DVD диски, проигрыватели, рекордеры. Стандарт MPEG-2

Что такое DVD?

По сути, технология DVD разработана на основе обычного CD-ROM. Диски DVD могут хранит в семь раз больше данных на своей поверхности, а используя специфичные решения, такие, как двусторонние диски, полезная емкость может быть в двадцать пять раз больше, чем емкость обычного диска CD-ROM. Ожидается, что устройства DVD появятся в продаже уже этой осенью, и , не исключено, мы будем иметь возможность записывать и стирать данные на специальных перезаписываемых дисках DVD-RAM.

Основы устройства DVD

Как и CD-ROM, диски DVD хранят данные, за счет расположенных насечек вдоль спиральных треков на отражающей металлической поверхности, покрытой пластиком. Используемый в устройствах чтения DVD дисков лазер, пробегая вдоль треков по насечкам, и отраженный луч интерпретируется приемным устройством как единицы, или нули. Основное требование при разработке DVD было простым: увеличить емкость хранимых данных, за счет расположения как можно большего числа насечек вдоль треков на диске, при этом технология изготовления должна быть дешевой.

Результатом исследований стала разработка более высокочастотного полупроводникового лазера с меньшей длиной волны, в результате чего стало возможным использовать насечки более маленького размера.
В то время, как лазер в обычном устройстве CD-ROM имеет длину волны 780-нанометров (nm), устройства DVD используют лазер с длиной волны 650-nm или 635-nm, что позволяет покрывать лучом в два раза больше насечек на одном треке, и в два раза больше треков, расположенных на одной записанной поверхности.

Другие нововведения - это новый формат секторов, более надежный код коррекции ошибок, и улучшенная модуляция каналов.
Вместе, эти улучшения дополнительно увеличивают плотность записи данных в полтора раза.
Жесткие производственные требования и незначительно большая поверхность записи, стали последним препятствием, при разработке DVD, из-за чего емкость данных, размещаемых на диске ограничена 4.7Gb.
Но оказалось, что это не предел.

Множество поверхностей DVD

Большинство дисков DVD имеют емкость 4.7GB. Но вскоре, применение двух новых схем удвоения плотности и их комбинирования, позволит иметь диски большей емкости: от 8.5Gb и 9.4Gb до 17Gb.
(Заметим, что эти цифры соответствуют емкости, указанной в миллионах байтов; если округлять по другой методике, просто беря за основу, что 1Кб=1024 байта, а не 1000 байт, то получатся другие числа: 4.38GB, 7.95GB, 8.75GB, и 15.9GB соответственно.)

Простейшим способом удвоения емкости является просто использование двухсторонних дисков.
Производители могут изготавливать диски DVD толщиной 0.6мм, что в половину меньше толщины стандартного диска CD. Это дает возможность соединить два диска обратными сторонами и получить емкость в 9.4Gb. Единственным недостатком этого метода является лишь то, что Вам придется переворачивать диск.

По другой технологии, создается второй слой для размещения данных, что позволяет удвоить емкость одной стороны диска. Первый слой делается полупрозрачным, таким образом лазерный луч може проходить через него и отражаться уже от второго слоя.
По этой схеме на каждой стороне дика можно разместить по 8.5GB данных.
Если сложить двухслойные диски обратными сторонами вместе, получится приличная емкость в 17GB.

скорость передачи и время доступа

Существующие приводы DVD имеют несколько более медленную скорость вращения дисков, даже по сравнению с устаревшими 3-х скоростными устройствами CD-ROM.
Однако, благодаря более плотному размещению данных данных на DVD, скорость их передачи соответствует скоростям передачи данных 9-ти скоростных приводов CD-ROM, что в цифрах соответствует передачи около 1.3 MB/sec.

Соль в том, что видео на DVD прокручивается приблизительно с 9-ти кратной скоростью, в то время как видеопрограммы на CD рассчитаны на 2-х или 4-х кратную скорость (вот почему при использовании х24 скоростного привода CD нет никакого заметного улучшения качества при проигрывании видео).
За счет передачи видеоданных в 2.25-4.5 раза быстрее, видеофильм, показываемый с проигрывателя DVD имеет такое качество, что по сравнению с ним видео с CD-ROM проигрывателя напоминает мерцающее изображение в старинном кинотеатре.
Второе поколение устройств DVD, уже существующее в прототипах, будет иметь удвоенную скорость.
Хотя это и не повлияет на качество проигрываемого видео, зато увеличит скорость загрузки программного обеспечения с DVD-ROM.

Практически не изменилось положение только с одним важным параметром, влияющем на производительность: время доступа, или то время, которое требуется лазерному лучу для перехода с одного трека на другой.
Имея среднее время доступа между 150 и 200 миллисекунд (ms), приводы DVD-ROM не могут соперничать с жесткими дисками, имеющими время доступа между 9 и 12 ms, по скорости запуска приложений или времени поиска разрозненных данных.

Но это не трагично, т.к. время доступа не влияет на проигрывание видео, потому что в этом случае данные располагаются на диске последовательно.
Кроме того, DVD-ROM, так же, как и CD-ROM, прекрасно подходят для загрузки программ и в качестве большого хранилища данных для приложений, которые не помещаются на Ваш жесткий диск.

Есть ли уже перезаписываемые DVD?

Это кажется невероятным, но уже появились устройства DVD-R и DVD-RAM, которые позволят Вам хранить данные на специальных записываемых дисках DVD.
Устройства DVD-RAM позволят Вам перезаписывать диски DVD-RAM много раз и должны появиться в продаже уже с нового года. Устройства DVD-R позволяют сделать лишь однократную запись.

Но есть один нюанс: стандартные DVD-R и DVD-RAM диски могут хранить лишь 3.95GB и 2.58GB данных соответственно, взамен 4.7GB предлагаемых на обычных, только для чтения, DVD дисках.
Вы можете удвоить емкость, используя двусторонние диски, но диски с двумч слоями на одной стороне появятся в продаже еще не скоро.
Аналитики предсказывают, что лишь не ранее конца 1999 года будет возможность размещать 4.7Gb данных на DVD-RAM диске.

Однако, все эти постоянные изменения в технологиях DVD, предоставляют разумному покупателю возможность сделать правильный выбор.
Например, стоит ли делать покупку сейчас, когда Hitachi -- лидер в технологиях DVD -- обещает, что к 2001 году, благодаря использованию их технологии blue-laser (голубой лазер), на одном слое диска DVD будет помещаться 14Gb данных?
Если Вас устраивает качество изображения, которое обеспечивает Ваш домашний видеомагнитофон и Вы играете в компьютерные игры и не используете обучающие программы, то стоит подождать, пока цены на DVD не упадут.
Между тем, существующий уже сегодня формат DVD останется неизменным довольно долго. И Голливуд делает на это ставку. Кстати, на Горбушке уже полно фильмов на DVD носителях :-)

Видео на DVD

Корпорации индустрии развлечений имеют две основные причины использовать DVD в качестве нового носителя для домашнего видео.
Первая, стоимость производства дисков DVD составляет лишь четверть от стоимости производства видеокассет; и вторая, DVD имеет хороший потенциал для обеспечения качественного видео, более яркого и впечетляющего, чем лазерный диск.
Кроме того, DVD имеет такие преимущества, которые не может обеспечить пленка, это звук с качеством Dolby ProLogic (AC3) и возможность надежной защиты от копирования и нелегального использования.

Это все хорошие новости.
Плохие новости в том, что качество видео на DVD сильно зависит от того, кто изготовил диск и как декодируется формат MPEG-2.
Отсутствие поддержки DVD в текущих версиях операционных систем, например Windows95, может стать еще одним фактором, заставляющим подождать с приобретением нового устройства для Вашего компьютера, однако, в Windows98 уже есть поддержка DVD. Правда эта поддержка реализована несколько своеобразно - имеется встроенный проигрыватель, в смысле ОБОЛОЧКА с кнопками, а вот декодер - что программный, что аппаратный, придеться дополнительно купить. MS DirectShow поддерживает вызов функций управления DVD (play, stop, pause и др. но самих драйверов нет в комплекте). Программные декодеры можно купить у Xing, Zoran, CyberLink и т. д. или использовать аппаратный декодер (кстати, Creative Encore - НЕ ПОДХОДИТ, тк. он работает под Win95/98 через свои драйвера, а не через MS DirectShow).

Более того, применение сложной схемы защиты от копирования, продвигаемая прокатчиками фильмов, может стать настоящим препятствием при считывании дисков DVD, произведенных различными компаниями.

Вопрос качества

Если бы увидели демонстрацию видео, проигрываемого устройством DVD, Вы могли бы удивиться из-за чего весь сыр-бор.
Все дело в том, что MPEG-2 является интеллектуальным стандартом сжатия видео данных, а некоторые прокатчики неправильно создают мастер-оригинал MPEG-2 видеозаписи. Поэтому, поначалу, выбрать качественно сделанный фильм будет непросто.

Но это только половина проблемы. Для декодирования MPEG-2 видео требуются мощные аппаратные средства -- такие, как специальная плата с декодирующим процессором, которая может поставляться с самим устройством DVD или процессор Pentium II, чья вычислительная мощь используется для программного декодирования.
Но даже используя Pentium II процессор для программного декодирования, видеоизображение может проигрываться с потерей кадров, т.е. будет прерывистым.
Если есть возможность, лучше использовать аппаратное декодирование.

DVD в действии

Как и следовало ожидать, устройства чтения DVD для использования в компьютере и плейеры для дома имеют управление, как у обычного видеомагнитофона. Но при этом имеют дополнительные возможности, такие, как сканирование диска и поиск фрагмента, пауза и замедленное проигрывание фильма.
Вы можете осуществлять покадровый просмотр вперед или назад, и каждый кадр будет иметь четкое изображение.
Применение меню позволит Вам перескочить в любое место фильма, и Вы сможете изменять размеры изображения, т.е. иметь возможность растянуть его во весь экран или просто по Вашему вкусу.
Имеется специальная функция контроля, позволяющая родителям закрывать доступ для детей к некоторым специфичным фрагментам видеофильма, например, к сценам с насилием.

Но настоящей вкусностью является большая емкость DVD дисков, в результате чего стало возможно применение многопотоковости данных.
Например, Вы можете наслаждаться просмотром программ на различных языках, или даже продублированных на разных языках. Но более впечатляет то, что поставщики фильмов на DVD могут создавать программы с параллельными видео потоками, т.е. Вы можете просматривать одни и те же сцены, но с разных углов зрения.
Скажем, просматривая футбольный матч, Вы сможете переключаться с вида со стороны трибун, на виды со стороны вратаря или нападающего. Появляется возможность выступать в роли режиссера, при проигрывании специально созданных фильмов, где Вы сами будет выбирать фрагменты для просмотра.

Новый звук тоже не оставит Вас равнодушными. Поставщики фильмов на DVD предлогают со своими программами поистини потрясающий звук, используя стандарт Dolby AC-3, который поддерживает пять раздельных каналов высококачественного звука. Если Вы видели рекламу о звуке в домашнем кинотеатре, то можете представить о чем идет речь.

Совместимость и защита авторских прав

Основной вопрос о совместимости прост: какое устройство DVD с каким компьютером работает? Устройства, которые предлагают Diamond и Creative Labs используют для видеоданных технологию chroma-key (хрома-кэй). Вы можете установить их проигрыватели в любой компьютер на основе процессора Pentium-90 (или более быстром) с оперативной памятью 16MB и наличием 4MB свободного дискового пространства.
Устройство Hi-Val работает с любым компьютером на основе Pentium-133 (или более мощным), который оснащен видеоадаптером, поддерживающим спецификацию DirectDraw -- таким образом Hi-Val не может работать со старыми видеоплатами.
Но, ни одна из предлагаемых схем не гарантирует безпроблемную установку устройства в компьютер, пока Microsoft и Apple не встроят поддержку DVD в свои новые версии операционных систем. Т.е. установка нового устройства может пройти успешно, а может и нет, в зависимостьи от аппаратного обеспечения, которое Вы уже имеете.

Благодаря возможности DVD создавать отличные цифровые копии фильмов, кинокомпании подготовили комплекс мер по защите авторских прав. Основная их часть - это кодирование (шифрование) видеоданных, размещаемых на DVD, которые должны расшифрововаться перед выводом изображения на экран -- что означает, в свою очередь, увеличение нагрузки на процессор для выполнения операции по дешифрованию.
Остальные меры сводятся к применению в большинстве проигрывателях специальной электроники, которая будет припятствовать осуществлению копирования фильма на видеомагнитофон.
Этот способ защиты самый неприятный, т.к. похоже, что производители хотят контролировать процесс выпуска фильмов и их продажу. В результате, некоторые программы, купленные в одной части мира, могут не проигрываться на устройствах DVD, купленных в другой части мира.

MPEG

Moving Pictures Experts Group

MPEG это стандарт на сжатие звуковых и видео файлов в более удобный для загрузки или пересылки формат, например через Internet. По стандарту MPEG-1 потоки видео и звуковых данных передаются со коростью 150 килобайт в секунду -- с такой же скоростью, как и односкоростной CD-ROM проигрыватель -- и управляются путем выборки ключевых видео кадров и заполнением только областей, изменяющихся между кадрами.
К несчастью, MPEG-1 обеспечивает качество видеоизображения более низкое чем видео, передаваемое по телевизионному стандарту.
Компрессия по стандарту MPEG-2 кардинально меняет положение вещей.
При использовании стандарта MPEG-2, правильно сжатое видео может быть просмотрено с качеством изображения близким к записи лазерного диска и со стереозвуковым сопровождением качества CD.
По этой причине, современные средства поставки видеопрограмм, такие как цифровые спутниковые системы и DVD, используют стандарт MPEG-2.

DVD

digital versatile disc

Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась, как digital video disc, это оптические диски с большой емкостью. Эти диски используются для хранения компьютерных программ и приложений, и полнометражных фильмов.
Имея физические размеры и внешний вид, как у обычного компакт-диска или CD-ROM, диски DVD стали огромным скачком в области емкости для хранения информации, по сравнению со своим предком, вмещающим 650MB данных.
Стандартный однослойный, односторонний диск DVD может хранить 4.7GB данных.
Но это не предел -- DVD могут изготавливаться по двухслойному стандарту, который позволяет увеличить емкость хранимых на одной стороне данных до 8.5GB.
Кроме этого, диски DVD могут быть двухсторонними, что увеличивает емкость одного диска до 17GB. К несчастью, чтобы считать DVD диск, Вам придется купить новое устройство, но это новое аппаратное средство будет так же прекрасно считывать Ваши старые диски CD-ROM и звуковые CD.

Copyright (c) by iXBT, 1998