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存储设备的缤纷天地

存储设备的缤纷天地

DVD是20世纪未最耀眼的影音产品,DVD标准于1995年8月制定以来,经过多年的市场培育,现在已经有了面向电脑和电影两个系列的诸多产品,任何人只要看过DVD Video或者听过DVD Audio的话,那明晰、逼真的画质,令人震撼的音质将带你进入一个全新的数字视听世界。
一、DVD是什么?

    DVD是数字视盘(Digital Video Disc)和数字万用盘(Digital Versatile Disc)的缩写,也叫数码影像光盘,是一种能存储高质量视频、音频信号和超大容量数据的新一代光盘媒体产品。DVD碟片需要用DVD播放设备播放,利用DVD播放机或计算机上的DVD-ROM播放。它集计算机技术、光学记录技术和影视技术为一体,进一步满足了人们对大存储容量、高性能存储媒体的需求。与传统的CD-ROM相比,它是一种容量更大,技术更先进的产品。由于增加了发射光头的精确度,同时提高对盘面利用率、减少纠错码位数、修改信号调制方式以及减少每个扇区字节数等措施,DVD光盘的容量大大增加,一般都达到了4.7G左右,是传统CD-ROM光盘的7倍左右,随着半导体激光的短波化、格式效率的提高和双层盘技术的采用,DVD容量也将进一步突破到8.5GB以上,虽然DVD的外观看起来与CD和VCD相差无几,但却包含了CD光盘7~26倍的数据信息,这就意味着DVD可使电影、音乐、多媒体和交互式软件在质量和容量上达到了更高、更新的水平。目前,DVD全面取代CD已成为无可争议的事实,但早期的DVD其实只应用于数字影像存储,它是由东芝、松下、索尼、飞利浦等几家大公司制定的高清晰影像音格式,实际上今天它的大量应用还是电影的存储。现在以DVD方式出现的电脑游戏和多媒体软件还是凤毛麟角,但从它的优势来看,其前途将不可限量。

二、 发展历史和基本知识

1、DVD规格的统一

    1981年CD上市以后,模拟录音带市场就受到了重大冲击,数字音视频市场飞速发展,由于人们不断追求更逼真的视听效果,CD的容量已远不能跟上形式的发展,这种情况下,更大容量、能存储更高画质和音质的新形态存储设备呼之欲出。1994年美国好莱坞八大影业公司提倡共同开发一种新的光盘类型,称做DVD(Digital Video CD,数字视频光盘),其规格是能够应用在未来的视听娱乐方面,使影片的画质高于LD、VHS录像带及VCD,而且每张碟片可以存储两个小时以上的影片,音质也必须高于现有的立体声系统,还能够兼容以前的CD、CD-ROM等产品。当年12月,CD的创始人Philips与Sony率先发表了高密度多媒体光碟CD(MMCD)规格,而早已投入研发新一代CD多时的Toshiba与Time Warner,拉着Pioneer/Zenith/Hitachi和MCA等21家厂商,亦于1995年1月发表了SD(Super Disc)规格,于是引发两大阵营为争夺未来业界标准的纷争,牵涉进来的厂商也逐渐增多。但由于两大阵营的规格互不兼容,给消费者的最终选择带来了很大的麻烦,市场反应自然也不如当初各大厂商预测的那么热烈。1995年8月IBM等美国几大电脑厂商提出整合方案,要求两大阵营进行协调并统一规格。经过两大阵营的激烈辩论之后,终于将SD与MMCD规格合二为一,并于1995年10月开始讨论统一规格的细节问题,12月8日终于确定DVD的初步规格,初步统一DVD的名称和规格等,组成"DVD十大授权联盟厂商(DVD Licensor Consortium)"。
最后编辑2006-07-26 14:13:01
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1997年4月DVD Licensor Consortium更名为DVD联盟,其成员包括Sony、Matsushita、Hitachi、Toshiba、Pioneer、JVC、Mitsubishi七家日本厂商;Thomson(法)、Philips(荷)两家欧洲厂商和一家美国厂商Time Warner,共十家,并组成六个工作小组,负责讨论和制定全球DVD规格,而整个DVD联盟的活动大多由日本公司例如Pioneer、Toshiba、Mastsuhita等主导。规格制定以后,美国的消费电子制造商协会CEMA和拥有最多音像制品的美国电影协会MPAA,在此时要求日本的DVD播放设备制造商,在DVD播放机和DVD-ROM上都应该加装"防止拷贝管制系统",而光盘上则要编注不同的"区域码"(RPC)以示辩识。
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2、DVD规格标准

    DVD的作用不仅仅局限于存储影音资料的光盘,还可以作为DVD数据光盘、DVD音乐光盘等,因而有电影业和电脑界两套标准,而且各规格标准完全不同。

电影业界的DVD标准:
  每面可容纳一部电影(约133分钟)的容量;
  每片光盘可容纳4~6个字幕;
  支持不同的画面长宽比(4∶3或16∶9);
  支持5.1声道矩阵环绕音效(AC-3、PCM、DTS);
  可作为音乐CD碟来播放(DVD Audio);每片光盘可容纳3~5个音轨(多国语言用);
  具备防拷贝功能;   

电脑业界的DVD标准:
  具有可擦写型DVD光盘的兼容性(DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM);
  具有统一数据格式;
  具有高容量扩充性、高读写速率。
  与早期的CD兼容(向下兼容);
  可以在TV及PC上共用;

3、DVD应用类型

    由于完美的DVD标准实际上包括电影业标准和电脑业标准,因此在应用上也对应有DVD播放机和DVD-ROM驱动器两类界限分明但功能近似的系列。

(1)DVD播放机
    目前DVD播放机包括视频的DVD Video Player和音频的DVD Audio Player,市面上常见的都是DVD Video Player,用来回放高画质DVD影碟的,目前DVD播放机已经发展到了第三代甚至第四代。第一代的DVD视频播放机基本上是日本的松下、东芝、索尼与韩国的三星、LG等公司的产品,初期产品由于保护版权的原因,大都采用了区码限制技术。但该技术的采用,不利于产品的普及推广,为此在后续的升级产品中,索尼公司率先推出了全区码播放机,使得产品的普及率进一步提高。国内的第三代DVD播放机如新科、爱多等厂商推出的也大都是全区码产品。  

    DVD播放机的主要功能是单纯的影碟回放,但与其他视频播放设备也有着很大的不同,由于DVD采用了先进的国际标准MPEG-2影像压缩技术和VBR技术,使得DVD可达到500线以上的水平解像度,所以在普通电视机上,DVD的图像也会比VCD或超级VCD的图像更清晰、更流畅。在音频方面,DVD播放机可以兼容杜比AC-3、MPEG-2、DTS等声音回放技术。从本质上说,DVD播放机与VCD影碟机类似,但它的画质和音质都提升到一个相当的高度。除了具有较高的图像和声音质量外,DVD还具有以下独特的功能:
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a多语言功能(Multi-Language) 
可选择不同的语言观看DVD影碟,最多能提供八种语言选择。
b多字幕功能(Multi-Subbtitle) 
可让用户挑选其中一种语言对白字幕观看DVD影碟,最多有三十二种语言对白字幕进行选择。
c多剧情功能(Multi-Story) 
可让用户选择不同的剧情发展片断,根据个人的喜好编排节目。
d多电视画面比例功能(Multi-Aspect) 
可通过电视屏幕设置观看宽高比为16:9的电影,即使是普通宽高比为4:3电视机,也可根据影碟的设定画面比例来观看影碟画面或全景画面。
e多角度功能(Multi-Angle) 
可在任何时候从不同的角度观看DVD影碟。配有多角度选择功能的播放机和影碟,播放时可以从多达四个不同的角度观看。
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另外,DVD播放机还具有童锁功能、分级的快进、快退、慢放及编程等功能,满足用户的一些基本操作要求。

(2)DVD-ROM驱动器
    与DVD播放机单纯的影碟回放不同,DVD-ROM驱动器在电脑中的应用范围要广得多,在很大程度上,DVD技术的提高也是个人电脑和电视合二为一的契机,微软、英特尔和康柏等公司甚至计划在十年内把现在个人电脑、模拟电视和数字电视分三个阶段互相融合。DVD-ROM驱动器的发展与DVD播放机相近,最初也是由日本的东芝、松下,美国的IBM、康柏和新加坡的创新公司等于1996年率先推出,经过几年的发展,DVD-ROM驱动器已理所当然地成为CD-ROM驱动器的替代者。

    既然是DVD-ROM驱动器,它的定义自然也与CD-ROM驱动器相同,以单倍速DVD-ROM驱动器为例,它的数据传输率为1350KB/s,是单倍速CD-ROM驱动器150KB/s的9倍。它的速度发展也像CD-ROM驱动器一样,经历了从单倍速到4倍速、与倍速以及正在成为主流的8倍速或10倍速产品的过程,每一次速度的提升也代表某一代产品的终结。

4、DVD光盘的类型
    DVD的英文全名最早被确定为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。后来这个名字在两大阵营的分裂对抗中曾一度变更,东芝、松下阵营所提出的SD(Super Density Disc)和Sony/Philips所提的MMCD(Multi Media CD)虽然同属DVD范畴,但具体规格不同,最终由于两阵营的统一,又再度回归原始的名称:Digital Video Disk。

    DVD规格标准统一以后,因DVD的涵盖规模已超过当初设定的视频播映的范围,因此后来又有人提出了新的名称:Digital Versatile Disc("数字多功能光碟"或"数字多用途光盘"),意即用途广泛的数字化储存光碟媒体。以后,索尼、东芝、飞利浦等家电厂商和IBM、Intel等厂商联合组成了DVD论坛(DVD Forum),定义了以下五种不同的DVD光盘标准,DVD光盘的直径为80mm或120mm,厚度为1.2mm,分为了单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种,无论是单层盘还是双层盘都是由两片基底组成,每片基底的厚度均为0.6mm,DVD光盘的厚度为1.2mm,每种规格都有以下五种标准。

(1)DVD-Video

    家用的影音光盘DVD影碟,是储存影音数据的DVD盘片,用途类似LD或Video CD,在其规格中,规定了影片画面的分辨率与音频取样、编码方式。DVD Video与现在流行的Video CD有着很大的不同,主要是分辨率更高、画面更流畅、音频更逼真,VCD仅支持352×288的分辨率,水平扫描线为240线;而DVD为720×480的分辨率,水平扫描线为500线,比起当初画质出众的LD的标准还要高出许多,同时DVD Video与Video CD相比,视频信号压缩技术也要高明得多,Video CD采用固定的位元速率压缩的MPEG-1技术,DVD Video则采用MPEG-2的压缩算法,不仅可以提高画质减少失真率,而且不会影响整体的读取速率。

(2)DVD-Audio

    音乐盘片,是用来储存音乐资料的光盘,用途类似音乐CD,是CD Audio的换代产品,目前是1.0版本。它采用192KHz的取样频率,量化位数为24位,每秒数据传输率为384Kbps。虽然DVD Audio规格已经推出较长时间,但目前市场此种类型的产品还不常见。

(3)DVD-ROM

    电脑软件只读光盘,用途类似CD-ROM,是只读的DVD光盘,专供电脑使用,目前市场能看到的DVD光盘都属于该类型。它在制作时要将需要储存的数据刻写在光盘的记录层面上,数据只能读取而不能删除或增加,以后将用来取代CD-ROM在电脑中存储数据。它的基本容量为单面单层4.7GB,提供了远比普通的650MB CD大得多的存储空间,可以有不同的存储容量,有单面单层的4.7GB、单面双层的8.5GB、双面单层的9.4GB和双层双面的17GB。
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(4)DVD-R与DVD-RW


    DVD-R限写一次,用途类似CD-R,是一次写入可多次读出数据的DVD光盘,可以是单层的3.95GB,也可以是双层的7.9GB。它采用有机染料介质作记录层,记录原理与CD-R的刻录方式相似,都是利用激光在染料层打出"坑"来记录数据,不仅可以被DVD驱动器所读取,也可以在DVD播放机上播放。

    DVD-RW是由Sony、Philips和HP联合推出的一种存储容量为3GB的可擦除和可重写的DVD光盘,即可多次重复写入读出的光盘,但写入次数有所限制。现在不少的DVD驱动器都采用DVD-ROM驱动器+DVD-RW盘的组合,既能读取CD-ROM、DVD-ROM、DVD-R/RW盘片,又能重复写入光盘。目前尚在研制容量达12GB,可刻录5小时电视节目的DVD-RW。

(5)DVD-RAM(或称DVD-Rewritable)

    供计算机使用的、可多次读写的光盘,用途类似MO,不仅多次重复写入,也可多次重复读取,规定的存储容量为2.6GB(单层)和5.2GB(双层)。与DVD-RW不同的是,它刻录的盘片只能在DVD-RAM驱动器才能读出,在兼容性上较其他产品有所差距。松下公司是DVD-RAM的有力倡导者,它的部分DVD驱动器都附加了DVD-RAM功能,但普及和应用还要待以时日。



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(6)DIVX

    由美国CirCuit City公司推出的一种租赁DVD碟片的特殊方式,一次性付款后,可连续观看48小时并不可退回,但再看得另行付费。

    目前前五种规格中普通用户能买得起的,只有DVD-Video和DVD-ROM。从播放设备上讲,就是用于家庭的DVD影碟机和用于电脑上的DVD驱动器;从盘片上讲,DVD光盘主要是电影光盘和软件光盘,其中电影光盘既能在DVD影碟机上播放,也能在电脑上播放;而DVD软件光盘只能用于电脑上,而从国内的现状看,DVD软件光盘非常少,因此,大部分家庭购买了DVD设备后,主要用来看DVD影片,随着越来越多的厂商参与开发DVD,DVD的软件预计会越来越丰富。
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5、DVD驱动器的分类
    DVD驱动器的分类实际和DVD光盘的分类结构相近,因为它是盘片的载体,在技术特性上和盘片有着很大的关联。

(1)DVD-ROM驱动器

    这是只读型的DVD驱动器,它和现在常用的CD-ROM作用相似。除了可读取DVD-ROM和DVD-Video盘片外,还可以读取CD-ROM的各种格式,有的也可以读取CD-R/RW盘片。

(2)DVD-R驱动器

    一次性写入型的DVD驱动器,也称为DVD刻录机,在原理上和常见的CD-R有些相似,只能一次写入数据,但可以重复读出。

(3)DVD-RW驱动器

    可重复擦写数千次的DVD驱动器,由HP、Sony、Philips等厂商联合推出,采用类似CD-RW的相变技术。DVD-R和DVD-RW在功能上看起来比较相似,但除了盘片写入情形不同外,在兼容DVD和CD盘片格式上也存在不同。

(4)DVD-RAM驱动器

    这也是可擦写型的DVD驱动器,但在兼容性上较DVD-R和DVD-RW有了很大进步。它也采用相变技术擦写信息,可重复擦写十万次以上,对DVD-ROM盘片的支持非常好。

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6、DVD的主要特点

    作为新一代影音产品DVD逐渐被用户所认同,它提供了比以前CD光盘更强大的功能,一张光盘即能保存一部影片,画质也远超过普通的VCD或录像带,声音处理方面不再限制于简单的立体声,而是AC-3、DTS等更高层次的音乐感受。作为VCD的"掘墓人",DVD有以下过人之处:

(1)兼容性好

    DVD影碟机和DVD驱动器均可播放CD、VCD;DVD驱动器也可读取CD-ROM盘,目前市售第三代DVD设备都可播放SVCD、CVD、MP3和游戏光盘,对PAL和NTSC两中制式光盘有良好的播放支持。

(2)存储容量大

    由于与VCD相比,DVD使用了更小的"坑"长来记录数据,因而在单位密度可记录的数据量越多,单张碟片的容量也就越大。DVD盘片容量大致相当于VCD的8倍,CD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光盘的容量为4.7GB(约为CD光盘容量的7倍),能够存放接近于广播级电视图像质量的133分钟长的整部电影。双面双层DVD光盘的容量更是高达17GB(约为CD光盘容量的26倍)。12厘米DVD碟片有以下四种格式:

单面单层DVD-5:容量4.7GB,播放时间133分钟;
单面双层DVD-9:容量8.5GB,播放时间240分钟;
双面单层DVD-10:容量9.4GB,播放时间266分钟;
双面双层DVD-18:容量17.08GB,播放时间480分钟;

    从生产销售角度考虑,单面单层和双面单层较常见,其中双面单层用于分别记录4:3、16:9不同格式的同一部节目。

(3)图像清晰度高
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DVD由于采用了MPEG-2的动态影像压缩技术,变码率压缩,码率可达10Mbps,因而具有高画质的回放效果。

    MPEG-2是MPEG(Moving Picture Experts Group,电影画面专家组织)于1993年推出的新一代影像压缩标准,采用可变位速率(VBR,Variable Bit Rate)技术,能够根据动态画面的复杂程度,适时地改变数据传输速率来获得较好的编码效果,其系统码流传输数据率是可变的(1~10.7Mbps),在较单调画面数据量不多的情况下,采用2Mbps位速率进行编码;在复杂程度较高的画面时则采用10Mbps位速率进行编码,而不像MPEG-1技术那样采用单一固定传输速率进行编码工作,从而减少在复杂或快速移动画面时杂波或马赛克的发生。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。

    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,而VCD则分别为352×240、352×288;DVD的极限水平分辨率为540线,而VCD仅为264线。

(4)视频图像连续性好

    由于DVD视频传输码率为VCD的4-6倍,压缩比例小,图像细节损失少,消除了闪烁、拖尾、跳幀等缺陷,画面的连贯程度好。

(5)播放的多功能性

    DVD具有多达32种子图象功能,有强大的交互性,能多结局(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),有多语言选择、变焦(Zoom)和父母控制(切去儿童不宜观看的画面)新功能,支持画面输出比例调整,画面长宽比可以选择全景扫描、4:3普通屏幕和16:9宽屏幕3种方式。
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