Переход от аналоговой записи к цифровой привел к резкому скачку качества готового продукта. Запись DVD по качеству близка к вещательному качеству. Одновременный рост компьютерного рынка требовал разработки компьютерных носителей видеозаписи. Аналоговая запись высокого качества требует слишком большого потока данных при оцифровке. Это, как следствие, требует очень мощных и дорогих ресурсов, недоступных в домашних условиях. Поэтому цифровая запись на оптические носители (650 Мб) оставалась невозможной. Решение нашли в сжатии потоков видео- и аудиоданных по различным алгоритмам. В 1992 году был утвержден алгоритм сжатия MPEG1. Фильм, сжатый по этому алгоритму, по качеству соответствует видео на VHS- кассете. Теперь часовой фильм стало возможным записывать на один компакт-диск (CD-Video). Но это качество ценителей видео не устраивало. Разработали стандарт MPEG2, с гораздо более высоким качеством, но на обычном CD такой фильм уже не помещался. Нужен был другой носитель.
В 1995 году 10 компаний (Toshiba, Philps, Matsushita, Sony, JVC, Thomson, Pioneer, Hitachi, Mitsubishi, Warner Brosers) объединились в консорциум DVD и утвердили новый единый стандарт записи видео- и аудиоизображения на оптические диски DVD-Video (Digital Video Disk - цифровой видеодиск). Почти одновременно утвердили формат для записи компьютерных данных DVD-ROM. Второй вариант расшифровки аббревиатуры - Digital Versative Disk (многопрофильный цифровой диск) связан с тем, что DVD с самого начала виделся как универсальный носитель. Его можно использовать гораздо шире, чем видеодиск. На нем можно записывать компьютерные библиотеки, программы, аудиозаписи, интерактивные игры и многое другое. Спектр применения DVD постоянно расширяется..

Основные требования к DVD-Video

При разработке формата учитывались требования, которые выдвигались студиями видеофильмов к будущему носителю.

Воспроизведение на дисках DVD должно продолжаться без переключений на протяжении всего фильма (обычно это занимает от 2 до 8 часов).

Качество изображения должно соответствовать вещательному стандарту ITU-R601 (что гораздо выше, чем VHS, S-VHS и даже DV). Высокое качество изображения достигается использованием сжатия MPEG2. Данные при этом передаются со скоростью до 15 Мб/с. Максимальное качество достигает 720х576 строк с частотой 25(30) кадров в секунду.

Звуковое сопровождение должно быть очень высокого качества. Должна обеспечиваться возможность использования не только аналогового, но и цифрового звука, возможность применения формата Dolby Surround (до шести звуковых каналов: правый и левый передние, правый и левый задние, фронтальный и сабвуфер для низких частот). Эффект при таком воспроизведении достигается потрясающий. Создается полная иллюзия того, что источник звука не просто находится посередине комнаты, а передвигается по ней в любом направлении.

Соотношение сторон кадра фильма может быть как 4:3 (стандарт), так и 16:9 (широкоэкранный).

Фильм необходимо надежно защитить от перезаписи. А так же от распространения в регионах, где он еще не разрешен к прокату.

Формат должен обеспечить выбор одного из нескольких вариантов голосового сопровождения (например, фильм дублируется на разных языках) и субтитров.

Ну и, наконец, требовалась полная совместимость с телевизорами и звуковыми системами домашнего театра.

Кроме того, DVD видео поддерживает возможность просмотра объекта съемки с 8 различных позиций, что пока используется редко плюс некоторое число менее интересных и значимых особенностей. Все, конечно, зависит от того, что закодировали при производстве фильма. Все свойства, в принципе, опциональны. Но грамотная реализация всех возможностей может удовлетворить самого требовательного ценителя. Качество воспроизведения на порядок выше, чем у S-VHS. Качество звука безупречное. Фильм можно просматривать сразу с любого момента (с любой точки диска). Можно переходить от языка оригинала к переводу. Или же пустить перевод титрами. Существует кодировка от просмотра нежелательных сцен детьми. И т.д., и т.п.

Сжатие сигнала

На самом деле необходимо было решить сразу две задачи - уменьшение объема передаваемой (записываемой) информации и обеспечение необходимой скорости передачи (обработки). В качестве решения обеих этих проблем в 1992 году группой Moving Picture Expert Group были предложены алгоритмы сжатия видеосигнала. Родился MPEG1. Путем довольно сложного анализа из потока аналоговой информации убирается "лишняя" ее часть, отсутствия которой человеческий глаз не замечает. Качество при этом, конечно, ухудшается, но незначительно, а выигрыш в уменьшении потока данных колоссален.

Подведем итоги.

Cтандарт MPEG1 предназначен для передачи информации со скоростью до 1,5 Мбит/с (такую скорость обеспечивал односкоростной CD-ROM). Кадр при этом имеет разрешение 352х240 пикселей, передается 30 кадров/с. Цветовая схема при передаче используется YCrCb. Звуковая дорожка может быть как моно, так и стерео с частотой дискретизации до 48 кГц (качество DAT записи). MPEG1 широко используется для записи Video СD. На один компакт-диск можно записать часовой фильм. Для просмотра такого фильма достаточно самого простого компьютера. Но по качеству он примерно соответствует VHS. Для домашнего театра этого явно недостаточно.
Для обеспечения более высокого качества был разработан формат MPEG2. При кодировании видеосигнала в этом формате можно почти без потерь удалить до 97% информации из потока. Эта компрессия на порядок выше качеством, чем MPEG1, поэтому сейчас она получает все большое распространение. Разрешение кадра изменяется от 352х240 (VHS) до 1920х1080 (профессиональное TV). Можно подобрать различные разрешения кадров и различные профили кодирования, в зависимости от цели и возможностей оборудования. Формат сжатия MPEG2 с самым низким разрешением соответствует MPEG1. MPEG2 совместим с MPEG1, то есть его декодеры "понимают" старые файлы. Именно MPEG2 принят как стандарт для записи видео на DVD.

Качество звука в записи

Качество аудиозаписи зависит, как известно, от количества каналов, ширины спектра частот и соотношения уровня сигнал/шум. В среднем человек слышит сигналы от 16 Гц до 18000 Гц. Чем шире спектр передаваемых устройством частот, тем богаче тембр, звонче инструменты. Уже диапазон частот - глуше звук. Телевизор передает сигнал до 10 кГц, аналоговые магнитофоны - до 14 кГц (записи на пленке из окиси железа),16 кГц (хромовые пленки), 20 кГц (железо). При цифровой записи спектр может быть даже шире 20 кГц. Что касается соотношения сигнал/шум, записи на магнитные ленты обычно имеют очень низкий уровень - от шипения пленки полностью избавиться не удается, при цифровой записи шум может быть практически неслышим. Если оцифровывать запись с магнитной ленты удалить шум не удастся. Более того, при некачественной оцифровке могут возникнуть дополнительные искажения звука.

От моно к Dolby Surround

В записи может участвовать как один источник звука (диктор), так и несколько (оркестр). Если каждый инструмент мы запишем на отдельную ленту, потом расположим динамики так же, как стояли инструменты на сцене, сбалансируем звук и одновременно включим все магнитофоны, то можно создать звуковую картину полностью аналогичною той, которая была при записи. Но это требует большого количества аппаратуры. Поэтому используют микширование - записи нескольких музыкальных дорожек на одну. Если сигнал передается одним каналом (моно), то местоположение динамика отождествляется с положением источника звука при записи.

Пять каналов Dolby Digital

Если для записи и воспроизведения использовать 2 канала (стерео), то в так называемой зоне стереосигнала уже можно моделировать расположение каждого инструмента в пространстве. При такой записи улучшается и качество самого звука - стереосигнал человеческий организм воспринимает лучше, чем моно. С помощью специальных технологий через стереоканал тоже можно передать ощущение объемного звука (Dolby Surround), за счет моделирования отражения звуковой волны от стен гипотетического помещения.
Более поздние звуковые системы создали гораздо более яркую картину, чем стерео. Следующим этапом после стерео было возникновение квадрозвучания, при котором звук подается на 4 колонки - две передних и две задних. Такая система уже может передавать перемещение источника сигнала в пространстве.
Система из 5 колонок - DolbySurround 5.1 (пятая колонка - фронтальная) создает иллюзию полного присутствия среди источников звука. Добавляют также шестую колонку для низких частот (сабвуфер). Ее расположение не имеет значения, так как человек плохо определяет расположение низкочастотных источников звука, но "дрожь в ногах", создаваемая таким динамиком, очень сильно поражает слушателя.

Способы записи звука на DVD

Звук на дисках DVD не менее высокого качества, чем видео. Всего на видеодиске может быть 8 различных звуковых дорожек (независимых!). На каждой дорожке может быть как простой монозвук (низкой дискретизации), так и цифровое стерео уровня CD и даже Surround звук с 6 каналами. Для записи используют форматы MPEG, PCM, DolbyDigital, DTS Digital Surround.
PCM - это цифровой звук, несжатый, как на аудио CD.
MPEG - включает в себя и MPEG1 (стерео со скоростью передачи до 384 кбит/с) и MPEG2 (объемный звук до 912 кбит/с), причем Surround звук может проигрываться как обычный стерео на простых системах. DolbyDigital - стерео или 5.1 звук (48 кГц до 24 бит).
DTS (Digital Theater Systems) - 5.1 канал качества 20 бит.
Обычно используется Surround звук или звук в формате MPEG2-audio, или Dolby-AC3 (Audio Coding 3). Для воспроизведения звука требуется специальный декодер (в бытовые DVD-плейры он иногда встраивается) и звуковая система из шести колонок и ресивера. При отсутствии такой достаточно дорогой установки можно воспользоваться обычной стереосистемой. При этом стереозвук лишается пространственных эффектов.
Как вы уже должны были понять, высокое качество DVD требует значительного места на носителях записи. Диск CD-ROM может вместить всего 650 Мб информации - это 20 минут в формате MPEG2. Требовался более емкий носитель. Внешне DVD диск практически не отличается от CD. Размеры те же самые, но на DVD помещается от 5 Гб до 18 Гб записи. За счет чего же это происходит?

Лазер DVD

Диск состоит из следующих слоев: прозрачная подложка, на которую нанесены углубления (питы), отражающий слой (золото, серебро, платина, алюминий или сплавы), защитный слой. Как в CD, так и в случае DVD в качестве считывающего устройства используется лазер. Луч лазера проходит через подложку, отражается и возвращается назад почти без потерь, а если попадает в питы, то рассеивается. Из этой модуляции излучения и получаются "единицы" и "нули", составляющие цифровую запись. У DVD тоньше подложка - 0,6 мм против 1,2 мм у CD. Для того чтобы уровнять общую толщину диска (для обеспечения совместимости), у DVD защитный слой толще. Размер пит обуславливается длиной волны лазера: чем она меньше, тем меньшее по диаметру пятно можно сделать. В CD-ROM приводах используется длина волны 780 нм, а в DVD 650 нм. За счет этого у CD-ROM размеры пит 0.8, а расстояние между дорожками 1.6 мкм, а у DVD - 0.4 мкм и 0.74 мкм соответственно. Сейчас анонсированы DVD с голубым лазером (410-430 нм), что позволяет создать пятно диаметром 0,26 мкм, а шаг дорожки уменьшить до 0.44 мкм.
ЗАЩИТА АВТОРСКИХ ПРАВ
Нельзя смотреть фильм, скопированный с DVD-диска на жесткий диск. Здесь также срабатывает защита. На диске записан спецкод, который читается только при воспроизведении фильма. Скопировать же на второй DVD в домашних условиях пока технически невозможно. Из пишущих DVD в продаже доступны пока только DVD-RAM рекордеры, а это несколько другой формат записи.

Это деление обусловлено тем, что в разных странах фильмы обычно поступают в прокат в разное время. Когда фильм в Америке уже продается на DVD или видео, в Европе он может только появиться в кинотеатрах. На диске закодирован код региона, в котором его разрешается просматривать. Проигрыватель DVD также имеет свой код региона (то есть абсолютно одинаковые модели плейров работают каждый строго в своем регионе) и будет показывать этот фильм только в том случае, если их коды регионов совпадают. Существуют, конечно, фильмы, не имеющие кода (он не обязателен - это чисто коммерческий трюк), хотя их и мало, они проигрываются на любом приводе. В компьютерных приводах DVD-ROM ситуация несколько легче. Большинство современных приводов DVD-ROM позволяют менять код региона до 5 раз. Код устанавливается и меняется в декодере. На некоторые приводы можно найти в Интернете прошивки, которые делают их мультизонными, то есть проигрывающими любые диски, но это вы делаете уже на свой страх и риск - гарантия пропадает.

Внешний вид компьютерного привода

По размерам и внешнему виду DVD-ROM приводы не отличаются от CD-ROM приводов, только метка DVD на передней панели говорит об основном свойстве устройства. Все приводы имеют аналоговый звуковой выход и цифровой выход S/PDIF для подключения к звуковой карте. Привод можно использовать для чтения обычных и аудио CD. При этом 1х скорость DVD равна 1,2 Мб/с и равна примерно 8х скорости CD-ROM. Поэтому 5хDVD читает CD с 40-кратной скоростью. DVD-приводы имеют встроенный буфер, обычно 512 кб, для обеспечения равномерной подачи данных. Скорость чтения привода особой роли при просмотре фильмов не играет, влияя только на загрузку файлов. Гораздо важнее посмотреть, какие форматы дисков читает привод и как обстоят у него дела с региональной защитой. Некоторые приводы уже поддерживают кроме формата DVD-ROM еще и DVD-R и DVD-RAM. Приводы имеют определенный код региона. Его можно менять обычно до 5 раз. Или, используя определенную программу, удалить совсем. В отличие от бытовых DVD-плейров, DVD-ROM нормально читает CD-R и CD-RW.

Компьютерная система с DVD-ROM

Для просмотра DVD-видео на компьютере потребуется довольно мощная конфигурация: процессор ни ниже PII-333, 64 Мб ОЗУ и более, потому что декодирование MPEG2 - это очень трудоемкий и ресурсоемкий процесс. Если мощности машины не будет хватать, показ фильма будет прерывистым. Особенно это заметно на трудных местах с большим числом деталей. Существуют два варианта решения проблемы. Первый - наращивать мощность компьютера и использовать программное декодирование. Второй - приобрести отдельно плату DVD-декодера (стоит порядка $70). При этом даже на Pentium133 можно будет смотреть DVD-фильмы. С декодера изображение подается на экран монитора или TV, а через звуковую карту снимается звук на ресивер системы 5.1 или на обычные колонки.
Смотреть фильм можно и на экране телевизора, подключив его к ТВ-выходу декодера или к ТВ-выходу видеокарты. При этом обычно более высокое качество получается при выводе с выхода DVD-декодера (сигнал из DVD преобразуется в YUG), потому что меньше теряется на преобразовании сигнала внутри компьютера (с DVD в RGB, а затем из RGB в YUG на выход видеокарты).
Для прослушивания звука в формате 5.1 вам понадобится звуковая карта с цифровым выходом и придется купить ресивер с 6 колонками (один из самых дешевых вариантов для компьютера - Creative Theater 5.1 за $230). Через цифровой выход аудиокарты звуковой сигнал подается на ресивер, декодируется и получается полное объемное звучание. Если у вас нет такой системы, через обычную звуковую карту вы услышите приличный стереозвук. Можно, конечно, использовать более дешевые варианты с квадрозвучанием (сейчас очень многие аудиокарты поддерживают 4 колонки), но не все декодеры DVD могут трансформировать звук для такой системы.
Существуют разные мнения относительно того, эффективнее ли аппаратное декодирование, чем программное. Все лучше проверять самому.

Сборка системы с DVD

Настоящий домашний театр состоит из телевизора, DVD-плейра и звуковой системы DolbySurround 5.1. Если у вас есть компьютер, то эта система состоит из компьютера с DVD-приводом и декодером DVD (программным или аппаратным) и акустической системы (в идеале 6 колонок, ну или просто стерео). Если не хотите смотреть все на мониторе, то к аппаратному декодеру (если есть) или к TV-выходу видеокарты (если есть) можно подключать телевизор.
В принципе, звуковая карта для прослушивания дисков DVD может быть любая - согласно стандарту все диски позволяют прослушивать звук в формате стерео. Но качество и возможности карты ограничивают качество получаемого звука. Конечно, для получения полноценного Surround 5.1 звука нужна система из 6 колонок с ресивером, но это дополнительные затраты, которые не всегда можно себе позволить. А Creative SBLive позволяет вывести звук на 4 колонки - это что-то среднее между стереозвуком и Dolby 5.1. Проблема в том, что не каждый декодер позволяет провести даунмиксинг 6 каналов в 4. Если этой опции нет - придется слушать стерео. В принципе, через цифровой выход аудиокарты можно подключить ресивер с колонками 5.1 и попозже, когда будет возможность.
Основное ограничение для видеокарты - поддержка режима Overlay - способность воспроизведения видео в отдельном окне с разрешением, отличным от разрешения экрана. На сегодня только совсем старые и немногие новые видеокарты не поддерживают этот режим (такие как Matrox Millenium, MatroxMistique, MatroxMillenium II, Diamond Fire GL). Карты AGP обладают все-таки большей производительностью, чем PCI, поэтому они предпочтительнее.

перепечатано с сайта

http://dsvideo.ru