Benjamin Britton, universitair hoofddocent en elektronisch kunstenaar aan de Universiteit van Cincinnati, geeft de volgende uitleg:
De hulpmiddelen van de technologie kunnen een verwarrende alfabet-soep lijken. Termen als ZIP, CD of DVD worden vaak gebruikt om de beschikbare middelen te beschrijven voor het opslaan en delen van informatie, variërend van tekst tot audio en volledige films. DVD, dat staat voor digital versatile disc, staat op het punt het populairste en betrouwbaarste middel te worden voor de opslag van gegevens, met name digitale video van hoge kwaliteit. Dvd’s vinden nu snel hun weg naar Amerikaanse huishoudens als de meest geavanceerde entertainmentoptie voor het bekijken van Hollywood-uitgaven.
Voordat we ingaan op hoe een DVD werkt, is het misschien het beste om het waarom uit te leggen. Met andere woorden, waarom vervangt de industrie eerdere standaarden voor opslageenheden, waaronder de CD (compact disc)? De opslagcapaciteit van de DVD is eenvoudigweg veel groter. Daarom is de DVD voor de video- en andere industrieën zinvol op een manier die met de CD nooit mogelijk was. Een digitale video van hoge kwaliteit zou eenvoudigweg nooit op een CD passen. Hij past zelfs niet op de harde schijf van een computer.
Een digitale video van hoge kwaliteit vergt immers tot 100 megabyte (MB) dataruimte per minuut, afhankelijk van de gebruikte compressiemethode. MPEG2, een formaat dat vaak wordt gebruikt voor het afspelen van video via de computer, comprimeert één minuut aan visuele gegevens tot ongeveer 30 MB. Voor een video van twee minuten is dus 60 MB nodig, en voor een film van twee uur 3.600 MB. Vergelijk dat eens met de maximale opslagruimte van een CD, die ongeveer 640 MB bedraagt.
Het coderen van gegevens op een DVD lijkt misschien een zwarte kunst, maar het verschilt eigenlijk niet zoveel van het coderen van gegevens op een videoband. Een videoband slaat informatie op en speelt deze af op basis van de fysieke plaatsing en rangschikking van ijzeroxidedeeltjes op het materiaal van de band. Een DVD slaat op soortgelijke wijze informatie op en speelt deze af op basis van een bepaald “puntenpatroon” op het oppervlak. Een zeer nauwkeurige laser brandt deze puntjes – in feite ongelooflijk kleine putjes – op de DVD-master. Het is de kleinheid van de puntjes die de ruime opslagcapaciteit van de DVD mogelijk maakt.
Praktisch gesproken, laten we zeggen dat ik een virtual reality project van 75 MB op een schijfje had. Als ik mijn project aan het publiek wil vrijgeven of het in musea in het hele land wil tentoonstellen, zal ik een betrouwbaar middel voor het bekijken nodig hebben. Ik moet het dus op DVD zetten, en niet alleen op één DVD, maar op duizenden voor distributie.
Dus maak ik thuis een enkele DVD en breng mijn schijf naar een replicatiehuis, zoals Panasonic, CinRam, Nimbus of Diner. De meeste dienstverleners in de optische industrie zijn, niet verrassend, aan de westkust gevestigd. Maar er zijn ook regionale bedrijven. Zij voeren de informatie van mijn schijf via software-algoritmen door naar wat een brander wordt genoemd, die de laser leidt die een DVD met glazen oppervlak brandt met het gegevenspatroon van puntjes die variëren in termen van spatiëring en in termen van helderheid en duisternis. De tussenruimte en de variatie in helderheid en donkerheid van de stippen maken de gegevens leesbaar voor een computer of een televisie-DVD-speler, net zoals de variatie in vorm en tussenruimte van deze letters en woorden u in staat stelt deze uitleg te lezen.
Dan wordt een foto genomen van deze master-DVD en van die foto wordt een ets gemaakt. Op zijn beurt wordt de ets gebruikt om een metalen stempel te maken. Stel dat ik 1.000 DVD-versies van mijn virtual reality-kunstwerk of 2 miljoen DVD-kopieën van mijn nieuwste Hollywood-film wil maken. Het replicatiebedrijf gebruikt gewoon de metalen stempel om het patroon in de plastic coating van al die DVD’s te drukken.
Wat de meeste mensen bij de plaatselijke filmverhuurder of videotheek vinden, wordt een DVD-5 genoemd. Hij wordt zo genoemd omdat er bijna vijf gigabyte (GB) aan informatie op kan worden opgeslagen. Er zijn ook DVD-9’s en DVD-18’s. Een DVD-9 heeft de dubbele capaciteit van een DVD-5 omdat het in feite twee schijven zijn die boven elkaar worden geplaatst. De laser die de informatie “leest” interpreteert eerst de gegevens op de bovenste schijf en verandert dan van hoek om de gegevens op de tweede schijf te vertalen. De DVD-18 werkt op dezelfde manier, behalve dat beide schijven dubbelzijdig zijn. In plaats van slechts één kant te lezen voor informatie, leest de laser beide kanten, zoiets als onze oude vinylplaten.
Twee laatste opmerkingen over waarom Hollywood zich tot DVD’s wendt als het medium bij uitstek om zijn produkten uit te brengen: Ten eerste zijn DVD’s duurzamer dan de standaard VHS-tape. Als je in de filmverhuurbusiness zit, betekent dat meer winst op lange termijn, omdat je niet hoeft te betalen voor vervangende versies na meerdere keren afspelen. (Het heeft als bijkomend voordeel dat de lokale franchise zich geen zorgen hoeft te maken over het al dan niet terugspoelen). Bovendien, als gevolg van speciale functies in de televisietoestel DVD-speler eenheden, zal het onmogelijk zijn voor deze toestellen om te “lezen” en piraat kopieën van films op DVD af te spelen, een probleem dat Hollywood’s video markt in het buitenland heeft geteisterd.
Meer informatie over DVD’s komt van Sylvia Moats, Xiao Tang en Victor McCrary van het National Institute of Standards and Technology (NIST):
DVD (digital video disc) is een technologie die gebaseerd is op optische gegevensopslag, vergelijkbaar met compact disc (CD). Optische gegevensopslag is een methode om digitale informatie (1’s en 0’s) op te slaan door gebruik te maken van licht om de informatie te lezen. Analoge informatie wordt omgezet in digitale informatie, die vervolgens van binnen naar buiten op de schijf wordt gecodeerd. Digitale gegevens worden gecodeerd door middel van putjes op de opnamelaag van de disc. Voor het coderen wordt gebruik gemaakt van een techniek die EFM (8-to-fourteen modulation) wordt genoemd bij CD’s en EFMPlus (8-to-sixteen modulation) bij DVD’s.
De putjes en de scheidingen tussen de putjes, lands genaamd, variëren in lengte om de digitale informatie weer te geven die op de disc is opgeslagen. De putjes zijn gerangschikt in een spoor dat een spiraalvormig patroon vormt op de opnamelaag van de schijf. De disc draait in een cirkelvormige beweging in de speler, terwijl een laser met optische kop langzaam naar buiten beweegt en gericht blijft op de putjes. De laserstraal wordt teruggekaatst naar een detector wanneer deze de landjes raakt, en wordt door de putjes weg van de detector verstrooid. De overgang tussen een putje en een land komt overeen met een “1” in de digitale bitstroom.
Een DVD kan meer dan twee uur video opslaan op één laag van de disc. In vergelijking met de 74 minuten aan gegevens die een CD kan bevatten, betekent deze capaciteit een enorme verbetering. (Vierenzeventig minuten is net genoeg om de Negende Symfonie van Beethoven op een hele CD te bewaren). De kleinste putjes op een DVD zijn ongeveer 0,4 micron (0,0001575 inch) breed, terwijl CD-putjes een minimale breedte hebben van 0,83 micron. De putjes zijn gerangschikt in sporen (track pitch genoemd) die op een DVD veel dichter bij elkaar liggen (0,74 micron) dan op een CD (1,6 micron). Met deze constructie kan een enkellaagse, enkelzijdige DVD 4,7 GB bevatten tegenover de 650 MB die op een enkele CD kan worden opgeslagen.
De kleinere putjes op een DVD betekenen dat de laserstraal die in een DVD-speler wordt gebruikt een kortere golflengte moet hebben dan die in een CD-speler. Deze eis maakt echter een dubbele compatibiliteit mogelijk: DVD-spelers zijn ontworpen om zowel DVD’s als CD’s af te spelen. Helaas is deze compatibiliteit achterwaarts, zodat CD-spelers geen DVD’s kunnen afspelen.
Met zulke kleine putjes is het aantal mogelijke fouten bij het lezen van de schijf onbeperkt. Als gevolg hiervan heeft de foutcorrectie opslag een snelle ontwikkeling doorgemaakt. In de CD-technologie is er foutcorrectiecodering (ECC) op de schijf als een middel om problemen te corrigeren wanneer zij zich voordoen. De ECC-algoritmen zijn geconfigureerd om fouten in de gegevens te detecteren en perfect te corrigeren. Dezelfde methode wordt gebruikt voor foutcorrectie bij DVD-technologie.
De grotere hoeveelheid informatie die op een DVD-video is opgeslagen, is hoofdzakelijk te danken aan de kleinere pit-grootte en de nauwere afstand tussen de sporen, maar er speelt nog een andere factor een rol, namelijk compressie. De Moving Picture Experts Group heeft een geavanceerd videocompressie-algoritme ontwikkeld dat MPEG2 wordt genoemd. Deze ontwikkeling is gebaseerd op temporele compressie waarbij elk frame van de video wordt vergeleken met het volgende frame en alleen de veranderingen in de scène worden opgeslagen. Het slaat één enkel frame met vertraging op om de achtergrond van een scène voortdurend uit te schakelen en meer ruimte te hebben om de veranderingen in de scène op te slaan. MPEG2 maakt ook gebruik van de discrete cosinus transform, die beelden neemt en hun frequentie vindt en vervolgens alle repetitieve frequenties comprimeert.
Videocompressie geeft meer ruimte om extra kijkopties op te slaan, een groot deel van wat DVD zo’n ongelooflijke vooruitgang in de technologie maakt. DVD-video wordt geleverd met Dolby Digital (AC-3) Surround Sound, zodat u de volledige bioscoopervaring kunt beleven. Andere opties zijn de keuze tussen breedbeeld (16:9) of volledig scherm (4:3), geluidssporen in verschillende talen en weergave met gesloten koptelefoon. Bij DVD-video kan de kijker ook zelf de classificatie bepalen, R of PG, dankzij voorgeprogrammeerde scène-onderbrekingen op de disc zelf. Kijkers kunnen er ook voor kiezen een ongesneden versie van de film te bekijken of fragmenten uit het origineel te bekijken. Al deze keuzes kunnen aan het begin van de film worden gemaakt. De DVD springt dan naadloos over van de ene scène naar de volgende in de volgorde die de kijker heeft gekozen. De regisseur en de producent beslissen over het aantal en het soort beschikbare opties, zodat elke afzonderlijke DVD enkele, alle of geen van deze opties kan hebben.
Een andere grote verbetering van DVD-video-opslag is de resolutie van 525 lijnen, die veel hoger is dan de resolutie van laserdiscmedia en bijna twee keer zo hoog als de resolutie van standaard VHS-videobanden. Deze resolutie is afhankelijk van de mogelijkheden van de gebruikte televisiemonitor, maar de monitor hoeft geen hoge resolutie te hebben om de kijker te laten profiteren van de voordelen van DVD. Een ander voordeel is dat een DVD-schijf niet fysiek wordt aangeraakt terwijl hij in de speler draait, zodat er geen sprake is van slijtage of verlies van natuurgetrouwheid na verloop van tijd. Videobanden daarentegen komen wel in aanraking met een afspeelmechanisme en gaan uiteindelijk kapot, waardoor de beeldkwaliteit achteruit gaat.
Dat gezegd hebbende, DVD’s en CD’s zijn niet ongevoelig. Omdat de gegevens spiraalvormig zijn opgeslagen, moeten gebruikers voorkomen dat de schijf in een cirkelvormige beweging wordt schoongeveegd; veeg bij het schoonmaken van een schijf van binnen naar buiten radiaal naar de rand. Vergeleken met videobanden zijn DVD’s door hun lange levensduur en eenvoudiger opslag een veel redelijker en gebruiksvriendelijker medium.
