Wstępne informacje

CD-ROM - początki multimediów: Kilkadziesiąt lat temu pisarze science fiction i futuryści przewidywali, że w przyszłości informacje, obrazy i dźwięki będą zapisywane na specjalnych kryształach, w kostkach pamięci lub na mikrofilmach. Tymczasem kilkanaście lat temu na rynku pojawił się nowy, rewolucyjny produkt, korzystający do odczytu danych ze światła lasera, cyfrowego zapisu informacji oraz nośnika wielokrotnie mniejszego od płyty gramofonowej - dysku kompaktowego. Niewielki srebrny krążek w ciągu dekady podbił rynek fonograficzny (CD), a po zaadaptowaniu go do przechowywania innych - niż dźwięk - danych, także świat komputerów (CD-ROM). W 1982 roku Philips i Sony ogłosiły standard cyfrowego zapisu dźwięku, w związku z formą publikacji określany Czerwoną Księgą. Tak powstała muzyczna płyta CD, dziś nazywana CD-DA (Compact Disk - Digital Audio) lub popularnie "kompaktem". Trzy lata później narodził się CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory). W 1987 roku opublikowano specyfikację CD-I (Compact Disk - Interactive), a po roku bazujący na niej multimedialny standard CD-ROM XA (eXtended Architecture) umożliwiający jednoczesny odczyt danych, dźwięku i obrazu. W 1990 roku pojawia się specyfikacja formatu nośników zapisywalnych, w tym CD-R (CD - Recordable). "Kolorowe" standardy definiują fizyczną i logiczną strukturę płyty oraz metody korekcji błędów, pomijając sposób kodowania hierarchicznej struktury katalogów oraz nazw plików. Lukę tę zapełnia opracowany w 1985 roku standard znany pod nazwą High Sierra, po drobnych modyfikacjach zatwierdzony przez International Organization for Standardization jako norma ISO 9660. Specyfikacja ta opisuje sposób kodowania i obsługi struktury plików oraz katalogów na wszystkich platformach sprzętowych. Założony uniwersalizm narzuca jednak dość drastyczne ograniczenia. Nazwy powinny składać się z najwyżej 8 znaków (plus 3 znaki rozszerzenia) oraz zawierać jedynie litery, cyfry i znaki podkreślenia. Nazwy katalogów nie mogą posiadać rozszerzenia, a ich zagłębienie nie może przekroczyć ośmiu poziomów. Należy pamiętać, że kiedy wprowadzono CD były to czasy gdzie królowała płyta winylowa i kaseta magnetofonowa. O sukcesie płyty CD zdecydowała jakość odtwarzanej muzyki, większa odporność mechaniczna i łatwość manipulowania. Srebrny krążek zwiastował nową erę w wielu dziedzinach życia i dziś trudno sobie wyobrazić, aby mógł nie istnieć.

Każda sekunda zapisu dźwięku kodowanego z jakością CD (16-bitów, 44,1 kHz) zajmuje 88 kilobajtów (KB) pamięci. Nawet niedługi utwór trwający minutę wymaga zatem ponad 5 megabajtów (MB) pamięci. Jeszcze większe kłopoty sprawia rejestracja cyfrowego zapisu obrazu. Pojedynczy obraz telewizyjny zakodowany przy użyciu ośmiu bitów dla składowych RGB oznacza ponad 1 MB pamięci, a więc każda sekunda filmu wyświetlanego w tempie 25 kadrów na sekundę wymaga 25 MB danych. W początkowej fazie rozwoju multimediów tak duże wymagania wobec pojemności pamięci były nie do zrealizowania. Pojemności stałych dysków magnetycznych w komputerach PC mierzono wówczas w dziesiątkach MB, a pamięci operacyjne miały pojemność pojedynczych MB. Dopiero wprowadzenie płyty CD-ROM o pojemności 650 MB pozwoliło magazynować tak dużą liczbę danych. Drugą barierą w rozwoju multimediów jest ograniczona przepływność kanałów transmisyjnych w systemach komputerowych, rozumiana jako maksymalna szybkość przesyłania danych. Pierwsze czytniki CD-ROM odczytywały dane w tempie 150 KB/s, gdy tymczasem odtwarzanie filmów w czasie rzeczywistym wymaga wielokrotnie większej przepływności danych. W 2. poł. lat 90. pojawiły się szybsze czytniki CD-ROM, zdolne do odczytu z wielokrotną prędkością w stosunku do prędkości nominalnej (150 KB/s). Dla przykładu, czytnik o szybkości 32x może odczytywać dane w tempie zbliżonym do 5 MB/s. Kolejnym wąskim gardłem komputerów multimedialnych okazały się połączenia czytników CD-ROM z pamięciami i procesorami, nazywane szynami lub magistralami. Trudność tę pokonano wprowadzając szybsze szyny zdolne do przesyłania większego strumienia danych. Dzięki tym innowacjom pod koniec lat 90. powstały komputery PC zdolne do odtwarzania filmów i dźwięku w czasie rzeczywistym. Tryb odtwarzania filmów przez komputery PC, nazywany trybem FMV (ang. Full Motion Video), zapewnia jednak nadal gorszą jakość obrazu w porównaniu z obrazem telewizyjnym. Ograniczenia polegają na mniejszej rozdzielczości obrazu i częstości wyświetlania kadrów. Największe wymagania techniczne stawia się systemom multimedialnym, które mogą nie tylko odtwarzać zarejestrowane wcześniej ruchome obrazy, ale również generować je przy użyciu odpowiednich programów komputerowych. Niezbędne są wówczas procesory o dużej mocy obliczeniowej. Współczesne mikroprocesory projektuje się w związku z tym w taki sposób, by operacje graficzne były wykonywane szczególnie szybko. W tym celu procesory rodziny Pentium (Intel) wyposażono w mechanizm MMX (ang. Multimedia Extension) przyspieszający przetwarzanie obrazów i dźwięku. System MMX w rozwiniętej wersji zastosowano również w rodzinie procesorów Pentium III (1999 r.). Dodatkowe możliwości usprawnienia wyświetlania ruchomych obrazów zapewniają specjalnie konstruowane karty graficzne komputerów PC z akceleratorami graficznymi zbudowane z wykorzystaniem technologii 3D (ang. three dimension). Wraz ze wzrostem wydajności procesorów i kart graficznych pojemność płyt CD-ROM okazała się niewystarczająca. Problem ten częściowo udało się rozwiązać stosując lepsze metody kompresji dźwięku (np. MP3) i ruchomych obrazów (MPEG2). W 2. poł. lat 90. pojawiła się jednak pilna potrzeba wprowadzenia nośnika o znacznie większej pojemności w stosunku do CD-ROM. W tym celu opracowano nowy rodzaj płyty laserowej DVD (ang. Digital Versatile Disc).


Pamięci CD-ROM wykorzystuje się coraz powszechniej jako nośniki instalacyjne systemów operacyjnych i pakietów oprogramowania. Technika interakcyjnych dysków CD-ROM (CD-I) umożliwia cyfrowy zapis dźwięku, ruchomych obrazów i animacji. Na dyskach CD-ROM upowszechnia się multimedialne wydawnictwa i bazy danych, jak ilustrowane encyklopedie lub słowniki. Urządzenia do zapisywania pamięci CD-ROM (nagrywarki CD, CD-R) są coraz szerzej dostępne, co zwiększa możliwości indywidualnych zastosowań CD-ROM, lecz także powoduje potencjalne zagrożenie zwiększeniem skali przestępstw komputerowych wskutek technicznie ułatwionego naruszania praw autorskich.

Powrót do MENU