Hoe werkt de DVD ?

1. Inleiding

Elke film is tegenwoordig verkrijgbaar op DVD. Ook oudere films worden stilletjes aan allemaal opnieuw uitgegeven op DVD. De kosten voor producers om DVD's uit te brengen zijn veel lager dan de kosten om een videocassette uit te brengen.

Het DVD-formaat brengt ons excellente beeld- en geluidskwaliteit. De DVD doet voor de film wat de CD gedaan heeft voor de muziek.

In deze reeks leert u hoe een DVD opgebouwd is, hoe een DVD-speler een DVD leest en veel meer.

2. Basis en voordelen van een DVD

Een DVD lijkt goed op een CD, maar op een DVD kan veel meer data opgeslagen worden. Op een standaard DVD kan zeven maal meer gegevens dan op een CD. Op een DVD kan een volledige film en veel andere informatie.

Dit is typisch de inhoud van een DVD:

• Tot 133 minuten hoge resolutie film
• Een soundtrack (soms in 8 verschillende talen) in 5.1 Dolby Digital surround sound
• Ondertitels (soms in 32 verschillende talen !)

Op een DVD wordt ook soms enkel muziek gezet. Op beide zijden van een CD kunnen 8 gewone CD's met muziek.

Wat zijn nu de voordelen van een DVD?

• De beeldkwaliteit van een DVD is heel goed.
• De meeste DVD's bevatten Dolby Digital of DTS geluid, wat net zoals in de bioscoop is.
• De gebruiker heeft directe toegang tot de verschillende scènes dankzij een handig menuutje. We moeten niet meer heen en weer spoelen zoals met de videorecorder.
• DVD-spelers spelen ook gewone audio CD's af.
• Je kan meestal kiezen uit verschillende talen en ondertitels bij uw film. De film Garfield kunt u bijvoorbeeld in de originele versie bekijken met Nederlandstalige ondertitels, maar ook in de gedubte Vlaamse versie. Vroeger moesten we ons daar twee videocassettes voor aanschaffen.

3. Hoe worden gegevens opgeslagen op een DVD?

DVD zijn even groot en dik als een CD en worden ook op dezelfde manier gefabriceerd. Net als op een CD is de informatie op een DVD opgeslagen in de vorm van putjes en bultjes op de verschillende sporen.

Een DVD is gemaakt uit verschillende lagen plastiek, allemaal ongeveer 1,2 mm dik. Iedere laag is gemaakt uit polycarbonaat. Via een bepaald proces bekomt één lange spiraal van allemaal putjes en bultjes. Later hierover meer. Een dat polycarbonaat zijn vorm heeft, wordt daar een dunne reflectieve laag over gespoten. Voor de binnenste lagen zal men daarvoor aluminium gebruiken. Voor de buitenste lagen zal men daarvoor een half reflecterende gouden laag gebruiken om de laser die moet lezen toe te laten de binnenste lagen ook te lezen. Eens alle lagen gemaakt zijn, worden deze samen geperst en komt daar nog een heel dunne beschermlaag op.

Men kan hiermee 4 verschillende soorten DVD's maken:

• De enkelzijdige schijf met slechts één layer of laag: capaciteit 4,7 GB
  
   
• De enkelzijdige schijf met twee layers: capaciteit 8,5 GB
  
   
• De dubbelzijdige schijf met één layer langs elke kant: capaciteit 9,4 GB. Weinig voorkomend.
  
   
• De dubbelzijdige schijf met twee layers aan elke kant: capaciteit 17,1 GB. Weinig voorkomend.
  
  

Bij een dubbelzijdige DVD zal men geen label aanbregen op het leesbaar gedeelte, maar wel op dat klein beetje plastiek in het midden.

Zoals gezegd vormen al de kleine putjes een lange spiraal data op de schijf.

Dat spiraalvormig spoor begint in het midden en draait zo naar de buitenkant als op de tekening hierboven. De datasporen zijn verschrikkelijk dun: twee opeenvolgende tracks of sporen liggen slechts 740 nm (nanometer) uit elkaar. De bultjes waaruit de track bestaat zijn elk 320 nm breed, minstens 400 nm lang en 120 nm hoog.

Je zal dikwijls ook lezen over 'bumps' op een DVD-schijf ipv over 'pits', dit is omdat ze putjes lijken in het aluminium, maar van de lees-zijde bekeken zijn het eigenlijk 'bumps'. De microscopische afmetingen van de 'pits' maken de track op een DVD superlang: als men de hele data track van een DVD-schijf haalt, en deze op één lijn legt, zou deze bijna 14 (!!) km lang zijn... DVD's verhogen het aantal pits door zowel de grootte van de pits als de track pitch (de afstand tussen 2 opeenvolgende tracks) te verkleinen. Dankzij die hogere densiteit en het gebruik maken van multilayers of meerlagen kan er dus veel meer info op een DVD dan op een gewone CD. Met heeft voor DVD's ook een ingenieuzer systeem gevonden voor foutcorrectie en ook hier spaart men dus ruimte op zo'n DVD-disc.

4. Het DVD videoformaat

Niettegenstaande dat er veel informatie op een DVD kan, kan een videofilm die niet gecompresseerd is, niet op zo'n schijf. Hoe hoger de kwaliteit van digitaal beeld en geluid, des te meer bits zijn nodig om de informatie op te slaan. Hoe meer bits je gebruikt, hoe meer opslagruimte het kost. Zo heb je voor één minuut muziek van cd-kwaliteit al ongeveer tien megabyte schijfruimte nodig. Het was daarom eind jaren tachtig al duidelijk dat er manieren ontwikkeld moesten worden om data handiger en compacter op te slaan en te versturen. Om een film op een DVD te krijgen moeten we dus videocompressie toepassen. De MPEG-groep (Moving Pictures Expert Group) houdt zich bezig met het ontwikkelen van standaarden voor bewegende beelden.

Als films op een DVD gezet worden, worden ze gecodeerd in het MPEG-2 formaat en dan pas op de DVD gezet. Deze compressie is een wereldstandaard. In onze DVD-spelers zit een MPEG-2 decoder die de film zo snel kan decoderen als we ernaar kijken.

Een film wordt gemaakt aan 24 beelden per seconde. Dit betekent dat we per seconde 24 verschillende beelden te zien krijgen in de cinema. Op onze televisies wordt het PAL-formaat gebruikt. Kort gezegd komt het erop neer dat er 25 beelden (frames) per seconde getoond worden en ieder beeld is verdeeld in 2 halve beelden of field. Per seconde worden dus 25 frames getoond oftewel 50 fields.

De MPEG encoder bekijkt ieder frame en beslist dan hoe hij het frame zal coderen. Men zal gebruik maken van ongeveer dezelfde compressietechnieken als bij stilstaande beelden: het laten wegvallen van overbodige informatie. Een voorbeeld hiervan zijn grote vlakken van eenzelfde kleur. Bij bewegende beelden zal men ook informatie van vorige beelden gebruiken om het nieuwe beeld samen te stellen. Ieder frame kan op drie manieren gecodeerd worden:

• Als een intraframe:
  Een intraframe bevat alle data van dat frame. Hiervoor heeft de coder het minst compressie moeten toepassen.
• Als een predicted frame:
  Een predicted frame bevat juist genoeg informatie om te vertellen aan de DVD-speler hoe hij het frame moet tonen, op basis van de gegevens van het laatste intraframe of predicted frame. Dit betekent dat dit frame enkel data bevat die veranderd is ten opzichte van het vorige frame.
• Als een bidirectioneel frame:
  Om dit frame te kunnen tonen, heeft de DVD-speler nood aan de informatie van omliggende (voorgaande en volgende) intraframes of predicted frames. Bij het opbouwen van een bidirectioneel frame gebruikt de decoder interpolatie (een soort gemiddelde) van de omliggende frames om de positie en de kleur van ieder pixel te berekenen.

Afhankelijk van het soort scene dat gecodeerd wordt, zal de encoder gebruik maken van één van deze 3 methodes. Een voorbeeld: als een nieuwsuitzending op een DVD komt te staan, kunnen er veel predicted frames gebruikt worden, want het decor van de nieuwsuitzending ziet er een lange tijd hetzelfde uit. Dat is overbodige informatie om bij ieder frame mee te sturen. Dus zal de encoder die info laten vallen en juist genoeg info meegeven om te zeggen dat die achtergrond hetzelfde is voor bijvoorbeeld een halve minuut.

Een ander voorbeeld: een snelle actiescene wordt op DVD gezet. Er is dus veel verandering van beeld tussen de verschillende frames. Dan zullen er veel meer intraframes gebruikt worden. De actiescene zal dus veel meer plaats innemen op de DVD-schijf.

Klinkt dit allemaal een beetje ingewikkeld. Dan versta je nu hoeveel denkwerk uw DVD-speler verricht om uw film op het beeld te toveren !

5. Het geluid op een DVD

Om ten volle te kunnen genieten van Dolby Digital sound gebruikt op de meeste DVD's, heb je een home cinema systeem nodig met 5 luidsprekers, een subwoofer en een receiver met een Dolby Digital decoder of een receiver die Dolby Digital ready is.

Als uw receiver Dolby Digital ready is, dan zit er geen Dolby Digital decoder in. Dan moet er een in uw DVD-speler zitten en moeten de 5.1-uitgangen aanwezig zijn op uw DVD-speler. De meeste receivers bevatten wel een Dolby Digital decoder.

6. DVD-spelers

De werking van een DVD-speler lijkt heel goed op die van een CD-speler. De laser scant de sporen van de DVD-schijf af en leest de verschillende putjes en bultjes. De DVD-speler decodeert de MPEG-2 film en maakt er een composiet videosignaal van. Ook het geluid wordt gedecodeerd.

Een DVD-speler is een heel precies toestel. Dit is nodig omdat die putjes en bultjes enorm klein zijn zoals we hiervoor al uiteengelegd hebben. De speler bestaat uit 3 hoofdcomponenten:

• Een motor om de DVD-schijf te doen draaien. De motor draait tussen de 200 en 500 toeren afhankelijk op welke plaats de laser op de DVD-disc aan het lezen is.
• Een laser- en lenzensysteem die focusseert op de bultjes en ze uitleest. Het licht van een DVD-laser heeft een kleinere golflengte (640 nanometer) dan het licht van een CD-laser (780 nanometer). Dit is nodig vanwege de kleinere putjes.
• Een mechanisme dat de laser doet bewegen over de DVD-disc om het spoor te volgen.

In de DVD-speler zit een hoog technologie om de putjes en bultjes af te lezen en te om te vormen tot begrijpbare datablokken.

Fundamenteel focust een DVD-speler zijn laserstraal op het spoor met de putjes en bultjes. De laser kan gefocust zijn op een van de buitenste lagen of in het geval van meerlagige DVD's op één van de binnenste lagen. De laserstraal passeer langs de polycarbonaatlaag en wordt door de reflecterende laag teruggereflecteerd naar een opto-elektronische component en die detecteert veranderingen in lichtsterkte. De bultjes reflecteren het licht anders dan de putjes en die opto-elektronische component detecteert dat verschil. Elektronica die erop volgt maken van die gedetecteerde verschillen bits.

Een interessant verschil met een gewone CD-speler is dat een DVD meerlaags kan zijn. Als een DVD een tweede laag heeft, kan het zijn dat de start van de laag aan de buitenkant is van de DVD in plaats van in het centrum. Dit geeft de DVD-speler de mogelijkheid om snel van de ene laag naar de andere over te stappen zonder dat men dit ziet op beeld.

7. De uitgangen op een DVD-speler

A. De video-uitgangen

• Component video-uitgangen:
  Deze uitgangen geven de hoogste kwaliteit voor uw videobeeld naar uw TV. Enkel de nieuwste high-end TV's bezitten deze ingangen. Component video bestaatuit 3 aparte connectors. Rechts op de foto zie je component video-uitgangen.
   
• S-video uitgangen:
  S-video heeft een behoorlijk goede kwaliteit. Op de foto hierboven ziet u twee van die S-video connectoren in het midden.
   
• Composiet video-uitangen:
  Deze uitgangen komen het meeste voor en zijn ook het bekendste. Ook deze geven een nauwkeurige beeldkwaliteit. Deze connectors zijn gemakkelijk te herkennen aan het gele plastic aan de binnenkant. Links op de foto zijn deze zichtbaar.

B. De audio-uitgangen

• Coax digitale uitgang (RCA) en optische digitale (Toslink) uitgang:
  Deze uitgangen zijn digitaal. Deze digitale informatie moet dan wel nog in de receiver gedecodeerd worden naar analoog geluid. Als je Dolby Digital receiver hebt, kan je een van deze twee uitgangen kiezen.
   
• 5.1-kanaals uitgangen:
  5.1-kanaals uitgangen zijn 6 cinch-uitgangen, elk voor een Dolby Digital-kanaal (links voor, rechts voor, center, links achter, rechts achter en subwoofer). Deze DVD-speler decodeert dus zelfs het Dolby Digital signaal en heeft een DAC (digitaal-analoog-convertor) aan boord om dan met 6 analoge uitgangen naar buiten te komen. Als uw receiver geen Dolby Digital decoder aan boord heeft, dan heeft u zo'n DVD-speler nodig.
   
• Stereo-uitgangen:
  Uit deze uitgangen komt alleen stereo-muziek. Deze uitgangen kunt u gebruiken om uw DVD-speler aan te sluiten op een televisie met slechts 2 luidsprekers. U beschikt dan niet over een home cinema luidsprekerset.

8. Modellen

De DVD-speler bestaat in verschillende uitvoeringen:

• Gewoon formaat zoals we het best kennen zoals de CD-speler
  
   
• Portable of draagbaar om overal mee te nemen
  
   
• Gecombineerd met een videorecorder
  

 
Bron: Stereo House (Frans Van Eeckhout)