Benjamin Britton, professore associato e artista elettronico all’Università di Cincinnati, fornisce la seguente spiegazione:
Gli strumenti della tecnologia possono sembrare un confuso miscuglio alfabetico. Termini come ZIP, CD o DVD sono comunemente usati per descrivere i mezzi disponibili per immagazzinare e condividere informazioni, che vanno dal testo all’audio ai film completi. Tra tutti, DVD, che sta per Digital Versatile Disc, è destinato a diventare il mezzo più popolare e affidabile per l’archiviazione di dati, specialmente video digitali di alta qualità. I DVD si stanno rapidamente facendo strada nelle case americane come opzione di intrattenimento all’avanguardia per guardare i film di Hollywood.
Prima di entrare nella meccanica di come funziona un DVD, sarebbe meglio spiegare il perché. In altre parole, perché l’industria sta sostituendo i precedenti standard di unità di memorizzazione, incluso il CD (abbreviazione di compact disc)? Semplicemente, la capacità di memorizzazione del DVD è molto maggiore. Così, il DVD ha senso per il video e altre industrie in un modo che il CD non ha mai potuto. Un video digitale di alta qualità non potrebbe mai stare su un CD. Non può nemmeno stare comodamente sull’hard disk di un computer.
Infatti, un video digitale di alta qualità richiede fino a 100 megabyte (MB) di spazio dati ogni minuto, a seconda della quantità di compressione usata. MPEG2, un formato comunemente usato per la riproduzione di video via computer, comprime un minuto di dati visivi in circa 30 MB. Così un video di due minuti richiede 60 MB, e un film di due ore richiede 3.600 MB. Confronta questo con lo spazio massimo di archiviazione di un CD che è di circa 640 MB.
La codifica dei dati su un DVD può sembrare un’arte nera, ma in realtà non è molto diversa dalla codifica dei dati su una videocassetta. Una videocassetta memorizza e riproduce informazioni basate sul posizionamento fisico e sulla disposizione delle particelle di ossido di ferro sul materiale del nastro. Un DVD allo stesso modo memorizza e riproduce informazioni basate su un particolare “modello di punti” sulla sua superficie. Un laser molto preciso brucia questi punti – in realtà, buchi incredibilmente piccoli – sul DVD master. È la piccolezza dei punti che permette l’ampia capacità di memorizzazione del DVD.
Praticamente parlando, diciamo che ho un progetto di realtà virtuale di 75 MB su un disco. Se voglio rilasciare il mio progetto al pubblico o esporlo nei musei del paese, avrò bisogno di un mezzo affidabile per la visualizzazione. Quindi, ho bisogno di metterlo su DVD, e non solo su un DVD, ma su migliaia per la distribuzione.
Così faccio un solo DVD a casa e poi porto il mio disco a una casa di replicazione, come Panasonic, CinRam, Nimbus o Diner. La maggior parte dei fornitori di servizi dell’industria ottica si trova, non a caso, sulla West Coast. Ma ci sono anche case regionali. Loro daranno le informazioni del mio disco tramite algoritmi software a quello che si chiama un masterizzatore, che guida il laser che marchia un DVD su vetro con il modello di dati di punti che variano in termini di spaziatura e in termini di luminosità e oscurità. La spaziatura e la variazione di luminosità e oscurità dei punti sono ciò che rende i dati leggibili a un computer o a un lettore DVD di un televisore nello stesso modo in cui la varietà di forme e spaziature di queste lettere e parole vi permette di leggere questa spiegazione.
Poi, viene fatta una fotografia di questo DVD master e viene fatta un’incisione da quella fotografia. A sua volta, l’incisione viene usata per creare un timbro di metallo. Diciamo che voglio fare 1.000 versioni DVD della mia opera d’arte di realtà virtuale o 2 milioni di copie DVD del mio ultimo film di Hollywood. La casa di replicazione usa semplicemente il timbratore di metallo per imprimere il modello nel rivestimento di plastica di tutti quei DVD.
Quello che la maggior parte delle persone trova al locale negozio di noleggio film o video è chiamato DVD-5. È così chiamato perché memorizza quasi cinque gigabyte (GB) di informazioni. Ci sono anche i DVD-9 e i DVD-18. Un DVD-9 ha il doppio della capacità di un DVD-5 perché sono fondamentalmente due dischi, messi uno sopra l’altro. Il laser che “legge” le informazioni interpreta prima i dati sul disco superiore e poi cambia angolo per tradurre i dati sul secondo. Il DVD-18 funziona allo stesso modo, tranne che entrambi i dischi sono a doppia faccia. Invece di leggere solo un lato per le informazioni, il laser legge entrambi i lati, qualcosa come i nostri vecchi dischi in vinile.
Due note finali sul perché Hollywood si sta rivolgendo ai DVD come mezzo di scelta per pubblicare i suoi prodotti: Primo: i DVD sono più durevoli del nastro VHS standard. Se siete nel business del noleggio di film, questo significa più profitti a lungo termine, dato che non dovrete pagare per versioni sostitutive dopo molteplici riproduzioni. (Ha l’ulteriore vantaggio che il franchise locale non dovrà preoccuparsi se lo riavvolgi o no). Inoltre, a causa delle caratteristiche speciali all’interno delle unità del lettore DVD del televisore, sarà impossibile per questi apparecchi “leggere” e riprodurre copie pirata di film su DVD, un problema che ha afflitto il mercato video di Hollywood all’estero.
Altre informazioni sui DVD vengono da Sylvia Moats, Xiao Tang e Victor McCrary del National Institute of Standards and Technology (NIST):
DVD (digital video disc) è una tecnologia basata sulla memorizzazione ottica dei dati simile al compact disc (CD). L’archiviazione ottica dei dati è un metodo di memorizzazione delle informazioni digitali (1’s e 0’s) utilizzando la luce per leggere le informazioni. Le informazioni analogiche sono convertite in informazioni digitali, che sono poi codificate sul disco dall’interno verso l’esterno. I dati digitali sono codificati per mezzo di buchi sullo strato di registrazione del disco. La codifica è fatta usando una tecnica chiamata EFM, modulazione otto-quattordici, nei CD e EFMPlus, modulazione otto-sedici, nei DVD.
I pits e le separazioni tra i pits, chiamati lands, variano in lunghezza per rappresentare le informazioni digitali memorizzate nel disco. I fori sono disposti in una traccia che forma un motivo a spirale sullo strato di registrazione del disco. Il disco ruota con un movimento circolare all’interno del lettore, mentre un laser a testina ottica si muove lentamente verso l’esterno e rimane focalizzato sulle buche. Il raggio laser viene riflesso verso un rilevatore quando colpisce le terre, e viene disperso lontano dal rilevatore dalle buche. La transizione tra una buca e una terra corrisponde a un “1” nel flusso di bit digitale.
Un DVD può memorizzare oltre due ore di video su uno strato del disco. In confronto ai 74 minuti di dati che può contenere un CD, questa capacità segna un grande miglioramento. (Settantaquattro minuti sono appena sufficienti per contenere la Nona Sinfonia di Beethoven su un intero CD). I fori più piccoli su un DVD sono larghi circa 0,4 micron (0,0001575 pollici), mentre i fori dei CD hanno una larghezza minima di 0,83 micron. I solchi sono disposti in tracce (chiamate track pitch) che sono molto più vicine su un DVD (0,74 micron) che su un CD (1,6 micron). Con questa costruzione, un DVD a singolo strato e su un solo lato può contenere 4,7 GB contro i 650 MB che possono essere tenuti su un singolo CD.
La dimensione più piccola delle buche su un DVD significa che il raggio laser usato in un lettore DVD deve avere una lunghezza d’onda più corta di quello in un lettore CD. Ma questo requisito permette una doppia compatibilità: I lettori DVD sono progettati per riprodurre sia i dischi DVD che i CD. Sfortunatamente, questa compatibilità è all’indietro e quindi i lettori CD non riprodurranno i DVD.
Con aree di fossa così piccole, il numero di possibili errori nella lettura del disco è illimitato. Di conseguenza, la memorizzazione della correzione degli errori ha visto un rapido sviluppo. Nella tecnologia CD, c’è una codifica di correzione degli errori (ECC) sul disco come mezzo per correggere i problemi quando si verificano. Gli algoritmi ECC sono configurati per rilevare e correggere perfettamente gli errori nei dati. Questo stesso metodo è usato per la correzione degli errori nella tecnologia DVD.
La maggiore quantità di informazioni immagazzinate su un video DVD è dovuta principalmente alla dimensione più piccola della fossa e alla spaziatura più stretta delle tracce, ma un altro fattore entra in gioco, cioè la compressione. Il Moving Picture Experts Group è uscito con un algoritmo di compressione video avanzato chiamato MPEG2. Questo sviluppo si basa sulla compressione temporale che confronta ogni fotogramma del video con il seguente e memorizza solo i cambiamenti nella scena. Memorizza un singolo fotogramma in ritardo in modo da mettere continuamente fuori lo sfondo di una scena e avere più spazio per memorizzare i cambiamenti nella scena. MPEG2 usa anche la trasformazione discreta del coseno, che prende le immagini e trova la loro frequenza e poi comprime qualsiasi frequenza ripetitiva.
La compressione video permette più spazio per memorizzare opzioni di visualizzazione aggiuntive, una grande parte di ciò che rende il DVD un incredibile progresso nella tecnologia. Permettendo un’esperienza teatrale completa, il DVD-video è disponibile in Dolby Digital (AC-3) Surround Sound. Altre opzioni includono la scelta di una visione ampia (16:9) o a schermo intero (4:3), tracce audio in diverse lingue e visione con sottotitoli. Il video DVD può anche permettere allo spettatore di decidere la classificazione, R o PG, grazie a tagli di scena preprogrammati sul disco stesso. Gli spettatori possono anche scegliere di guardare una versione non tagliata del film o di vedere le riprese dell’originale. Tutte queste selezioni possono essere scelte all’inizio del film. Il DVD salta poi senza soluzione di continuità da una scena all’altra nella disposizione scelta dallo spettatore. Il regista e il produttore decidono la quantità e il tipo di opzioni disponibili, quindi ogni singolo DVD può avere alcune, tutte o nessuna di queste opzioni.
Un altro grande miglioramento dell’archiviazione video DVD è la sua risoluzione di 525 linee, che è molto più grande della risoluzione offerta dai supporti laser disc e quasi il doppio della risoluzione della videocassetta VHS standard. Questa risoluzione dipende dalle capacità del monitor televisivo usato, ma non è necessario che il monitor abbia un’alta risoluzione perché lo spettatore possa godere dei benefici del DVD. Un altro vantaggio è che un disco DVD non viene fisicamente toccato mentre gira nel lettore, quindi non c’è usura o perdita di fedeltà nel tempo. Al contrario, le videocassette toccano un meccanismo di riproduzione e alla fine si rompono, degradando la qualità dell’immagine.
Detto questo, DVD e CD non sono impermeabili. Poiché i dati sono immagazzinati a spirale, gli utenti dovrebbero evitare di pulire il disco con un movimento circolare; quando si pulisce un disco, pulire dall’interno radialmente verso il bordo. Rispetto alle videocassette, la longevità e la facilità di memorizzazione dei DVD li rende un supporto molto più ragionevole e facile da usare.
