Audio i video ~ sta je to ??

Kako nastaje zvuk?
   
    Zvuk nastaje kada neka materija vibrira. Zvuk se prostire u talasima. Frekvencija tih vibracija meri se jedinicama koje se nazivaju herci i označavaju oznakom Hz. Pojam "frekvencija" odnosi se na broj oscilacija koji se proizvedu u sekundi, a varijacije u frekvenciji zvuka proizvode njegovu visinu, odnosno zvuk visokog ili niskog tonaliteta. Zvuk je po svojoj prirodi talas koji se širi vazduhom određenom jačinom i određenom brzinom.
    Čovjekovo uho može čuti zvuk frekvencije izmedu 20 i 20 000 Hz.
Informacije predstavljene kontinuiranim talasom predstavljaju analogni skup podataka.
    Zvuk je u analognom svijetu kontinuirani tok iskazan u vremenu i određenog raspona. Raspon je moguće približno točno izmjeriti u bilo kojoj vremenskoj  tački.
    Kod digitalnog zvuka, signal je definisan za tačnu vremensku tačku i ima čvrsto definisan broj vrijednosti.
    Zbog toga se kod digitalnog zapisa, radi o uzimanju  uzorka, koji se najcešće temelji na Teoremi uzoraka gde se utvrđuje da ako signal sadrži frekvenciju do tacke f , tada uzorak mora imati frekvenciju najmanje 2f kako bi se iz uzorka mogla ispravno izvršiti rekonstrukcija izvornog signala.
     Još u prvim danima digitaliziranog zvuka prihvaćeni su frekvencijski uzorci od 44.1 KHz i 48 KHz koji u potpunosti ispunjavaju zahteve rekonstrukcije zvučnih signala u čujnom području čovjeka do 20 KHz.
    Kod analognog sastava zvuk koji je primljen preko mikrofona se pretvara u kontinuirano promjenjiv električni signal.

Zvuk u digitalnom obliku
   
    Da bi se analogni signal mogao pretvoriti u digitalni, potrebno ga je kvantitizovati, to jest utvrditi vrednosti signala do prihvatljive granice tačnosti.
    Digitalni signal definisan  je samo kod pojave vertikalne linije. Visina svake pojedinačne vertikalne linije nosi određenu vrijednost koja se može pretvoriti u digitalni broj - signal je digitaliziran primjenom modulacije s kodiranim signalom (PCM - Pulse-Code Modulation).
    Povećanjem broja bitova za kvantitizaciju PCM (digitalnog) signala, dobiva se manje šuma to jest digitalni zvucni sadržaj postaje sve cišci, jasniji i verodostojniji izvornom analognom signalu.     Ovi procesi se izvode u uređajima za konverziju analognih u digitalne (ADC) i digitalne u analogne (DAC) signale. ADC sklop preuzima analogni zvucni zapis, uzima deo signala u vremenu, utvrduje uzorak, i proizvodi odredeni broj koji ostali programski sklopovi u kompjuteru prihvataju i prevode u digitalizovanu  sliku zvucnog zapisa. DAC izvodi obrnuti proces, preuzima odredene brojeve iz programskog dela, pretvara ih u odgovarajuce elektricne signale koje šalje na izlazni sklop (u drugi kompjuter, zvucnike itd.).
    U praksi zvučni signal sadrži na hiljade oscilacija u sekundi koji odreduju frekvenciju signala (jedan pomak u sekundi meri se jedinicom 1 Hz). Vršne oscilacije su različito udaljene od vodeće linije zvučnog talasa i određuju amplitudu koja nam pokazuje i jačinu tona koju nosi određeni zvučni sadržaj. Što je amplituda veća, to je proizvedeni ton glasniji, a razmak izmedu vršnih oscilacija pokazuje vrijeme.
    Kod digitalnog sustava zvučni signal se prikazuje pomoću odgovarajućih znakova stvaranjem nekog koda. Osnova tog koda su dva stanja (binarni kod) kojim se pojednostavljuje obrada signala.

Zvučna kartica

    Zvučna kartica je uređaj ili čip integrisan na matičnu ploču koji se sastoji od niza A/D sklopova koji omogućavaju snimanje i reprodukciju zvučnih signala na računalu.
    Zvučne kartice za kućne kompjutere proizvode zvuk na dva bitno različita načina:
    Sintezom zvuka na način poput onog kako rade muzički  sintesajzeri - reprodukcijom MIDI zapisa (*.mid, *.rmi, *.kar, itd.) i reprodukcijom PCM zapisa audio signala (*.wav, *.au, itd.).
    Prva kompjuteri su imali tzv. sistemski zvučnik koji je ispuštao pomalo iritirajuće "beep" zvuk koji se danas može čuti uglavnom samo pri paljenju kompjutera. S pojavom prvih "ozbiljnih" zvucnih kartica kompjuter  postaje pravi multimedijalni uredaj. Slušanje muzike , gledanje filmova, … sve to je nezamislivo bez kvalitetnog zvuka.
    Funkcija zvučne kartice jest proširenje funkcionalnosti PC-a, koji omogućava reprodukciju i snimanje zvuka tj. podataka poput .WAV, .MIDI ili muzičkog  CD-ROMa ili sve popularnijeg .MP3 formata. Gotovo svi današnji komjuteri uključuju i zvučnu karticu, bilo on-board (vec ugradenu na maticnoj ploci) ili kao dodatnu PCI zvučnu karticu.
    Kod reprodukovanja  MIDI zapisa u stvari se šalju standardizirani kodovi za: vrstu muzike, note, tempo, jačinu panorame, glasnoću, brzinu udara tipke, različite efekte (reverb, chorus, sustain, itd.) odgovarajućem MIDI procesoru koji proizvodi zvuk.
    Zavisno  od MIDI procesora dobijeni zvuk može biti vrlo kvalitetan, ali se na taj način ne mogu zapisati ili reprodukovati instrumenti  koji nisu obuhvaćeni u standardnom skupu MIDI instrumenata ili npr. vokali. Korištenjem PCM-a mogu se zapisati ili reproducirati praktično sve vrste audio signala.
    U suvremenim komunikacijama PCM je opšte prihvaćeni i univerzalani princip digitalnog zapisa analognih signala i ima dva ograničenja: ograničenje frekvencijskog opsega [Hz], i ograničenje dinamike [dB] pa je PCM zapis audio signala višestruko duži od MIDI zapisa.

Vrste i tipovi zvučnih kartica

    Onboard (ugradene na maticnoj) zvučna kartica je standard za gotovo sve proizvođače matičnih ploča. Ali njih ne možete promeniti i osuđeni ste na proizvođačev izbor komponenti i mogućnosti iste. Naravno, uvijek možete dodati još jednu prema vlastitom izboru.
    Ugradljive kartice delimo prema vrsti slota. ISA - (Industry Standard Architecture) je jedan od najstarijih standarda za proširenje PC-a. Danas je zastareo upravo zbog propusnosti koja već za slušanje muzike sa optičkog uredaja (1.4 Mbps) predstavlja problem.
    Zbog toga je puno pogodniji PCI (Peripheral Component Interconnect) čija je propusnost 100 MBps ili veća. Takođe zbog veće propusnosti, zvučna kartica ima svoju memoriju za obradu podataka te se tako rasterećuje glavna sistemska memorija (RAM).
    Zvučne kartice osim reprodukcije imaju i mogućnost snimanja zvuka. U tu svrhu potreban je dodatni mikrofon i aplikacija (program). Takođe, većina zvučnih kartica ima i tzv. "game port" za prikljucak spoljneg "joysticka" ili "gamepad-a".

Priključci na zvučnoj kartici

    Na zvučnoj kartici sa spoljne strane,  nalaze se ulazne bananice za mikrofon (mic in), spoljni audio uređaj (line in), izlazne za spoljni audio uređaj (line out) te izlaz za zvucnike (speaker out).    Na dijelu zvučne kartice koja se nalazi u kućištu računala nalaze se: sintetizator, pojačalo, DSP procesor, memorija, A/D/A konvertor, CD konektor …
    Pojačala na zvučnim karticama najcešće su male snage od 0.2 do 4W što je dovoljno za slušalice ili slabije pasivne zvučnike pa se zato najčešće koriste aktivni zvučnici ili audio pojačala koja se nalaze izvan kućišta kompjutera. Za zahtevnije  korisnike postoje i čipovi sa specijalizovanim  DSP procesorom namenjenim za razne obrade zvučnog signala kao što su zahtevne kompresije i dekompresije (MPEG Layer III) te 3D kodiranje i dekodiranje (AC-3, Dolby Pro Logic). Pomoću CD konektora povezujemo zvučnu karticu direktno sa CD uređajem. CD audio konektor povezuje mogućnost čitanja audio CD u CD čitaču sa zvučnom karticom koja služi kao pojačalo za dovedeni slabi zvuk.
    Danas većina zvučnih kartica podržava i real time obradu audio signala dodajući mu 3D efekt.

MIDI

    Od svog nastanka 1982 godine, MIDI protokol (Musical Instrument Digital Interface) su najprije počeli koristiti muzičari i kompozitori u tonskim studijima. Protokol je omogućavao razmjenu informacija među muzičkom opremom (klavijature, sekvenceri, ritam mašine), ali zbog nedostatka standarda, svaki proizvođač je protokol realizovao onako kako je njemu odgovaralo, što je dovelo do neusklađenosti opreme i nemogućnosti komunikacije.
Tada je International Midi Association, grupa zadužena za razvoj MIDI protokola, odlučila standardizovati stvari i na tržištu. Tada se pojavio General MIDI (GM) standard koji je i danas podržan od strane svih proizvođača. Standard definiše raspored 128 instrumenata i osnova je za svu MIDI opremu. Poslije GM-a pojavila su se razna proširenja (Yamahin XG, Rolandov GS), tako da je trenutna situacija na tržištu poprilicno složena.
    Najjednostavnije rečeno, MIDI je skup uputstava muzičkoj  opremi kako da odsvira neku kompoziciju.Sam po sebi ne sadrži digitalizirani zvuk, već samo kolekciju nota zajedno sa pripadajućim efektima.
    Unutar MIDI kompozicije nalaze se uputstva kako odsvirati određene tonove - koje su visine, koliko traju, kakve su dodatne varijacije primenjene (tzv. aftertouch), te koji su efekti upotrebljeni. Sam doživljaj zvuka zavisi od opreme koju upotrebljavate za reprodukciju tih MIDI zapisa, pa zbog toga MIDI kompozicija može nekada zvučati različito na opremi raznih proizvođača, npr. Rolandov i Korgov sintisajzer  mogu istu kompoziciju odsvirati tako da slušalac primjeti razliku, jer im semplovani  instrumenti drugačije zvuče.
    Tehnički objašnjeno, MIDI  tok podataka je jednosmjerni asinhroni tok bitova brzine 31,25 Kbit/s prenesen u paketima od 10 bitova. 8 bitova nose korisnu informaciju (note i ostalo), jedan bit je start, a jedan stop bit. Podaci se prenose serijski i zato dolazi do kašnjenja u reprodukciji tonova koji su odsvirani istovremeno, ali  ta su kašnjenja reda veličine nekoliko milisekundi i kao takva su zanemariva jer ih ljudsko uho ne može čuti.
    10 bitni paketi se zovu MIDI poruke, a mogu se odnositi na kanal (channel messages) ili sistem (system messages).
    Osnovni zadatak MIDI kompjuterske  opreme je da što vernije reprodukuje zvuk realnih instrumenata, i da bude u stanju sintetizovati zvuk električnih instrumenata. Zbog složenosti akustike kao i subjektivnog doživljaja zvuka kod slušaoca, ovaj proces je izuzetno težak. Osim tehničkih karakteristika zvuka (jačina, visina, boja), na kvalitet zvuka utiču oblik i jačina  porasta tona, te trajanje opadanja tona, što dodatno komplikuje  proces sinteze. Zbog toga su u kompjuterskoj industriji danas u upotrebi dva osnovna načina sinteze zvuka: FM i Wavetable sinteza.
    FM sinteza postoji još iz perioda nastanka elektronske muzike i korištena je u prvobitnim analognim sintisajzerima. Na tržištu se nalazi i danas, a koriste je najjeftinije zvučne kartice (npr. Soundblaster 16 i kompatibilne), ali u digitalnom obliku. Sam proces sinteze sastoji se od generisanja  zvuka obradom sinusnih talasa u kojem se osnovni signal (signal nosioc) moduliše periodičnim signalima (modulatorima) i ako je frekvencija modulatora u čujnom području, tada on značajno mijenja boju tona signala nosioca kreirajući zvuk realnih instrumenata. Ti signali se zovu operatori i što je veći broj operatora, sintetizovani  zvuk će biti sličniji realnim instrumentima. Zvučne kartice danas najčešće koriste 2-3 operatora, što ima za rezultat katastrofalno loš zvuk pri reprodukciji MIDI zapisa.
    Iako je FM sinteza korisna za kreiranje novih sintetičkih zvukova, za reprodukciju realnih instrumenata u profesionalnoj i amaterskom korišćenju, koristi se wavetable sinteza. Ta tehnika se bazira na reprodukciji digitalizovanih stvarnih instrumenata smještenih u ROM-u zvučne kartice. U ovom slučaju veličina je i te kako bitna, što znači da će kartica sa ROM-om od 4 MB instrumenata zvučati kvalitetnije od one sa 1 MB. Pošto digitalizovani  audio podaci najvećeg kvaliteta troše poprilično memorije, koriste se posebne tehnike da bi se uštedilo na memorijskom prostoru. Tako se npr. ne digitalizuje čitav zvučni opseg koji neki instrument može proizvesti, već se koristi tehnika pomeranja visine tona. U memoriji se nalazi smešten samo jedan ton nekog instrumenta kojem se potom menja visina koristeći tzv "pitch shift" tehniku.
    Ta tehnika je i odgovorna za ime "wavetable". Za svaki instrument  kreira se grupa koja se sastoji od intervala porasta i opadanja tona (eng "attack", "decay", "sustain", "release") i te grupe su u obliku tabele smještene u kartici i pridružene odgovarajućim digitalizovanim  instrumentima. Zahtevniji instrumenti (npr. Grand Piano) mogu imati i više osnovnih tonova smeštenih u memoriji, a osim navedenih koriste se i dodatne tehnike preklapanja i višestrukog upoređivanja instrumenata (npr. instrument Glockenspiel koristi uzorak klavira na visokim oktavama).
    Što se kvaliteta zvuka tiče, dileme nema - wavetable tehnika u svojoj najlošijoj varijanti zvuči neuporedivo bolje od FM sinteze. Mana joj je što kartice sa wavetable mogućnostima koštaju više, ali te razlike u cijeni su sada već jako male. Dodatno, na tržištu danas postoji softver koji wavetable sintezu stvara softverski koristeći najjeftijije zvučne kartice, ali zahtijeva jak procesor .

Digital audio

    Digital audio fajl nastaje uzorkovanjem (sampling) – "semplovani" zvuk (sampled sound).
Samplovanjem  tj. digitalizacijom analogni signal se pomoću AD (analogno digitalnog) konvertera pretvara u digitalne podatke. AD konverter u određenim  vremenskim razmacima meri intenzitet analognog signala i dobijenu vrednost pretvara u digitalni (binarni) kod.
Svakih n dijelova sekunde uzima se uzorak zvučnog talasa određene veličine m i sprema kao digitalna informacija u bitovima. Na osnovu spremljenih informacija zvučna kartica vrši rekonstrukciju zvučnog talasa.

   •     brzina uzorkovanja (sampling rate)
     .    broj uzoraka uzet u sekundi (mjeri se u Hz ili kHz)
     .     1 kHz je brzina uzorkovanja od 1000 puta u sekundi
     .     standardne brzine uzorkovanja: 11.025 ili 22.05 ili 44.1 kHz
   •      veličina uzorka (sampling size)
     .     broj bitova korišćen za čuvanje  uzorka
     .     na pr. uzorak od 8 bita ima 256 jedinica za opisivanje raspona amplitude
     .    zvuk je kvalitetniji što je veća brzina uzorkovanja i što je veći uzorak
   •    proporcionalno s kvalitetom zvuka raste veličina fajla
   •    formula za određivanje veličine (u byteovima) digital audio fajla:

brzina uzorkovanja * trajanje zvuka u sekundama * (veličina uzorka/8) * N
N = 1 za mono snimke; N = 2 za stereo snimke
Na primjer, 10 sekundi zvuka snimanog s 22,05 kHz, 8-bitnim uzorcima iznosi
22050 * 10 * 8/8 * 1 = 220 500 byte

    Razlika između MIDI-ja i digital audia je ogromna - digitalna kompozicija je original snimljen u digitalnom obliku, dok je MIDI u stvari kompozicija raščlanjena na pojedine instrumente i to one koje je moguće sintetizirati, u što naravno ne spada ljudski glas.
    Dakle, digitalizovanoj  kompoziciji ne možete stišati deonice sa gitarom, niti isključiti bubnjeve, dok u MIDI kompoziciji to možete koristeći softverski mikser - moguće ih je editirati. Digitalizovane pesme zauzimaju desetak MB, a MIDI pedesetak KB po pesmi. S druge strane, digitalizovane kompozicije uključuju i vokal što MIDI kompozicije ne mogu jer ga nije moguće sintetizovati. U suštini, MIDI je muzička matrica pesme sa mogucnošću editiranja svih instrumenata.

Formati zvučnih zapisa

    Neki od najpoznatijih audio formata koji se koriste u kompjuterima i na webu su: Wav, AU, Real audio (RA), MP3 (MPEG audio), Quick time, liquid audio..
MIDI                                                              .MID             MIDI format
Wave                                                            .WAV            Microsoft format za digital audio
Audio Interchange File Format (AIFF)                 .AIF              Macintosh format za digital audio
audio CD                                                        .CDA            Format zvuka na audio CD
Sun Audio                                                      .AU              Sunov komprimovani digital audio
Windows Media audio codec                             .WMA           Microsoft komprimovani format
MPEG Audio Layer 3                                        .MP3             Komprimovani format sve više u upotrebi

    Za kompresovanje  audio fajlova potrebna je specijalna kompresijska shema zvana codec . Najpoznatiji audio codeci su: Lame MP3 audio codec & exe , AC3Filter & Codec , Radium MP3 Codec itd. Postoji mnogo codeca, ali su verzije MPEG-a posebno popularne za audio zapise.

PCM (Pulse Coded Modulation, pulsno-kodna modulacija)

    Korištenjem PCM-a mogu se zapisati ili reprodukovati praktično sve vrste audio signala. Ograničenja PCM-a su sljedeća:
       •   ograničenje frekvencijskog opsega [Hz], te
       •   ograničenje dinamike [dB].
    Niskopropusni filter i (konačna) frekvencija uzorkovanja fsr određuju raspoloživi frekvencijski opseg, a finoća kvantiziranja ograničava korisnu dinamiku audio signala.
    Zavisno  o zahtevanom kvalitetu zapisa analognog signala razlikuju se vrednosti za gornju graničnu frekvenciju audio signala fm, frekvenciju uzorkovanja fsr, te finoću kvantizovanja u broju bita n. Za spomenute praktične primjene PCM-a, podaci su dani u sljedećoj tablici:

      Namena PCM-a                             fm                                 fsr                               Kvantazovanje

      Telefonija                                 3400 Hz                          8 kHz                                8 bita
      CD                                           20 kHz                       44,1 kHz                               16 bita
      DAT                                        22 kHz                          48 kHz                               16 bita
      Profi muzičkii uređaji              do 44 kHz                      do 96 kHz                      18, 20, 24, 32 bita


Ograničenje frekfencijskg opsega

    Gornja granična frekvencija fm teorijski je određena frekvencijom uzorkovanja fsr koja se koristi prilikom pulsno-kodne modulacije.
    Atenuacija viših frekvencija od fm je vrlo izražena, a posledica je u prvom redu niskopropusnog filtera s oštrom pravougaonom karakteristikom. Naime, niskopropusno filtriranje ulaznog signala je nužan (i važan) stepen PCM-a jer se njime sprečavaju neželjena izobličenja  koje se mogu pojaviti ako izvorni analogni signal sadrži frekvencijske komponente više od fsr/2
    Konačno, u praksi je fm još nešto manja zbog uticaja parazitnih kapacitivnosti u elektronskim sklopovima muyičke  kartice. Okvirno se može uzeti da je za fsr = 44100 Hz (što je uobičajena frekvencija uzorkovanja standardnih muzičkih kartica) gornja granična frekvencija oko 20kHz. Prema svemu navedenom, potrebno je imati u vidu da se signali, odnosno njihove komponente, frekvencija viših od fm ne zapisuju ispravno (ili se čak uopšte ne zapisuju).
    Donja granična frekvencija fd je kod Line in ulaza standardnih muzičkih  kartica reda veličine 5 Hz, a kod Mic in ulaza je nekoliko puta veća. Donja granična frekvencija je posledica uticaja kondenzatora koji se nalaze odmah poslije Line in ili Mic in ulaznih priključaka muzičke.
    Namena ulaznih kondenzatora je brisanje jednosmerne komponente ulaznog signala. Prema tome, izvorni signal se zapisuje u kopjuteru bez jednosmerne komponente i s atenuacijom frekvencija manjih od fd jačinom od 20dB/dekadi. Zbog toga se zapis nesinusoidalnog izvornog signala (npr. duži pravougaoni  impuls doveden na Line in ulaz) znatno razlikuje od prvobitnog izvornog signala .


Ograničenje dinamike

    Kao posledica ograničenog broja stepena kojima se kvantizuje izvorni signal javljaju se greške prilikom kvantizovanja,  koje se manifestiraju kao kvantizacijski šum. Ako je finoća kvantizovanja n bita, tada se kontinuirani raspon amplituda izvornog signala preslikava u ograničeni skup od 2n nivoa amplituda, koji se potom binarno kodiraju. Zbog toga se različitim amplitudama signala koje leže unutar istog diskretnog intervala pridružuje isti binarni broj. Kvantizacijski šum je prateća pojava svakog procesa PCM-a i on ograničava korisnu dinamiku.
    Za finoću kvantizovanja od n = 16 bita, slijedi da je odnos signal/šum čak 98,08 dB, a za 8 bitno kvantiziranje S/N je samo 49,93 dB.
    Potrebno je spomenuti da se amplitude signala snimljene sa 16-bitnom finoćom kvantizovanja, zapisuju u računalu kao 16-bitni integer brojevi, tj. u rasponu od -32768 do +32767. Pri tome najniža numerička vrednost (-32768) odgovara najvišoj negativnoj amplitudi, najviša numerička vrednost (+32767) odgovara najvišoj pozitivnoj amplitudi, a 0 odgovara naponu od 0 V (tj. kad nema signala na ulazu).
    Iznos kvantizacijskog šuma i na osnovu toga izračunat odnos signal-šum je teorijski maksimum korisne dinamike. U praksi je korisna dinamika muzičkih  kartica oko 80 dB iako koriste 16-bitnu finoću kvantizovanja. Navedeni odnos signal/šum je posledica klasičnog šuma elektronskih komponenata i sklopova od kojih se sastoji muzička  kartica.

Smetnje i ostali uticaji

    Neželjeni pratioci svakog audio snimanja su brujanje i šum. Brujanje je posledica niskonaponske gradske mreže čije EM polje n*50 Hz ipak prolazi kroz oklopljeni kabel kojim je spojen odgovarajući uređaj s ulazom muzičke  kartice. Izvor šuma može biti sam uređaj ili sami sklopovi muzičke kartice.
    Mikrofon treba izolovati od nepoželjnih izvora audio signala. Vrlo glasan izvor zvuka je sam kompjuter. Pokušajte mikrofon udaljiti što je moguće više od stola gde Vam je smešteno kompjuter.
    Potrebno je voditi računa i o frekvencijsko-amplitudnim karakteristikama upotrebljenih uređaja. Npr. mikrofon prosečnog kvaliteta ne registruje zvukove preniskih i previsokih frekvencija). Fizikalne pojave koje odgovarajući uređaji registruju, ne pretvaraju se linearno u električne signale, već ih, na žalost, ti uređaji "obogaćuju" harmonijskim i neharmonijskim izobličenjima.



Koriscen materijal  Link i Link

Mikrofoni

    Mikrofon je ulazni elektroakustički pretvarač koji je prilagođen radu u vazduhu
kao mediju. Mikrofon pretvara zvučni pritisak, koji mu je ulazna veličina, u električni
signal na njegovom izlazu.

    Pojam mikrofona danas označava i jednu vrstu uređaja koji se široko koristi u praksi. On u sebi, kao najvažniji deo, sadrži mikrofonsku kapislu u kojoj se vrši pretvaranje, ali  takođe ima i druge komponente od kojih je sastavljen i koji omogućavaju njegovo planirano korišćenje. To su zaštitna mrežica kapisle, kućište prilagođeno određenoj nameni (za držanje rukom, za montažu na stativ, fiksiranje na muzičkim instrumentima, itd), konektor za povezivanje sa kablom. Neke vrste mikrofona kao uređaja opciono mogu u sebi imati i druge delove, kao što su transformator za
prilagođenje impedanse, pojavačač, jednostavna filtarska kola, itd.

    U novije vreme razvoj mikrofona vodio je u dva pravca. Jedan je težio ka vrhunskom kvalitetu pretvaranja, pa danas najkvalitetniji mikrofoni imaju izuzetne prenosne karakteristike. Kao ilustracija dometa može se navesti da danas postoje mikrofoni čije je donja granična frekvencija reda delova Herca, kao I mikrofoni sa gornjom graničnom frekvencijom reda 100 kHz, pa i više. Takođe postoje mikrofoni koji dovoljno linearno mogu registrovati nivoe zvuka do 170 dB, kao i
mikrofoni koji mogu registriovati zvuk ispod nivoa 0 dB.

    Drugi pravac razvoja mikrofona vodio je ka pravljenju izuzetno jeftinih modela, koji se proizvode u masovnoj automatizovanoj proizvodnji, a koji pri tome imaju izuzetno dobre elektroakustičke
karakteristike. To su proizvodi koji su našli svoje mesto u telefoniji, multimedijima, I drugim sličnim oblastima.

Funkcija mikrofona kao pretvarača definiše se s tri karakteristična parametara. To su:
- faktor pretvaranja,
- dinamički opseg i
- usmerenost.

Faktor pretvaranja – osetljivost mikrofona

    Faktor pretvaranja TE,p je osnovna odlika mikrofona i koristi se kao parameter kojim se opisuje proces pretvaranja. On definiše vezu između ulazne i izlazne veličine to jest između pobudnog pritiska i elektromotorne sile koja usled toga nastaje. Faktor pretvaranja se uobičajeno naziva osetljivost mikrofona i označava sa s (sensitivity).
    Osetljivost mikrofona zavisi od više faktora. Prvi je veličina membrane, jer od površine membrane zavisi sila koja pri nekom zadatom pritisku deluje na nju.
     Drugi faktor koji određuje osetljvost mikrofona su mehanički parametri membrane, odnosno njena osetljivost na mehaničku pobudu. Ulazna veličina membrane kao prenosnog sistema je sila,
a odziv je brzina oscilovanja ili pomeraj.
    Osetljivost zavisi i od mehanizma mehaničko-električnog pretvaranja u kome se kretanje membrane pretvara u električni signal.

Dinamički opseg mikrofona

    Dinamički opseg mikrofona je odnos najjačeg nivoa zvuka pri kome mikrofon na izlazu daje signal sa razumnim izobličenjima, što predstavlja gornju granicu njegovog dinamičkog opsega, i najnižeg nivoa zvuka koji na izlazu može dati upotrebljiv signal, što je donja granica. Gornja granica dinamičkog opsega dominantno je određena ograničenjima linearnosti u mehaničkom odzivu membrane. Naime, svaka membrane ima neku veličinu pomeraja pri kome počinju da se manifestuju mehanička ograničenja u mogućnostima kretanja. Kada se dostigne ta granica u izlaznom električnom signal naglo rastu izobličenja. Zbog toga kod svakog mikrofona postoji neka veličina pomeraja, odnosno neka veličina zvučne pobude, pri kome zbog mehaničkog ograničenja
izobličenja prelaze granice prihvatljivosti.
    Donja granica dinamičkog opsega mikrofona određena je njegovim sopstvenim termogenim šumom. Spoj mikrofona sa odgovarajućim pojačavačem stvara ekvivalentno kolo. U njemu se, osim generator korisnog signala ep, javlja i generator termičkog šuma elektromotorne sile eN. Njena veličina je funkcija električnih parametara kola i funkcionalnih parametara mikrofona
Da bi bio primetan, koristan mikrofonski signal koji nastaje u procesu pretvaranja treba da bude veći od njegovog termogenog šuma. Time je definisana donja granica dinamičkog opsega mikrofona.
    Specifičnost koja izdvaja mikrofon od ostalih uređaja u elektroakustičkim sistemima je nizak nivo izlaznog signala. Zbog toga je u mikrofonima relativno malo rastojanje između nivoa termičkog šuma i nivoa korisnog signala. U odnosu na elektronske uređaje kroz koje mikrofonski signal kasnije može prolaziti, dinamički opseg mikrofona je značajno manji. Posebno kada mikrofon radi sa niskim nivoima zvučne pobude njegov sopstveni šum je osnovni ograničavajući faktor.

Usmerenost mikrofona

    Osetljivost mikrofona je u opštem slučaju funkcija upadnog ugla zvučnog talasa. Konstrukcije mikrofona po pravilu imaju jednu prepoznatljivu fizičku osu koja se poklapa sa osom membrane, pa se upadni ugao zvučnih talasa određuje u odnosu na nju.
    Osetljivost je uobijačajeno maksimalna pri pobudi mikrofona iz pravca ose, a za druge upadne pravce u opštem slučaju ona može imati različite vrednosti. Pojava promene vrednosti osetljivosti mikrofona po pravcima naziva se usmerenost.
   
Akustička podela mikrofona

    Razlike u usmerenostima mikrofona nastaju kao posledica načina na koji zvučno polje deluje na membranu. U tom smislu moguća su tri slučaja:
- presioni mikrofon
- gradijentni mikrofon i
- kombinovani mikrofon
    Ova podela vodi ka različitim oblicima dijagrama usmerenosti. Podela na ova tri tipa mikrofona sa različitim usmerenostima naziva se akustička podela.

Presioni mikrofon

    Presioni mikrofoni imaju konstrukciju koja sa zadnje strane potpuno zatvara membranu.  Zvučno polje deluje na membranu samo sa njene jedne strane. Indikator odziva membrane na tu pobudu je brzina oscilovanja v. Tako da je brzina membrane, kao njen odziv na zvučnu pobudu, srazmerna pritisku koji na nju deluje. Pritisak je skalarna veličina, pa njegova vrednost na površini
membrane ne zavisi od pravca iz koga je naišao zvučni talas. Zbog toga i osetljivost ovakvog mikrofona ne zavisi od pravca nailaska zvuka, pa je njegov dijagram usmerenosti kružnica.
    Neusmerenost presionog mikrofona postoji samo na frekvencijama na kojima su njegove fizičke dimenzije dovoljno manje od talasne dužine zvuka. Na višim frekvencijama, kada talasna dužina postaje poredljiva sa dimenzijama mikrofona, on postaje nezanemarljiva fizička prepreka koja u izvesnoj meri menja strukturu zvučnog polja. Tada dolazi do pojave refleksije i difrakcije. Zbog toga se na višim frekvencijama javlja pojava usmeravanja mikrofona usled difrakcije na njegovom telu. Za zvuk koji nailazi sa zadnje strane membrana se nalazi u zvučnoj senci, zbog čega se smanjuje odziv mikrofona.
   
Gradijentni mikrofon

    Gradijentni mikrofon, koji se naziva još i dvosmerni, ima mehanički sklop koji omogućava potpuno jednako delovanje zvučnog polja s obe strane membrane.
    U okolnostima kada su obe strane membrane isložene zvučnom polju, u opštem slučaju na njenu prednju i zadnju stranu deluju različiti pritisci p1 i p2. Kretanje membrane nastaje kao posledica njihove razlike Δp = p1 − p2 koja stvara rezultantnu silu. Zbog činjenice da se membrana kreće pod uticajem razlike pritisaka sa njene dve strane, ova vrsta konstrukcije naziva se gradijentni mikrofon.
    Ako se pretpostavi da je zvučni izvor dovoljno daleko od mikrofona, onda je putna razlika koja nastaje usled obilaska oko membrane relativno mala u odnosu na ukupan pređeni put talasa. Zbog toga su amplitude ova dva pritiska jednake, i samo fazna razlika određuje rezultantnu silu koja pokreće membranu. Maksimalna fazna razlika pritisaka p1 i p2 nastaje kada talas nailazi u osi
membrane. Tada je putna razlika najveća, pa je najveća i fazna razlika. Kada talas nailazi pod uglom 90o u odnosu na osu membrane (to jest u ravni membrane) između dva pritiska sa dve strane membrane nema fazne razlike. Pri takvoj pobudi membrane gradijentnog mikrofona miruje. To znači da osetljivost ovakvog mikrofona ima maksimum u pravcu ose membrane i nulu pod uglom 90o u odnosu na tu osu.

Kombinovani mikrofoni

    Ako se jedan neusmereni i jedan gradijentni mikrofon postave na istom mestu u prostoru tako da im se ose poklapaju a njihovi signali saberu, dobija se jedan novi ekvivalentni oblik usmerenosti koju takva mikrofonska kombinacija ispoljava. Ako se prepostavi da su osetljivosti ova dva mikrofona u osi jednake, za zvuk koji nailazi iz pravca ose njihovi signali su jednaki i po amplitudama i po fazama, pa se sabiranjem dobija dvostruka vrednost izlaznog signala zakve mikrofonske kombinacije. Pri nalilasku zvuka iz suprotnog smera, pod uglom 180o u odnosu na osu mikrofona, signali iz dva mikrofona su jednakih amplituda, ali su protivfazni. Pri njihovom sabiranju dolazi do ponišavanja, pa je rezultantni signal za taj pravac pobude jednak nuli.

Električna podela mikrofona

    Drugi stepen rada mikrofona kao elektroakustičkog pretvarača je pretvaranje kretanja membrane u električni signal. Osnovni zadatak ovog stepena u mikrofonu je da se to pretvaranje realizuje sa što manje uticaja na slobodu kretanja membrane, a to znači sa što manje uticaja na vrednosti njenih ekvivalentnih mehaničkih parametara.

Elektrostatički (kondenzatorski) mikrofoni

    Membrana od provodnog materijala postavlja se ispred jedne nepomične metalne ploče na veoma malom rastojanju. Zadnja ploča i membrana čine jedan električni kondenzator čiji
kapacitet zavisi od površine i međusobnog rastojanja. U praksi je njihovo rastojanje reda desetina mikrona. Mikrofonska konstrukcija se uvek pravi kružnog oblika, sa prečnicima koji mogu biti oko 2,5 cm (jedan inč) i manje. Najmanji prečnici mikrofona koji se danas standardno koriste su samo par milimetara. U takvim okolnostima kapaciteti ovih mikrofonskih kapisli su relativno mali, reda desetina pikofarada.
     Kada pod uticajem pobude iz zvučnog polja membrana vibrira, rastojanje između obloga kondenzatora menja se u ritmu promene sile koju stvara zvučni pritisak na njenoj površini. Kao posledica kretanja membrane menja se i kapacitet kondenzatora. Na taj način zvučna pobuda, odnosno vremenski promenljivi zvučni pritisak, konvertuje se u vremenski promenljivi kapacitet.
    Sledeći zadatak u procesu pretvaranja je da se promena kapaciteta koja nastaje delovanjem zvučnog polja pretvori u ekvivalentan naponski signal. Kondenzator mikrofona se polariše nekim jednosmernim naponom, usled promene vrednosti kapaciteta menja se I količina naelektrisanja na oblogama kondenzatora. Te promene naelektrisanja manifestuju se kao promenljiva komponenta struje u kolu polarizacije. Na rednom otporniku tada se javlja vremenski promenljivi napon koji nastaje proticanjem te struje, i taj napon predstavlja signal.
   
Elektret mikrofoni

    Razvoj tehnologije omogućio je izradu materijala u kojima elektroni izdvojeni iz atoma, ali pri tome nepokretni, zarobljena u strukturi materije. Takav stalno naelektrisan materijal naziva se elektret i izrađuje u obliku folije. Kada se folija od elektreta postavi na zadnju ploču kondenzatorskog mikofona, onda njeno naelektrisanje utiče na pojavu lokova naelektrisanja na obe obloge kondenzatora. Na taj način se obloge kondenzatora električno polarišu i bez spoljašenjeg izvora polarizacionog napona. Ovakav kondenzatorski mikrofon se naziva predpolarisani, ili elektret mikrofon.
    Prednost elektret mikrofona je u činjenici da nije potreban izvor relativno visokog napona za predpolarizaciju. Naravno, ostaje potreba da se napaja pretpojačavač, ali je taj napon nizak, i lako se obezbeđuje čak i iz obične baterije. Na primer, napajanje mikrofona koji se koriste uz računare je +5 V, i obezbeđuje se iz samog računara preko jednog od kontakata priključnog konektora. Zahvaljujući pojednostavljenim zahtevima napajanja elektret mikrofoni se široko primenjuju u svim komercijalnim namenama.

Elektrodinamički mikrofoni

    Elektrodinamički mikrofoni, ili kratko dinamički kako se uobičajeno nazivaju u praksi, rade na principima elektrodinamičkog pretvaranja.
    Membrana je fiksirana za cilindar sa namotajem provodnika koji se nalazi u magnetskom polju.
U formalnom smislu konstrukcija dinamičkog mikrofona jednaka je konstrukciji zvučnika, s tim što su kod mikrofona mehaničke osobine konstrukcije, a to znači veličina i robustnost, prilagođene zahtevima rada ulaznog pretvarača i ostvarivanju veće osetljivosti. Prečnici membrana kod ovih
mikrofona relativno su mali, reda veličine do par centimetara.
    Kod elektrodinamičkih mikrofona linearizacija odziva membrane postignuta je postavljanjem njene rezonantne frekvencije u sredinu radnog opsega i kvarenjem Q faktora. U takvim okolnostima dva su faktora koja određuju performanse dinamičkog mikrofona. Prvo, činjenica je da membrana treba da, osim samu sebe, nosi i kalem sa namotajem provodnika. Ma kako on mali i lagan bio, to zahteva određeni nivo krutosti I robustnosti membrane, pa je ona značajno masivnija od membrane kondenzatorskog mikrofona. Drugo, ostvarivanje linearnosti kvarenjem Q faktora povlači za sobom smanje osteljivosti membrane na spoljašnju pobudu, jer mora imati dovoljno velike unutrašnje gubitke. Kao rezultat ovih osobina dinamički mikrofoni imaju manju osetljivost u odnosu na kondenzatorske i njihov frekvencijski odziv uobičajeno ima izvesna manja odstupanja od linearnosti (zatalasanost).
    Ipak, ovakva konstrukcija mikrofona ima i neke značajne prednosti. Najznačajnija osobina mu je da predstavlja jedan pasivni sistem koji ne traži spoljašnje napanje. Pod dejstvom pobude iz zvučnog polja u namotajima kalema se javlja elektromotorna sila kao posledica kretanja provodnika u magnetskom polju. Izlazna impedansa mikrofna je mala, pa je za njihovo povezivanje moguće koristiti i duže kablove. Drugo, čitava konstrukcija mikrofona je relativno robustna i neosteljiva na spoljašnje uticaje, kao što su vlaga ili manji mehanički potresi. Činjenica da ne zahteva napajanje i mehanička robusnost predodredila je ovu vrstu mikrofona za mnoge namene u praksi: za ozvučavanje govora u predavaonicama i amfiteatrima, za živa muzička izvođenja na koncertima moderne muzike, itd.


Koriscen materijal ETF u BG-u

Zvučnici

    Metode generisanja zvuka u vazduhu, koje koriste elektroakustički pretvarači, se mogu podeliti na indirektne i direktne, shodno tipu interakcije generatora i prenosnog medijuma. Značajan tehnolo.ki iskorak načinjen poslednjih godina pospe.uje multidisciplinarnost u konceptu i proizvodnji specifičnih pretvarača.
    Zbog potreba specifičnih primena danas, klasičan elektrodinamički zvučnik će možda na nekim funkcijama uskoro biti zamenjen alternativnim generatorima zvuka. Nivo na kojem se oni danas nalaze još. uvek nije ozbiljno poljuljao dominaciju elektrodinamičkih zvučnika, ali su
pažnja i napori timova istraživača sve više okrenuti nekim od alternativnih izvora zvuka. Među principima opisanim u radu većina je zasnovana na pojavama koje su zapažene i opisane
još u .zlatno doba. elektrotehnike s kraja 19. veka, ali efikasni pretvarači zasnovani na tim principima tek u 21. veku postaju realnost.
    Klasični principi, koji su zasnovani na indirektnom dejstvu na okolni medijum mehaničkim vibracijama  membrane, doživljavaju  renesansu zahvaljujući napretku u tehnologiji materijala, gde pre svega valja istaći .smart. materijale, koji svojim performansama puno obećavaju.
    Direktnim dejstvom na čestice vazduha, prema opisanim principima, na kvantnim osnovama se otvaraju novi vidici u svet generisanja zvuka. Matematički aparat, zahvaljujući njegovoj upotrebi kao pisma moderne fizike i tehnike, danas postaje izvor novih ideja u principima generisanja zvuka. Neke od pojava, kao što su to nelinearnosti prenosnog medijuma, ne samo da nisu štetne, već postaju preduslov za uspešno i efikasno generisanje zvuka.

Elektrodinamički

    Princip rada elektrodinamičih zvučnika zasniva se na silama koje deluju na kružni kalem postavljen u magnetnom polju stalnog magneta, kada kroz njega prolazi struja. Kalem
je mehanički povezan sa membranom koja funkcioniše u akustičkom smislu kao kruti klip. Za skoro osam decenija postojanja, postignute performanse elektrodinamičkih zvučnika su:, efikasnost od 1 do 10%, totalna harmonijska izobličenja ispod 0.5% i širok frekventni opseg.
    Druga vrsta elektrodinamičkih zvučnika su takozvani riboni, kod kojih je kalem integralni deo pokretne membrane, koja se nalazi u polju iznad stalnog magneta. Najnovije dostignuće u ribon tehnologiji elektrodinamičkih zvučnika je zasnovano na radu transformatora vazdušnog kretanja (airmotion transformer - AMT)
    Umesto klasičnog pokretanja vazduha klipnom membranom, kod koje se membrana i vazduh
pokreću istom brzinom (1:1), kod AMT zvučnika je ostvaren brzinski odnos kretanja membrane i vazduha približno 5:1. Ovaj povećan odnos je postignut korišćenjem nabrane membrane na
kojoj se nalaze aluminijumske trake. Takva membrana se nalazi u polju stalnog magneta, i kada se na aluminijumske trake dovodi zvučni signal, membrana se širi i skuplja kao harmonika. To izaziva istiskivanje vazduha iz nabora sa jedne strane membrane i uvlačenje vazduha sa druge.

Elektrostatički

    Elektrostatički pretvarači rade na principu promene rastojanja između ploča kondenzatora (od kojih je jedna pokretna i predstavlja membranu) u skladu sa zvučnim signalom koji se dovodi na pretvarač. Zvučni signal se sabira sa naponom predpolarizacije, koji mora postojati kod ovakve
vrste pretvarača. Iako je ovo vrlo jednostavan princip rada, veliki su tehnološki problemi u proizvodnji, pre svega zbog velikih napona polarizacije i audio signala, i membrane, koja mora imati precizno određene mehaničke i električne osobine. Elektrostatički pretvarači se mogu lako proizvesti u mikromašinskoj tehnologiji, pa su interesantni sa aspekta minijaturizacije. Primeri ovakvih zvučnika su elektrostatički CMOS-MEMS zvučnici i poluprovodnička matrica digitalnih
zvučnika (semiconductor digital speaker array).

Zvučnici raspodeljenih modova (Distributed Mode Loudspeakers – DML)

    Izvor zvuka kod DML zvučnka je čvrsta i laka ploča. Za razliku od klasičnih zvučnika, ploča koja predstavlja membranu DML zvučnika proizvodi zvuk ravnomerno po ploči raspodeljenim vibracijama.  Jedan ili više izvora vibracija se nalaze iza ploče, na precizno definisanim pozicijama, koje obezbeđuju maksimalnu zvučnu snagu u određenom frekventnom opsegu.
Ploče se pobuđuju elektrodinamički ili pomoću piezoelektričnih elemenata. Energija vibracija ploče se pretvara u akustičko zračenje koje je pseudo-difuznog karaktera zbog uniformne raspodele vibracija duž ploče. Oblici vibracija u ploči pri pobudi zavise od brzine prostiranja talasa u njoj i njenih dimenzija. Brzina prostiranja talasa duž ploče zavisi od površinske mase I čvrstoće materijala od koga je napravljena.

Piezoelektrični i elektrostrikcioni

    Piezoelektrični i elektrostrikcioni materijali imaju osobinu da generišu promenu naelektrisanja kada se na njih primeni mehanička sila (direktni piezoelektrični /elektrostrikcioni efekat) i obrnuto, da menjaju svoj oblik kao odziv na primenjeno električno polje (inverzni piezoelektrični
/elektrostrikcioni efekat). Piezoelektrični efekat podrazumeva linearnu zavisnost između veličine deformacije materijala i jačine električnog polja, dok elektrostrikcioni efekat podrazumeva njihovu kvadratnu zavisnost.
Piezoelektrični materijali.

    U procesu prizvodnje piezoelektričnih materijala, materijali se zagrevaju do visokih temperatura i izlažu jakom jednosmernom električnom polju. Zahvaljujući anizotropnoj strukturi piezoelektričnih
materijala, piezoelektrični efekti zavise od pravca delovanja mehaničke deformacije, odnosno električnog polja. Da bi se definisali parametri duž različitih pravaca, materijal se posmatra u pravougaonom koordinatnom sistemu sa osama 1 (x-osa), 2 (y-osa) i 3 (z-osa). Osa 3 predstavlja osu duž koje je delovalo jednosmerno električno polje u procesu proizvodnje, odnosno osu polarizacije. Za praktične primene su najznačajnije piezo osobine materijala duž ove ose.
    Piezoelektrični materijali, koji se danas najviše koriste, mogu se podeliti u dve grupe: piezokeramički materijali (barijum titanat, olovo zirkonat titanat (PZT), olovo  metaniobat, olovo magnezijum titanat) i piezopolimeri.
    Najpoznatiji piezopolimer je poliviniliden fluorid (PVDF), a koriste se i poliparaksilen, aromatični poliamidi, polisulfon, plivinil fluorid, sintetički polipeptid, poli-bihlorometiloksetan (Penton) i cianometil celuloza.
    Posebna grupa piezopolimera su elktromehanički filmovi. Pored piezopolimera, postoje polimeri u kojima se javlja elektrostrikcioni efekat, a posebna grupa ovih polimera su elektroaktivni polimeri.
Kristali, kao što je kvarc, i feroelektrični kristali, kao što je Rochelle-ova so, takođe spadaju u piezoelektrike. Kvarc se i danas koristi u rezonatorima i nekim vrstama filtrara, dok se Rochelle-ova so, pominjana u osnovnim udžbenicima elektroakustike, više ne upotrebljava.

    Elektro mehanički film (EMFi) je elastični elektret koji ima piezoelektrične osobine. Proizvodi se od polipropilena ili polietilena u kome su u procesu prizvodnje stvoreni mehurići od vazduha, koji čine polovinu ukupne zapremine filma. Mehurići su elipsoidnog oblika dužine 10 - 70 μm i debljine oko 5 μm. U mehurićima je indukovano trajno naelektrisanje, zahvaljujući kome EMFi film poseduje piezoelektrične osobine. Dakle, naelektrisanje je indukovano unutar samog EMFi filma, za razliku od čvrstih elektret filmova u kojima se naelektrisanje indukuje samo na površini filma.
    Za razliku od mnogih konvencionalnih elektroakustičkih pretvarača, površina EMFi filma se može podeliti na nezavisna područja podelom jedne ili obe elektrode. Na taj način je moguće ostvariti pretvarače u obliku faznih matrica ili podeliti istu površinu na prijemno i predajno područje.
Još jedna od prednosti elektroakustičkih pretvarača napravljenih od EMFi filmova je što se na niskim frekvencama ponašaju kao monopolni izvor, za razliku od, recimo, elektrostatičkih pretvarača koji se ponašaju kao dipol. Otuda EMFi, kao monopolni izvori, daju veću zvučnu snagu
od elektrostatičkih pretvarača za isti pomeraj.

    Elektroaktivni polimeri (EAP) su materijali čiji se princip rada zasniva na deformacijama elastičnih dielektričnih polimera u prisustvu električnog polja. Elektrode, koje proizvode električno polje, postavljene su direktno na dve suprotne površine EAP filma i moraju biti elastične kako ne bi sprečavale deformacije filma. Kada se dovede napon na elektrode EAP film menja dimenzije.
    Na niskim frekvencama, do 500 Hz, izuzetno velike deformacije postignute su kod nekoliko vrsta elektroaktivnih polimera, kao što su silikonski (relativno povećanje površine preko 100%) i akril elastomeri (preko 200%). Maksimalne deformacije su postignute pri jačinama električnog polja od 100 - 400 MV/m.

    Elastomeri napravljeni od feroelektričnog tečnog kristala  (ferroelectric liquid-crystalline elastomers - FLCE) predstavljaju interesantnu grupu materijala jer kombinuju uređenje feroelektričnih tečnih kristala i elsatičnost polimerskih mreža. Dovođenje spolješnjeg električnog polja na FLCE elastomere dovodi do deformacija u polimerskoj mreži i samim tim do promene dimenzije uzorka. Analogno, mehanička deformacija uzorka dovodi do njegove polarizacije. Ova činjenica omogućava upotrebu FLCE elastomera kao elektroakustičkih pretvarača.

Mgnetostrikcioni

    Magnetostrikcioni materijali imaju osobinu da menjaju svoj oblik (dužinu) kada se izlože magnetnom polju. U ovim izaziva rotaciju magnetizacije u smeru delovanja polja u okviru domena i pomeranje zidova domena, povećavajući njihovu veličinu sa približavanjem pravca vektora
magnetizacije pravcu delovanja primenjenog polja. Kada se ova dva pravca izjednače, dolazi do zasićenja i povećavanje jačine magnetnog polja ne izaziva dalju promenu dužine, tj. nema više efekta magnetostrikcije. Sve ovo se dešava na temperaturama ispod Curie-jeve temperature. Veličina magnetostrikcije u trenutku zasićenja je jedna od fundamentalnih mera kvaliteta magnetostrikcionih materijala. feromagnetnim materijalima, primenjeno magnetno polje

Temofon

    Način generisanja zvuka kod termofona zasniva se na naizmeničnom zagrevanju i hlađenju sloja vazduha koji se nalazi u neposrednom dodiru sa telom pretvarača male termičke kapacitivnosti. Sloj vazduha čija se temperature menja sa promenom temperature pretvarača, u skladu sa zakonima termodinamike, menja svoju zapreminu, dok telo pretvarača trpi zanemarljivu promenu zapremine u odnosu na vazduh. Generisana promena zapremine se prenosi na okolne
slojeve vazduha stvarajući zvučni talas. Temperatura tela pretvarača mo.e da se kontroli.e na dva
načina. Termofoni mogu da rade na principu fotoakustičke emisije, gde se energija generatora predaje pretvaraču optičkim putem, ili se to čini električnim putem. Termofoni bazirani na fotoakustičkoj emisiji imaju svoju primenu u fotoakustičkoj spektroskopiji, dok je drugi način pogodan za proizvodnju minijaturnih zvučnika.

Jonofon

    Jonofon je elektroakustički pretvarač kod koga zvuk nastaje direktnom interakcijom jonizovane plazme i okolnog vazduha kao prenosnog medijuma. Jonizacija vazduha se posti.e primenom visokog jednosmernog (ili daleko ultrazvučnog naizmeničnog) napona između elektroda koje imaju različite poluprečnike zakrivljenosti (kao .to je to na primer slučaj kod igle koja stoji naspram ravni).
    Fenomen koji se odigrava između elektroda je pra.njenje u vazduhu ili korona pra.njenje. Ova pra.njenja se u različitim uslovima različito pona.aju u zavisnosti od parametara kao .to su polaritet ili poluprečnik elektrode manjeg radijusa, razmaka između elektroda i fizičkih osobina gasa između
elektroda. Adekvatnom geometrijom, konfiguracijom elektroda, a u zavisnosti od rastojanja od elektroda, interakcija neutralnih čestica i jonizovanog gasa dovodi do efikasnog prenosa toplote između čestica (D.ulov toplotni izvor, skoro izotropski) ili do efikasnog prenosa impulsa čestica koji se manifestuje protokom gasa, takozvani .električni. ili .korona vetar.. Vremenska varijacija temperature dela zapremine vazduha koji je u interakciji sa koronom, praćena je adekvatnom promenom pritiska u okolnom vazduhu. Korona pra.njena vr.e i toplotni transfer i prenos impulsa čestica.
    I u ovom slučaju se radi o izvoru koji nema mehaničku membranu, sa parametrima membrane kao .to su masa ili mehanička elastičnost. Dakle, nema problema sa rezonantnim pojavama i tranzijentima. Teorijski ne postoji ograničenje u frekvencijskom opsegu i frekvencijska karakteristika je izuzetno glatka. Rad jonskih zvučnika je po prirodi monopolan, tj. jonski zvučnik se u radu pona.a kao izvor nultog reda (pulsirajuća sfera).

Zvučnik s plamenom

    Postoje dva osnovna principa rada plamenih zvučnika:

       1) Prvi princip je poznat pod nazivom elektrotermički zvučnik. Zvuk se proizvodi gorenjem gasnog plamena, čija se provodnost pobolj.ava dodavanjem nekih soli. Zvuk se generi.e kada se na elektrode koje su u blizini plamena, I imaju funkciju modulatora, dovede električni audio signal.
      2) U drugom principu gas prelazi preko električno kontrolisanog modulatora, gde se pali. Na ovaj način akustički izlaz iz modulatora se pojačava za 10 do 20 dB.

    Velike zvučničke jedinice koje rade na ovom principu prave se sa akustičkim levkom i mogu da proizvedu akustičku snagu do 10 W. Zbog velikih problema koji se javljaju pri realizaciji ovakvih pretvarača, ali i zbog problema koje izazivaju u primeni, zvučni izvori sa plamenom su ostali na nivou laboratorijskih uzoraka i ne smatraju se perspektivnim zvučnim izvorima.



Koriscen materijal ETF u BG-u

Video formati



     DV je format za za digitalno snimanje video materijala prihvacen 1993. godine. Proizveden je kao rezultat saradnje izmedju vise kompanija : Hitachi, Matsushita, Sony, JVC, Mitsubishi, Philips, Sanyo, Sharp, Thomson, Toshiba. Sirina trake je 6,35 milimetara. Podrzava 525/ 60 i 625/ 50 komponentni digitalni video, uz fiksnu kompresiju. Stepen kompresije je 5 : 1. Koristi se 8 bitna kvantizacija. Podrzava dva nacina zapisa zvuka. Prvi je dvo kanalni 16 bitni zvuk, a drugi je cetvoro kanalni 12 bitni zvuk. DV ima ugradjen sistem zastite od greske, tako da je moguce otkriti gresku, potom izvrsiti korekciju. Prednost DV formata je sto daje visokokvalitetnu sliku, zatim omogucava prenos snimljenog materijala na racunar, radi obrade. 
     Na taj nacin DV materijal u kameri ne treba pretvarati u analogni, pa ponovno u  digitalni format, vec se prenosi u digitalom obliku i to bez gubitka podataka, a to  je najveca prednost.Prenos iz kamere u racunar se obavlja pomocu FireWire.Rezolucija je 720 x 576 pix.

     DIGITAL MiniDV Format je najnoviji format za kamkorder. Snima slike digitalnom tehnologijom na mini-DV kasete. Ima bolji kvalitet slike od drugih formata, bez obzira na brzinu snimanja. Rezolucija je preko 500 linija (mnogo više od standarda za emitovanje koji iznosi 380 linija). Playback je direktno sa kamkordera na Vaš TV, video rekorder ili na kompjuter putem iLink/Firewire/iEEE1394 porta. Vreme snimanja u SP-u je 60 minuta, a LP-u 90 minuta. SnapShot ili Photo Mode su opcije skoro na svakom modelu. Ukoliko želite možete prebaciti fotografije na Vaš PC. Postoje kamkorderi vrlo malih dimenzija (neki čak mogu da stanu u džep kao na primer Sony DCR-PC7BT) u odnosu na ostale i većina modela obično teži 700g - 1,8 kg. Digitalni video snimci mogu biti editovani i kopirani nebrojeno puta, a da ne izgube na originalnom kvalitetu. Možete kopirati na VCR/VHS kasete, narezati na CD/DVD ili prikazati kao video na Internetu. Možete i da pošaljete DV kao email attachment na modelima koji imaju MPEG Video Modove. MiniDV kamkorderi i kasete, uglavnom skuplji od ostalih, postaju sve pristupačniji.

     Digital 8 Ovi kamkorderi takođe snimaju digitalno, ali na 8mm kaseti. Kvalitet slike je visok bez obzira na brzinu snimanja - rezolucija 500. Maksimalno vreme snimanja je 90 minuta. Playback je sa kamkordera.

    SVHS Ovi kamkorderi su veliki (oslanjaju se na rame) s obzirom da koriste SVHS kasetu. SVHS nije kompatibilan sa VHS videorekordrima (VCR), ali može da se pusti snimak sa kamkordera prikačenog na VCR ili S-VHS VCR. Maksimalno vreme snimanja je 2 sata, a rezolucija je bolja nego VHS i VHS-C na 400. U klasi je sa Hi8, ali ima duže vreme snimanja.

     SVHSC Kamkorder manjih dimenzija. Mnogi modeli se mogu koristiti kao digitalni fotoaparati, a slike možete da prebacite na Vaš PC. "C" (compact) znači da svoju video kasetu možete da stavite u kertridž kako bi je puštali na VCR-u. I kod njih je rezolucija slična sa Hi8 ali kasete su kraće.

    Hi8  Ovo je skuplja varijanta 8MM. Nudi veoma dobar kvalitet slike. Potreban Vam je TV sa S-video ulazom da biste videli efekat, što može biti skupo. Vreme snimanja je isto kao na 8mm (60-90min), ali rezolucija je 400 linija. Izvanredna kontrola svetla i nizak nivo potrebnog osvetljenja (LUX ratings). Većina modela ima specijalne efekte i stabilizaciju slike.

     8MM  Ovo je vodeći format - 8mm kaseta. Nije kompatibilan sa VHS VCR. Playback mora da se pušta direktno sa kamkordera povezanog na TV ili VCR. 8MM ima bolji zvuk od VHS-C-a. Takođe ima najduže vreme snimanja - 120 minuta u standardnoj brzini SP i 240 minuta u LP-u. Rezolucija je 270.
8mm je ekonomična varijanta Hi8. Rezolucija je ispod standarda za emitovanje, ali ipak se dobija dobar snimak. Dobar izbor ukoliko ste početnik, i želite da uštedite novac.

     VHSC  Ovaj format je star skoro koliko i VHS. Ovo Vam da je opciju da stavite video kasetu u kertridž koji staje u Vaš VCR. VHSC je video format sa najmanjom rezolucijom. Super ili SVHSC je jedan od najbolje rangiranih video formata. VHS-C ima ograničeno vreme snimanja. 30 minuta u SP-u, 90 minuta u EP-u. Rezolucija je 250. Kvalitet slike se ne pogoršava pri manjim brzinama snimanja.

     VHS & SVHS  VHS kamkorderi snimaju direktno na VHS kasetu što možete kasnije puštati na Vašem VHS VCR-u. Maksimalno vreme snimanja je 2 sata, a rezolucija je 250. Glomazni su i nepraktični u poređenju sa današnjim laganim kamkorderima visokih rezolucija. 

     Super VHS  Ovi kamkorderi nisu kompatibilni sa VHS VCR-om ali mogu biti pušteni sa kamkorderom prikačenim na VCR, ili koristeći S-VHS VCR. Maksimalno vreme snimanja je 2 sata a rezolucija je 400. Bolji je od VHS, VHS-C, 8mm modela. U klasi je sa Hi8.
     DVCPRO ili D7 razvio je Panasonic 1996 god. Namenjen je za profesionalnu upotrebu.  Sirina trake je 6,35 mm. Sirina traga 18 µm. Kompresija je 5:1. Spada u 4:1:1 sisteme.  Brzina zapisa 25 Mbps. Podrzan je linearni vremenski kod i vremenski kod vertikalnog
intervala.
     DVCPRO50   - koristi 4 : 2 : 2 sistem, sa brzinom zapisa 50 Mbps.
     DVCPRO P   - koristi sistem 4  :2 : 0.
     DVCPRO HD  - format za snimanje HDTV signala, brzina zapisa je 100 Mbps,  kompresija 7 : 1
     DVCAM format razvio je Sony. Sirina trake je 6,35. Sirina traga je 15 µm. Koristi sistem DV kompresije.
     
     Digital Betacam je format za snimanje digitalnog video signala koji je razvijen iz analognog betacam formata. Za kompresiju koristi unutrasnje kodiranje, odnosno  samostalno kodiranje pojedinacne slike.Stepen kompresije je 2 : 1. Postoje modeli  uredjaja koji mogu reprodukovati trake sa analognim i digitalnim materijalom. Koristi se za profesionalnu upotrebu i jedan je od najskupljih video formata.
Spada u 4 : 2 : 2 sisteme.
     Betacam SX  je digitalna varijanta Betacam SP formata.Spada u 4 : 2 : 2 sistem,  sa MPEG2 kompresijom.
     MPEG IMX je poboljsana verzija Digital Betacam. MPEG kompresija. Video zapis  moze biti sa 30 Mbps, 40 Mbps i 50 Mbps.
     HDCAM je jos kvalitetniji od Digital Betacam formata, ali i skuplji. MPEG zapis.  Kvalitet snimljenog video materijala je najpriblizniji kvalitetu snimka sa filmskom trakom.     

     Digital S ili D9 je format koji je proizveo JVC. Sirina trake je 12,7 mm. Brzina prenosa signala je 50 Mbps. Koristi 4 : 2 : 2 sistem.Postoji i D9 HD za snimanje HDTV signala  sa 100 Mbps.Kompatibilan je sa S-VHS formatom. Slabo je podrzan od ostalih
proizvodjaca.
     
     D1, D2, D5 su digitalni formati koji beleze video zapis bez kompresije. Sirina trake je 19 mm, odnosno 12,7 mm. Malo se koriste ovi formati, zbog visoke cene.
     
     DVD   kao format je bio predvidjen da zameni VHS trake, pa je imao znacenje digitalni video disk, medjutim zbog svojih prednosti brzo je nasao primenu u racunarskoj i muzickoj  industriji. Tako je DVD vremenom postao digitalni visenamenski disk. DVD disk moze biti  dvostran i dvoslojan. Tako da mozemo imati cetiri razlicita kapaciteta snimanja 4,7 Gb,  8,54 Gb, 9,4 Gb i 17 Gb. Od 2003. postoji i BlueRay disk koji ima kapacitet 23 Gb.

DVD


Vodič kroz DVD tehnologiju
Pripremio Dr. Radomir Janković

DVD-ROM

     Kao i kod DVD diskova, malo toga se razlikuje izmedju uredjaja za DVD-ROM i običnog uredjaja za CD-ROM, jer na to jedino ukazuje DVD logo na prednjoj strani. Čak i unutar ure-djaja ima više sličnosti nego razlika: sprega je ATAPI ili SCSI za bolje uredjaje, a transport je vrlo sličan bilo kom drugom uredjaju za CD-ROM. Podatak za CD-ROM se upisuje blizu gornje površine diska. Sloj podataka za DVD jebaš u sredini, tako da disk može da bude dvo-stran. Zato laserski sklop uredjaja za DVD-ROM treba da bude složeniji od onoga na uredjaju sa CD-ROM, da bi mu omogućio da čita i CD i DVD medijume. Prva rešenja su imala par so-čiva na okretaču: jedno da fokusira zrak na sloj podataka za DVD, a drugo za čitanje običnih CD diskova. Kasnije su se pojavila usavršenija rešenja koja su odstranila potrebu za prome-nom sočiva. Na primer, "dvojni diskretni optički pikap" firme Sony ima odvojene lasere opti-mizovane za CD (talasne dužine 780 nm) i za DVD (650 nm). Mnogi uredjaji firme Panasonic primenjuju čak i elegantnije rešenje koje izbegava potrebu da se menjaju i sočiva i laserski zraci, upotrebom logaritamskog optičkog elementa sposobnog da fokusira laserski zrak u dve diskretne tačke.
Uredjaji za DVD-ROM obrću disk znatno sporije nego oni za CD-ROM. Medjutim, kako se podaci na DVD diskovima pakuju sa mnogo većom gustinom, propusna moć je značajno bolja nego kod uredjaja za CD-ROM sa ekvivalentnom brzinom obrtanja. Dok uredjaj za 1xCD-ROM ima maksimalnu brzinu prenosa podataka od samo 150 Kbajta u sekundi, uredjaj za 1xDVD-ROM može da prenosi podatke na 1250 Kbajta u sekundi, što je nešto iznad brzine uredjaja za 8xCD-ROM.
     Uredjaji za DVD-ROM su postali opšte raspoloživi početkom 1997. godine i ovi prvi 1x ure-djaji su takodje bili u stanju da čitaju diskove CD-ROM na 12x brzina – što je bilo dovoljno za reprodukciju videa na celom ekranu. Kao i kod CD-ROM, kako je tehnologija sazrevala, pojavljivale su se i veće brzine uredjaja. Do početka 1998. godine, višebrzinski uredjaji za DVD-ROM su stigli do tržišta, sposobni da čitaju DVD medijume dvostrukom brzinom, daju-ći podržanu brzinu prenosa od 2700 Kbajta u sekundi i obrćući CD-ove na 24 brzine, a krajem te godine performansa čitanja DVD je bila povećana na 5-brzinsku. Jednu godinu kasnije per-formansa se povećala na šestobrzinsku (8100 Kbajta u sekundi) za čitanje DVD medijuma i 32-brzinsku za čitanje CD-ROM memorija.
     Nema standardne terminologije za opisivanje različitih ¨generacija¨ uredjaja za DVD-ROM. Medjutim, izraz druga generacija (ili DVD II) se obično koristi za uredjaje 2x koji su takodje u stanju da čitaju medijume CD-R/CD-RW, a treća generacija (ili DVD III) obično znači ure-djaji 5x (ili ponekad 4,8x ili 6x), od kojih su neki sposobni da čitaju medijume DVD-RAM.

DVD-Video

     Naslovi DVD-Video su obično kodovani sa digitalnih studijuskih master traka u formatu MPEG-2. Format MPEG-2 nudi veću ukupnu kompresiju od MPEG-1 i daje mnogo oštriju i čistiju sliku. Video kodovan u formatu MPEG-2 obično koristi 480 horizontalnih linija po ka-dru (720 x 480 piksela), prema 425 linija za laserdisk i 250 do 270 linija za VHS video.
Jednostrani DVD-Video disk (DVD-5) je bio konstruisan da drži film tipične dužine – koji u proseku traje 133 minuta. Kodovanje MPEG-2 koristi kompresiju sa gubitkom koja uklanja redundantne informacije (kao što su područja na slici koja se ne menjaju) i informacije koje nisu odmah prepoznatljive za ljudsko oko. Rezultujući video, naročito kada je složen ili brzo promenljiv, može ponekad da sadrži vizuelne greške, zavisno od kvaliteta obrade i stepena kompresije. Kod kompresije MPEG-2 potpuno pokretna slika zahteva minimalnu brzinu vi-deo podataka od 3500 Kbita u sekundi. Digitalni zvuk okoline – u centru, levo, desno, levo pozadi i desno pozadi, a pored toga i neusmereni bas – zahteva dodatnih 384 Kbita u sekundi. Ako se tome dodaje još memorije potrebne za staze dijaloga u različitim jezicima i podnaslo-ve, zahtevani kapacitet raste na 4692 Kbita u sekundi – odnosno 586,5 Kbajta svake sekunde filma koji traje 133 minuta (potrebno je minimalno 4 Mbita u sekundi da bi se dobili rezultati visokog kvaliteta). To sve izlazi na ukupan zahtevani kapacitet memorije od 4,68 Gbajta. Veće brzina podataka mogu da imaju kao rezultat viši kvalitet, sa gotovo neprimetnim razli-kama od mastera na brzinama preko 6 Mbita u sekundi. Kako se tehnologija kompresije MPEG poboljšava, postiže se viši kvalitet na manjim brzinama.
     Čist rezultat je u tome da bi film prikazivan sa DVD-Video trebalo da izgleda nešto bolje od onog sa potrošačke video trake i uglavnom bolje nego sa laser diska, pod pretpostavkom da je slika kodovana u najamnju ruku sa razumnim nivoom veštine. Pored toga, naslovi DVD-Video tipično podržavaju više različitih srazmera, dozvoljavajući gledaocu da bira izmedju najmanje nekoliko njih, kao što su 16:9, formati za široke ekrane, kao i konvencionalniji od-nos 4:3. Dalje, naslovi DVD-Video Vam takodje dozvoljavaju da birate do osam različitih je-zika i 32 različita skupa podnaslova.
     Kod dvoslojnog diska (DVD-9), kapacitet se povećava na 240 minuta. Dvostrani disk (DVD-10) će držati nešto više od 266 minuta, ali disk traži da se prevrne da bi prikazao drugu stranu. Mnogi DVD filmovi su iskoristili prednost dvostranih diskova, stavljajući verziju formatiranu za normalni televizijski monitor ili monitor u srazmeri 4:3 na jednu, a širokoekransku verziju formatiranu u odnosu 16:9 na drugu stranu.
     Postoje dva načina upisivanja DVD slojeva podataka: paralelno praćenje staze (PTP) i praće-nje suprotne staze (OTP). Kod PTP diskova, oba sloja se čitaju od unutrašnjosti ka spoljašnos-ti diska, dok se kod OTP diska spoljni sloj čita od unutrašnjosti ka spoljašnosti diska, a zatim nazad ka unutrašnjem sloju. To dozvoljava uredjaju da čita oba sloja gotovo kontinualno, sa-mo sa jednim kratkim prekidom koji je potreban da bi se ponovo fokusirala sočiva pikapa. To je posebno korisno za DVD filmove, gde je potrebno dugo vreme prikazivanja bez prekida.
     1998. godine avet drugog sukoba tipa VHS protiv Beta pojavio se u DVD areni, kada je Digital Video Express (DVD) - partnerski odnos izmedju firme Circuit City, jednog od najve-ćih prodavaca u SAD i čuvene firme za zakone u oblasti zabave iz Los Angelesa - najavio filmski format koji je bio alternativa za DVD-Video. Poznat kao DIVX, konkurentski format je imao pristup gledanju filmova "plati-po-gledanju" i brzo je dobio podršku od vodećih studi-ja kao što su Disney, Paramount, Universal i MGM.

DIVX

     U suštini, DIVX je tehnologija za ograničenu upotrebu, po principu "plati-po-gledanju". Reklamiran kao najpristupačniji DVD format - sa finansijskom podrškom prodajnog lanca Circuit City Stores - DIVX dozvoljava korisniku da ga kupi po minimalnoj ceni i gleda njegov sadržaj neograničen broj puta u toku perioda od 48 sati. Jednom kada tih 48 sati prodje, korisniku se naplaćuje svaka dalja upotreba - mašine DIVX imaju ugradjeni modem koji koriste da automatski pozivaju centralni obračunski server, da bi oko dva puta mesečno dale izveštaj o svojoj upotrebi. Korisnici imaju izbor da kupe pravo na neograničeno gledanje - za sumu ekvivalentnu ceni DVD-Video diska. Obzirom da je uredjaj za reprodukciju DIVX u osnovi DVD-Video plejer sa dodatnim delovima koji mu omogućavaju rad po principu "plati-po-gledanju", ne iznenadjuje da je on u stanju da prikazuje sadržaj standardnih DVD-Video diskova. Standardni DVD plejer, sa svoje strane, očigledno ne dozvoljava gledanje sadržaja DIVX diskova.
     Pored ugradjenog modema, tipični DIVX uredjaj za reprodukciju sadrži takodje i sklop za de-šifrovanje, da bi mogao da čita diskove DIVX koji su kodovani pomoću poslednje reči tehni-ke, algoritma Triple-DES. Uredjaj je takodje sposoban da pročita jedinstveni serijski broj dis-ka koji je upisan u području diska poznatom kao BCA (Burst Cutting Area), smeštenom u regionu diska koji je najbliži njegovom središtu. Aneks K prvog dela Specifikacije DVD defi-niše BCA područje za DVD diskove. U suštini, ono može da se upotrebi za upisivanje do 188 bajtova podataka posle proizvodnje diska. DIVX koristi ovaj broj da bi se vodila evidencija o periodu gledanja.
     Uprkos tome što su neki potrošači imali otpor prema zamisli da postoje dva različita standarda za digitalne diskove, a drugi prigovarali ideji da bi trebalo da nastave sa plaćenjem za nešto što su već kupili, izgledalo je da se format DIVX prihvata medju korisnicima - sa prodajom usavršenih uredjaja za reprodukciju koja je po izveštajima odgovarala prodaji standardnih DVD uredjaja - kada su njegove pristalice "isključile" format sredinom 1999. godine, kriveći za njegovu smrt nedovoljnu podršku studija i ostalih prodavaca. Njegova sudbina je stvarno bila zapečaćena kada su kompanije - uključujući tu i prodajni lanac za SAD Blockbuster - ob-javile planove da iznajmljuju potrošečima DVD umesto DIVX diskova.
     Format DIVX možda nije dugo trajao, ali je vrlo verovatno odigrao korisnu ulogu u stvaranju jakog tržišta za iznajmljivanje - što je bilo od presudnog značaja da DVD-Video postane isto tako omiljen kao i VHS. Pored toga, jedna od njegovih karakteristika - upotreba BCA područ-ja - nudi neke interesantne mogućnosti za buduću distribuciju softvera na diskovima DVD-ROM. Na primer, to bi mogao da bude kraj gluposti za mnoge potrošače koji su, prilikom in-stalacije softvera, morali ručno da unose dugačak niz karaktera koji predstavlja serijski broj proizvoda. Jedinstveni identifikator prodavca, identifikator proizvoda i serijski broj mogu da se upišu kao BCA podaci i automatski pročitaju u toku procesa instalacije. Pamćenje serijskog broja proizvoda kao BCA podatka bi takodje moglo da obezbedi znatnu prednost u borbi pro-tiv piraterije - čineći instalaciju softvera bez posedovanja autentične kopije diska gotovo ne-mogućom.

DVD-Audio

     Zanimljivo je da se zapazi činjenica da je prvi optički memorijski medijum koji je postao ras-položiv za široku publiku bio sada poznati audio CD. Od tada, oblasti digitalnih audio i video podataka su se preplitale u simbiotičkom odnosu, u kome je jedna industrija koristila tehnolo-giju one druge, radi medjusobne koristi. Računarskoj industriji je trebalo nekoliko godina da shvati da je CD savršeni medijum za smeštanje i distribuciju velikih količina digitalnih poda-taka, a to se nije desilo sve dok se nije dobro zašlo u 1990-e godine, kada su CD-ROM memo-rije postale standardni deo opreme PC računara.
Sa najnovijim razvojima u oblasti optičkih memorija koje je podstakla industrija PC računara, industrija za snimanje zvuka sada pokušava da pozajmi tehnologiju, da bi pronašla drugi na-čin navodjenja široke publike da opet kupuje sve njihove zbirke albuma. Potraga za CD-ovima veće vernosti zvuka je brojne standarde koji se bore sa DVD-Audio da postanu sledeći prihvaćeni standard. Medju njima su SACD (Super Audio CD) i DAD (digitalni audio disk). Kada jedan od njih konačno pobedi, on će moći da proizvede diskove sa 24-bitnom rezoluci-jom i frekvencijom uzorkovanja od 96 KHz, u poredjenju sa današnjim formatom od 16 bita i 44,1 KHz. Format SACD je kompatibilan unazad sa postojećim uredjajima za reprodukciju - što je činjenica koja može da pomogne u bici za prihvatanje od strane potrošača.
     Kada je DVD izbačen na tržište 1996. godine, on nije uključivao format DVD-Audio. Rezul-tat rada koje je DVD Forum posle toga preduzeo sa svojim ključnim parnetrima iz muzičke industrije bio je nacrt standarda koji je izašao početkom 1998. godine. Specifikacija DVD-Audio 1.0 (bez zaštite od neovlašćenog kopiranja) je zatim izašla u proleće 1999. godine.
     DVD-Audio uključuje opciju PCM (impulsna kodovana modulacija) digitalnog zvuka sa veli-činama i brzinama uzorkovanja većim od onih kod audio CD. Alternativno, zvuk za većinu filmova je smešten kao diskretan, višekanalni zvuk okruženja, upotrebom kompresija zvuka Dolby Digital ili Digital Theatre Systems Digital Surround (DTS), sličnih formatima za zvu-čno okruženje koji se koriste u pozorištima. DTS je format za kodovanje zvuka sličan Dolby Digital, koji zahteva dekoder, bilo u uredjaju za reprodukciju ili u spoljašnjem prijemniku. On prilagodjava kanale za bas i pet zvučnika - napred levo, napred u središtu, pozadi levo i poza-di desno - i neki tvrde da DTS, zbogsvoje manje kompresije, zvuči bolje od sistema Dolby Digital. Kao i kod videa, kvalitet zvuka zavisi od toga koliko su dobro izvedeni obrada i ko-dovanje. I pored kompresije, Dolby Digital i DTS mogu da budu blizu, ili čak boljeg kvaliteta od onog kod CD.
     Diskovi DVD-Audio će biti u stanju da nose video, kao što su naslovi DVD-Video, kao i zvu-čne datoteke visokog kvaliteta i uključuju ograničenu interaktivnost. Kapacitet dvoslojnog DVD-Audio diska će biti najmanje do 2 sata za potpuni zvuk okruženja i 4 sata za stereo zvuk. Kapacitet jednog sloja će biti oko jedne polovine navedenih vremena.
     Prvi proizvodi DVD-Audio se očekuju sredinom 2000. godine. Kašnjenje je delimično prouz-rokovano sporim procesom izbora karakteristika zaštite od neovlašćenog kopiranja (šifrovanja i "vodenog pečata"), komplikacija koje su se pojavile kao rezultat Inicijative za sigurnost digi-talne muzike (SDMI - Secure Digital Music Initiative). Krajem 1999. godine je donesena od-luka koja bi tehnologija zaštite trebalo da se koristi u okviru SDMI, ali poslednja verzija spe-cifikacije DVD-Audio koja bi i to obuhvatala ne očekuje se pre sredine 2000. godine.
     Dok diskovi DVD-Audio mogu da se konstruišu da rade u uredjajima za reprodukciju DVD-Video, isto tako je moguće napraviti i disk DVD-Audio koji uopšte neće moći da radi u takvim uredjajima. To je zbog toga što specifikacija DVD-Audio uključuje nove formate i karakteristike koje DVD-Video ne može da opslužuje. Razumno rešenje su "univerzalni uredjaji za reprodukciju" koji mogu da rade i sa DVD-Video i sa DVD-Audio diskovima - ali se oni još uvek ne očekuju za izvesno vreme.

Formati upisa

     Postoje pet verzija DVD-ROM u koje se može upisivati:

     • DVD-R za opšte potrebe,
     • DVD-R za autorstvo,
     • DVD-RAM,
     • DVD-RW i
     • DVD+RW.
     Svi formati DVD u koje se može upisivati uključuju skup specifikacija koje definišu fizičke osobine i karakteristike medijuma. To je "fizički sloj" funkcionalnosti medijuma i sposobnost nekog pojedinačnog uredjaja da reprodukuje sa diska zavisi od njegovih mogućnosti da podr-žava pridruženi fizički sloj, bez obzira na to koja vrsta podataka se na njemu nalazi. Specifi-kacija samog sadržaja je stvar brojnih "aplikacionih slojeva" koje je definisao DVD Forum. Filmovi se tipično izdaju na replikovanim ROM medijumima (fizički sloj) i autorizuju upotre-bom formata DVD Video (aplikacioni sloj).
Format DVD-Video je u suštini izdavački format, namenjen za upotrebu u procesu jednostru-kog masterovanja. Medjutim, DVD video rekorderi mogu takodje da koriste jedan drugi apli-kacioni sloj, poznat kao format VR (Video Recording - video zapisivanje). Format VR je stvorio DVD Forum da bi ponudio funkcionalnost koja je vrlo slična onima kod videorekor-dera na trake (VCR). Na primer, zamislite uobičajenu funkciju VCR koja omogućava stavlja-nje video segmenta bilo gde na traci. Pokušaj da se to izvede upotrebom aplikacionog sloja DVD Video bio bi veoma težak i trošio bi mnogo vremena, jer bi uredjaj za snimanje morao da prati i popravlja bilo kakvu promenu u navigacionim funkcijama diska. Format VR je pro-jektovan da uprosti takve funkcije, dozvoljavajući fleksibilnost sličnu onoj kod trake i u isto vreme obezbedjujući nove karakteristike, kao što je automatsko pronalaženje praznih područja i vizuelna "tabela sadržaja" zapisa na disku.
     Svi uredjaji za formate za upis mogu da čitaju diskove DVD-ROM, ali svaki od njih koristi različitu vrstu diska za upisivanje. DVD-R - koji je prvi put postao raspoloživ 1997. godine - može da upiše podatke samo jednom (i to samo sekvencijalno), dok drugi formati - DVD-RAM, DVD-RW i DVD+RW - mogu svi da budu ponovo upisivani na hiljade puta.
     DVD-RAM je bio prvi format za upisivanje koji je došao na tržište, pojavivši se prvi put u le-to 1998. godine. On je najbolje prilagodjen upisnim formatima DVD za upotrebu u računari-ma, zbog svog upravljanja neispravnostima i formata CLV u zonama, za brzi pristup. On nije kompatibilan sa većinom pogonskih uredjaja i uredjaja za reprodukciju (zbog upravljanja ne-ispravnostima, drugačije reflektanse i malih razlika u formatu).
Formati DVD-RW i DVD+RW su slični u tome što oba više predstavljaju evolucioni razvoj postojeće tehnologije CD-RW/CD-R i zato daju bolju kompatibilnost sa ostatkom porodice CD/DVD proizvoda. DVD-RW je bio prvi put raspoloživ u Japanu krajem 1999. godine, ali nigde drugde sve do 2001. godine. DVD+RW je imao brojne loše početke i sada se njegova pojava očekuje krajem 2001. godine.
     Uprkos starta od skoro tri godine pre svojih takmaca, DVD-RAM nije uspeo da dostigne kri-tičnu masu u to vreme i uopšte nije sigurno da će izaći kao pobednik iz borbe formata za upi-sivanje. Pod pretpostavkom da uredjaji za DVD+RW postignu sposobnost uredjaja za DVD-RW da upisuju na medijume DVD-R(G) i CD-R/RW, diskovi DVD-RAM će verovatno biti mnogo manje višenamenski od oba svoja rivala. Formati DVD-RW i DVD+RW imaju toliko toga zajedničkog da je teško predvideti da će i jedan i drugi biti uspešno ustanovljeni. Možda odgovor leži u postavljanju tržišta. Sa jedne strane, DVD-RW je kritikovan zbog nedostatka ili sistema za upravljanje neispranostima il podrške promenljivoj bitskoj brzini video upisiva-nja. Sa druge strane, sredinom 2001. godine korisnici još uvek čekaju da DVD+RW, koji već uveliko kasni, konačno stigne na tržište.
     Zanimljivo je da je kompanija Sony dala izjavu u korist svog sopstvenog formata DVD+RW kao idealnog formata za memorisanje podataka na personalnim računarima i formata DVD-RW firme Pioneer, kao najboljeg za proizvode potrošačke elektronike. Ako je verovati izveš-tajima, kompanija planira da ponudi video rekorder za više formata krajem 2001. godine.

DVD za upis

     Po koncepciji sličan CD-R, DVD-R (DVD-Recordable, DVD za upis) je medijum za samo je-dan upis, koji može da sadrži bili koju vrstu informacije, normalno smeštene na masovno pro-izvedenim DVD diskovima - video, zvuk, slike, datoteke podataka, multimedijske naslove i tako dalje. Zavisno od vrste upisane informacije, diskovi DVD-R se mogu koristiti na gotovo svakom kompatibilnom uredjaju za reprodukciju, uključujući tu uredjaje za DVD-ROM i DVD video plejere. Rana pojava DVD-R bila je važna za razvoj naslova za DVD-ROM, jer je proizvodjačiva softvera bilo potrebno jednostavno i relativno jevtino sredstvo za izradu ispit-nih diskova pre nego što se krene u proizvodnju punim kapacitetom.
     Kada se prvi put pojavio u jesen 1997. godine, medijum DVD-R je imao kapacitet od 3,95 Gbajta. To je kasnije povećano na 4,75 Gbajta informacija na jednoslojnom jednostranom disku DVD-R. Kako format DVD podržava dvostrane medijume, na jednom dvostranom DVD-R disku može da se smesti do 9,4 Gbajta. Podaci mogu da se upisuju na disk na DVD ekvivalentu "1x" brzinom od 11,08 Mbita u sekundi, što je približno jednako devetostrukoj brzini prenosa na CD-ROM "1x". Posle upisa, diskovi DVD-R mogu da se čitaju istom brzi-nom kao i masovno proizvedeni replikovani diskovi, zavisno od "x" faktora upotrebljenog uredjaja za DVD-ROM.
     Kao i CD-R, DVD-R takodje koristi tehniku rotacije konstantnom linearnom brzinom (CLV), da bi se maksimizovala gustina memorije na površini diska. To ima za rezultat promenljiv broj obrtaja u minutu (RPM) kako upisivanje/čitanje diska napreduje sa jednog njegovog kra-ja ka drugom. Upisivanje počinje na unutrašnjem prečniku i završava se na spoljašnjem. Na brzinama "1x", rotacija diska se menja od 1623 do 632 obrtaja u minutu za medijum od 3,95 Gbajta i od 1475 do575 obrtaja u minutu za medijum od 4,7 Gbajta, zavisno od položaja glave za upis/reprodukciju iznad površine diska. Na medijumu od 3,95 Gbajta, korak staze, ili rasto-janje od centra jednog dela spiralne informacione "staze" do susednog dela staze je 0,8 mikro-na (μm), što je jedna polovina od onog na CD-R. Medijum od 4,7 Gbajta koristi čak manji ko-rak staze od 0,74 μm.
     Da bi se potpomoglo postizanje povećanje gustine memorije od šest do sedam puta u odnosu na CD-R, trebalo je da se promene dva ključna sastavna dela hardvera za upisivanje: talasna dužina lasera za upis i numerički otvor sočiva koje ga fokusira. Kod CD-R, primenjuje se in-fracrveni laser sa talasnom dužinom od 780 nm, dok DVD-R koristi crveni laser sa talasnom dužinom od 635 nm. U isto vreme, numerički otvor objektiva tipičnog uredjaj za CD-R je 0,5, dok DVD-R koristi sočiva sa numeričkim otvorom od 0,6. Ovi činioci dozvoljavaju da se na DVD-R diskove upisuju oznake veličine od samo 0,40 μm, u poredjenju sa minimalnom veli-činom kod CD-R od 0,834 μm.

     Snimanje na diskovima DVD-R postiže se upotrebom sloja boje za upisivanje koja se perma-nentno promeni kada se na nju usmeri crveni laserski zrak. Ta supstanca boje se nanosina pro-vidni polikarbonatni supstrat koji čini jednu stranu "tela" celog diska. Supstrat se lije pomoću injektovanja i ima mikroskopsku, "unapred užljebljenu" spiralnu stazu formiranu na njegovoj površini. Taj žljeb uredjaj za DVD-R koristi da vodi upisni laserski zrak u toku procesa upisi-vanja, a takodje sadrži i zapisane informacije se taj proces završi. Dodati su isto tako i signal za sinhronizaciju obrtnog motora pogonskog uredjaja, kao i unapred spremljeni otvori koji imaju svrhu adresiranja. Zatim se na sloj za upisivanje naprska tanak sloj metala, tako da la-serski zrak za čitanje može da se odbije od diska za vreme reprodukcije. Najzad, nanosi se zaštitni sloj na metalnu površinu, koji priprema stanu za proces spajanja.

     Svi ovi koraci se izvode za svaku od strana diska koji će biti upotrebljen za upisivanje. Ako se traži samo jedna strana, onda će druga nositi nalepnicu ili neku drugu vidljivu in-formaciju. Ako su obe strane potrebne za upisivanje, onda one mogu da se spajaju kao što je prikazano na slici. U tom slučaju, svaka strana mora da se čita direktno, obrtanjem diksa, jer tehnologija dovostrukog sloja u ovom trenutku još nije podržana.
Upisivanje se izvodi kratkotrajnim izlaganjem sloja za snimanje snažnom laserskom zraku (snage približno 8 do 10 mW) koji je usmeren na njegovu površinu. Kada se sloj boje zagre-je, on se trajno promeni tako što se oblikuju mikroskopski male oznake na unapred priprem-ljenom žljebu. Ove upisane oznake se razlikuju po dužini, zavisno od toga koliko dugo je la-ser bio uključen ili isključen, što predstavlja način kako se informacije upisuju na disk. Svet-losna osetljivost sloja za snimanje je podešena na odgovarajuću talasnu dužinu svetlosti, tako da izlaganje svetlu okoline, ili laserima za reprodukciju ne oštećuje zapis.
     Reprodukovanje se vrši pomoću fokusiranja lasera male snage iste odgovarajuće talasne duži-ne (635 ili 650 nm) na površinu diska. Područja "polja" izmedju oznaka su dobijajuća, što znači da se najveći deo svetlosti vraća ka optičkoj glavi plejera. Suprotno tome, upisane ozna-ke nisu mnogo odbijajuće, što znači da se vraća vrlo malo svetla. Ovaj uzorak "uključeno-isključeno" se tako interpretira kao modulisani signal, koji se zatim dekoduje u originalne ko-risničke podatke u uredjaju za reprodukciju.
     Svi DVD diskovi, bilo da su za upisivanje ili ne, moraju da imaju tri osnovna područja koja su na njima zapisana: uvodno područje, korisničke podatke i izvodno područje. Uvodno i iz-vodno područje su graničnici koji ukazuju uredjaju za reprodukciju gde su unutrašnja i spo-ljašna granica snimljenog sadržaja, respektivno. Ona ne sadrže nikakve informacije kojima može da pristupi korisnik, ali su kritična za ispravno funkcionisanje diska. Osnovni proces upisivanja je sličan onom koji je primenjen kod tehnologije CD-R.

     Postoje dva metoda za upisivanje na disk DVD-R, "ceo disk odjednom" i inkrementalno upi-sivanje":
     
     • "Ceo disk odjednom" je, kao što mu i samo ime kaže, proces upisivanja svega što je vred-no, do 4,75 Gbajta iz jednog puta. Glavni računar mora dosledno da obezbedjuje podatke punom brzinom od 11,08 Mbita u sekundi za vreme bilo kakvog upisivanja, da bi se izbegle greške koje nastanu usled ispražnjenog bafera, što je uslov koji može da se mini-mizuje upotrebom velike bafer memorije za potrebe upisivanja. Upisivanje odjednom na DVD-R disk se izvodi tako se uvodno područje, područje sa podacima i izvodno područje upisuju jedno za drugim. To se razlikuje od načina na koji se tipično upisuje na diskove CD-R, gde se prvo upisuju podaci, a zatim uvodno područje/tabela sa sadržajem i izvodno područje. Metod "ceo disk odjednom" će se najverovatnije koristiti kod autorizovanja vi-deo naslova, zbog velike dimenzije ovih programa. On takodje može da se upotrebi za multimediju ili druge softverske naslove namenjene izdavaštvu, jer su taskvi radovi nor-malno sklopljeni na čvrstom disku kao slika završene datoteke, pre nego što se ispitaju na optičkim diskovima DVD.
     • "Inkrementalno upisivanje" se takodje podržava u formatu DVD-R. Ono je po koncepciji vrlo slično tehnologiji upisivanja po paketima koja se koristi kod CD-R. Inkrementalno upisivanje dozvoljava korisniku da direktno dodaje datoteke disku DVD-R, upisujući ih jednu po jednu, umesto da zahteva da se sve datoteke nakupe na čvrstom disku pre upisi-vanja, kao što je to slučaj kod metoda "ceo disk odjednom". Minimalna veličina koja mo-že da se upisuje mora da bude najmanje 32 Kbajta (čak i kada je datoteka koja se upisuje manja), jer je to minimalna veličina bloka kôda za ispravljanje grešaka (ECC) za DVD. Disk na koji se inkrementalno upisuje ne može da se shvati kao potpun volumen, dok se ne upiše konačna informacija, ili dok se ne ispuni ceo njegov kapacitet. Uvodno i izvodno granično područje zato ne mogu da se upisuju sve dok se ne pojavi jedan od ta dva doga-djaja. Takav "nedovršeni disk" (onaj koji nema uvodno i izvodno područje i podatke pot-punog sistema datoteka) može da čita samo DVD-R uredjaj, sve dok se proces ne završi. Posle okončanja, krajnji uredjaj za reprodukciju može da čita disk, ali na njega više ne mogu da se dodaju podaci.

     Krajem 1999. godine, uspon DVD-R ostao je spor, a uredjaji su bili nedozvoljivo skupi - oko 10 puta skuplji od uredjaja za DVD za ponovni upis - na šta je zatim dalje uticala pojava ure-djaja za DVD-ROM, sredinom 1999. godine, koji su bili u stanju da čitaju diskove DVD-RAM. Njegov veći kapacitet i trajnost - njegov medijum ima tipičan procenjeni životni vek od preko 100 godina - čini ga dobrim izborom za dugotrajno arhiviranje bilo kakvih informa-cija koje mogu da se pamte u digitalnom obliku. Kako su diskovi DVD po svojim dimenzija-ma identični porodici CD diskova, oni imaju prednost da su kompatibilni sa postojećim ure-djajima zasnovanim na CD i odgovarajućim mehanizmima za zamenu. To dozvoljava auto-matsko izvlačenje snimljenih DVD-R volumena u umreženim okruženjima, sa šest do sedam puta većom gustinom memorije u poredjenju sa tehnologijom CD-R.
     Specifikacija Verzija 2 Foruma za DVD - koja je završena u maju 2000. godine - i posledično povećanje kapaciteta na 4,7 Gbajta, zaista su poslužili da se poveća vrednost DVD-R kao ala-ta za pravljenje master diskova pre masovne proizvodnje od strane softverskih kuća i u multi-medijskim operacijama posle proizvodnje i kao medijuma za pravljenje rezervnih kopija diskova sa filmovima. U isto vreme, utvrdjeno je da je potrebna druga vrsta medijuma DVD-R za tržište široke potrošnje, što je za rezultat imalo razdvajanje formata na "DVD-R za autori-zovanje" i "DVD-R za opšte potrebe":
     • Format DVD-R(A) nastavlja da bude usmeren ka profesionalnom korisniku i druge razli-ke izmedju formata su dosledne njihovom relativnom položaju na tržištu. Glavna medju njima je karakteristika sečenja master formata (CMF - Cutting Master Format) koju ima DVD-R(A). Ona dozvoljava da se "autorski" medijum od 4,7 Gbajta koristi kao direktna zamena za DLT trake za masterovanje u procesu replikacije naslova. To se postiže upotre-bom dela uvodnog područja za smeštanje informacija zaglavlja protokola opisa diska (DDP - Disc Description Protocol) kao što se to normalno radi na DLT master trakama. Odstranjivanje potrebe da se koriste DLT trake će imati za posledicu značajnu uštedu vre-mena u zadnjoj fazi autorizovanja. Kako formati za "autorizovanje" i za "opšte potrebe" koriste različite talasne dužine lasera - od 635 nm i 650 nm respektivno - njihovi mediju-mi nisu kompatibilni za upisivanje. Za reprodukciju nema briga oko kompatibilnosti i obe vrste medijuma mogu da se čitaju podjednako dobro na DVD Video plejeru ili na bilo kakvom uredjaju za DVD-ROM koji podržava medijume DVD-R.
     • Ključna karakteristika formata DVD-R(G) - a sasvim moguće i ključni činilac koji je uti-cao na odluku DVD Foruma da uopšte razdvoji format DVD-R - je da on sadrži mere za zaštitu sadržaja koje fizički onemogućavaju pravljenje kopija bit-po-bit šifrovanih zabav-nih naslova. Druge razlike su da DVD-R(G) koristi dekrementirajuće prethodno postavlje-ne adrese, unapred štampano ili upisano kontrolno područje i da dozvoljava dvostrane diskove.
Do sredine 2001. godine, DVD-R se koristio najviše u profesionalnim primenama, kao što su video autorizovanje i smeštanje podataka o slikama. Medjutim, u to vreme izgledi za šire pri-hvatanje formata DVD-R(G) su bili znatno povećani pojavom uredjaja za upisivanje DVR-A03 firme Pioneer - koji je predstavljao rešenje za zapis "sve u jednom", u stanju da zapisuje na sve medijume DVD-R(G), DVD-RW, CD-R i CD-RW - i to po pristupačnoj ceni od oko 1000 USD.

DVD-RAM

     Uredjaji za DVD-ROM za po-novni zapis, ili DVD-RAM, koriste tehnologiju promene faze sa nekim pomešanim magneto-optičkim osobinama, a ne čistu optičku tehnologiju CD i DVD diskova i imaju svoje korene u sistemu optič-kog diska. Format "žljeb-polje" dozvoljava signalu da bude upisan i na žljebovima formi-ranim na disku i na poljima iz-medju žljebova. Žljebovi i una-pred ispupčena zaglavlja sekto-ra su izliveni u disku za vreme proizvodnje. Prva generacija proizvoda DVD-RAM - koja je obezbedjivala 2,6 Gbajta prostora za podatke na svakoj strani diska, koji je mogao da se koristi više puta - pojavila se prvi put sredinom 1998. godine. Medjutim, ti prvi uredjaji će biti nekompatibilni sa standardom većeg kapaciteta, koji može da koristi sloj za povećanje kontrasta i sloj toplotnog bafera da bi se postigla veća gustina. Specifikacija za DVD-RAM verzije 2.0 - sa kapacitetom od 4,7 milijardi bajtova po strani - bila je objavljena u oktobru 1999. godine. Firma Hitachi je postigla kapacitet od 4,7 Gbajta smanjivanjem veličine oznaka sa 0,41/0,43 mikrona na 0,28/0.30 mikrona i koraka staze sa 0,74 mikrona na 0,59 mikrona.
     Osnovna razlika izmedju DVD-RAM i ROM je u kompatibilnosti. Jednostrani diskovi DVD-RAM dolaze sa ili bez kertridža. Postoje dve vrste kertridža: Tip 1 je zatvoren, a Tip 2 dozvo-ljava vadjenje diska. Dimenzije kertridža su 124,6 mm x 135,5 mm x 9,0 mm. Na diskove može da se upisuje samo dok su u kertridžu. Sa druge strane, dvostrani diskovi DVD-RAM dolaze samo u zatvorenom kertridžu Tipa 2 i, zbog toga, ne mogu da se čitaju na starijim ure-djajima za DVD-ROM. Prvi uredjaj za DVD-ROM u stanju da čita medijume DVD-RAM - ponegde informativno nazvan uredjajem treće generacije - stigao je na tržište 1999. godine.
     Uredjaj prve generacije za DVD-RAM firme Panasonic, LFD101, zasnovan na sprezi SCSI, bio je u stanju da upisuje podatke na diskove DVD-RAM prosečnom brzinom od 0,5 Mbajta u sekundi i da ih čita od 2 do 3 puta brže. On je takodje bio sposoban da čita diskove DVD-ROM 2-brzinski i podigao je performansu čitanja CD-ROM na 20-brzinsku. Uredjaj LFD101 je dozvolio da diskovi DVD-RAM budu formatirani bilo po UDF ili po FAT16 standardu i, bez iznenadjenja obzirom na sličnost formata, bio je takodje u stanju da radi sa diskovima u PD formatu. Glavna prednost upotrebe formata UDF je u tome što mogu da se koriste puni kapaciteti obe strane diska DVD-RAM, prelazeći granicu od 2 Gbajta koju nameće format FAT16. Jedan od nedostataka tih prvih uredjaja je bio u tome što oni nisu bili u stanju da ko-riste dolazeće diskove DVD-RAM dvostruke gustine.
     Početkom 1999. godine, sledila je firma Hitachi, sa svojim uredjajem GF-1050 za DVD-RAM. On je takodje bio sposoban da 2-brzinski čita DVD-ROM, ali je bio sporiji u reprodu-kovanju sadržaja CD-ROM od svog rivala iz firme Panasonic, opslužujući diskove CD-ROM, kao i CD-R i CD-RW 8-brzinski u režimu CLV.
Sredinom 2000. godine, firma Panasonic je opet bila prva koja je izbacila na tržište uredjaj za DVD-RAM druge generacije. On je bio u stanju da podržava punih 4,75 Gbajta memorije po strani diska - umanjeno na 4,2 Gbajta posle formatiranja - isto kao i jednoslojni DVD-ROM. Ovo, što je važno, znači da DVD-RAM sada ima dovolan kapacitet da se snimi 2 sata filma MPEG-2 visokog kvaliteta, što ga čini idealnom zamenom za video traku. Dok će kvalitet unapred upisane video kasete VHS početi da opada pošto se pusti samo 20 puta, proizvodjači tvrde da medijum DVD-RAM može da se prepiše do 100000 puta i održaće integritet podata-ka najmanje 30 godina. Pore formata FAT, FAT32 i UDF1.5, medijum od 4,75 Gbajta može takodje da se formatira po standardu UDF 2, što dozvoljava kompatibilnost sa budućom gene-racijom videorekordera zasnovanih na DVD-RAM, koji su očekivani početkom 2001. godine.
     Mada je tehnički moguće da se proizvede uredjaj za DVD-RAM koji će upisivati na medijume CD-R i CD-RW - dodavanjem još jednog upisnog lasera sa različitom frekvencijom od onog koji se koristi za upis na medijume DVD-RAM - to bi povećalo složenost uredjaja i njegovu cenu. Takva modifikacija je malo verovatna, pa tako taj nedostatak - u poredjenju sa konkurentskim uredjajima za DVD-RW i DVD+RW - izgleda da će opstati.

DVD-RW

     Ranije poznat kao DVD-R/W - a takodje skraćeno i kao DVD-ER - DVD-RW je evolucioni razvoj postojeće tehnologije CD-RW/DVD-R firme Pioneer koji je postao raspoloživ krajem 1999. godine. Od samog početka, prvenstveni cilj projekta bio je da se napravi format koji bi se bez napora spojio sa postojećim DVD okruženjem. Na primer, diskovi DVD-RW ne koriste zaštitne kertridže, što im dozvoljava da se koriste sa mehanizmima za postavljanje diskova u svim postojećim plejerima i drugim uredjajima. Format takodje odredjuje relativno veliku refleksivnost površine, što olakšava standardnoj optici u uredjajima za reprodukciju da prepozna i reprodukuje sadržaj diskova. Sa tačke gledišta proizvodnje, medijumi DVD-RW se sklapaju koristeći četvoroslojni proces, vrlo sličan onom za pravljenje medijuma DC-RW. To omogućava da se postojeće proizvodne linije za diskove iskoriste za proizvodnju DVD-RW bez većeg ponovnog opremanja.
     Diskovi DVD-RW koriste tehnologiju pro-mene faze za čitanje, upisivanje i brisanje informacija. Laserski zrak talasne dužine od 650 nm zagreva leguru koja menja fazu, tako da bude ili kristalna (reflektivna) ili amorfna (tamna, nereflektivna), zavisno od nivoa temperature i stepena hladjenja. Rezultujuća razlika izmedju upisanih tam-nih tačaka i izbrisanih, reflektivnih područ-ja izmedju tačaka je način kako uredjaj mo-že da razazna i reprodukuje upisane infor-macije.
     Medijumi DVD-RW koriste istu fizičku šemu za adresiranje kao i medijumi DVD-R. Za vre-me upisivanja, laser uredjaja prati mikroskopski žljeb da bi osigurao dosledno smeštanje po-dataka po spiralnoj stazi. Zidovi mikroskopskog žljeba su modulisani u sinusnom obliku, tako da uredjaj može da ga čita i poredi sa jednim oscilatorom, radi precizne rotacije diska. Ovaj modulisani oblik se naziva "oscilujući žljeb", jer zidovi žljeba osciluju od jedne do druge stra-ne. Taj signal se koristi za vreme upisivanja i nema nikakvog efekta za vreme procesa repro-dukcije. Od svih formata porodice DVD, jedino ovaj koristi osciljujuće žljebove.
     Unapred formatirana šema za adresiranje se koristi za identifikovanje fizičkih adresa mesta gde se upisuju blokovi. Ta šema se sastoji od niza mikroskopskih otvora, koji su napravljeni u područjima polja izmedju žljebova.

     Prvi kućni DVD-RW video rekorder, izbačen na tržište u Japanu krajem 1999. godine, koris-tio je nov format VR (Video Recording - video upisivanje). Zbog toga, diskovi uradjeni po-moću video rekordera nisu mogli da se prikazuju na postojećim DVD uredjajima za reproduk-ciju; oni su bili kompatibilni na "fizičkom sloju", ali ne i na "aplikacionom sloju". Kasnije us-vajanje DVD-Video formata rešilo je ovo posebno pitanje i uredjaj DVR-A03 firme Pioneer - uveden 2001. godine - obezbedio je najpotpunije upisivanje do danas, jer je bio sposoban da upisuje na sve medijume DVD-R, DVD-RW, CD-R i CD-RW.
Medjutim, uprkos svojim ciljevima projekta - u praksi su ostale brojne prepreke punoj kompa-tibilnosti medijuma DVD-RW sa postojećim uredjajima za reprodukciju. Na primer, neki uredjaji su zbunjeni manjom refleksivnošću medijuma DVD-RW misleći da se radi od dvosloj-nom disku, pa uzalud pokušavaju da pronadju nepostojeći drugi sloj. To može da ima za po-sledicu da neki uredjaji za reprodukciju ili uredjaji za DVD-ROM ne mogu da prikazuju dis-kove DVD-RW. Neki uredjaji za reprodukciju utvrdjuju koja vrsta diska je postavljena, čita-jući identifikacioni kôd koji postoji na svim medijumima DVD. Kako je DVD-RW nov for-mat, neki uredjaji mogu da ne prepoznaju vrstu diska i odbiju da ih prikazuju. Oba ova pro-blema mogu da se reše veoma malim izmenama u uredjaju za reprodukciju ili njegovom pri-padnom firmveru.
     Drugi problem se tiče područja u verziji 1.0 medijuma DVD-RW (izdatoj samo u Japanu kra-jem 1999. godine), koje je osiguravalo da ključevi za dešifrovanje upotrebljeni da obezbede sadržaj filmova ne mogu da se upišu. Ovo područje ne može da čita gotovo ni jedan video plejer ili uredjaj za DVD-ROM. Ovaj problem je rešavan u sledećoj verziji 1.1 medijuma DVD-RW.
Jedna od glavnih tvrdnji u vezi sa trećim formatom DVD za ponovni upis - DVD+RW - je da on obezbedjuje bolju kompatibilnost od bilo koga od svojih suparnika.

DVD+RW

     Dosledno sukobu koji je pratio DVD od samog početka, specifikacija DVD-RAM je bila kompromis izmedju dva različita predloga datih od strane glavnih učesnika - firmi Hitachi, Matsushita Electric i Toshiba sa jedne i saveza Sony/Philips sa druge strane - ali sa prvenstve-nim pouzdanjem u onaj koji je dala prva grupa.
     Koliko su Sony i Philips bili zbog toga nezadovoljni, postalo je jasno u leto 1997. godine kada su oni, zajedno sa firmom Hewlett-Packard, raskinuli sa dogovorenim formatom da bi razvili drugi, za ponovni upis sa promenom faze, koji je nazvan DVD+RW. Taj format je zasnovan na tehnologijama DVD i CD-RW i nije kompatibilan sa standardom DVD-RAM koji je bio dogovoren pre samo tri meseca. Mada nije odabrao da se povuče iz DVD Foruma, tabor DVD+RW je podneo svoju originalnu specifikaciju u nešto izmenjenom obliku Evropskom udruženju proizvodjača računara (ECMA - European Computer Manufacturers' Association) radi njenog usvajanja kao standarda. Taj fomat DVD Forum nije podržao.
     Oslonac DVD-RAM na kutiju, što je učinilo da izgleda kao velika fleksibilna disketa, izazvao je najglasnije kritike od strane pristalica formata DVD+RW; oni kažu da bi pristup DVD-RAM prisilio buduće uredjaje za DVD-ROM da budu izmenjeni, tako da bi mogli da prihvate i diskove i kutije. Jednostrani DVD-RAM može da se izvadi iz svoje kutije da bi radio u bilo kom uredjaju za DVD-ROM, ali proizvodjači diskova kažu da disk DVD-RAM ne može da bude pouzdano ponovo stavljen na svoje mesto radi daljeg upisivanja podataka. Konzorcijum DVD+RW je pored toga tvrdio da bi zahtevi kertridža DVD-RAM doveli do većih prenosnih mehanizama, ograničavajući na taj način upotrebu tehnologije u leptop računarima i manjim kućištima. Sa druge strane, kompanije koje su ostale uz DVD Forum (Matsushita, Hitachi i Toshiba), tvrdile su da je kertridž DVD-RAM poboljšao pouzdanost, posebno za dvostrane medijume i verovale su da su troškovi i teškoće izrade uredjaja za DVD-ROM fizički kompa-tibilnih sa DVD-RAM bili preterani.
     DVD+RW ima mnogo toga zajedničkog sa suparničkom tehnologijopm DVD-RW, koristeći medijume sa promenom faze i nudeći korisniku iskustvo slično onom od upotrebe uredjaja za CD-RW. Korisnici mogu da upisuju na golom disku, ili da koriste kutiju ili kertridž za medi-jum. To je u suprotnosti sa uredjajima za DVD-RAM koji zahetvaju medijume sa kertridžom.
     Kod formata DVD+RW, na diskove može da se upisuje ili u formatu CLV za sekvencijalni video pristup, ili u formatu CAV za slučajni pristup. "Gubitak povezivanja" je posledica po-trebe da se prekine i nastavi proces upisivanja stalnom bitskom brzinom, sa rezultatom da je disk nekompatibilan sa uredjajima samo za čitanje, kao što su DVD video plejeri i uredjaji za DVD-ROM. "Povezivanje bez gubitaka" je tehnika razvijena posebno za DVD+RW koja - kroz svoju podršku za upisivanje različitom bitskom brzinom (VBR - variable bit rate recor-ding) - dozvoljava video primenama da prekinu i nastave sa procesom upisivanja bez ikakvih posledica u gubitku povezivanja. Da bi se to uradilo, potrebno je da se bilo koji blok podataka upiše na tačno mesto sa visokom preciznošću (unutar 1 mikrona). U tu svrhu, žljeb diska je masterovan sa visokom frekvencijom oscilovanja koja osigurava da upisivanje može da počne i da se zaustavi na tačno odredjenim mestima. Zajedno sa opcijom upravljanja da ne bude ne-ispravnosti, ova osobina dozvoljava da se na diskove DVD+RW upisuje na način koji daje najveću kompatibilnost sa postojećim DVD plejerima i uredjajima.
     U svoj početnom stanju, sloj za upisiva-nje diska DVD+RW je polikristal. Za vreme upisivanja, fokusirani laserski zrak selektivno zagreva područja mate-rijala koji menja fazu izbad temperature topljenja (500-7000C), tako da svi ato-mi u tom području mogu da se brzo kreću u tečnom stanju. Tada, ako se do-voljno brzo ohladi, slučajno tečno sta-nje se "zamrzne" i dobija se takozvano amorfno stanje. Ako je sloj koji menja fazu zagrejan ispod temperature toplje-nja, ali iznad temperatire kristalizacije (2000C) dovoljno dugo vremena - atomi se ponovo vraćaju u uredjeno, odnosno kristalno stanje.
Amorfna i kristalna stanja imaju različite indekse odbijanja i zato mogu da se optički razliku-ju. U sistemu DVD+RW, amorfno stanje ima manju refleksivnost od kristalnog stanja i, za vreme čitanja, to proizvodi signal identičan onom koji ima običan dvoslojni disk DVD-ROM, što čini mogućim čitanje diskova DVD+RW na uredjajima za DVD-ROM i DVD Video ple-jerima.
     Medijum za promenu faze se sastoji od ižljebljenog polikarbonatnog supstrata na koji je nane-seno više slojeva (obično četiri). Supstrat je izliven sa spiralnim žljebom za servo vodjenje, informacijama za adrese i drugim podacima. Sloj za promenu faze (upisivanje) je u sendviču izmedju dielektričnih slojeva koji odvode prekomernu toplotu sa sloja za upisivanje. Materijal za promenu faze koji se obično koristi je legura Ag-In-Sb-Te. Hemijski sastav sloja za prome-nu faze odredjuje minimalno vreme kristalizacije. Struktura diska (debljina slojeva, toplotni kapaciteti i toplotna provodljivost) odredjuje brzinu hladjenja za vreme upisivanja. Da bi se dobile željene karakteristike upisivanja, važna je precizna kontrola sastava sloja za upisivanje. Uopšteno govoreći, male snage upisivanja se postižu upotrebom tankih slojeva. Debljina slo-jeva i indeksi odbijanja odredjuju optičke karakteristike medijuma za promenu faze.
Najveća prednost formata DVD+RW možda se nalazi se oblasti kompatibilnosti. Njegove pri-stalice tvrde da je to jedina tehnologija DVD za ponovni upis koja nudi laku zamenu medijuma izmedju okruženja potrošačke elektronike i personalnih računara i da je taj format bio kompatibilan sa većinom od više od 35 miliona instaliranih DVD Video plejera i uredjaja za DVD-ROM krajem 1999. godine. Zapisi napravljeni pomoću DVD Video rekordera na disko-vima DVD+RW - 4 sata vremena za upis/čitanje po strani - mogu da se prikazuju na DVD Video plejerima kao i na PC računarima sa uredjajem za DVD-ROM i mogućnošću video de-kodovanja MPEG-2. Pored toga, DVD+RW nudi mogućnost kombinovanja video signala i di-gitalnih podataka u jednom sistemu datoteka, što je potrebno za snimanje multimedijskih primena.
     Firma Hewlett-Packard je bila prva koja je najavila uredjaj za DVD+RW - obećavajući da će njen DVD uredjaj za upisivanje 3100i od 3.0 Gbajta doći na tržište SAD do jeseni 1999. godi-ne. Medjutim, približno u vreme kada se očekivalo da se uredjaj pojavi na tržištu, firma Hewlett-Packard je objavila da će se umesto njega usredsrediti na verziju od 4,6 Gbajta koja treba da izadje za 12 do 18 meseci, tvrdeći da nema mnogo smisla da se to dogodi ranije, zato što u to vreme uredjaji za DVD-ROM nisu bili uy stanju da čitaju ni medijume od 4,7 Gbajta ni diskove DVD+RW. Ovo pitanje kompatibilnosti je zatim rešavano početkom 2000. godine.
     U martu 2001. godine, savez za DVD+RW je objavio da je potpuna ponuda proizvoda DVD+RW - uredjaji za podatke i DVD+RW Video rekorderi - bila očekivana da bude raspo-loživa kod kompanija članica pre kraja te godine. To obećanje je bilo na korak bliže svom is-punjenju nekoliko meseci kasnije, kada je firma Hewlett-Packard najavila svoj DVD uredjaj za upisivanje dvd100i - predvidjen da bude raspoloživ u SAD u jesen 2001. godine. Projekto-van da bude kompatibilan sa većinom DVD uredjaja za reprodukciju na tržištu, uredjaj Hewlett-Packard će biti u stanju da čita diskove za CD-ROM i DVD brzinama 32x i 8x res-pektivno i da ponovo upisuje na medijume CD-R, CD-RW i DVD+RW brzinama od 12x, 10x i 2,4x respektivno. Imajući u vidu takmičenje sa svojim suparničkim formatima, i cene uredja-ja i cene diskova su postavljene da budu niže od onih kod proizvodjača koji koriste formate DVD-RW ili DVD-RAM.