15.2. Формат dvd

Общие сведения. Появление формата DVD- это факти­чески новый этап в процессе цифровой записи и воспроиз­ведении сигналов, который начался с появлением лазерных CD.Предпосылкой разработки DVDпослужило желание получить дисковый носитель, на котором можно было бы в цифровом виде записать, а потом воспроизводить полно­метражные фильмы с качеством, не уступающим ТВ-стандартам. В связи с этим первоначально аббревиатуру DVDрасшифровывали как цифровой видеодиск (DiqitalVideoDisc). Однако эти же диски используются и для хранения компьютерных программ и приложений, а также и для вы­сококачественного звука. Поэтому более логична появив­шееся несколько позже расшифровка аббревиатуры DVDкак универсальный цифровой диск (DigitalVersatileDisc).

Если просмотреть один и тот же фильм с VideoCD, VHSили DVD, то разница в качестве будет заметна на глаз, при­чем выигрывает DVD. Устройства чтения DVD(в компью­тере или плеере) имеют управление, как у обычного виде­омагнитофона. Но при этом имеются дополнительные воз­можности: сканирование диска и поиск фрагмента; пауза; замедленное проигрывание фильма; покадровый просмотр вперед или назад; изменение размеров изображения; спе­циальная функция контроля (запрет отдельных фрагмен­тов видеофильма); просмотр одних и тех же сцен с разных углов зрения (интерактивные DVD-диски с параллельны­ми видеопотоками). Звуковое сопровождение видеофиль­мов по качеству не уступает шестиканальному стандарту для кинотеатров.

Основное требование при разработке DVDбыло следу­ющее — не повышая стоимости изготовления диска увели­чить его информационную емкость на такой же, как у стан­дартного CD, информационной поверхности.

Первое: был использован полупроводниковый лазер с меньшей длиной волны. Так, в системе CDлазер имеет длину волны 780 нм, а в системе DVD- 650 нм или 635 нм. Это позволило уменьшить размер питов, а значит увели­чить их количество на дорожке, а также расстояние между дорожками записи. Таким образом, получилась емкость информационного слоя диска 4,7 Гбайт, что почти в 7 раз больше емкости обычных CD-DAи CD-ROMдисков.Второе: для обеспечения высокого качества изображе­ния при размещении видеофильма в пространстве емкости 4,7 Мбайт используется процесс кодирования цифровых видеоданных в формате MREG-2 (как и в цифровом теле­видении). Более 97% цифровых данных, представляющих видеосигнал, дублируются, то есть являются избыточны­ми и могут быть сжаты без ущерба качеству изображения. Используются два основных алгоритма сжатия, так как избыточность информации видеоданных можно подразде­лить на два вида - пространственную и временную. В свя­зи с этим применяется как внутрикадровое кодирование - удаление избыточности в одном кадре, так и межкадровое кодирование - удаление избыточности соседних кадров.

DVD-диски.DVD- это многофункциональный цифро­вой оптический диск с высокой плотностью записи инфор­мации. В зависимости от записываемых цифровых данных и назначения DVD-диска различают следующие их типы:

• DVD-Video- для записи цифровых сигналов звука и изображения, подвергнутых сжатию цифрового потока;

• DVD-Audio- для записи высококачественного циф­рового звука с параметрами дискретизации 24 бит/96 кГц или другими альтернативными цифровыми форматами звукозаписи;

• DVD-ROM- для записи компьютерных программ и другой цифровой мультимедиа информации;

• DVD-R- диски с возможностью однократной записи информации;

• DVD-RAM (DVD-RW) - диски с возможностью много­кратной перезаписи информации.

Существуют два физических размера DVD-диска: 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма). По конструктивному испол­нению DVD-диски обоих классов делятся на 4 различных типа. Они бывают одно- и двухслойными, при этом*инфор­мация может записываться на одной или на двух сторонах диска. Цифра в наименовании - это округленное значение емкости.

DVD-1.Односторонний однослойный диск емкостью 1,36 Гбт и имеет размеры: диаметр 8 см и толщину 1,2 мм.

DVD-2.Двухслойный односторонний диск емкостью 2,48 Гбт. Имеет два информационных слоя и размеры: диа­метр 8 см и толщину 1,2 мм.

DVD-3.Двухсторонний оптический диск с одним ин­формационным слоем, емкостью 2,72 Гбт. Размеры: диаметр 8 см и толщина 1,2 мм.

DVD-4.Двухсторонний оптический диск с двумя инфор­мационными слоеми, емкостью 4,95 Гбт. Размеры: диа­метр 8 см и толщина 1,2 мм.

DVD-5.Односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гбт и имеет стандартные для CDразмеры: диаметр 12 см и толщина 1,2 мм.

DVD-9.Двухслойный односторонний диск емкостью 8,5 Гбт. Имеет два информационных слоя и стандартные для CDразмеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм.

DVD-10.Двухсторонний оптический диск с одним ин­формационным слоем, емкостью 9,4 Гбт. Размеры стандар­тные для CD: диаметр 12 см и толщина 1,2 мм.

DVD-18.Двухсторонний оптический диск с двумя ин­формационными слоями, емкостью 17 Гбт. Размеры стан­дартные для CD: диаметр 12 см и толщина 1,2 мм.

При использовании двухслойного диска верхний ин­формационный слой делается полупрозрачным, чтобы ла­зерный луч мог проходить через него и отражаться от ниж­него информационного слоя. Использование лазера с двой­ной фокусировкой дает возможность считывать данные с каждого из этих слоев. При использовании двухстороннего диска необходимо переворачивать диск или использовать устройство, которое может считывать данные с обеих сто­рон диска самостоятельно.

При использовании не традиционного красного лазера, а синего, длина волны которого гораздо меньше, то мож­но получить еще большую плотность записи - до 27 Мбайт данных (Blu-rayDisc).

Проигрыватели DVD. Структурная схема DVD-проиг­рывателя приведена на рис. 15.12.

Рис. 15.12. Структура построения DVD-проигрывателя

Как и любой проигрыватель оптических дисков, DVDимеет считывающий оптический блок. Лазер зачастую используется с двойной фокусировкой. Исполнительные механизмы оптического блока имеют систему САР. Процессор цифровых сигналов (DSP) декодирует ВЧ-сигнал оптического блока, содержащий формат EFM, в поток цифровых данных.

Цифровой аудио- и видеодекодер является функцио­нальным узлом, характерным только для проигрывателей DVD. В этом процессоре цифровых данных происходит разделение и синхронизация видеозвуковых данных, де­компрессия сжатых данных диска и преобразование их в видеоданные студийного качества изображения (видеоде­кодерMPEG-2) и звуковые данные качества CD(звуковой декодер). Декодер также реализует функцию экранно­го меню (OSD), поддерживает старые форматы (VideoCD2.0, CD-DA). Для обеспечениясовместимости с имеющей­ся стандартной аппаратурой проигрыватели DVDимеют встроенные кодировщики.Процессор системы управления (микроконтроллер) осу­ществляет все функции контроля и управления.

Для повышения качества воспроизведения цифровой сигнал изображения с выхода видеодекодераMPEG-2 пос­тупает сначала на вход специального цифрового процессо­ра. Процессор осуществляет повышение разрядности (ин­терполяцию) видеодекодера и удваивает частоту дискрети­зации. Данный процесс производится в несколько этапов (рис.15.13).

Рис. 15.13. Структурная схема канала обработки видеосигнала

На первом этапе в специальном конвертере происходит интерполяция входных 8-битовых сигналов в 10-битовые, что предотвращает потерю мелких элементов изображе­ния. На следующем этапе из цифрового потока яркостного сигнала Yисключаются синхронизирующие сигналы и другая служебная информация, а цифровые сигналы С_в и C_Rпреобразуются в цветоразностный сигнал С. После уд­воения частоты дискретизации (семплирования) сигна­лов Yи С, эти преобразованные сигналы уже в формате 10 бит/27 МГц поступают на вход видео-ЦАП. Далее произво­дится раздельная обработка аналоговых сигналов яркости Yи цветности С при помощи соответствующих фильтров. Использование фильтров для сигналов Yи С позволяет ис­ключить их взаимное влияние, оптимально подобрать па­раметры фильтров для каждого их них, что в конечном ре­зультате обеспечивает натуральную цветопередачу.