Benjamin Britton, profesor nadzwyczajny i artysta elektroniczny na Uniwersytecie Cincinnati, przedstawia następujące wyjaśnienie:
Narzędzia technologiczne mogą wydawać się jak zagmatwany alfabet. Terminy takie jak ZIP, CD lub DVD są powszechnie używane do opisania środków dostępnych do przechowywania i udostępniania informacji, począwszy od tekstu do dźwięku do pełnometrażowych filmów. Spośród nich wszystkich, DVD, skrót od digital versatile disc, ma szansę stać się najbardziej popularnym i niezawodnym środkiem do przechowywania danych, zwłaszcza wysokiej jakości cyfrowego wideo. Płyty DVD są obecnie szybko wprowadzane do amerykańskich domów jako najnowocześniejsza opcja rozrywki dla oglądania hollywoodzkich wydań.
Przed zagłębieniem się w mechanikę działania DVD, najlepiej byłoby wyjaśnić dlaczego. Innymi słowy, dlaczego przemysł zastępuje poprzednie standardy jednostek pamięci masowej, w tym CD (skrót od compact disc)? Całkiem po prostu, pojemność pamięci masowej DVD jest znacznie większa. Dlatego też DVD ma sens dla przemysłu wideo i innych branż w sposób, w jaki CD nigdy nie mogło. Wysokiej jakości cyfrowe wideo po prostu nigdy nie zmieściłoby się na płycie CD. Nie może nawet zmieścić się wygodnie na dysku twardym komputera.
Indeed, wysokiej jakości cyfrowe wideo wymaga do 100 megabajtów (MB) miejsca na dane w każdej minucie, w zależności od stopnia zastosowanej kompresji. MPEG2, format powszechnie używany do odtwarzania wideo przez komputer, kompresuje jedną minutę danych wizualnych do około 30 MB. Zatem dwuminutowe wideo wymaga 60 MB, a dwugodzinny film – 3600 MB. Porównaj to z maksymalną przestrzenią dyskową CD, która wynosi około 640 MB.
Kodowanie danych na DVD może wydawać się czarną sztuką, ale tak naprawdę nie różni się zbytnio od kodowania danych na kasecie wideo. Kaseta wideo przechowuje i odtwarza informacje w oparciu o fizyczne umieszczenie i ułożenie cząsteczek tlenku żelaza na materiale, z którego wykonana jest taśma. DVD podobnie zapisuje i odtwarza informacje w oparciu o szczególny „wzór kropek” na swojej powierzchni. Bardzo precyzyjny laser wypala te kropki – w rzeczywistości, niewiarygodnie małe wgłębienia – na głównej płycie DVD. To jest małość kropek, która pozwala na dużą pojemność DVD.
Praktycznie rzecz biorąc, powiedzmy, że mam projekt wirtualnej rzeczywistości o wielkości 75 MB na dysku. Jeśli chcę udostępnić mój projekt publicznie lub wystawić go w muzeach w całym kraju, będę potrzebował niezawodnego środka do oglądania. Tak więc, muszę umieścić go na DVD, i to nie tylko na jednym DVD, ale na tysiącach do dystrybucji.
Więc robię pojedyncze DVD w domu, a następnie zabieram mój dysk do domu replikacji, takiego jak Panasonic, CinRam, Nimbus lub Diner. Większość dostawców usług przemysłu optycznego znajduje się, co nie jest zaskakujące, na Zachodnim Wybrzeżu. Istnieją jednak również firmy regionalne. Będą one podawać informacje z mojego dysku poprzez algorytmy oprogramowania do tego, co nazywa się nagrywarką, która kieruje laserem, który znakuje szklaną płytę DVD wzorem danych w postaci kropek, które różnią się pod względem odstępów oraz jasności i ciemności. Odstępy między kropkami oraz zróżnicowanie jasności i ciemności kropek są tym, co sprawia, że dane są czytelne dla komputera lub odtwarzacza DVD z odbiornikiem telewizyjnym w ten sam sposób, w jaki różnorodność kształtów i odstępów między literami i słowami pozwala na przeczytanie tego wyjaśnienia.
Potem, fotografia jest robiona z tej głównej płyty DVD i akwaforta jest robiona z tej fotografii. Z kolei wytrawianie jest używane do stworzenia metalowego stampera. Powiedzmy, że chcę zrobić 1,000 wersji DVD mojego dzieła sztuki wirtualnej rzeczywistości lub 2 miliony kopii DVD mojego najnowszego hollywoodzkiego filmu. Dom replikacji po prostu używa metalowego stampera do odciśnięcia wzoru w plastikowej powłoce wszystkich tych DVD.
To, co większość ludzi znajduje w lokalnej wypożyczalni filmów lub sklepie wideo, nazywa się DVD-5. Jest tak nazwany, ponieważ przechowuje prawie pięć gigabajtów (GB) informacji. Istnieją również DVD-9 i DVD-18. DVD-9 ma dwukrotnie większą pojemność niż DVD-5, ponieważ są to w zasadzie dwa dyski, umieszczone jeden na drugim. Laser, który „odczytuje” informacje najpierw interpretuje dane na górnym dysku, a następnie zmienia kąt, aby przetłumaczyć dane na drugim. DVD-18 działa w ten sam sposób, z tą różnicą, że oba dyski są dwustronne. Zamiast czytać tylko jedną stronę dla informacji, laser czyta obie strony, coś jak nasze stare płyty winylowe.
Dwie ostatnie uwagi o tym, dlaczego Hollywood zwraca się ku DVD jako medium z wyboru do wydania swoich produktów: Po pierwsze DVD są bardziej trwałe niż standardowa taśma VHS. Jeśli prowadzisz wypożyczalnię filmów, oznacza to większe zyski w dłuższej perspektywie, ponieważ nie będziesz musiał płacić za zastępcze wersje po wielokrotnym odtwarzaniu. (Ma to tę dodatkową zaletę, że lokalna wypożyczalnia nie będzie musiała się martwić o to, czy przewijasz film, czy nie). Ponadto, z powodu specjalnych funkcji w telewizorach z odtwarzaczami DVD, niemożliwe będzie dla tych zestawów „czytanie” i odtwarzanie pirackich kopii filmów na DVD, problem, który nękał hollywoodzki rynek wideo za granicą.
Więcej informacji na temat DVD pochodzi od Sylvii Moats, Xiao Tang i Victora McCrary z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST):
DVD (digital video disc) jest technologią opartą na optycznym przechowywaniu danych, podobną do płyt kompaktowych (CD). Optyczne przechowywanie danych jest metodą przechowywania informacji cyfrowych (1’s i 0’s) poprzez wykorzystanie światła do odczytu informacji. Informacja analogowa jest przekształcana w informację cyfrową, która jest następnie kodowana na płycie od wewnętrznej krawędzi na zewnątrz. Dane cyfrowe są kodowane za pomocą wgłębień w warstwie zapisu na płycie. Kodowanie odbywa się przy użyciu techniki określanej jako EFM, modulacja osiem do czternastu, w płytach CD i EFMPlus, modulacja osiem do szesnastu, w płytach DVD.
Dołki i odstępy między nimi, zwane gruntami, różnią się długością, aby reprezentować informacje cyfrowe przechowywane na płycie. Wżery są ułożone w ścieżkę, która tworzy spiralny wzór na warstwie zapisu płyty. Płyta obraca się ruchem okrężnym wewnątrz odtwarzacza, podczas gdy laser głowicy optycznej powoli przesuwa się na zewnątrz i pozostaje skupiony na dołkach. Wiązka lasera jest odbijana z powrotem do detektora, gdy trafia na obszary, a następnie jest rozpraszana z dala od detektora przez doły. Przejście między dołkiem a ziemią odpowiada „1” w cyfrowym strumieniu bitów.
Płyta DVD może przechowywać ponad dwie godziny wideo na jednej warstwie płyty. W porównaniu z 74 minutami danych, które może pomieścić płyta CD, pojemność ta oznacza znaczny postęp. (Siedemdziesiąt cztery minuty to wystarczająco dużo, by pomieścić IX Symfonię Beethovena na całej płycie CD). Najmniejsze bity na DVD mają około 0,4 mikrona (0,0001575 cala) szerokości, podczas gdy bity na CD mają minimalną szerokość 0,83 mikrona. Pity są ułożone w ścieżki (zwane podziałką ścieżek), które są rozmieszczone znacznie bliżej na DVD (0.74 mikrona) niż na CD (1.6 mikrona). Dzięki tej konstrukcji, jednowarstwowa, jednostronna płyta DVD może pomieścić 4.7 GB w porównaniu do 650 MB, które mogą być przechowywane na pojedynczej płycie CD.
Mniejszy rozmiar wżerów na płycie DVD oznacza, że wiązka laserowa używana w odtwarzaczu DVD musi mieć krótszą długość fali niż ta w odtwarzaczu CD. Ale ten wymóg pozwala na podwójną kompatybilność: Odtwarzacze DVD są zaprojektowane do odtwarzania dysków DVD, jak również CD. Niestety, kompatybilność ta jest wsteczna, więc odtwarzacze CD nie będą odtwarzać płyt DVD.
Przy tak małych powierzchniach kanału, liczba możliwych błędów w odczycie płyty jest nieograniczona. W związku z tym nastąpił gwałtowny rozwój pamięci masowej z korekcją błędów. W technologii CD, na płycie znajduje się kodowanie korekcji błędów (ECC) jako środek korygowania problemów w momencie ich wystąpienia. Algorytmy ECC są skonfigurowane w taki sposób, aby wykrywać i perfekcyjnie korygować błędy w danych. Ta sama metoda jest używana do korekcji błędów w technologii DVD.
Większa ilość informacji przechowywanych na DVD video jest głównie spowodowana mniejszym rozmiarem dysku i ciaśniejszymi odstępami między ścieżkami, ale inny czynnik wchodzi w grę – mianowicie, kompresja. The Moving Picture Experts Group wyszła z zaawansowanym algorytmem kompresji wideo, zwanym MPEG2. Rozwój ten jest oparty na kompresji czasowej, która porównuje każdą klatkę wideo z następną i zapisuje tylko zmiany w scenie. Przechowuje pojedynczą klatkę z opóźnieniem, tak aby stale gasić tło sceny i mieć więcej miejsca na przechowywanie zmian w scenie. MPEG2 używa również dyskretnej transformaty kosinusowej, która bierze obrazy i znajduje ich częstotliwość, a następnie kompresuje wszelkie powtarzające się częstotliwości.
Kompresja wideo pozwala na więcej miejsca do przechowywania dodatkowych opcji oglądania, duża część tego, co sprawia, że DVD takie niesamowite postępy w technologii. Pozwalając na pełne doświadczenie kinowe, DVD-video jest w Dolby Digital (AC-3) Surround Sound . Inne opcje obejmują wybór oglądania szerokiego (16:9) lub pełnoekranowego (4:3), ścieżki dźwiękowe w różnych językach i oglądanie z napisami zamkniętymi. Dzięki zaprogramowanym wycięciom scen na płycie, widz może również zdecydować o klasyfikacji filmu (R lub PG). Widzowie mogą również zdecydować się na obejrzenie niepociętej wersji filmu lub zobaczyć ujęcia z oryginału. Wszystkie te opcje można wybrać na początku filmu. DVD następnie wykonuje płynne przeskoki z jednej sceny do następnej w układzie wybranym przez widza. Reżyser i producent decydują o ilości i rodzaju dostępnych opcji, więc każda indywidualna płyta DVD może mieć niektóre, wszystkie lub żadne z tych opcji.
Kolejnym dużym ulepszeniem przechowywania wideo DVD jest jego rozdzielczość 525 linii, która jest znacznie większa niż rozdzielczość oferowana przez nośniki dysków laserowych i prawie dwukrotnie większa niż rozdzielczość standardowej kasety wideo VHS. Rozdzielczość ta zależy od możliwości używanego monitora telewizyjnego, ale monitor nie musi mieć wysokiej rozdzielczości, by widz mógł cieszyć się korzyściami płynącymi z DVD. Jeszcze jedną zaletą jest to, że dysk DVD nie jest fizycznie dotykany, gdy obraca się w odtwarzaczu, więc nie ma zużycia lub utraty wierności z upływem czasu. W przeciwieństwie do tego, kasety wideo dotykają mechanizmu odtwarzania i w końcu się psują, pogarszając jakość obrazu.
To powiedziawszy, płyty DVD i CD nie są odporne. Ponieważ dane są przechowywane w sposób spiralny, użytkownicy powinni unikać wycierania płyty ruchem okrężnym; czyszcząc płytę, należy wycierać ją od środka, promieniście na zewnątrz, w kierunku krawędzi. W porównaniu z taśmami wideo, długowieczność i łatwiejsze przechowywanie płyt DVD czyni je znacznie bardziej rozsądnym i przyjaznym dla użytkownika nośnikiem.
.
