Жанр: Учеба
Информация об аудио-компонентах
...цип, фирма RCA - электростатический, а
фирма JVC - емкостной, при котором компакт-диск, покрытый слоем металла,
вместе с иглой звукоснимателя создавал конденсатор, переменная емкость
которого позволяла регулировать величину электрического сигнала.
Несмотря на то, что все эти системы нашли коммерческое применение,
наиболее жизнеспособной оказалась разработанная фирмой Philips пластинка
с оптической записью, основной патент на которую был подан фирмой в
конце 60-х. При этом способе запись, сделанная в форме небольших
углублений (питов) на внутренней отражающей плоскости диска, считывалась
лазером. На ее основе сначала были созданы двусторонние видеодиски LD
(LaserDisc) диаметром 20 и 30 см, на которые можно было поместить
соответственно 2 x 30 или 2 x 60 минут аналоговой записи изображения С
аналоговым или цифровым звуковым сопровождением.
Наибольшую известность среди видеопроигрывателей для таких дисков
получили модели фирмы Pioneer, за которой последовали и другие
изготовители.
Дальнейшее развитие именно этого способа и выразилось в появлении
односторонних компакт-дисков со стандартным диаметром 12 см, на которые
первоначально можно было записать не более 74 минут цифровой записи.
Видеодиски формата LD, которые в то время были вне конкуренции,
несмотря на то, что благодаря горизонтальному разрешению изображения,
составляющему 440 строк, хорошей величине соотношения сигнал/шум и
высокой способности "впитывать в себя" все новые разработки в области
звукозаписи, включая цифровую обработку и многоканальное
пространственное озвучивание, получили сравнительно широкое
распространение лишь в Японии и США. Страны Европы, в которых проживает
огромное количество разноязычного населения, отнеслись к этой новинке
довольно прохладно. Интерес к этому формату не слишком повысился даже
после создания универсальных аппаратов, на которых можно было
воспроизводить как видеодиски, так и обычные CD (рис. 1).
[Рис. 1] Предшественники проигрывателей компакт-дисков -
универсальные проигрыватели видео- (LD) и звуковых (CD) компакт-дисков
Несколько позже фирма Philips попыталась продвинуться в области записи
изображения путем создания золотых компакт-дисков формата CDV с
классическим диаметром 12 см, на которые можно было нанести максимум
шестиминутную аналоговую запись изображения, а также приблизительно
двадцатиминутную цифровую звукозапись. И хотя эта система не
пользовалась большим успехом, тем не менее она способствовала
утверждению мнения и том, что по соображениям технологии производства и
последующей эксплуатации может быть применим лишь компакт-диск, который
по своим размерам и способу записи будет совместим с ранее созданными
компакт-дисками. Итак, предполагалось, что новый формат будет полностью
цифровым, при этом высокое качество записанного изображения должно
совмещаться с достаточно продолжительным временем воспроизведения. Таким
образом задача была еще раз поставлена, однако ее решение было очень и
очень непростым. Поскольку для полной оцифровки цветного движущегося
изображения необходимо обеспечить поток информации, составляющий около
27 Мбайт/с, легко вычислить, что на классический компакт-диск объемом
650 Мбайт можно было бы записать всего 650 : 27 = 24 секунды
изображения. Кроме того, эту запись невозможно было бы воспроизвести в
реальном времени, поскольку тогдашняя аппаратура не обеспечивала
считывание столь высокого потока информации. И все же решение было
найдено. Была предложена только что разработанная технология компрессии
(сжатия) информации, принцип которой был основан на преобразовании
каждого кадра или последовательности кадров. В нем, во-перных,
используется особенность человеческого зрения, для которого более
существенной является информация о яркости изображения, чем о его
цветности. А во-вторых, то, что в каждой видеозаписи, даже весьма
динамичной, содержание кадров, следующих друг за другом, меняется лишь
частично, поэтому достаточно постоянно изменять лишь движущиеся объекты,
а полную картинку обновлять лишь после нескольких кадров (рис. 2). Это
позволяет существенно снизить поток и объем записываемой информации.
[Рис. 2] При сжатии информации, содержащей записи движущихся
объектов, целые кадры записываются в длительных интервалах, а в
промежутках демонстрируются только меняющиеся части изображения
Указанные новые технологии были с успехом использованы создателями диска
Video-CD, по размерам и внешнему виду весьма схожего с классическим
диском.
Формат Video-CD с цифровой аудиовизуальной записью, сжатой по методу
MPEG1 (Motion Picture Experts Group), т.е. с постоянным потоком
информации 1,5 Мбайт/сек, обеспечивает создание изображения с
горизонтальным разрешением 240 строк (как и в системе VHS)
продолжительностью 74 минуты. Впрочем, для записи художественных
фильмов, продолжительность которых составляет от 90 до 140 минут, этого
объема явно не хватает.
В то время, когда фирмы-изготовители диска Video-CD старались
популяризировать свое изобретение, произошел еще один качественный
скачок.
Поскольку производители кинофильмов и компьютеров вес громче
требовали создания оптического носителя записи огромного объема, а
прогресс в области полупроводниковой техники уже позволял достигнуть
такого повышенного объема, фирмы-изготовители занялись
усовершенствованием уже существующего компакт-диска. Таким образом через
пятнадцать лет после рождения звукового компакт-диска состоялся дебют
его видеонаследника, обладающего намного большим объемом. Однако
проблема заключалась еще и в том, что этот наследник не был
единственным... Кроме фирм Philips и Sony, создателей первого компактдиска
и диска Multimedia CD (MMCD), некоторые другие фирмы, объединенные
вокруг компаний Toshiba и Thomson, представили собственную версию нового
видеодиска, названную Super Density Digital Video Disc (SDDVD). И все же
угроза конкурентной борьбы, которая не пошла бы на пользу ни соперникам,
ни потребителям, ни самим системам, после долгих переговоров была
успешно предотвращена. Изделие, созданное в результате достигнутого
компромисса (лишь коммерческого, но не технического) получило
"нейтральное" название DVD (Digital Versatile Disc), причем слово
Versatile в данном случае можно перевести как "всесторонний,
универсальный". Как и его предшественники, новый компакт- диск должен
будет иметь несколько разновидностей таких, как DVD-Video, DVD- ROM,
DVD-R для одноразовой записи, DVD-RAM для многоразовой записи, а
несколько позже, видимо, следует ожидать появления и DVD-Audio. Вот один
пример, ярко говорящий о готовности компьютерных фирм бросится внедрять
такую разновидность DVD, как DVD-ROM:
по прогнозу фирмы Intel к 1999 году ожидается объем продаж 70
миллионов DVD-ROM-накопителей и полное прекращение выпуска CD-ROM в 1998
году Как работает формат DVD и что он предлагает
Внимательные читателя нашего журнала, постоянно следящие за
перипетиями, связанными с созданием DVD, могут спокойно пропустить этот
раздел.
Остальным расскажем об этом очень кратко. Сокращение длины волны
светового потока, излучаемого лазером, с прежней величины 0,76 мкм до
0,65-0,635 мкм обеспечило возможность снизить размер питов для записи
приблизительно наполовину, а расстояние между отдельными дорожками - с
1,6 до 0,74 мкм (рис. 3.).
[Рис. 3] Размеры и расстояния между углублениями с записями на дисках
формата CD (слева) и DVD (справа) Это позволило увеличить объем
информации, записанной на компакт-диске, с 650 Мбайт (CD) до 4,7 Мбайт
(DVD), т.е. более, чем в семь раз. Впрочем, усовершенствования коснулись
не только объема диска. В дисках CD более широкий луч лазера проходит
через предохранительный слой толщиной 1,2 мм.
Для того, чтобы более узкий луч лазера, применяемый в
DVD-проигрывателях, смог проникнуть в углубления меньшего размера,
толщина предохранительного слоя была снижена наполовину. Однако с учетом
того, что общая толщина компакт-диска должна оставаться неизменной,
конструкторы поместили под предохранительный слой второй слой -
укрепляющий, на котором им, естественно, захотелось также разместить
запись. Таким образом одновременно с "классическим" компакт-диском с
одним активным слоем, на котором помещается 134-минутная запись, был
создан еще один тип диска - двухслойный, причем оба слоя разделяет
расстояние, равное толщине человеческого волоса. При воспроизведении
двухслойного диска луч лазера вначале считывает информацию, записанную
на нижнем, более глубоком слое, а затем автоматически перефокусируется
на верхний, полупрозрачный слой.
Выравнивающая память проигрывателя компакт-дисков работает таким
образом, чтобы зритель не заметил перехода от одного слоя к другому.
Указанные усовершенствования позволяют повысить объем информации,
записанной на диске, до 8,5 Гбайт, т.е. до величины, обеспечивающей 236
минут воспроизведения. Но, как известно, аппетит приходит во время еды,
поэтому конструкторы предложили еще одно усовершенствование -
двусторонние одно- и двухслойные компакт-диски, сделанные по образцу
классических, с объемом, составляющим соответственно 9,4 и 17 Гбайт
(рис. 4), Однако такие диски могут воспроизводиться лишь на
проигрывателях, оснащенных двумя независимыми считывающими системами
(рис. 4). Время воспроизведения записи на таких носителях информации
составляет (не пугайтесь!) четыре с половиной и восемь часов
соответственно!
[Рис. 4] Четыре варианта компакт-диска формата DVD: односторонний
однослойный (1), односторонний двухслойный (2), двусторонний однослойный
(3), двусторонний двуслойный (4) Рост объема информации, записываемой на
компакт-диск, мотивировался не только желанием поместить на диск
фрагменты большей продолжительности.
Конструкторы не забыли и о повышении качества воспроизведения. Если
бы диск DVD обладал лишь повышенным объемом, он занял бы равное место
рядом со своими многочисленными предшественниками. На более высокую
ступень ему помогло подняться большое расширение его качественных и
функциональных возможностей.
Начнем с изображения, которое до сих пор записывается н стандартах
NTSC и PAL При этом используется раздельная запись яркостной и
цветностной составляющих сигнала в соответствии с протоколом 4:2:0,
который обеспечивает более чистое изображение, а также компрессия по
методу MPEG-2 с переменным потоком информации. При таком способе записи
существует правило, в соответствии с которым больший поток информации
обеспечивает лучшее качество изображения, однако на компакт-диск
помещается меньший объем информации. При воспроизведении
демонстрационных дисков с небольшим объемом информации может применяться
поток, достигающий величины 11 Мбайт/с, в то время как при
воспроизведении сравнительно долгих художественных фильмов величина
потока составляет в среднем около 3,5 Мбайт/с. Фактическая величина
потока зависит от содержания фрагмента, который полностью показывается
при появлении каждого пятнадцатого кадра, а также от масштаба
происходящих сюжетных изменений. Поэтому при записи и воспроизведении
более динамичных сцен поток информации обладает более высокой величиной
по сравнению с более простыми статическими сюжетами.
Результирующее изображение, создаваемое в стандарте PAL 720 х 576
точками, обладает горизонтальным разрешением до 480 строк, т.е. в два
раза большим по сравнению с изображением, которое могут обеспечить
система VHS или компакт-диск формата Video-CD (рис. 5).Еще более
значительным преимуществом диска формата DVD является увеличенное
соотношение сигнал/шум. Формат DVD предполагает создание прямоугольного
изображения с соотношением ширины к длине 16:9, однако позволяет
применение и классического соотношения 4:3.
Широкоформатное изображение на обычном экране можно воспроизводить
целиком (в этом случае изображение сверху и снизу будет окаймлено
черными полосами) или в сокращенном виде (в этом случае изображение
заполнит весь экран за счет сокращения с обеих сторон ширины
оригинального изображения).
[Рис. 5] Максимальное горизонтальное разрешение в системе VHS
составляет 3 МГц (приблизительно 240 строк), в системе S-VHS 5 МГц
(приблизительно 400 строк), в формате DVD 6 МГц (приблизительно 480
строк) Уровень изображения, создаваемого форматом DVD, очень близок к
уровню профессиональных студийных видеозаписей. Что же касается качества
звучания, то формат DVD нисколько им не уступает. Высокое качество
звучания, создаваемое 16-, 20- или 24-разрядной линейной
импульсно-кодовой модуляцией с частотой считывания 48 или 96 кГц,
которая обеспечивает передачу полосы частот до 22 или соответственно до
44 кГц (для сравнения: обычный компакт-диск при 16-разрядной модуляции и
частоте считывания 44, 1 кГц обеспечивает передачу полосы частот до 20
кГц). Поскольку даже сжатое изображение нуждается в сравнительно высоком
объеме носителя информации, следует учитывать, что на передачу звука в
формате DVD от общего потока информации остается всего 384 кбайт/с, т.е.
около половины общего потока, что составляет около 64 кбайт/с на 1 канал
при пятиканальной системе передачи. Поэтому максимальная частота
считывания, составляющая 24 бит/96 кГц практически применяется лишь для
звукозаписи, т.е. в тех случаях, когда изображение играет второстепенную
роль.
В связи с тем, что при сжатии многоканального пространственного
звучания интересы главных сторонников применении нового формата
несколько разошлись, была установлена договоренность, предполагающая,
что в стандарте NTSC будет применяться система Dolby Digital (AC-3), а в
стандарте PAL - система MPEG-2 Audio (Musicam), которая, в отличие от
системы Dolby Digital, является совместимой с системой MPEG-2,
применяемой в Video-CD и широко используемой в цифровом радио- и
телевизионном вещании. Но поскольку в первых DVD-проигрывателях и в
самих дисках, предназначенных для европейского рынка, до сих пор
используется система Dolby Digital, не исключено, что это положение
будет несколько изменено. Наиболее реальной представляется возможность,
что в странах, где принят стандарт NTSC, система Dolby Digital будет как
бы первичной, а MPEG-2 вторичной. В тех странах, где принят стандарт
PAL, очередность будет обратной.
В зависимости от оригинальной записи DVD-проигрыиатели будут
обеспечивать как стереофоническое, так и пространственное звучание с
четырьмя (система Dolby Surround Pro-Logic), 5.1 (системы Dolby Digital
или MPEG-2) или 7.1 (MPEG-2) каналами. От изготовителя зависит, какой
вариант пространственного озвучивания он выберет, а от пользователя -
пожелает ли он приобрести декодер и какой именно. Не очень взыскательный
зритель может довольствоваться простым подключением проигрывателя
компакт-дисков к стереофоническому телевизору или Hi-Fi-музыкальному
центру. Более требовательные пользователи могут подсоединить
проигрыватель к декодеру Dolby Pro-Logic или к устройству, у которое
такой декодер встроен. Те слушатели, которые хотят слышать, как растет
трава, смогут воспользоваться одним из декодеров для многоканальной
системы.
Фирмы-изготовители предлагают и другие функциональные возможности. На
компакт-дисках могут быть записаны восемь вариантов дубляжа на разных
языках, тридцать две титрованные версии кинофильма, многоуровневый
электронный замок, который автоматически пропускает отдельные
"щекотливые" сюжеты кинофильмов в зависимости от заранее установленных
возрастных категорий юных зрителей, а также девять параллельных записей.
Последняя из указанных функций позволяет зрителям превратиться из
пассивных наблюдателей событий, происходящих на экране, в активных
участников. Она предоставляет несколько десятков вариантов: при
просмотре концерта можно видеть в отдельности каждого из участников
выступления; можно выбрать одну или несколько методик в обучающих
программах; наконец, при просмотре кинофильма можно выбрать один из
вариантов развития сюжета, как это делается в так называемых
"киноавтоматах". Все переключения осуществляются одним нажатием кнопки.
Впрочем, будущее покажет, насколько популярными среди зрителей окажутся
эти возможности.
Предстартовые проблемы
Итак, соглашение о применении единого стандарта было заключено, и
технические барьеры оказались преодоленными, Однако вскоре после этого
перед форматом DVD возникли другие проблемы, созданные разными
киностудиями. Они потребовали не только охрану дистрибутивных
(оригинальных) записей от несанкционированного копирования (неслучайно
огромный интерес к созданию формата DVD с самого начала проявили
видео-пираты), но и гарантии того, что кинофильмы, предназначенные для
определенного рынка, например, американского, будут недоступны
представителям других рынков, в частности, европейским зрителям.
Поскольку показ многих американских кинофильмов в других странах
разрешен лишь после того, как они перестали демонстрироваться в
кинотеатрах США и начали продаваться за границей, киностудии опасались,
что заграничные зрители не будут тратить деньги на билеты в кинотеатры,
а приобретут компакт-диск с записью кинофильма.
Последующие события напоминали печально известные времена "железного
занавеса": весь мир был разделен на шесть зон, в которых будут
применяться различные региональные коды и компакт-диски. Проигрыватели
компакт-дисков будут предназначены для их использования лишь в
конкретном регионе, а компакт- диски могут быть использованы в
нескольких, а в отдельных случаях и во всех регионах (рис. 6).
Разумеется, на аппаратуре и компакт-дисках будет обозначено, для
использования в каких именно зонах они предназначены.
Тем не менее можно предполагать, что многих владельцев
проигрывателей, не знающих о кознях фирм- изготовителей, ждет неприятный
сюрприз. Так они однажды выяснят, что аппаратура, приобретенная ими,
например, в США (зона 1) или в странах бывшего Советского Союза (зона
5), не сможет проиграть компакт-диск, предназначенный для
воспроизведения в странах Европы (зона 2). Не исключено, что
проигрыватель компакт-дисков не сможет считать информацию с дисков,
записанных за границами их "родной" зоны. Известно, однако, что каждое
правило имеет исключение. Например, европеец, страстно желающий
ознакомиться с американскими новинками, может приобрести два аппарата -
один для зоны 1, другой - для зоны 2. Кроме того, в мире полно умельцев,
которые наверняка изобретут такой способ использования регионального
ключа, находящегося на самом компакт-диске и в процессоре проигрывателя,
который станет некоей универсальной отмычкой, позволяющей открывать все
замки.
[Рис. 6] Пиктограмы на упаковках указывают, для каких регионов (зон)
предназначены отдельные компакт-диски формата DVD По всей видимости,
"сломать" защиту от несанкционированного копирования также не составит
большого труда. Дело в том, что в ней применяется та же система
Macrovision, что и при защите видеокассет. При помощи вертикального
затемняющего (запирающего) импульса система вкладывает импульсные помехи
переменной величины в строки 6- 13 и 319 - 326. Записывающая автоматика
видеомагнитофонов реагирует на эти импульсы столь сильным снижением
уровня сигнала, что его воспроизведение становится практически
невозможным.
Одновременно эти импульсные помехи вмешиваются и в синхросигналы, что
не может не повлиять на правильную работу схем синхронизации.
Устройства, предназначенные для устранения этих импульсных помех, можно
приобрести в любом специализированном магазине. Фирмам, которые
занимаются изготовлением этих систем, пока удается успешно отражать
атаки дистрибьютеров кинофильмов. Представители этих фирм утверждают,
что если видеосигнал отклоняется от нормы (а в этом и заключается смысл
кодирования сигнала), то его приведение в нормальное состояние не
является нарушением никаких юридических норм.
Попытки затруднить копирование записей, несомненно, связано с тем,
что DVDпроигрыватели передают на выход лишь аналоговый видеосигнал, как
полный телевизионный сигнал, так и с разделенными яркостной и
цветностной составляющими (S-video) или с разделенными цветами (RGB).
Аудиосигнал, в отличие от видеосигнала, может передаваться как в
цифровом, так и в аналоговом виде.
Учтя накопленный опыт по введению новых систем и в соответствии с
достигнутой договоренностью, фирмы-изготовители включили в норму 1.0
положение, согласно которому DVD-проигрыватели будут воспроизводить
стандартные CD, а также Video-CD (но не золотые компакт-диски формата
CDV с аналоговой записью изображения, реликтовые памятники из первой
волны внедрения видео). Для "более тонкого" луча лазера не составляет
никаких проблем считать более широкие дорожки, которые применяются для
записи в формате Video-CD. Проблему составит лишь осуществление точной
фокусировки оптики в другую плоскость (рис. 7). Конструкторы решают эту
проблемы двумя способами: путем использования специальной двухфокусной
системы, которая состоит из асферической линзы и голографических
элементов (например, в аппаратах фирм Panasonic и Thomson); другой
способ заключается в применении двух самостоятельных считывающих систем
(например, в аппаратах фирмы Sony), [Рис. 7] Световая и оптическая
система DVD-проигрывателя при переходе от одного слоя к другому
перефокусируется лишь на 40 микрометров, в то время, как при вложении
компакт-диска формата CD следует провести перефокусировку приблизительно
на 0,6 мм Несколько раз откладываемое введение формата DVD из-за
проблем, связанных с защитой программного обеспечения, привело к
некоторому охлаждению страстей со стороны потенциальных покупателей,
желающих стать первыми владельцами аппаратуры нового формата. Неожиданно
резкое введение нового формата в Японии осенью прошлого года и в США
весной этого года сопровождалось вздохом облегчения, вызванного как
окончанием тягостного ожидания, так и надеждами, что все споры и
недоразумения наконец-то остались позади. В процессе разрешения этих
споров крупнейшие мировые дистрибьюторы заняли твердые позиции по
отношению к новому формату. Одни из дистрибьюторов сразу же выпустили
первые компакт-диски с записями кинофильмов (хорошо известных, но далеко
не самых новых), другие весьма сдержанно отнеслись к записи на новый
формат. К первой группе относятся, в частности, такие кинокомпании, как
Columbia Tristar (что неудивительно, поскольку она принадлежит фирме
Sony), New Line Video и Warner Home Video, к другой, например, компания
20th Century Fox.
Несмотря на то, что компакт-диски форматов CD и DVD обладают
одинаковыми размерами, американские фирмы-дистрибьюторы формата DVD
вкладывают диски нового формата в новые закрытые футляры книжного типа,
высота которых такая же, как и у видеокассет формата VHS, но глубина
несколько больше. Причина введения таких менее практичных футляров,
затрудняющих манипуляции с компакт-диском, вполне существенная: в
магазинах самообслуживания их не так- то просто спрятать в карман...
Официальное введение нового формата в Европе планируется на сентябрь
1997 года, когда в Берлине будет проходить ежегодная выставка IFA и
некоторые фирмы уже начали продавать модели проигрывателей
компакт-дисков, предназначенных для европейского региона.
Первыми в продаже появились отличающиеся по внешнему виду, но с
одинаковой "начинкой" модели Panasonic DVD-A100 и Thomson DTH-1000 (рис.
8), оснащенные 20-разрядным аналоговым преобразователем, предназначенные
для воспроизведения дисков форматов DVD (однослойных и двуслойных), CD и
VideoCD. Аппараты автоматически определяют формат вложенного в них
компакт-диска и соответственно регулируют путь прохождения сигнала.
[Рис. 8] Пионеры формата DVD на рынке аппаратуры: Panasonic DVD A-100
и Thomson DTH-1000. Вид спереди...
Передние панели проигрывателей компакт-дисков формата DVD несколько
отличаются по внешнему виду. Главным элементом передней панели является
большой и наглядный дисплей. Кроме него, там же находится сетевой
выключатель, кнопка загрузки/выгрузки компакт-диска, регулятор громкости
звука в наушниках, переключатели основных режимов работы, т.е. кнопки
включения/выключения воспроизведения, паузы, секундомера и перехода к
предыдущему или последующему фрагменту записи. Остальные режимы работы
включаются с пульта дистанционного управления. При воспроизведении
компактдисков формата CD управление осуществляется непосредственно
...Закладка в соц.сетях
