第二章 身怀绝技的DVD
DVD从诞生开始，就是为娱乐业服务的，八大影业在其中起到了举足轻重的作用.除了影业公司外，EMI等唱片公司也难耐寂寞，要求DVD支持他们的节目，所以就出现了DVD－AUDIO光盘，它与DVD－VIDEO是DVD的两个主要用途，所以DVD也被称为Digital Versatile Disk，数字多用途光盘.虽然DVD有两个名字，而且以第二个名字传播最为广泛，但千万不要忘记DVD的诞生初衷：Digital Video Disk.
以东芝为首的厂家联盟――DVD论坛，自然屈就于八大影业，与他们合伙制定了与广大消费者为敌的各种防盗技术标准，从DVD介质、内容以及播放器上都做了手脚.为了能继续下去我们的话题，先介绍点围绕DVD光盘介质的基本知识.
第一节 DVD的光盘结构
光存贮的原理就是用激光在介质上烧出有规律的小坑，形成光盘轨道，类似“蚊香圈”结构.如果将光盘比作农田的话，阡陌交错，行列纵横，那么一个萝卜一个坑，萝卜代表1，在同一列中，萝卜与萝卜之间的地方代表0，一列萝卜叫沟（Groove），列与列之间的田埂叫岸（Land）.DVD所使用的激光波长比CD要短，前者是635/650nm，后者是780nm.波长缩短，在光盘上形成的光斑也就随之缩小，密度增加，每张DVD的容量从CD盘的680M提高到了4.7G.
DVD成品光盘的外型与CD一样，直径都是12cm（5.25英寸），厚度都是1.2mm，这是为了使人们更习惯于它的大小，并使得模具生产厂家不至于更换全部的生产线，当然更重要的目的是使DVD机同时能兼容原来的CD盘片.
而实际上，DVD的工艺已经比CD要精细很多了，每片DVD的数据盘只有0.6mm的厚度.为了达到标准的1.2mm厚度，DVD盘都是“两片东西粘在一起”形成的.如果你细心地看一看DVD的侧面，就会清楚地看到这一点，再拿张CD来对比，就明白了它们的不同.廉价厂家的DVD盘，在侧面还会看到有胶痕.
第二节 DVD的种类
顺着上面的话题，很容易就聊到那个常被新手问到的问题，什么是DVD5和DVD9？它们有什么区别？
前文提到，每片DVD盘基只有0.6mm厚，基本存贮容量为4.7G，通过不同的组合，便产生出了不同的DVD规格.
DVD5：如果在0.6mm的DVD盘背上再加一层0.6mm的透明保护层，那么这种单面单层的DVD便是DVD5，简称D5，它具有标准的DVD容量4.7G，一般为银白色盘面.D5的盘片容易保存，如果将数据内容层比作躺在床上的人，那么他不但盖着一床“被子”，同时还铺了一床“褥子”.
DVD10：如果将两张DVD盘基“背靠背”地粘在一起，便成了双面单层的DVD10，它的容量是4.7G的两倍，有9.4G之多.但是想用另外一面，必须退出盘仓来翻面.而且因为两面都有内容，所以无法印刷详细和印美的图案，只能在内圈小缝上写一点小小的字迹.这些缺陷导致了它无法被广泛应用.虽然“被窝”里出现了两个人，但因为“背靠背”的关系，保存度还算适中.
DVD9：如果将两张DVD盘基“面靠背”地粘在一起，便形成了单面双层的DVD9，简称D9.第一层很容易读到，资料写在透明的盘基上，和D5一样，但第二层就需要激光头重新聚焦，透过第一层的片基，利用特殊的反射层，去“看到”下面一层的内容.这样的好处是读第二层不必翻面，坏处是因为由反射层来间接读取，有些地方只得损失掉，不可能完全读取第二层，所以利用率下降，使得DVD9的容量无法达到4.7G的两倍9.4G，而最多只能有8.5G.因为需要重新聚焦，所以“并不是所有的DVD机都能读取D9光盘”，一些老式机器没有这个功能.其实D9与D5的标准几乎在同时（1996年左右）被制定，但八大影业一直用D5发布电影，直到1999年后才开始广泛采用D9.因为它的特殊反射层结构，所以大部分工艺做出的的D9光盘，盘面看上去泛出金黄色.要注意，D9的“被窝”中，最下面的那位直接背对着“床板”而没有铺“褥子”，所以需要像保护正面一样，细心保护背面（即印有图案的那面）.
DVD18：这是一个奇怪的标准，虽然被称为双面双层，而且容量恰好是DVD9的两倍即17G，需要翻面，似乎它与D9的关系就好象D10与D5一样，是两张D9背靠背粘贴而成.猜想，实际情况并非如此，否则D18的厚度应该有2.4mm了.D18应该只是利用了D9的原理，但两片粘贴的盘绝不是简单的D9，它由特殊的工艺制成，可以说是只有0.6mm的超薄D9.所以许多DVD加工厂商声称能能做D5、D10、D9、但鲜有提及D18者.而且因为与D10一样的原因，它也没有被八大影业广泛采用为电影载体，只能说是DVD技术的一种延伸.
小结一下，我们至少需要知道三点推论——
第一点：DVD是由两片东东粘在一起形成的，不同的组合出现不同的标准.D9的容量比D5的两倍要少将近1G，所以理论上来说，双张D5会比单张D9放更多的东西.但D9的价格比D5高出一倍不止.
第二点：D9的特殊反射层结构以及激光头重新聚焦的原理，使得它不用翻面就可以读到另一层，为未来大容量光贮产品提供了思路.D9只有两层，现在实验室技术已经推出了数十层反射，容量上百G的光盘实验品.
第三点：由于D9的特殊结构，它需要小心的保护，因为它的背面很脆弱.如果有D商给你的D9盘面是银色而不是金黄色的话，你要小心了，有可能是用D5冒充的.
--------------------
chinaMDJ.com
第三节 容量是个啥东东
D5盘标称为4.7G，但是电脑界与家电界对1K的定义不同.家电界的1K＝1000，电脑界1K＝2的10次方＝1024，1M＝1024K，1G＝1024M，所以DVD在电脑上的标称容量是4.38G.把它还原一下，4.38×1024×1024×1024＝4702989189.12，也就是4.7G.D9的8.5G也是如此，相当于电脑上的7.9G，7.9×1024×1024×1024＝8482560409.6，约等于家电界的8.5G.
还有一个比较容易混淆的概念在这里也顺便提一下，后面会遇到，就是每秒的数据流量BPS，电脑界数据一般都以bytes（字节）为单位，1byte＝8bits（二进制位），但在说到bps时（bits per second）却用了bits为单位，除以8才是平时说惯的了字节单位.比如56k的MODEM，是指56kbps，每秒的峰值流量只有56/8＝7，也就是说它在下载时最大速度不会超过7kbytes/s.
第四节 说到最重要的了——DVD VIDEO的内容
DVD VIDEO的光盘标准，包含了许多功能，除了版权保护措施外，它支持最多达32个字幕通道（channel），8个声音通道和15个角度通道.当然这些只是通道而已，并不是说一张DVD就需要有32种字幕，它们就好象高速路的车道，一辆都没有或者只有一辆，甚或32条车道同时都跑着夏利也是可以的，并不是非要跑上不同的车.所以有些DVD盘，你在切换语言时，会发现它里面有同种语言字幕，比如两个中文字幕和一个英文字幕，算起来也是三种字幕了，占用了三条车道，但只是两辆夏利和一辆宝马而已.角度画面也是如此，大部分电影都不提供角度变化，因为不同的角度实际上被看作是不同的视频而已，只是恰巧它们与某组画面内容有关联.声道大同小异，下面会谈到两种不同的标准AC3和DTS.我们现在需要关心的是，这么多东西都要放在D5或者D9这样有限的空间当中，如何放得下？
是啊，肯定放不下.如果这些花哨的功能太多，必然会使制作者减少真正的画面内容空间.电影画面的空间又是怎样安排的呢？
看下一节——
第五节 DVD的目录结构
一张DVD VIDEO的光盘包含着Audio_TS和Video_TS两个目录，Audio_TS是留给DVD Audio的，在电影盘上它一般都是空的，不在我们讨论之列.
在Vudio_TS目录中，会有一堆文件，它们的扩展名有三种，BUP、IFO和VOB，IFO是一些段落（chapter）标记等，BUP有部分IFO的备份，它们占用极小空间，可忽略不计，真正的影音内容放在VOB文件中.
VOB文件分为以下三种：
第一部分：VIDEO_TS.VOB
第二部分：VTS_01_0.VOB, VTS_01_1.VOB，一直到VTS_01_N.VOB
第三部分：VTS_02_1.VOB一直到VTS_N_1.VOB
第一部分一般是版权声明.
第二部分的第一个以0结束的文件是DVD的菜单片头（menu）动画，从VTS_01_1.VOB这个文件开始才是真正的电影内容，这个文件被称为文件1.因为技术上的历史原因，DVD制作时的最大文件只支持到1G，所以一部电影内容会被分成若干个0.99G的文件，依次从文件1开始命名，一直到VTS_01_N.VOB的文件N结束.
第三部分放的是拍摄花絮或者 special features，有的还会放些电影预告（previews）.这些长度都有限，不会超过1G而需要用到第二个文件.
由此可见，第二部分从文件1开始的内容越多，则电影正文相关的内容就越多.受光盘空间的限制，即便任何乱七八糟的东东都不放，只放电影正片，一张D5最多也只会有五个这样的VOB文件，而D9最多会有八个.在后面介绍DVD盘收藏时还会详细讲解这一部分，以便深入了解DVD的画质与压缩的关系，以及D5与D9的比较.目前先做些准备工作，了解一下DVD的画面压缩标准MPEG2罢.
--------------------
chinaMDJ.com
第六节 DVD的拿手好戏——数据压缩
DVD Video因为源于八大影业的推动，所以其表现出来的性能都在为电影服务.它采用了MPEG2标准（ISO/IEC13818）来压缩画面，这个标准有如下两个显著的参数：
画面分辨率为720×480，码率达到1M至10Mbps.
MPEG2比VCD的MPEG1的320×240分辨率提高了四倍多，数据量当然也增大了很多，加之音效质量也有所提高，达到了24bit/96kHz的标准，并支持外挂的字幕和声道，以及多角度欣赏等数码控制功能，因此在单位时间内播出的数据流量大增.原来的VCD数据流量只有150Kbytes/s，大约是1.15Mbps，现在的DVD则最高峰值达到了10Mbps.
之所以说峰值，并给出1至10mbps的范围，是因为MPEG2是动态压缩的，它可以依据不同的画面变化采用不同的压缩率.它的压缩总原则是，尽量用小压缩率来保证平稳的或者安静的画面质量，在动态画面或者画面变化剧烈时采用大的压缩率.这样会使运动画面的质量下降，但在每秒30帧的动态画面下，人眼是有一定的错觉的，顾不及太多的细节损失.
一部电影下来，画面变化是很频繁的，刚才还花前月下，这会儿可能已拳脚相加，所以压缩率也一直在变化.为了跟踪这种变化，引入了码率（Bit Rate）的概念（更准确的译法应该叫“码速”，但中国学理工的人一般来说中文都很蠢，现在我们只能叫“码率”了），即每秒播放出来的二进制数，是以bps（bits per second）为单位的.电影的播放时间
是固定的，所以每秒通过的数据流越大，也就是这一时间段码率越大，间接说明其对原始影片的压缩率越小，从而达到更接近原始清晰度的效果.
早期的MPEG曾用过固定码率算法（CBR），后来在MPEG2中采用了动态码率（VBR），所以MPEG2实际压缩率比MPEG1还要高，因为画面大了数倍所以显得更加清晰些.SONY还曾推出过超大码率（Super Bit），被称为超比特压缩，因介质容量问题，没能广泛采用.
现在在数码影像界流行的M-JPEG，可以看作是将无数的JPEG画面每秒30帧地播放而形成的连贯视频，用这个思路也有助于我们了解MPEG2的动态压缩过程.
我们知道JPEG是静态图像压缩标准，如果用PHTOSHOP存贮一张JPEG图片，当压缩率设得很大时，失真率随之增大，画面会模糊不清，但文件占用空间会很小，选到最小压缩率也就是最好画质时，画面几乎没有失真，但二者存出的文件体积有可能相差10倍以上.
我们可以想象一部90分钟长的电影（每秒30幅图像），是由90×60×30＝24300幅图像组成的.如果有剧烈的运动，那么相邻画面便会产生明显的变化，这时我们可以采用较大的压缩率，使这一段视频所占空间变小，对于相对静止些的画面，我们采用最小压缩、最好画质，这样便成功骗过了我们的眼睛，到静止画面时捕捉到的细节，会告诉大脑画面刚才也是这么清晰.这就是为什么MPEG2的码率可以从1M到10M之间变化.这实在是一种既不损失播放质量，又能适当减小体积的好方法，但它只适用于动态画面.如果静态画面的码率不够大，失真就会严重，因此从侧面了解一部电影的清晰度，平均码率是一个很好的参考.
除了动态画面影响压缩率外，画面构图的复杂程度比如色彩数目与物体大小等同样影响压缩结果，蓝天草地的画面会比舞会场面要节省空间得多，这与JPEG是一致的.如果物体众多，颜色复杂，为了保持效果，MPEG2会自动减小压缩率，所以色彩简单的动画片的体积一定比普通电影要小，或者说同样在体积不足时动画片会更清楚.因此画面的复杂程度也是一个参考因素，这在后面DVD盘收藏时我们会详细讨论.
小结一下，决定一部DVD电影是否清晰的关键，一是被压缩前片源的清晰程度，二是MPEG2在压缩时采用了多大的平均码率，虽然MPEG2在压缩时都是自动进行，但压缩前可以人为进行一些压缩码率的宏观设定.当然，我们希望最大的码率10Mbps能贯穿始终，那样画质会是最清晰无比的.一张D5可以放五十分钟左右这样纯净的画面，但它是不包括声音数据的，更不用说片头和花絮了，所以D5
的码率一般在5M左右就算不错了.
第七节 速度里面有玄机——播放速度
因为MPEG2的数据流量大，所以播放速度比MPEG1要求高.因此在制定标准流量速度时，VCD的标准1×（1速）只有150k/s，而DVD的1×达到了1380 K/s，是VCD的9.2倍.所以，这里顺便就澄清了一个概念，52×的CD-ROM并不比16×的DVD-ROM速度快.16×的DVD-ROM相当于147.2×的CD-ROM，比52×的CD-ROM要快出1.4倍，但因为DVD-ROM的容量是CD-ROM的近七倍，
所以理论上读完一张4.38G的DVD所需时间只有650M的CD-ROM的2.4倍.但受限于操作系统的时滞等原因，这个数字在读盘时并不准确，真正能体现精确速度的是刻录光盘.一张700M的CD-ROM刻录时间最高速40×约为五分钟，用4×的DVD刻录机只需14分钟.
--------------------
chinaMDJ.com
[ 本帖最后由 静宁居士 于 2008-1-20 16:55 编辑 ]
