Scienze

  • Materia: Scienze
  • Visto: 5603
  • Data: 2005
  • Di: Redazione StudentVille.it

Maggiore densità dei dati del DVD

I vantaggi del DVD rispetto al CD.

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La velocità lineare costante del sistema DVD è circa tre volte superiore a quella dei tradizionale CD: 3-5/4 metri al secondo (i valori sono leggermente superiori per i DVD multilayer); il valore di transfer rate è di 10.8 megabit al secondo, otto volte maggiore del valore fornito da un lettore CD a singola velocità. L'incremento generale delle prestazioni in arte giustificato dal fatto che i "pit" buche, fosse del DVD, mediante i quali il raggio laser legge i dati digitali, hanno un diametro di 0,4 micron (0,83 micron per un CD tradizionale).  Grazie alla riduzione delle piste di dati, disposte a spirale in senso orario, distano l'una con l'altra solo 0,74 micron contro il valore di 1.6 micron del CD tradizionale.  Ciò significa che nonostante le dimensioni fisiche uguali per i due supporti, in realtà, nel DVD la pista dati di ogni livello è lunga circa il doppio di quella di un tradizionale compact disc. Per leggere i dati dei DVD, contenuti in tracce di dimensioni significativamente ridotte, è necessario impiegare un laser a luce rossa visibile di lunghezza d'onda pari a 650-635 nanometri invece dei laser infrarossi impiegati nelle unità CD tradizionali che hanno una lunghezza d'onda di 780 nanometri.  Questa particolarità del sistema ha prodotto una serie di indesiderati "effetti collaterali" consistenti nella difficoltà di lettura dei CD tradizionali su un'unità DVD e sull'impossibilità di lettura dei supporti CDR nelle medesime unità.

Per entrambi i problemi sembra siano state trovate soluzioni adeguate.  Per ciò che riguarda la difficoltà di lettura dei CD tradizionali, ad essa ha posto rimedio una sofisticata gestione dei sistema di messa a fuoco della lettura laser basato su tre diverse metodologie: una lente sinqoia in grado di variare la  posizione in funzione delle caratteristiche del supporto; un set di lenti di messa a fuoco diverse per altrettanti diversi laser di lettura; una ulteriore soluzione messa a punto dal gruppo Matsushita (Panasonic, Technics), consistente i una lente al centro della quale è inserito un ologramma.  La luce che passa nella regione anulare esterna produce lo “Spot" per la lettura DvD mentre la luce passante dall'ologramma nella zona centrale della lente è in grado di leggere i pit dei tradizionali CD.

La variazione di lunghezza d'onda dei laser di lettura che impedisce la lettura dei CD-R esistenti ha indotto i costruttori di supporti vergini ad introdurre sul mercato i cosiddetti CD-R di tipo 2, la caratteristica più importante dei quali è l'adozione di una pelliccia fotosensibile in grado di essere letta, una volta incisa con i dati, indifferentemente da unità DVD e CD-R.
In fatto di Protezione dei dati, sicurezza ed affidabilità, una delle più importanti caratteristiche dei tradizionali CD è quella di offrire un sistema di controllo dei dati capace di compensare eventuali letture errate derivanti da inconvenienti come la presenza di graffi o polvere depositata sulla superficie del supporto. Le tecniche di correzione d'errore (ECC - Error Correction Code), in termini molto semplici, sfruttano algoritmi software in grado di registrare una seri di informazioni aggiuntive, a complemento dei dati veri e propri, in modo che la logica di controllo dell'hardware sia in grado di "ricostruire" eventuali da mancanti a causa di un errore in fase di lettura.  Pur se limitata allo stretto necessario, la serie di informazioni aggiuntive ruba spazio ai dati veri e propri nella misura dei 25% della capacità totale di  un CD tradizionale.Nel DVD i dati ECC (la codifica impiegata è la "Reed Solomon Product Code") occupano circa il 13% della capacità totale grazie a un miglioramento generale dell'efficienza degli algoritmi, capaci di assicurare la correzione di errori pari alla dimensione di ogni singolo settore, cioè 2048 byte.

In fase di registrazione l'insieme dei dati, correzione d'errore e dati utente, viene elaborato in maniera che, nella successiva fase di lettura, essi siano interpretati correttamente. Il processo di elaborazione sortisce come risultato quello che viene denominato codice di modulazione, che rappresenta il reale flusso di dati inciso sul supporto. Il codice di modulazione di un CD tradizionale è il risultato di un processo di codifica che trasforma 8 bit di dati utente in ben 17 bit (dati utente + ECC); nel caso dei DVD, il processo di codifica sortisce un codice di modulazione di 16 bit per 8 bit di dati utente.
Allo stato attuale esistono due principali esempi di applicazione dei DVD: il DVD-Video ed il DVD-ROM.

Il DVD-Video, le specifiche dei quale sono contenute nel Book B, è stato sviluppato per assicurare la più ampia compatibilità con i sistemi televisivi più diffusi: PAL e NTSC con formato schermo 16:9 e 4:3.  Nella versione a singolo layer e singola faccia un DVD può memorizzare 133 minuti di video ad una risoluzione di 500 linee e con una riproduzione cromatica di elevata qualità.Il DVD-Video offre prestazioni paragonabili per qualità a quelle ottenibili seguendo le specifiche dello standard CCIR-601 (D1), sviluppato per le applicazioni professionali di produzione video, ma tale standard presuppone un data rate di 167 megabit al secondo, un valore di transfer rate che in un DVD da 4.7 Gigabyte non consentirebbe la memorizzazione di più di 4 minuti di video.  Il problema è stato risolto con l'adozione delle sofisticate tecniche di compressione offerte dalla codifica MPEG2, la seconda versione dello standard di compressione sviluppato dal Moving Picture Experts Group. 

Analogamente alla precedente versione, il codec MPEG2 analizza i dati corrispondenti alle immagini video selezionando le ripetizioni o ridondanze nell'immagine, che rappresentano oltre il 95% dei dati digitali relativi ad un segnale video, e dopo averle compresse provvede a memorizzare le variazioni significative per la corretta restituzione del filmato.
Il sistema di codifica MPEG2 opera, al contrario dei precedente MPEG1, svolgendo il processo in più fasi due delle quali sono quelle più importanti: nella prima viene analizzata la complessità dei video da comprimere; nella seconda il codec procede alla compressione adattandola alla complessità delle informazioni.  Con l'impiego di questa tecnica la banda passante e la quantità di informazioni generata viene ridotta in media dei 30% rispetto ad un sistema di compressione ad indice fisso.Ulteriori processi di codifica permettono la generazione dei flussi audio, delle sincronizzazioni, dei flussi di dati riguardanti la navigazione (è possibile interdire l'uso delle funzioni che influenzano la normale sequenza di riproduzione, come ricerca, skip e riproduzione programmata).Conforme alle norme dello standard ISO/IEC 13818 la codifica MPEG2 richiede l'impiego di chip dedicati anche se l'introduzione sul mercato della nuova generazione di chip lntel MMX lascia prevedere la possibile utilizzazione delle nuove caratteristiche di questi processori per il trattamento via software della codifica MPEG2 al quale già alcune software house stanno lavorando.  Mediamatics, ad esempio, ha sviluppato uno standard denominato Motion Video Collaborative Compression Architecture (MVCCA) che dovrebbe consentire la decodifica MPEG sui sistemi equipaggiati con il processare Pentium MMX 200 MHz esclusivamente impiegando un adattattore grafico ad alte prestazioni ed un opportuno software; il controller video in grado di svolgere questa funzionalità avrebbe già un nome: DVD MPEG-2 accelerated video controller e sarebbero già molti i nomi di produttori (ATI Technologies, Cirrus Logic, Diamond Multimedia, Matrox, Number 9, OAK Technology, S3, Trident Microsystems) che sono in procinto di sviluppare adattatori video di tale tipo.

L'altro tipo di applicazione attualmente esistente per il DVD, ovvero il DVD-ROM, è in pratica la descrizione delle caratteristiche fisiche del DVD e del formato di memorizzazione dei dati.  Le specifiche Micro UDF/ISO 9660 Bridge (delle quali si è precedentemente scritto in queste note) consentono la memorizzazione di file di lunghezza massima pari ad 1 Gigabyte, ma soprattutto consentono il trasferimento dei dati dal DVD ad una velocità otto volte maggiore di quella nominale dei più "vecchio" CD-ROM.

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