Digital Versatile (Video) Disc

ČTENÍ ZÁZNAMU A KAPACITA

Začít můžeme u názvu systému, čímž zároveň osvětlíme prvý v praxi hojně rozšířený OOO, tedy obecně oblíbený omyl. Zkratka DVD neznamená Digital Video Disc. Tak se jmenoval jeden z jeho předchůdců, prosazovaný skupinou kolem firem Pioneer, Thomson a Toshiba. Když se výrobci dohodli na jednotném standardu, zvolili kompromisní, ale zároveň také výstižnější označení Digital Versatile Disc. To zdůrazňuje, že možnosti tohoto média jsou všestranné, neomezují se pouze na záznam videa (versatile = víceúčelový, univerzální, všestranný).

Disk DVD na první pohled nerozeznáte od běžného CD. Ani nemůžete, protože má shodný průměr i tloušťku a užívá stejný bezkontaktní způsob čtení dat laserovým paprskem. Ovšem s tím rozdílem, že velikost záznamových prohlubní je mnohem menší (0,4 místo 0,834 mikrometru), jejich vzdálenost výrazně kratší (0,74 místo 1,6 mikrometru) a záznamová kapacita mnohonásobně větší (obr. 1). V souvislosti s tím byla zkrácena vlnová délka paprsků snímacího laseru ze 760 na 650 až 635 nanometrů.

DVD disky byly navrženy a nyní se také již vyrábějí ve čtyřech provedeních s typovým označením DVD-5, DVD-9, DVD-10 a DVD-17, které přibližně odpovídá jejich kapacitě v gigabajtech. Skutečná datová kapacita jednotlivých typů je následující: jednostranný jednovrstvý 4,4 GB, jednostranný dvouvrstvý 8 GB, dvoustranný jednovrstvý 8,8 GB a dvoustranný dvouvrstvý 15,9 GB. Tím se dostáváme k druhé tradované nepřesnosti. Tato datová kapacita je o něco nižší, než výrobci udávaných 4,7, 8,7, 9,4 a 17 GB. Rozdíl je způsoben tím, že ti ji neuvádějí ve skutečných GB, ale v miliardách bajtů, které nazývají „gigabajty". Opravdový GigaByte, jak odpovídá matematickým zákonitostem v hexadecimální soustavě, totiž není 1000x1000x1000, ale 1024x1024x1024 Byte. Podle kapacity pojmou disky DVD-5 až DVD-17 od dvou do osmi hodin audiovizuálního záznamu. Jejich maximální hrací doba ovšem nezávisí jen na kapacitě, ale i na počtu a kvalitě obrazových a zvukových stop, interaktivní výbavě atd. Tím jsme již trochu nakousli, co DVD všechno nese.

V prvé řadě je to obraz, komprimovaný systémem MPEG-2, jehož základní princip je snad již dostatečně znám. Zopakujme proto jen stručně, že při přepisu se komplexně ukládá až každý patnáctý snímek, a ze zbylých mezisnímků se zaznamenávají jen rozdíly v jejich obsahu. Tento algoritmus však není pevný, při dynamických proměnách obrazu, např. v místech střihu apod., se může interval mezi kompletními snímky zkrátit. Systém MPEG-2 účinně snižuje potřebný datový tok při zachování vysoké kvality obrazu. Jeho horizontální rozlišení dosahuje až 480 řádek, tedy dvojnásobku maximálního rozlišení videosystému VHS a podstatně vyšší je i odstup videosignálu od šumu. Ostrost a zejména klid obrazu přitom závisí na zvoleném datovém toku. Čím je datový tok vyšší, tím může být obraz dokonalejší a naopak. Systém DVD konzervuje stávající televizní normy PAL a NTSC, přehrávače DVD si však standardně poradí s oběma.

Druhou složkou (u DVD-Audio prvou) je zvuk. A právě kolem něj, přesněji kolem způsobu kódování jeho prostorové verze, se vedly těžké boje. Na jedné straně stál americký pětikanálový standard Dolby Digital, na druhé až sedmikanálový evropský systém MPEG-2 (S&V 5, 6/98). Vítězství si nakonec zajistil prvý z nich, avšak mnohé tituly a přehrávače podporují také jeho poraženého protivníka. A protože i tady platí, že když se dva perou... objevil se na scéně ještě pětikanálový standard DTS - Digital Theater System (S&V 12/97, 3/98). Kromě komprimovaného zvuku lze na DVD ukládat také nekomprimovaný zvuk, nahraný metodou pulsně kódované modulace (PCM), a to s 16, 20 nebo 24 bitovým převodem a vzorkovacím kmitočtem 48 či 96 kHz. Vyšší vzorkovací kmitočet je přitom určen hlavně pro tituly DVD-Audio. Co z toho všeho vyplývá pro uživatele? Přehrávače jsou v závislosti na původní nahrávce schopny dodat stereofonní zvuk a prostorový zvuk v Dolby Pro-Logic a v Dolby Digital a podle výbavy i v MPEG-2. Na jednom disku přitom může být uloženo až osm různých zvukových stop, např. s několika jazykovými mutacemi, v rozličných systémech apod.

Kromě obrazu a zvuku může disk DVD nést také grafické informace, např. menu, vícejazyčné titulky a rozličné provozní pokyny, např. pro dělení programu na kapitoly, pro různé řetězení scén, pro vícestupňový dětský zámek apod. Některé z nich jsou dané, jiné závisí na volbě producenta disku. Jedním z daných údajů je informace o regionu, pro který je disk určen. Připomeňme, že před zavedením systému DVD si velké filmové společnosti vymohly rozdělení světa na šest regionů s tím, že pro každý z nich budou vyráběny jinak kódované přístroje a disky. Zatímco u přístrojů se počítalo, že budou určeny vždy jen pro konkrétní region (v zahraničí se však již objevily i první modely pro víc zón), u disků záleží jen na producentovi, zda je uzpůsobí pro jeden, dva, tři... či všechny regiony. Příslušná informace je zakódována v záhlaví disku a samozřejmě uvedena na jeho obalu. Regionální dělení uživatelům DVD zužuje akční radius a vyžaduje zvýšenou obezřetnost při nákupu disků i techniky v zahraničí. Pochopitelně, že i tato akce vyvolala reakci, takže se objevily postupy, jak omezení překonat. Některé zahraniční servisy dokonce již nabízejí úpravu přehrávačů DVD na multiregionální. Ale aby úvodní teoretické opakovaní nekončilo pesimisticky; v jednom jsou všechny přehrávače DVD skutečně univerzální - „ze zákona" přehrávají i klasické CD audio a původní Video CD. Některé vzácné výjimky tento povinný rámec dokonce ještě rozšiřují, když si poradí i s nahrávatelnými disky CD-R a CD-RW.

• Dual Layer SD DVD Digital Video Disk [2] nebo také Digital Versatile Disk má nosiče klasického
  • formátu (12cm (4,75”), 1,22mm) jenovým standardem pro optickou digitální paměť. Používá lasery
  • červené barvy 650 a 635nm. Hlavy jednotek musí ale být schopny emitovat záření i v infračervené barvě pro klasické CED,
  • Datový tok je 4692 kB/s= 3500+3384+410 - tj jeden obrazový + 3 zvukové kanály a 4 verze titulků. V březnu 97 byla uvedena DVD s dvojnásobnou rychlostí 2,75MB/s
  • hustota záznamu je přibližně 3násobná,a tedy pro stejnou rychlost přenosuCD musí mít 3krát větší otáčky.
  • interfaceEIDE a SCSI
  • i poloviční výška

Formát DVD není doposud standardizován, i když existuje DVD konsorcium, které se snaží některé formáty prosadit. Rozlišujeme

• DVD Video - má kapacitu 4,7GB a lze přehrát 133min filmu v MPEG2 s 4kanálovým dolby zvukem nebo 8ti normálními kanály, 32 titulkovacích stop, podpora širokoúhlého TV formátu (16:9). Pro oboustranné disky je kapacita dvojnásobná. První přehrávače spojující funkci videorekordéru, audiopřehrávače
• DVD ROM - rozměr 12,5”, ATAPI nebo SCSI-2,rychlost 1350kB/s (9ti násobná), otáčky od 570 do 1390/min.kapacita
• DVD-5 jednostranný, jednovrstvý4,7GB
• DVD-9 jednostranný, dvouvrstvý 8,5GB
• DVD-10 dvoustranný,jed­novrstvý9,4GB
• DVD-18 dvoustranný,dvou­vrstvý17,0GB

Vysoká kapacita přenosu dovoluje přenos až 9ti kanálů současně. Využívá se to pro několikajazyčné doprovody nebo u porno produkce k současnému náhledu na objekt z několika úhlů.

• DVD - R kapacita (1997) 3,8GB. Použitý princip je stejný jako u CD-R, ale substráty jsou tenčí 0,6mm. Zatím se hromadně nevyrábí. Z nich jsou odvozené (tedy i kompatibilní) disky DVD-R/W
• přepisovatelné disky
  • DVD-RAM přepisovatelný disk o kapacitě 2,6GB (1997). DVD-RAM je založenna technologii změny fáze. Materiál (stříbrné kotouče) je buď v amorfním tvarunebo krystalické fázi (nenahraný disk, 0). Materiál Ag-In-Sb-Te se při nahrávání zahřívá na 500 - 700⁰C. Zkapalněné místo se potom rychle ochlazuje a tak přechází do amorfního stavu. Mazání se děje zahřátím na 200⁰C a pomalým ochlazováním, kdy atomy přejdou opět do krystalického stavu. Medium se skládá z plastového drážkovanéhozákladu pro přesné navádění. Norma z r. 1997 mluví o oboustranném disku s kapacitou 2.6MB na každé straně (u většiny přehrávačů se musí disk, který je v umělohmotné kazetě, otáčet). Stopy vytváří pozvolné meandry - tato technologie se nazývá Warbling neboli Wobble track. Sousední stopy jsou tedy v různých výškách a tímservo ani čtecí hlava nemůže omylem číst rozostřenou sousední stopu. (navíc drážky slouží pro vedení serve při nahrávání) Chybovost se tím snižuje až na 10^-23. Technologie změny fáze má být v budoucnu nahrazenatechno­logií MO7, která umožní kapacitu disku zvýšit na7GB.

    5,2GB (leden 1998) s laserem 635 až 650 nm stopa 0,6um (jiný pramen). Cena je několikanásobně vyšší než stejná kapacita CD RAM (1698). Disky DVD RAM jsou pomalejší (2násobá rychlost oproti20ti násobné CD RAM).

    Jednostranné disky DVD RAM jsou obvykle zpětně kompatibilní s nižšími typy. Včetně CD, mimo nahrávání CD-R a CD-RAM. Tedy dovedou číst i DVD-ROM a CD ROM. Kapacita těchto disků při formátování UDF (Universal Disk Format) je 2x2,3GB, při formátování WindowsFAT16 jen 2GB na stranu.

    DVD RAM potřebuje Caddy a omezení kapacity je pro tento formát neperspektivní.

    Nevýhodou disků DVD RAM je potřeba cartrige. Jednostranný disk jde z pouzdra teoreticky vyjmout, a používat ho samostatně, ale takový disk již nelze přepisovat. Disky jsou velmi citlivé nanečistoty a dotyk, takže pouzdra jsou nutná.

    Mechaniky používají technologii CLV.

    I když je tento formát podporován DVD Consorciem, nelze disky DVD RAM číst v mechanikách DVD ROM.

    DVD RAM se skládá z vrstev

  	DVD	CD
  ochranná vrstva	ano	ano
  odrazná vrstva	ano	ano
  protective (oddělovací)	ano	---
  záznamová	ano	---
  substrát	ano	ano

  • DVD+RW (DVD+Rewritable - firmy Sony a Philips) je pokračování CD RW. Klade důraz na úschovu dat, nikoli na video. 3GB na každé straně. A podporuje DVD ROM, DVD-R, DVD-Movie, CD-ROM, CD-R, CD-RW a CD-Audio. Nepodporuje DVD-RAM. Rychlost 11x (1,7MB/s - 1,25x základní rychlosti DVD).

    Disky nejsou umístěné v pouzdru, ale nelze je opět číst mechanikami DVD ROM (ale naopak ano na rozdíl od DVD RAM)

    V r. 2000 má být rychlost 2,5x

  • DVD-MMVFF (Multimedia Video File Format) od firmy NEC s kapacitou 3,2GB na každou stranu. Je asi také neperspektivní
  • DVD-R/W od fy Pioneer umí 3,95GB (4,5GB)na stranu a má skvělou korekci chyb. Velmi drahé zařízení a tedy také asi nebude standardem. Lze přehrávat v DVD-ROM mechanice a nOPk, včetně disků DVD-R.
  • DVD-Audio mají navzájem nekompatibilní formáty. Používání schválených formátů je doporučeno jak pro audio disky tak i pro doprovodný zvuk DVD.

    Používané formáty jsou

    • MPEG-2 Audio schválený pro filmy TV v normě PAL
    • Dolby Digital AC-3 pro normu NTSC, která je doporučená i pro Evropu. Dolby digital
    • DSD Data Stream Direct firem Sony Philips - vyžaduje nové nahrávací studia a
    • LPCM - Linear Pulse Code Modulation zbývajících firem. (Původní specifikace DVD)