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DVD的现状与未来
【作者】:南昌光盘制作   【添加时间】:2007-8-4 9:34:01  
DVD从媒体传闻、样品展示到产品真正上市,开场锣鼓在敲了近两年后,才千呼万唤始出来。这中间既有技术的原因,又有数据格式的大战,还有机缘是否成熟的问题,更重要的是来自软件和硬件制造商的商业利益争端。今天,天生丽质的DVD终于能够粉墨登场了。DVD的特点DVD是Digital Video Disc的英文缩写,从字面理解是数码视频光碟,事实上,它还包括了许多附加产品,简单地说,就是记录电影、音乐或者数据等信息内容的软件系统。DVD上的数码图象信号既不同于模拟的大影碟片LD,而声音信号又区别于未经压缩的普通音乐CD片,它的画质超过LD,音质胜过CD,达到了当今图象和音乐软件的最高水准,无论是音乐爱好者、发烧友或者是AV发烧友,都能欢欣鼓舞,耳目一新。它是二十世纪末的一种多功能新媒体、具有广阔天地。在图象方面,DVD采用的压缩标准是MPGE2,不是VCD所使用的MPEG1,其水平解象度为480线(理论上解象度可达720线),与VHS录象的400线和LD影碟的430线相比,DVD的画质明显要好得多。同时由于DVD是数码记录的缘故,其信噪比也很高,没有过去在模拟影碟上所常见的“雪花”噪声,一扫图象表面的朦胧感觉。音质方面更充分地表现出了数码音响的高保真,它采用AC-3的环绕声系统,能够在家中轻而易举地欣赏到丰富多采的声场,具有5.1个声道的容量,与原来的杜比定向逻辑利用2声道模拟信号经解码重新合成4声道的情况相比,其音质是不能同日而语的。DVD由于采用MPEG2图象格式压缩标准,对动画图象进行数码压缩,并采用可变的传输速率(即对不同移动速度的图象分别采用不同的数据量),可以在一张单面碟片上记录133分钟的电影(包括480线的图象和AC-3的的声音),14年来第一次突破了在5英寸(12cm)碟片上的640MB数据量,最高达到了17GB(1GB=1000MB),以后还会进一步提高。DVD片、LD片、VCD片和CD片的各项比较,见表1所示。表1 DVDLD
VCD
CD
录音系统数码MPEG2模拟视频信号数码MPEG1数码信号碟片尺寸
12cm,8cm30cm,20cm
12cm
12cm,8cm
12cm录音容量4.7~17GB* 650MB650MB
播放时间133~484min*单面60min双面120min74min
74min
水平解象度>480线>430线>240线
宽屏幕
多方向比率兼容
部分兼容


字幕
32种语言字幕LD+图形软件能适应16种语言

声音录音系统
杜比数码线性PCM线性PCM和模拟(与杜比数码兼容) 
取样和量化
48kHz,96kHz16bit,20bit,24bit
44.1kHz
16bit
44.1kHz
44.1kHz
16bit
音频声道数线性PCM+杜比数码:8声道(最大)单杜比数码:5.1,单线性PCM:82
2
2
*取决于DVD的单面和双面、单层和双层结构。DVD的功能是非常多的。它具有多重视规格图象播放,能够在记录时使16:9的宽画面沿水平方向缩小成4:3的画面(即缩窄记录方式),当以宽屏幕电视机观看时能够欣赏到整个画面,而在普通电视机上观看时,则在画面的上下留出空白,仍旧是宽画面显示,也可以将左右两侧画面删去不再重放。DVD同时还具有多达8种语言的对白和32种文字字幕来供人们使用,这样一部电影就可以一次成型,供世界各地的消费者使用了。由于DVD的超大存储容量,使得一张DVD片能够容纳多种版本的电影故事,因此借助于DVD的控制功能可以极方便地有选择观看,或者将不同的版本故事进行重组。DVD的结构DVD的外观和普通的CD片、VCD片一模一样,是12cm(5英寸)的光碟,它是CD的衍生产品,其相关产品如图1所示。CD和VCD的容量都是650MB左右,而单面播放的DVD却高达4.7GB,它是CD容量7~8倍,也正是由于DVD的高容量,决定了它与普通CD片的结构肯定是不一样的。在CD和DVD等光碟上都密布着肉眼看不见的小凹坑点,用以记录数据信息。CD片的小坑点的长度为0.9μm,排列成一圈圈的同心圆,被称为信迹。各条信迹的间隔为1.6μm,比头发丝还要细得多;而在DVD上这些小坑点的尺寸还要小,仅仅0.4μm,信迹间隔减少到只有0.7μm,如图2所示,两者均减小了一半以上。所以,DVD机的激光唱头就需要波长(0.65~0.635μm)比CD机唱头波长(0.78μm)更短的激光来准确地跟踪这样细小的信迹,并聚焦于极小的坑点上。由于读取效率与波长的二次方成反比,所以信号的读取效率就比CD机高出20%以上。图2一般的CD片是在碟片的一面形成坑点,然后再镀上一层极薄的发射层,再在发射层上覆盖保护膜,上面则印上标签即可。而DVD片看上去的特别处是其碟片厚达1.2mm,这是因为它是由两张厚度0.6mm的碟片粘合而成的,如图3所示。这也是代表SD格式的东芝公司和代表MMCD格式的索尼公司在1995年9月15日达成了DVD的统一标准后才确定的,一则有利于减少碟片的翘曲程度,以保证信号读取所必要的精度,二则可通过制成双面碟片或双面双层碟片的方式来提高记录密度和容量。图3事实上,DVD的规格不止一种,它有4种,即单面单层、单面双层、双面单层和双面双层,制成双面碟片后,记录面仍旧可以设计成双层的,这样可以根据不同的容量要求来制作DVD片,而激光唱头的读取方式必须具备双面重放功能,故其机械系统也比较复杂一些,而双层的结构更要求唱头具有需要特殊的系统。双层DVD片就是将第一层的发射层制成半透明的,它能将一部分的激光发射回去,又可以让剩下的部分激光透过而达到第二层的信号面,从信号深处的第二层发射回来的激光可透过第一层的半透明层,回到唱头。但为了控制激光分别读取两层信号,必须增加一个聚焦伺服系统,使激光束聚焦在第一层时,只会读出第一层的信号,而聚焦在第二层时,则只能读出第二层的信号。为此,松下公司的DVD机采用的激光唱头装备了一个双焦点编程透镜,它能自动地根据碟片厚度的不同来改变其焦距,从而正确地读出CD和DVD碟片上的不同信息,它强调了单一透镜方式,有利于整机的小型化。而东芝和三菱则利用传动装置来切换两个不同的透镜,符合实际的使用情况,成本低廉。三洋采用了单玻璃透镜的DVD唱头组件,它使用了液晶快门开关来变换双焦点,同样可以兼用于CD和DVD两种碟片的重放,同时三洋的红色激光二极管能够发出目前世界上最短波长0.625μm(625m)的激光。如图4所示。图4当然,由于DVD片使用双层结构,发射光的强度肯定会有所减弱,如图5所示,因此,必须提高激光唱头系统在读取信号时的精度,这样就不能用足双层DVD的容量,通常双层碟片的标准容量不是4.7GB的两倍,而是8.5GB。双面双层的碟片可达17GB,可以记录25张以上CD或VCD的内容。不过就一般情况而言,单面双层的8.5GB容量已经是绰绰有余,因为它可记录242分钟的图象和声音,而且单面的DVD片可以不必在DVD机上采用双面重放的机械装置,成本节约少。最早出现在市场上的DVD片是单面层的4.7GB碟片,它能记录133分钟的内容,几乎所有的电影作品都可以被记录在这种DVD片上,所以这种DVD碟片最简单和实用。图5其他的单面双层、双面单层和双面双层的DVD片容量巨大,更适用于计算机来保存软件,用作电脑的外存,并促使电脑迅速地与多媒体AV系统的结合。现在的电脑几乎都配置了CD-ROM,但相信不过两年,DVD-ROM会在计算机上大量使用,以取代原来的CD-ROM驱动器。这样,超大型的软件就不必分装在几张CD-ROM上了,同时DVD-ROM驱动器照样可以读取原来的CD-ROM,其兼容性相当好,而且目前的DVD-ROM驱动器的数据传输速率为1385KB/s,相当于9倍速的CD-ROM驱动器。DVD的拷贝过程如图6所示。图象DVD的基本特性见表2所示。图6 表2DVD的障碍最近几个月,DVD的发展遇到了来自于电影制片公司、计算机制造商、录音公司和消费电子产品制造商的一些障碍,主要的焦点关注在保护系统上。电影制片公司和录音公司希望确保消费者和商业盗版不能使用DVD的数字优点对版权进行拷贝,然而,计算机公司指出,消费者更需要具有对计算机软件产生拷贝的能力;此外,电影制片公司不想在电影放映之初立即在全世界发行DVD,以防止DVD的过早出售使电影发行量减少,同时他们还希望,如果在拉丁美洲购买的DVD不能够在美国使用和放映……。当DVD机的原型还留在制造厂商的实验室里时,1996年的10月底,一部分的协议终于达成了,作为结果,第一批少量的DVD电影、计算机DVD-ROM和DVD-ROM驱动器可能会出现在市场上,以后会有更多的产品问世。在日本,96年11月已经售出的少量DVD播放机和碟片将被收回,以解决硬件和软件之间存在的兼容性问题。10月份达成的协议是一个意义深远的方案,包括一个像SCMS一样的编码系统来限制消费者的拷贝,即区域标志码系统,它可以保护电影发行的数据。这个系统是基于松下公司的技术而修改的,从IBM和Intel的提议中,在解码中必须使用很少的计算。新方案允许密码结合在MPEG压缩图象中,当然也可以按要求设计。这种密码结构在区域码系统,把全球分成6个发行区域;美国和加拿大为第一区,日本和西欧为第二区,亚洲(不包括中国大陆)为第三区,中南美洲、新西兰及澳大利亚为第四区、非洲、俄罗斯和东欧为第五区、中国内陆为第六区。每一区的DVD机就只能播放本区的DVD片,其他区域的机器如果没有密码资料就不能予以解码进行重放,这对于当地的电影业似乎应该有利。从这些工业集团96年10月达成的协议来看,仍然有许多没有解决的问题。根据美国《音频周刊》的报道,电影制片公司只是有条件地达成了这个协议,如果这个方案确实十分安全,那么还应含有防翻录保护措施,并且应该能够看到(即如果这个措施导致在拷贝保护中改变,日本的早期购买DVD机者,就不得不收回机器并进行修改)。另外一个没有解决的问题就是DVD的包装。有些人赞成使用CD片几年前的长盒子版本,而环保人士则认为长盒子是一种浪费。在音频方面,一些争端仍然还存在,格式标准应该是由视频DVD的原声录音来设置,但某些音频格式始终是争论的焦点。首先是声学复兴音频集团(ARA)提出的音频同题,他们提倡一种灵活的系统,能交替使用48kHz或更高取样频变具有18~24bit量化精度,最高可以达到6个声道无损失的合并压缩。高保真进步学会(AAHEA)、消费电子产品制造协会(CEMA)和杜比实验室也提出了类似的提议。最后,3种音频格式在讨论中诞生。先锋(Pioneer),支持的规格是48~96kHz取样、16~20bit量化和高达8个声道,包括3英寸(8cm)的音频DVD和标准5英寸(12cm)尺寸的DVD片(飞利浦Philips也支持3英寸的音频DVD)、虽然较小的碟片能制造特别容量携带的播放机,但录音公司和零售商发现3英寸的CD片的日本以外的地方很少有需求市场,当然与DVD技术相同,一个3英寸的碟片有许多限制:在96kHz取样和24bit量化精度时,能够容纳40分钟的音乐,少于LP碟片,一个双层版本的CD片具有74分钟的容量;而使用当前DAT标准的16bit和48kHz的单层碟片能播放122分钟内容。但是一个全尺寸的双层DVD碟片在96kHz和24bit时却能够拥有242分钟。而美国录音工业协会(RIAA)则坚持DVD音频碟片能够在现有的CD机上轻易播放(同时道理,DVD机必须被设计成能播放现有的CD片),这样音乐碟片的购买者就不用更换CD机就能够接受所有全新的录音,而录音公司和商店的买卖交易也就不与分离的CD片和DVD音频碟片有关了。RIAA的计划将提出一些DVD音频碟片发展的现实问题,就是双层DVD片在一层上与CD片相兼容,而另一层上使用新的DVD音频格式,但事实上DVD片是两张碟片叠加在一起的,数据层比正规的CD片更靠近表面,不能确保现有的CD机的激光头能正确地聚焦在那个深度,同时DVD音频碟片具有长放音时间的优点就不一定能实现。而索尼Sony和飞利浦Philips提出使用比特流格式,像索尼的直接流数码(DSD)系统,来代替被CD机所使用的脉冲编码调制(PCM)。DVD的面世尽管DVD的登场是如此地艰辛,然而众多的硬件制造商仍不遗余力地争相将产品推出市场,以抢占今后的DVD市场。最早出现在市场上的DVD机是东芝的SD1006和SD3006,水平解象度可达720线,并设有不同颜色的图象输出端子,4∶3和16∶9的画面可选择,它的音频具有AC-3环绕声、杜比定向逻辑和Hi-Fi立体声三种模式,唱头部分采用了650nm的红激光。而目前市场上较多看到的是松下公司的DVD-A100和DVD-A300,功能上大同小异,不过,DVD-A300配备了AC-3解码器。DVD机的简单原理框图见图7所示,它是基于MPEG2的解码器芯片而构成的。普及DVD的关键在于软件的充实,这要有一个过程,如果大量消费者开始购买DVD机,软件的品种就会急剧增加,软件的价格出可能降下来。尽管制片商很有兴趣,但是他们将会小心行事,大多数的厂商出在等待和观望,他们不愿损害有利可图的录象和VCD市场,也不愿在DVD能证明其优势前大量投资,他们会等待市场的反应。图7目前DVD机的市场,仍然是日本产品单方面占据主导地位。PC电脑虽然也可以使用软件帮助来完成DVD的解码工作,但它的前提必须是Intel为多媒体而开发的MMX芯片。VCD会怎样与VCD相比,DVD的水平解象度高达480线,而高解象度更能达到1000线,远胜过VCD,但如果与2.0版本的VCD的静止图象相比,DVD就好不了多少了,况且DVD机的价格要高出VCD机的3倍,而DVD片的价格更是不能与VCD片相提并论,跟LD碟片差不多,软件制造商又制造了许多的“清规戒律”,制造DVD片又不能在原来的CD流水线上加工,因此一时价格是很难下来的。就目前国内的情况而言,制造DVD机的的技术还没有成熟,不可能大量生产,只能依赖进口,价格一时也难以下降,这是因为DVD机的唱头精密度比VCD机高得多,伺服系统相当复杂,而且信迹细密,激光头的波长必须VCD机短,不能使用现有的系统,同时DVD使用了双层结构,更需特殊的聚焦伺服系统。这是DVD远不如VCD的地方,因为消费者在购买时并不认为性能是主要的,通常价格才是第一位考虑的因素,为了性能而一掷千金的人士固然有,但只是为数极少的一小部分而已。所以,VCD的市场仍然具有相当广阔的空间。特别是步入1996年,市场对VCD机的需求强劲上升,使国内的VCD出现了百花争艳的形势,生产各种各样的VCD机和碟片软件的厂家如雨后春笋般崛起,其发展速度之快,生产规模之大,令日本厂商大跌眼镜,也使得举世为之瞩目,几乎达到了家喻户晓的地步。97年,市场的气氛更加热烈,一方面是因为销量迅速上升,另一方面是因为减价战对整个市场起着推波助澜的作用,同时,已用的用户的示范效应不断辐射,从而使VCD已经成为家庭娱乐产品中最耀眼的新星。从规格来看,DVD要比VCD先进,但由于VCD已经先行一步,抢占了制高点,从而使得DVD无法尽领风骚,只能另辟蹊径,向高档AV产品和电脑领域发展。VCD所走的是大众化的道路,即使DVD将来能走向普及化,VCD仍然会有它的市场,原因是未必所有人家都追求高解象度和高保真的音质,正如S-VHS制式的面世并未对业已先行普及的VHS造成冲击,DAT的面世也未必对大量拥有的CD造成冲击一样。DVD的未来DVD的应用并非仅仅只限于视听之用途,它可以分为消费类电子产品和信息产品两大类。从各大厂家的制造样品来看,DVD将不会单枪匹马在影视界打天下,除了与音响用的CD结合起来外,还和个人电脑结下不解之缘。也就是说,DVD将来除了成为高解象度、高画质的影碟(DVD-VIDEO)外,还会在音响上派生出长时间、高音质的超级CD(DVD-AUDIO),并在多媒体领域开辟出大容量的存储媒体DVD-ROM、DVD-R(类似于CD-R)和DVD-RAM(可读写,由于容量巨大,可以当硬盘使用)。一些厂商更是宣传已开发出DVD-I及电玩式的碟片,因此DVD是作为一种新的技术出现的,很难说它将给与之相关的产业带来冲击和变化,但随着电脑的普及和多媒体时代的到来,DVD会有及其灿烂的广阔发展前景。因此,不管怎样,明天的AV世界将会是更加丰富多采的多媒体世界!
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