DVD, DVD audio e DVD-ROM (DVD-R, DVD-RW, DVD+W, DVD+RW)

Abril 2015

Apresentação do DVD


O DVD (Digital Versatile Disc, mais raramente Digital Vídeo Disc) é "uma alternativa" ao disco compacto (CD) cuja capacidade é seis vezes superior (no caso do suporte DVD de menor capacidade, face única, camada única). O formato DVD foi criado para fornecer um suporte de armazenamento universal enquanto que o CD foi previsto originalmente como apoio áudio, unicamente.

O formato DVD existe para tornar os dados endereçáveis e acessíveis aleatoriamente (de maneira não sequencial). Possui uma estrutura complexa, permitindo maior interactividade, mas que necessita a utilização de microprocessadores evoluídos.

O formato DVD foi criado originalmente (a partir de 15 de Setembro de 1995) por um consórcio de dez empresas do mundo multimédia (Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner e Toshiba). A partir de 1997, um novo consórcio, baptizado "DVD Fórum" sucedeu ao consórcio inicial.

Um DVD pode ser facilmente confundido com um CD na medida em que os dois suportes são discos de plástico de 12 cm de diâmetro e 1.2 mm de espessura e que a sua leitura assenta na utilização de um raio laser. Contudo, os CDs utilizam um laser infravermelho que possui um comprimento onda de 780 nanomètres (nm) enquanto os gravadores de DVD utilizam um laser vermelho com um comprimento de onda de 635 nm ou 650 nm. Além disso, os leitores de CD utilizam geralmente uma lente cujo focal vale 0,5, enquanto que os leitores de DVD se baseiam numa lente que tem um focal de 0,6. Assim, os DVD possuem alvéolos cuja dimensão mínima é de 0,40µ com um espaçamento de 0,74µ, contra 0,834µ e 1,6µ para o CD.

Surface d



O interesse do DVD é essencialmente a sua capacidade de armazenamento, o que faz dele o suporte por excelência para o vídeo. Um DVD de 4,7 Go permite assim armazenar mais de duas horas de vídeo comprimido em MPEG-2 (Motion Picture Experts Group), um formato que permite comprimir as imagens conservando ao mesmo tempo uma grande qualidade de imagem.

Estrutura física


Os DVD existem em versão "camada simples " e " camada duplo" (em inglês «Dual Layer», notado DL). Estes últimos são constituídos por uma camada translúcida semi reflexiva à base de ouro e uma camada reflexiva opaca à base de prata, separadas por uma camada de ligação (bonding layer). Para ler estas duas camadas, o leitor dispõe de um laser que pode alterar de intensidade alterando a sua frequência e o seu focal:

  • com uma intensidade fraca, o raio reflecte na superfície dourada superior,
  • com uma intensidade mais elevada, o raio atravessa a primeira camada e reflecte na superfície prateada inferior.



A camada inferior possui contudo uma densidade menor. Além disso, a informação é aí armazenada "ao contrário" numa espiral invertida, a fim de limitar o tempo de latência aquando da passagem de uma camada a outra.

Fonctionnement d



Além disso, os DVD existem em versão face simples ou face dupla, como os discos de vinil. No segundo caso, a informação é armazenada num lado e noutro do suporte.

Distinguem-se geralmente 4 grandes famílias de suportes DVD, possuindo diferentes capacidades de acordo com as suas características físicas :


Tipo de apoio Características Capacidade Tempo musical equivalente Quantidade de CDs equivalente
CD 650Mo1h14 min1
DVD-5face simples, camada simples4.7 Go9h307
DVD-9face simples, camada dupla8.5 Go17h3013
DVD-10face dupla, camada simples9.4 Go19h14
DVD-17face dupla, camada dupla18 Go35h26

Formatos standard de DVD


As especificações oficiais dos DVD declinam-se em cinco livros :

  • o livro A (Book A) para o DVD-ROM;
  • o livro B (Book B) para o DVD Vídeo;
  • o livro C (Book C) para o DVD Áudio;
  • o livro D (Book D) para o DVD gravável (DVD-R) e o DVD regravável (DVD-RW). O formato DVD-R é um formato gravável só uma vez (Write-Once), enquanto o formato DVD-RW é um formato regravável, permitindo a supressão e a modificação de dados graças a uma fase capaz de alterar de estado;
  • o livro E (Book E) para o DVD regravável (igualmente DVD-RAM, para DVD Random Acess Memory). O DVD-RAm é um suporte regravável que utiliza uma tecnologia da mudança de fase para o registo. Os DVD-RAm são na realidade cartuchos compostos de uma caixa e um DVD. Certos cartuchos são amovíveis, a fim de permitir a leitura de um DVD-RAm num leitor DVD de sala.

Formatos padrão de DVD gravável


Existem actualmente três formatos de DVD gravável :

  • DVD-RAM de Toshiba © et Matsushita ©. Trata-se de um formato essencialmente utilizado no Japão.
  • DVD-R/DVD-RW, apoiado pelo DVD Fórum. Os DVD no formato DVD-R são graváveis só uma vez enquanto os DVD no formato DVD-RW são regraváveis à razão de cerca de 1.000 registos. O formato DVD-R, assim como o formato DVD-RW, permite obter uma capacidade total de 4.7 Go.
  • DVD+R/DVD+RW, patrocinado por Sony e Philips no DVD+RW Aliança, agrupando, além das duas precedentes, as empresas Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi/Verbatim, Ricoh, Thomson e Yamaha.



Estes três formatos são incompatíveis entre eles, apesar de desempenhos equivalentes. O formato DVD-RAM não será tratado, na medida em que é utilizado principalmente no Japão. Os formatos DVD-R (W) e DVD+R (W), em contrapartida, são largamente utilizados na Europa.

DVD-R/RW


O formato DVD-R/DVD-RW baseia-se numa técnica conhecida como "pre-pit". Como os CD graváveis (CR), os DVD graváveis e regraváveis utilizam "um pre-groove" (espiral de antemão gravada no suporte), ondulando de acordo com uma sinusoidal chamada wobble. A pré-groove permite definir posicionamento da cabeça de registo no suporte (chamado alinhamento) enquanto a frequência de oscilação permite ao gravador ajustar a sua velocidade. As informações de endereçamento (posição dos dados) em contrapartida são definidas graças a bacias prégravadas no apoio, nas partes côncavas (chamados Land) entre os sulcos do disco (chamados groove), baptizadas "Land pré pits" (abreviado em LPP).

 

Pré-pits, groove et land



Os pré pits constituem assim um segundo sinal que ajuda o posicionamento dos dados. Quando o laser encontra um pré pit, uma PIC de amplitude aparece na oscilação, indicando ao gravador onde o dado deve ser gravado. As especificações do DVD-R precisam que um pré pit deve possuir um comprimento pelo menos de um período (1T).

O formato DVD-R/DVD-RW propõe funcionalidades de gestão dos erros, essencialmente software (chamados Persistent-DM e DRT-DM).

DVD+R/RW


O formato DVD+R/DVD+RW utiliza uma espiral cuja oscilação (wobble) possui uma frequência muito mais elevada que os DVD-R (817,4 kHz para os DVD+R contra 140,6 para os DVD-R) e gere o endereçamento graças a uma modulação da fase da oscilação, ou seja uma codificação por inversão de fase chamada ADIP (ADdress In Pre-groove). A inversão de fase tem lugar todos os 32 períodos (32T).

 

ADIP - ADdress In Pre-groove



O formato DVD+RW oferece uma funcionalidade de correcção de erros chamada DVD+MRW (Mount Rainier for DVD+RW abreviado Mt Rainier for DVD+RW) que permite marcar os blocos defeituosos. Além disso, se existirem dados legíveis neste bloco, um mecanismo permite deslocá-los para um bloco são e actualiza a tabela de localização dos ficheiros (fala-se então de Logical to Physical Address Translation).

Além disso, uma verificação de fundo está prevista nas especificações, permitindo verificar os erros presentes no disco, quando o leitor está inactivo. O utilizador pode no entanto ler o suporte ou ejectá-lo a qualquer momento, neste caso as verificações continuarão onde tinha parado logo que o leitor estiver de novo em stand by.

Diferenças entre DVD+ e DVD-


Geralmente, o método de endereçamento utilizado pelos DVD+R (modulação de fase) possui uma melhor resistência às perturbações electromagnéticas que o método dos pré pits. Com efeito, aquando da gravação, o gravador deve igualmente ler os pré pits a fim de posicionar correctamente os dados no suporte. Ora, a luz emitida pelo laser pode provocar perturbações.

Por outro lado, dado o período correspondente ao comprimento de um pit (1T), os pré pits são mais difíceis de detectar se a velocidade de leitura for elevada. Não é por isso surpreendente que o primeiro gravador 16x comercializado fosse no formato DVD+RW.

Assim, o formato DVD+R (W), beneficiando de especificações mais recentes, propõe melhores desempenhos bem como funcionalidades suplementares. Por outro lado, o formato DVD-R (W) é ratificado pelo DVD Fórum e corresponde ao formato inicial, de modo que uma maioria de leitores (nomeadamente de sala) são compatíveis.

Os gravadores de DVD suportam geralmente os dois formatos de discos. Em conclusão, tendo em conta a sua melhor compatibilidade com os leitores de sala, o formato DVD- DVD-R (W) deve privilegiar-se para a criação de DVD Vídeo, enquanto o formato DVD+R (W) comporta vantagens para a criação de DVD de dados.

DVD DL


O termo "DVD DL" (DVD Dual Layer) designa os DVD graváveis dupla camada. Estes suportes, propondo maiores capacidades de armazenamento que os DVD de camada simples, utilizam uma tecnologia próxima dos DVD-9 (DVD comprimidos dupla camada).

Estrutura lógica


Um DVD é constituído essencialmente por três zonas que representam a "zona de informação" (information area):

  • A zona Lead-in Area (às vezes chamada LIA) que contém unicamente informações que descrevem o conteúdo do suporte (estas informações são armazenadas no TOC, Table of Contents, . A zona Lead-in serve para o leitor seguir as partes côncavas em espiral a fim de sincronizar com os dados presentes na zona programa.
  • A zona Programa (Program Area) é a zona que contém os dados.
  • A zona Lead-Out (às vezes chamada LOA), contendo dados nulos (silêncio, no caso de um DVD áudio), marca o fim do CD.



Zones lead-in et lead-out du DVD




 

Um DVD gravável contém, além das três zonas descritas acima, uma zona chamada PCA (Power Calibration Area) e zona RMA (Recording Management Area) situadas antes da zona Lead-In.


O PCA pode ser visto como uma zona de teste para o laser para lhe permitir adaptar a sua potência ao tipo de apoio. É graças a esta zona que é possível a comercialização de suportes virgens que utilizam camadas reflexivas e corantes orgânicos diferentes. A cada calibração, o gravador nota que efectuou um ensaio. É autorizado un máximo de 99 ensaios por media.

Sistema de ficheiros e de directórios


Os DVD utilizam o sistema de ficheiros UDF (Universal Disk Format). A fim de manter uma certa compatibilidade com antigos sistemas de exploração, foi criado um sistema de ficheiros híbrido, chamado "UDF Bridge", suportando o UDF e o sistema de ficheiros ISO 9660 utilizado pelo CD-ROM. É contudo importante notar que os leitores de DVD Vídeo e de DVD Audio suportam apenas o sistema UDF.

Estrutura de um DVD Vídeo


Um DVD vídeo pode conter dados destinados a leitores de salão bem como dados adicionais que podem ser lidos num computador.

Um DVD-Video possui uma organização hierárquica dos seus directórios que permitem conter os dados vídeo e áudio. Assenta habitualmente na estrutura seguinte:

Structure d



O directório principal, nomeado VIDEO_TS (para Video Title Sets), tem como vocação conter os ficheiros do DVD Vídeo. O directório AUDIO_TS refere-se ao DVD-Audio mas a sua presença às vezes é pedida por certos leitores DVD de sala. JACKET_P contém as imagens das capas do DVD. Por último, é possível associar outros directórios, podendo ser lidos num computador.

Um DVD vídeo é composto por diversos elementos, presentes no directório VIDEO_TS :

  • um gestor vídeo (VMG). O VMG contom geralmente as vídeos de introdução, bem como a ementa que dá acessos a outros títulos do vídeo (incluindo os sub-menus).
  • um ou vários conjuntos de títulos de vídeos (VTS, para video titles sets), contendo os títulos de vídeos.



Os "títulos vídeos" correspondem a filmes, vídeos ou álbuns. Um título é composto por "conjunto de objectos vídeos" (VOBS, Videos Object Block Ser), cada um composto por :

  • "um ficheiro de controlo" (chamado VTSI, para Video Title Set Information), e contendo os dados de navegação.
  • um ou vários objectos vídeos (VOB, Video Object Block). O objecto vídeo (VOB) é o elemento básico do DVD. Contém dados vídeos, audio e imagens multiplexadas, no formato MPEG2. Assim, um ficheiro .VOB pode ser lido por um leitor vídeo "software" alterando a sua extensão para ".MPG". As especificações do DVD impõem que cada ficheiro VOB não exceda um giga-byte. Cada VOB é ele mesmo composto por "células" (Cells), representando os diferentes clip vídeos ou audio que compõem o VOB: por exemplo, capítulos vídeo ou as canções de um álbum.
  • uma cópia do VTSI (VTSI Backup).


Um DVD pode conter até 99 títulos (VTS), cada um subdividido até 10 capítulos.

Assim, o directório VIDEO_TS contém habitualmente três tipos de ficheiros que possuem as extensões seguintes :

  • IFO contendo as informações de navegação (corresponde ao Gerente de video).
  • VOB (Vídeos Object Block) contendo os fluxos vídeos, os diferentes canais áudio, bem como os subtítulos de um título vídeo.
  • BUP (BUP signifiant Backup), contendo uma salvaguarda dos ficheiros IFO, no caso de ficarem ilegíveis.



VOBS, VOB, VMG et VTS


O ficheiro específico chamado VIDEO_TS.IFO (IFO que significa informação) contém as informações necessárias ao leitor para a afixação do menu principal. Est's acompanhado do ficheiro VIDEO_TS.VOB, contendo o clip de animação de introdução, bem como o ficheiro de salvaguarda (nomeado VIDEO_TS.BUP).

Zonas


Os DVD Vídeo são concebidos para poderem ser consultados unicamente em certas regiões do mundo: trata-se do corte em zona (previsto inicialmente para limitar a divulgação das cópias ilícitas). É assim teoricamente impossível ler um DVD de uma zona estando situado noutra. No entanto, a quase totalidade dos leitores de DVD para computadores e uma grande parte dos leitores de feira pode ser "dezonado" graças a utilitários.

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