花开花落——DVD技术的发展

钟希武
1999年 第31期 23版

    1999年以来，几大专业光盘驱动器生产厂家都推出了自己最新的DVD产品，笔者在北京中关村电脑市场的粗略统计表明，市场上有十余家厂商的二十几种产品在销售。随着DVD－ROM驱动器及盘片价格的下跌，DVD－ROM取代CD－ROM已是大势所趋，希望本文能使大家对DVD产品有一个比较全面的了解。 
    #1为什么要开发 DVD 
    最早出现的DVD是“Digital Video Disc”的缩写，中文名称为数字视频光盘。随着技术的不断发展及创新，DVD如今又有了更为广泛的内涵，不再局限于视频这个范畴，而演变成为“Digital Versatile Disc”，即数字多功能光盘。DVD的优势可归纳为以下几点：
    ●容量大，单面单层光盘容量高达4.7GB，双面双层光盘容量高达17GB；
    ●视频图像质量出类拔萃，超过以影像品质优秀而著称的激光影碟（LD）；
    ●采用Dolby Digital格式，通过Dolby AC－3系统的5.1 声道设计，能够产生五声道的高品质环绕立体声；
    ●可以兼容已有的CD－Audio、CD－ROM、CD－R等多种格式的光盘，保证了用户的投资利益；
    ●性能价格比高，尽管它比CD－ROM的容量高出数倍，但生产成本却高不了多少，以电脑中使用的DVD－ROM驱动器为例，市场零售价高的不过 1500 元，低的只有800多元。
    众所周知，DVD形成商品化以来，就一直是一种统称。其实，DVD有很多种，最常见有DVD－Video、DVD－ROM、DVD－R、DVD－RW、DVD－RAM等。其中，DVD－Video是影视娱乐方面的产品（也就是广告所说的DVD影碟机），其它四种类型则是应用于电脑领域的产品。目前市场上只有DVD－Video和DVD－ROM比较成熟，商品化及普及程度也较高。
    DVD－ROM的速度衡量方法与CD－ROM类似，但计算方法上有所不同：DVD－ROM驱动器的倍速并不等于 CD－ROM 驱动器的倍速，对DVD－ROM驱动器来说，1倍速（1×）大体相当于CD－ROM驱动器的9倍速。比如SONY的5×DVD－ROM驱动器，其最大传输率为6740KB/s。 
    #1电脑DVD产品的特点
    如前所述，电脑领域使用的DVD产品主要有DVD－ROM、DVD－R、DVD－RW、DVD－RAM这样四种产品。它们之间由于用途定位各异，因而在功能和价格上自然大不相同。
    DVD－ROM驱动器是只读型DVD，它与CD－ROM的作用很相似。这类DVD－ROM光驱绝大部分可以播放DVD－Video，并兼容CD－ROM，但是否能够同时兼容CD－R盘片则要根据产品档次而定。当前市场上，用于电脑系统的DVD－ROM驱动器产品主要以4～6倍速为主。（^312301b^）
    DVD－R是一次写入型DVD，也称为DVD刻录机，这一点与CD－R类似，其特点是只能按顺序一次写入数据但可反复读出。早期所使用的盘容量为3.95GB，到1999年中已统一为4.7GB。
    DVD－RW属于可反复擦写（寿命约为数千次）型的DVD，是由HP、SONY、Philips等厂商联合推出的，采用了类似CD－RW的相变技术，为获得较高数据传输速率和随机访问速率，采用了CAV（恒定角速度）技术，当前盘片的容量为3.0GB。单从外表看DVD－RW和DVD－R没什么不同，但这两类写入方式有很大区别。此外，DVD－RW不能兼容DVD－ROM盘片而DVD－R能够兼容。
    DVD－RAM也是可擦写型DVD，它可以说是DVD系列中推进速度最快的产品，自1997年公布有关技术数据后，1998年第二季度即有实用化产品进入市场。DVD－RAM的记录格式也是采用相变技术，存储容量有两种规格：单面盘为2.58GB，双面盘为5.2GB。需要特别注意的是，该格式盘片不能在早期的DVD－ROM驱动器中读出，但可在绝大多数1998年底以后生产的第三代DVD－ROM驱动器中正常读出。DVD－RAM盘片可重复使用十万次以上。（^312301a^） 
    #1DVD－ROM几代标准的划分
    DVD－ROM几代的划分目前并没有统一的标准，也没有哪个国际标准化组织给予规范的论述，我们大多是从制造商（或经销商）的广告及产品说明书中得到有关划分几代的说法。比如，半年多前，很多厂商都标榜自己的产品为第二代 DVD－ROM  驱动器，而如今则说自己的产品为第三代DVD－ROM驱动器。那么，该如何正确看待这个问题呢？笔者的理解是，一、二、三代的划分虽没有严格的科学标准，但按照性能指标的差异总能找到一个大致的方法，事实上很多厂商也是这样考虑的。
    由于第一代DVD－ROM驱动器早已淘汰，因此我们只讨论第二代和第三代产品。
    这里所说的第二代DVD－ROM驱动器，是指1997年以后出现的全功能型产品。它比第一代DVD驱动器有两个方面的改进：
    ●速度上的区别：第一代DVD驱动器读DVD光盘的速度只有1350KB/s（只能称为单倍速），而读CD－ROM光盘的速度仅为900KB/s，这大致与六倍速光驱相当。发展到第二代DVD驱动器时，读DVD光盘的速度比第一代提高了一倍，达到2700KB/s（2倍速），读CD－ROM光盘的速度提高得更快，能达到3000KB/s，这大致等同于20倍速光驱的水平；
    ●支持的盘片格式更多，比如第一代不支持的CD－R光盘格式，第二代DVD驱动器已能提供支持。
      第三代DVD－ROM驱动器是指1998年第三季度以后上市的4倍速以上产品。这类产品的主要特征是：
    ●DVD－ROM最大传输率高达5400KB/s以上，一些高速DVD－ROM已突破8000KB/s大关，读取CD－ROM数据已达到4800KB/s（相当于32倍速）。平均访问时间已缩短到读DVD－ROM只有110ms，读CD－ROM只有80ms，而且绝大多数产品缓存都已增加到512KB。由这一组数字不难看出，第三代DVD－ROM驱动器的整体性能指标有明显的提升；
    ●一些产品还采用了独特的吸盘设计装置，在运行平稳性、无故障率、容错性（盘片兼容性）等方面都有一定改进；
    ●支持的盘片格式更广泛。 
    #1DVD光驱的兼容性问题
    由于DVD采用的是650nm波长的激光，与CD－ROM所使用780nm波长的激光不同，因此DVD要兼容CD－ROM盘片，必须在激光读取头上做文章。目前市场上的DVD－ROM驱动器所使用的激光读取头主要有单头（也称为单激光器）和双头（也称为双激光器）之分。单激光读取头是用同一个读取光头识别DVD和CD－ROM信号，它又可细分为两种类型：双透镜方式。它采用两个焦距不同的透镜分别用于DVD和CD－ROM识别；单透镜双聚焦点方式。它采用特制的运用全息技术的综合透镜，这种透镜可以聚焦到两种盘片厚度（DVD盘片为0.6mm；CD－ROM盘片为1.2mm）。
    双激光读取头则是分别用两个激光头分别识别DVD和CD－ROM信号。它也分为两种类型：双激光器双透镜方式和双激光器单光路系统方式。它们的共同点是都备有两套激光器，不同点是第二种方式光路和透镜系统为公共的。当前市场上的产品采用这几种方式的都有。
    TOSHIBA是单激光读取头双透镜方式的典型代表。这种方式最大的优点是读取信号质量高，缺点是由于要进行透镜转换，因而读盘速度相对较慢。目前采用该方式的产品最多，因为综合性能价格比好。
    Panasonic是单激光读取头单透镜双聚焦点方式的典型代表。它是采用全息技术特别设计的综合透镜，以透镜中间部分的激光束形成CD－ROM的聚焦点，以透镜边缘部分的激光束形成 DVD 的聚焦点，进行盘片自动识别。这种方式最大的优点是制造成本较低，加之省去了复杂的机械传动装置，因而大大降低了产生机械故障的概率；缺点是激光读取头结构设计复杂，这不仅降低了盘片识别的精度，而且使用寿命也会相应地缩短。再有，采用该方式的部分第二代DVD驱动器不能支持CD－R盘片。
    SONY为双激光读取头双透镜方式的典型代表，它采用两个完全独立的激光头分别读取 DVD、CD－ROM，并拥有两套独立的透镜，这种方式最大的优点是读取信号质量高、兼容性好、简单快捷，而缺点是加大了制造成本。
    理论上讲应该说双激光读取头CD－ROM盘片的兼容性更好一些，由于DVD还采用了特殊的纠错方式，这对提高盘片兼容性同样有帮助。 
    #1DVD所支持的压缩标准及特点
    对图像处理技术有一定了解的人都知道，我们常用的VCD采用是MPEG－Ⅰ压缩标准，它的水平分辨率只能达到240线，而MPEG－Ⅱ解压缩标准的水平分辨率要达到500～1000线可以说轻而易举，DVD彻底消除了马赛克及锯齿现象，在图像质量和声音质量上均远胜VCD。
    DVD影碟的播放方式有两种：硬解压和软解压。
    硬解压方式就是利用解码芯片构成解压卡，它的效果要比软件方式好得多，画面的清晰度及声音质量都相当不错。不仅如此，解压卡上通常还带S/PDIF接口提供AC－3信号输出，我们还可以利用它接驳AC－3声音系统。Creative的Dxr2就是DVD硬解压缩卡中的典型代表。
    软解压方式与以前出现过的软解压播放VCD作用一样。不过由于MPEG－Ⅱ自身的特点，必须有速度很高的CPU相配合，否则很难有较理想的播放效果。虽说现在PentiumⅡ这一级别的电脑日益普及，软解压DVD并不困难，但软方式解压缩毕竟不能与硬解压方式平分秋色，尤其是在声音效果上更是逊色得多。这类常用的软件主要有SoftDVD、XingDVD、PowerDVD等。其实软解压的最大优点还在于它的全区码解压，由于是软件方式，因而区码问题很容易被解决。
    DVD－ROM作为CD－ROM的换代产品，已经渐渐成熟了起来，目前的第三代DVD－ROM产品功能已经相当完善。而最早推出的单倍速DVD－ROM产品，已经像过去的单倍速CD－ROM一样被淘汰了。朝来夕去，花开花落，我们即将告别CD－ROM，进入DVD时代。




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