1. DVD: самая дорогостоящая, затянувшаяся, но захватывающая мыльная опера
десятилетия
Наверное, я не ошибусь, утверждая, что диск DVD сегодня является самой популярной и наиболее обсуждаемой темой в
области носителей информации. Действительно, об этом новом и на первый взгляд самом перспективном "носителе будущего"
говорят много и достаточно долго. Подробно анализируются перспективы развития этого формата, грозящего в корне изменить
принципы хранения информации, рассматриваются его преимущества и недостатки. Вот уже на протяжении нескольких лет мы
следим за героями и участниками действа, развивающегося буквально по законам телевизионного сериала. Ведущие фирмы -
производители электронного оборудования активно вкладывают значительные средства в исследования и разработку DVD, с
завидной регулярностью демонстрируя свои рабочие образцы DVD-устройств на всевозможных мировых выставках. Не отстают от
них и фирмы - производители носителей, экспериментируя с новыми материалами, создавая образцы DVD-дисков и постоянно
улучшая их конструкцию.
Сегодня мы попробуем рассмотреть историю этого стандарта, его спецификации, технологии, лежащие в его основе, а также
обсудить те преимущества, которые получит компьютерный пользователь или потребитель аудио- и видеопродукции от внедрения
DVD.
История создания DVD
Видео и CD
В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disc), открыв тем самым эру цифровых
носителей на компакт-дисках. Огромные преимущества цифрового формата перед традиционными были признаны и
музыкальными компаниями, и производителями программных продуктов. Немедленно на базе этого стандарта возникли новые
подстандарты для различных областей применения: CD-ROM - для использования на компьютере, Photo CD - для цифровой
фотографии и т.д. Быстрая смерть виниловых дисков на бытовом рынке аудионосителей свидетельствует, что пользователю явно
пришлись по душе такие достоинства цифрового носителя, как чистый звук, маленькие размеры, простота обращения, большая
долговечность и т.д. Со временем значительно продвинулись технологии производства источников лазерных лучей, отражающих
пленок и оптических элементов. Совершенствовались алгоритмы цифрового кодирования и сжатия данных, механические
элементы и электрические цепи воспроизводящих устройств. CD-плееры стали надежнее и благодаря значительному снижению их
стоимости прочно обосновались на домашнем рынке.
Одновременно с этим наметился определенный интерес потребителей к домашним устройствам видеозаписи,
обеспечивающим более высокое качество, чем стандартная видеолента. Производители немедленно отреагировали улучшением
распространенных стандартов видеозаписи VHS и Video8, предложив пользователю S-VHS и Hi8. Растущим спросом обусловлено
и распространение 12-дюймовых лазерных видеодисков LD. Несмотря на значительные размеры этих носителей и аналоговый
метод записи, они достаточно прижились на рынке, так как давали потребителю некоторый выигрыш в качестве
видеоизображения, а кроме того - большую степень интерактивности и произвольный доступ к записанному материалу, что важно
для ряда приложений. Но дальнейшее развитие качества и удобства пользования было возможно только при условии применения
цифровых технологий записи. Целый ряд фирм, используя накопленный опыт и достижения в этой области, приступили к
разработке нового стандарта.
Два стандарта?
В середине 1993 года в печати стали проскальзывать сообщения о практических результатах исследований. Ни для кого не
было секретом, что компании Sony и Philips ведут совместные с Matsushita работы по созданию компакт-диска (Video CD), который,
благодаря новым алгоритмам сжатия информации, будет пригоден к использованию в качестве носителя для видеофильма; при
этом емкость диска не изменялась.
Первый успех в реальном увеличении емкости компакт-дисков был достигнут компаниями Sony и Philips в другом,
параллельном Video CD, проекте, предусматривающем модернизацию стандартного формата компакт-диска. Первоначально этот
проект назывался HDCD (High Density CD), но из-за созвучности с разработкой компании Pacific Microsonics, к тому времени
приступившей к выпуску особо высококачественных аудиодисков (High Definition CD), был переименован в Multimedia CD-ROM
(MMCD). Как следует даже из названия, новый носитель полностью базируется на принципах записи, используемых в CD-дисках, и
полностью совместим с ними по старшинству. По существу, модернизация свелась к более плотному размещению дорожек на
диске, благодаря чему и была увеличена емкость диска. Вполне понятно стремление этих двух компаний сохранить

2. преемственность своего новшества с CD: ведь именно они являются владельцами лицензий на CD-Audio, которые автоматически
распространятся на новый продукт, если он тоже будет принадлежать к семейству компакт-дисков. Кроме того, заводы по
производству CD, принадлежащие Sony-Philips, легко перестраиваются под выпуск новых дисков, что дает им значительную фору
как по времени, так и по количеству вложенных в переоснащение производства средств.
Первая заминка на пути DVD к рынку случилась у самих разработчиков. Как известно, маркетинговая политика производителя
далеко не всегда диктуется интересами развития технологий. Практическая реализация MMCD была отложена, так как компания
Philips только что выпустила на рынок формат Video CD, обеспечивавший несколько лучшее, чем у видеолент, качество и к тому
же позволявший пользователю просматривать фильмы на мониторе компьютера. Широко объявить потребителю, что существует
более совершенный формат, означало своими руками поставить крест на результатах собственного труда и на реальных
прибылях. Действительно, кто станет покупать Video CD сегодня, если станет известно, что буквально завтра выходит в свет более
совершенный носитель - MMCD.
Этой отсрочкой воспользовались их извечные конкуренты - Toshiba и Time Warner, предложив пользователю свой
альтернативный вариант видеоносителя, получивший название SD (Super Density) - диск со сверхвысокой плотностью. Новый
носитель обеспечивал большую, чем у конкурентов, емкость, но был абсолютно несовместим со стандартным компакт-диском.
Неожиданно компания Matsushita - бывший партнер Sony-Philips по Video CD, перешла в другой лагерь, приняв решение об
инвестировании денег в проект Time Warner-Toshiba. К этому альянсу примкнули и компании Pioneer, Hitachi, Thomson.
Обе группы вступили в бескомпромиссную борьбу, апеллируя к голливудским киностудиям, естественно крайне
заинтересованным в удобном и практичном видеоносителе. Каждый из разработчиков настаивал на реализации в мировом
масштабе своего проекта, доказывая, что именно его формат максимально отвечает запросам киноиндустрии. Предпринимались
активные попытки найти поддержку и у производителей компьютерного оборудования. Конкуренты занялись "перетягиванием
каната", вербуя все новых и новых сторонников. Одно время казалось, что мы вновь стоим на пороге грандиозной "Войны
форматов-II", аналогичной той, что разыгралась между форматами видеозаписи VHS и BetaMax в 80-е годы, при появлении
бытовых видеомагнитофонов. (Насколько это, мягко говоря, неудобно пользователю, можно представить, вспомнив пугающее
разнообразие стандартов стримерных картриджей, "мирно сосуществущих" сегодня на мировом компьютерном рынке.)
Противостояние грозило затянуться еще на многие годы - однако на этот раз потребителю удалось счастливо избежать участи
стать жертвой очередного передела рынка.
Девять заповедей третьей силы
В начале 1995 года противоборствующие стороны стали осознавать - дальнейшая задержка и неопределенность чреваты
падением потребительского интереса к новому носителю. Необходимо было вырабатывать некое единое решение. Большую роль
сыграло и вмешательство пяти гигантов компьютерного рынка (Apple, Compaq, Hewlett-Packard, IBM, Microsoft), которые
фактически предъявили ультиматум, потребовав от представителей обеих группировок выполнения следующих принципов:
единый интерактивный стандарт для компьютера и телевидения;
совместимость по старшинству с существующими CD-дисками;
совместимость с будущими записываемыми DVD-дисками;
единая файловая система для всех приложений;
невысокая цена;
отсутствие необходимости в жестком корпусе или футляре (типа caddy);
надежность хранения данных и их последующего считывания;
большая емкость;
высокая скорость записи/считывания как при последовательном доступе (медиа-данные), так и при произвольном (компьютерные
данные).
Обе группировки приняли решение подробно рассмотреть оба проекта и прийти к взаимоприемлемому компромиссу.
В течение всего года шли активные переговоры и согласования, и к декабрю единый стандарт, базирующийся на этих
"заповедях", был готов.
Официальное рождение
8 декабря 1995 года. Десять гигантских компаний-разработчиков (Hitachi Ltd, Matsushita Electric Industrial Co. Ltd, Mitsubishi
Electric Corporation, Philips Electronics N.V., Pioneer Electronic Corporation, Sony Corporation, Thomson Multimedia, Time Warner Inc.,
Toshiba Corporation, Victor Company of Japan, Ltd), к тому времени создавшие союз (DVD Consortium), пришли, наконец, к
взаимному соглашению и официально объявили миру о создании единого унифицированного стандарта - DVD. Эта аббревиатура,
появившаяся несколькими месяцами раньше, первоначально расшифровывалась как Digital Video Disc (цифровой видеодиск), что

3. отражало интересы видеоиндустрии. В окончательной версии стандарта (вероятно, не без влияния компьютерных фирм) название
было изменено на Digital Versatile Disc - цифровой многофункциональный диск.
При разработке нового стандарта был учтен весь накопленный опыт производства компакт-дисков, в результате он вобрал
лучшие достижения, идеи и технологии от разных фирм. Ни один стандарт в мире не получал такой единодушной поддержки и
одобрения стольких отраслей производства - что, впрочем, вполне объяснимо. Ведь перечисленные выше компании не только
предложили формат DVD, но и практически монополизировали рынки компьютеров, бытовой радиоэлектроники и развлекательной
индустрии. Как носитель для видеофильмов стандарт полностью отвечает требованиям SAC (Studio Advisory Committee) - союза
кинопромышленников. В качестве устройства хранения данных для компьютера он соответствует рекомендациям союза
компьютерной индустрии TWG (Technical Working Group).
В консорциум входят в основном японские фирмы, а также две европейские и одна американская компания. Суммарный
годовой бюджет этих компаний составляет десятки миллиардов долларов. Его участники объединили не только усилия по
внедрению DVD, но и свои патенты, лицензии, разработки и технологии, планируя в будущем получать законную прибыль от
реализации лицензий на производство и продажу DVD.
В самом консорциуме явно главенствуют Sony и Philips, стоявшие у истоков создания CD-диска (Red book) и соответственно
обладающие всеми основными патентами на технологии компакт-диска; Matsushita, принимавшая участие вместе с Sony и Philips в
разработке формата Video CD (White book); компании Toshiba и Time Warner, сконцентрировавшиеся на рынке домашних
видеосистем и содержания для них; Pioneer - лидер в области разработки и производства источников лазерных лучей;
Thomson/RCA/GE - ведущий производитель MPEG-декодеров.
Стандарты и спецификации DVD
Области применения
Новый DVD-диск может применяться в разных областях: как носитель видеоизображения (DVD-Video), носитель аудиозаписи
(DVD-Audio), для хранения данных (DVD-ROM), записи информации (DVD-R) и т.д. Стандарты DVD-диска (физические
особенности, файловая система, области использования) описываются в новых регламентирующих изданиях, полностью
совместимых с Yellow Book (описание стандарта CD-ROM) и Red Book (описание стандарта CD-аудио), и включают в себя:
Book A (Read only) - стандарт диска, предназначенного только для считывания;
Book B (Video) - стандарт диска, предназначенного для видео;
Book C (Audio) - стандарт диска, предназначенного для аудио;
Book D (Write-once) - стандарт диска, предназначенного для однократной записи;
Book E (Rewritable) - стандарт многократно перезаписываемого диска.
Структура организации данных на диске
В DVD-дисках (книги A, B, C) будет применяться единая - как для компьютерных приложений, так и для видеопрограмм -
файловая система, названная UDF Bridge, которая является комбинацией систем Micro UDF и ISO-9660. Структура представления
данных UDF (Universal Disk Format), разработанная ассоциацией OSTA (Optical Storage Technology Association) на базе стандарта
ISO/IEC 13346, определяет все параметры структур файла и диска, а также способы записи/считывания информации. Файловая
система UDF - очень гибкий, мультиплатформенный и многопользовательский стандарт, адаптированный для применения в DVD.
В частности, совместимость с действующим стандартом ISO-9660 позволяет работать с существующим программным
обеспечением.
Окончательный вариант универсальной файловой структуры DVD еще не сформирован, он будет зависеть от дальнейшего
развития операционных систем Microsoft (в силу доминирующего положения на рынке этой компании, определяющей направления
усилий многих и многих разработчиков), от путей перехода к операционной системе нового поколения, которые компания должна
будет сформулировать в ближайшее время. В целом Microsoft настроена положительно по отношению к новому носителю и уже
официально объявила о том, что следующие версии Microsoft Windows 95 и Windows NT будут поддерживать работу с DVD-
устройствами, для чего, в частности, планируется доработать такие приложения, как ActiveMovie и DirectDraw. Так, программное
обеспечение ActiveMovie 2.0 позволит проигрывать видеофильмы, кодированные по стандарту MPEG-2, а также воспроизводить с
высоким качеством записанный на DVD-диск звук.
Поэтому на первом этапе домашние DVD-плееры будут использовать файловую cтруктуру UDF, а компьютерные DVD-
устройства ограничатся стандартом ISO-9660, до тех пор пока UDF не распространится повсеместно и не станет единым
стандартом как на рынке бытовой электроники, так и в области вычислительной техники. Так, компания Matsushita Electric Industrial
уже сейчас активно сотрудничает с Microsoft, с тем чтобы к моменту появления новых версий Microsoft Windows DVD-устройства,

4. выпускаемые этой компанией под торговой маркой Panasonic, полностью соответствовали новым стандартам.
После полной реализации заложенных в UDF возможностей пользователь на одном DVD-диске сможет одновременно держать
видеофильмы, аудиозаписи, оцифрованные фотографии и свои компьютерные файлы. Наконец-то пользователь сможет забыть о
межплатформенной несовместимости: DVD-диск будет единым носителем и для Macintosh, и для DOS/Windows, и для OS/2, и для
UNIX.
Теперь, когда разногласия между компаниями в основном урегулированы и технические характеристики полностью
определены, может возникнуть вопрос: что же еще мешает новым устройствам появиться на прилавках? Ответ прост - не вполне
выяснены вопросы лицензирования, правового регулирования, защиты от пиратского копирования и т.д. - мы поговорим об этом
чуть позже. Пользователям остается надеяться, что эти отголоски закулисных игр не слишком затянут выход в свет долгожданного
устройства.
Конструктивные особенности DVD
Внешне DVD-диск выглядит почти как обыкновенный компакт-диск - он таких же размеров, как и широко распространенный
сегодня CD-диск: диаметр - 120 мм (4,75 дюйма), толщина - 1,2 мм. Возможно, это даже разочарует потребителя, ожидающего от
нового стандарта чего-то необычного. Но основные, поистине фантастические достоинства таятся глубже:
DVD-диск может быть как односторонним, так и двухсторонним. Рабочих слоев на каждой стороне DVD-диска может быть один
или два. Различают следующие типы DVD-дисков:
- DVD-5 (Single-sided, single-layer disc) - односторонний однослойный диск, 4,7 Гбайт;
- DVD-9 (Single-sided, double-layer disc) - односторонний двухслойный диск, 8,5 Гбайт;
- DVD-10 (Double-sided, single-layer disc) - двухсторонний однослойный диск, 9,4 Гбайт;
- DVD-18 (Double-sided, double-layer disc) - двухсторонний двухслойный диск, 17,0 Гбайт;
конструктивно двухсторонний DVD-диск выглядит как два CD-диска толщиной 0,6 мм, склеенных между собой этикетками;
DVD-плееры обязательно будут совместимы с существующими CD-дисками;
полное отсутствие физического контакта оптических элементов лазерного излучателя с поверхностью диска замедляет износ
самого диска;
как и CD, DVD-диск малочувствителен к пыли, царапинам и отпечаткам пальцев, появляющимся на его поверхности в процессе
эксплуатации;
емкость однослойного DVD-диска в семь, а двухслойного - в двенадцать раз больше, чем емкость стандартного компакт-диска
(680 Мбайт).
Производство DVD-дисков можно будет развернуть на базе предприятий - производителей CD.
Принципы записи информации на DVD-диск
Методы, используемые для записи информации на DVD-диск, аналогичны принципам записи традиционного CD-диска. В
настоящее время производятся CD-диски, предназначенные только для воспроизведения, CD-R-диски с возможностью
однократной записи и многократно перезаписываемые диски
CD-RW.
СD-ROM, DVD-ROM. Как видно из рис. 1, обычный
компакт-диск (CD) состоит из прозрачной полимерной подложки
(1), металлизированного отражающего слоя (2) с "дырками" (B),
при помощи которых записана цифровая информация, и
защитного слоя (3), необходимого для придания диску
жесткости. Отражающий слой (2) в обычном CD-диске и
является слоем, хранящим информацию. Он изготавливается
фабричным методом и представляет собой своеобразную
матрицу с "выштампованными" в определенных местах
"дырками", которые означают логическую единицу. Отсутствие "дырки" подразумевает логический ноль. Считывание информации
происходит при помощи лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. При отражении от "дырки" лазерный луч точно
попадает на специальный детектор, который выдает "1". При отражении от поверхности луч проходит мимо детектора, который в
этом случае распознает "0". Абсолютно те же принципы записи информации лежат в основе DVD-дисков первого поколения; они
предназначены только для считывания информации, записанной на них фабричным способом (так называемый DVD-ROM).
CD-R, DVD-R. В конструкции однократно записываемого компакт-диска (CD-R) между подложкой (1) и отражающим слоем (2)
находится пигментный слой (4) из металло-стабилизированного цианида (органическая субстанция). В данном случае именно

5. пигментный слой, на котором фабрично "выдавлены" дорожки (A), вдоль которых движется лазерный луч, сохраняет информацию.
При записи такого диска в специальных рекордерах лазерный луч повышенной мощности "выжигает" в требуемых местах
пигментного слоя "дырки" (B). При считывании информации лазерный луч обычной мощности, свободно проходя сквозь "дырку" в
пигментном слое (4), отражается от металлизированного слоя (2) и попадает на детектор, который распознает логическую
единицу. При отсутствии "дырки" лазерный луч поглощается пигментным слоем, отражения лазерного луча не происходит, и
детектор выдает логический ноль. Следует отметить наличие дополнительного шероховатого слоя для надпечатки (5), на котором
пользователь после записи информации может нарисовать свою этикетку при помощи шариковой ручки, фломастера или даже
специального струйного принтера.
CD-RW, DVD-RAM. Принцип записи на перезаписываемые DVD-диски (который первоначально разрабатывался для компакт-
дисков с рабочим названием CD-Erasable) был предложен компаниями Philips, Ricoh и Hewlett-Packard и поддержан такими
фирмами, как IBM, Sony, 3M, Olympus, Matsushita и Mitsumi. Конструкция перезаписываемого компакт-диска (CD-RW) напоминает
CD-диск, но вместо отражающего слоя в нем используется специальное вещество (6), способное многократно изменять свою
структуру. Такой материал был разработан компанией TDK и получил название AVIST; он обладает практически идеальными
характеристиками.
Его высокой отражающей способности (25-35%) вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении.
Характеристики материала AVIST стабильны как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с
различными приложениями. В случае перезаписываемых компакт-дисков (например, CD-Erasable) запись осуществляется со
скоростью ниже 3 м/c. Работа с данными в формате перезаписываемого DVD-RAM требует от рабочего слоя скорости записи от 3
до 6 м/c. При работе со сжатой видеоинформацией скорость записи уже должна быть выше 6 м/c.
Прекрасное соотношение сигнал/шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых
размеров маркера (менее 0,66 mm).
Новый материал AVIST выдерживает не менее 1000 циклов перезаписи на скоростях ниже 3 м/с. При более высоких скоростях
записи это количество циклов перезаписи должно возрасти.
Как и на пигментном слое записываемого диска, на рабочем слое AVIST "выдавлены" дорожки (A), направляющие лазерный
луч. При записи такого диска вещество под действием мощного лазерного луча меняет свою структуру в нужной точке
поверхности, переходя из кристаллического состояния в аморфное. Поскольку такой переход обратим (т.е. вещество может быть
переведено обратно в кристаллическое состояние), диск теоретически может быть перезаписан практически бесконечное число
раз. Все зависит от свойств материала, применяемого в информационном слое (6), и по мере его дальнейшего совершенствования
реально достижимое число циклов будет увеличиваться и составит не менее пяти миллионов перезаписей. Считывание
производится лазерным лучом обычной мощности. При отражении от поверхности диска изменяется фаза лазерного луча в
зависимости от того, произошло отражение от участка поверхности с аморфной или с кристаллической структурой. Изменения
фазы отраженного луча распознаются детектором, который преобразует их в цифровой поток. Такой метод получил название
Phase Change Technology (метод изменения фазы).
Однослойные DVD. Как мы уже отмечали, DVD во многом подобен CD, но значительно отличается от него плотностью
записи. Как ясно из описанных выше принципов записи, именно предельное количество "дырок", которое может быть размещено
на поверхности диска, определяет его информационную емкость.
Первым шагом к созданию нового стандарта можно считать семикратное увеличение емкости CD-диска за счет увеличения
плотности записи, которое стало возможным благодаря применению более совершенных источников лазерного луча.
На рис. 2 показаны различия размеров и плотности расположения "дырок" рабочего слоя у DVD- и CD-дисков.
Обычные дисководы CD-ROM используют источник лазерного излучения с длиной волны 780 нм, излучающий невидимый
инфракрасный свет. В DVD-плеерах и в DVD-ROM применен излучающий красный свет лазер с длиной волны 650 (635) нм. Такое
уменьшение длины волны позволило считывать более мелкие "дырки" рабочего слоя диска, размещенные в более плотно
расположенных треках (дорожках записи). Соответствующее увеличение числовой апертуры линзы (Numerical Aperture - угол
между крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор) с 0,45 до 0,60 дает возможность фокусировать
лазерный луч с гораздо большей точностью. Только за счет повышения плотности записи удалось довести емкость диска до 4,7
Гбайт.
Кроме того, значительной модернизации подверглись схемы цифровой модуляции и коррекции ошибок. Современная
высокоэффективная схема модуляции (EFM Plus) работает как в 8-, так и в 16-битном режимах, что обеспечивает совместимость с
существующими CD-форматами, одновременно позволяя добиться более высокого качества при применении новых DVD-
носителей. Новая схема коррекции ошибок (RS-PC Reed Solomon Product Code) примерно в 10 раз эффективнее той, что
используется в современных системах считывания.
Двухслойные DVD. Дальнейшее увеличение емкости диска достигнуто благодаря разработке двухслойного DVD-диска
(стандарт DVD-9). Как видно из рис. 3, у двухслойного диска (нижняя схема) имеются целых два рабочих слоя для записи
информации. Чтобы реализовать эту модель, для внешнего информационного слоя был создан специальный полупрозрачный

6. материал. При считывании информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь этот полупрозрачный слой,
фокусируясь исключительно на треках внутреннего слоя (принципы считывания описаны выше). Считав всю информацию с
первого (внутреннего) слоя, лазерный луч автоматически меняет свою фокусировку, изменяя тем самым "глубину проникновения",
и приступает к считыванию информации со второго (внешнего
полупрозрачного) слоя. Наличие двух рабочих слоев позволяет
увеличить емкость до 8,5 Гбайт. Поскольку фокусировка
переключается почти мгновенно, а применение электронного
буфера гарантирует отсутствие перерывов в исходящем
цифровом потоке, двухслойную модель DVD-диска намечается
использовать в приложениях, требующих большой и
"непрерывной" емкости.
Первый слой двухслойного DVD-диска штампуется из
обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на
одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем
полупрозрачного материала, который в свою очередь
покрывается пленкой фотополимерного материала,
формирующего наружный рабочий слой. Фотополимерному
материалу придается жесткость ультрафиолетовым
облучением, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком,
служащим защитным слоем диска. Основная трудность
заключается в создании полупрозрачного материала,
разделяющего слои записи, поскольку требования,
предъявляемые к нему, довольно противоречивы: он должен
хорошо отражать лазерный луч (требуемый коэффициент
отражения - около 40%) в процессе считывания наружного слоя
и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Приоритет в разработке такого материала
принадлежит компании 3M, работавшей по заказу Philips-Sony.
Двухсторонние DVD. Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6
мм, что в два раза меньше толщины CD-диска. Для физической совместимости с традиционными компакт-дисками толщина DVD-
диска должна равняться толщине CD-диска, т.е. 1,2 мм. В одностороннем однослойном диске (стандарт DVD-5) с задней стороны
(с той, где у CD-диска находится этикетка) приклеивается дополнительная подложка толщиной 0,6 мм.
Но такая толщина позволяет изготовить двухсторонний однослойный диск (стандарт DVD-10). Эта идея была предложена
компанией Toshiba. Конструктивно процесс производства выглядит следующим образом: два отдельных односторонних DVD-диска
склеивают между собой задними сторонами. В результате общая толщина диска та же, что у стандартного CD, - 1,2 мм, но
информации такой диск способен вместить в два раза больше; кроме того, за счет уменьшения толщины защитного слоя
снижается вероятность ошибок считывания информации, происходивших в CD-дисках из-за случайных отклонений лазерного луча
в прозрачном защитном слое.
Таким образом, комбинируя (да-нет) две технологии "удваивания" числа рабочих поверхностей, мы получаем
специфицированные в стандарте четыре конструктивно отличающихся формата DVD.
Однослойный односторонний диск DVD-5, преимущественно используется для видеофильмов, так как его емкости вполне
достаточно для 92% фильмов, равно как для большинства компьютерных приложений, которым вполне хватает емкости 4,7 Гбайт.
Одновременно такой диск оказывается относительно дешевым носителем - его себестоимость всего на 14% превышает
себестоимость изготовления традиционного CD-диска.
Следующий по сложности тип диска - односторонний двухслойный DVD-9. Этот тип диска наиболее широкое применение
найдет в приложениях, где необходимым условием является большая емкость при недопустимости в перерывах при считывании.
Формат DVD-10 (двухсторонний однослойный диска), предложенный компанией Toshiba, предполагает переворачивание диска
вручную после проигрывания одной стороны; его целесообразно использовать, например, для тиражирования очень длинных
фильмов или сериалов, не помещающихся на однослойном одностороннем диске. Впоследствии при дальнейшем уменьшении
общей толщины всех рабочих слоев диска возможно создание и сверхъемкого двухстороннего двухслойного DVD-17.
Когда устареет DVD?
Что касается перспектив развития самой технологии DVD, в Интернете были сведения о разработке фирмой Pioneer "голубого
лазера" для следующего поколения DVD-устройств, соответствующих качеству HDTV. А компания Hitachi Ltd объявила о своем

7. намерении приступить к практическим исследованиям новейшей технологии диска с "ультравысокой" плотностью записи. По
замыслу разработчика, тот объем информации, который сегодня способен сохранить DVD-диск, будет размещаться на
сверхмалом диске диаметром менее одного сантиметра! Фирма планирует выпустить новинку, получившую условное название
"micro record", в 2010 году, когда, по мнению компании, технология DVD полностью исчерпает свои возможности. Суть технологии
состоит в том, что информация кодируется при помощи мельчайших отверстий диаметром в одну стомиллионную долю
миллиметра, проделанных в поверхности носителя. Скорость вращения диска при считывании составит 100 оборотов в минуту, а
информационная плотность носителя - 1,2 Тбит, что эквивалентно полному собранию газетных новостей за 250 лет.
DVD как носитель медиа-данных
Видео
Как в свое время CD-диски вызвали революционное изменение качества звука, так DVD должны значительно улучшить
качество "домашнего" видео. В отличие от домашнего видеомагнитофона на DVD-диске видеосигнал записан в компонентной
цифровой форме. Качество изображения при воспроизведении с DVD-диска должно соответствовать формам для студийного
вещания. Таким образом, по цветопередаче, четкости и чистоте изображения, разрешающей способности, качеству
воспроизведения мелких деталей и отсутствию искажений и видеошума стандарт DVD не только оказывается лучше, чем
видеозапись формата VHS, но даже заметно превосходит качество лазерных дисков LD (Laserdisc). Фильм, записанный на LD-
диске, воспроизводится с разрешением 400-425 телевизионных линий. Разрешающая способность DVD достигает 480-500 линий,
разрешение по горизонтали - 720 пикселей на каждой линии. Кроме того, поскольку DVD является оптическим форматом хранения
информации, качество фильма останется неизменным независимо от срока хранения и частоты проигрывания. И все это при том,
что магнитные поля не оказывают никакого воздействия на хранящуюся информацию. Срок гарантированного хранения
информации, записанной на DVD-диске, должен быть не меньше, чем у CD, чей "век" сейчас официально объявлен равным ста
годам.
Известно, что традиционные телевизоры имеют соотношение сторон экрана 4:3, а широкоэкранные - 16:9. До появления DVD
это порождало некоторые проблемы при просмотре копии, созданной для одного типа телевизора, на другом. Теперь можно на
одном DVD-диске записать фильм в трех версиях для последующего воспроизведения на любом телевизоре, например в
широкоэкранном (черные полоски сверху и снизу изображения) или полноэкранном (изображение заполняет весь экран) варианте
на обычном телевизоре или в специальном варианте для воспроизведения на широкоэкранном телевизоре высокой четкости.
Можно записать футбольный матч при помощи нескольких камер, расположенных в разных точках поля, и затем самостоятельно
строить план просмотра.
DVD позволяет родителям легко установить возрастной ценз при просмотре фильмов. Достаточно одним нажатием кнопки
определить категорию зрителя (PG, PG-13, R, NC-17), и фильм будет воспроизводиться в соответствующей редакции,
автоматически пропуская сомнительные сцены.
Естественно, фильмы на DVD-диске полностью защищены от копирования.
К сожалению, стандарт DVD-Video предусматривает только распространение уже готовых видеоматериалов формата MPEG -
что, в силу известных особенностей MPEG-кодирования, крайне затруднит их дальнейшее редактирование, например при помощи
персонального компьютера.
DVD и MPEG-2
Взятый за основу стандарт видеосигнала CCIR-601 требует для воспроизведения скорости цифрового потока 167 Мбит/с. При
этом на 4,7 Гбайт стандартного DVD-диска можно сохранить всего 4 мин. оцифрованного видео. Отсюда вытекает необходимость
применения компрессии данных.
В DVD было решено использовать наиболее перспективный в настоящее время алгоритм компрессии информации MPEG-2,
базирующийся на стандарте ISO/IEC 13818-2 и на эффективном методе динамического сжатия информации, предложенном
группой MPEG (Moving Picture Experts Group). Этот метод основан на анализе повторений в видеоизображениях, которые получили
название избыточных. Примерно 95% данных при оцифровке видеосигнала повторяются и могут быть исключены без видимого
ухудшения качества изображения. Следовательно, алгоритм MPEG-2 позволяет значительно снизить величину цифрового потока
при вполне приличном качестве изображения (60 полей/с, разрешение 720 х 480).
Кодирование видеосигнала в DVD выполняется в два этапа. Сначала сигнал оценивается с точки зрения его сложности. Затем
сложные изображения кодируются большим, а простые - меньшим числом битов путем "адаптивного" кодирования изменяющейся
величины цифрового потока. DVD использует сжатие компонентного видеосигнала в формате 4:2:2 (сигнал яркости сэмплируется с
четырехкратной частотой, а разностные сигналы Y-R и Y-G - с удвоенной базовой частотой), т.е. скорость цифрового потока можно

8. снизить до 10 Мбит/с. Хотя средней скоростью цифрового потока принято считать величину 3,5 Мбит/с, реальная скорость
передачи является величиной переменной и зависит от общей продолжительности фильма, сложности изображения (соотношение
статичного и движущегося изображения) и числа используемых аудиоканалов.
Алгоритм сжатия MPEG-2 обеспечивает возможность записи видеосигнала со студийным качеством в течение двух часов
тринадцати минут на одностороннем однослойном DVD-диске! Кроме того, при номинальной средней скорости цифрового потока
для видеоизображения, равной 3,5 Мбит/с, на диске остается достаточно места для пятиканальной фонограммы на трех языках и
дополнительных субтитров на четырех языках. С учетом звука и субтитров средняя скорость цифрового потока возрастет до 4,692
Мбит/с. Таким образом, полноценный двухчасовой видеофильм может быть записан на одной стороне однослойного DVD-диска.
Примерно 92% уже существующих фильмов умещаются в эти временные рамки. Нет больше необходимости прерывать просмотр
фильма, чтобы перевернуть диск на другую сторону. Односторонний двухслойный DVD-диск увеличивает продолжительность
непрерывного видеопросмотра до четырех часов!
Для декодирования в реальном масштабе времени цифровой видеоинформации, записанной на DVD-диск с компрессией
MPEG-2, в полноценное телевизионное изображение была разработана специальная микросхема, получившая название LCI.
Цифровой звук (Digital Surround Sound. Dolby AC-3)
Многие DVD-фильмы, выпущенные в США и других странах, где распространен телевизионный стандарт NTSC содержат
звуковое сопровождение, записанное по системе Dolby AC-3 (она была переименована Dolby Laboratories в "Dolby Digital". Эта
система дает возможность воспроизводить звук через два или через пять плюс один (обозначается 5.1) звуковых каналов. Как и
широкораспространенная в Европе система Dolby Pro Logic, система Dolby AC-3 является многоканальной с пятью абсолютно
независимыми (дискретными) каналами - левым, средним, правым, левым-задним, правым-задним плюс одним общим
низкочастотным каналом (который может быть задействован для спецэффектов или дополнительной аудиоинформации). Каждый
из пяти каналов воспроизводит 20-битный звук рования 48 кГц).
Система Dolby AC-3, использующая величину цифрового потока, равную 348 Кбит/с, по достоинству оценена счастливыми
обладателями домашних видеотеатров. Будучи истинной цифровой системой, Dolby AC-3 обеспечивает звук высочайшего
качества, большой динамический диапазон, широкую частотную полосу и низкий уровень шумов и искажений. Это особенно четко
проявляется при диалогах. Синхронно с изображением персонажа звук перемещается справа налево, спереди назад или даже по
диагонали комнаты.
Для потребителей, пока не имеющих системы Dolby AC-3, на DVD-диске записано звуковое сопровождение фильма в виде 16-
битного звука качества CD, кодированного по системе Dolby Pro Logic (звук можно также прослушивать через традиционную
систему Dolby Surround Sound).
Фильм на DVD может быть одновременно дублирован на восьми языках, что позволяет беспрепятственно распространять
видеопродукцию по всему миру. При воспроизведении фильма просто выбирается требуемый вариант звукового сопровождения.
Для тех регионов, где не используется телевизионная система NTSC, формат DVD-Video предусматривает кодирование
звукового сопровождения по системе MPEG-2 Audio (стандарт ISO/IEC 13818-3). Эта система дает пользователю целых семь
(обозначается 7.1) высококачественных каналов, оцифрованных с частотой 48 кГц: дальний правый, правый, центральный, левый,
дальний левый, правый задний, левый задний и общий (низкочастотный). Кроме того, кодирование звуковых каналов по системе
MPEG-2 Audio значительно упрощает дубляж фильма на другие языки.
Cубтитры и графика
Формат DVD-Video обеспечивает возможность дополнительного наложения субтитров. На одном и том же диске могут быть
записаны субтитры на 32 языках. Пользователю остается только выбрать нужный язык. Самое интересное в том, что титры
хранятся не в текстовой форме, а в пиксельной графике, записанной на диске в сжатой форме. Это очень важно, поскольку
позволяет разместить не только текст, но и пояснительный чертеж и даже простенькую анимацию в любом удобном месте экрана.
Палитра пиксельного изображения содержит 16 (24-битных) цветов. Хотя одновременно на экран выводится не более четырех
цветов, каждый из них может иметь четыре уровня яркости одновременно. На каждый кадр фильма зарезервированы 62 Кбит для
хранения субтитров. Для вывода субтитров на экран предусмотрены такие эффекты, как прокрутка вверх/вниз, плавное
"проявление", наложение и т.д.
Компьютерные мультимедиа-данные
Создатели DVD-диска воспользовались успехом CD-ROM в качестве носителя для компьютерных программ, баз данных,
мультимедийных приложений и видеоигр, повторив не только его внешний вид, но и основные технологические принципы, при

9. этом значительно увеличив его емкость.
Растущий рынок графики с высоким разрешением и сложной анимацией и постоянное совершенствование программных
средств продолжают неуклонно повышать требования к мощности и производительности компьютера, а также к емкости носителя.
Стандарт высокоемкого диска DVD должен помочь удовлетворить спрос на высокоемкие носители.
Достоинства DVD-ROM'а очевидны:
- гораздо большая по сравнению с CD-диском емкость DVD-диска;
- совместимость по старшинству. Устройства DVD-ROM могут считывать уже существующие библиотеки данных на CD-дисках,
музыкальные программы на CD-аудио, CD-I, Video CD, Photo CD, а также видеофильмы, распространяемые на DVD. Однако
следует оговориться, что воспроизведение полноэкранного видео требует довольно мощных компьютеров или установки
дополнительной платы-декодера MPEG-2.
- большая емкость одной стороны диска позволяет пользователям оперировать сразу всеми данными, не разбивая их на
части;
- единая файловая система для любых типов информации;
- более высокая скорость обмена данными (transfer rate) DVD-устройства по сравнению с CD-ROM сделает работу
пользователя быстрой и удобной;
- дальнейшее совершенствование технологии DVD вызовет появление однократно записываемых (DVD-Write Once) и
многократно перезаписываемых (DVD-Rewritable) дисков. Записываемые DVD-диски будут полностью совместимы с DVD-ROM;
- высокая надежность хранения данных;
- приемлемая цена. Новые устройства для считывания DVD-дисков будут вполне сопоставимы по цене с существующими CD-
устройствами.
Итак, явные преимущества стандарта DVD делают этот носитель нового поколения неоспоримым лидером рынка оптических
накопителей для компьютеров. Никогда еще пользователь не получал столько дискового пространства, такого быстрого времени
доступа и такой надежности хранения информации сразу. DVD-диски открывают перед мультимедийными, графическими,
игровыми и прочими приложениями возможности, которые сегодня просто трудно представить.
Технические Характеристики и Спецификации
ПАРАМЕТР СD DVD-5 DVD-9 DVD-10 DVD-18
Диаметр диска
120 мм (4,75
дюйма)
120 мм (4,75 дюйма)
Толщина диска 1,2 мм 1,2 мм (0,6 + 0,6)
Длинна волны лазера
780 нм
(инфракрасный)
650 / 635 nm (красный)
Апертура линзы 0,45 0,60
Ширина трека 1,6 mм 0,74 mм
Минимальный размер "дырки" 0,83 mм 0,4 mm
Оринтировочная скорость 1,2 м /с CLV 4,0 м/с CLV
Число сторон 1 1 1 2 2
Число рабочих слоев на стороне 1 1 2 1 2
Емкость диска 680 Мбайт 4,7 Гбайт 8,5 Гбайт 9,4 Гбайт 17,0 Гбайт
Время воспроизведения 74 мин. аудио
133 мин./ рабочий слой (видеоканал, 3 аудиоканала, 4
канала субтитров при 4,69 Мбит/с)

10. Скорость считывания видео
1,44 Мбит/с
(видео, аудио)
переменная от 1 до 10 Мбит/с (видео, аудио, субтитры)
Алгоритм компрессии видео MPEG-1 MPEG-2
Звуковое сопровождение
два канала -
MPEG
2 кан. LPCM для NTSC и MPEG-аудио;
2 канала LPCM для PAL (Linear Pulse Code Modulation) 2
или 5.1 канала Dolby AC-3;
дополнительно до 8-и языков
Субтитры нет до 32-х вариантов языков
Файловая система (компьютерные
программы и видеоприложения)
ISO-9660 micro UDF и/или ISO-9660