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DVD-R/RW技術原理與市場發展
 

【作者: Pioneer】   2003年01月05日 星期日

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DVD近來逐漸被市場接受,不過規格與標準之爭也越來越激烈,儘管市場上的主流規格還未明朗,但DVD的市場前景還是被市場廣為看好,本文將介紹DVD-R/RW的技術原理與市場發展,從技術面描繪該技術的未來走向。


DVD能夠儲存長達2個小時以上的高畫質影像,所以DVD成為次世代的LD。在1994年單面2.1GB的碟片開始商品化並且推廣到Karaoke市場。同年Pioneer(先鋒)跟Toshiba(東芝)協力合作將紅色雷射引進SD規格當中。另一方面,Sony與Philips陣營則提出MMCD規格。一直到1995年末,兩邊的陣營終於達成協調,共同組成DVD consortium,開始進入正式的DVD規格的制定。


1996年8月DVD Video開始在市場上販售,同年11月,業界第一台DVD Video Player正式推出。1997年3.95GB的DVD-R與2.6GB的DVD-RAM也開始出現在市場上。到了1999年,4.7GB的DVD-RW與DVD-RAM也分別推出,這些構成了市面上可見的DVD家族,如(表一)。然後到了2000年更發展出4.7GB的DVD-R規格,如(圖一)。



《圖一 DVD-R/RW光碟片規格之變遷》
《圖一 DVD-R/RW光碟片規格之變遷》:註:關於DVD的規格首先由1997年Book ver.1.0(容量3.9GB)開啟,1998年發行容量4.7GB的Book ver.1.9版之後,因為防拷機制的議題浮上檯面,DVD-R發展為兩種規格,2000年2月發行DVD-R for Authoring ver2.0,同年五月DVD-R for General ver2.0亦開始發行。可覆寫DVD-RW自1997年11月發行ver1.0版之後,2000年9月發行了ver1.1版沿用至今。

DVD-R/RW的規格

DVD即「Digital Versatile Disc」是多用途的數位碟片。如同它的名字一樣,是針對各種各式各樣的用途所制定的通用媒體。另外,雖然音樂CD與Data CD具有不同的格式,但是在DVD則設計了通用的檔案格式來存放各種不同的資料。DVD的格式是由三層材質不同的薄面所構成。為了能夠確保各種規格之間的互換性,這三個不同的材質層在製作上都必須經過嚴密的管理及設計。


物理層

在這一層,舉凡有關Disc的機械特性、光學的特性、撥放時的信號特性以至於硬體的設計都必須經過縝密的設計與除錯。這個構造是為了能夠將由DVD Player或者是DVD Drive所產生的訊號正確的讀取出來所製定的標準。為了能夠實現4.7GB的大容量,整個規格的設計比之CD要更為嚴謹的多。


表一 DVD Disc的基本規格
DVD standard
DVD-ROM
DVD-R
DVD-RW
Laser Wavelength
635/650 nm
Objective lens NA
0.60
Reflectivity
45 to 85%
18 to 30%
Modulated amplitude
0.60 min.
Data track form
Single spiral track
Track pitch
0.74 μm
Tracking method
DPD(Differential Phase Detection)
Minimum pit length
0.40 μm
Data modulation
8/16,RLL(2,10)
Error correction
RS-PC(Reed-Solomon Product Code)
Channel bit rate
26.16Mbps
Scanning velocity
3.49m/s(CLV)
User data capacity
4.70GB/side

燒錄過的DVD-R/RW Disc的再生領域(Information Area)跟DVD-ROM Disc具有相同的構造。燒錄所使用的Data Format也相同。但是在再生領域內側則有DVD-R、DVD-RW特有的領域R-Information Area。這個領域存放有雷射強度的調整、以及其它必要的燒錄管理資料,如(圖二)。如此,當一般的DVD player或者是DVD drive在撥放的時候只要查詢這個領域就能夠正確的撥放當初錄製的資料。



《圖二 DVD光碟片物理層資料存放類型分布》
《圖二 DVD光碟片物理層資料存放類型分布》

理論層

這一層包含資料的管理方法以及檔案格式的規定。DVD的檔案格式全部都統一規定使用UDF(Universal Disk Format),使得不論是民生用機器或者是個人電腦系統都能夠共通存取這些資料。為了系統的整合性以便與現行的CD-R檔案格式ISO9660相容,而製定了UDF Bridge,如(圖三)。透過UDF與ISO9660就能夠將碟片的檔案完完整整的讀取出來。


《圖三 UDF Bridge功能示意圖》
《圖三 UDF Bridge功能示意圖》

塗抹層

這是最上面的一層,規定了Application要如何使用這個媒體。包含了燒錄過影像的再生,動畫資料與聲音資料的管理方法。這個層會根據DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW而有所不同。


塗抹層的規定是為了要能夠實現DVD-Video影像的再生並且重現CD以上的高音質DVD-Audio。


DVD-R的兩種規格

2000年,DVD-R的規格被區分成DVD-R for Authoring ver2.0與DVD-R for General ver2.0兩種。前者是專門用於商業用途的剪輯製作上,而後者則是開放給一般民生用途使用。


兩者最大的差異是與著作權的保護相關的複製管理權。在民生用途的DVD for General規格內,設有禁止複製的再生專用領域來確保無端的複製。DVD for Authoring則沒有此相關規定。此外,兩者並不具有交換性質,寫入與讀取的雷射波長也全然不相同


DVD-R/RW上的新技術

QuickFormat

以往,在個人電腦上使用DVD-RW時,當要進行PacketRight的燒錄時,都會將整張光碟片進行「FullFormat」。將整張光碟上的Lead-in、Data Area、Border-out以及光碟片使用狀態記錄下來,使得燒錄出來的光碟片能夠相容於DVD-ROM。其中Data Area是以一個Packet為單位來進行資料燒入的動作。然而「FullFormat」最大的缺點是必須要將近一個小時的時間來進格式化。


為了改善格式化時間過長的缺點,設計了「QuickFormat」。這是透過Drive對DVD-RW Disc進行最低限度的簡易Lead-in、Data Area、Border-out等File System的快速格式化。然後之後要燒錄進去的映像或是資料在透過追加於Lead-in的方式新增進去。利用這個方式,當使用率抵達「Final Line」時就相當於做了一次「FullFormat」。因此一般的DVD Player或者是DVD-ROM Drive還是能夠辨識所燒錄出來的資料。


MultiBorder

早期的CD-R燒錄具有Multisection的功能,一張光碟片僅能紀錄單一段落,DVD-R光碟片亦同。但是,僅能紀錄單一段落對於大容量的DVD-R而言相當浪費,因此開發了MultiBorder多次寫入的功能,使用此功能,未寫滿的光碟片可以繼續寫入資料直到容量滿為止,並且無損於與DVD-ROM光碟機的相容性。


1GB限制的解除

早期製作DVD-ROM/VIDEO時,資料必須要大於1GB方可紀錄於DVD光碟片上,新的燒錄方式則解除了這項規定,即使小於1GB的資料亦可燒錄於DVD-R/RW光碟片上,甚至小容量的燒錄可縮短燒錄時間,不僅如此,DVD-ROM光碟機讀取的時間也可縮短1~2分鐘,提供使用者更快速的使用環境。


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