27162

Digital Versatile Disc (DVD)

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Digital Versatile Disc DVD 12. История появления DVD К концу 1994 года в технической прессе стали появляться сообщения о том что известный тандем SONY PHILIPS подаривший миру технологию CD готов представить на суд потребителю еще более совершенный носитель идеально подходящий для записи информации практически любого характера. В процессе работы над новым носителем несколько раз менялось его название отражая основные намерения разработчиков на том или ином этапе: MMCD MultiMediaCD; HDDVD High Density Digital Video Disc; HDCD...

Русский

2013-08-19

187 KB

3 чел.

PAGE  12

Лекция 7

12.1. Digital Versatile Disc (DVD)

12.1.1. История появления DVD

К концу 1994 года в технической прессе стали появляться сообщения о том, что известный тандем SONY/PHILIPS, подаривший миру технологию CD, готов представить на суд потребителю еще более совершенный носитель, идеально подходящий для записи информации практически любого характера. Система на основе нового носителя была разработана с учетом самых последних достижений в области прикладной химии, оптики, микроэлектроники, информатики и способна в недалеком будущем прийти на смену всему тому, что было создано на базе CD.

В процессе работы над новым носителем несколько раз менялось его название, отражая основные намерения разработчиков на том или ином этапе:

- MMCD (MultiMediaCD);

- HD-DVD (High Density Digital Video Disc);

- HD-CD (High Density CD).  

С целью скорейшего завоевания рынка проигрыватели новой системы планировалось делать совместимыми со всеми существовавшими тогда носителями информации в формате CD. Правда, совместимость могла быть только односторонней – проигрыватели CD и дисководы CD-ROM не смогли бы воспроизводить диски MMCD.

Объяснялось это наличием множества технических новшеств, справиться с которыми CD-устройства были бы не в состоянии. Прежде всего, это двухслойная структура диска MMCD. Кроме обычного отражающего информационного слоя, толщина которого равнялась 0,05 мкм (у CD – 0,1 мкм), над ним располагался еще один информационный слой (0,05 мкм) – полупрозрачный (или полуотражающий – как кому больше нравится). Расстояние между этими двумя слоями всего 0,04 мкм. В остальном конструкция диска похожа на CD – подложки из поликарбоната (1,2 мм), защитный лаковый слой со стороны информационного – 10 мкм. Поверх него – этикетка (рис. 12.1).

Но ёмкость каждого информационного слоя должна была быть 3,7 Гбайт – почти в 6 раз больше, чем у CD. А всего на двухслойном диске планировалось разместить 7,4 Гбайт информации.

Такая большая ёмкость диска объясняется использованием лазера с более короткой, чем у CD, длиной волны излучения – 0,635 мкм (красный свет), и оптической системы с числовой апертурой 0,52. У CD те же параметры – 0,78 мкм и 0,45 соответственно. Такие усовершенствования позволяют получить световое пятно гораздо меньших размеров, чем у CD, что, в свою очередь, обеспечивает возможность уменьшения более чем в два раза геометрических размеров пит и расстояния между дорожками. При использовании компрессии по стандарту MPEG2 на таком диске можно разместить 135 минут видеозаписи вещательного качества.

Вскоре, однако, выяснилось, что не только SONY и PHILIPS озабочены созданием нового высокоплотного носителя. Группа компаний во главе с японской фирмой TOSHIBA (MATSUSHITA, HITACHI, PIONEER, THOMSON, MCA, TIME WARNER и MGM (UA)) предложила свой стандарт на дисковый носитель, подобный диску MMCD. Даже названия у них были чем-то схожи: SD-DVD (Super Density Digital Video Disc) перекликается с HD-DVD.  Другое название – SDD (Super Density Disc) похоже на HD-CD. Совпадают и основные параметры обоих дисков. SD-DVD тоже имеет двухслойную структуру, однако, она несколько иная, чем у MMCD, ибо образуется за счет того, что склеиваются вместе две половинки диска, каждая из которых имеет толщину 0,6 мм (рис. 12.2). Поэтому считывание такого диска должно производиться с обеих сторон. Глубина расположения информационного слоя у SD-DVD получается при этом вдвое меньшей. Зато информационная ёмкость каждой стороны оказывается большей – 5 Гбайт против 3,7 Гбайт у MMCD. Всего на обеих сторонах помещается 10 Гбайт – почти в 15 раз больше, чем у обычного CD. Для записи видеофильмов здесь также предполагалось использование компрессии по стандарту MPEG2 так, чтобы получалось 135 минут видеоизображения вещательного качества. Технические параметры стандарта SD-DVD приведены ниже.

Диаметр диска, мм ……………………………………………120

Толщина диска (склеенного из двух половинок), мм………1,2

Информационная ёмкость, Гбайт:

на одной стороне ……………………………………………5

на двух сторонах ……………………………………………0,725

Длина волны излучения лазера, нм………………………….650

Числовая апертура объектива………………………………..0,6

Коррекция ошибок ……………………………………………код Рида-Соломона

Время записи видеоизображения, мин:

на одной стороне ……………………………………………135

на двух сторнах………………………………………………270

Средняя скорость потока данных (звук и

изображение одновременно), Мбит/с………………………4,94

Оказалось, что такое сходство стандартов, разработанных разными группами фирм, вовсе не случайно. Обе группы при разработке учли рекомендации, ранее сформулированные для них консорциумом крупнейших представителей индустрии развлечений Hollywood Digital Video Disc Advisory Group, включающего в себя таких гигантов, как Columbia Pictures, MGM, Disney, MGA/Universal, Paramount, Viacom и Warner Brothers. Эта группа подготовила целый ряд предложений, направленных на кардинальное повышение качества видеопродукции и защите авторских прав на неё.

С этой целью летом 1994 года по инициативе было организовано и проведено широкое обсуждение направлений создания нового носителя совместно с фирмами-изготовителями аппаратуры для цифровой видеозаписи.

Как подчеркивалось в выдвинутых предложениях, непременными свойствами нового носителя видеозаписи должны быть следующие свойства:

♦ возможность записи на один диск полнометражного художественного фильма;

♦ качество изображения должно быть лучше, чем у любого существующего видеоаппарата, включая проигрыватель лазерных видеодисков;

♦ Новые аппараты должны быть совместимыми со всеми существующими CD-устройствами;

♦ Должна быть обеспечена возможность записи звукового сопровождения не менее чем на трех-пяти языках;

♦ запись должна быть защищена от пиратского копирования;

♦ Должна быть предусмотрена возможность изменения формата записи, т.к. в будущем предполагается расширение рынка широкоэкранных фильмов;

♦ должна быть предусмотрена возможность записи на одном диске нескольких версий одного и того же материала с возможностью введения пароля.

После долгого и всестороннего обсуждения двух предложенных вариантов стандарта на систему высокоплотной записи к концу 1995 – началу 1996 года заинтересованные стороны наконец-таки пришли к единому мнению относительно технических параметров нового носителя. Требования эти были сформулированы вначале только для видеозаписи, поскольку основной задачей, поставленной перед разработчиками, было все-таки создание именно видеоносителя. Даже его название – «DVD» вначале означало именно «Digital Video Disc» (вопреки бытующему сейчас мнению) – как и у прототипов (HD-DVD и SD-DVD). Но, поскольку было ясно, что новый носитель годится и для хранения любой другой информации, то название «DVD» надо было поменять на какое-нибудь другое, отражающее его универсальность. Однако название всем нравилось, и менять его никто не хотел. Поэтому решили подыскать для буквы «V» иное, более подходящее значение. Перебрав множество вариантов из словаря, остановились на слове «versatile», которое означает «многопрофильный, разносторонний, легко изменяющийся». Надо заметить - слово не очень удачное в смысле его произношения – и не только для русских, но и для французов, итальянцев, испанце и немцев – не говоря уж о японцах, китайцах, корейцах и других представителей восточных государств. Но ничего более подходящего на букву «V» найти не удалось. Так и осталось за аббревиатурой «DVD» словосочетание «Digital Versatile Disc».

В конструкции самого диска отразились технические решения обеих групп разработчиков – диск может быть односторонним однослойным, односторонним двухслойным, двухсторонним однослойным и двухсторонним двухслойным, т.е. может иметь до четырех информационных слоев.

Окончательные параметры DVD следующие:

• Диаметр диска, мм……………………………………..120

• Толщина диска, мм…………………………………….1,2 (0,6×2)

• Емкость диска, Гбайт…………………………………..4,7 на каждом

информационном слое

• Шаг дорожки, мкм……………………………………..0,74

• Минимальная длина пит, мкм………………………....0,451

• Длина волны излучения лазера, нм…………………...650/635

• Числовая апертура объектива…………………………0,6

• Коррекция ошибок……………………………………..CIRC Plus

• Модуляция сигнала…………………………………….EFM Plus (8-16)

• Среднее значение скорости потока данных, Мбит/с...4,69

• Тип компрессии видеоданных………………………...MPEG2

• Звуковой сигнал:

- CD-Audio

- MPEG1 Audio или MPEG2 Audio

- Dolby Digital (AC-3)

• Максимальное число звуковых каналов………………8

• Максимальное число

 дополнительных каналов (субтитры)………………….32

• Длительность видеозаписи

 на каждом информационном слое, мин……………….133

12.1.2. Конструкция диска DVD

К настоящему времени получили распространение четыре конструктивно различных типа дисков, имеющих от одного до четырех информационных слоёв. С учетом того, что кроме 120-миллиметрового диска выпускается еще и 80-миллиметровый, всего получается 8 наименований, отличающихся своей информационной ёмкостью. Их данные приведены в таблице 12.2.

Таблица 12.2

Конструктивный тип диска

80 мм

120 мм

Ёмкость, Гбайт

Наименование

Ёмкость, Гбайт

Наименование

SSSL

1,46

DVD-1

4,7

DVD-5

SSDL

2,66

DVD-2

8,54

DVD-9

DSSL

2,92

DVD-3

9,4

DVD-10

DSDL

5,32

DVD-6

17,08

DVD-17

 

Рассмотрим эти типы дисков подробнее.

Однослойный односторонний – SSSL (Single Sided Single Layer) (рис. 12.3). Представляет собой две склеенные подложки толщиной 0,6 мм каждая. Одна из них – та, на которой имеется информационный слой, изготовлена из прозрачного поликарбоната. Другая изготовлена из непрозрачной пластмассы. На ней, разумеется, информационного слоя нет, и предназначена она только для того, чтобы обеспечить нужную толщину диска. На нее наносится этикетка. Информационный слой металлизирован слоем алюминия толщиной 0,05 мкм.

    

Двухсторонний однослойный (флиппер-диск)DSSL (Double Sided Single Layer) (рис. 12.4). Аналогичен SSSL, но информационный слой имеется на каждой из двух подложек. Отсюда – общая емкость диска в два раза больше, чем у SSSL. Неудобен тем, что в проигрывателях с одной считывающей головкой при просмотре фильма приходится извлекать его из дисковода и переворачивать.

Односторонний двухслойный – SSDL (Single Sided Double Layer) (рис. 12.5). Так же, как и DSSL, имеет информационный слой на каждой подложке, но считывается, в отличие от него, с одной и той же стороны. Дело в том, что информационный слой на одной из подложек (той, сквозь которую осуществляется считывание) металлизирован не алюминием, а тончайшим полупрозрачным слоем золота или кремния. При считывании луч лазера может фокусироваться либо на поверхности полупрозрачного слоя, либо на поверхности непрозрачного слоя, металлизированного алюминием. При склеивании двух подложек между ними вводится расплавленный прозрачный фотополимер, который затем подвергается облучению потоком ультрафиолетовых лучей и затвердевает. Толщина его составляет доли микрона. Поскольку уровень шумов носителя здесь значительно выше, а уровень полезного сигнала ниже, чем у SSSL и DSSL, питы приходится делать гораздо крупнее стандартных и информационная ёмкость диска получается меньше, чем у DSSL, который тоже имеет два информационных слоя.

Особенностью диска SSDL является то, что если на нем записан DVD-Video или DVD-Audio, то первый слой (полупрозрачный) считывается как обычно – от центра к краю, а вот второй (непрозрачный) – от края к центру. Это делается для того, чтобы во время перехода от одного слоя к другому программа, записанная на нем, не прерывалась. Однако если диск SSDL представляет собой DVD-ROM, то оба слоя считываются от центра к краю.

Двухсторонний двухслойный – DSDL (Double Sided Double Layer) (рис. 12.6). Диск с двумя информационными слоями на каждой из подложек. При изготовлении таких подложек один информационный слой покрывают полупрозрачным слоем золота или кремния, после чего наносят жидкий фотополимер и прикладывают матрицу с рельефом второго информационного слоя. После отвердевания фотополимера под воздействием ультрафиолетовых лучей, на получившийся рельеф напыляют слой алюминия. Две подложки склеивают вместе и получают диск с четырьмя информационными слоями. Емкость его в два раза больше, чем у SSDL.

Цифры в названиях типов дисков отражают их примерную емкость (DVD-5, DVD-9, DVD-10 и т.д.).

По характеру записанной информации диски можно разделить на три типа – DVD-Video, DVD-Audio и DVD-ROM.

На DVD-Video записываются видеопрограммы. DVD-Audio служит источником высококачественных звуковых программ. На DVD-ROM, как правило, записываются компьютерные программы, текстовая, графическая и прочая информация, в том числе может быть записан звук или видео. В этом отношении DVD-ROM, кроме гораздо большей информационной емкости, ничем не отличается от CD-ROM.

По отношению к возможности записи на диски новой информации их тоже можно разделить на три типа.

1. Диски только для чтения.

К ним относятся диски всех трех вышеупомянутых типов в случае, если они изготовлены путем тиражирования в заводских условиях. Изменение записанной на них информации невозможно.

2. Диски для однократной записиDVD-R (Recordable).

Как правило, имеют емкость SSSL – 4,7 Гбайт, хотя уже появились диски DVD-R с емкостью DSSL. Запись на них можно производить всего один раз, так же как на CD-R. В зависимости от содержания и способа размещения данных, диск DVD-R после записи приобретает свойства того формата, в котором производилась запись (DVD-Video, DVD-Audio или DVD-ROM) и в дальнейшем может воспроизводиться теми же устройствами, что и одноименные диски заводского производства. Но может и не воспроизводиться. Причин такого явления две.

Во-первых, оптический контраст записи на DVD-R значительно ниже, чем у записи на тиражированном диске, и далеко не все дисководы способны надежно распознавать информацию в таких условиях, то есть всё зависит от типа дисковода.

Во-вторых, при подготовке записываемого материала должен быть проведен полноценный премастеринг, включающий в себя формирование всей необходимой для считывания данного формата информации служебного характера. Если подготовка проводилась по какой-нибудь другой программе, то воспроизведение будет возможно только на том дисководе, на котором производилась запись. Или на другом, но с применением той же программы. Её, кстати, можно записать на том же диске.

3. Диски для многократной записи.

Их сейчас известно три вида – DVD-RW, DVD+RW и DVD-RAM. Это однослойные односторонние диски и емкость их не превышает SSSL. Запись их, так же и CD-RW, осуществляется путем изменения фазового состояния вещества информационного слоя. В качестве такого вещества может использоваться сплав германия, сурьмы и теллура (GeSbTe), который при разогреве до соответствующих температур способен переходить из кристаллического состояния в аморфное и обратно. Ниже слоя такого вещества располагается отражающий слой. При считывании информации лучом лазера малой мощности отраженный пучок меняет свою интенсивность.

DVD-RW (Rewritable – перезаписываемый). Основной разработчик – фирма PIONEER. Поддержан фирмами JVC, HITACHI, KENWOOD, LG, MITSUBISHI, SHARP. Утвержден консорциумом по DVD. Емкость – 4,7 Гбайт.

DVD+RW. Основной разработчик – PHILIPS. Поддержан фирмами SONY, THOMSON, YAMAHA. Консорциумом по DVD не утвержден. Емкость – 2,8 Гбайт. Некоторые особенности характера записи DVD+RW позволяют считывать с нег информацию только с помощью аппаратов PHILIPS, SONY, THOMSON и YAMAHA.

DVD-RAM (Read Access Memory – память с произвольным доступом). Основной разработчик – Panasonic. Поддержан фирмами HITACHI, TOSHIBA и SAMSUNG. Утвержден консорциумом по DVD. Емкость может быть от 2,8 Гбайт до 5,2 Гбайт. Его запись и считывание могут осуществляться только соответствующими устройствами или устройствами, специально адаптированными для этого.

Перезаписываемые диски, так же как и DVD-R, в случае копирования на них информации с дисков DVD-Video, DVD-Audio и DVD-ROM, приобретают свойства того формата, к которому относится эта информация, и теоретически должны считываться соответствующими DVD-устройствами. Но, как и в случае с DVD-R, это не всегда так. Оптический контраст записи (разница между интенсивностью отраженного от поверхности диска света, соответствующего нулям и единицам записанного сигнала) у тиражированных дисков составляет 45…85% («0» - «1»), а у дисков DVD-RW и DVD+RW всего 18…30% (за 100% здесь принята интенсивность падающего пучка). Те дисководы, которые не рассчитаны на воспроизведение записей с таким контрастом (в их число входят все дисководы первых поколений), конечно же, считывать реверсивные диски не смогут.

Что же касается DVD-RAM, то они имеют еще меньший контраст – 12…25%. Кроме того, в силу характера магнитооптической записи для ее воспроизведения требуется несколько иная конструкция оптической головки.

Как говорилось выше, все диски DVD имеют защиту от прямого копирования, что не позволяет осуществлять их перезапись в цифровом виде. Поэтому подготовку информации для записи (премастеринг) придется проводить с помощью имеющихся в наличии средств – DVD-рекордера или компьютера с приводом DVD-RW (или другого типа). Как следствие, организация записанного материала может отличаться от той, которую «понимает» DVD-плеер и воспроизведение может стать невозможным именно по этой причине.

Как уже отмечалось, по характеру записанной информации диски DVD делятся на три типа: DVD-Video, DVD-Audio и DVD-ROM, причем последний отличается от CD-ROM только гораздо большей емкостью. Два других типа, в отличие от их аналогов формата CD, предполагают совершенно иное качество материала. Имеет смысл рассмотреть их более подробно.

12.1.3. DVD-Video

Этот тип диска, как следует из его названия, является носителем видеопрограмм. Программы, записанные на нем, имеют высочайшее качество, приближенное к вещательному. Кроме того, благодаря большому объему содержащейся на диске служебной информации, проигрыватели DVD-Video обеспечивают пользователю невиданное ранее количество разнообразных сервисных возможностей.

Видеоинформация, в том числе субтитры и прочие графические элементы изображения, записываются на диск, как правило, с использованием технологии сжатия данных по стандарту MPEG2. Такая технология предполагает неравномерность скорости потока информации, считываемой с диска. В процессе воспроизведения скорость потока зависит от динамики видеосюжета – если в кадре много движения, то скорость потока увеличивается, если картинка статична или в ней мало движения, то снижается. Средняя скорость общего потока данных (видео, звук, субтитры и пр.) – 4,69 Мбит/с. Максимальная же может достигать 9,3 Мбит/с. Разрешение видеоизображения при таком способе сжатия получается 720 пикселей на 480 строк, а продолжительность фильма, который можно записать на один информационный слой диска – до 135 минут.

Кроме того, видеоизображение может быть записано со сжатием по стандарту MPEG1, который предполагает фиксированную скорость кодирования потока данных. Картинка при этом получается менее качественной, с разрешением всего 352 пикселя на 240 строк.

Одной из экзотических особенностей DVD является то, что пользователь может рассматривать происходящее на экране телевизора в нескольких различных ракурсах, свободно переходя от одного к другому по своему усмотрению. Для этого ему достаточно нажимать кнопку «Изменение угла зрения» на пульте дистанционного управления проигрывателем. Такая возможность обеспечивается за счет того, что фильмы для записи на DVD снимаются несколькими камерами, видеопотоки от которых мультиплексируются и записываются на диск. Число камер может быть от одной до девяти. Здесь всё зависит как от замысла режиссера, так и от продолжительности фильма. Если фильм длинный и его продолжительность приближается к максимальной (135 минут), то суммарная скорость потока данных, который получается при совмещении нескольких видеопотоков и потока звуковых данных, может оказаться настолько большой, что превысит возможности системы DVD. Тогда количество ракурсов придется ограничить. Если же фильм достаточно короткий, то число ракурсов определяется только  возможностями съемки и замыслом режиссера. Следует отметить, что при одновременной записи видеопотоков от большого количества камер, максимальную скорость данных внутри каждого из них приходится ограничивать, и качество изображения получается несколько хуже. Тем не менее, оно все еще остается достаточно высоким.

Еще одной особенностью DVD является то, что фильмы здесь можно смотреть в двух вариантах – в стандартном формате с соотношением сторон 4:3 и широкоэкранном – 16:9. Записывается на диск один вариант – стандартный 4:3. Но декодер MPEG2 может трансформировать изображение в широкоэкранное.

Очень примечательно звуковое сопровождение фильмов на DVD-Video. Оно может быть в четырех вариантах.

Первый соответствует стандарту CD-Audio, а если уж быть точным, то стандарту R-DAT – 16 бит/48 кГц. Компрессия здесь не используется. С точки зрения качества – это самый лучший вариант. Записанный таким способом звук может быть перекодирован в объемный по системе Dolby Surround. Но это зависит от того, предусмотрена ли такая система перекодирования в конкретной модели проигрывателя, что совсем не обязательно.

Второй вариант – многоканальный звук по системе Dolby Digital (AC-3). Этот вариант обеспечивает шесть звуковых каналов – пять основных (передние – правый, центральный и левый; тыловые – правый и левый) с полосой частот 3…20000 Гц и один дополнительный – низкочастотный с полосой частот 3…120 Гц. Такая система известна как 5.1-канальная. Разрешение здесь может быть от 16 до 24 разрядов при частоте дискретизации 48 кГц, но со сжатием. Поскольку воспроизведение такого звука предполагает наличие в проигрывателе соответствующего декодера, а также соответствующего усилителя и акустических систем, то предусмотрено его преобразование в Dolby Surround, когда эффект объемного звучания достигается с помощью только двух акустических систем. Если же нет и такого декодера, то звуковое сопровождение будет обычным – моно или стерео.

Третий вариант – с использованием компрессии по стандарту MPEG1 Audio либо по стандарту MPEG2 Audio. Последний позволяет перекодировать звук как в Dolby Digital, так и в Dolby Surround. Но это также зависит от наличия в проигрывателе соответствующих транскодеров. Такой вариант звукового сопровождения чаще всего используется в Европе.

И, наконец, четвертый вариант – это тоже шестиканальный  (5.1-канальный) цифровой объемный звук мастер-класса в стандарте DTS (Digital Theatre Systems). Этот вариант – самый лучший с точки зрения эмоционального восприятия.

Что же касается речевого сопровождения, то оно может быть записано на восьми языках (хотя может быть и меньше). Пользователь может выбрать любой из них по своему усмотрению.

Кроме того, изображение может сопровождаться субтитрами на 32-х языках мира, в том числе самых экзотических. Пользователь также может выбрать один из них или убрать субтитры с экрана. Для этого на пульте ДУ предусмотрены кнопки «Субтитры. Вкл./Выкл.» и «Изменение субтитров». Однако, количество каналов речевого сопровождения, так же как и каналов с субтитрами, зависит только от желания создателей фильма и их может быть гораздо меньше и даже может не быть совсем.

Еще одной новинкой, использованной в системе DVD-Video, является так называемый «родительский код». Этот код не позволяет детям до определенного возраста просматривать содержимое некоторых дисков или определенных фрагментов на них. Возможность введения «родительского кода» закладывается еще на стадии изготовления диска. Если кодируются фрагменты фильма, то предусматриваются их варианты с более «мягким» содержанием. Родители имеют возможность подтвердить запрет введением своего кода в проигрыватель. После того как подтверждающий код введен, просмотреть запрещенный можно только после введения соответствующего пароля, который могут знать только те, кому его сообщили. В противном случае будет воспроизводиться другой вариант фрагмента, на который запрет не распространяется. Такого рода кодирование нашло своих сторонников в основном в США. В Европе же особым успехом не пользуется.

Обеспечив пользователя широким набором сервисных возможностей, разработчики и производители DVD-продукции вместе с тем создали для него еще и ряд серьезных ограничений. К числу таких ограничений относятся региональное кодирование и системы защиты от копирования.

Как было заявлено с самого начала, целью введения регионального кодирования является защита рынков сбыта видеопродукции путем ограничения импорта. Для этого диски DVD и DVD-проигрыватели снабжаются региональным кодом, который позволяет считывать содержимое дисков только аппаратами своего региона. Весь мир поделен на шесть географических зон, каждой из которых присвоен свой код:

1 – США и Канада;

2 – Япония, Западная Европа, ЮАР, Турция и Средний Восток;

3 – Юго-Восточная Азия;

4 – Австралия, Новая Зеландия, Океания и Латинская Америка;

5 – Россия, страны СНГ, Африка, Центральная Азия и Северная Корея;

6 – Китай.

Идея введения регионального кода принадлежит Голливуду и направлена, судя по всему, в первую очередь на защиту своей собственной продукции. Опыт нескольких лет существования DVD показал, что, как и ожидалось с самого начала, такая идея, ничего, кроме массы неудобств, пользователю не принесла. Зато производители видеофильмов сполна воспользовались ею в своих интересах, устанавливая цены с большой разницей на одну и ту же продукцию в разных регионах. В Европе и в Японии региональное кодирование успехом не пользуется, поэтому производимые там диски не всегда имеют региональный код, а конструкция проигрывателей DVD позволяет потребителю тем или иным способом обойти это неудобство.

Однако самым главным неудобством для потребителя были разнообразные системы запрета копирования, с помощью которых производители дисков пытались охранять свои права, препятствуя размножению видеопрограмм путем их перезаписи. Но все эти системы не прижились.

12.1.4. DVD-Audio

Требования к звуковой версии DVD в общих чертах были сформулированы еще в середине июня 1998 года, однако массовое производство дисков и проигрывателей долгое время сдерживалось из-за неясности ситуации с защитой от копирования.

Основным требованием, обеспечивающим сверхвысокое качество звуковых программ, записанных на DVD-Audio, является использование линейного кодирование материала (без компрессии) со следующими характеристиками:

Частота дискретизации, кГц………..44,1; 88,2; 176,4 и 48; 96; 192

Разрядность квантования, бит………16, 20, 24

Число независимых каналов…………от 1 до 6 (5.1)

Таким образом, даже наихудший из всех возможных вариантов должен обладать качественными показателями, аналогичными CD-Audio (16 бит/44,1 кГц). Следовало бы предположить, что наилучшим будет шестиканальный звук (5.1-канальный) с параметрами кодирования в каждом из каналов 24 бита/196 кГц. Однако этот вариант, к сожалению, невозможен, поскольку скорость потока данных, которая потребовалась бы для считывания такого объема информации в реальном масштабе времени должна приближаться к значению 27,6 Мбит/с. Максимальная же величина этого параметра у DVD – 9,6 Мбит/с. Поэтому звук с параметрами 24 бит/192 кГц (а также 24 бит/178,4 кГц) возможен только в двух- или одноканальном вариантах (стерео или моно).

С учетом этого обстоятельства, стандартом предусмотрены различные комбинированные варианты с разным разрешением в разных каналах при шестиканальной записи. Наивысший приоритет в таких вариантах отдается правому и левому фронтальным каналам, за ними могут следовать либо центральный, либо угловые тыловые каналы и, наконец, низкочастотный. Пример распределения уровней разрешения и времени звучания однослойного диска при 24-разрядном квантовании приведен в таблице.

Система

Частота дискретизации, кГц

Без компрессии (мин)

С компрессией MLP (мин)

2 канала

2 канала

6 каналов

Пять каналов (две группы)

48

192

96

3 канала – 96 +

2 канала - 48

258

64

43

64

344

86

74

111

Более того, шестиканальное звучание с параметрами 24 бит/96 кГц (скорость потока данных 13,8 Мбит/с) возможно только с использованием специального вида компрессии (все-таки компрессия!) – MLP (Meridian Lossless Packing – упаковка «без потерь», разработанная фирмой MERIDIAN). Правда, этот вид компрессии обеспечивает полное восстановление данных после декодирования – как будто никакой компрессии и не было. Именно поэтому он и допустим в DVD-Audio. Степень сжатия в MLP невелика – объем данных уменьшается всего на 25…55%. Тем не менее, этого достаточно, чтобы данный вариант кодирования можно было воспроизводить в реальном масштабе времени.

В последнее время программы с шестиканальным звучанием могут быть записаны на диск с применением компрессии с потерями - либо по технологии Dolby Digital (AC-3), либо по технологии DTS (Digital Theatre Systems) либо по технологии MPEG2 AAC или MPEG4 AAC. Тем не менее, с учетом того, что большинство воспроизводящих систем домашнего пользования являются все-таки стереофоническими, предусмотрено, что в проигрывателях DVD-Audio шестиканальный звук может воспроизводиться как двухканальное стерео. Для этого аппарат должен включать в себя систему автоматического сведения шести каналов в два. Такая система называется SMARTSystem Managed Audio Resource Technique (техника системного управления звуковыми ресурсами). В отдельных случаях двухканальный (стерео-) вариант может быть записан на диске вместе с шестиканальным. Тогда проигрыватель должен выбрать воспроизведение именно этого варианта, поскольку всякое автоматическое сведение всегда хуже оригинальной записи, сделанной звукорежиссером. Если же двухканальный вариант отсутствует, то будет воспроизводиться шестиканальный и перекодироваться в двухканальное стерео с помощью системы SMART.

Учитывая то, что емкость диска DVD хотя и велика, но не беспредельна, стандартом предусмотрены различные комбинированные варианты с разным разрешением в разных каналах при шестиканальной записи. Наивысший приоритет в таких вариантах отдается правому и левому фронтальным каналам, за ними могут следовать либо центральный, либо угловые тыловые каналы и, наконец, низкочастотный.

Не так давно стандарт на DVD-Audio был дополнен, и теперь он предусматривает возможность записи на диск кроме звукового сигнала еще и элементов видеоинформации – мультимедийного и текстового сопровождения музыки. Таки образом, в будущем, вместе с проигрывателями DVD-Audio и DVD-Video, все большее число моделей будет обладать универсальными функциями, т.е. воспроизводить как диски DVD-Audio, так и диски DVD-Video.

Кроме того, планируется, что проигрыватели DVD-Audio в дальнейшем смогут воспроизводить и диски SuperAudioCD с одноразрядным кодированием DSD (Direct Stream Digital). Но об этом – чуть позже.

12.1.5. Проигрыватели DVD

На рис. 12.7 представлена структурная схема проигрывателя DVD-Video.

Сигнал, считанный с диска оптической головкой, поступает на блок предварительных усилителей, после чего из него формируется цифровой код и выделяются импульсы тактовой синхронизации. Кроме того, сигнал с оптической головки поступает на сервопроцессор, который выделяет и отрабатывает возникающие при воспроизведении диска ошибки фокусировки и автотрекинга.

Информационный сигнал и тактовые импульсы поступают на демодулятор и блок защиты от ошибок (декодер CIRC Plus). В качестве модулирующего кода в DVD используется канальный код 8-16 (EFM Plus), который ставит в соответствие каждому байту информации 16-разрядную канальную группу. Соединительные разряды здесь, в отличие от простого EFM-кода, не используются, поскольку устранение постоянной составляющей и соблюдение ограничений на минимальный и максимальный интервалы обеспечивается другими способами – путем выбора одной из нескольких возможных 16-разрядных комбинаций.

После демодуляции (обратного преобразования 16-разрядных групп в исходные байты информационного потока) из него выделяются служебные  данные и направляются в центральный процессор, управляющий работой всех систем проигрывателя. А видео- и аудиоданные обрабатываются декодером CIRC Plus, который осуществляет деперемежение и коррекцию обнаруженных ошибок. Здесь же происходит выделение сигнала управления двигателем, вращающим диск, и сигналов блочной, кадровой и прочих видов синхронизации.

После этого информационные данные поступают на систему VBR (Variation Bit Rate), которая управляет потоком данных для видеодекодера MPEG2. Поскольку его работа предполагает неравномерную скорость этого потока, зависящую от динамики видеосюжета, то система VBR выполняет роль буфера, накапливающая в ОЗУ данные, считываемые с диска, и передающего их декодеру MPEG2 в ответ на его запрос.

Видеодекодер, кроме того, может работать с данными, компрессированными по технологии MPEG1, которая предполагает постоянную скорость потока данных.

После декомпрессии видеоинформация преобразуется в тот или иной телевизионный формат (NTSC, PAL, SECAM) и поступает на выход проигрывателя (вход телевизора).

Звуковая информация поступает на блок аудиодекодеров (MPEG2, AC-3, DTS), где, в зависимости от способа ее представления на диске, технических возможностей проигрывателя и желания пользователя, происходит ее декодирование или перекодирование. Полученная в результате последовательность отсчетов либо преобразуется в аналоговую форму с помощью внутренних ЦАП, либо поступает на выход в цифровой форме для преобразования во внешнем декодере.

Работой всех систем проигрывателя управляет центральный процессор, который, в свою очередь, управляется пользователем либо с пульта дистанционного управления (ДУ), либо с помощью органов управления на передней панели проигрывателя. У DVD-дисководов роль органов управления выполняет соответствующий драйвер компьютера.

К настоящему времени выпущено уже более сотни моделей DVD-проигрывателей – как стационарных, так и переносных, отличающихся друг от друга объемом сервисных функций, способностью декодировать многоканальный звук, количеством оптических головок (1 или 2), совместимостью с другими разновидностями дисков DVD и CD, качеством воспроизводимого изображения и звука и прочими особенностями.

Что касается совместимости с другими носителями, то здесь неукоснительно выполняется только одно условие – все DVD-проигрыватели способны воспроизводить диски CD-Audio и CD-Video. По отношению к CD-R, CD-RW, а также к DVD-R и DVD-RW такого требования нет, поэтому чаще всего проигрыватели DVD их не воспроизводят или воспроизводят без гарантии качества. Причем последнее относится только к проигрывателям с двумя головками, одна из которых укомплектована лазером с длиной волны излучения 635/650 нм, другая – с длиной волны излучения 780 нм (как у проигрывателей CD). Как говорилось в главе 9, записываемые диски имеют цветную отражающую поверхность, и свет красного лазера DVD-проигрывателя ею частично поглощается.

Структурная схема проигрывателя DVD-Audio показана на рис. 12.8. Она значительно проще схемы проигрывателя DVD-Video и больше похожа на схему проигрывателя CD-Audio. Работа ее понятна без пояснений.


Поликарбонат

Полупрозрачный инфор-мационный слой (Au)

Непрозрачный (отражающий) информационный слой (Al)

Защитный лаковый слой

Этикетка

Рис. 12.1. Конструкция диска MMCD

Поликарбонат

Поликарбонат

тражающие информационные слои

Рис. 12.2. Конструкция диска SD-DVD

Считывание

0,6 мм

0,6 мм

Поликарбонат

Информационный слой, металлизированный алюминием

Непрозрачный (холостой) слой

Рис. 12.3. Конструкция диска SSSL

Считывание

Считывание

0,6 мм

0,6 мм

Поликарбонат

Поликарбонат

Информационные слои, металлизированные алюминием

Рис. 12.4. Конструкция диска DSSL

Считывание

0,6 мм

0,6 мм

Поликарбонат

Поликарбонат

Непрозрачный информационный слой

Полупрозрачный информационный слой

Фотополимер

Рис. 12.5. Конструкция диска SSDL

Считывание

Считывание

0,6 мм

0,6 мм

Поликарбонат

Поликарбонат

Полупрозрачный информационный слой

Полупрозрачный информационный слой

Непрозрачный информационный слой

Фотополимер

Фотополимер

Рис. 12.6. Конструкция диска DSDL

Предварительные усилители. Выделение цифрового кода и тактовой синхронизации

Сервопроцессор

Демодулятор. Декодер

CIRC Plus

ОЗУ

(деперемежение)

Управление двигателем

Органы управления

Центральный процессор

Система VBR

ОЗУ (буферная память)

Видео-декодер MPEG1/2

Аудио-декодеры MPEG2, AC-3, DTS

Кодеры NTSC, PAL, SECAM

Блок

ЦАП

Видеовыход

Аудиовыход

Рис. 12.7. Структурная схема проигрывателя DVD-Video

Сервопроцессор

Предвари-тельные усилители. Выделение цифрового кода и тактовой синхронизации

Демодулятор. Декодер CIRC Plus

Управление двигателем

Органы управления

Центральный процессор

Декодеры

DD, DTS

Кодер SMART

Блок

ЦАП

L

R

Выход 5.1

Выход стерео

Рис. 12.8. Структурная схема проигрывателя DVD-Audio


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53093. Систематизація, узагальнення, корекція знань, вмінь та навичок учнів з теми «Євразія» 68.5 KB
  Унаочнення: фізична карта Євразії атласи зошитипрактикуми робочі зошити. Коментарі учнів до карт Євразії в підручнику та атласі відповіді на запитання вчителя по ним. Унаочнення: фізична карта Євразії атласи робочі зошити або окремі листи з різнорівневими завданнями в 4х варіантах. Найбільший півострів Євразії: а Індостан б Скандинавський в Аравійський 2.
53094. Доцільність використання контурної карти та практичні завдання по ній у шостому класі 35 KB
  Використовуючи контурну карту 6 класу Фізична карта півкуль підписати назви материків земної кулі. Використовуючи контурну карту 6 класу Карта океанів вказати рисочками напрям подорожі Христофора Колумба. Використовуючи контурну карту 6 класу Фізична карта півкуль підписати назви материків які перетинає екватор та Грінвический меридіан. Використовуючи контурну карту 6 класу План місцевості підписати пару ліній які називаються горизонталі та позначити населений пункт словами Населений пункт.
53095. Методика проведення контрольних робіт на уроках географії в 10-му класі 58.5 KB
  Учні повинні знайти з географічних джерел інформацію про площу держави кількість населення її столицю форму правління та форму устрою. Аналізуючи політичну карту світу та карту історикогеографічних регіонів учні повинні описати положення держави на карті: на якому континенті в якому регіоні які сусіди моря та океани що омивають державу і після цього зробити висновок про ЕГП держави. Природні ресурси держави. Слід розпочати аналіз промисловості з частки держави у світовому промисловому виробництві.
53096. Шкільна бібліотека у формуванні інформаційної компетентності на уроках географії 86 KB
  Географічне сприйняття інформації ЗМІ – це активна діяльність що протікає у взаємозв’язку з різними психічними процесами: мисленням мовленням почуттям волею. З огляду на незначну кількість навчальних годин з географії в 6 –х класах 2 години на тиждень і загальне навчальне перевантаження учнів в 6х класах важливу роль у формуванні інформаційної компетентності школярів відіграє шкільна бібліотека схема 2 Складаючи тематичне планування включаю ЗМІ в навчальний процес так щоб протягом однієї теми здійснювалася періодична робота з...
53097. ТЕСТИ З ГЕОГРАФІЇ 10 класу (профільний рівень) 88.5 KB
  Яка країна є лідером за кількістю користувачів Інтернету: а Китай; б Японія; в США. У якій країні знаходиться найбільша ТНК в світі: а США; б Велика Британія; в Японія. ТНК контролюють таку частку світової торгівлі: а 1 3; б 2 3 Найбільший експортер послуг в світі: а США; б Японія; в Велика Британія. Найбільша країна за кількістю іноземних туристів: а Іспанія; б США; в Франція.
53098. Використання інтерактивних технологій під час вивчення фізичної географії Донецької області 82 KB
  Мета:практичне застосування інтерактивних технологій під час вивчення фізичної географії Донецької області. Обладнання і матеріали: мультимедійна установка мікрофон роздавальні матеріали для п'яти уроків з теми Фізична географія Донецької області атлас Донецької області. Географічне положення межі розміри Донецької області Конструктор уроку Тема уроку Актуалізація...
53099. Брейн – ринг з географії для 7 класу. «По країнах і континентах» 218 KB
  Мета: поглибити інтерес до предмету, виховувати почуття колективізму, уміння працювати в команді. Обладнання : мультимедійний комплекс. Хід гри. Члени команд займають місця згідно проведеного жеребкування. Учитель об’являє правила проведення брейн – рингу та представляє журі. 1 конкурс. Розминка. Кожній команді учитель ставить питання. Протягом хвилини команда повинна дати відповідь. Кожна правильна відповідь оцінюється в 1 бал.
53100. КОНКУРС ЗНАТОКОВ ГЕОГРАФИИ 38.5 KB
  Вопросы к викторине по Китаю Китай на политической карте 1. По территории Китай занимает место в мире. Династия Цинь именно при ней велось строительство Китайской стены 4. С какой страной воевал Китай в 18941985 гг.
53101. СЦЕНАРІЙ ЗАГАЛЬНОШКІЛЬНОЇ ЛІНІЙКИ ДО ВІДКРИТТЯ ТИЖНЯ ГЕОГРАФІЇ 92.5 KB
  Андрій. Як же я не люблю середину лютого! Зимові канікули давно вже минули до весняних ще так довго... А кожен день одне й те ж саме: окисно-відновні реакції, рівняння, формули, задачі, вправи… Юлія. Увага! 11 лютого в школі розпочинається тиждень географії. Андрій. О, ні! Тільки не географії!