DVD简明技术资料

Author: 刘寅斌 Date: 1997-01-01

  电子消费品市场,正在进行着一场轰轰烈烈的技术革命,它将完全改变我们对家庭娱乐系统的传统观念——这就是DVD。目前数字音频和视频领域的最先进技术。DVD的出现,极大地推动了电子消费品领域的发展。
  ●一、DVD技术简介
#3  1.什么是DVDDVD,既被称为数字化视频光盘(Digital Video Disc),又被称作数字化多功能光盘(Digital Versatile Disc),是新一代的光盘存储技术。它实际上是一种新型的、海量存储的、可实现高速查找的CD,可以用于存储视频、音频以及计算机数据。DVD的诞生,适应了家庭娱乐、计算机大容量存储的需要,它必将最终取代目前的磁带、CD唱盘、VCD,而成为新一代家庭娱乐系统的主流产品。DVD技术已获得世界上主要的电子产品公司、计算机硬件厂商的支持,并取得了相应的产品服务和技术支撑。在娱乐界,DVD业已得到电影公司、唱片公司巨头们的青睐,不断有用DVD技术制作的影碟面世。
   目前,DVD产品分为三类:DVD唱盘(DVD-Audio),DVD视盘(DVD-Video)和 只读DVD(DVD-ROM)。DVD唱盘用于存放音频资料,DVD视盘(常被简称为DVD)存储视频节目,依靠挂接在电视上的DVD播放器来播放,DVD-ROM只能通过接在计算机上的DVD驱动器读取其中的数据。DVD视盘与DVD-ROM的差异类似于CD唱盘和CD-ROM之间的差异。随着DVD-ROM的发展,将会陆续产生只能被记录一次的DVD-R和可多次重写的DVD-RAM。相对于DVD视盘,大多数的人们都在期待着DVD-ROM。因为,在装有DVD-ROM驱动器的新一代的计算机中,同样可以播放DVD视盘。
#3  2.DVD的特性及技术规范
  与CD一样,DVD的直径是120毫米(4.25英寸),厚度为1.2毫米,由2块厚度为0.6毫米的基面组成。新型的DVD播放器可以播放数以亿计的CD唱盘。DVD的数据存储量是CD的7倍,单面可以存储4.7GB的数据,而一张CD仅有680兆字节的存储容量。DVD同时提供了一种更大存储量的双层、双面选择,每一面可存储8.5GB的数据,双面的存储量就有17GB。
  DVD与CD相比,各个方面都有了长足进展,因此其存储容量才有可能达到CD的7倍之多。相对于CD而言,DVD的盘面凹坑更小,轨道的间距更近,而且激光的波长更短,这就充分保证了DVD比CD高得多的存储密度。常规的CD机和CD-ROM驱动器通过发射波长为780nm的激光读取CD上的数据,而新型的DVD机和DVD-ROM驱动器所使用的激光的波长为635nm和650nm。这种较短的波长专门用于读取DVD上又小又密的凹坑。与此同时,DVD机的光头技术也取得很大进步,这样就可以产生狭窄密集的激光束。
  更为重要的是,DVD的纠错系统是专门针对DVD扩大了的容量而特别设计的。DVD的RS-PC(Reed Solomon Product Code)纠错系统与现在通用的CD的纠错系统相比,功能强大得多。所有这些在技术上的巨大进步与改进,是DVD卓越功能的保证。这强有力地说明,在可以预见的不远的将来,DVD必将取代CD、VCD而成为家庭视听娱乐系统和计算机存储系统的主流产品。
  DVD的产品模式提供了多种DVD产品结构:单面单层(Single Side,Single Layer)、单面双层(Single Side,Dual Layer)、双面单层(Double Side,Single Layer)、双面双层(Double Side,Dual Layer)。
  (1)单面单层(Single Side,Single Layer)是DVD产品的基本结构,其存储容量为4.7GB,是CD和CD-ROM存储容量的7倍(见图1)。
  (2)单面双层(Single Side,Dual Layer)结构的存储总量为8.5GB,其第二层可存储3.8GB的内容。单面双层DVD的存储容量已超过CD的13倍之多(见图2)。
  (3)双面单层(Double Side,Single Layer)结构的DVD,每一面的存储容量为4.7GB,总容量为9.4GB。双面单层DVD的容量与单面双层DVD相比,只有少量增加。但因为单面双层DVD的第二层存储了一半的数据量,所以对于播放此种类型DVD的DVD机,就要求必须具备双面回放功能(见图3)。
  (4)双面双层(Double Side, Double Layer)结构DVD,每一面的存储容量为8.5GB,总存储量为17GB。同双面单层DVD一样,它也要求相应的DVD机具备双面回放功能(见图4)。
   正如早期CD的出现,在音频产品领域掀起了一股热潮,DVD的诞生,为家庭娱乐和大容量存储提供了新的技术手段,必将引发电子消费品领域一场新的技术革命。DVD极大地提高了家庭视频娱乐系统的画面质量。实际上,DVD的画面质量已接近“D-1”标准(CCIR-601数字化视频产品标准)。采用DVD的家庭视频娱乐系统,色彩更丰富、画面更生动,音效更纯正,动作更逼真,远远超过目前市面上流行的激光视盘的播放标准。DVD同时可以提供更高质量的图形分辨率,视频图象发生扭曲的可能性降低,大大减少了视频的色彩干扰。
  CCIR-601数字化视频产品标准规定视频的播放标准为每秒传送的位(bit)数为167M。每秒167M的位传输速度对于存储容量为4.7GB的标准DVD而言,仅仅能够存放不到4分钟的数字视频信息。因此,即使对于象DVD这样大容量的存储设备,同样需要对数据进行压缩。DVD所使用的数据压缩采用MPEG2标准。
#3  DVD技术规范(与CD作比较,见图5)
     CD    
  光盘直径:120mm 
  光盘厚度:1.2mm
  光盘结构:单层基座 
  激光波长:780nm
  数字光圈NA:0.45
  轨道间距:1.6um
  最小的凹坑:0.83um
  数据层:1
  数据存储量:近680MB
     DVD
  光盘直径:120mm
  光盘厚度:1.2mm 
  光盘结构:双层基座联结而成,每层厚度为0.6mm  
  激光波长:650和635nm
  数字光圈NA:0.60
  轨道间距:0.74um
  最小的凹坑:0.4um
  数据层:1或2
  数据存储量:单层:4.7GBx2,双层:8.5GBx2 
#3  DVD与VCD的技术比较
     VCD
  视频数据传输率:1.44Mbit/s
  数据压缩标准:MPEG1
  副题:开放式字幕说明
     DVD
  视频数据传输率:1-10Mbit/s
  数据压缩标准:MPEG2
  副题:多达32种语言
  ●二、DVD产品简介
#3  1.SONY DVP-S7000
  下面我们将以SONY DVP-S7000为主,向你介绍几款DVD产品。你自己可以感受它的高超性能和特征,那也许将永远改变你的视听习惯... ...
  作为你所能期望从厂商处获得的第一台原型DVD机,索尼公司的DVP-S7000提供了在音频的与视频技术上的参考标准。
  索尼公司专为满足视听发烧友需要,设计了DUAL DISCRETETM(双重离散器);视频拾取器,MPEG-2解码器,10-bit视频D/A(数模转换器),32-bit RISC晶片Smooth Scan TM(平滑扫描器);图片搜索,电子脉冲D/A(数模)转换器等部件,使得人们可以享受高质量的视听效果。
#3  SONY DVP-S7000产品特性
  和音频CD、视频CD及CD-R格式兼容
  数字视频图像达到演播室画质
  信令终端数字解码调制,Dolby Pro-Logic TM(环绕音响)或Dolby Digital TM((AC3)
  DUAL DISCRETE TM;(双焦距视频拾取)
  Smooth ScanTM(平滑扫描);
  32-bit RISC处理器进行图片搜索
  独创的Sony MPEG-2解码器LSI
  10-bit视频数/模转换器
  数字视频降噪器
  数字视频均衡器
  数字静像、帧进、变速播放
  标题文字;全景扫描;16:9宽屏输出
  双亲锁定控制功能(防止儿童误动)
  兼容的杜比数字(AC-3)输出(同轴电缆或光缆)
  电脉冲D/A(数/模)转换器
  全速向前数字过滤器
  视频输出、S-Video输出、复合视频输出
  (1)惊人的图像技术
  在任意家用影像工具中,DVD具有最好的图片质量。
  事实上,DVP-S7000图片质量可达到“D-1"xlh(CCIR-601 TV数字化视频产品标准)。数字编码保持色彩的亮度更加逼真。超过500线的水平分辨率意味着异常清晰的图片细节。视频信噪比如此之低以至它消除了全部的雪花现像。
  ·惊人的图像质量归功于DVD的数字视频技术。该系统是基于4:2:2合成数字视频,利用MPEG-2压缩技术将全部电影信息存储在一张4.75英寸的光碟上。
  ·超过500线的水平分辨率带来惊人的图像效果,是VHS制录像的二倍,好于广播(通信)电视图像,超过LD激光视盘。
  ·单侧盘能存储133分钟的录相,97%的电影可在不翻转磁盘或换盘的情况下播送完毕。由于DVD为双层,因此一张DVD盘能存储到四小时录相节目。
  ·Smooth ScanTM(平滑扫描器);32-bit RISC微处理器进行高速高质图片搜索; 慢动作、帧进模式向前或反转。
  ·DUAL DISCRETETM(双重离散器);视频拾取器可分别稳定提供优化激光波长:CD(780nm)DVD(635nm),精确的重放两个类型光盘,消除镜头切换、扩展激光头寿命。
  ·独创的Sony MPEG-2 LSI译码器极其精确地在低比特视频下提供超高质量的画面。
  ·10-bit视频数/模转换器。不同于典型的8或9bit设计,Sony 的10-bit设计缩小数字的人为误差,使图片质量更接近到原先的电影效果。
  ·数字视频降噪控制。用数字处理可减少小斑点和微粒,把它们从你的图片中消除。
  ·数字视频均衡。屏幕显示中会提供控制选择,调整:锐度、亮度、对比度及最佳的颜色选择。也提供了3种习惯设置存放于内存中。
  ·视频输出部件。支持最可能高像质,保持视频图片为它原来的Y/R-Y/B-Y形式。连接到高质的录相设备和视频输入部件。
  ·S-video及复合视频输出,连接到高质量消费者录相设备。
  ·标题文字/全景扫描/16:9宽屏输出能力。你能选择电影在屏幕上的播放方式。标题文字是在剧场宽屏幕格式下时在顶部或底部显示的黑色按钮;全景扫描能满屏幕显示图像。
  (2)发烧音响效果
  索尼公司DVP-S7000的电脉冲D/A(数/模)转换器与数字过滤器和内部的45-bit精度,为高分辨CD重放提供了可能。DVP-S7000支持Dolby Pro-Logic环绕声,将剧院娱乐带入你的家中。你还可从索尼公司得到其它高新技术,包括高度稳定的R-Core(核)转换器及抗干扰音频电路。还有同轴电缆或光缆数字音频输出。
  ·利用Sony SDP-E800或是SDP-EP9ES,为外部译码器设计的与数字输出兼容的Dolby Digital(AC-3) 能让你从兼容的 DVD视盘上听到全方位5.1信道的数字环绕声。输出也是可切换的,可从16-bit线性PCM立体声输出切换到DSP立体声前置放大器与接收器。 
  ·环绕/正常声切换开关。它提供和杜比环绕立体声全兼容的音响效果,以及常规立体声
  ·杜比数字(AC-3)的声轨控制,以帮助在家庭环境下重现电影院效果。
  ·Full Feed向前数字过滤器可以在索尼公司ES系列CD游戏机中发现,这一具备特殊处理功能的过滤器为减少数字噪声而进行的三级取样使用了八倍的取样,以及在内部的45-bit处理与20-bit输出。
  · 电脉冲数/模转换器作为应用于索尼公司ES系列的CD游戏机的技术使用了高精度电流源而替代了电压源。这使得在电压波动或过零时减少了失真的可能,而这往往是在CD播放中的最易产生声音失真的原因。
  ·R-核心转换器能减小漏磁与嗡嗡声,那可能影响图像及音响效果。 
  ·动态音域选择允许调节音频的动态范围,甚至衰减到在降低声级时也保证全声道的音响。
  ·双单声道部件为两个音频的信道提供了同一的电路路径以使和外部元件的交互作用保留到最小。该设计帮助减少了内部信道调制及串音的可能。
  ·耳机输出为私人的听音提供了可能。  
  (3)灵活控制功能
  一个简单易读的菜单界面使你能方便灵活地控制DVP-S7000。
  从图像控制,到防止儿童误动锁定控制及子标题选择,你能迅速从屏幕上访问到全部重放功能选项。附加功能还包含时间显示、S-LINKTM控制、荧光显示等。
  ·高级的屏幕菜单接口。只须轻巧地点一下菜单项,你就可完成以下操作:播放模式下的控制,图像控制,定制习惯选项,初始化设置,防止儿童误动锁定控制等。
  ·全盘重放模式。包括数字静像、帧进、慢动作播放功能(可在1/10及1/5 标准速度下播放)、平滑扫描功能、图像向前向后搜索功能(以2倍10倍及30倍速下搜索)。
  ·比特率计量器让你可以监视每一帧图像、每一张光碟的平均比特率。    
  ·S-LinkTM。控制并帮助你设置一套你所想操作的A/V系统,就好像你做的一样
  ·在自控电能与自动选择函数器的控制下,DVP-S7000能自动启动Sony S-Link音视频元件。
  ·A/V时间显示。通过它,你就能确定已播放的DVD章节及CD轨道的具体位置。
  ·32种子标题文字选择在各种兼容的DVD上均能看到。        
  ·多角度切换开关,让你选择在某段时间以某种摄影角度播放视盘。
  ·声轨选择(多语言选择功能),你可能在DVD上选择收听8种不同语言中的任意一种。
  (4)精巧的结构
  Sony DVP-S7000的设计与构造确保了最适宜的视觉与音响的表现。
  铝制前面板构件、防共振顶盘、及高密度、复合整体铸造成型(BMC)无不为减噪防振提供了保证。独特的蜂窝状底盘及偏离中央的防振脚墩设计进一步增强机型的表现力。正如你所期望的,DVP-S7000还进一步将音频与视频电路分离开,以使它们不会互相干扰。
  ·铝制前面板构件,防共振顶盘帮助防止空气共振而降低音质。
  ·索尼复合整体铸造工艺采用了高密度、低共振频率的钙碳复合树脂材料以降低振动的可能性。
  ·蜂窝状结构。这种先进的设计提供了优越的防共振特征,使共振影响声音与图片质量的可能减到最低水平。
  ·偏离中央的防振脚墩设计,它的特殊隔离脚能降低空气或机械的振动。
  ·独立的玻璃环氧树脂音频电路板也能减少由图像信号串音引起的失真。
  (5)生产规格及参数(见表格)
#3  2.Toshiba、Panasonic、Hitachi等DVD产品
  由于DVD格式的统一,各大公司推出的DVD视盘机产品均采用了大体相似的技术,但在功能及配置上又互相竞争,下面我们来看看各种产品的对比。
  东芝公司作为DVD的先驱之一,最早向市场推出两款优秀的DVD视盘机,并获得了成功,这就是SD-3006和SD-2006。两种机型分别售价$549、$479,在美国市场占有率均据前列。SD-2006具有许多先进的功能(包括帧进、静像、慢动作、快速向前向后、选择视角),采用屏幕菜单操作(可播放、锁定、小标题选择、放映尺寸比选择等),具有S-Video 端子输出、AC-3数字音频输出端子、一对模拟立体声输出、复合视频输出等,提供最完美的视听效果。SD-3006在2006的基础上更增加了彩色差分视频输出、镀金联结等特性。
  松下的典型产品首推A-300,除具基本DVD机的功能外,该产品利用了同SONY相似的MPEG-II视频解码LSI,对消除图象的抖动也领先其它产品。松下公司的双焦距视频拾取技术可通过单一拾取重放CD及VCD。另外松下的DVD电视二合一机的推出也极大地引起了市场轰动。市场价为9万日元以下。
  日立公司则在DVD-ROM驱动器方面领先,他们即将推向市场的Hitachi GD-2000号称第二代DVD-ROM 驱动器产品。它能识别所有DVD-ROM、CD-ROM及CD-Audio盘片。该产品具有极高的传输速度(打开时间DVD为150ms,CD-ROM为90ms),数据传输速率为2.76MB/s,数据存储容量为8.5GB。
  ●三、DVD技术前景
  在DVD的发展道路上,也还存在着一些问题,例如相应的视频节目还很少,以及价格还有些偏高。但我们深信,DVD必将成为电子消费品的主流产品,并且必将引发一场轰轰烈烈的技术革命。