DVD常识华阳通用电子有限公司制作：王劲松2004 / 04 / 161994年的春天，美国好莱坞的七大电影公司哥伦比亚、迪士尼、环球、米高梅、派拉蒙、华纳及Viacom所组成的一个组织HDVA Group，考虑到数字化的高画质电视将在家庭中逐渐普及，家庭化的数字高品质影片将有极大的市场潜力。什么是DVD ？DVD的英文全名是Digital Video Disk，即数字视频光盘或数字影盘，它利用MPEG2的压缩技术来储存影像。也有人称DVD是Digital Versatile Disk，是数字多用途的光盘，它集计算机技术、光学记录技术和影视技术等为一体，其目的是满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。DVD光盘不仅已在音/视频领域内得到了广泛应用，而且将会带动出版、广播、通信、WWW等行业的发展。它的用途非常广泛，这一点可以从它设定的五种规格中看出来：DVD－ROM——电脑软件只读光盘，用途类似CD－ROM；DVD－Video——家用的影音光盘，用途类似LD或Video CD；DVD－Audio——音乐盘片，用途类似音乐CD；DVD－R（或称DVD－Write－Once)——限写一次的DVD，用途类似CD－R；DVD－RAM(或称DVD－Rewritable)——可多次读写的光盘，用途类似MO。从下面几个方面，我们可以看出DVD优于CD、VCD：1、大容量和快速读取∶大多DVD与一般CD的大小相同，直径约12公分（也有8公分的），由二个厚度各为0.6mm的基质层粘贴而成，采用多面多层的技术，即每一面光盘可以储存双层信息，一张光盘最多可有四面的储存空间，DVD利用聚焦更集中的红光镭射提高了每单位面积的储存密度，因此可说其储存空间是空前的大，（表一）将各种不同储存形式的储存容量和适用规格做了整理。此外，利用较短波长的镭射和较密集的信息坑制作，可以使单层DVD的最大读取率达11.08 Mbit/sec，相当于八倍速的光盘机。2、高分辨率的视频：采用MPEG2标准影像压缩技术的DVD，其分辨率可达720×480，远超过VCD的352×240。MPEG2具有可弹性调整视频读取率的能力，因此可以在保有原画面品质的情况下，大量节省信息的储存空间。此外，DVD player内建的Letterbox和Pan and Scan的显示模式还可调整16:9或4:3电视的画面宽高比例。3、高传真的音质∶DVD可利用更精确的取样精度转换类比信息，并且将传统的二声道扩充至5.1声道，让人们真正进入多声道的世界。DVD 光盘特性物理格式DVD-ROMDVD-Video单面单层单面双层双面单层双面双层单面双层双面双层单面双层双面双层120mm光盘存储容量(GB)80mm光盘存储容量(GB)4.78.59.7173.97.82.65.21.42.63.95.31.22.40.71.4DVD-RDVD-RAMDVD的主要特点高密度高音质高可靠性等高画质高兼容性技术手段CD/VCDDVD高密度DVD盘与CD光盘直径均为120mm，但CD光盘的容量为680MB，仅能存放74分钟VHS质量的动态视频图像，而单面单层DVD记录层具有4.7GB容量，若以接近于广播级电视图像质量需要的平均数据率4.69Mbps播放，能够存放133分20秒的整部电影。双面双层光盘的容量高达17GB，可以容纳4部电影于单张光盘上。这就要求在DVD中采用更先进的技术手段来提高信息记录密度，从而增加盘的容量。左表列出了为提高光盘记录密度所采用的几项技术手段。镜数值孔径NA0.450.615.4％纠错编码冗余度31％通道码调制方式8/17调制激光波长λ光斑直径道间距凹坑最小长度凹坑宽度容量780nm1.74μm1.6μm0.83μm0.6μm650MB8/16调制650nm/635nm1.08μm0.74μm0.4μm0.4μm4.7GB高画质：DVD采用国际通用的活动图像压缩标准MPEG－2(ISO/IEC13818)，其系统码流传输数据率是可变的(1～10.7Mbps)；现阶段DVD－Video产品选用MPEG－2的11种规范中的主型主级规范MP@ML(即NTSC制式电视720像素/行×576行/帧，30帧／秒；PAL制式电视720像素/行×488行/帧，25帧／秒，数据传输速率最大为15Mbps)，达到广播级电视图像质量(其水平分辨率为500线以上)。要实现更高清晰度的画质，还可选用MPEG－2中对应的高级规范。DVD的系统码流由主视频码流(MPEG－2/MPEG－1压缩码流)、子图像码流（最多可录放32个码流，用于32种文字电影对白和卡拉OK字幕显示）和声频码流（最多可录放8个码流，支持8种语言声音）等3部分组成。整个系统码流的最大数据速率可达10.08Mbps。DVD还具有多结局(欣赏不同的多种故事情节发展)、多角度(从9个角度观看图像)、变焦(Zoom)和父母控制(切去儿童不宜观看的画面)等新功能。画面的长宽比有3种方式可选择:全景扫描、4:3普通屏幕和16:9宽屏幕方式。高音质DVD具有8(7.1)个独立的音频码流，足以实现数字环绕三维高保真音响效果。DVD标准规定：对于NTSC电视制式(例如美国、日本地区)强制规定采用杜比AC－3和/或线性PCM音频系统；对于PAL电视制式(例如欧洲和中国地区）强制规定采用MPEG音频格式和/或线性PCM音频系统。表三给出3种音频系统的技术参数。1992年美国杜比实验室发布了AC－3数字环绕立体声系统，以6个完全独立的声道(左、右、中、左环绕、右环绕和超重低音，简称为5.1声道)和全频带(～20KHz)高精度逼真声场，产生非常好的临场数字环绕高保真音响效果。PCM采样频率48KHz/96KHz杜比AC－348KHzAudio48KHz采样精度数据速率一个音频码流中的通道数最大音频码流数16/20/24bit768Kbps～2.304Mbps12～8压缩数据最小32Kbps最448Kbps5.1最大8压缩数据主码流：最小64Kbps最大384Kbps7.1最大8高兼容性：DVD视盘机、DVD唱机和DVD－ROM / R / RAM 均可播放CD唱盘；DVD视盘机和DVD－ROM/R/RAM均能回放VCD盘;DVD－ROM/R/RAM也可读取CD－ROM盘。DVD、VCD、CD、MP3DVD-R、DVD-RW、CD-R、CD-RWPHOTO-CD高可靠性：DVD采用RS－PC(Reed Solomon Product Code)纠错编码方式和8/16信号调制方式，确保数据读取可靠。纠错码(ECC)块长为16个记录扇区长度(38688个字节)，对应光道上82.5344mm长度;若原始误码率为10－3，经纠错后，误码率可小于10－20，远远低于计算机所需的误码率10－12。为了有效地防止软件被复制，在美国活动图像协会(Motion Picture Association of America)的积极参预下，于1996年7月同东芝、索尼等12家家电与计算机公司就DVD软件版权与防盗版问题达成一致协议。1996年10月，由各方组成的DVD技术联合会公布了DVD软件和硬件采用的乱码技术以及按6大地区区域码分区发行软件的措施，实现了软件著作权保护与可靠使用。DVD盘的物理结构从表面上看，DVD盘与CD/VCD盘很相似。但实质上，两者之间有本质的差别。按单/双面与单/双层结构的各种组合，DVD可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种物理结构。CD－ROM能容纳650MB的用户数据，而单面单层DVD盘的容量为4.7GB(约为CD－ROM容量的7倍)，双面双层DVD盘的容量则高达17GB(约为CD－ROM容量的26倍)。CD的最小凹坑长度为0.834μm，道间距为1.6μm，采用波长为780～790nm的红外激光器读取数据，而DVD的最小凹坑长度仅为0.4μm，道间距为0.74μm，采用波长为635～650nm的红外激光器读取数据。单面DVD盘可能有一个或两个记录层。与CD一样，激光器从盘的下面读取单面盘上的数据，双面DVD盘上的数据分别存放在盘的上下两面。DVD盘片的构造DVD光盘由五层组成，从上到下为印刷层、保护胶层、铝全反射层、黄金半反射层、数据层。其最小凹坑长度仅为0.4μm，道间距为0.74μm，采用波长为635nm~650nm的红外激光器读取数据。DVD-5的盘片结构图DVD采用的纠错方式也比较特殊，比以往的CD方式要强很多。按单/双面与单/双层结构的各种组合，无论是单层盘还是双层盘都由两片基底组成，每片基底的厚度均为0.6mm，因此DVD盘的厚度为1.2mm。对于单面盘而言，只有下层基底包含数据，上层基底没有数据；而双面盘的上下两层基底上均有数据。DVD-10的盘片结构图DVD盘片的构造DVD可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种物理结构，DVD-9的盘片结构图因此根据容量的不同可将DVD分成四种规格，分别是DVD-5、DVD-9、DVD-10与DVD-l8。DVD-18的盘片结构图盘片类型dvd-5dvd-9dvd-10dvd-18直径12厘米12厘米12厘米12厘米面数/层数单面单层单面双层双面单层双面双层容量4.7gb 8.5gb9.4gb17gb播放时间超过2小时视频大约4小时视频大约4.5小时视频超过8小时视频有两种方法读取双面盘上的数据：(1)在播放完盘上第一面的节目后，将盘从播放机中取出，翻面后再放入播放机中继续播放第二面上的节目；(2)在播放机中装两个读激光器，分别从盘的上下两面读取数据，或者在播放机中只装一个读激光器，但在读完盘的第一面后可以自动地跳到盘的另一面继续播放。如果采取后一种方案，则读完盘的第一面后不需要将盘取出翻面。双层盘实际上是将两层盘迭加在一起，下层是一半反射层，透过它可以读取上层的数据。读下层盘时总是从内圈开始，并从里往外读取，读完下层后再读上层。读取上层盘有两种方法：（一）逆光道路径OTP (Opposite Track Path)法，即读上层盘时从外圈开始，并从外向里移动；（二）顺光道路径PTP (Parallel Track Path)法，即读上层盘时从内圈开始，并从里向外移动。读激光器在读上下层盘上的数据时，其光学焦点会改变。无论是单层盘还是双层盘都由两片基底组成，每片基底的厚度均为0.6mm，因此DVD盘的厚度为1.2mm。对于单面盘而言，只有下层基底包含数据，上层基底没有数据;而双面盘的上下两层基底上均有数据。区域码一览表：第一区：美国、加拿大、东太平洋岛屿区。第二区：日本、欧洲、西亚、阿拉伯半岛、埃及、南非、格陵兰。第三区：台湾、南韩、东亚地区。第四区：中南美洲、澳大利亚、纽西兰、南太平洋岛屿。第五区：非洲、印度半岛、中亚、蒙古、原苏联地区。第六区：中国大陆地区Dolby digital?是由美国杜比实验室所研发的声音技术，主要是将声音分成前、后、左、右四个声道输出，由三度空间来展现立体声的效果。Dolby digital AC-3 5.1?除了Dolby digital所提供的前、后、左、右四声道外，再加上一个中置声道及增强低音效果的重低音声道。Dolby Digital Mono杜比数码单声道音效只有单声道的效果，并不足以构成立体声，多半出现在较为古老的影片中。在影片制作时，会将单声道的声音储存为AC-3格式，因此当以杜比数码系统解码播放时，只有中间声道发声。这样的音质表现，无疑是比较单调乏味的，因为连基本的立体感都十分欠缺，更遑论环绕效果。Monophonic 单声道TV电视AcceptableListening Positions合适的听音位置Room 房间Today’s broadcasts 现今的广播Stereophonic 立体声AcceptableListening Positions合适的听音位置Today’s TV Sets 现今的电视机Dolby Surround (Pro Logic)杜比环绕（定向逻辑）L左C中AcceptableListening Positions合适的听音位置S环绕S环绕R右Home Theatre 家庭影院5.1 Channel Surround5.1声道环绕LFELCAcceptableListening Positions合适的听音位置LSRSRDigital Home Theatre & DVD数字家庭影院和DVDMultichannel audio comes home:多声道音频进入大众消费“HOLLYWOOD”好莱坞MOVIES 电影CINEMA 影院OVHS 录像带HOMETHEATER家庭影院j汽车DVDDolby Surround -Matrix audio杜比环绕－矩阵音频LCRPro Logic Decoder定向逻辑解码器Stereo AudioTrack立体声音频轨道SSDolby Digital -5.1 discrete audio杜比数字－5.1分离音频LCRSubDigitalBit Stream数字比特流LsDolby Digital Decoder杜比数字解码器RsD T S同样属于5.1声道的环绕效果，DTS采用与AC-3不同的压缩技术将环绕音效储存至DVD。播放时必须采用具有dts解码能力的系统，才能将隐藏在DVD中的5.1声道释放出来。同样是5.1声道，DTS 跟Dolby Digital 5.1有何差异？最大的差别，在于两者使用不同的‘演算法’，也就是使用不同的方式来压缩5.1个声道的声音。Dolby Digital 5.1可以将相同的资料压得更少，占用最小的空间。反过来讲，由于DTS不刻意追求最强悍的压缩能力，因此也有机会保存更多的资讯，如果处理得当，确实可以提供很优越的表现。编码方式Dolby Digital(Dolby AC-3)各声道独立数码编码5.1 声道5.1 声道立体20Hz~20KHz有448kbps**Dolby Pro Logic类比矩阵运算2 声道4 声道单音100Hz~7KHz无N/ADTS各声道独立数码编码5.1 声道5.1 声道立体20Hz~20KHz有1536kbps处理方式录制声道数*播放声道数环绕声道是否立体环绕声道频宽独立的超低音声道传输率注：* 表示录制时，需要占用的声道数（Channel）。譬如说，Dolby Prologic虽然属于四声道的环绕系统，但实际上却可以利用矩阵演算（Matrix）的方式将中央声道与环绕声道隐藏在两个声道中，所以只占用两个声道来储存。** 这是一般DVD上的平均值，但实际的传输率是可能变动的。DVD的激光头目前DVD播放机的光头的种类可以分为：单激光器方式和双激光器方式两种，而这两种的每一种又可细分为几种1、单激光器方式。只有一个激光发射器，只能发射650nm的激光，故无法兼容CD－R。具体又有以下几种方式：（1）双透镜方式，采用两个焦距不同的透镜，分别用于DVD和CD系统，透镜必须采用机械方式进行切换。（2）双焦点透镜方式，全息技术，在透镜上做环状切割。（3）快门方式(孔径控制方式)。2、双激光器方式。由于采用了两个激光器，能发射两种不同波长，故能读取CD－R。有两种方式：（1）双激光头方式，备有两套激光器和透镜系统，分别用于CD和DVD。（2）双激光器单光路方式，备有分别适用于DVD和CD的专用激光器，光路和透镜系统则利用棱镜等实现公用。由于DVD与CD/VCD规格的差异，光源波长的不同，所以DVD ROM无法读取CD/VCD，CD－ROM也无法读取DVD，但DVD要向下兼容，所以各家生产商有不一样的办法来兼顾CD/VCD。因为光源波长及盘片厚度不同，要正确读取盘片有三种办法：1、切换双镜头：为Toshiba的技术，分别准备2个焦距不同的镜片切换，但是镭射发射及接收还是共用的，成本不高也不低。2、独立双镜头：为sony的技术，独立的两组镜头，成本最高，技术层次较低，但是兼容性是最好的。3、双焦距单镜头：为Pioneer的技术，同一个镜头，同一组镭射接收发射器，也就是利用液晶快门的技术来达到控制焦距的目的，成本最低，技术层次最高，当然兼容性也比较不好。画面比例