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爆发视听空间-全面了解DVD(上)

DVD规格的制定
  DVD(Digital Versatile Disc,数字多用途光盘)的概念早在1994年就已经提出来了,当时美国好莱坞八大影业公司提倡共同开发一种新的光盘类型,称做DVD(Digital Video CD,数字视频光盘),它定义的规格是能够应用在未来的视听娱乐方面,使影片的画质高于LD、VHS录像带及VCD,而且每张碟片可以存储两个小时以上的影片,音质也必须高于现有的立体声系统,还能够兼容以前的CD、CD-ROM等产品。当年12月,家电厂商索尼和飞利浦率先发表了MMCD(Multimedia CD,多媒体光盘)规格,随后日立、松下、华纳等公司也发布了SD(Super Density Disk,超密度磁盘)规格,而由此也引发两大阵营为争夺未来业界标准的纷争,牵涉进来的厂商也逐渐增多。但由于两大阵营的规格互不兼容,给最终的消费者的选择带来了极大的麻烦,市场反应自然也不如当初各大厂商预测的那么热烈。1995年8月IBM等美国几大电脑厂商提出整合方案,要求两大阵营进行协调并统一规格。经过两大阵营的激烈辩论之后,终于将SD与MMCD规格合二为一,成为规格统一的DVD(表1),其全称也改为“Digital Versatile Disc”。DVD的作用不再只限于存储影音资料的光盘,还可以作为DVD数据光盘、DVD音乐光盘等。因而它的规格标准的定义应用在电影业和电脑界不是完全相同的。
  ●电影业界的普遍标准:
  每面可容纳一部电影的容量(约133分钟);
  可支持5.1声道矩阵环绕音效(AC-3、PCM、DTS); 每片光盘可容纳3~5个音轨(多国语言用);
  每片光盘可容纳4~6个字幕;
  具备防拷贝功能;
  支持不同的画面长宽比(4∶3或16∶9);
  可作为音乐CD碟来播放(DVD Audio)。
  ●电脑业界的普遍标准:
  与早期的CD兼容(向下兼容);
  可以在TV及PC上共用;
  具有可擦写型DVD光盘的兼容性(DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM);
  具有统一数据格式;
  具有高容量扩充性、高读写速率。

DVD的类型
  DVD规格标准统一以后,索尼、东芝、飞利浦等家电厂商和IBM、Intel等厂商联合组成了DVD论坛(DVD Forum),定义了各种不同的DVD光盘的标准。
  1.DVD-ROM
  DVD-ROM是只读的DVD光盘,它在制作阶段时将需要储存的数据刻写在光盘的记录层面上,数据只能读取而不能删除或增加,目前市场能看到的DVD光盘都属于这一类型。它的基本容量为单面单层4.7GB,提供了远比普通的650MB CD大得多的存储空间,以后也将用来代替电脑中数据存储的CD-ROM。
  2.DVD Video
  DVD Video是储存影音数据的DVD盘片,在它的规格中,规定了影片画面的分辨率与音频取样、编码方式,DVD影碟即是按照这种格式制作的。DVD Video与现在流行的Video CD有着很大的不同,VCD仅支持352×288的分辨率,水平扫描线为240线;而DVD为720×480的分辨率,水平扫描线为500线,比起当初画质出众的LD的标准还要高出许多。同时DVD Video与Video CD相比,视频信号压缩技术也要高明得多,Video CD采用固定的位元速率压缩的MPEG-1技术,DVD Video则采用MPEG-2的压缩算法,不仅可以提高画质减少失真率,而且不会影响整体的读取速率。
  3.DVD Audio
  DVD Audio是用来储存音乐资料的光盘,它是CD Audio的换代产品,采用192KHz的取样频率,量化位数为24位,每秒数据传输率为384Kbps。虽然DVD Audio规格已经推出较长时间,但目前市场还看不到这种格式的产品。
  4.DVD-R与DVD-RW
  DVD-R是一次写入可多次读出的DVD光盘,它采用有机染料介质作记录层,记录原理与CD-R的刻录方式相似,都是利用激光在染料层打出“坑”来记录数据。它不仅可以被DVD驱动器所读取,也可以在DVD播放机上播放。DVD-RW是可多次重复写入读出的光盘,但写入次数有所限制。现在不少的DVD驱动器都采用DVD-ROM+DVD-RW的组合,能够读取CD-ROM、DVD-ROM、DVD-R/RW盘片等。
  5.DVD-RAM
  DVD-RAM是不仅多次重复写入,也可多次重复读取,与DVD-RW不同的是,它刻录的盘片只能在DVD-RAM驱动器才能读出,在兼容性上较其他产品有所差距。松下公司是DVD-RAM的有力倡导者,它的部分DVD驱动器都附加了DVD-RAM功能,但普及和应用还要待以时日。

DVD的优势
  DVD作为新一代影音产品逐渐被用户所认同,主要是它提供了比以前CD光盘更强大的功能。它用一张光盘就能保存一部影片,画质也远超过普通的VCD或录像带,声音处理方面不再限制于简单的立体声,而是AC-3、DTS等更高层次的音乐感受。随着技术深入发展,DVD产品的性能也渐入佳境。
  1.存储容量大
  DVD与CD的外表看起来非常相似,驱动器的读取光头通过激光在记录面上的“凹坑 (Pit)”与“平面(Land)”的光线反射,接收到信号之后将转换为0或1的数据,达到数据读取的目的。它的“坑”长仅是CD“坑”长尺寸的一半(0.4μm与0.83μm),“坑”间间隔密度大约是CD的两倍(0.74μm与1.6μm)。由于它使用更小的“坑”长来记录数据,因而在单位密度可记录的数据量越多,单张碟片的容量也就越大。根据这个原理,DVD的盘片不仅能单面存储数据,还能使用单面双层、双面单层、双面双层等存储方式,分为DVD-5、DVD-9、DVD-10和DVD-18四种规格,盘片容量分别为 4.7GB、8.5GB、9.4GB、17GB。
  2.MPEG-2压缩技术
  DVD由于采取了MPEG-2的动态影像压缩技术,才能保证它具有高画质的回放效果,它是MPEG(Moving Picture Experts Group,电影画面专家组织)于1993年推出的新一代影像压缩标准。它采用了可变位速率(VBR,Variable Bit Rate)技术,能够根据动态画面的复杂程度,适时地改变数据传输速率来获得较好的编码的效果,在较单调画面数据量不多的情况下,采用2Mbps位速率进行编码;在复杂程度较高的画面时则采用10Mbps位速率进行编码,而不像MPEG-1技术那样采用单一固定传输速率进行编码工作,从而减少在复杂或快速移动画面时杂波或马赛克的发生。
  3.杜比AC-3环绕音效
  杜比AC-3环绕音效是杜比公司所制定的环绕声场技术,它提供了6声道的清晰的数码音频,而没有相互间的干扰。对话、背景音乐和效果,几乎是又完美又真实和清晰地再现。由于DVD规格支持多达8个音轨,无疑给AC-3环绕音效的录制和回放带来极大的便利,使DVD的视频影像与音频环境完美地结合,获得令人震撼的效果。 爆发视听空间——全面

了解DVD(下)

DVD播放机与DVD-ROM驱动器
  前面已经提到,完美的DVD标准包括电影业标准和电脑业标准,因此在应用上也派生出DVD播放机与DVD-ROM驱动器两类界限分明而功能近似的系列。对普通用户来说,大家熟悉的莫过于DVD播放机,它究竟与DVD-ROM驱动器存在何种区别呢?
  1.DVD播放机
  DVD播放机目前包括视频的DVD Video Player和音频的DVD Audio Player,现在大家常见的都是DVD Video Player,用于回放高画质的DVD影碟。第一代的DVD视频播放机基本上是日本的松下、东芝、索尼与韩国的三星、LG等公司的产品,初期产品由于保护版权的原因,大都采用了区码限制技术。但在后续的升级产品中,索尼公司率先推出了全区码播放机,使得产品的普及率进一步提高。国内的第三代DVD播放机如新科、爱多等厂商推出的大都是全区码产品。
  作为一台典型的DVD播放机至少应该包括两个核心部分:解码芯片和机芯。解码芯片的作用是对激光头读取的信号进行解码处理,它的质量好坏直接影响到图像清晰度的高低、音频处理是否100%数字化等各项功能。
  DVD机芯负责DVD影碟的转动,通过DVD激光头完成信号的读取。DVD播放机从初期的第一代发展到今天的第三代甚至第四代,其关键器件激光头的结构也发生很大变化,单光头取代双光头成为大势所趋。第一代DVD播放机为了能更好地兼容CD/VCD影碟,采用了双光头读盘技术,但随着现有技术的不断更新,双光头成本高、线圈多、机械结构复杂等缺点逐渐暴露出来,单光头的光路结构简单、组件数量少、反应灵敏、性能稳定等优点开始显露出来,加上读片能力更好,兼容能力更强,成为目前DVD播放机的主流趋势。
  在功能上,DVD播放机的功能与其他视频播放设备也有着很大的不同,由于DVD采用了先进的国际标准MPEG-2影像压缩技术和VBR技术,使得DVD可达到500线以上的水平解像度。如果要欣赏到DVD完美的画质,用户最好购买大屏幕的彩电(29英寸以上)或数字电视机与之相匹配,但即使使用普通电视机,DVD的图像也会比VCD或超级VCD的图像更清晰、更流畅。在音频方面,DVD播放机可以兼容杜比AC-3、MPEG-2、DTS等声音回放技术,除了具有较高的图像和声音质量外,DVD还具有各种独特的功能:
  ●多角度功能(Multi-Angle) 可以在任何时候从不同的角度观看DVD影碟。配有多角度选择功能的播放机和影碟,播放时可以从多达四个不同的角度观看。
  ●多剧情功能(Multi-Story) 可以让用户选择不同的剧情发展片断,根据个人的喜好编排节目。
  ●多语言功能(Multi-Language) 可以通过此功能选择不同的语言观看DVD影碟,最多能够提供八种语言选择。
  ●多字幕功能(Multi-Subbtitle) 此功能可以让用户挑选其中一种语言对白字幕观看DVD影碟,最多可以有三十二种语言对白字幕进行选择。
  ●多电视画面比例功能(Multi-Aspect) 可以通过电视屏幕设置观看宽高比为169的电影,即使是普通宽高比为43电视机,也可根据影碟的设定画面比例来观看影碟画面或全景画面。
  另外,DVD播放机还包括童锁功能、分级的快进、快退、慢放及编程等功能,满足用户的一些基本操作要求。从本质上说,它所提供的功能就是同VCD相似的影碟回放,但它的画质和音质都提升到一个相当的高度。
  2.DVD-ROM驱动器
  与DVD播放机单纯的影碟回放不同,DVD-ROM驱动器在电脑中的应用范围要广得多,在很大程度上,DVD技术的提高也是个人电脑和电视合二为一的契机,微软、英特尔和康柏等公司甚至计划在十年内把现在个人电脑、模拟电视和数字电视分三个阶段互相融合。DVD-ROM驱动器的发展与DVD播放机相近,最初也是由日本的东芝、松下,美国的IBM、康柏和新加坡的创新公司等于1996年率先推出,经过几年的发展,DVD-ROM驱动器已理所当然地成为CD-ROM驱动器的替代者。
  既然是DVD-ROM驱动器,它的定义自然也与CD-ROM驱动器相同,以单倍速DVD-ROM驱动器为例,它的数据传输率为1350KB/s,是单倍速CD-ROM驱动器150KB/s的9倍。它的速度发展也像CD-ROM驱动器一样,经历了从单倍速到4倍速、与倍速以及正在成为主流的8倍速或10倍速产品的过程,每一次速度的提升也代表某一代产品的终结。DVD-ROM驱动器的结构也远没有DVD播放机那么复杂,它的整体是由机芯、伺服电路、控制电路等简单部分组成,但由于机芯结构有着与DVD播放机相似的特点,一些低价的DVD播放机也使用了DVD-ROM驱动器的机芯进行制造,以降低生产成本,实际性能与配有专用机芯的产品相比自然要大打折扣。同时DVD-ROM驱动器只是单体设备,它能够与CD、VCD以及数据光盘相兼容,这一点是DVD播放机无法相比的,但DVD-ROM驱动器没有设计解码芯片电路,在回放DVD影碟时必须借助硬件产品或软件产品。

版权保护技术
  当初DVD标准在制定时,就把版权保护放在重要的位置上,因而才出现了初期第一二代播放机设计的区码限制及其他防盗技术等状况,这一点毫无疑问地阻碍了DVD产品技术的进一步发展,在目前全球版权意识越来越强烈的情形下,DVD播放机和DVD-ROM驱动器的版权保护技术如区码限制已开始解除。在DVD上常采取的版权保护技术包括以下几种:
  1.防拷贝CSS加密
  CSS加密(Content Scrambling System,内容乱码系统)是将DVD影片中原本连续性存储的数据,以数字运算式将它的顺序打乱,只有取得CSS授权认证的软硬件厂商才能取得解密程序,经过解密后才能把加密的影片还原到正常的方式观看。
  2.防类比设备翻录
  这是防止使用普通录像机利用DVD播放时做类比信号进行影片翻录操作,它能够利用干扰信号,直接影响录像机内部的自动增益控制电路,使录下来的画面无法正常观看,以此达到保护DVD版权的作用。
  3.区码限制
  这是使用较广的一种版权保护技术,它的动机是各大影业公司的影片在全球发行的时间不同,为了防止发行地区的影片在未发行区播放所采取的一种保护技术。在DVD 标准中规定了在特定地理区域播放特定光盘的代码,这样每台DVD播放机均有一个与销售地区对应的代码,如不是本地区发行的影片,DVD播放机将会拒绝播放,即在一个地区购买的光盘可能无法在另一个地区购买的播放机上播放。区域代码限制对于光盘制作者来说是完全可选的,没有区码限制的光盘可以在任何国家的任何播放机上播放。同样的限制也可用于DVD-ROM驱动器,但与DVD播放机不同的是,大多数DVD-ROM允许多次更改地区代码,通常为5次~ 9次,达到限制后就不能再更改,除非供应商或制造商重新设置该驱动器。而实际上现在不少发烧友都找到了更改DVD-ROM驱动器甚至DVD播放机区码限制的方法。   DVD区域代码包括六个地区:
  第一区:加拿大、美国;
  第二区:日本、欧洲、南非、中东、埃及;
  第三区:东南亚、东亚;
  第四区:澳大利亚、新西兰、南太平洋群岛、中美、墨西哥、南美;
  第五区:前苏联、印度、非洲、北朝鲜、蒙古、中亚;
  第六区:中国。

DVD走向成熟
  经过几年的技术发展,DVD标准的产品正在逐渐走向成熟,除技术不断更新的DVD播放机和DVD-ROM驱动器外,其它的一些产品也迈入商品化阶段。去年12月底,松下和先锋公司相继推出了DVD-Audio/Video机,它能够以24位进行量化,声音信号带宽达到100KHz,动态范围达144dB,无论是技术性能或音质表现,都令原来的CD望尘莫及。虽然目前DVD Audio盘片还需要专用的DVD Audio机或DVD Audio/Video机才能正常播放,但在很短的时间里,DVD Audio/Video机成为标准配置产品不会是非常困难的问题。
  而随着DVD产品的普及和技术的逐渐提高,下一代的HD-DVD标准也在悄悄浮出水面,它的产品面对的是下一代的高清晰度数字电视(HDTV),因而它的容量和画质将进一步得以提高,以容量而论,HD-DVD要获得高于如今DVD机500线的水平清晰度,4.7GB的单层DVD容量是远远不够的。根据画质数据的推算,HD-DVD碟片单层容量必须达到45GB或50GB的容量,现有的HD-DVD产品单层可以达到18GB,虽然较估算的容量还差很远,但有理由相信,随着技术的飞速发展,这一切都会很快解决,到那个时候,DVD技术或许才是真正走向成熟了。

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