一、什么是DVD
DVD的英文全名是Digital Video Disk，即數字視頻光盤或數字影盤，它利用MPEG2的壓縮技朮來儲存影像。也有人稱DVD是Digital Versatile Disk，是數字多用途的光盤，它集計算機技朮、光學記錄技朮和影視技朮等為一體，其目的是滿足人們對大存儲容量、高性能的存儲媒體的需求。DVD光盤不僅已在音/視頻領域內得到了廣泛應用，而且將會帶動出版、廣播、通信、WWW等行業的發展。
它的用途非常廣泛，這一點可以從它設定的五種規格中看出來：
DVD－ROM──電腦軟件只讀光盤，用途類似CD－ROM﹔
DVD－Video──家用的影音光盤，用途類似LD或Video CD﹔
DVD－Audio──音樂盤片，用途類似音樂CD﹔
DVD－R（或稱DVD－Write－Once)──限寫一次的DVD，用途類似CD－R﹔
DVD－RAM(或稱DVD－Rewritable)──可多次讀寫的光盤，用途類似MO。
從下面几個方面，我們可以看出DVD優于CD、VCD：
1、大容量和快速讀取︰大多DVD與一般CD的大小相同，直徑約12公分（也有8公分的），由二個厚度各為0.6mm的基質層粘貼而成，采用多面多層的技朮，即每一面光盤可以儲存雙層信息，一張光盤最多可有四面的儲存空間，DVD利用聚焦更集中的紅光鐳射提高了每單位面積的儲存密度，因此可說其儲存空間是空前的大，（表一）將各種不同儲存形式的儲存容量和適用規格做了整理。此外，利用較短波長的鐳射和較密集的信息坑制作，可以使單層DVD的最大讀取率達11.08 Mbit/sec，相當于八倍速的光盤機。
2、高分辨率的視頻：采用MPEG2標准影像壓縮技朮的DVD，其分辨率可達720×480，遠超過VCD的352×240。MPEG2具有可彈性調整視頻讀取率的能力，因此可以在保有原畫面品質的情況下，大量節省信息的儲存空間。此外，DVD player內建的Letterbox和Pan and Scan的顯示模式還可調整16:9或4:3電視的畫面寬高比例。
3、高傳真的音質︰DVD可利用更精確的取樣精度轉換類比信息，并且將傳統的二聲道擴充至5.1聲道，讓人們真正進入多聲道的世界。
物理格式 120mm光盤存儲容量(GB) 80mm光盤存儲容量(GB)
單面單層 4.7 1.4
DVD-ROM 單面雙層 8.5 2.6
DVD-Video 雙面單層 9.7 3.9
雙面雙層 17 5.3
單面雙層 3.9 1.2
DVD-R 雙面雙層 7.8 2.4
DVD-RAM 單面雙層 2.6 0.7
雙面雙層 5.2 1.4
二、DVD的主要特點
DVD具有高密度、高畫質、高音質、高兼容性和高可靠性等特點。高密度：DVD盤與CD光盤直徑均為120mm，但CD光盤的容量為680MB，僅能存放74分鐘VHS質量的動態視頻圖像，而單面單層 DVD 記錄層具有4.7GB容量，若以接近于廣播級電視圖像質量需要的平均數據率4.69Mbps播放，能夠存放133分20秒的整部電影。
雙面雙層光盤的容量高達17GB，可以容納4部電影于單張光盤上。這就要求在DVD中采用更先進的技朮手段來提高信息O錄密度，從而增加盤的容量。下表列出了為提高光盤記錄密度所采用的几項技朮手段。
技朮手段
CD/VCD
DVD
鏡數值孔徑NA
0.45
0.6
糾錯編碼冗余度
31%
15.4%
通道碼調制方式
8/17 調制
8/16 調制
激光波長λ
780nm
650nm/635nm
光斑直徑
1.74μm
1.08μm
道間距
1.6μm
0.74μm
凹坑最小長度
0.83μm
0.4μm
凹坑寬度
0.6μm
0.4μm
容量
650MB
4.7GB
高畫質：DVD采用國際通用的活動圖像壓縮標准MPEG－2(ISO/IEC13818)，其系統碼流傳輸數據率是可變的(1～10.7Mbps)﹔現階段DVD－Video產品選用MPEG－2的11種規范中的主型主級規范MP@ML(即NTSC制式電視720像素/行×576行/幀，30幀／秒﹔PAL制式電視720像素/行×488行/幀，25幀／秒，數據傳輸速率最大為15Mbps)，達到廣播級電視圖像質量(其水平分辨率為500線以上)。要實現更高清晰度的畫質，還可選用MPEG－2中對應的高級規范。DVD的系統碼流由主視頻碼流(MPEG－2/MPEG－1壓縮碼流)、子圖像碼流（最多可錄放32個碼流，用于32種文字電影對白和卡拉OK字幕顯示）和聲頻碼流（最多可錄放8個碼流，支持8種語言聲音 ）等3部分組成。整個系統碼流的最大數據速率可達10.08Mbps。DVD還具有多結局(欣賞不同的多種故事情節發展)、多角度(從9個 角度觀看圖像)、變焦(Zoom)和父母控制(切去兒童不宜觀看的畫面)等新功能。畫面的長寬比有3種方式可選擇:全景掃描、4:3普通 屏幕和16:9寬屏幕方式。
PCM
杜比AC－3
Audio
采樣頻率
48KHz/96KHz
48KHz
48KHz
采樣精度
16/20/24bit
壓縮數據
壓縮數據
數據速率
768Kbps～2.304Mbps
最小32Kbps 最448Kbps
主碼流：最小64Kbps 最大384Kbps
一個音頻碼流中的通道數
1
5.1
7.1
最大音頻碼流數
2¡«8
最大8
最大8
高音質：DVD具有8(7.1)個獨立的音頻碼流，足以實現數字環繞三維高保真音響效果。DVD標准規定：對于NTSC電視制式(例如美國、日本地區)強制規定采用杜比AC－3和/或線性PCM音頻系統﹔對于PAL電視制式(例如歐洲和中國地區）強制規定采用MPEG音頻格式和/或線性PCM音頻系統。表三給出3種音頻系統的技朮參數。1992年美國杜比實驗室發布了AC－3數字環繞立體聲系統，以6個完全獨立的聲道(左、右、中、左環繞、右環繞和超重低音，簡稱為5.1聲道)和全頻帶(～20KHz)高精度逼真聲場，產生非常好的臨場數字環繞高保真音響效果。
高兼容性：DVD視盤機、DVD唱機和DVD－ROM/R/RAM均可播放CD唱盤﹔DVD視盤機和DVD－ROM/R/RAM均能回放VCD盤 ;DVD－ROM/R/RAM也可讀取CD－ROM盤。
高可靠性：DVD采用RS－PC(Reed Solomon Product Code)糾錯編碼方式和8/16信號調制方式，確保數據讀取可靠。糾錯碼(ECC)塊長為16個記錄扇區長度(38688個字節)，對應光道上82.5344mm長度;若原始誤碼率為10－3，經糾錯后，誤碼率可小于10－20，遠遠低于計算機所需的誤碼率10－12。為了有效地防止軟件被復制，在美國活動圖像協會(Motion Picture Association of America)的積極參預下，于1996年7月同東芝、索尼等12家家電與計算機公司就DVD軟件版權與防盜版問題達成一致協議。1996年10月，由各方組成的DVD技朮聯合會公布了DVD軟件和硬件采用的亂碼技朮以及按6大地區區域碼分區發行軟件的措施，實現了軟件著作權保護與可靠
使用。
三、DVD盤的物理結構
從表面上看，DVD盤與CD/VCD盤很相似。但實質上，兩者之間有本質的差別。按單/雙面與單/雙層結構的各種組合，DVD可以分 為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層四種物理結構。CD－ROM能容納650MB的用戶數據，而單面單層DVD盤的容量為4.7GB(約為CD－ROM容量的7倍)，雙面雙層DVD盤的容量則高達17GB(約為CD耎OM容量的26倍)。CD的最小凹坑長度為0.834μm，道間距為1.6μm，采用波長為780～790nm的紅外激光器讀取數據，而DVD的最小凹坑長度僅為0.4μm，道間距為0.74μm，采用波長為635～650nm的紅外激光器讀取數據。
單面DVD盤可能有一個或兩個記錄層。與CD一樣，激光器從盤的下面讀取單面盤上的數據，雙面DVD盤上的數據分別存放在盤的
上下兩面。
有兩種方法讀取雙面盤上的數據：
(1)在播放完盤上第一面的節目后，將盤從播放機中取出，翻面后再放入播放機中繼續播放第二面上的節目﹔
(2)在播放機中裝兩個讀激光器，分別從盤的上下兩面讀取數據，或者在播放機中只裝一個讀激光器，但在讀完盤的第一面后可以自動地跳到盤的另一面繼續播放。
如果采取后一種方案，則讀完盤的第一面后不需要將盤取出翻面。
雙層盤實際上是將兩層盤迭加在一起，下層是一半反射層，透過它可以讀取上層的數據。讀下層盤時總是從內圈開始，并從里往外讀取，讀完下層后再讀上層。讀取上層盤有兩種方法：
（一）逆光道路徑OTP (Opposite Track Path)法，即讀上層盤時從外圈開始，并從外向里移動﹔
（二）順光道路徑PTP (Parallel Track Path)法，即讀上層盤時從內圈開始，并從里向外移動。讀激光器在讀上下層盤上的數據時，其光學焦點會改變。
無論是單層盤還是雙層盤都由兩片基底組成，每片基底的厚度均為0.6mm，因此DVD盤的厚度為1.2mm。對于單面盤而言，只有下層基底包含數據，上層基底沒有數據;而雙面盤的上下兩層基底上均有數據。
四、DVD盤數據的組織方式
與CD/VCD盤相似，每一層DVD盤上的數據均分為導入區(Lead－in Area)、數據區(Program Area)和導出區(Lead－out Area)三個區域。對雙層OTP盤而言，還有一個中間區(Middle Area)。
DVD盤上的數據是按扇區(Sector)形式組織的。每個扇區由1024位數據組成，扇區之間沒有間隙，并按如下方式連續地存放在盤上
：
(1)對于單層盤，從導入區的開始處到導出區的結束處﹔
(2)對于雙層盤的第0層，從導入區的開始處到中間區的結束處﹔
(3)對于雙層盤的第1層，從中間區的開始處到導出區的結束處。
對于采用OTP方式的雙層盤，第1層中間區開始處的扇區號由第0層數據區的最后一個扇區號按位取反而得到，此后的扇區號就連續
增加直至第1層導出區的結束處。
有時稱扇區為“數據扇區”、“記錄扇區”或“物理扇區”，這主要取決于記錄在盤上之前信號處理的狀態。一個數據扇區由2048字節的主數據、12字節的陏悕M其它數據以及4個字節檢錯碼組成。一個記錄扇區是在編碼糾錯碼后產生，并由一個數據扇區再加上外碼奇偶校驗OCP和內碼奇偶校驗ICP組成。物理扇區由一個扇區按8/16轉換調制后得到，它就是記錄在盤上的真實扇區。
導入區、數據區、導出區和中間區所含的扇區數是可變的，主要取決于程序內容的長度。一般來說，數據區的第1個扇區號總是指定為196608號(030000H)。
導入區由參考碼和控制數據組成。其中的參考碼由32個扇區長的2個糾錯塊組成。控制數據由192個糾錯塊組成，主要包括盤的物理格式信息、盤的制造信息和節目提供者信息。
數據區的數據是用戶數據。中間區的所有主數據均置為0。導出區的所有主數據也均置為0。
五、DVD盤的邏輯結構
一張DVD盤總是包含一個邏輯卷。對于多層DVD盤，卷被分成與層數相對應的分區。一個邏輯卷里的基本邏輯單元是一個邏輯扇區，它包含2048個字節，與一個物理扇區相對應。
一個卷主要包含卷及文件結構、DVD－Video區和非DVD－Video區(該區是可選的)，視頻文件放在DVD－Video區內，計算機數據放在非DVD－Video區內，這樣就可在同一張DVD盤上存放影視節目和計算機游戲節目。
六、DVD盤的數據結構
DVD盤上有瀏覽數據(Navigation Data，即處理回放數據)和演播數據(Presentation Data，即音頻、視頻、子圖等數據)兩種數據結構。用戶可以按照瀏覽數據中的控制信息，播放演播數據中的音頻、視頻和子圖等數據。
（一）瀏覽數據的結構
瀏覽數據主要控制如何回放演播數據，它由視頻管理器信息(VMGI)、視頻節目集信息(VTSI)、程序鏈信息(PGCI)、演播控制信息(PCI)和數據搜索信息(DSI)等5個部分組成。
（二）播放數據
播放數據由音頻、視頻和子圖組成。它至少含有一個節目。一個節目至少包含一個程序鏈PGC。一個節目中的第一個程序鏈總是Entry PGC。在只有一個程序鏈的節目中，該程序鏈就是Entry PGC。
一個程序鏈PGC由程序鏈信息PGCI和視頻對象集VOBS中的單元組成。PGCI又由前命令(precommand)、后命令(postcommand)及單元(cell)組成的程序組成，這些單元指向VOBS中的單元，這樣就定義了回放這些單元的順序。
七、關于DVD的6個區域碼
美國電影協會為制定區域碼所划分的六個地區
六區域碼分別是:
第一區(Region1):美國、加拿大、東太平洋島嶼
第二區(Region2):日本、西歐、北歐、埃及、南非、中東
第三區(Region3):台灣、香港、南韓、泰國、印尼等東南亞國家
第四區(Region4):澳洲，紐西蘭，中南美洲，南太平洋島嶼
第五區(Region5):俄羅斯、蒙古、印度半島、中亞、東歐、北韓、北非、西北亞一帶等
第六區(Region6):中國大陸
基本上，當某DVD影片決定不推出第六區的版本時，我們需要另外購買一套能夠播放非六地區DVD片的設備，因而有買得起DVD播放機買不起DVD光盤的說法﹔所以才會有破解版的DVD播放設備，而DVD光盤套件也有提供數次的區域碼更改機會。不過要提醒朋友們的是，只有美國八大電影公司出版的DVD影片才有這樣的限制，而非DVD原始規格的規定，也就是說，非美國八大電影公司出版的DVD影片都沒有區域限制，一般稱為自由區域 碼
(FreeRegionCode)或稱全區片。
美國八大電影公司：
1、華納(WarnerBros')
2、哥倫比亞(Colombia)
3、20世紀福斯(20thCenturyFOX)
4、派拉蒙(Paramount)
5、環球(Universal)
6、UA(UnitedArtist)(007)
7、MGM(MetroDogwynMayer)
8、華德迪斯尼(WaltDisney)
DVD規格的制定要回溯到'94年的12月。話說CD的創始者Philips和Sony在發表了利用精密編碼技朮和光學原理讀取的單面雙層光盤MMCD(Multimedia CD)規格之后不久，以Toshiba和Time Warner為首，并結合了ioneer/Zenith/Hitachi和MCA等21家廠商的加盟陣營，公布了利用貼合技朮，使光盤可雙層錄制的SD(Super Density－Digital Video Disc)的規格。
兩派廠商互不相讓，美國的電影業者和電腦業者于是極力敦促雙方協議統一規格。95年12月終于確定所謂DVD的初步規格，并組成了“DVD十大授權聯盟廠商”，主導未來DVD的各項規格制定。規格雖然確立，但美國的消費電子制造商協會CEMA，和握有最多影像資源的美國電影協會MPAA，卻在此時強力要求日本的DVD Player制造廠商加裝“防止拷貝管制系統”，而光盤片上則要編注不同的“區域碼”以資辨識。
美國電影協會旨在保護業者的軟件不受盜版的傷害，然而不法業者其實仍然可進行整盤的拷貝。加裝“防止拷貝管制系統”的電 路非但沒有達到防拷的意圖，反而增加了硬件制造商的成本，甚至增加了軟件設計的復雜程度。
至于區域碼辨識則是將全球分為6大地區，每個地區所發行的DVD－Video只能以當地制造的光盤機來播放。美國電影協會堅持使用區域碼辨識，主要是因為每部電影在世界各地上映時間不同，為避免電影未上演，DVD－Video卻先行上市的利益損失，遂以區域碼加以控制，讓一地區的電影上映后，已加碼的DVD再推出。為了顧及業者的權益，美國電影協會相當強勢，但最新的決議卻是讓北美、日本和西歐地區的光盤機享有不受區域碼的限制。
最上面
全面了解DVD(下)
八、DVD的激光頭
目前DVD播放機的光頭的種類可以分為單激光器方式和雙激光器方式兩種，而這兩種的每一種又可細分為几種:
1、單激光器方式。只有一個激光發射器，只能發射650nm的激光，故無法兼容CD－R。
具體又有以下几種方式：
（1）雙透鏡方式，采用兩個焦距不同的透鏡，分別用于DVD和CD系統，透鏡必須采用機械方式進行切換。
（2）雙焦點透鏡方式，全息技朮，在透鏡上做環狀切割。
（3）快門方式(孔徑控制方式)。
2、雙激光器方式。由于采用了兩個激光器，能發射兩種不同波長，故能讀取CD－R。
有兩種方式:
（1）雙激光頭方式，備有兩套激光器和透鏡系統，分別用于CD和DVD。
（2）雙激光器單光路方式，備有分別適用于DVD和CD的專用激光器，光路和透鏡系統則利用棱鏡等實現公用。
由于DVD與CD/VCD規格的差異，光源波長的不同，所以DVDROM無法讀取CD/VCD，CD－ROM也無法讀取DVD，但DVD要向下兼容，所以各家生產商有不一樣的辦法來兼顧CD/VCD。因為光源波長及盤片厚度不同，要正確讀取盤片有三種辦法：
1、切換雙鏡頭：為Toshiba的技朮，分別准備2個焦距不同的鏡片切換，但是鐳射發射及接收還是共用的，成本不高也不低。
2、獨立雙鏡頭：為sony的技朮，獨立的兩組鏡頭，成本最高，技朮層次較低，但是兼容性是最好的。
3、雙焦距單鏡頭：為Pioneer的技朮，同一個鏡頭，同一組鐳射接收發射器，也就是利用液晶快門的技朮來達到控制焦距的目的，成本最低，技朮層次最高，當然兼容性也比較不好。
九、五種規格的DVD光盤驅動器
（一）DVD－R與DVD－RW
DVD－R為單寫多讀型，且與DVD－VIDEO，DVD－AUDIO，DVD－ROM兼容，最新的1.0規格容量是3.95GB，可以DAO也可以分
區段寫入DVD－R。但需要高精密度的讀寫頭，因為DVD－R的軌距只有0.8um，是CD－R的一半，最短信號坑僅0.293um，約是
CD－R的1/3，目前第三代后的DVD－ROM都可讀。DVD－R片子采用有機色素膜，所以看起來是紫色的，可被356NM波長的鐳射
光吸收。表四就是DVD－R與CD－R的比較：
－
DVD－R
CD－R
讀寫特性
多讀單寫
多讀單寫
鐳射波長
寫入：630～640nm
播放：630～660nm
寫入：775～795nm
播放：770～830nm
功率
4～11nW
4～8nW
軌距
0.8微米
1.6微米
最短信息坑長
0.293
0.843
調變方式
8－16
EFM
基准線速度
3.84M/S
1.2M/S
容量
3.95GB
0.682GB
（二）DVD－RAM
DVD－RAM為多讀寫的DVD,可被DVDROM讀取,第三代后的機種都可順利讀出。
規格的差異主要為表五:
DVD－RAM采用的ZCLV跟一般的CLV不太一樣,是將片子像同心圓那樣分成好几段,越靠近內圈越慢，越靠近外圈越快,但是在每段內速度一樣。
而DVD－RAM是采用卡匣式的,但是為了兼顧相容性，共有3種卡匣,大小都是124.6mm＊135.5mm＊8mm。Type－1卡匣兩面都一樣,可以翻過來用，上面也有識別孔,讓機器識別是單面還是雙面的片子,因為不能取出,定位在高信賴度的儲存裝置,類似MO;Type－2片子可以取出,只能裝單面的片子,正反兩面不一樣,所以不能倒過來插,有識別孔,打開就可以把片子抽出去,沒有把片子放進去的話就關不起來,以免機器誤判﹔Type－3就是空匣子,方便應用，這兩台的規格都几乎一樣,都是SCSI－2的,都可以讀DVD、DVD－R、CD、CD－R、CD－RW、讀寫DVD－RAM及PD的片子,都是DVD－ROM 2X、CD－ROM 20X,DVDRAM1.385KB/SEC采用切換變鏡頭機制,可垂直擺放。
（三）DVD－Audio
DVD－Audio采用的LPCM,就是未經壓縮的原音重現,也是5.1聲道,另外日本音響協會對CD下一代的超高音質提出了ADA(AdvancedDigital Audio),針對100KHz的音域在非壓縮情況下達到144db以上的動態響應范圍,并在CD中做到80分鐘的長度,但是音樂CD有120db,44.1KHz的能力,與自然音域相去不遠,真的有必要做到那么高嗎?主要的意義還是只是完整地保持原音吧。目前的DVD Audio可達到94KHz,24bit(LPCM)的超高音質,每秒流量約384Kbps，也可以采用AC－3、DTS這兩種規格，但是DVD－Audio需要自己的機器,有 些DVD PLAYER可以相容，PC上的話可能需要新的播放軟件,或是解壓縮卡。
（四）DVD－Video
這就是你我熟知的DVD電影,與現有CD/VCD相比，DVD－Video光盤除了具有更大的存儲容量外，還增加了如下功能：
(1)每一張盤上可放置多個節目(如可放置同一影片的不同版本)﹔
(2)多聲軌(如可放置多種語言)﹔
(3)多種文字字幕﹔
(4)父母鎖定控制﹔
(5)多角度觀賞選擇﹔
(6)版權保護﹔
-
DVD－ROM
DVD－RAM
單面容量
4．7GB
2．6GB
基准線速度（CLV）
3．5M/S
6M/S
數據傳輸速度
11．08Mbps
11.08Mbps
基版厚度
2張0.6mm粘合
2張0.6mm粘合
軌距
0.265nm
0.41nm
最短錄寫標示長度
0.6nm
0.4nm
旋轉控制
CLV/CAV
ZCLV
錯誤管理功能
沒有
有
片匣
沒有
單面可取出裸片，雙面不可以
檔案系統
ISO9600/UDF
UDF
(7)提供4:3或16:9的高品質視頻圖像，并能配以多通道伴音。
要實現這些功能，必須將所有數據按一定的格式存放在DVD盤上，DVD播放機才能讀出這些數據,播放出高品質的畫面和優美動聽的音樂。影像采用MPEG－2壓縮,音效可采用MPEG－2 Audio、DOLBY AC－3、LPCM及DTS,基本上是把NTSC訊號壓縮至1/40左右,但是MPEG－2的壓縮率是可變的,VCD速率固定在1.15Mbps,MPEG2平均3.5Mbps,最高約11Mbps，且VCD分辨率為324＊240,18萬像素,水平掃描240條,DVD 720＊480,35萬像素,水平掃描超過500條(LD也不過430條),而且還有多國字幕，AC－3、DTS這些東西,所以如果真的放滿了8國語言32國字幕,再加上LPCM,又剛好是超大場面超動態的電影,那可能要雙面雙層才有點可能放得下，那133MIN是怎么算出來的呢？133MIN就是MPEG－2 3.5Mbps＋AC－3 5.1CH 384Kbps＊3＋字幕10Kbps＊4=0.59M/S除以單面單層4.7G，大約就是133MIN了。
DTS是第三代后才加入的,也是5.1CH，差別在于DTS壓縮的比例比較小,所以一些細微的地方DTS聽到,AC－3聽不到,但是信息流量也相對比較大，THX是在杜比數位或杜比環繞音效加上后續處理,讓他的定位感更明確,通過THX認証及代表具有相當的音效水准。
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