で製造しているわけではないため、高品質をサプライヤーに大きく依存しています。ほとんどのメーカーは、サプライヤーが満たさなければならない独自の品質仕様を設定しています。

未来

DVDテクノロジーは比較的新しいものです。今後数年間で改善される多くの分野があります。 DVDの主な開発には、より大きなストレージ容量、改善されたリーダー機能、およびDVD形式で利用可能な映画の数の増加が含まれます。

現在、DVDテクノロジーの最も集中的に研究されている分野は、データストレージ機能の向上です。このテクノロジーはすでに17GBのディスクを製造するために開発されていますが、さらに多くのディスクを保存する方法を見つけた企業もあります。 DVDストレージを3倍に向上させることができる新しいエンコーディング技術が開発されています。この方法では、ディスク上に作成されたピットの深さはさまざまです。これにより、ピットは0または1だけでなく、0から8までの数値をエンコードできるようになります。このテクノロジーを使用するDVDデバイスは、1999年中に利用可能になると予想されます。他の記憶媒体にもある程度の見込みがあります。最近、最大30GBのデータを保持できる新しいテクノロジーが実証されました。このシステムは、赤色レーザーと磁場を使用してデータを取得します。青色レーザーを使用すると、さらに大きなストレージ容量が可能になる場合があります。

もう1つの改善点は、DVDプレーヤーがディスクの片面にある2層の情報を読み取る機能にあります。 DVDプレーヤーは理論的には2層の情報を読み取ることができますが、コストが高いため、両方の層が使用されることはめったにありません。しかし、技術が進歩するにつれて、この障害は克服されるべきであり、DVDの可能性を最大限に発揮することができます。

現在、DVDの開発で最も阻害要因の1つは、メディアを保存およびピックアップするための普遍的な標準がないことです。これは、1980年代にVHSとベータビデオテーププレーヤーの間で発生した問題に似ています。近い将来、主要なDVDメーカーがフォーマットに同意したときに、この問題は解決されるはずです。