DVD-VIDEO
DVD-video, DE OPVOLGER VAN DE BEELDPLAAT EN DE CD Compact discs en hun spelers behoren tot de succesvolste produkten van de vermaakselektronica. Sinds de introductie in 1982 zijn er (stand eind 1995) meer dan 400 miljoen spelers en 6 miljard plaatjes verkocht. De CD-ROM (read-only-memory), een afleiding van het oorspronkelijke CD formaat in bijna even succesvol in de PC wereld. Naar verwachting zouden alleen al in 1996 35 miljoen CD-ROM schijfjes zijn verkocht.De tweede generatie van deze technologie - gebaseerd op de DVD - zal binnenkort zijn debuut maken. Wat is die DVD? Om te beginnen is gestreefd naar vijf universeel toepasbare formaten: naam type toepassingen DVD-video alleen weergave kwalitatief hoogwaardige films en audiovisuele mediaDVD-ROM idem hoogwaardige omvangrijke multi- media computer softwareDVD-Audio idem meerkanaals HiFi muziekDVD-R éénmalige opname hoogwaardige, omvangrijke computer mediaDVD-RAM meermalige opname idem Achter de schermen is uitgebreid onderhandeld over de toekomst van de aanstaande multimediale drager. De strijd ging vooral tussen twee partijen, die eerder elk voor zich met formaatvoorstellen op de proppen waren gekomen. Op 15 september 1995 sloten gelukkig de voorvechters Toshiba, Matsushita en Time Warner van de SD (Super Density Disc) een alliantie met de MMCD (Multi Media CD) club rond Philips en Sony om te voorkomen, dat twee volkomen onuitwisselbare systemen en formaten parallel op de markt zouden komen en een heilloze verwarring zouden veroorzaken met als waarschijnlijk gevolg een kopersstaking.Beide kampen wensten voortaan een uniform formaat voor een CD-achtig opslagmedium met een grotere, ongeveer 14-voudige informatiedichtheid, dat ook geschikt was voor datagereduceerde videoweergave, Dolby Surround Sound en liefst voor computerdoeleinden als aflossing van de langzamerhand verouderde floppy's. De eerste generatie DVD spelers moet de data reproduceren met 11 miljoen bits per seconde, passend bij een snelle 9X CD-ROM speler, die op dit punt een nieuwe mijlpaal vormt.In december '95 werd het resultaat van de onderhandelingen bekend, maar het duurde nog tot de Winter Consumer Electronics Show in Las Vegas voordat volledig opening van zaken werd gegeven. Het gaat om het nieuwe medium DVD, waarbij de afkorting "V" niet voor video, doch voor "Versatile" (veelzijdige toepassing) staat. Het is dan ook nadrukkelijk de bedoeling, dat het nieuwe medium niet primair muziekenthousiasten wat beters gaat bieden, maar dat het vooral zal worden gebruikt door de film-, spelletjes en computerbranche - kortom door de hele multimedia branche - wordt opgepakt.Een voor DVD gemaakte videoproduktie kan bijvoorbeeld niet slechts een complete, volgens MPEG 2 datagereduceerde (maar kwalitatief met een oplossend vermogen van zo’n 500 horizontale lijnen altijd nog beter dan S-VHS of Hi-8) speelfilm met een maximale speelduur van 135 minuten bevatten, maar de kijker krijgt ook de keuze tussen verschillende camera-instellingen (Multi angle), plots (Multi story) en 8 sound-track talen plus ondertiteling in maximaal 32 talen, compatibel met PAL en NTSC en in 4:3 of 16:9 (Multi aspect) formaat. In Japan verwacht men veel van interactieve karaoke. Op langere termijn verwacht men uiteraard ook de DVD-R(ecordable) en gaan digitale camcorders gebaseerd op de opneembare DVD-RAM tot de mogelijkheden behoren.Aan de geluidskant heeft het langer geduurd voordat overeenstemming werd bereikt over het formaat. Eind 1997 ging de kogel door de kerk: definitief werd gekozen voor Dolby Digital AC-3 als audio standaard voor PAL DVD software in Europa. Daarmee is het alternatief - MPEG 2 - van de baan. Zo wordt meerkanaals-, Dolby digitaal (AC-3) geluidsregistratie wordt de norm. Hollywood (en de hele filmindustrie) verwachten daar veel van. Om ook de audiogemeenschap gelukkig te maken, hebben de DVD-vaders een speciale optie opengelaten om met 96kHz bemonsteringsfrequentie en 24-bit oplossend vermogen en uiteraard zonder enigerlei datareductie stereomuziek te kunnen vastleggen. Met name Denon maakt zich sterk om ook een Hi-Bit variant met meerkanaals geluid voor ruimtelijke weergave in te voeren.Wat precies waren de alternatieven?AC-3: staat voor “Audio Code no. 3” en is feitelijk een interne aanduiding van Dolby Laboratories. Officieel heet het systeemDolby Digital: een meerkanaals audiosysteem voor digitale beeld- en geluiddragers. Hiermee worden zes volledig gescheiden kanalen geregistreerd - links en rechts voor, midden, links en rechts achter plus een subwoofer kanaal. Dit heet ook wel een 5.1 systeem. Het geheel werkt met datareductie, waarbij de zes kanalen samen slechts een derde van de datahoeveelheid van een stereo CD gebruiken. In principe staat voor de surround kanalen dezelfde kwaliteit ter beschikking als voor de frontkanalen, alleen bepaalt een coder dynamisch aan wewlk kanaal hij hoeveel bits toebedeelt. Dolby Digital werd oorspronkelijk voor de bioscoop ontwikkeld, maar is geleidelijk ook bij de Laserdisc en DVD geïntroduceerd.Dolby ProLogic: het klassieke, analoge meerkanaals geluid. Hierbij is de surround informatie binnen de beide stereokanalen gecodeerd en wordt met een decoder teruggewonnen. Die codering leidt tot verschillende ongelukkige compromissen. De ProLogic decoder levert vier signalen: links en rechts voor, midden en surround.DTS: Een door Steven Spielberg ontwikkeld digitaal meerkanaals systeem, dat in de V.S. vooral bij bioscopen in zwang is. In de DVD standaard komt het als optie voor.MPEG-1: Een afkorting die staat voor “Moving pictures expert group”. MPEG is een norm voor datareductie bij de digitale beeld- en geluidsregistratie. MPEG-1 video’s, bijvoorbeeld bij de video-CD liet de beeldkwalitatief te wensen over. Pas een verdere ontwikkeling - MPEG-2 - zorgde voor een doorbraak. Aan geluidskant bleef MPEG-1 actueel met de variant Layer II, die ook als Musicam bekend is wordt het systeem onder andere toegepast bij DAB (Digitale Audio Broadcasting), satellietradio en tweekanaals stereo voor DVD.MPEG-2: Wereldstandaard voor de beeldcodering bij digitale TV en naar het leek bij DVD. Aan geluidskant breidt MPEG-2 het Musicamproces uit tot 5.1 kanalen. Lang was dit het Europese alternatief voor de DVD geluidstak.THX: Kwaliteitsbegrip voor surround componenten. Het gaat dus niet om een meerkanaals systeem, maar uitsluitend om een kwaliteits kenmerk.3D Phonic: Pseudo surround principe met 2 luidsprekers. Met behulp van fase-effecten wordt een bepaalde ruimtelijke indruk gewekt, die echter in vergelijking met de andere systemen inferieur is.Het CD- en DVD formaat hebben de optische opslagtechniek gemeen. De informatie wordt in beide gevallen vertegenwoordigd door microscopische pits in het oppervlak van een kunststof plaatje. De verschillen zijn bepaald door de grootte van die pits. Zo hebben de kleinste DVD pits een doorsnee van slechts 0,4m, terwijl de equivalente CD pits ruim dubbel zo groot zijn: 0,83m. Op de DVD liggen de datasporen 0,74m uit elkaar, waar dit bij de CD 1,6m is. Dat maakt de dataspiraal op de DVD met 11km meer dan dubbel zo lang als die op de CD.Van de MMCD werd de tweelaags techniek overgenomen. Daarmee worden twee informatielagen onder elkaar geregistreerd, die door een halfreflecterende laag zijn gescheiden. Uit de SD hoek werd de gedachte overgenomen om twee dunnere schijfjes ruggelings tot 1 plaatje samen te voegen. Op deze manier wordt niet alleen de opslagcapaciteit verdubbeld, maar ook kromtrekken tegengegaan. Voor het overige hoeft de laserstraal minder diep de kunststof beschermingslaag binnen te dringen. De focussering en de lichtopbrengst worden zo verbeterd.Om de kleinere pits feilloos te kunnen uitlezen, wordt een rode halfgeleider laser met een golflengte tussen 635 en 650nm gebruikt; ter herinnering: de CD speler gebruikt een infrarode met 780nm. Ook de lens, die scherper moet focusseren heeft een groter diafragma. Maar zo is het al met al mogelijk om de 4,7 c.q. 9,4 of nogmaals verdubbelde ca. 17 gigabyte opslagcapaciteit te halen. Hoeveel is 17 gigabyte? Erg veel! Zo’n 8 miljoen databits. Of wel zo’n 14.000 gangbare 1,4 MB floppies vol of ook ongeveer 25 audio CD’s.Algemeen gezegd betekent dit, dat met deze vorm van High Density opname de datacapaciteit van een CD verzevenvoudigd wordt. Zowel de spoorbreedte als de pitlengte worden ongeveer gehalveerd en voor de uitlezing wordt een 635 of 650 nm rode laser gebruikt. Dat ziet er verhoudingsgewijs ongeveer zo uit: De belangrijkste parameters in vergelijking: DVD CDdoorsnee plaat 120mm 120mmplaatdikte (substraat) 2x0,6mm 1x1,2mmdoorsnee middengat 15mm 15mm standaard aftastsnelheid 3,49-3,84m/s 1,2-1,4m/skortste pitlengte 0,4mu 0,83muafstand tussen de sporen 0,74mu 1,6mugolflengte laser 650/635nm 780nmdiafragma 0,60 0,45spoordichtheid per inch 34.000 16.000bitdichtheid per inch 96.000 43.000data rate 11Mbit/s 1,2-4,8opslagcapaciteit -enkellaags, enkelzijdig 4,7GB 0,68GB -enkellaags, dubbelzijdig 9,4GB - -tweelaags, enkelzijdig 8,5GB - -tweelaags, dubbelzijdig 17GB - -eenmalige eigen opname (DVD-R) 3,8GB 0,68GB /kant -herhaaldelijke eigen opname (DVD-RAM) 2,6GB /kantbemonsteringsfrequentie audio 96kHz 44,1kHzoplossend vermogen audio 24 bit 16 bit De vier plaatconfiguraties zien er in de praktijk aldus uit: In principe had men nog verder kunnen miniaturiseren en indikken, maar dan zou het moeilijk worden om bij massaproduktie van de software de toleranties streng in de hand te houden. Er zijn ook voordelen aan de nieuwe dubbellaags technologie, al moet de optische lijm, die beide lagen verbindt van de grootst mogelijke zuiverheid zijn en in een nauwkeurig gedefinieerde dikte worden aangebracht, omdat anders de focussering van de laser gevaar loopt.Maar de dubbele laag vermindert het risico op kromtrekken en dus op uitleesfouten. De symmetrische constructie van de DVD maakt deze ook minder gevoelig voor temperatuurfluctuaties. De foutcorrectie heeft overigens een zeer krachtige werking. Burstfouten met een lengte van 2.000 bytes ofwel 4mm lengte kunnen keurig worden hersteld; daarvoor is dan wel 13% van de opslagcapaciteit (1/3 van de totale capaciteit van een CD!) voor nodig.Aan de schijnbaar wat terloops behandelde audiokant hebben we ook te maken met een aanzienlijk grotere opslagcapaciteit. De in sommige kringen gehoorde klachten over de te lage bemonsteringsfrequentie en het te geringe oplossend vermogen worden met 96kHz c.q. 24-bit ook meteen gehonoreerd. Wat er verder aan opslagruimte vrij blijft, kan worden gebruikt voor meerkanaals opnamen en/of langere speelduur. Omdat sommige muziekproducenten al in 21- of zelfs 23-bit oplossend vermogen opnemen, komt de DVD als geroepen. Het wachten is nu vooral op goede, "echte" 24-bits D/A omzetters. Moderne CD loopwerken en aftastsystemen zijn al zo goed, dat ze probleemloos kleinere en dichter op elkaar volgende pits kunnen uitlezen. Door toepassing van een rode in plaats van een infrarode laser (in afwachting van de blauwe) kan die opslagdichtheid nog verder worden vergroot, genoeg om de bij 96kHz/24-bit verdrievoudigde hoeveelheid data onder te brengen. Met name de komst van de groene of blauwe laser kan de datacapacteit nogmaals flink opvoeren, tot 50 gigabyte op één 1,2mm dik plaatje: een kleine bibliotheek op een enkel schijfje.Dankzij de kortere golflengte, de hoger oplossende optiek, de dichter tegen de binnenrand geschreven informatie, de gehalveerde afstand tussen de sporen en de eveneens gehalveerde pitlengte is die winst aan opslagcapaciteit te boeken.De dubbellaags versie maakt gebruik van een halfdoorlaatbare spiegel van halfgeleider materiaal, dat door het 3M chemieconcern wordt geleverd. Deze "verzegelt" de onderste laag. Op slechts 40 mm daarboven wordt de tweede laag aangebracht. Tijdens het uitlezen kan de laser op en neer springen; hij stelt telkens binnen 3ms weer scherp.Even afgezien van de toepassing voor videoclips kunnen de data voor DVD-video flexibel op de schijf worden ondergebracht: Vergeleken met de bestaande Video CD heeft de DVD een aanzienlijk grotere datacapaciteit (4,7GB tegen 0,68GB) en een fors hogere data transmissie verhouding (1,15Mbps vast tegenover max. 9,8 Mbps variabel). Zo kan DVD een groter aantal data in korte tijd verstrekken. DVD komt tot 720x480 pixels, MPEG 1 slechts tot de helft, 352x240, overeenkomstig 500 tegen 250 lijnen. De data compressieverhouding is ook een stuk gunstiger: 1/40 tegen 1/140.Het verschil tussen MPEG 1 en MPEG 2 datareductie kan op de volgende manier worden geïllustreerd, waarbij dankzij de variabele compressieverhouding een efficiënte registratie is gewaarborgd zonder dat nodeloos afbreuk wordt gedaan aan studio- of masterkwaliteit. De langere speelduur hoeft dus niet te worden bekocht met duidelijk mindere beeldkwaliteit. Aan de audiokant is gekozen voor Dolby Digital ofwel AC-3. Een vorm van 5.1 kanaals discrete Surround Sound, waarbij wordt gebruik gemaakt van een front links/midden/rechts luidspreker, links/rechts achter speakers en een subwoofer voor geluiden onder de 120Hz. Het geluid kan op de volgende manieren worden gecodeerd: Gelukkig is ook lineaire PCM zonder enigerlei datacompressie mogelijk. De opties daarvoor zijn logisch en bekend met naar keuze 48 of 96kHz bemonsteringsfrequentie en 16-, 20- of 24 bit oplossend vermogen.Dan nog iets over de vier beschikbare extra videofuncties.Multi-lingual functioningbiedt de mogelijkheid om stemgeluiden in verschillende talen vast te leggen en ondertitels dito.In de praktijk ziet dat er zo uit: Multi-aspect functioningheeft invloed op de breedte van het TV beeld. Dat werkt zo: Multi-story functioningBij weergave kan de gebruiker zelf kiezen tussen verschillende aflopen van een gegeven verhaal. Dit is een vorm van interactief gebruik, bijvoorbeeld als volgt: Multi-angle functioningMaximaal 9 camera-instellingen kunnen in real-time worden vastgelegd en bij weergave worden geselecteerd om verschillende scènes naadloos aaneen te lassen. Met een kinderslot is het bovendien mogelijk om voor hen ongewenste taferelen uit te sluiten. De nieuwe generatie DVD spelers is "downward compatible" en kan bestaande CD's normaal afspelen; omgekeerd laat een huidige CD speler ons in de steek bij weergave van zo'n nieuwe DVD schijf. Dit alles haakt wat de audioprestaties betreft mooi in op studio-ontwikkelingen, waar al vaak met 18-, 21-, 23- of zelfs 24-bit wordt opgenomen of waar men met interpolatiemethodes als Super Bit Mapping probeert een vergelijkbare verbetering te bereiken. Meer moeite zal men hebben met de invoering van 96kHz aftastfrequentie als nieuwe norm. De maximale opslagkwaliteit van de DVD bedraagt nu al een factor 20 meer ten opzichte van de CD. Verder kan dus worden gezorgd voor digitaal AC-3 5.1 meerkanaals geluid in Bioscoop Master kwaliteit bij het beeld. Die aanduiding 5.1 slaat op de volgens MPEG audio datagereduceerde PCM met altijd nog een datastroom van 448.000 bits/s om vijf onafhankelijke audiokanalen plus een subwoofer kanaal in CD kwaliteit te bedruipen. In de "60Hz" landen (de V.S. en Japan) zal dat vermoedelijk in Dolby AC-3 zijn, in de Europese "50Hz" landen vermoedelijk MUSICAM Surround op basis van MPEG-2, Layer 2.Dat heeft natuurlijk weer het nadeel, dat DVD software niet zonder meer over de hele wereld uitwisselbaar is aan filmkant, tenzij er meteen multinorm apparaten komen.Verder staan nog maximaal 8 in verschillende talen nagesynchroniseerde dialoog kanalen ter beschikking plus ondertitels in 32 talen.Voor de LaserDisc liefhebber, die binnenkort zonder nieuwe software komt te zitten, breken gouden tijden aan, want DVD schijfjes zullen niet alleen kleiner, maar ook beter en goedkoper zijn, is de verwachting.Ook de CD-E(rasable) lijkt zoals gezegd een vermoedelijk doodgeboren kindje. Immers, ook voor de bespeelbare DVD zijn de normen meteen vastgelegd: een "Write Once" "DVD-R" kan 3,8 GB bevatten en een naar believen vaak wisbare "DVD-RAM" 2,6GB. Kopieerbeveiliging“Regional code” is het systeem van kopieerbeveiliging voor DCD. De wereld is daartoe verdeeld in 8 regio’s met elk een eigen vorm van bescherming tegen digitaal zowel als analoog kopiëren.