DVD知识手册(下)

第二部分DVD技术基础

DVD机激光头有哪些？

由于DVD采用的是650MM波长的激光信号与CD所使用的780MM波长有所不同，而DVD又要兼容过去的CD/VCD，因此，必须对激光头进行改进，现在一般使用以下几种方式：

Ø双激光头双镜片组方式

采用二套完全独立的DVD/CD读取激光头和二套完全独立的聚焦镜片组，分别读取CD盘或DVD盘。这种方式最主要的优点是读取信号质量非常高、读盘能力、纠错能力很强，但其成本也很高，且认盘速度较慢，由于使用机械装置实现两组激光读取装置的转换，因而引发机械故障的可能也较大。

Ø双激光头单镜片组方式

采用两套激光头分别产生不同的波长，通过三棱镜共用一套镜片组。其优点是降低了成本，但同是也降低了读盘能力。

Ø单激光头双镜片组方式

采用一个激光头和二套镜片组，通过转换不同的聚焦镜来分别读取DVD和CD。其优点是读取信号质量较高，成本较低，但以认盘速度较慢，引发机械故障的可能也较大。

Ø单激光头单镜片组方式

主要有两种实现方式：

1、利用全息技术的镜片组，这种镜片组在普通的镜片上通过环状切割技术使镜片组产生两个焦点，通过透镜中间部分的激光束形成CD的聚焦点，通过透镜边缘部分的激光束形成DVD聚焦点。其优点是成本低，认盘速度快，引发机械故障的可能也较低，但双焦点镜片组使读取的信号质量下降，读盘能力、纠错能力较差。

2、使用单激光头双波长激光束系统，即在一个激光头内安装二个不同的激光发生器，用以分别产生650MM、780MM波长的激光信号，使用同一套镜片组分别读取DVD、CD。其特点是成本与性能间较均衡，是DVD机芯的发展方向。

什么是MPEG

MPEG（MovingPictureExpertsGroup）,即运动图像专家组，是国际标准化组织（ISO）于1988年成立的专责制定有关运动压缩编码标准的工作组，所制定的标准是国际通用标准，叫MPEG标准。该标准主要由视频、音频和系统3个大部分组成，目前主要有：MPEG1、MPEGⅡ、MPEGⅣ（MPEGⅢ已放弃）和未来的MPEGⅦ。

ØMPEGⅠ是MPEG的小画面模式，具有352×240的图像分辨率，每秒30帧的播放速度，用CD音质的伴音，适用于1.5MBps以下数据传输率的传输/存储系统中应用。VCD采用的就是MPEGⅠ编码格式。

ØMPEGⅡ是高质量图像的压缩标准，也称为用于广播电视的图像压缩标准，其图像分辨率为720×480，60场/秒；其数据传输率为4-1MBps，为可变传输速率，即对复杂图像分配较大的数据，对简单图像分配相对较大的压缩比，保证画面质量，又不致使数据量太大。MPEGⅡ兼容MPEGⅠ标准。DVD和超级VCD采用的是MPEGⅡ标准。

ØMPEGⅢ是ISO/IEC最初为HDTV（高清晰电视广播）制定的编码和压缩标准，但由于MPEGⅡ的出色性能已能适用于HDTV，因此，MPEGⅢ标准并未制定，通常所说的MP3指的是MPEGLayerⅢ,只是MPEG的一个音频压缩标准。

ØMPEGⅣ是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。MPEGⅣ传输速率在4800-6400bps之间，分辨率为176×144，可以利用很窄的带宽通过帧重建技术压缩和传输数据，从而能以最少的数据获得最佳的图像质量。MPEGⅣ属于一种高比率有损压缩算法，其图像质量始终无法和DVD原MPEG-2相比，毕竟DVD的存储容量比较大。因此，现在的MPEGⅣ只能面向娱乐、欣赏方面的市场那些对图像质量要求较高的专业视频领域暂时还不能采用。

ØMPEGⅦ对各种不同类型的多媒体信息进行标准化的描述，并将该描述与所描述的内容相联系，以实现快速有效的搜索，由于该标准不包括对描述特征的自动提取，它也没有规定利用描述进行搜索的工具或任何程序，因此，它可以独立于其它MPEG标准使用，但MPEGⅣ中所定义的对音频、视频对象的描述仍然适用于MPEGⅦ，这种描述是分类的基础。我们也可以利用MPEGⅦ的描述来增强其它MPEG标准的功能。MPEGⅦ的应用范围很广泛，既可应用于存储（在线或离线），也可用于流式应用（如广播、将模型加入Inter-net）。它还可以在实时或非实时环境下应用，如：数字图书馆（图像目录、音乐字典等）、多媒体名录服务（如黄页）、广播媒体选择（无线电信道、TV信道等）等。MPEGⅦ未来将会在教育、新闻、导游信息、娱乐等各方面将发挥巨大的作用。

MPEGⅠ的出现使VCD取代了录像带，MEPGⅡ的出现使数字电视逐步取代模拟电视，MPEGⅢ的出现使多媒体系统的交互性和灵活性大为增强，而MPEGⅦ的出现将会带我们进入一个互动多媒体的网络时代。

DVD盘片的物理结构

从表面上看，DVD盘与CD/VCD盘很相似。在实质上，两者之间有本质的差别。按单/双面与单/双层结构的各种组合，DVD可以分为单面单、单面双层、双面单层、双面双层四种物理结构。CD-ROM能容纳650MB的用户数据，而单面单层DVD盘的容量为4.7GB(约为CD-ROM容量的7倍),双面双层DVD盘的容量则高达17GB(约为CD-RAM容量的26倍)。CD的最小凹坑长度为0.834μm，道间距为16μm，采用波长为720~790nm的红外激光器读取数据，而DVD最小凹坑长度仅为0.4μm,道间距为0.74μm,采用波长为635~650nm的红外激光器读取数据。

单面DVD盘可能有一个或两个记录层。与CD一样，激光器从盘的下面读取单面盘上的数据，双面DVD盘上的数据分别存放在盘上的上下两面。有两种方法读取双面盘上的数据：

Ø1、在播放完盘上第一面的节目后，将盘从播放机中取出，翻面后再放入播放机中继续播放第二面上的节目；

Ø2、在播放机中装两个读激光器，分别从盘的上下两面读取数据，或者在播放机中只装一个读激光器，但在读完盘的第一面后可以自动地跳到盘的另一面继续播放。

如果采取后一种方案，则读完盘的第一面后不需要将盘取出翻面。

双层盘实际上是将两层盘叠加在一起，下层是一半反射层，透过它可以读取上层的数据。读下层盘时总是从内圈开始，并从里往外读取，读完下层后再读上层。读取上层盘有两种方法：

Ø1、逆交道路径OPT（OppositeTrackPath）法，即读上层盘时从外圈开始，并从外向里移动。

Ø2、顺光道路径PTP（ParallelTrackPath）法，即读上层盘时从内圈开始，并从里向外移动。读激光器在读上下层盘上的数据时，其光学焦点会改变。

无论是单层盘还是双层盘都由两片基底组成，每片基底的厚度均为0.6mm,因此DVD盘的厚度为1.2mm。对于单面盘而言，只有下层基底包含数据，上层基底没有数据；而双面盘的上下两层基底上均有数据。

DVD盘的逻辑结构和数据结构

Ø逻辑结构

一张DVD盘总是包含一个逻辑卷。对于多层DVD盘，卷被分成与层数相对应的分区。一个逻辑卷里的基本逻辑单元是一个逻辑扇区，它包含2048个字节，与一个物理扇区相对应。一个卷主要包含卷及文件结构、DVD-Video区和非DVD-Video（该区是可选的），视频文件放在DVD-Video区内，计算机数据放在非DVD-Video区内，这样就可以在同一张DVD盘上存放影视节目和计算机游戏节目。

Ø数据结构

DVD盘上有浏览数据（NavigationData,即处理回放数据）和演播数据（PresentationData,即音频、视频、子图等数据）两种数据结构。用户可以按照浏览数据中的控制信息，播放演播数据中的音频、视频和子图等数据。

一、播放数据的结构

浏览数据主要控制如何回放演播数据，它由视频管理器信息（VMGI）、视频节目集信息（VTSI）、程序链信息（PGCI）、演播控制信息（PCI）和数据搜索信息（DSI）等5个部分组成。

二、播放数据

播放数据由音频、视频和子图组成。它至少含有一个节目。一个节目至少含一个程序链PGC。一个节目中的第一程序链总是EntryPGC。在只有一个程序链的节目中，该程序链就是EntryPGC。

一个程序链PGC由程序链信息PGCI和视频对象集VOBS的单元组成。PGCI又由前命令（precommand）、后命令（postcommand）及单元（cell）组成的程序组成，这些单元指向VOBS中的单元，这样就定义了回放这些单元的顺序。

DVD盘数据的组织方式

与CD/VCD盘相似，每一层DVD盘上的数据均分为导入区（Lead-inAree）、数据区(programArea)和导出区(Lead-outArea)三个区域。对双层OTP盘而言，还有一个中间区（MiddleArea）。

DVD盘上的数据是按扇区（SECTOR）形式组织的。每个扇区由1024位数据组成，扇区之间没有间隙，并按如下方式连续地存放在盘上：

1、对于单层盘，从导入区的开始处到导出区的结束处；

2、对于双层盘的第0层，从导入区的开始处到中间区的结束处；

3、对于双层盘的第1层，从中间区的开始处到导出区的结束处。

对于采用OTP方式的双层盘，第1层中间区开始处的扇区号由第0层数据区的最后一个扇区号按位取反而得到，此后的扇区号就连续增加直至第1层导出区的结束处，有时称扇区为“数据扇区”、“记录扇区”、“物理扇区”，这主要取决于记录在盘上之前信号处理的状态。一个数据扇区由2048个字节的主数据、12字节的标识和其它数据以及4个字节检错码组成。一个记录扇区由一个扇区按8/16转换调制后得到，它就是记录在盘上的真实扇区。

导入区、数据区、导出区和中间区所含的扇区数是可变的，主要取决于程序内容的长度。一般来说，数据区的第1个扇区号总是指定为196608号（030000H）。

导入区由参考码和控制数据组成。其中的参考码由32个扇区长的2个纠错块组成。控制数据由192个纠错块组成。主要包括盘的物理格式信息、盘的制造信息和节目提供者信息。

数据区的数据是用户数据。中间区的所有主数据均置为0。导出区的所有主数据也均置为0。

第三部分逐行扫描知识

什么是逐行扫描（ProgressiveScan）

逐行扫描顾名思义就是使电视机的显示方式按（1、2、3…….）的顺序一行行的显示一幅图像，构成一幅图像的625（P制）行一次显示完成的一种扫描方式。由于每一幅完整画面由625条扫描线组成，对观看电视时，扫描线几乎不可见，垂直分辨率较隔行扫描得到了显著性的提高，完全克服了大面积的闪烁等隔行扫描特有的缺点，图像更为细腻、稳定。在大屏幕电视上观看时效果尤佳，即便是长时间近距离观看眼睛也不易疲劳。

什么是逐行扫描DVD

PDCD又称逐行扫描DVD，PROGRESSIVEDVD的英文缩写，意思是其输出图像信号的扫描方式为逐行信号。PDVD能够应用数字视频图像处理技术产品480线（N制）逐行扫描信号，再通过电视机的VGA输入口或数字高清晰度电视接入口把信号送入彩电中，避免了普通DVD机隔行信号输出造成的失真或缺损。由于逐行信号是DVD解压后的原信号直接形成，因而清晰度远高于普通的隔行扫描DVD。

逐行扫描方案

PDVD的方案很多，一般使用的不外乎有两种方案，一种是隔行到逐到逐的换算、编码；另一种则是逐行信号的直接编号。

Ø隔行到逐行的换算、编码

这是一种过渡性的方案。由于在设计的开始并未考虑到有逐行扫描的需求，因此，在系统和主芯片的设计时仍然采用传统的隔行扫描处理方式。
随着PDVD的迅猛发展，为了满足市场对PDVD的需求，在逐行扫描DVD推出初期，各厂商只是在解码芯片的外围临时添加一个隔行到逐行的换算芯片，以实现在原有方案上升级的PDVD。其信号流程图如下：

从以上信号流程我们可以看到，图中虚线部分，逐行编码DVD信号由逐行转换成隔行，再从隔行换算成逐行，这是一个多余的过程，在二次信号的转换中，无论您采取何种算法，都会带来信号的损失。

通常，由隔行到逐行转换的算法有三种：1、垂直插补法；2、二维图像运动检测补偿；3、三维图像运动检测补偿。这三种方法中，第一种方法损失最大，第三种方法损失最小，此种算法以美国NDSP公司为代表。

Ø逐行编码方式

这是一个最规范、最合理的方案。由于在设计的开始便考虑到了逐行扫描的输出方式，DVD播放机在读取DVD碟片信号后直接经MPEG2解码，得到的逐行扫描信号不经过多余的处理而直接进行编码，从而确保了电路简洁、系统稳定、图像效果极佳，这才是真正的逐行扫描PDVD。其信号流程见下图。

综上分析不难看出，逐行编码方式的PDVD才是真正高品质的PDVD。此种方案以美国LSILogic公司的ZiVA5.0解码芯片为代表。

什么是3-2PullDown(3-2下拉转换)

3-2PullDown是指电影录制到LD或DVD时的方法。以NTSC为例，每秒60幅画面，电影的出画则是每秒24幅，要将24幅画嵌入60幅画内，数值上很难找个共同值，每幅出两次，只有48幅，每幅出三次，则变成了72幅，于是便采用两幅、三幅、两幅、三幅……的次序来出画，影片看起来也没有问题。要做到倍线的效果，有很多方法，其中以针对3-2PullDown的方式最为完美。机器会自动侦测出影片的3-2PullDown的排列，然后根据每幅画面的另一幅双/单数画面的扫描线来造出每幅完整的画面。

如果将电影胶片转换为PAL制视频信号是容易的，只是将每帧电影胶片变为奇偶两场信号，由于PAL制信号是每秒50场（电影放映机是以每秒24帧的速度播放电影的，其实放映机放映时还有个遮挡动作，就是每帧图像闪两次，这样放映速度就变为每秒48帧），所以转换成视频播放电影时，播放时间要比原片电影放映每小时快2分24秒，不过一般人是不容易感觉出来的。

两种模式的DVD碟片

DVD碟片可分为电影模式和摄像模式两种。何谓电影模式？简单地说，就是碟片来源于电影胶片，采用逐行扫描方式制作，用电影胶片制作的DVD碟片效果最佳，好莱坞制作的碟片百分之百来源于电影胶片，所谓摄像模式，就是采用摄像机拍摄影像来制作的碟片，采用隔行扫描的方式制作，效果不佳，但制作成本较低，因此，通常用于制作一些对图像要求不高的卡拉OK碟片。但是，并非所有的卡拉OK碟片都采用摄像模式，有些较有实力的制作商，为追求更加完美的图像效果，也采用电影胶片来拍摄制作。

YpbPr端子

YpbPr为高清晰数字机顶盒的标准接口之一。是接收高清晰度图像的传输标准。Y/pb/Pr接口也是未来家庭信息机顶盒的一个标准接口，Y代表亮度信号，pb/Pb/Pr代表分量信号。

VGA接口

VGA（VideoGraphicArray）,视频图形阵列(VideoGraphicArray)的英文简称，是以类比R、G、B显示方式为基础而设计的显示卡。是IBM在其PS/2的Model50,60和80内建的影像系统，并成为其后所有显示卡的共同标准。VGA接口是电脑及网络设备显示标准接口，数字电视可与数字电视机顶盒的分量信号输出和电脑直接连接无须进行任何硬件转换。带VGA接口的逐行扫描DVD可以直接和电脑显示器相连接。

倍频扫描

倍频扫描主要有以下两种方式：

Ø100Hz倍频模式

100Hz扫描是将隔行扫描的奇数场和偶数场图像采用每场显示两次的方式(即AA、BB、AA……)进行显示，从而将每秒钟显示的场由每秒50（PAL制）场提高到100场，故称之为100Hz扫描，这种扫描方式使大面积的场闪烁减少到不可见，但仍然采用隔行扫描方式，不能完全克服隔行扫描行间闪烁，并行和爬行的缺点。只能显示隔行扫描信号。

Ø数码扫描100Hz

根据奇数场A，自动修正一个包含偶数场数据的A1，又根据偶数场B，自动修正一个包含奇数场数据的B1，将A1和B1加插在A与B交替出现的周期中，加快速度，缩短周期，有效减少空白时间，新建的场根据精确计算确保运动物体位于准确位置，使运动画面平滑流畅。这种方法对静止物体闪烁现象能更好的消除，但对高速运动物体会产生不自然感觉。

第四部分DVD的国际认证

DVD作为作为全球最高级的视听产品，有严格的技术要求和版本要求。DVD产品要取得国际上各技术开发商的认证许可，才能生产和销售。DVD的国际认证主要有DVDFormat/Logo(DVD格式/商标认证)、CSS、Macrovision、Dolbydigital、DTS认证：

DVDFormat/Logo(DVD格式/商标认证)

该项认证要求首先加入DVDFORUM（DVD论坛），成为论坛的一员，取得有关资料。以前由东芝公司代管，现独立成为DVDFormat/LogoLicensingCorporation(DVDFLLC)，即DVD格式