Płyty i odtwarzacze systemu DVD osiągnęły olbrzymi sukces w szczególności jeśli chodzi o odtwarzanie filmów wideo w systemach kina domowego. Dzięki dużej pojemności płyt DVD i szerokiemu wsparciu tej technologii przez firmy elektroniczne, komputerowe, filmowe i muzyczne należy oczekiwać, że zastąpią one płyty audio CD, płyty CD-ROM, laserdyski, kasety magnetofonowe i kasety wideo. Szczególnie interesować nas będą płyty i odtwarzacze DVD-Video. 1. Porównanie płyt CD i DVD Płyta DVD (Digital Video Disc lub Digital Versatile Disc) wyglądem i wymiarami zewnętrznymi nie różni się od płyty CD. Płyty CD i DVD produkowane są w dwóch podstawowych wymiarach o średnicy 12cm i 8cm. Grubość obu rodzajów płyt wynosi 1.2mm dzięki czemu odtwarzacze DVD mogą odtwarzać płyty CD Audio i Video. Porównanie płyt CD i DVD zawarto w tabeli 3.1, a na rysunku 3.1 pokazano różnice w zapisie między obu rodzajami płyt. Zwiększenie pojemności płyt DVD w stosunku do płyt CD uzyskano poprzez zmniejszenie minimalnych wymiarów pitów (CD 0.9µm, a DVD 0.4µm), zmniejszenie odległości między ścieżkami danych z 1.6µm do 0.74µm oraz zmniejszenie średnicy wiązki laserowej z 1.4µm na 0.9µm. Zwiększenie gęstości zapisu spowodowało konieczność zastosowania lasera o mniejszej długości fali wynoszącej około 640nm zamiast 780nm stosowanej w odtwarzaczach CD. Sygnał wideo na płycie DVD jest najczęściej zakodowany w formacie MPEG-2. W Tabela 3.1. Porównanie p³yt CDiDVD Parametr CD DVD Œrednica zewnêtrzna 120mm 120mm Gruboœæ dysku 1.2mm 1.2mm Masa 14g 13 20g Gruboœæ warstwy pod³o a 1.2mm Odleg³oœæ miêdzy œcie kami danych 1.6µm 0.74µm Liczba warstw danych 1 1;2;4 Minimalna d³ugoœæ zag³êbieñ wwarstwie danych 0.833 0.972µm 0.4µm jednostronne 0.44µm dwustronne Maksymalna liczba obrotów 480obr./min. 1530obr./min. Minimalna liczba obrotów 210obr./min. 630obr./min. D³ugoœæ fali œwietlnej lasera 780nm 650 lub 635nm Prêdkoœæ skanowania 1.2 1.4m/s 3.49 m/s jednostronne 3.84 m/s dwustronne Wielkoœæ soczewki lasera 0.45 0.60 Pojemnoœæ 650MB 4.7; 8.5; 9.4; 17GB Transfer danych (1 ) 1.44Mbit/s 11.08Mbit/s Obszar p³yty zajmowany przez mechanizmy korekcji b³êdów 25% 13%
CD 1.6µm 0.5µm DVD 0.74µm Œrednica plamki: 1.6µm 0.9µm Œrednica plamki: 0.9µm 0.4µm Rys.3.1. Ró nica w gêstoœci zapisu miêdzy p³ytami CD i DVD. procesie kodowania wykorzystuje się stratną kompresję, w trakcie której usuwane są wszystkie informacje nadmiarowe (na przykład fragmenty obrazu nie ulegające zmianie na przestrzeni kilku kolejnych klatek) i informacje nie rozróżnialne dla oka ludzkiego. Przykładowo w trakcie kodowania jednorazowo zapisuje się fragmenty obrazu nie ulegające zmianie na przestrzeni kilku kolejnych klatek. Odtwarzany sygnał wideo, zwłaszcza gdy obraz jest bardzo złożony i dynamiczny, może zawierać wizualne zakłócenia, wiążące się z jakością i stopniem kompresji. Poprawę jakości obrazu uzyskuje się poprzez zwiększenie szerokości strumienia danych wideo (bit rate). Przy szybkościach transmisji danych wyższych od 6 Mbit/s różnice pomiędzy obrazem skompresowanym i nieskompresowanym są praktycznie niedostrzegalne. Na płycie DVD dźwięk zapisywany jest w cyfrowym formacie PCM (Pulse Code Modulation), a jego częstotliwość próbkowania jest większa niż w przypadku płyt CD Audio. Podkład dźwiękowy do większości filmów jest zakodowany w wielokanałowym, dyskretnym formacie Dolby Digital (AC3) lub DTS, podobnym do tego stosowanego w kinach. Podobnie jak w przypadku obrazu, jakość dźwięku zależy od sposobu przygotowania i kodowania. Pomimo zastosowania kompresji, ścieżki dźwiękowe z płyty DVD-Video mogą mieć jakość zbliżoną lub lepszą od dysków CD Audio. 2. Rodzaje płyt DVD Produkowane są cztery rodzaje płyt DVD (rys.3.2 i 3.3): DVD-5 jednostronne-jednowarstwowe (SS-SL Single Sided Single Layer) o pojemności 4.7GB jest to podstawowy rodzaj płyty DVD, wystarczający do zapisu filmu pełnometrażowego z towarzyszącym dźwiękiem. Płyta składa się z dwóch warstw o grubości i ma etykietę jak płyta CD. Płyty DVD-5 są bardzo podobne do płyt CD i CD-ROM, za wyjątkiem zmniejszonych wymiarów pitów i zmniejszonych odległości między ścieżkami. DVD-9 jednostronne-dwuwarstwowe (SS-DL Single Sided Dual Layer) o pojemności 8.5GB (2 4.25GB) jest to płyta zawierająca dwie warstwy nośnika informacji oddalone od siebie o około 40 70µm. Warstwa zewnętrzna jest częściowo przepuszczalna, dzięki czemu możliwy jest odczyt warstwy wewnętrznej całkowicie odbijającej światło lasera. DVD-10 dwustronne-jednowarstwowe (DS-SL Double Sided Single Layer) o
DVD-5 4.7GB Dysk jednowarstwowy, jednostronnie zapisywalny DVD-9 8.5GB Dysk dwuwarstwowy, jednostronnie zapisywalny Pod³o e Warstwa przepuszczalna warstwa odbijaj¹ca wi¹zka laserowa Rys.3.2. Budowa p³yt DVD jednostronnych, jedno- i dwuwarstwowych. DVD-10 9.4GB Dysk jednowarstwowy, dwustronnie zapisywalny DVD-18 17GB Dysk dwuwarstwowy, dwustronnie zapisywalny Warstwa przepuszczalna Rys.3.3. Budowa p³yt DVD dwustronnych, jedno- i dwuwarstwowych. pojemności 9.4GB jest to płyta sklejona z dwóch płyt jednostronnych-jednowarstwowych o grubości każda. Obie części płyty łączone są za pomocą spoiwa z fotopolimeru, który po wstępnym sklejeniu jest utwardzany za pomocą promieniowania ultrafioletowego, a następnie obie części dociskane są z dużą siłą. Odtwarzanie drugiej strony płyty wymaga wyjęcia jej i odwrócenia przed odtworzeniem. DVD-18 dwustronne-dwuwarstwowe (DS-DL Double Sided Dual Layer) o pojemności 17GB jest to płyta sklejona z dwóch płyt jednostronnych-dwuwarstwowych o grubości każda. Płyta jest klejona jak płyta DVD-10 i przy odtwarzaniu drugiej strony wymaga wyjęcia i odwrócenia. 3. Formaty płyt DVD Standard DVD został opracowany przez konsorcjum o nazwie DVD Forum powstałe w 1995 roku, którego członkami założycielami była grupa 10 firm z branży elektronicznej i filmowej: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner oraz Toshiba. Obecnie do DVD Forum należy dużo więcej firm. Konsorcjum postawiło przed sobą cel stworzenie nowego standardu zapisu na płytach DVD oraz jego rozpowszechnienie i zapewnienie przestrzegania założeń specyfikacji technicznej. Techniczna specyfikacja formatów DVD zawarta jest w pięciu księgach A E przedstawionych w tabeli 3.2. A) DVD-ROM (DVD Read Only Memory) płyta DVD przeznaczona tylko do odczy-
Tabela 3.2. Ksiêgi ze specyfikacj¹ p³yt DVD Ksiêga Nazwa Czêœæ 1 W³aœciwoœci Czêœæ 2 System plików Czêœæ 3 Zastosowanie Wersja A DVD-ROM tylko doodczytu ISO9660/UDF nieokreœlone 1.01 B DVD-Video tylko doodczytu UDF MPEG-2 video 1.1 C DVD-Audio tylko doodczytu UDF MLP& PCM audio 1.2 D DVD-R jednokrotnego zapisu UDF niezdefiniowane 2.0 E DVD-RAM/RW wielokrotnego zapisu UDF niezdefiniowane 2.0 tu o formacie wyspecyfikowanym w księdze A. Płyty DVD-ROM stosowane są do przechowywania danych, interaktywnych sekwencji wideo oraz muzyki i filmów. Wprowadzono je na rynek w 1997 r. Dyski DVD-ROM są odczytywane przez napędy DVD-ROM lub DVD-RAM, a nie odczytują ich odtwarzacze DVD-Video podłączane do telewizorów i zestawów kina domowego. Natomiast większość napędów DVD- -ROM może służyć do odtwarzania filmów DVD-Video. B) DVD-Video popularny nośnik plików wideo MPEG2 wysokiej jakości oraz cyfrowego dźwięku otaczającego (surround). Na standardowej płycie mieści się 133 minut wysokiej jakości filmu z rozdzielczością 720 480/576 punktów i z kompresją MPEG-2 rzędu 1:40. Płyta DVD-Video umożliwia zapis do 8 wersji językowych, do 32 wersji językowych napisów oraz korzystanie z innych zaawansowanych funkcji. C) DVD-Audio podobny do CD-Audio format zapisu muzyki wyspecyfikowany w księdze C i wprowadzony na rynek w połowie 2000 r. DVD Audio oferuje rozdzielczość 16-, 20- i 24-bitową przy częstotliwościach próbkowania od 44.1 do 192kHz, podczas gdy zapis CD-Audio cechuje 16-bitowa rozdzielczość i częstotliwość próbkowania 44.1kHz. Na płytach DVD-Audio można również zapisywać wideoklipy, grafikę i innego rodzaju informacje. D) DVD-R (DVD Recordable) płyty DVD jednokrotnego zapisu o pojemności 4.7GB lub 9.4GB wprowadzone przez firmę Pioneer w 1998 r. Po zatwierdzeniu przez Forum DVD w roku 2000 napędu wykorzystującego laser 650nm, DVD-R stał się formatem powszechnie używanym. DVD-R to format jednokrotnego zapisu i wielokrotnego odczytu, podobny do CD-R i stosowany do przygotowywania dysków DVD-Video i DVD-ROM. E) DVD-RAM (DVD Random Access Memory) płyta DVD wielokrotnego zapisu spopularyzowana przez firmy Panasonic, Hitachi i Toshiba. Jest to technologia zapisu i odczytu danych na płytach zamkniętych w specjalnych kasetach (cartridge), a od niedawna także na płytach nieosłoniętych. Nieosłonięte dyski DVD-RAM są mało odporne na uszkodzenia i nie gwarantują integralności danych. Pierwsze napędy DVD-RAM wprowadzono na rynek wiosną 1998 r. Oferowały one pojemność 2.6GB (jednostronnie) lub 5.2GB (dwustronnie). Dyski DVD-RAM wersja 2 o pojemności 4.7GB pojawiły się pod koniec 1999 r., a dwustronne płyty 9.4GB w 2000 r. Napędy
DVD-RAM odczytują zwykle dane z nośników DVD-Video, DVD-ROM i CD. Obecnie wykorzystywane napędy DVD-ROM i odtwarzacze DVD-Video nie mogą odczytywać informacji z płyt DVD-RAM. F) DVD-RW (DVD ReWritable) format wielokrotnego zapisu na dyskach DVD, opracowany przez firmę Pioneer. Jest podobny do DVD+RW, ale jego możliwości w zakresie działania jako urządzenia pamięci masowej o dostępie bezpośrednim nie są tak dobre jak sprzętu DVD+RW. DVD-RW umożliwia zapis i odczyt maksymalnie 4.7GB danych. G) DVD+RW (DVD ReWritable) format wielokrotnego zapisu, opracowany przy współpracy firm Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Philips, Ricoh, Sony i Yamaha, który jako jedyny gwarantuje pełną zgodność (bez stosowania specjalnych kaset) z aktualnymi odtwarzaczami DVD-Video i napędami DVD-ROM w zakresie nagrywania filmów w czasie rzeczywistym i bezpośredniego zapisu danych za pomocą komputerów PC i urządzeń rozrywkowych. Standard DVD+R jest popierany przez Forum DVD. 4. Płyty hybrydowe DVD Płyty hybrydowe DVD można podzielić na następujące rodzaje: 1. Płyta DVD-Video z danymi DVD-ROM (rozszerzone DVD). 2. Płyta DVD-ROM przeznaczona dla komputerów z systemem Windows i dla komputerów z systemem Mac OS (wieloplatformowe DVD). 3. Płyta DVD-ROM lub DVD-Video zawierająca dane umożliwiające połączenie z internetem (WebDVD). 4. Płyta zawierająca dane DVD-Audio i DVD-Video (uniwersalne lub AV DVD). 5. Płyta dwuwarstwowa: jedna warstwa przeznaczona jest dla napędów DVD, a druga może być odczytana przez odtwarzacze CD (płyta zgodna z CD). Istnieją cztery odmiany tych płyt: a) Warstwa CD () sklejona z półprzezroczystą warstwą SACD () rys.3.4. Obie warstwy odczytywane są z tej samej strony. Odtwarzacz CD musi odczytać dane poprzez warstwę półprzezroczystą SACD, co może powodować problemy w przypadku niektórych urządzeń. b) Warstwa CD (0.6 mm) sklejona z półprzezroczystą warstwą DVD () rys.3.5. Obie warstwy odczytywane są z tej samej strony. Odtwarzacz CD musi odczytać dane poprzez warstwę półprzezroczystą DVD, co może powodować problemy przy odczycie. c) Warstwa CD (od 0.9 do 1.2mm) sklejona z warstwą DVD () rys.3.6. Jedna strona przeznaczona jest dla odtwarzaczy CD, druga dla DVD. Płyta taka jest grubsza od płyty CD lub DVD, co może powodować pewne problemy, zwłaszcza w napędach przenośnych. Twórcą tego rodzaju płyty zwanej DVDPlus jest firma Sonopress. d) Warstwa CD () ze specjalną powłoką załamującą światło, symulującą głębokość 1.2mm, sklejona z warstwą DVD () rys.3.7. Jedna strona płyty widoczna jest dla odtwarzaczy CD, a druga dla odtwarzaczy DVD.
etykieta etykieta warstwa SACD warstwa DVD Rys. 3.4. Hybrydowa p³yta SACD z CD. Rys. 3.5. Hybrydowa p³yta DVD z CD. warstwa DVD 0.9 1.2mm warstwa DVD Rys. 3.6. P³yta DVD Plus. Rys. 3.7. P³yta DVD z CD dwustronna. 6. Płyta dwuwarstwowa, z jedną warstwą DVD-ROM zawierającą trwale zapisane dane, a drugą zapisywalną DVD-RAM lub inną (DVD-PROM, mixed media, rewritable sandwich). 7. Płyta dwustronna: na jednej stronie znajdują się dwie warstwy, na drugiej jedna. Nazywany DVD-14. 8. Płyta z osadzoną kością pamięci, przechowującą różne informacje i kody dostępu (chipped DVD).