Benjamin Britton, docent och elektronikkonstnär vid University of Cincinnati, ger följande förklaring:
De tekniska verktygen kan verka som en förvirrande alfabetssoppa. Termer som ZIP, CD eller DVD används vanligen för att beskriva de medel som finns tillgängliga för att lagra och dela information, allt från text till ljud till långfilmer. Av dem alla är DVD, som står för digital versatile disc, på väg att bli det mest populära och pålitliga sättet att lagra data, särskilt digital video av hög kvalitet. DVD-skivor håller nu snabbt på att ta sig in i de amerikanska hemmen som det modernaste underhållningsalternativet för att titta på Hollywoodfilmer.
För att gå in på hur en DVD fungerar är det kanske bäst att förklara varför. Med andra ord, varför ersätter industrin tidigare standarder för lagringsenheter, inklusive CD:n (förkortning för compact disc)? DVD:ns lagringskapacitet är helt enkelt mycket större. Därför är DVD:n meningsfull för videoindustrin och andra branscher på ett sätt som CD:n aldrig har kunnat göra. En digital video av hög kvalitet skulle helt enkelt aldrig få plats på en cd-skiva. Den kan inte ens rymmas bekvämt på en dators hårddisk.
En digital video av hög kvalitet kräver faktiskt upp till 100 megabyte (MB) datautrymme varje minut, beroende på hur mycket komprimering som används. MPEG2, ett format som vanligen används för att spela upp video via dator, komprimerar en minut visuell data till cirka 30 MB. En tvåminutersvideo kräver alltså 60 MB och en tvåtimmarsfilm kräver 3 600 MB. Jämför detta med det maximala lagringsutrymmet på en CD som är cirka 640 MB.
Kodningen av data på en DVD kan tyckas vara en svart konst, men det skiljer sig egentligen inte så mycket från att koda data på ett videoband. Ett videoband lagrar och spelar upp information baserat på den fysiska placeringen och arrangemanget av järnoxidpartiklar på bandmaterialet. En DVD lagrar och spelar upp information på samma sätt baserat på ett visst ”punktmönster” på dess yta. En mycket exakt laser bränner in dessa punkter – i själva verket otroligt små gropar – på master-dvd:n. Det är prickarnas litenhet som möjliggör DVD:ns rymliga lagringskapacitet.
Praktiskt sett, låt oss säga att jag har ett virtual reality-projekt på 75 MB på en skiva. Om jag vill släppa ut mitt projekt till allmänheten eller ställa ut det på museer runt om i landet behöver jag ett tillförlitligt sätt att visa det. Därför måste jag placera det på DVD, och inte bara på en DVD, utan på tusentals för distribution.
Så jag gör en enda DVD hemma och tar sedan med mig skivan till ett replikeringsföretag, till exempel Panasonic, CinRam, Nimbus eller Diner. De flesta tjänsteleverantörer inom den optiska industrin finns, inte överraskande, på västkusten. Men det finns också regionala hus. De matar informationen från min skiva via mjukvarualgoritmer till vad som kallas en brännare, som styr lasern som bränner en DVD med glasskiva med datamönstret av prickar som varierar i fråga om avstånd och i fråga om ljusstyrka och mörker. Punkternas avstånd och variation av ljusstyrka och mörker är det som gör datan läsbar för en dator eller en DVD-spelare i en TV-apparat på samma sätt som variationen av former och avstånd mellan dessa bokstäver och ord gör det möjligt för dig att läsa den här förklaringen.
Därefter tas ett fotografi av denna master-DVD och en etsning görs från detta fotografi. Ätningen används i sin tur för att skapa en stämpel i metall. Låt oss säga att jag vill göra 1 000 DVD-versioner av mitt konstverk i virtuell verklighet eller 2 miljoner DVD-kopior av min senaste Hollywoodfilm. Replikeringsföretaget använder helt enkelt metallstämpeln för att trycka in mönstret i plastbeläggningen på alla dessa dvd-skivor.
Det som de flesta hittar på den lokala filmuthyrnings- eller videobutiken kallas DVD-5. Den heter så eftersom den lagrar nästan fem gigabyte (GB) information. Det finns även DVD-9 och DVD-18. En DVD-9 har dubbelt så stor kapacitet som en DVD-5 eftersom den i princip består av två skivor som är placerade ovanpå varandra. Lasern som ”läser” informationen tolkar först uppgifterna på den översta skivan och ändrar sedan vinkel för att översätta uppgifterna på den andra skivan. DVD-18 fungerar på samma sätt, förutom att båda skivorna är dubbelsidiga. I stället för att bara läsa av en sida för information läser lasern av båda sidorna, ungefär som våra gamla vinylskivor.
Två avslutande anmärkningar om varför Hollywood vänder sig till DVD-skivor som det medium man väljer för att släppa sina produkter: För det första är DVD-skivor mer hållbara än standard VHS-bandet. Om du är verksam inom filmuthyrningsbranschen innebär det större vinster på lång sikt eftersom du inte behöver betala för ersättningsversioner efter flera uppspelningar. (Det har den extra fördelen att den lokala franchisetagaren inte behöver oroa sig för om du spolar tillbaka den eller inte). På grund av särskilda funktioner i TV-apparaternas DVD-spelarenheter kommer det dessutom att vara omöjligt för dessa apparater att ”läsa” och spela upp piratkopior av filmer på DVD, ett problem som har plågat Hollywoods videomarknad utomlands.
Mer information om DVD:s kommer från Sylvia Moats, Xiao Tang och Victor McCrary från National Institute of Standards and Technology (NIST):
DVD (digital video disc) är en teknik baserad på optisk datalagring som liknar compact disc (CD). Optisk datalagring är en metod för att lagra digital information (1:or och 0:or) genom att använda ljus för att läsa informationen. Analog information omvandlas till digital information som sedan kodas på skivan från insidan utåt. Digital data kodas med hjälp av gropar på skivans inspelningsskikt. Kodningen sker med hjälp av en teknik som kallas EFM, åtta till fjorton modulation, på CD-skivor och EFMPlus, åtta till sexton modulation, på DVD-skivor.
Pitarna och separationen mellan pitarna, som kallas lander, varierar i längd för att representera den digitala information som är lagrad på skivan. Pitsen är anordnade i ett spår som bildar ett spiralmönster på skivans inspelningsskikt. Skivan roterar i en cirkulär rörelse inuti spelaren, medan en laser i det optiska huvudet långsamt rör sig utåt och förblir fokuserad på groparna. Laserstrålen reflekteras tillbaka till en detektor när den träffar landarna, och den sprids bort från detektorn av groparna. Övergången mellan en grop och ett land motsvarar en ”1” i den digitala bitströmmen.
En DVD kan lagra över två timmars video på ett skikt av skivan. I jämförelse med de 74 minuter data som en cd-skiva kan innehålla innebär denna kapacitet en stor förbättring. (Sjuttiofyra minuter är precis tillräckligt för att rymma Beethovens nionde symfoni på en hel cd-skiva). De minsta hålen på en DVD är ungefär 0,4 mikrometer (0,0001575 tum) breda, medan CD-hålen har en minsta bredd på 0,83 mikrometer. Pitsen är ordnade i spår (kallas track pitch) som ligger mycket närmare varandra på en DVD (0,74 mikrometer) än på en CD (1,6 mikrometer). Med denna konstruktion kan en enkelskiktad, enkelsidig DVD rymma 4,7 GB jämfört med de 650 MB som kan rymmas på en enkel CD.
Den mindre gropstorleken på en dvd innebär att den laserstråle som används i en dvd-spelare måste ha en kortare våglängd än den som används i en cd-spelare. Men detta krav möjliggör dubbelkompatibilitet: DVD-spelare är konstruerade för att spela upp DVD-skivor såväl som CD-skivor. Tyvärr är denna kompatibilitet bakåtriktad och därför kan CD-spelare inte spela DVD-skivor.
Med så små gropytor är antalet möjliga fel vid avläsning av skivan obegränsat. Som ett resultat av detta har lagring med felkorrigering genomgått en snabb utveckling. Inom CD-tekniken finns det felkorrigeringskodning (ECC) på skivan som ett sätt att korrigera problem när de uppstår. ECC-algoritmerna är konfigurerade för att upptäcka och perfekt korrigera fel i data. Samma metod används för felkorrigering i DVD-teknik.
Den större mängden information som lagras på en DVD-video beror främst på den mindre pitstorleken och det snävare spåravståndet, men en annan faktor spelar in – nämligen komprimering. Moving Picture Experts Group har tagit fram en avancerad algoritm för videokomprimering som kallas MPEG2. Denna utveckling bygger på temporal komprimering som jämför varje bild av videon med den följande bilden och endast lagrar förändringarna i scenen. Den lagrar en enskild bild med en fördröjning så att bakgrunden i en scen kontinuerligt släcks ut och det finns mer utrymme för att lagra förändringarna i scenen. MPEG2 använder också den diskreta cosintransformationen, som tar bilder och hittar deras frekvens och sedan komprimerar eventuella repetitiva frekvenser.
Videokomprimering ger mer utrymme för att lagra ytterligare visningsalternativ, vilket är en stor del av det som gör DVD till ett sådant otroligt framsteg inom tekniken. DVD-video kan användas med Dolby Digital (AC-3) surroundljud för att ge den fulla biografupplevelsen. Andra alternativ är att välja mellan bredbild (16:9) eller helskärm (4:3), ljudspår på olika språk och visning med textning. DVD-video kan också låta tittaren själv avgöra om filmen är klassad som R eller PG, tack vare förprogrammerade scenklipp på själva skivan. Tittarna kan också välja att se en oklippt version av filmen eller se uttagningar från originalet. Alla dessa val kan göras i början av filmen. DVD:n hoppar sedan sömlöst från en scen till nästa i det arrangemang som tittaren har valt. Regissören och producenten bestämmer mängden och typen av tillgängliga alternativ, så varje enskild DVD kan ha några, alla eller inga av dessa alternativ.
En annan stor förbättring av DVD-videolagring är dess 525-linjers upplösning, som är mycket högre än den upplösning som erbjuds av laserdiskmedier och nästan dubbelt så hög som upplösningen för standard VHS-videoband. Denna upplösning är beroende av kapaciteten hos den TV-skärm som används, men monitorn behöver inte ha hög upplösning för att tittaren ska kunna dra nytta av fördelarna med DVD. Ytterligare en fördel är att en DVD-skiva inte rörs fysiskt när den snurrar i spelaren, vilket innebär att den inte slits eller förlorar sin kvalitet med tiden. Videoband däremot rör vid en uppspelningsmekanism och går så småningom sönder, vilket försämrar bildkvaliteten.
Med detta sagt är dvd-skivor och cd-skivor inte ogenomträngliga. Eftersom data lagras i en spiral bör användarna undvika att torka skivan i en cirkulär rörelse; när du rengör en skiva bör du torka från insidan radiellt ut mot kanten. Jämfört med videoband gör DVD:s livslängd och enklare lagring dem till ett mycket rimligare och mer användarvänligt medium.
