Двухслойные DVD диски

Двухслойные DVD диски

По своей физической структуре DVD-диск во многом схож с обычным CD-диском, но от последнего он отличается значительно более высокой плотностью записи. Не углубляясь в технические подробности можно сказать, что, как и CD, DVD состоит из прозрачной полимерной подложки, металлизированного отражающего слоя с питами и лендами, которые и представляют собой цифровые данные, а также из защитного слоя, необходимого, чтобы придать диску достаточную жесткость.


В фабричных условиях информационный слой представляет собой своеобразную матрицу, на которой в определенных местах путем штамповки наносят питы, означающие логическую единицу. Отсутствие отверстия (вернее, перехода от углубления к ровной поверхности) означает логический ноль. Считывание информации осуществляется с помощью лазера. При отражении от пита лазер попадает точно на специальный детектор, фиксирующий, что была считана логическая единица. При отражении от поверхности лазер проходит мимо детектора, и на выходе последнего фиксируется ноль.

Повышение плотности записи DVD по сравнению с обычными CD-дисками достигается, во-первых, за счет использования красного лазера с длиной волны 635-650 нм (вместо инфракрасного лазера 780 нм в обычных CD-приводах), а также за счет использования линз с числовой апертурой (углом между крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор), увеличенной с 0,45 до 0,60. Такие изменения позволили намного точнее фокусировать лазер и считывать более мелкие питы рабочего слоя в более плотно расположенных треках — дорожках записи.

Двухсторонние двухслойные диски

Эти диски большой емкости используются в основном для записи данных, в то время как для записи видео они применяются сравнительно редко. Первый фильм, изданный на DVD-18, «The Stand», был выпущен в октябре 1999 года. DVD-18 требует совершенно иного подхода к созданию двух слоев. Односторонний двухслойный диск DVD-9 производится путем помещения одногослоя с данными на каждую из подложек и последующего соединения двух половинок с помощью прозрачного клея так, чтобы лазер мог считывать оба слоя с одной стороны диска. Но чтобы получить четыре слоя, каждая из подложек должна содержать два слоя. Для этого необходимо отштамповать второй слой поверх первого, что является весьма нетривиальной задачей. Лишь не-многие репликаторы способны делать DVD-18, и с учетом невысокого процента выхода годных дисков их выпуск ощутимо сложнее и дороже производства DVD-9.

Двухслойные двусторонние диски

DVD-Data

В дисках DVD-ROM, DVD Video и DVD Audio применяется единая файловая система, получившая название UDF Bridge. Она является комбинацией файловых систем Micro UDF (Universal Disk Format) и ISO9660. Формат представления данных UDF определяет все параметры структур файла и диска, а также способы записи/чтения информации. Файловая система UDF является весьма гибким многоплатформенным и многопользовательским стандартом, прекрасно подходящим для DVD. В частности, совместимость с ISO9660 позволяет использовать уже существующее программное обеспечение, поддерживающее этот стандарт.

DVD Video

Спецификации DVD Video определяют, что видеоданные должны быть размещены на DVD-диске в каталоге VIDEO_TS в специальных файлах. IFO-файлы содержат меню и другую информацию о видео- и аудиосодержимом диска. BUP-файлы являются резервными копиями IFO-файлов. В VOB-файлах размещаются потоки данных MPEG-2 вместе с дополнительными данными, необходимыми для поиска и навигации по ним. На многих дисках DVD Video VOB-файлы записаны в зашифрованном виде для предотвращения нелицензионного копирования. О применяемой системе защиты будет сказано далее.

Хотя появление CD-дисков сыграло огромную роль в области распространения музыкальных записей, некоторые аудиофилы упорно продолжали заявлять, что стандартные параметры CD-записей (16-битное разрешение и частота дискретизации 44,1 кГц) вносят искажения в исходный звуковой сигнал. Чтобы преодолеть эти ограничения и добавить кое-что новое, были разработаны два стандарта: Super Audio CD (SACD) —детище Sony и Philips, а также DVD Audio.

DVD Audio

Файлы данных на DVD Audio располагаются в каталоге AUDIO_TS и имеют расширения AOB аналогично VOB-файлам в каталоге VIDEO_TS для DVD Video. Обязательным атрибутом дисков DVD Audio является использование LPCM (Linear Pulse Code Modulation) с поддержкой до 8 каналов, частот дискретизации 48/96/192 кГц (а также 44,1/88,2/ 176,4 кГц) и разрешением 16/20/24 бита на семпл. Благодаря этому теоретически возможна передача частот до 96 кГц с динамическим диапазоном 144 дБ. Многоканальные PCM-дорожки могут микшироваться плеером, соответственно число каналов будет уменьшаться, хотя для частот 192 и 174,4 кГц изначально возможно использование только стерео. Частоты дискретизации и разрешения могут варьироваться для разных каналов. Максимальный  битрейт звукового потока составляет 9,6 Мбайт/с.

Рабочей группой DVD Forum, занимающейся звуком (DVD Forum’s Working Group for Audio, WG4) было принято решение об использовании в DVD алгоритма сжатия без потерь, и 5 августа 1998 года было одобрено использование лицензированного у Dolby алгоритма Meridian Lossless Packing (MLP). MLP сокращает избыточность сигнала, позволяя достичь степени сжатия 2:1, и при этом обеспечивает возможность полного воссоздания с помощью MLP-декодера исходного PCM-сигнала; такой декодер является необходимым компонентом всех DVD-Audio-плееров. За счет использования MLP становится возможно записать на один слой от 74 до 135 минут 6-канального звука 96 кГц/24 бит (против 45 минут без сжатия). Для стереосигнала 192 кГц/24 бит время проигрывания составит от 120 до 140 минут (против 67 минут без сжатия).

Другие звуковые форматы DVD Video (Dolby Digital, MPEG-1, DTS) не являются обязательными для дисков DVD Audio, хотя Dolby Digital необходим для звуковых данных, с которыми связан какой либо видеоряд. Большинство DVD-Audio-плееров являются универсальными и могут также проигрывать диски DVD Video.

SACD

SACD является форматом, продвигаемым Sony и Philips и конкурирующим с DVD  Audio. Этот формат использует DSD-кодирование (Direct Stream Digital) аудиопотока с частотой дискретизации 2,8224 МГц. Здесь используется PDM (Pulse-Density Modulation): отдельные биты представляют инкрементное возрастание или падение амплитуды огибающей звукового сигнала. За счет этого предположительно повышается качество звука, поскольку становится возможным отказ от фильтров для «ступенек», необходимых в случае с PCM-кодированием. Кроме того, понижение частоты дискретизации здесь можно реализовать более точно и эффективно. DSD обеспечивает кодирование частот до 100 кГц с динамическим диапазоном в более чем 120 дБ. Также DSD включает в себя алгоритм сжатия без потерь, который за счет предсказания каждого семпла и кодирования ошибки предсказания позволяет достичь степени сжатия примерно 2:1. Кроме прочего, SACD включает систему физических «водяных знаков» — PSP (Pit Signal Processing), для хранения которых на диске производится модуляция длины питов. Дополнительный набор микросхем должен считывать «водяные знаки» PSP и сравнивать их с информацией на диске, чтобы удостовериться, что диск произведен легально. Из-за необходимости использования специальных микросхем, обрабатывающих данные PSP, защищенные SACD-диски не могут быть воспроизведены на обычных приводах DVD-ROM.
Диски SACD также могут включать текстовую информацию и статические изображения; хранение видеоданных этим форматом не предусмотрено. По заявлениям Sony, формат SACD предназначен для аудиофилов, но не претендует на то, чтобы стать заменой Audio CD.

Все высокотехнологичные новинки вначале обходятся очень недешево. Первые DVD Audio-плееры были выпущены в Японии компанией Pioneer в 1999 году, хотя полноценные плееры появились под торговыми марками Panasonic и Technics лишь летом 2000 года по цене от €560 до 960. Первый SACD-плеер был выпущен корпорацией Sony в мае 1999 года по цене около €4000.

Что интересно, первые DVD-Audio-плееры Pioneer, вышедшие в конце 1999 года, так-же могли проигрывать диски SACD.

EVD

С началом сезона рождественских продаж 2003 года в Китае был анонсирован финансируемый государством проект EVD (Enhanced Versatile Disc) — альтернатива повсеместно господствующему DVD, но, подобно DVD, использующий в качестве носителя оптические диски диаметром 12см. Исследовательские работы над EVD начались еще в 1999 году и связаны были с относительно высокими лицензионными отчислениями за DVD и MPEG-2 (порядка €10 за видеоплеер). В EVD для сжатия видео используются лицензированные американской компанией On2 Technology кодеки VP5 и VP6. Они превосходят MPEG-2 по степени сжатия и позволяют хранить на диске видео с разрешением HDTV, чего не может предложить DVD. В рамках проекта EVD лицензионные отчисления за VP6 составят лишь около €1,6. Для сжатия звука планируется использовать кодек EAC (Enhanced Audio Codec) версии 2.0 от Coding Technologies. Этот формат является развитием исходного формата EAC и основан на репликации спектрального диапазона; EAC 2.0 поддерживает моно-, стерео- и 5.1-канальные форматы звука.
Использовать лицензированные кодеки в EVD планируется лишь до тех пор, пока в Китае не будет завершена разработка собственного кодека AVS (Audio Video Coding Standard). По заявлениям китайских исследователей, к моменту окончания разработок AVS сможет конкурировать с H.264 —основанном на международных стандартах популярном видеокодеке.
Поскольку большая часть китайской экономики контролируется государством, здесь, как ни в какой другой стране, есть возможность продвижения такой новой технологии на рынок домашних мультимедийных систем.  Однако какое влияние окажет этот формат на международный рынок, пока не вполне ясно.

FVD

Еще одна альтернатива DVD зародилась на Тайване. В качестве ответа на активное проникновение Philips на местный рынок DVD-устройств и усиление контроля за лицензионными отчислениями компания Opto-electronics & Systems Laboratories при поддержке тайваньского правительства и ITRI (Industrial Technology Research Institute) сообщила о разработке очередной альтернативы DVD — стандарта FVD (Finalized Versatile Disc). FVD базируется на использовании в качестве кодеков Windows Media Video 9 и Windows Media Audio 9. Перспективы FVD в качестве широко поддерживаемого стандарта весьма туманны, однако сама тенденция, несомненно, связана с активным внедрением компаний-членов DVD Forum в Юго-Восточную Азию.

HD-DVD

HD-DVD — разработка, предложенная корпорациями Toshiba и NEC, и  является системой на базе фиолетового лазера и оптических дисков емкостью 15-20 Гбайт, использующих ту же структуру, что и нынешние DVD-диски. В конце ноября 2003 года часть спецификаций HD-DVD, а именно спецификации HD-ROM версии 0.9, были одобрены управляющим комитетом группы разработчиков. Поскольку тот же комитет голосовал в поддержку Blu-ray, голосование по вопросу одобрения спецификаций HD-DVD дважды заканчивалось не в пользу последнего. Однако намеченные на конец года перевыборы членов управляющего комитета DVD Group по-видимому приведут к смещению баланса сил в пользу HD-DVD.

Blu-ray диски

Blu-ray

19 февраля 2002 года корпорация Sony опубликовала пресс-релиз, в котором скромно сообщалось о том, что девять ведущих корпораций (Sony, Hitachi, LG, Matsushita, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Thomson; в этом году к ним присоединились HewlettPackard и Dell) совместно разработали базовые спецификации нового формата видеозаписи на оптические диски большой емкости под названием Blu-ray Disc.
Этот формат позволяет записывать, перезаписывать и воспроизводить до 27 Гбайт данных на одностороннем однослойном диске диаметром 12 см. При этом используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Повышенная плотность записи была достигнута за счет коротковолнового лазера, а также за счет использования на диске светопроводящего защитного слоя толщиной всего 0,1 мм (против 0,6 мм у того же DVD).
Последнее было необходимо для устранения аберраций, возникающих из-за перекоса диска. В качестве формата сжатия видеоданных предусматривается использование MPEG-2. При этом на диск емкостью 27 Гбайт можно записать 2 часа видео HDTV-качества или до 13 часов видео обычного телевизионного качества (со средним битрейтом 3,8 Мбайт/с; скорость обмена данными с диском Blu-ray — 36 Мбайт/с).
В конце 2002 году корпорации Toshiba объявила о выпуске нового DVD емкостью 110 Гбайт, основанном на технологии  Blu-ray.

2 комментария

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *