За последние годы приводы CD-RW стали привычными для всех пользователей. Практически любой новый ПК продается с CD-RW (или комбо CD-RW+DVD-ROM) в комплекте. Более того, многие напрочь отказались от использования 3.5-дюймовых дискет. Производители современных ноутбуков уже не комплектуют свои продукты флоппи-дисководами, магнитные накопители информации ушли в прошлое...

В то же время приводы CD-RW давно достигли своего технологического совершенства. Максимальную скорость записи решили не увеличивать до 72х (разве что в редких моделях с несколькими лазерами) и поставили финальную точку на 52х скорости. Пиковая скорость перезаписи составляет 32х и, судя по всему, увеличиваться не будет. Объем компакт-дисков, в силу своих технологических особенностей, не может превышать 750-800 Мб. И если пару лет назад главным достоинством компакт-дисков была их емкость, то сейчас это их главный недостаток. Именно поэтому диски формата DVD обретают все большую популярность на наших просторах.

Что такое DVD?

DVD - формат записи дисков. В отличие от CD, он обладает большей плотностью размещения данных, возможностью двухслойной записи и более совершенной защитой лицензионных дисков от пиратских копий. На данный момент название DVD - не более чем "звучный" набор букв. Однако в 1995 году аббревиатуру DVD расшифровывали, как Digital Video Disk (Цифровой Видеодиск). Дело в том, что DVD изначально разрабатывали для смены устаревшего VHS-формата, и предназначался он в основном для комфортного просмотра фильмов. Спустя некоторое время было решено оптимизировать диски DVD не только для мультимедийного использования, но и для компьютеров, в качестве носителя информации. Поэтому приняли решение изменить название формата, не меняя аббревиатуры. Таким образом, DVD из Digital Video Disk превратился в Digital Versatile Disk (Цифровой Универсальный Диск). Но название не "прижилось" и аббревиатура DVD стала просто набором букв.

История формата DVD

Первая официальная информация о разработке DVD появилась весной 1995 года. Ее обнародовали 10 крупных компаний (Pioneer, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Sony, Hitachi, JVC, Time Warner, Thomson и Toshiba), принимавших участие в разработке формата. Во избежание войны стандартов, эти компании объединились в так называемый DVD Consortium. Главными его задачами были: продвижение формата на рынке, согласованная разработка новых спецификаций и лицензирование предприятий, записывающих информацию на DVD. Два года спустя, в 1997 году, был создан DVD-форум. Его задачи были такие же, как и у DVD консорциума. На данный момент насчитывается около 200 официальных членов DVD-форума. Все они заинтересованы в развитии формата и участвуют в разработках новых, более совершенных форматов вроде Blue-ray, EVD или HD DVD.

DVD снаружи и изнутри

Внешне диски DVD практически невозможно отличить от обычных CD. Они имеют одинаковые размеры и внешне очень похожи друг на друга. Однако прочесть диск DVD на обычном CD-приводе уже не удастся. Для этого понадобится привод с поддержкой DVD-формата, который, кстати, без проблем читает обычные компакт-диски.

Вся информация на DVD хранится в файловой системе MicroUDF (Micro Universal Disk Format). Ее официально утвердили в 2000 году. MicroUDB поддерживает носители большой емкости и файлы больших размеров. Имена файлов записываются в формате unicode, что обеспечивает совместимость DVD со всеми операционными системами для ПК, а также с разнообразной бытовой техникой.

Существенным отличием DVD от CD является возможность двухслойной записи дисков. На одном одностороннем диске (бывают и двухсторонние, с информационной поверхностью на каждой стороне) можно хранить в два раза больше информации. Оба слоя имеют отражающую поверхность, только один из них обладает высокой прозрачностью (до 40%). При записи/чтении луч просто меняет фокусировку, что позволяет не попадать на оба слоя одновременно.

Более высокой емкости DVD-диски обязаны не только возможностью двухслойной записи дисков, но и большей плотностью записи информации. Более высокая плотность записи была достигнута за счет уменьшения расстояния между информационными дорожками на спирали. Это расстояние у CD-дисков составляет 1,6 мкм. У дисков DVD - 0,74 мкм. Объем DVD-дисков, в зависимости от их конкретного типа, может быть от 4,7 до 17 Гб. Ниже приведен список всех типов DVD-дисков:

• DVD-5 - односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гб;
• DVD-9 - односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гб;
• DVD-10 - двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гб;
• DVD-14 - двухсторонний диск: на одной стороне - один слой, на другой - два; емкость - 13,24 Гб;
• DVD-18 - двухсторонний двухслойный диск емкостью 17 Гб.

Самые распространенные диски - DVD-5 и DVD-10. Остальные имеют меньшую популярность в силу большей стоимости и меньшей распространенности соответствующих производственных линий. Сегодня на прилавках магазинов не трудно найти любой тип дисков.

Защита DVD

Для защиты DVD-дисков от внешних повреждений и царапин поверхности был предусмотрен дополнительный прозрачный пластиковый слой. Он наносится поверх информационной отражающей поверхности и не препятствует чтению диска.

В разных странах премьеры одних и тех же фильмов проходят в разное время. И поскольку издателям фильмов нет интереса в появлении фильма там, где еще не было его премьеры, было принято решение ввести так называемое зонирование.

Весь мир был разделен на 8 зон. Если вы установили в привод диск из "чужой" зоны, он его просто не распознает. Ниже приведен список зон DVD:

1. Канада и США;
2. Япония, Европа, Южная Африка, Ближний Восток;
3. Юго-восток Азии, Восточная Азия;
4. Австралия, Новая Зеландия, Тихоокеанские острова, Карибские острова, Южная и Центральная Америка;
5. Территория бывшего СССР, Индийский полуостров, основная часть Африки;
6. Китай;
7. Зарезервированная зона;
8. Экстерриториальная зона: самолеты, лайнеры, пароходы...;

В пятой зоне, как видите, поместили Россию, Украину, Белоруссию и еще множество стран, по иронии судьбы - с высоким уровнем пиратства.

Информация на DVD-диске зашифрована под определенный регион. Приводы также шифруются под регион, в который их завезли. При чтении диска привод сверяет совпадение регионов на приводе и диске и, в зависимости от результата, продолжает или не продолжает читать диск дальше. Есть также мультизонные приводы и проигрыватели, которые не привязаны к определенному региону. Сейчас, правда, они встречаются редко, но все же их найти реально. Так называемые "залоченные" устройства (настроенные на чтение дисков только одной зоны) можно изменить на мультизонные в том случае, если он "умеет" менять зону (как правило, разрешается ее менять до 5 раз). Установите нулевую зону, и ваш привод станет мультизонным. Иногда встречаются новые прошивки для приводов, которые отключают зональную зависимость. Но прошивать такие устройства намного опаснее чем, к примеру, материнские платы.

В дисках DVD также используется технология защиты CSS (Content Scrambling System) - цифровая защита от копирования. Чтобы диск нельзя было скопировать на ПК, вся информация на нем кодируется. Причем для расшифровки понадобится ключ из двух частей. Одна из них находится на диске, вторая запрограммирована в приводе. При записи информации на ПК просмотреть фильм будет просто невозможно, хотя данные скопируются без проблем. Обойти такую защиту можно с помощью специального ПО.

И, наконец, последний способ защиты - аналоговая защита от записи. Принцип работы APS (Analogue Protection System) заключается в том, что при воспроизведении фильма специально создаются помехи. И если вы записываете фильм на другой проигрыватель, изображение будет сильно искажено. Настолько сильно, что посмотреть фильм уже не получится.

Особенности DVD Video

Как известно, технология DVD задумывалась с целью улучшить качество просмотра фильмов. Диски DVD-Video встречаются в каждом магазине. А многие новые фильмы выходят только на DVD. Чем же они отличаются от обычных Video-CD, кроме большей емкости диска? Внешне DVD-диски с фильмами отличаются упаковкой прямоугольной формы, выполненной в виде книжечки. С каждой стороны упаковки нанесено качественное изображение высокого разрешения и текст с информацией о фильме. Внутри коробки может быть один или два диска. Иногда на втором диске содержатся видеоролики с фрагментами о съемках фильма, интервью с режиссером, история фильма/кинокомпании и т.д.

Фильмы на DVD-видео обладают следующими особенностями:

• На каждом диске с фильмом находится свое уникальное меню, в котором производятся настройки его просмотра;
• На диске может быть несколько звуковых дорожек с переводами на разные языки;
• Каждая звуковая дорожка может быть записана в качественных форматах с поддержкой Dolby Surround для многоканальных акустических систем;
• Субтитры на нескольких языках;
• Официально длина фильма ограничивается 135 минутами видео высокого качества. Но на самом деле все зависит от типа диска, его емкости и настроек алгоритма сжатия. Чем больше объем диска - тем более продолжительный фильм на него поместится;
• Меню на диске позволяет отключать/включать субтитры, выбирать язык воспроизведения и переходить к выбранному эпизоду фильма.

В рамках этого материала мы обдуманно не останавливаемся на спецификациях стандарта DVD Audio, поскольку этот разговор требует серьезной отдельной статьи.

С обычными CD-болванками все просто: они бывают либо CD-R (Compact Disc Recordable), т.е. диски однократной записи, либо CD-RW (Compact Disc Rewritable) - диски многократной записи. А вот с DVD-дисками сложнее - существует много типов DVD-дисков, и в таком разнообразии легко запутаться.

Начнем с расшифровки аббревиатуры DVD. Раньше аббревиатура DVD расшифровывалась как Digital Video Disc, поскольку первые DVD-диски были предназначены только для записи видео. Затем, когда на DVD стала возможной запись других типов данных, DVD "переименовали" в Digital Versatile Disc - цифровой универсальный диск.

По сути, DVD - это развитие технологии CD, но обо всем по порядку. Началом истории DVD можно считать 1994 год, когда компании Sony, Philips и Toshiba начали создавать новый носитель данных. Вообще, инициатором всего этого выступил Голливуд - обычные видеокассеты не обеспечивали никаких средств защиты от несанкционированного копирования. Да и имеющийся на то время альтернативный носитель (CD) не обеспечивал должного качества воспроизведения видео - на обычный диск объемом 700 Мбайт нельзя было записать фильм нормального качества. Требовалось как минимум два диска.

В 1996 году компании Sony, Philips и Toshiba представили первые спецификации нового носителя данных - DVD-ROM (базовый формат, использовался для хранения данных) и DVD-Video (надстройка над форматом DVD-ROM, предназначенная для хранения видео). В основном DVD тогда использовался для хранения видео, поэтому и получил название Digital Video Disc.

В 1998 году был представлен новый формат - DVD-Audio. Поскольку формат DVD уже использовался не только для хранения видео, то, чтобы не вводить новую аббревиатуру и не запутывать пользователей, было решено слово "Video" заменить словом "Versatile". В этом же году емкость DVD-диска была увеличена до 4,7 Гбайт (изначально было 4,5 Гбайт). Несмотря на то что формат DVD-Audio появился в 1998 году, первые DVD-проигрыватели (именно для формата DVD-Audio) появились в 2000 году и стоили очень дорого. В Европе такие проигрыватели вообще впервые появились в 2001 году.

Сейчас начинает популярность новый формат - Blu-Ray. Появились недорогие комбинированные приводы, а ноутбуки все чаще оснащаются приводами, умеющими читать Blu-Ray. Но сам формат Blu-Ray был анонсирован в далеком 2002 году. Прошло семь лет, а формат еще не получил особой популярности.

Самое интересное, что DVD - практически идеальный носитель данных без особых недостатков. Судите сами. На DVD можно записать от 4,7 до 18 Гбайт (на двухслойный и двусторонний диск) информации. Вы только посчитайте, сколько обычных CD-дисков нужно, чтобы записать хотя бы 4,7 Гбайт.

А как же флешка? Флешкой на 8 Гбайт никого сейчас не удивишь. Но у флешки как раз недостатки есть. Во-первых, флешка на 8 Гбайт стоит значительно дороже, чем DVD-RW на 9 Гбайт. Во-вторых, из-за желания сэкономить велика вероятность купить некачественную флешку, которая проработает меньше, чем самый обычный DVD-RW.

К тому же DVD поддерживает различные видеоформаты (4:3, 16:9), многоканальный звук и до 9 различных углов зрения для камер. Словом, если вам нужно записать просто данные, то можно обойтись и обычной флешкой, а вот если нужен носитель для видео, то лучше DVD пока ничего не придумано (Blu-Ray пока из-за высокой стоимости во внимание не принимаем).

DVD-Video и DVD-Audio поддерживают стандарты Dolby Digital, Dolby Digital Pro и Dolby Surround (многоканальный звук 5+1), что еще более приспосабливает их для качественного воспроизведения звука (как при просмотре фильмов, так и при прослушивании аудиокомпозиций). А если ко всему этому добавить возможность интерактивного управления (управление последовательностью сцен, изменение камер обзора, вызов субтитров, поддержка "закладок"), то вообще у DVD пока нет конкурентов. CD и флешка в этом плане - не конкурент, а VHS-кассеты и подавно. К тому же VHS-кассеты ненадежны и просто огромны по сравнению с DVD-дисками.

Ранее к недостаткам DVD относили дороговизну как DVD-проигрывателей, так и пишущих приводов. Сейчас цены настолько смешные, что о стоимости оборудования для записи и воспроизведения DVD говорить не принято. Болванки DVD стоят тоже дешево, правда, только те, которые односторонние и однослойные, но в любом случае хранение 4,7 Гбайт на DVD вам обойдется дешевле, чем хранение аналогичного объема на CD.

Кроме дороговизны, раньше у DVD были некоторые проблемы с совместимостью. Дело в том, что, начиная с 1996 года, различные компании "наплодили" столько разных форматов, что некоторые приводы могли работать с одними форматами, а с другими - нет (или, например, не поддерживали запись определенных DVD-форматов). Сегодня такого нет, и самый обычный DVD-привод может работать со всеми имеющимися форматами.

Теперь поговорим о DVD-форматах. При выборе болванок DVD обратите внимание на их маркировку.

Маркировка DVD-болванок

Кроме маркировок, на DVD могут быть следующие надписи, определяющие DVD-стандарт:
• DVD-ROM - это базовый формат, используется для массового производства дисков. Диски такого формата можно купить уже записанными, так как технология их записи несколько отличается от записи обычных DVD-болванок в домашних условиях.
• DVD-Video - "надстройка" над форматом DVD-ROM, задающая порядок размещения файлов на DVD-ROM. Кроме видео, на такой диск можно записать картинки (например, кадры самых интересных сцен фильма), субтитры на разных языках и диалоговые окна для организации меню.
• DVD-Audio - используется для записи качественного звука. Ведь звук можно записать и на обычный AudioCD, и закодировать в формат МРЗ, и записать на обычный CD-R. Звучание DVD-Audio по своему качеству значительно превосходит AudioCD и лучше, чем DVD-Video (за счет того, что все место отводится только для звука, а на DVD-Video приходится хранить еще видео, субтитры и другие данные). Формат DVD-Audio на сегодняшний день признан лучшим аудиоформатом.
• DVD-R - "болванка" однократной записи. На такой диск можно записать все, что захочется - музыку, видео, картинки, данные, но только один раз. Используя DVD-R, вы можете создать диск формата DVD-Video или DVD-Audio, но без защиты от нелегального копирования. Чтобы создать диск с такой защитой, вам нужен диск для продюсеров - DVD-Authoring. Такие диски стоят намного дороже, чем обычные DVD-R, и не все приводы могут записывать диски DVD-Authoring. Поэтому перед покупкой дорогой болванки DVD-Authoring убедитесь, что ваш привод поддерживает запись дисков этого типа.
• DVD-RW - перезаписываемый DVD-диск. Как и в случае с CD-RW, вы можете записать информацию на диск, потом стереть ее, потом еще раз записать и т.д.
• DVD-RAM - еще один тип перезаписываемого диска. Его отличие от DVD-RW заключается в большей надежности: если обычные DVD-RW можно перезаписывать примерно 100 раз (дешевые китайские во внимание не принимаем - хорошо, если вам удалось перезаписать такой диск 10 раз), то DVD-RAM можно перезаписать 1000 раз. Кроме того DVD-RAM позволяет записывать диск по дорожкам, что не требует создания образа будущего диска на винчестере. Ведь может оказаться, что у вас не будет 9 Гбайт свободного места на диске. Минимальное дисковое пространство, необходимое для записи диска DVD-RAM любой емкости, - всего 200 Мбайт. Но у этого типа диска есть и недостатки: дороговизна, медлительность (скорость записи очень мала) и в основном его могут прочитать только компьютеры, но далеко не все бытовые проигрыватели.
• DVD+R/DVD+RW - новый формат DVD-диска. Знак "+" в маркировке означает, что новый формат лучше, чем предыдущий. Преимущество заключается в более высокой скорости записи таких дисков. Раньше не все приводы могли записывать диски с плюсом. Сейчас такой проблемы нет, и все современные приводы умеют записывать диски как нового, так и старого форматов. Какой диск выбрать? Сейчас особой разницы нет. Если есть желание сэкономить, покупайте DVD-R/RW - они чуть дешевле (только не покупайте самые дешевые - и не говорите потом, что я вас не предупреждал!).

Диски DVD-5 и DVD-10 являются самыми распространенными и востребованными. Диски форматов DVD-9 и DVD-18 встречаются в продаже реже. Это обусловлено большей стоимостью и тем, что некоторые проигрыватели (речь идет именно о бытовых проигрывателях, а не о приводах DVD) не могут работать с двухслойными дисками. Все современные DVD-приводы умеют читать и записывать двухслойные диски, только нужно переворачивать диск для осуществления чтения/записи с другой стороны.

Некоторые производители DVD заявляют, что их диски могут хранить информацию на протяжении 50-100 лет. Лично я не верю таким заявлениям - формат DVD появился в 1996 году, и прошло еще мало времени, чтобы делать такие заявления. Тем более, что, учитывая темпы развития компьютерных технологий, через 50 лет не будет ни одного привода, способного прочитать DVD. Вспомните дискеты: последний раз привод FDD был установлен в моем компьютере года четыре назад. Первая дискета была произведена на свет в далеком 1971 году. Это была 8-дюймовая дискета производства IBM. А дискеты 3.5", к которым мы привыкли в свое время (или, по крайней мере, застали их еще), появились в 1981 году благодаря стараниям компании Sony. Дискеты продержались в среднем 25 лет. Конечно, они еще есть в продаже, можно купить даже приводы для чтения дискет, но ими практически уже никто не пользуется. Ведь те же флешки и компактнее, и позволяют записать больше информации.

Что же касается DVD-дисков, то я бы рекомендовал следующее: хранить DVD-диски нужно в прохладном месте, защищенном от прямых солнечных лучей. Желательно хранить диски в отдельных боксах, а не друг на друге - тогда могут образоваться царапины на поверхности диска. Раз в два года (или раз в году, если вы часто пользуетесь этими дисками) желательно перезаписывать информацию с них на новые DVD, так вы перестрахуетесь от потери данных.

Пожалуй, сейчас невозможно встретить человека, который бы ни разу не держал в руках компакт-диск. В последнее время эти носители информации серьезно сдали свои позиции из-за активного внедрения более технологичных накопителей на основе твердотельной памяти. Тем не менее пока еще полностью отказываться от дисков вряд ли целесообразно.

Емкость DVD вполне достаточна для хранения большинства программ и мультимедийных файлов. Производители указывают, что пользователю доступно 4.7 Гб. В действительности же для максимальная информационная емкость составляет 4.38 Гб, что объясняется различием в способе расчета. Сегодня мы поговорим о технологии Digital Versatile Disc и разберемся с нюансами вычисления объема таких носителей информации.

Проблема с определениями

Термин DVD, как это ни удивительно, не обладает однозначной расшифровкой. Эта технология была разработана для того, чтобы заменить обычные компакт-диски CD, емкости которых все чаще становилось недостаточно. Изначально аббревиатура DVD означала Цифровой Видео Диск (Digital Video Disc). Однако впоследствии стало понятно, что на него можно записывать не только фильмы, но и другие файлы.

Это послужило причиной того, что некоторые начали вкладывать иной смысл в термин, понимая под DVD Цифровой Универсальный (Versatile) Диск. В целом обе расшифровки верны.

Увеличивая доступный объем

Ранее уже указывалось, что DVD-диски пришли на смену CD, емкости которых стало недостаточно. Для того чтобы считать записанные на поверхность цифровые данные, необходимо применять тонкий лазерный луч. В устройствах-дисководах для этого реализован специальный блок, состоящий из излучающего элемента и системы фокусирования. Основное отличие луча света, применяемого для считывания и записи информации, состоит в том, что он когерентен, то есть является очень узконаправленным. Это позволяет практически устранить воздействие явлений дифракции и интерференции световой волны. При разработке стандарта CD доступные на тот момент миниатюрные полупроводниковые излучатели были не в состоянии создать достаточно узкий луч, поэтому ширина дорожки на металлической основе диска была около 1.6 мкм. Впоследствии были разработаны более совершенные светоизлучающие диоды, луч которых был настолько тонок, что ширину дорожки удалось уменьшить в два раза. Таким образом, стала в несколько раз превышать аналогичный параметр CD. Кроме ширины дорожки, удалось изменить и расстояние между ними, а также размер питов.

"Пирог" из дисков

Емкость DVD-диска определяется не только вышеуказанными размерами и конфигурацией лазерного луча. Были созданы такие которые, по сути, объединяли сразу несколько дисков в одном изделии при сохранении стандартных габаритов.

Такие многослойные компакты можно сравнить с бутербродом. При производстве используется не одна, а сразу две дорожки, но расположенные таким образом, что считывающий луч лазера свободно проходит через полупрозрачную верхнюю поверхность. Их объем достигал 8.54 Гб. Максимальная емкость DVD-диска, диаметр которого не 12, а 8 см, составляет 5.32 Гб. Конструктивно дисковод может обладать двумя излучателями, каждый из которых фокусируется на свою глубину (поверхность). Есть модели с одним лучом, фокусировкой которого управляет электроника. Информационная емкость DVD могла быть еще больше, когда использовались так называемые двусторонние решения. Внешне это обычный компакт, но запись/чтение возможны с двух сторон, для чего в большинстве дисководов требовалось переворачивать носитель. Емкость DVD-диска такой модификации составляет от 9.4 Гб (двусторонние однослойные), до 17.08 (четыре слоя, запись с двух сторон). Тем не менее такие «пироги» не получили широкого распространения из-за более высокой стоимости производства и необходимости слишком бережно обращаться с ними, так как малейшая царапина могла привести к невозможности считывания данных с глубинных слоев.

Сохраняя информацию

В основе RAM-дисков лежит технология нагрева поверхности лазерным лучом. Их особенностью является возможность выполнения форматирования в привычную и выборочного удаления файлов. Конструктивно такие диски располагаются в специальных картриджах, что повышает их надежность. Теоретически, если извлечь DVD-RAM из корпуса, то с ним можно работать на приводе, обозначенном как Multi. Это достаточно надежные решения.

Информационная емкость DVD такого типа составляет от 1.46 Гб (однослойные односторонние, 8 см) до 9.4 Гб (двусторонние). Термин RAM означает, что перезапись физически возможна. Аббревиатуру можно перевести как «Память с произвольным доступом». Фактически данный тип дисков предназначен для резервного копирования данных и до появления альтернативных носителей являлся отличным решением. Особенно если учесть заявленную продолжительность хранения данных (около 30 лет) и количество циклов перезаписи (более 100 тыс.). Недостаток - относительно высокая стоимость и малое распространение.

Видеокомпакты

Следующие решения - это DVD-Video. Такие диски предназначены для записи мультимедийного потока. Обозначаются как «DVD-1…18». Первые четыре - это модификации с уменьшенным диаметром (8 см против стандартных 12). Классикой считается DVD-5, с которого можно считать 4.7 Гб (однослойный односторонний).

Соответственно, максимальная емкость DVD в данной категории составляет 17.08 Гб (DVD-18, две стороны, четыре слоя). Так как в массовых видеоплеерах применяются простейшие фокусирующие блоки, что позволяет удешевить производство, далеко не все модели способны считывать диски большого объема. Исключение - однослойные двусторонние, для работы с которыми достаточно всего лишь перевернуть диск в приводе. Их недостаток заключается в отсутствии места для этикетки, поэтому название указывается на прозрачной части, рядом с центральным отверстием.

Однократная запись

Появление дисководов, способных осуществлять записывание цифровых данных на диски в домашних условиях, совершило настоящий переворот в области резервного копирования и создания самых настоящих фильмотек. DVD+-R изначально продаются без записи. Владелец специального привода может сохранить на таком диске любую информацию, преобразованную в цифровую форму.

Цвет зеркально-синий, с отливом в фиолетовую область спектра. Емкость DVD этого типа составляет от 4.7 Гб (один слой с одной стороны) до 17.08 Гб. Объем зависит, как обычно, от количества слоев и сторон. Но все-таки из-за правильной наибольшее распространение получили самые простые компакты на 4.7 Гб. Ранее запись можно было сделать лишь при помощи компьютерного дисковода, сейчас же этой возможностью обладают многие видеоплееры, способные сохранять на диски передачи с ТВ. Проблема совместимости «-» и «+» R давно осталась в прошлом и в статье не рассматривается.

Многократное записывание

Недостаток предыдущего типа дисков очевиден - их нельзя повторно записать, удалив данные. Для решения этого вопроса были предложены принципиально иные диски, названные DVD+-RW. Их можно использовать почти как обычный накопитель. Термин RW означает Rewritable, т.е. перезаписываемые. Емкость DVD этого класса точно такая же, как у «простых» R. Однако двуслойные крайне редко распространены из-за необходимости приобретать специальный дисковод, способный работать с такими дисками.

Кроме того, перезаписываемые решения и так требуют к себе бережного обращения, а усложнение их конструкции означает, что с таких дисков фактически приходится сдувать пылинки. А случайная царапина на поверхности может не позволить считать информацию с нижних слоев. Таким образом, «классика» - это однослойный односторонний диск. Цвет поверхности варьирует от серого до практически черного. Количество циклов перезаписи официально составляет около нескольких тысяч, однако на практике такой диск можно записать не более 50-100 раз. И то со временем надежность хранения данных снижается. Таким образом, DVD-RW подходят для кратковременного хранения данных и их переноса. Запись может осуществляться блоком, как обычно. В то же время при помощи механизма Windows также возможна работа как с обычным накопителем (чтение/запись произвольных файлов). Правда, из-за того, что стандарт перезаписываемых дисков не позволяет развивать высокие скорости, обычно приходится довольствоваться четырехкратной, равной 5.5 Мб.

Особенность записи

Стандартная емкость DVD может быть немного превышена. Это достигается за счет использования зоны lead-out. Функция Overburn должна поддерживаться самим устройством. Ее можно активировать в популярной программе Nero, пройдя в «Опции - Экспертные свойства». Мы не рекомендуем использовать эту возможность без так как можно столкнуться с невозможностью чтения такого диска на дисководе, не умеющем работать с Overburn.

Как подсчитывается объем

Многие владельцы компьютеров давно заметили, что на компакт-диск невозможно записать то которое указывается производителем. На самом деле никакого обмана здесь нет. Просто производители дисков из маркетинговых соображений считают, что в 1 кБ 1000 байт, хотя в действительности 1024 (возводим двойку в десятую степень). С увеличением объема это число растет в прогрессии. Следовательно, на стандартный DVD-диск помещается не более «честных» 4.38 Гб.

Справочник DVD

DVD

DVD — это семейство оптических дисков, одинакового размера с компакт-дисками (CD), но значительно большей емкости хранения, достигнутой за счет увеличения плотности записи.

Появление DVD. DVD-форум

В основе появления DVD дисков лежала идея разработать такой носитель информации, который мог бы одинаково успешно использоваться в звуковой и видео аппаратуре, в компьютерной технике, игровых приставках. Это обеспечило бы сближение разных областей электроники.

Название DVD первоначально означало Цифровой Видео Диск (Digital Video Disc). Позднее в связи с принятием решения о расширении функций DVD аббревиатура стала читаться иначе — Цифровой Универсальный Диск (Digital Versatile Disk).

О разработке формата DVD был официально объявлено в сентябре 1995 г. группой из 10 компаний: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner и Toshiba. В мае 1997 г. на базе этого консорциума был создан DVD-форум — открытая для вступления организация, насчитывающая сегодня более 200 членов.

Основные задачи этой организации — развитие и продвижение формата DVD, выработка согласованных спецификаций, а также лицензирование деятельности предприятий в области DVD технологии. В рамках форума действуют специальные рабочие группы по различным аспектам DVD технологии. На ряд спецификаций приняты международные стандарты.

Важнейшие преимущества DVD технологии

Сегодня DVD — это уже широко распространенная, проверенная временем и в тоже время динамично развивающаяся технология с огромным потенциалом.

• запись и воспроизведение высококачественного видео и аудио в реальном времени, эффективная работа с компьютерной мультимедийной информацией, а также обеспечение эффективного произвольного доступа к данным, хранимыми в виде множества мелких файлов;
• объем диска до 4,7 ГБ (около 2-х часов MPEG-2) на сторону для записи в один слой и 8,5 ГБ на сторону для двуслойной записи;
• возможность записи информации в два слоя на каждую из сторон;
• единая файловая система UDF;
• возможность записи и многократной перезаписи DVD дисков;
• обратная совместимость с существующими CD-дисками — геометрические размеры DVD и CD дисков идентичны, все DVD оборудование способно читать диски CD-Audio и CD-ROM (спецификация MultyRead).

Первые форматы DVD

Технология DVD первоначально опиралась 3 основных формата, наличие которых определено специфическими требованиями для различных областей применения DVD:

• DVD-ROM используется для записи данных, в том числе мультимедийных, используемых в компьютерных технологиях;
• DVD-Video применяется при записи видеоматериалов для их дальнейшего просмотра на видеотехнике или с помощью присоединенного к компьютеру DVD-ROM привода. Формат обеспечивает защиту от нелегального копирования информации;
• DVD-Audio используется при записи высококачественного многоканального звука. Кроме того, DVD-форумом рекомендована дополнительная поддержка видео, графики и другой информации.

Эти форматы описывали диски, предназначенные только для чтения. Информация на такие диски помещается один раз — в процессе их производства. С развитием технологии DVD появились спецификации дисков, обеспечивающие пользователям дисков запись и перезапись информации. Однако основные участники форума не смогли договориться о единой спецификации на такие диски из-за стремления сохранить самостоятельный контроль над своими авторскими техническими разработками. В результате появилось несколько конкурирующих спецификаций (форматы DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW). Рассмотрим перечень развиваемых сегодня форматов DVD дисков.

Развиваемые форматы DVD

Только для чтения

• DVD-ROM
• DVD-Video
• DVD-Audio

Для многократной перезаписи

• DVD-RAM
• DVD+RW (не поддержан DVD форумом)
• DVD-RW

Для одноразовой записи

• DVD-R (G)
• DVD-R (A)

Для видеозаписи

• DVD-VR

Совместимость

Разработчики не смогли достичь единого подхода при выработке формата записываемых дисков. Конкуренция предопределила отсутствие поддержки одним устройством нескольких записывающих форматов. Поэтому диски, записанные в одном из форматов, как правило, не читаются на приводах других записываемых форматов. Попытка преодолеть разобщенность записывающих форматов предпринята компанией Panasonic, которая в апреле 2001 г. представила устройство, работающее с форматами DVD-RAM и DVD-R(G).

Некоторые устройства могут не понимать тот формат дисков DVD, который был предложен уже после их выпуска. Естественно, бытовая электроника может быть ориентирована на вполне конкретный сегмент потребительского рынка (DVD-Audio, DVD-Video, оба формата), и не обязательно должна обеспечивать чтение компьютерных дисков, что и определено DVD-форумом. В то же время компьютерные дисководы одинаково хорошо работают с видео, аудио, мультимедийными и другими компьютерными дисками.

Файловая система UDF

Большим достижением в обеспечении совместимости в технологии DVD стала принятая в 2000 году единая файловая система MicroUDF. Файловая система MicroUDF — это адаптированная для применения в DVD версия файловой системы UDF (Universal Disk Format), которая, в свою очередь, основана на международном стандарте ISO-13346. Эта файловая система постепенно идет на смену устаревшей ISO9660, созданной в свое время для использования в компакт-дисках. На переходный период (пока не выйдут из обращения компьютерные устройства и диски, работающие в формате ISO9660) будет использоваться файловая система UDF Bridge, которая является некоторой комбинацией MicroUDF и ISO9660. Для записи Audio/Video DVD дисков может использоваться только MicroUDF.

Возможности файловой системы MicroUDF следующие:

• независимость от используемой программно-аппаратной платформы (в этом смысле UDF — оптимальный выбор в архивных системах);
• большая емкость. Весь диск может быть представлен в виде единственного тома;
• оптимальная скорость передачи. Скорость чтения и записи данных в формате UDF может быть выше, чем производительность многих «родных» файловых систем, когда предаются большие файлы (например, в мультимедийных системах)
• максимальные возможные размеры файла;
• использование шрифтового формата UNICODE, что обеспечивает эффективную интернациональную поддержку;
• поддержка расширенных файловых атрибутов, что используется в некоторых «родных» операционных системах;
• поддержка длинных имен файлов с расширением ограничений операционной системы. Максимальная длина имени файла 255 символов;
• взаимозаменяемость DVD дисков в бытовой электронике и компьютерных системах.

При использовании MicroUDF на одном DVD-диске можно одновременно хранить видеофильмы, аудиозаписи, оцифрованные фотографии и компьютерные файлы. Этим обеспечивается межплатформенная совместимость, т. е. DVD-диск становится единым носителем для Macintosh, DOS/Windows, OS/2, UNIX.

Перспективы DVD

Наличие разных стандартов и спецификаций не говорит о том, что DVD технология стоит на месте. Усилия различных компаний сегодня направлены на внедрение технологии «голубого лазера» — с меньшей длиной волны. Это позволит увеличить плотность записи на дисках с вытекающим отсюда улучшением и других характеристик.
Компания Calimetrics Inc предложила технологию ML (multilevel), позволяющую в три раза повысить емкость стандартного DVD/CD. При этом нет необходимости совершать какие-либо доработки в механизме и оптике существующих приводов. Для внедрения новой технологии достаточно воспользоваться набором микросхем, разработанного этой компанией. Суть технологии заключается в возможности использовать в качестве информационной характеристики глубину питов (до 8 уровней) при работе с дисками. Отметим, что аналогичную технологию, но для CD дисков, разрабатывает компания TDK в сотрудничестве с другими фирмами.

Форматы DVD только для чтения

DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory)

Диски формата DVD-ROM предназначены для использования в компьютерной технике. Информация заносится на диск единственный раз — при его производстве.

Прогресс устройств DVD во многом повторяет путь, пройденный CD, и направлен главным обазом на улучшение скоростных характеристик и введение функции записи. Устройства DVD-ROM первого поколения использовали режим CLV и считывали с диска со скоростью 1.38 Мб/с (в традиционном обозначении для DVD это 1х). Устройства второго поколения могли читать DVD с вдвое большей скоростью — 2х (2.8 Мб/с). Современные DVD-ROM — устройства третьего поколения — используют режим контроля вращения (CAV) с максимальной скоростью чтения 4х-6х (5.5 — 8.3 Мб/с) и более. Современные DVD-ROM приводы (дисководы) поддерживают чтение практически всех форматов, включая диски CD.

DVD-Video

Формат DVD-Video предназначен для хранения и воспроизведения видео. Как и DVD-ROM, эта спецификация определяет возможность только чтения информации — воспроизведение записей с помощью видеоплееров (видеорекодеров). Спецификация базируется на формате DVD-ROM, но предусматривает специальный способ размещения данных, предотвращающий возможность побитового копирования дисков. Видеоматериалы в закодированном виде размещаются на диске в процессе его производства. Воспроизведение DVD-video возможно только на бытовых видеоплеерах (видеорекодерах) или на DVD-дисководах, подключенных к компьютеру. При использовании компьютерного оборудования декодирование информации осуществляется либо аппаратно, либо программными средствами. Современная спецификация обеспечивает запись на диск высококачественного видео (до 2-х часов в формате сжатия MPEG-2), а также многоканальное звуковое сопровождение на 8 языках, выбор экранного формата, титры на 32 языках, интерактивное управление посредством экранного меню, до 9 угловых направлений просмотра, защиту от нелегального копирования, разграничение просмотра видеопродукции по регионам, управление доступом детей к видеоматериалам.

DVD-Audio

Новое поколение музыкального формата после CD. Спецификацией формата определены высококачественный многоканальный звук, поддержка широкого диапазона качества звука (квантование 16, 20, 24 бит при частоте от 44,1 до 192 кГц), воспроизведение DVD плеерами CD дисков, поддержка дополнительной информации (включая видео, текст, меню, заставки, удобную навигационную систему), связь с осуществляющими информационную поддержку web-сайтами, расширение возможностей при появлении новых технологий.

Существуют две версии формата DVD-Audio: просто DVD-Audio — только для звукового содержания и DVD-AudioV — для звука с дополнительной информацией.

Выработаны специальные меры защиты дисков от пиратского копирования.

Форматы DVD для многократной записи

Многократная запись

Все известные спецификации перезаписываемых DVD дисков используют технологию многократной записи, основанную на физическом принципе смены фазового состояния (кристаллическое/аморфное) информационного слоя под воздействием лазера с длиной волны 650 (635) нм (phase-change recording). Считывание информации осуществляется путем определения оптических характеристик информационного слоя в различных его фазовых состояниях при отражении лучей лазера (того же, что и при записи).

Материал для многократной записи

В качестве рабочего используется материал AVIST, созданный компанией TDK в 1995 году. Характеристики этого материала практически идеально удовлетворяют требованиям технологии перезаписи DVD-дисков:

• высокая отражающая способность — до 25-35 %, что вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении;
• легкость замены фазового состояния как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с различными приложениями. Приложения, работающие с перезаписываемыми компакт-дисками (например CD-E), осуществляют запись со скоростью менее 3 м/с. Работа с данными в формате DVD-RAM требует от рабочего слоя более высокой скорости записи — от 3 до 6 м/с. При работе с видеоинформацией, подвергнутой компрессии, скорость записи должна превышать 6 м/с;
• отличное соотношение сигнал-шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых размеров маркера (менее 0,66 мм);
• AVIST выдерживает как минимум 1000 циклов перезаписи даже на скоростях менее 3 м/с. При более высоких скоростях записи количество циклов перезаписи возрастает.

Каждый из форматов имеет свои достоинства и недостатки, что определило их области применения. Наиболее распространенным на сегодня является формат DVD-RAM в силу более низкой стоимости работающих с ним приводов и дисков.

DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory)

Перезаписываемый формат, разработанный компаниями Panasonic, Hitachi, Toshiba.

Формат одобрен DVD-форумом в июле 1997 г. Оборудование и диски этого формата тестировались в течение 3-х месяцев в более чем 20 компьютерных компаниях-производителях всего мира. Свыше 160 участников форума проголосовало за принятие спецификации. На сегодня это самый распространенный DVD формат в компьютерной индустрии.

DVD-RAM приводы читают диски DVD-ROM. В свою очередь, диски DVD-RAM могут быть прочитаны только приводами DVD-ROM так называемого третьего поколения, выпускаемыми с середины 1999 г.

Первое поколение дисков DVD-RAM вмещало 2.6 ГБ на сторону. Диски современного — второго — поколения несут 4.7 ГБ на стороне или 9.4 ГБ для двусторонней модификации.

Выпускаются два типа односторонних DVD-RAM дисков — в картридже и без картриджа. Диски в картридже в основном предназначены для бытовой видеоаппаратуры, где необходимо исключить влияние внешних факторов при интенсивном ручном использовании. Картриджи в свою очередь могут быть двух видов — открываемые и цельные.

Важнейшие достоинства дисков формата DVD-RAM — это возможность перезаписи до 100 000 раз и наличие механизма коррекции ошибок записи.

Самое большое число циклов перезаписи среди всех DVD, механизм коррекции ошибок и произвольный доступ к диску как при записи, так и при чтении предопределили максимальную эффективность этого формата во вторичных устройствах хранения данных. Подавляющее большинство устройств массового хранения информации — роботизированные DVD библиотеки — использует именно эту технологию.

Диски DVD-RAM могут использоваться для записи и воспроизведения потокового видео на оборудовании, поддерживающем спецификацию DVD-VR (см. ниже).

DVD+RW (Digital Versatile Disc ReWritable)

Формат DVD+RW продвигается только его разработчиками — компаниями Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Philips, Ricoh, Sony и Yamaha (не поддержан DVD-форумом).

На дисках DVD+RW можно записать как потоковое видео или звук, так и компьютерные данные. Диски формата DVD+RW могут быть перезаписаны около 1000 раз.

На базе DVD+RW создан формат записи потокового видео — DVD+RW Video Format. Устройства и диски, работающие в этом формате, позиционируется на рынке как полностью совместимые с оборудованием, работающим в форматах DVD-Video. Это значит, что диски DVD+RW, содержащие видеоматериалы, могут быть воспроизведены на выпущенной ранее бытовой аппаратуре DVD.

Компания Philips заявила о начале выпуска своего DVD видеорекордера в сентябре 2001 г. Диски формата DVD+RW, записанные на этом устройстве, также читаются обычными DVD-Video плеерами. Это решение было предложено как ответный шаг на принятую DVD форумом спецификацию DVD-VR (см. ниже).

DVD-RW (Digital Versatile Disc ReRecordable)

Встречаются другие названия этого формата: DVD-R/W и реже DVD-ER.

DVD-RW — формат многократной записи, разработанный компанией Pioneer. Диски формата DVD-RW вмещают 4,7 ГБ на одну сторону, выпускаются в односторонней и двусторонней модификациях и могут быть использованы для хранения видео, аудио и других данных.

Диски формата DVD-RW могут быть перезаписаны до 1000 раз. В отличие от форматов DVD+RW и DVD-RAM диски DVD-RW могут быть прочитаны на приводах DVD-ROM первого поколения.

Компания TDK заявляет, что долговечность выпускаемых ею дисков DVD-RW составляет около 100 лет.

Форматы DVD для однократной записи

DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable)
DVD-R — формат однократной записи, разработанный компанией Pioneer. Устройства на базе этого формата были первыми, которые записывали на дисках DVD. Технология записи аналогична используемой в CD-R и базируется на необратимом изменении под воздействием лазера спектральных характеристик информационного слоя, покрытого специальным органическим составом.

На диски DVD-R могут быть записаны как компьютерные данные, мультимедийные программы, так и видео/аудио информация. В зависимости от типа записанной информации диски могут быть прочитаны на других, совместимых с записанным форматом типах устройств, включая DVD-Video видеоплееры и большинство DVD-ROM приводов. Односторонние диски DVD-R вмещают 4,7 или 3,95 ГБ на сторону. Двусторонние диски выпускаются только общей емкостью 9,4 ГБ (4,7 ГБ на сторону). В настоящее время формат не поддерживает технологию записи в два слоя.

Долговечность дисков DVD-R оценивается сроком более 100 лет.

Для защиты от нелегального копирования разработаны две спецификации: DVD-R(A) и DVD-R(G). Две эти версии одной спецификации используют различную длину волны лазера при записи информации. Таким образом, диски могут быть записаны только на соответствующем их спецификации оборудовании. Воспроизведение дисков может осуществляться одинаково успешно на любом оборудовании, поддерживающем формат DVD-R.

DVD-R(A) (DVD-R for Authoring) используется в профессиональных приложениях. В частности, поддержка специального формата (Cutting Master Format) позволяет применять эти диски для записи исходной реплики информации (пре-мастеринг) вместо обычного использования для этих целей DLT лент.

DVD-R(G) (DVD-R for General) предназначена для более широкого применения. Диски этого формата защищены от возможности побитового копирования на них информации с других дисков. Формат поддерживается в устройствах массового хранения (например, в роботизированных DVD библиотеках, предлагаемых самой компанией Pioneer).

Спецификация DVD-VR основана на DVD-RAM и поддержана DVD-форумом. Формат DVD-VR позволяет записать в реальном времени до 2 часов высококачественного видео в формате MPEG-2 на односторонний диск DVD-RAM емкостью 4,7 ГБ и обеспечивает такие возможности, как редактирование уже записанных видеоматериалов, запись различных типов статических изображений. Электронику на базе этого формата выпускают, к примеру, компании Panasonic, Toshiba, Samsung, Hitachi.

Справочные таблицы

Таблица 1. Емкости DVD дисков

Формат	Спецификация	Количество сторон	Количество слоев на сторону	Емкость, ГБ*
DVD-Video и DVD-ROM	DVD-5	1	1	4.7, или более 2 часов видео
	DVD-9	1	2	8.5, или более 4 часов видео
	DVD-10	2	1	9.4, или более 4,5 часов видео
	DVD-14	2	1+2	13.2, или более 6,5 часов видео
	DVD-18	2	2	17.1, или более 8 часов видео
DVD-RAM (DVD-VR)	DVD-RAM 1.0	1	1	2.6
		2	1	5.2
	DVD-RAM 2.0	1	1	4.7
		2	1	9.4
DVD-R	DVD-R 1.0	1	1	3.9
	DVD-R 2.0	1	1	4.7
		2	1	9.4
DVD-RW	DVD-RW 2.0	1	1	4.7
		2	1	9.4

* 1ГБ — 1 миллиард байт

Таблица 2. Основные параметры DVD дисков последних модификаций

Параметр	Тип диска
	DVD-ROM	DVD-RAM	DVD-RW	DVD+ RW	DVD-R
Емкость одной стороны	4,7 ГБ	4,7 ГБ	4,7 ГБ	4,7 ГБ	4,7 ГБ
Длина волны лазера	650	650	650	650	650 (G) 635 (A)
Отража- тельная способность	18-30% (двух- слойного)	15-25% (2,6)		18-30%
Способ записи	Оттиск с матрицы при производстве	Смена фазы	Смена фазы	Смена фазы	Смена цвета красителя
Форма записи	Не применимо	Wobbled Land& Groove	Wobbled groove	Wobbled groove	Wobble pre-groove
Межтре- ковое расстояние	0,74 мкм	0.615 мкм		0.74 мкм	0.74 мкм
Минимальная длина пита	0,40	0,28			0,40
Число зон	Не применимо	35	Не применимо	Не применимо	Не применимо
Способ контроля вращения*	CAV	ZCLV CAV в пределах зоны	CLV	CLV (для видео) или CAV (для данных)	CLV
Скорость записи данных	до 8,31 МБ/с (чтение)	2,77 МБ/с		11-26 Mbit/s,	2,77 МБ/с
Файловая система	Micro UDF и/или ISO9660	UDF/UDF Bridge	UDF/UDF Bridge	UDF/UDF Bridge	Тип1 UDF Bridge Тип2 UDF
Стоимость односторон- него диска (дисковода)		$20-30($500)			$10-15 ($1000)

* CLV — (Constant Linear Velocity) постоянная линейная скорость

CAV — (Constant Angular Velocity) постоянная угловая скорость

ZCLV — (Zone Constant Linear Velocity) зонная постоянная линейная скорость

Форматы DVD дисков	Типы DVD приводов
	DVD-RAM		DVD-RW		DVD-R(G)		DVD-R(A)		DVD+ RW		DVD-Video		DVD-Audio		DVD-player (универ.)
	Ч	З	Ч	З	Ч	З	Ч	З	Ч	З	Ч	З	Ч	З	Ч	З
DVD-ROM	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	−	−	+	−
DVD−R(G)	+	−	+	+	+	+	+	−	+	?	+	−	+	−	+	−
DVD−R(A)	+	−	+	−	+	−	+	+	+	−	−	−	+	−	+	−
DVD−RAM	+	+	−	−	−	−	−	−	−	−	−	−	+	−	+	−
DVD-RW	+	−	+	+	+	+	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−
DVD+RW	−	−	+	−	+	+	+	−	+	+	+	−	+	−	+	−
DVD-Video	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	−	−	+	−
DVD-Audio	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	−	−	+	−	+	−
DVD-AudioV	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	+	−	−	−	+	−

Примечание — в некоторых случаях «+» означает, что чтение или запись не противоречат спецификациям DVD форума, однако такие устройства могут пока быть не представлены на рынке.
«-» означает, что спецификацией не определено обязательное требование по чтению или записи, однако на рынке могут быть устройства, обеспечивающее эту возможность

В этой статье рассматриваются базовые понятия и принципы, используемые при создании дисков DVD Video. Весь материал взят из разнообразных источников, расположенных в Сети. Там, где это возможно, я сохранил ссылки на источники информации. Если я вдруг кого-то забыл, не обижайтесь, пожалуйста, и дайте мне знать об этом.

Формат DVD

Физически, DVD формат похож на CD с тем отличием, что для работы с DVD дисками используется лазерный луч с меньшей длиной волны. За счет этого достигается большая плотность записи. Также, существуют DVD диски с дополнительным слоем для хранения данных, что увеличивает объем хранимых данных на одной стороне вдвое. Однослойный DVD диск предоставляет возможность записи до 4,7 Гбайт на одну сторону, а двухслойный — до 8,5 Гбайт.

Существует несколько разновидностей DVD носителей. Изначально DVD Forum определил три типа: DVD-R, DVD-RW и DVD-RAM. DVD-RAM является физически перезаписываемым форматом, однако он не совместим со стандартным форматом DVD Video.

Логическая организация DVD Video

В отличие от CD, который состоит из треков, список которых хранится в TOC (Table Of Contents), DVD имеет файловую систему UDF.

DVD Video логически разбит на следующие части:

• First-Play Section. Проигрывается первой сразу после того, как диск вставляется в устройство
• VMGI (Video Manager Information). Информация видео-менеджера
• VMGM (Video Manager Menus). Меню видео-менеджера
• VTS (Video Title-Sets). Комплекты видео-приложений

Каждый комплект видео приложений (VTS) логически разбит на

• VTSI (Video Title Set Information). Информация видео-приложения, содержащая в себе управляющие данные.
• VOB (Video Objects). Меню
• VOB (Video Objects). Данные
• Резервная копия VTSI

Каждый VOB (базовая файловая единица диска) включает видео, аудио, субтитры и навигационные данные. Когда проигрывается VOB, плеер не только последовательно проигрывает видео, но также следует навигационным командам для отображения меню, принятия команд от пользователя и т. д. Каждый VOB включает в себя отдельные ячейки (cells), связанные вместе при помощи Программных Цепочек (Program Chains — PGC), которые обеспечивают требуемую интерактивность, используя простой язык программирования, разработанный для DVD-Видео. PGC используются для регулирования проигрывания видео, аудио и субтитров в VOB"ах, отображения меню, и ввода и исполнения команд пользователя. Существует три типа PGC: последовательного проигрывания (sequential play), произвольного проигрывания (random play) и смешанного (shuffle play) проигрывания. Отдельные ячейки могут использоваться более чем одной PGC, которая может определять различные последовательности проигрыша видеоматериала, например для обеспечения бесшовного ветвления (seamless branching). PGC подчиняются набору команд для элементарного программирования, включающему математические и логические операторы, условные переходы, обратный отсчет времени и т. д. Имеется 16 обычных регистров для более сложного программирования, и 16 системных регистров.

Файловая организация DVD-Video

VOB"ы и другие данные располагаются в каталоге VIDEO_TS. Таблица внизу показывает пример диска с одним комплектом видео приложений.

Аудио, видео и субтитры могут содержатся не более чем в 9 VOB файлах, относящихся к данному видео приложению, каждый из которых по размеру не превышает 1 Гб. Таким образом, на DVD-5 будет не более 5 VOB файлов, относящихся к видео приложению, для DVD-9 могут потребоваться все 9. Файлы VTS*.* могут повторяться для каждого комплекта видео приложений (VTS) и будут соответственно называться VTS_02*.*, VTS_03*.* и т. д. На каждый VTS будет приходиться один.IFO и.BUP файлы, плюс один или больше.VOB файлов.

Требования к потоку

Одним из обязательных требований стандарта DVD Video к видеопотоку — он должен быть кодирован в MPEG-1 или MPEG-2. Таким образом, для кодирования подготавливаемого к записи видео необходим MPEG-1 или MPEG-2 кодек. MPEG-2 использовать более предпочтительно, поскольку он является более продвинутым и современным, однако, если вам необходимо получить на выходе видео-поток с битрейтом ниже 1 Мбит/сек (около 10 часов видео на стандартный однослойный DVD носитель), то в этом случае лучше воспользоваться кодеком MPEG-1.

Вопроизводимый в странах бывшего СНГ цифровой видео-поток должен соответствовать одним из требований, перечисленных ниже, ввиду того, что стандартные DVD проигрыватели могут просто отказаться от проигрывания видео-объекта, если формат видео-потока в нем не будет соответствовать указанным требованиям.

В процессе MPEG кодирования устраняются избыточные видео-данные в серии рядом расположенных кадров. Два соседних кадра обычно содержат много одинаковых элементов изображения. Информация в них отличается на малую часть от всей информации содержащейся в кадре. Производится сжатие видео, при котором используются не все данные каждого видео-кадра, а динамика изменений кадров, так как в большинстве последовательных кадров одного видео-сюжета фон почти не изменяется, а хорошо заметные изменения происходят на переднем плане. Например, происходит плавное перемещение небольшого объекта на фоне неизменного заднего плана. В этом случае полная информация о изображении сохраняется только для опорных изображений. Для остальных кадров оцифровывается только разностная информация: о положении объекта, направлении и величине его смещения, о новых элементах фона, открывающихся за объектом по мере его движения. Причем эта разностная информация вычисляется не только по сравнению с предыдущими изображениями, но и с последующими (поскольку именно в них по мере движения объекта открывается ранее скрытая часть фона). Опорные кадры в MPEG видео-потоке должны быть вставлены каждые 15 или 18 кадров, ввиду того, что именно опорные или, как их еще называют, I-кадры используются просмотрщиками видео при перемотке видео вперед или назад.

Для соответствия формату DVD Video, битрейт мультиплексированного потока не должен быть выше 9,8 Мбит/сек и не менее 300 Кбит/сек. Этот параметр обязательно нужно учитывать при получении конечного MPEG потока.

Основные понятия и определения

DVD видео. Для воспроизведения DVD с видео необходим DVD-привод и декодер MPEG-2 (то есть либо бытовой DVD-проигрыватель с аппаратным декодером, либо компьютерный DVD-привод и программный проигрыватель с установленым декодером). Фильмы на DVD сжаты с использованием алгоритма MPEG-2 для видео и различных (часто многоканальных) форматов для звука. Битрейт сжатого видео варьируется от 2000 до 9800 Кбит/с, часто бывает переменным (VBR − англ. variable bitrate). Стандартный размер видео кадра стандарта PAL равен 720×576 точек, стандарта NTSC — 720×480 точек. Аудиоданные в DVD-фильме могут быть в формате PCM, DTS, MPEG или Dolby Digital (AC-3). В странах, использующих стандарт NTSC, все фильмы на DVD должны содержать звуковую дорожку в формате PCM или AC-3, а все NTSC-плееры должны эти форматы поддерживать. Таким образом, любой стандартный диск может быть воспроизведён на любом стандартном оборудовании. В странах, использующих стандарт PAL (большая часть Европы, Россия в том числе), поначалу хотели ввести в качестве стандарта звука для DVD форматы PCM и MPEG-2, но под влиянием общественного давления и идя вразрез с пожеланиями Philips, DVD-Forum включил Dolby AC-3 в список опциональных форматов звука на дисках и обязательных форматов в плеерах.

PAL (Phase-Alternating Line). Система аналогового цветного телевидения, разработана инженером немецкой компании «Telefunken» Вальтером Брухом и представленная как стандарт телевизионного вещания в 1967 году.

NTSC (National Television Standards Committee). Национальный комитет по телевизионным стандартам. Cистема аналогового цветного телевидения, разработанная в США. 18 декабря 1953 года впервые в мире было начато цветное телевизионное вещание с применением именно этой системы. NTSC принята в качестве стандартной системы цветного телевидения также в Канаде, Японии и ряде стран американского континента.

MPEG (Moving Picture Experts Group). Экспертная группа по вопросам движущегося изображения. Группа специалистов в подчинении ISO, собирающаяся для выработки стандартов сжатия цифрового видео и аудио.

MPEG-1. Группа стандартов на цифровое сжатие аудио и видео, принятую MPEG. MPEG-1 видео используется, например, в формате Video CD. Качество видео на видео-CD (VCD) приблизительно близко к качеству VHS видеокассет

MPEG-2. Группа стандартов цифрового кодирования видео и аудио сигналов, одобренных ISO - Международной Организацией по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-2 в основном используется для кодирования видео и аудио при вещании, включая спутниковое вещание и кабельное телевидение. MPEG-2 с некоторыми модификациями также активно используется как стандарт для сжатия DVD.

Количество (частота) кадров в секунду. Число неподвижных изображений, сменяющих друг друга при показе 1 секунды видеоматериала и создающих эффект движения объектов на экране. Чем больше частота кадров в секунду, тем более плавным и естественным будет казаться движение. Минимальный показатель, при котором движение будет восприниматься однородным - примерно 10 кадров в секунду (это значение индивидуально для каждого человека). В традиционном пленочном кинематографе используется частота 24 кадра в секунду. Системы телевидения PAL и SÉCAM используют 25 кадров в секунду (англ. 25 fps или 25 Герц), а система NTSC использует 29,97 кадров в секунду. Компьютерные оцифрованные видеоматериалы хорошего качества, как правило, используют частоту 30 кадров в секунду. Верхняя пороговая частота мелькания, воспринимаемая человеческим мозгом, в среднем составляет 39-42 Герца и индивидуальна для каждого человека. Некоторые современные профессиональные камеры могут снимать с частотой до 120 кадров в секунду. А специальные камеры для сверхбыстрой съемки снимают с частотой до 1000 кадров в секунду и выше, что необходимо, например, для детального изучения траектории полета пули или структуры взрыва.

Чересстрочная развертка. Развертка видеоматериала может быть прогрессивной (построчной) или чересстрочной. При прогрессивной развертке все горизонтальные линии (строки) изображения отображаются одновременно. А вот при чересстрочной развертке показываются попеременно четные и нечетные строки (называемые также полями кадра). Чересстрочную развёртку часто называют на английский манер интерлейс (англ. interlace) или интерлейсинг. Чересстрочная развёртка была изобретена для показа изображения на кинескопах и используется сейчас для передачи видео по «узким» каналам, не позволяющим передавать изображение во всём качестве. Системы PAL, SÉCAM и NTSC - это всё системы с чересстрочной развёрткой. Новые цифровые стандарты телевидения, например, HDTV предусматривают прогрессивную развёртку. Хотя появились технологии, позволяющие имитировать прогрессивную развёртку при показе материала с интерлейсом. Чересстрочную развёртку обычно обозначают символом «i» после указания вертикального разрешения, например 720×576i×50 для видео в формате PAL. Для подавления неприятных эффектов, возникающих при просмотре чересстрочного видео на построчном экране, применяются специальные математические методы, именуемые деинтерлейсингом.

Прогрессивная развертка. В отличие от чересстрочной развертки, где за каждый кадр формируется только половина изображения (либо четные, либо нечетные строки), при прогрессивной развертке формируется изображение целиком, т.е. все строки. В настоящее время чересстрочная развертка используется только в дешевых ЭЛТ-телевизорах.

Деинтерлейсинг Процесс создания одного кадра из двух полукадров чересстрочного формата для дальнейшего вывода на экран с прогрессивной развёрткой, такой как компьютерный монитор. Применяется в компьютерных системах обработки видео, плоскопанельных телевизорах и т. д.

Разрешение. По аналогии с разрешением компьютерных мониторов, любой видеосигнал также имеет разрешение (англ. resolution), горизонтальное и вертикальное, измеряемое в пикселях. Обычное аналоговое телевизионное разрешение составляет 720×576 пикселей для стандартов PAL и SÉCAM, при частоте кадров 50 Герц (одно поле, 2×25); и 648×486 пикселей для NTSC, при частоте 60 Герц (одно поле, 2×29,97). В выражении 648×480 первым числом обозначается количество точек в горизонтальной линии (горизонтальное разрешение), а вторым числом количество самих линий (вертикальное разрешение). Новый стандарт высокоотчётливого (англ. high-definition) цифрового телевидения HDTV предполагает разрешения до 1920×1080 при частоте мелькания 60 Герц с прогрессивной развёрткой. То есть 1920 пикселей на линию, 1080 линий.

Количество цветов и цветовое разрешение видеосигнала. Описывается цветовыми моделями. Для стандарта PAL применяется цветовая модель YUV, для SÉCAM модель YDbDr, для NTSC модель YIQ, в компьютерной технике применяется в основном RGB (и αRGB), реже HSV, а в печатной технике CMYK. Количество цветов, которое может отобразить монитор или проектор зависит от качества монитора или проектора. Человеческий глаз может воспринять, по разным подсчётам, от 5 до 10 миллионов оттенков цветов. Количество цветов в видеоматериале определяется числом бит, отведённым для кодирования цвета каждого пикселя (англ. bits per pixel, bpp). 1 бит позволяет закодировать 2 цвета (обычно чёрный и белый), 2 бита - 4 цвета, 3 бита - 8 цветов, …, 8 бит - 256 цветов, 16 бит - 65 536 цветов, 24 бита - 16 777 216 цветов. В компьютерной технике имеется стандарт и 32 бита на пиксель (αRGB), но этот дополнительный α-байт (8 бит) используется для кодирования коэффициента прозрачности пикселя (α), а не для передачи цвета (RGB). При обработке пикселя видеоадаптером, RGB-значение будет изменено в зависимости от значения α-байта и цвета подлежащего пикселя (который станет «виден» через «прозрачный» пиксель), а затем α-байт будет отброшен, и на монитор пойдёт только цветовой сигнал RGB.

Битрейт. Ширина (иначе говорят скорость) видеопотока или битрейт (англ. bit rate) - это количество обрабатываемых бит видеоинформации за секунду времени (обозначается «бит/с» - бит в секунду, или чаще «Мбит/с» - мегабит в секунду; в английском обозначении «bit/s» и «Mbit/s» соответственно). Чем выше ширина видеопотока, тем в общем лучше качество видео. Например, для формата VideoCD ширина видеопотока составляет всего примерно 1 Мбит/с, а для DVD составляет около 5 Мбит/с. Конечно, субъективно разницу в качестве нельзя оценить как пятикратную, но объективно это так. А формат цифрового телевидения HDTV использует ширину видеопотока около 10 Мбит/с. При помощи скорости видеопотока также очень удобно оценивать качество видео при его передаче через Интернет. Различают два вида управления шириной потока в видеокодеке - постоянный битрейт (англ. constant bit rate, CBR) и переменный битрейт (англ. variable bit rate, VBR). Концепция VBR, ныне очень популярная, призвана максимально сохранить качество видео, уменьшая при этом суммарный объём передаваемого видеопотока. При этом на быстрых сценах движения, ширина видеопотока возрастает, а на медленных сценах, где картинка меняется медленно, ширина потока падает. Это очень удобно для буферизованных видеотрансляций и передачи сохранённого видеоматериала по компьютерным сетям. Но для безбуферных систем реального времени и для прямого эфира (например, для телеконференций) это не подходит - в этих случаях необходимо использовать постоянную скорость видеопотока.

Соотношение сторон экрана. Соотношение ширины и высоты кадра (англ. aspect ratio) - важнейший параметр в любом видеоматериале. Ещё с 1910 года кинофильмы имели соотношение сторон экрана 4:3 (4 единицы в ширину к 3 единицам в высоту; иногда ещё записывается как 1,33:1 или просто 1,33). Считалось что зрителю удобнее смотреть фильм на экране такой формы. Когда появилось телевидение, то оно переняло это соотношение и почти все аналоговые телесистемы (и, следовательно, телевизоры) имели соотношение сторон экрана 4:3. Компьютерные мониторы также унаследовали телевизионный стандарт сторон. Хотя ещё в 1950-х годах это представление о 4:3 в корне изменилось. Дело в том, что поле зрения человека имеет соотношение отнюдь не 4:3. Ведь у человека 2 глаза, расположенных на одной горизонтальной линии - следовательно, поле зрения человека приближается к соотношению 2:1. Чтобы приблизить форму кадра к естественному полю зрения человека (и, следовательно, усилить восприятие фильма), был введён стандарт 16:9 (1,78), почти соответствующий так называемому «Золотому сечению». Цифровое телевидение в основном тоже ориентируется на соотношение 16:9. К концу XX века, после ряда дополнительных исследований в этой области, стали появляться даже и более радикальные соотношения сторон кадра: 1,85, 2,20 и вплоть до 2,35 (почти 21:9). Всё это, безусловно, призвано глубже погрузить зрителя в атмосферу просматриваемого видеоматериала.

PCM. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ или PCM - Pulse Code Modulation) используется для оцифровки аналоговых сигналов перед их передачей. Практически все виды аналоговых данных (видео, голос, музыка, данные телеметрии, виртуальные миры) допускают применение ИКМ-модуляции. Чтобы получить на входе канала связи (передающий конец) ИКМ-модулированный сигнал из аналогового, амплитуда аналогового сигнала измеряется через равные промежутки времени. Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки) кратна максимальной частоте (Гц) в спектре аналогового сигнала. Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из нескольких заранее определенных значений. Этот процесс называется квантованием, а количество уровней всегда берется кратным степени двойки, например, 8, 16, 32 или 64. Номер уровня может быть соответственно представлен 3, 4, 5 или 6 битами. Таким образом, на выходе модулятора получается набор битов (0 или 1). На приёмном конце канала связи демодулятор преобразует последовательность битов в импульсы с тем же уровнем квантования, который использовал модулятор. Далее эти импульсы используются для восстановления аналогового сигнала.