Standard DVD-Video. W³aœciwoœæ Laserdisc Video CD SVCD DVD-Video

Transkrypt

1 Standard DVD-Video 1. Porównanie jakości formatów Video Standard DVD-Video opracowano po to, aby na jednej płycie o wymiarach płyty CD móc zapisać co najmniej dwie godziny wysokiej jakości cyfrowego sygnału wideo wraz z towarzyszącym mu dźwiękiem wielokanałowym surround. W tabeli 4.1 porównano jakość formatów Video uzyskiwanych z płyt LD (Laserdisc), Video CD, SVCD i DVD. Zapis na płycie DVD gwarantuje najlepszą jakość obrazu i dźwięku. Tabela 4.1. Porównanie formatów p³yt wideo W³aœciwoœæ Laserdisc Video CD SVCD DVD-Video Zapis wizji analogowy MPEG-1 (CBR) MPEG-2 (VBR) MPEG-2 (VBR) Maks. rozdzielczoœæ / / /576 Szybkoœæ transmisji wideo Mb/s 2.6Mb/s (œrednio) do 9Mb/s Jakoœæ dobra dostateczna dobra bardzo dobra Kana³y audio 2 do Jêzyki stereo/4 mono do 8 Czas odtwarzania (min.) maks. 37 z maks. jakoœci¹ 133 nominalnie 2. Cechy i funkcje płyt DVD-Video Płyta DVD-Video przeznaczona jest do odtwarzania filmów wysokiej jakości w systemach kina domowego i charakteryzuje się następującymi funkcjami: Czasem odtwarzania 133 minuty wysokiej jakości cyfrowego sygnału wideo MPEG- 2 na jednej warstwie płyty (dysk dwustronny, dwuwarstwowy może pomieścić do 8 godzin wysokiej jakości sygnału wideo). Możliwość zapisu 8 cyfrowych ścieżek dźwiękowych dla różnych wersji językowych, z której każda może zawierać do 8 niezależnych, odseparowanych kanałów audio. Możliwość zapisu do 32 ścieżek z podpisami/karaoke. Możliwość wyboru 9 kątów kamery (multi-angle) podczas odtwarzania może zostać wybrana inna pozycja kamery. Automatyczne łączenie różnych fragmentów wideo (seamless branching) dla różnych wersji filmu lub dla zabezpieczeń rodzicielskich. System menu wyboru oraz możliwość stworzenia prostych programów interakcyjnych. Wielojęzyczne menu płyty. Wsparcie dla odtwarzania filmów szerokoekranowych na ekranach telewizorów 4:3 (standardowych) i 16:9 (panoramicznych). Podstawowe formaty przewidziane dla DVD pokazano na rys. 4.1 są to obraz panoramiczny 16:9 (Wide Screen), obraz Letter Box (u góry i u dołu ekranu widoczne czarne pasy) oraz Pan & Scan (z obciętymi bokami obrazu). Ponadto płyta DVD-Video charakteryzuje się następującymi cechami:

2 Obraz na DVD Obraz panoramiczny Wide Screen Obraz Letter Box Obraz Pan & Scan Ekran i obraz 16:9 Ekran 4:3; obraz 16:9 Ekran 4:3; obraz 16:9 Rys.4.1. Mo liwe warianty obrazu w systemie DVD. natychmiastowym przewijaniem do przodu i do tyłu, natychmiastowym skokiem do wybranego tytułu, rozdziału, ścieżki z muzyką lub dokładnej pozycji, określonej kodem czasowym, wytrzymałością dysk może ulec zniszczeniu tylko wskutek fizycznego uszkodzenia, a nie podczas odtwarzania, obojętnością na pole magnetyczne i odpornością na ciepło, niewielkimi rozmiarami, co sprawia, że jest wygodna w użyciu, przechowywaniu i transporcie. Cechy te umożliwiają konstruowanie odtwarzaczy przenośnych. Koszty powielania płyt DVD są niższe niż w przypadku kaset wideo lub wideodysków. Uwaga: Nie każda płyta DVD zawiera wszystkie z wymienionych wyżej cech np. wiele ścieżek dźwiękowych, podpisów, zabezpieczenia rodzicielskiego. Wprowadzenie tych cech odbywa się na etapie tworzenia płyty i nie każda z nich musi być zastosowana. 3. Cechy i funkcje odtwarzaczy DVD Większość odtwarzaczy DVD obsługuje podstawowe funkcje: tryby odtwarzania: pauza, odtwarzanie poklatkowe, odtwarzanie w zwolnionym i przyspieszonym tempie, programowanie odtwarzania wybranych fragmentów w pożądanej kolejności, odtwarzanie w trybie losowym i ciągłym (z powtarzaniem), możliwość odtwarzania płyt Audio-CD, możliwość odtwarzania płyt Video-CD i Super VCD, wielojęzyczne menu, wyświetlane na ekranie, cyfrowy zoom (dwu- i czterokrotne powiększenie fragmentu obrazu), wybór języka* ) ścieżek dźwiękowych, podpisów, menu i innych, Zabezpieczenie rodzicielskie* ) uniemożliwiające odtworzenie dysku lub fragmentów, zawierających kontrowersyjne sceny. * ) Wymagany specjalnie przygotowany materiał na dysku.

3 Większość odtwarzaczy DVD wyposażono w złącza: analogowe wyjścia wideo: SCART, Video i S-Video, analogowe wyjścia dźwięku: L i R, cyfrowe wyjście dźwięku: PCM stereo i Dolby Digital. Niektóre odtwarzacze obsługują dodatkowe funkcje: cyfrowe wyjście wideo dla obrazu o perfekcyjnej jakości cyfrowej, cyfrowe wyjście optyczne audio, sześciokanałowe analogowe wyjście audio z wbudowanego dekodera 5.1, współpraca i cyfrowe wyprowadzenie ścieżek dźwiękowych DTS, możliwość odtwarzania dysków Divx, antenowe wyjście RF (dla telewizorów bez bezpośredniego wejścia wideo), automatyczna konwersja NTSC na PAL i odwrotnie. 4. Kody regionalne Dla zabezpieczenia interesów producentów i dystrybutorów filmów wprowadzono na płytach DVD i w odtwarzaczach DVD kody regionalne. Każdy odtwarzacz ma wpisany kod regionu, w którym został sprzedany. Odtwarzacz nie będzie odtwarzał płyt niedozwolonych w tym regionie. Oznacza to, że płyty kupione w jednym kraju mogą nie być odtwarzane w urządzeniach zakupionych w innym państwie. Wprowadzenie kodów regionalnych pozwala wytwórniom filmowym na różnicowanie dat premier kinowych filmu oraz dat wydań wideo w różnych częściach świata. Wytwórnie filmów sprzedając prawa do filmu zagranicznemu dystrybutorowi mogą w ten sposób zapewnić mu wyłączność. Płyty wyprodukowane bez kodu będą odtwarzane przez każde urządzenie, niezależnie od kraju zakupu. Kod regionalny nie jest systemem szyfrowania, a jest to jeden bajt zapisany na dysku i sprawdzany przez odtwarzacz. Istnieje osiem kodów regionalnych. Odtwarzacze i płyty są identyfikowane przez ustalony kod regionu. Jeżeli dysk przeznaczony jest do odtwarzania w kilku regionach, może zawierać kilka kodów regionalnych. Region 1 - Stany Zjednoczone i terytoria podległe, Kanada. Region 2 - Japonia, Europa, Afryka Południowa i Środkowy Wschód (z Egiptem). Region 3 - Południowo-wschodnia i Wschodnia Azja. Region 4 - Australia, Nowa Zelandia, wyspy na Pacyfiku, Środkowa Ameryka, Meksyk, Południowa Ameryka i Wyspy Karaibskie. Region 5 - Wschodnia Europa, Rosja i kraje byłego Związku Radzieckiego, Indie, Afryka, Północna Korea i Mongolia. Region 6 - Chiny. Region 7 - zarezerwowany. Region 8 Region 0 - międzynarodowe środki lokomocji (samoloty, okręty, itp.). - tak określane są płyty bez kodowania regionalnego (nazwa nieoficjalna) stosowany w przypadku starych filmów, kreskówek czy w edukacji.

4 Uwagi: Polska należy do regionu 2. Istnieją płyty wieloregionalne i odtwarzacze wieloregionalne. Kody regionalne nie dotyczą DVD-Audio. 5. Transfery strumieni danych z płyty DVD-Video Na płycie DVD-Video zapisane są cztery rodzaje danych, które mogą być odczytywane z szybkościami transferu podanymi w tabeli 4.2. Tabela 4.2. Typ danych Strumienie danych i szybkoœci ich transferu z p³yty DVD Strumienie Maksymalna szybkoœæ transferu Kodowanie Wideo Mb/s MPEG-1 lub MPEG-2 wideo i kadry Audio do Mb/s Dolby Digital, MPEG, LPCM itp. Napisy do Mb/s 2 bity/piksel Nawigacja 1 interaktywne menu Maksymalna łączna szybkość transferu dla sygnałów audio, wideo i napisów wynosi 9.8Mb/s, a łącznie z informacjami kontrolnymi wynosi 10.08Mb/s. Średnia szybkość transferu danych wideo zależy od liczby strumieni audio i nie może być mniejsza od 4Mb/s. 6. Pliki na płycie DVD-Video Na płycie DVD-Video pliki zapisane są w folderze VIDEO_TS tabela 4.3. Dźwięk, obraz i napisy filmu zapisane mogą być w maksymalnie 9 plikach VTS o rozszerzeniu VOB i wielkości około 1GB. Na płycie DVD-5 takich zestawów plików może być 5, a na płycie DVD-9 może ich być 9. Tabela 4.3. Nazwy plików na p³ycie DVD-Video Nazwa pliku Opis VIDEO_TS.IFO Plik VMGI (Video Manager Information) menad er informacji wideo VIDEO_TS.VOB Plik VOB (Video Object Set) zestawu obiektów wideo dla menu VMG VIDEO_TS.BUP Kopia zapasowa VMGI VTS_01_0.IFO Plik VTSI (Informacje menad era VTSI) VTS_01_0.VOB Zestaw obiektów wideo dla menu VTS VTS_01_0.BUP Kopia zapasowa VTSI VTS_01_1.VOB Pierwszy plik zestawu obiektów wideo tytu³u VTS_01_2.VOB Drugi plik zestawu obiektów wideo tytu³u VTS_01_n.VOB Ostatni plik zestawu obiektów wideo tytu³u (n < 10)

5 7. Standardy kompresji wideo i dźwięku MPEG MPEG (Moving Picture Experts Group) to powołany w 1988 r. międzynarodowy komitet ekspertów zajmujący się opracowaniem standardów zapisu obrazu a także dźwięku na różnych nośnikach. Komitet ten opracował następujące standardy: MPEG-1 opracowany w 1991 r. standard kompresji obrazów wideo oraz dźwięku pozwalający zapisać 30 klatek filmu z rozdzielczością obrazu /s. Film taki można odtwarzać w napędzie CD-ROM. Kompresję dźwięku według tej specyfikacji zastosowano w popularnym formacie plików MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3). MPEG-2 opracowany w 1994 r. standard kompresji obrazów wideo oraz dźwięku pozwalający zapisać 60 klatek filmu z rozdzielczością 720 na 480 lub /s. Używany w telewizji cyfrowej, a także do odtwarzania obrazów z dysków DVD w systemach kina domowego i na komputerze. W formacie MPEG-2 można kompresować wielokanałowy dźwięk w systemie 5.1-kanałowego cyfrowego dźwięku surround. MPEG-3 standard kompresji obrazu i dźwięku opracowany na potrzeby telewizji cyfrowej. Okazało się jednak, iż ta z powodzeniem może wykorzystywać MPEG-2, tak więc MPEG-3 nie jest praktycznie używany. MPEG-4 najnowszy standard grupy MPEG definiujący kompresję plików audio i wideo. Przeznaczony jest do aplikacji multimedialnych przesyłających dane przez internet. Zapewnia odpowiednią jakość i płynność obrazu nawet dla adapterów ISDN. 8. Systemy dźwięku surround Ścieżka dźwiękowa filmu na płycie DVD zazwyczaj jest nagrana w jednym z systemów dźwięku przestrzennego surround. Najczęściej dźwięk z odtwarzacza DVD dekodowany jest przez wzmacniacz lub amplituner z zestawu kina domowego. Niektóre odtwarzacze DVD są także wyposażone w dekodery dźwięku surround. Spośród wielu systemów analogowych i cyfrowych dźwięku przestrzennego obecnie najpopularniejszym i najczęściej stosowanym jest system Dolby Digital AC-3. DOLBY SURROUND jest to analogowy format zapisu wielokanałowego dźwięku wprowadzony w 1982 r. i wywodzący się z kinowego systemu Dolby Stereo. W dekodowaniu Dolby Surround można wyróżnić 3 kanały: dwa pełnozakresowe kanały przednie i jeden kanał surround z okrojonym pasmem częstotliwości, obsługujący dwa tylne głośniki. Kanał centralny symulowany był przez przednie głośniki. Dźwięk zapisany jest w postaci dwukanałowego sygnału stereo. DOLBY SURROUND PRO LOGIC wprowadzony w 1987 roku analogowy system dekodowania dźwięku zapisanego w Dolby Surround. W tym systemie używany jest

6 stereofoniczny zapis dźwięku jako tzw. matrixed sound dźwięk kanału centralnego zapisywany jest na obu kanałach, a dźwięk kanału surround zapisywany jest na kanale lewym i prawym, przy czym na kanale prawym z odwróconą fazą. Dekoder Dolby Pro Logic dekoduje nam 4 kanały dźwięku: prawy, centralny, lewy i kanał surround. Kanał centralny służy do przenoszenia dialogów. Największą zaletą tego systemu jest to, że wykorzystuje on dowolny stereofoniczny nośnik do zdekodowania 4-kanałowego dźwięku przestrzennego. Wadą tego systemu jest ograniczone pasmo przenoszenia kanału surround (100Hz 7kHz) oraz mała separacja między kanałami. DOLBY PRO LOGIC II jest to ulepszony system Dolby ProLogic, w którym zastosowano ulepszony algorytm kodowania i dekodowania matrycowego. W systemie Dolby Pro Logic II uzyskujemy pięć kanałów: 2 kanały przednie L i R, kanał centralny i dwa kanały tylne o pełnym paśmie bez ograniczenia do 7kHz jak w systemie Dolby ProLogic. System jest kompatybilny z nagraniami w systemie Dolby ProLogic i zwykłymi nagraniami stereofonicznymi. DOLBY DIGITAL AC-3 ( Dolby Digital Audio Coding 3) najpopularniejszy, cyfrowy system kodowania dźwięku wielokanałowego na płytach DVD oraz w kinach, opracowany przez Dolby Laboratories Inc. System ten (5.1) oferuje 6 niezależnych kanałów dźwięku, 5. pełnozakresowych: prawy, centralny, lewy, prawy surround, lewy surround oraz 1 kanał dla subwoofera obsługujący tylko basy. System ten dzięki dwóm pełnozakresowym i całkowicie odseparowanym kanałom surround daje większe możliwości kształtowania sceny dźwiękowej. System ten został wprowadzony do kin w roku 1992, a do kina domowego system trafił w 1995 r. W tym samym roku wybrano go jako obowiązkowy system fonii dla DVD-Video. Zaletą systemu Dolby Digital jest to, że jest on kompatybilny z wcześniejszymi systemami dźwiękowymi. Oznacza to, że jeżeli nie posiadamy dekodera Dolby Digital, to sygnał może być zdekodowany przez dekoder Dolby ProLogic, a jeśli nie mamy żadnego dekodera, to może być odtwarzany w trybie stereo a nawet mono. Możliwe jest to dzięki miksowaniu w dół (downmixing) przetworzeniu sygnałów dyskretnych 5.1 na sygnały Dolby Surround lub stereofonii dwukanałowej. Dekoder miksujący Dolby Digital jest wbudowany we wszystkie odtwarzacze DVD i według odpowiedniego algorytmu tworzy ścieżki poszczególnych kanałów dokonuje się to przez zapis odpowiednich wartości tzw. współczynników miksowania w strumieniu danych AC-3. Dźwięk w systemie Dolby Digital jest bardzo silnie skompresowany aż 12-krotnie. Rozwinięciem tego systemu jest Dolby Digital Ex 6.1, w którym wprowadzono tylny głośnik centralny i system 7.1 z dwoma tylnymi głośnikami centralnymi. Tylne kanały centralne są kodowane matrycowo jak w systemie Dolby Pro Logic, dzięki czemu ilość kanałów cyfrowych pozostała 5.1. DTS cyfrowy system kodowania dźwięku wielokanałowego stosowany w kinie i na płytach DVD, konkurencyjny dla Dolby Digital. Również oferuje sześć niezależnych kanałów, jednak sposób zapisu i dekodowania jest zupełnie inny niż w przypadku Dolby Digital. Ścieżka dźwiękowa w systemie DTS jest słabiej skompresowana niż w

7 przypadku Dolby Digital, co może skutkować lepszą jakością dźwięku. System ten nie jest kompatybilny z żadnym wcześniejszym standardem. System DTS został zaprezentowany w 1993 r. w czasie premiery filmu Jurassic Park, a na DVD pojawił się w 1999 r. W odpowiedzi na systemy Dolby Digital Ex6.1 i 7.1 pojawiły się systemy DTS-ES Discrete 6.1 z całkowicie niezależnym tylnym kanałem centralnym i system DTS -ES Matrix 6.1 z matrycowo zakodowanym tylnym kanałem centralnym. MPEG-2 jest to system analogiczny do AC-3, ale daje możliwość kodowania dźwięku 7.1-kanałowego. Miał być standardem dla DVD w Europie, ale za sprawą wytwórni filmowych dominującą pozycję zajął system Dolby Digital. Dodatkowym powodem tego stanu jest to, że sprzęt wypuszczany na rynek posiada dekodery Dolby Digital a często nie posiada dekoderów MPEG-2.