DVD: диски, програвачі, рекордери

Що таке DVD?

Після довгого періоду часу, витраченого на планування і розробки, побачив світло новий формат, якого всі так чекали. Поява формату DVD ознаменувало собою перехід на новий рівень в галузі збереження і використання даних, звуку і відео.

Спочатку абревіатура DVD розшифровувалася, як digital video disc, це оптичні диски з великою ємністю. Ці диски використовуються для збереження комп'ютерних програм і додатків, і так само повнометражних фільмів і високоякісного звуку. Тому, трохи пізніше з’явилася розшифровка абревіатури DVD, як digital versatile disc, тобто універсальний цифровий диск - більш логічний.

Зовні, диски DVD виглядають як звичайні диски CD-ROM. Однак можливостей у DVD набагато більше. Диски DVD можуть зберігати в 26 разів більше даних, у порівнянні зі звичайним CD-ROM. Маючи фізичні розміри і зовнішній вигляд, як у звичайного компакт-диску CD-ROM, диски DVD стали величезним стрибком в ємності для збереження інформації, у порівнянні зі своїм предком, що вміщує 650MB даних. Стандартний одношаровий, однобічний диск DVD може зберігати 4.7GB даних. Але це не межа -і DVD можуть виготовлятися по двошаровому стандарті, що дозволяє збільшити ємність збережених на одній стороні даних до 8.5GB. Крім цього, диски DVD можуть бути двосторонніми, що збільшує ємність одного диска до 17GB. До нещастя, щоб вважати DVD диск, Вам доведеться купити новий пристрій, але цей новий апаратний засіб буде так само прекрасно зчитувати Ваші старі диски CD-ROM і звукові CD. Що все це означає для нас велика ємність нових дисків? Це значить, що в нас з'являються воістину необмежені можливості для навчання і розваг, для перегляду відеофільмів із приголомшливим цифровою якістю зображення і звуку. DVD забезпечує більш чітке і якісне зображення, чим лазерний диск (LD) і більш насичений звук, чим на CD. Більш того, DVD дає вам можливість вибору. Ви можете вибрати, з якого ракурсу переглядати сцену фільму, завдяки тому, що та сама сцена знімається під різними кутами положення камери. Завдяки цьому, той самий фільм можна дивитися, наприклад, зі сценами чи насильства без них, а сюжет того самого фільму може вигадливим образом змінюватися. І майже все це вже мається в продажі! Далі, ми докладніше розглянемо технологію, що пропонує нам стільки можливостей.

Основи пристрою DVD

Як і CD-ROM, диски DVD зберігають дані, за рахунок розташованих насічок уздовж спіральних треків на металевій поверхні, що відбиває, покритим пластиком. Використовуваний у пристроях читання DVD дисків лазер, сковзає уздовж треків по насічках, а відбитий промінь інтерпретується прийомним пристроєм у виді чи одиниць нулів.

Основна вимога, при розробці DVD, було простим: збільшити ємність збережених даних, за рахунок розташування як можна більшого числа насічок уздовж треків на диску, при цьому технологія виготовлення повинна бути дешевою.

Результатом досліджень стала розробка більш високочастотного напівпровідникового лазера з меншою довжиною хвилі, у наслідок чого стало можливим використовувати насічки більш маленького розміру.

У той час, як лазер у звичайному пристрої CD-ROM має довжину хвилі 780-нанометрів (nm), пристрій DVD використовуює лазер з довжиною хвилі 650-nm чи 635-nm, що дозволяє покривати променем у два рази більше насічок на одному треку, і в два рази більше треків, розташованих на одній записаній поверхні.

Інші нововведення - це новий формат секторів, більш надійний код корекції помилок, і поліпшена модуляція каналів.

Разом, ці поліпшення додатково збільшують щільність запису даних у півтора разу. Тверді виробничі вимоги і незначно велика поверхня запису, стали останньою перешкодою, при розробці DVD, через що ємність даних, розташовуваних на диску обмежена 4.7Gb. Але виявилося, що це не межа.

Для запису відео і звуку на DVD застосовується дуже складна технологія компресії даних, що носить ім'я MPEG-2. MPEG-2 представляє із себе наступне покоління стандарту на стискання (компресію) відео і звукових даних, що забезпечує можливість розмістити великі обсяги інформації в меншому об’ємі.

Стандарт стискання MPEG розроблений Експертною групою кінематографії (Moving Picture Experts Group - MPEG). MPEG це стандарт на стиск звукових і відео файлів у більш зручний для завантаження чи пересилання, наприклад через інтернет, формат. По стандарту MPEG-1 потоки відео і звукових даних передаються зі швидкістю 150 кілобайт у секунду -і з такою же швидкістю, як і одношвидкісний CD-ROM програвач -і і керуються шляхом вибірки ключових відео кадрів і заповненням тільки областей, що змінюються між кадрами. До нещастя, MPEG-1 забезпечує якість відеозображення більш низьке, чим відео, передане по телевізійному стандарті.Компресія по стандарті MPEG-2 кардинально змінює положення речей. Більш 97% цифрових даних, що представляють відео сигнал дублюються, тобто є надлишковими і можуть бути стиснуті без збитку якості зображення. Алгоритм MPEG-2 аналізує відеозображення в пошуках повторень, називаних надмірністю. У результаті процесу видалення надмірності, забезпечується чудове відеозображення у форматі MPEG-2 при більш низькій швидкості передачі даних. З цієї причини, сучасні засоби постачання відеопрограм, такі як цифрові супутникові системи і DVD, використовують саме стандарт MPEG-2.

Безліч поверхонь DVD

Більшість дисків DVD мають ємність 4.7GB. Застосування схем подвоєння щільності і їхніх комбінувань, дозволяє мати диски більшої ємності: від 8.5Gb і 9.4Gb до 17Gb.

Існують наступні структурні типи DVD:

Single Side/Single Layer (однобічний/одношаровий): це найпростіша структура DVD диска. На такому диску можна розмістити до 4.7 Гб даних. До речі, ця ємність у 7 разів більше ємності звичайного звукового CD і CD-ROM диска.

Single Side/Dual Layer (однобічний/двохшаровий): цей тип дисків має два шари даних, один із яких напівпрозорий. Обидва шари зчитуються з однієї сторони і на такому диску можна розмістити 8.5 Гб даних, тобто на 3.5 Гб більше, ніж на одношаровому/однобічному диску.

Double Side/Single Layer (двосторонній/одношаровий): на такому диску міститься 9.4 Гб даних (по 4.7 Гб на кожній стороні). Неважко помітити, що ємність такого диска вдвічі більше однобічного/одношарового DVD диска. Тим часом, через те, що дані розташовуються з двох сторін, прийдеться перевертати чи диск використовувати пристрій, що може прочитати дані по обидва боки диска самостійно.

Double Side/Double Layer (двосторонній/двохшаровий): структура цього диска забезпечує можливість розмістити на ньому до 17 Гб даних (по 8.5 Гб на кожній стороні).

Помітимо, що всі приведені цифри відповідають ємності, зазначеної в мільйонах байтів; якщо округляти за іншою методикою, приймаючи за основу, що 1Кб=1024 байта, а не 1000 байт, то вийдуть інші числа: 4.38GB, 7.95GB, 8.75GB, і 15.9GB відповідно.

Неважко помітити, що найпростішим способом подвоєння ємності є використання двосторонніх дисків. Виробники можуть виготовляти диски DVD товщиною 0.6мм, що в половину менше товщини стандартного диска CD. Це дає можливість з'єднати два диски зворотними сторонами й одержати ємність у 9.4Gb.

За іншою технологією, створюється другий шар для розміщення даних, це дозволяє збільшити ємність однієї сторони диска. Перший шар робиться напівпрозорим, у такий спосіб лазерний промінь може проходити через нього і відбиватися уже від другого шару. За цією схемою на кожній стороні дика можна розмістити по 8.5GB даних.

Якщо скласти двуслойные диски зворотними сторонами разом, вийде дуже пристойна ємність у 17GB.

Швидкість передачі і час доступу

Існуючі приводи DVD мають трохи більш повільну швидкість обертання дисків, у порівнянні з застарілими пристроями CD-ROM c 3-х кратною швидкістю. Однак, завдяки більш щільному розміщенню даних на DVD, швидкість їхньої передачі відповідає 9-ти кратної швидкості передачі даних приводів CD-ROM, що в цифрах відповідає передачі близько 1.3 MB/sec.

Сіль у тім, що відео на DVD прокручується приблизно з 9-ти кратною швидкістю, у той час, як відеопрограми на CD звичайно розраховані на 2-х чи 4-х кратну швидкість (от чому при використанні х24 швидкісного приводу CD немає ніякого помітного поліпшення якості при програванні відео). За рахунок передачі відеоданих у 2.25-4.5 рази швидше, відеофільм, показуваний із програвача DVD має таку якість, що в порівнянні з ним відео з CD-ROM програвача нагадує мерехтливе зображення в стародавньому кінотеатрі. І дійсно, якщо запустити той самий фільм з VideoCD, VHS чи DVD, те різниця в якості буде помітна на око, причому однозначно виграє DVD. Більш того, на моніторі DVD фільм виглядає краще, ніж на телевізорі.

Зараз на ринку вже з'явилися пристрої читання DVD дисків другого покоління, що мають уже 2-х кратну швидкість. Хоча це і не впливає на якість відео, зате збільшить швидкість завантаження програмного забезпечення з DVD-ROM.

Практично не змінилося положення тільки з одним важливим параметром, що впливає на продуктивність: час доступу, чи той час, що потрібно лазерному променю для переходу з одного треку на іншій. Маючи середній час доступу між 150 і 200 мілісекунд (ms), приводи DVD-ROM, звичайно ж, не можуть суперничати з твердими дисками, по швидкості запуску чи пошуку розрізнених даних.

Але час доступу не впливає на програвання відео, тому що в цьому випадку дані розташовуються на диску послідовно.

Крім того, DVD-ROM, так само, як і CD-ROM, прекрасно підходять для завантаження програм і як велике сховище даних для додатків, що не містяться на Ваш твердий диск.

Запис на DVD

Це здається неймовірним, але вже з'явилися пристрої DVD-R і DVD-RAM, що дозволять Вам зберігати дані на спеціальних записуваних чи перезаписуваних дисках DVD.Пристрої DVD-RAM дозволять Вам перезаписувати диски DVD-RAM багато разів і перших зразків уже почали з'являтися на ринку. У нашій тестовій лабораторії був протестирован перший DVD-RAM від Hitachi.

Пристрої DVD-R дозволяють зробити лише однократний запис. До речі, з обома цими стандартами поки не усі в порядку. Вже у вересні повинні з'явиться конкуруючі (і несумісні з розробками Hitachi, Matsushita і Toshiba) продукти, створювані спільно Sony, Mitsubishi і Philips.

Але є один нюанс: стандартні DVD-R і DVD-RAM диски можуть зберігати лише 3.95GB і 2.58GB даних на кожній стороні відповідно, замість 4.7GB пропонованих на одній стороні звичайних дисків DVD. Поява двухшарових дисків DVD-R і DVD-RAM очікується ще дуже не швидко. Принаймні, передбачається, що лише наприкінці 1999 року будуть перші пробні зразки двохшарових дисків DVD-RAM, на одній стороні яких буде можливо розмістити 4.7Gb даних.

Однак, усі ці постійні зміни в технологіях DVD, надають розумному покупцю можливість зробити правильний вибір. Наприклад, чи варто робити покупку зараз, коли Hitachi -і лідер у технологіях DVD -і обіцяє, що до 2001 року, завдяки використанню їхньої технології blue-laser (голубий лазер), на одному шарі диска DVD буде міститися 14Gb даних? Якщо Вас улаштовує якість зображення, що забезпечує Ваш домашній відеомагнітофон, Ви граєте в комп'ютерні ігри і не використовуєте навчальні програми, то варто почекати, поки ціни на DVD не впадуть. Тим часом, що існує вже сьогодні формат DVD залишиться незмінним досить довго. І Голівуд робить на це ставку. До речі, у Москві вже можна купити ліцензійні DVD диски з російським перекладом.

Відео на DVD

Для декодування MPEG-2 відео необхідні могутні апаратні засоби - такі, як спеціальна плата з декодувальним процесором, що може поставлятися із самим пристроєм DVD чи процесор Pentium II, чия обчислювальна потужність використовується для програмного декодування.

Вихід Windows98 і нові могутні процесори безумовно будуть сприяти широкому поширенню DVD приводів, тому що софтверне декодування не забезпечує прийнятну якість зображення і звуку. Програмні декодери можна купити в Xing, Zoran, CyberLink і т.п. чи ж ви можете використовувати апаратний декодер. Однак, якщо є можливість, краще використовувати апаратне декодування.

Корпорації індустрії розваг мають дві основні причини використовувати DVD як нового носія для домашнього відео.

Перша полягає в тім, що вартість виробництва дисків DVD складає лише чверть від вартості виробництва відеокасет.

Друга полягає в тім, що DVD забезпечує високу якість зображення, більш яскраве і вражаюче, ніж лазерний диск. Крім того, DVD має такі переваги, що не може забезпечити плівка, це звук з якістю Dolby Digital (AC3) і можливість надійного захисту від копіювання і нелегального використання.

Це всі гарні новини. Погані новини полягають у тому, що якість відео на DVD сильно залежить від того, хто виготовив диск і як декодируется формат MPEG-2. Деякі прокатники неправильно створюють майстра-оригінал MPEG-2 відеозапису. Тому, обов'язково уважно підходите до вибору фільм на DVD.

Більш того, застосування складної схеми захисту від копіювання, що просувається прокатниками фільмів, може стати сьогоденням перешкодою при зчитуванні дисків DVD, зроблених різними компаніями.

DVD у дії

Як і випливало очікувати, пристрою читання DVD для використання в комп'ютері і плеєри для будинку мають керування, як у звичайного відеомагнітофона. Але при цьому мають додаткові можливості, такі, як сканування диска і пошук фрагмента, пауза й уповільнене програвання фільму.

Ви можете здійснювати покадровий перегляд чи вперед назад, і кожен кадр буде мати чітке зображення. Застосування меню дозволить Вам перескочити в будь-яке місце фільму, і Ви зможете змінювати розміри зображення, тобто мати можливість розтягти його у весь чи екран просто, як більше подобається.

Передбачено і спеціальній функції контролю, що дозволяє батькам закривати доступ дітям до деяких специфічних фрагментів відеофільму, наприклад, до сцен з насильством.

Але дійсною перевагою є велика ємність DVD дисків, у результаті чого стало можливе застосування багатопотоковості даних. Наприклад, Ви можете насолоджуватися переглядом програм на різних мовах, чи навіть продубльованих на різних мовах, причому переклад може бути й у виді субтитрів. Використовуючи пульт дистанційного чи керування комп'ютерну програму у вас буде можливість вибору з 8 різних мов, причому зі стерео чи звуком ви зможете вибрати субтитри на одній з 32 можливих мов.

У вас буде можливість вибору різних сюжетних ліній того самого фільму і різні варіанти фіналів, звичайно, якщо це було передбачено.Але більш вражає те, що постачальники фільмів на DVD можуть створювати програми з рівнобіжними відеопотоками, тобто Ви можете переглядати ті самі сцени, але з різних кутів зору. Скажемо, переглядаючи футбольний матч, Ви зможете переключатися з виду з боку трибун, на види з боку чи воротаря нападаючого. З'являється можливість виступати в ролі режисера, при програванні спеціально створених фільмів, де Ви самі буде вибирати фрагменти для перегляду.

Ви зможете вибрати кожне з 9 можливих положень камери, що б з різних сторін подивитися на ту саму сцену, звичайно, усе це повинно бути закладене в спеціально зробленому, інтерактивному, DVD диску.

Звук на DVD

Постачальники фільмів на DVD пропонують зі своїми програмами воїстину приголомшливий звук, записаний по стандарті Dolby Digital (AC-3 Digital Sound), що забезпечує п'ять + один звукових каналів.

Якщо Ви були в сучасному чи кінотеатрі бачили рекламу про звук домашнього театру, то можете представити, про що мова йде. У більшості сучасних фільмів звуковий ряд записаний у стандарті AC-3 5.1 channels, тобто забезпечується п'ять роздільних (дискретних) каналів і один загальний низькочастотний канал. У відмінності від стандарту Dolby ProLogic, багатоканальний стандарт запису звуку AC-3 розрахований на те, що перед глядачем розташовані три стовпчики (ліва, права і центральна), за його спиною розташовано ще два твітера (лівий і правий), а в довільному місці розташований сабвуфер (низькочастотний стовпчик, що, утім, звичайно теж розташовують перед під центральним стовпчиком).

Запис звуку по стандарті AC-3 дає можливість творцям звукового ряду для фільмів, після використання різних студійних спецефектів, домогтися того, що в глядача створюється повне відчуття реальності дії, що відбувається на екрані.

Дискретна сутність звуку Dolby Digital забезпечує додаткову чіткість звучання (особливо важливу при діалогах) і ефект об'ємного простору. Звук, записаний по стандарті AC-3 може поширюватися по приміщенню в довільних напрямках, у результаті чого і досягається ефект присутності.

Як додаткова можливість, на DVD можна записувати 16-, 20- чи 24-бітний стерео звук з якістю CD і частотою 48 КГц чи 96 КГц по стандарті Dolby ProLogic.

Сумісність і захист авторських прав

Основне питання про сумісність простий: який пристрій DVD з яким комп'ютером працює? Пристрою, що пропонують Diamond і Creative Labs використовують для зчитування відеоданих технологію chroma-key. Ви можете установити їхні програвачі в будь-який комп'ютер на основі процесора Pentium-90 (чи більш могутньому) з оперативною пам'яттю 16 Мб і наявністю 4 Мб вільні дискові простори.

Пристрій компанії Hi-Val працює з будь-яким комп'ютером на основі Pentium-133 (чи більш могутньому), що оснащений відеоадаптером, що підтримує специфікацію DirectDraw -і в такий спосіб Hi-Val не може працювати зі старими відеоплатами.

Сьогодні, головна проблема - це сумісність з дисками DVD-RAM. Такі диски розміщуються в спеціальних картриджах, на манер магнитооптичних дисків, то в звичайний DVD-ROM програвач вони просто не містяться. Правда, мається інформація, що виробники просто поглиблять лоток у звичайних DVD-ROM плеєрів, як це зроблено в пристроїв DVD-RAM. Так що, якщо ви плануєте використовувати диски DVD-RAM, але сам пристрій для їхнього запису вам не потрібно, варто небагато почекати з покупкою звичайного що зчитує DVD-ROM. Не виключено, що усі зміниться в кращу сторону, причому, можливо, уже до осені.

Завдяки можливості DVD створювати якісні цифрові копії фільмів, кинокомпанії підготували комплекс заходів для захисту авторських прав. Основна їхня частина - це кодування (шифрування) відеоданих, розташовуваних на DVD, що повинні расшифровуватися перед виводом зображення на екран - що означає, у свою чергу, збільшення навантаження на процесор для виконання операції по дешифруванню.

Зараз, найбільше поширення одержав такий спосіб захисту, як запис DVD диска для спеціальної зони. Взагалі, увесь світ поділили на 6 зон, і якщо у вас програвач для першої зони, то ви не зможете подивитися на ньому фільм, записаний для другої зони. Правда, уже є способи, змінити настроювання апаратури, а в деяких випадках, можна перетворити плеєер у мультизонний. А от і сам список зон:

1.Північна Америка

2.Японія, Європа, Середній Схід, Південна Африка

3.Південно-східна Азія (включаючи Гон-Конг)

4.Австралія, Нова Зеландія, Центральна і Південна Америка

5.Північно-західна Азія (Росія), Північна Африка

6.Китай

Інші міри зводяться до застосування в більшості програвачів спеціальної електроніки, що повинна перешкоджати копіювання фільму на відеомагнітофон. Цей спосіб захисту самий неприємний, тому що схоже, що виробники хочуть контролювати процес випуску фільмів і їхній продаж. У результаті, деякі програми, куплені в одній частині світу, можуть не програватися на пристроях DVD, куплених в іншій частині світу.

При написанні реферату використані матеріалиSamsung Electronics (http://www.sec.samsung.co.kr/)