DVD

Os princípios básicos
Um DVD é muito similar a um CD, mas ele tem uma capacidade de armazenar dados muito maior. Um DVD padrão guarda cerca de sete vezes mais dados do que um CD. Esta enorme capacidade significa que um DVD possui espaço suficiente para armazenar um filme codificado em MPEG-2, além de um monte de outras informações.
Eis o conteúdo típico de um filme em DVD:
· Até 133 minutos de vídeo em alta resolução, em formato letterbox (com tarjas) ou pan-and-scan (tela larga) com 720 pontos de resolução horizontal (a taxa de compressão de vídeo é normalmente de 40:1 em MPEG-2);
· Trilha sonora apresentada em até oito idiomas usando 5.1 canais de som surround (ambiente) dolby digital;
· Legendas em até 32 idiomas.

O DVD também pode ser usado para armazenar quase oito horas de música de cada lado, com qualidade de CD.

O formato oferece muitas vantagens em relação às fitas VHS:
· A qualidade da imagem do DVD é melhor e muitos DVDs possuem som Dolby Digital ou DTS, que é muito mais próximo do som que você vivência em uma sala de cinema;
· Muitos filmes em DVD possuem um índice na tela em, que o criador marcou muitas das partes significativas do filme, algumas vezes com uma foto. Se você seleccionar a parte do filme que quer ver com seu controle remoto, o aparelho de DVD o levará directamente àquela parte, sem necessidade de rebobinar ou avançar rapidamente;
· Os aparelhos de DVD são compatíveis com os CDs de áudio;
· Alguns filmes em DVD possuem tanto o formato letterbox, que se adequa às TVs de tela larga (widescreen), quanto o formato de TV padrão, para que você escolha;
· Os filmes em DVD podem ter diversas trilhas sonoras e fornecer legendas em diferentes idiomas. Os filmes estrangeiros podem lhe dar a oportunidade de escolher entre a versão dobrada em seu idioma ou a trilha sonora original com legendas traduzidas.

Armazenando dados em um DVD
Os DVDs possuem o mesmo diâmetro e espessura que os CDs e são feitos usando os mesmos materiais e métodos de fabricação. Assim como no CD, os dados em um DVD são codificados na forma de pequenas cavidades e saliências na trilha do disco.
Um DVD é composto de várias camadas de plástico que totalizam uma espessura de cerca de 1,2 milímetro. Cada camada é criada por injecção de plástico policarbonato moldado. Esse processo forma um disco que possui saliências microscópicas na forma de uma única, contínua e extremamente longa trilha espiral de dados. Falaremos sobre os ressaltos mais tarde.
Assim que as peças transparentes de policarbonato são formadas, uma fina camada reflectora de alumínio é micropulverizada sobre o disco, cobrindo as saliências. O alumínio é usado por trás das camadas internas, mas uma camada de ouro semi-refletora é usada para as camadas externas, permitindo que o laser focalize através das camadas externas e atinja as camadas internas. Depois que todas as camadas são feitas, cada uma é revestida com uma laca, prensadas juntas e curadas sob luz infravermelha. Nos discos de camada única, a etiqueta é aplicada por serigrafia sobre o lado não legível. Os discos de camada dupla contém impressão somente na área não legível próxima ao furo central. As secções transversais dos diversos tipos de DVDs finalizados (fora de escala) se parecem com isto:
Cada camada gravável de um DVD possui uma trilha espiral de dados. Nos DVDs de camada única, a trilha sempre circula do lado interno para o externo do disco. O fato de a trilha espiral se iniciar no centro significa que um DVD de camada única poderia ser menor do que 12 centímetros, se desejado.
O que a imagem à direita não pode transmitir é a ideia de quão incrivelmente minúscula é a trilha de dados: apenas 740 nanômetros separam uma trilha da próxima (um nanômetro é um bilionésimo de um metro). E cada uma das saliências alongadas que compõem a trilha possui 320 nanômetros de largura, um comprimento mínimo de 400 nanômetros e uma altura de 120 nanômetros. A seguinte figura ilustra o que se veria ao olhar as saliências através da camada de policarbonato.
Frequentemente ouve-se falar de "cavidades" em vez de saliências em um DVD. Elas aparecem como cavidades no lado do alumínio, mas no lado de leitura do laser, elas são saliências.
As dimensões microscópicas dos ressaltos tornam a trilha espiral de um DVD extremamente longa. Se você pudesse arrancar a trilha de dados de um DVD e esticá-la em uma linha recta, ela teria quase 12 quilómetros de comprimento! Isso significa que um DVD de lado duplo e camada dupla teria 48 quilómetros de dados!

Armazenamento de dados: DVD X CD
Os DVDs podem armazenar muito mais dados do que os CDs por algumas razões:
· maior densidade de armazenamento de dados
· menos espaço sem dados, maior área útil
· armazenamento multicamadas

Maior densidade de armazenamento de dados
Os DVDs de lado e camada únicos podem armazenar cerca de sete vezes mais dados do que os CDs. Uma grande parte desse aumento decorre do fato de as cavidades e trilhas serem menores nos DVDs.
Vamos tentar ter uma ideia de quantos dados a mais podem ser armazenados no espaçamento mais apertado das cavidades de um DVD. O passo da trilha de um DVD é 2,16 vezes menor e o comprimento mínimo da cavidade para um DVD de camada única é 2,08 vezes menor do que em um CD. Multiplicando esses dois números, descobrimos que há espaço para cerca de 4,5 vezes mais cavidades em um DVD. Então de onde vem o restante do aumento de capacidade?

Menos espaço sem dados, maior área útil
Num CD, há muita informação extra codificada no disco para permitir a correcção de erros - essa informação é, na verdade, apenas uma repetição da informação que já está contida no disco. O esquema de correcção de erros que um CD utiliza é bastante antigo e ineficiente em comparação ao que é utilizado nos DVDs. O formato DVD não desperdiça tanto espaço, o que o habilita a armazenar mais informações reais. Outra maneira pela qual os DVDs obtêm maior capacidade é por meio da codificação de dados em uma área ligeiramente maior do disco do que a área utilizada num CD.

Armazenamento multicamadas
Para aumentar ainda mais a capacidade de armazenamento, um DVD pode ter até quatro camadas, duas de cada lado. O laser que lê o disco, na verdade, pode focalizar a segunda camada através da primeira. Você pode estar imaginando por que a capacidade de um DVD não dobra quando se adiciona uma segunda camada ao disco. Isso acontece porque as cavidades de um disco de camada dupla precisam ser um pouco maiores, em ambas as camadas, em relação a um disco de camada única. Isso ajuda a evitar a interferência entre as camadas, que poderiam causar erros durante a execução do disco.

O formato DVD vídeo
Apesar de sua capacidade de armazenamento ser enorme, os dados de vídeo de um filme de longa-metragem sem compressão nunca caberiam em um DVD. Para que um filme caiba em um DVD, é necessário fazer a compressão de vídeo.
Quando os filmes são colocados em DVDs, eles são codificados no formato MPEG-2 e então armazenados no disco. Esse formato de compressão é um padrão internacional bastante aceito. Seu aparelho de DVD contém um descodificador de MPEG-2 que pode descomprimir os dados de um filme tão rapidamente quanto você o assiste.

O formato MPEG-2 e a redução de tamanho dos dados
Um filme geralmente é gravado em uma velocidade de 24 quadros por segundo. Isso significa que 24 imagens são exibidas na tela do cinema a cada segundo. As televisões americanas e japonesas usam um formato chamado NTSC, o qual exibe um total de 30 quadros por segundo. Entretanto, elas fazem isso em uma sequência de 60 campos, cada um dos quais contém linhas alternadas da imagem. Outros países usam o formato PAL, que exibe 50 campos por segundo, porém com maior resolução (veja Como funciona a formatação de vídeos para detalhes sobre esses formatos). Por causa das diferenças na taxa de quadros e resolução, um filme em MPEG precisa ser formatado para o sistema NTSC ou PAL.
O codificador MPEG que cria o arquivo do filme comprimido analisa cada quadro e decide como codificá-lo. A compressão usa um pouco da mesma tecnologia ainda utilizada para a compressão de fotografias para eliminar dados redundantes ou irrelevantes. Ela também usa informações de outros quadros para reduzir o tamanho total do arquivo. Cada quadro pode ser codificado de uma das seguintes maneiras:
· Como um intraquadro – um intraquadro contém os dados da imagem completa para todo o quadro. Este método de codificação proporciona a menor compactação;
· Como um quadro predito – um quadro predito contém informações suficientes para informar o aparelho de DVD como exibir o quadro com base no intraquadro ou no quadro predito exibido mais recentemente. Isso significa que o quadro contém os dados relacionados somente às mudanças a partir do quadro anterior;
· Como um quadro bidirecional – para exibir este tipo de quadro, o aparelho deve possuir a informação proveniente do intraquadro ou quadros preditos circundantes. Utilizando os dados dos quadros circundantes mais próximos, ele usa a interpolação (algo como o cálculo da média) para estimar a posição e a cor de cada pixel.

Dependendo do tipo de cena que é convertida, o codificador decidirá quais tipos de quadro usar. Se um noticiário estiver sendo convertido, ele poderá usar muito mais quadros preditos, porque a maioria das cenas permanece inalterada de um quadro para outro. Por outro lado, se for um filme de acção intensa, no qual as coisas mudam muito rápido de um quadro para outro, será necessário codificar mais intraquadros. O noticiário seria comprimido para um tamanho muito menor do que uma sequência de acção.

DVD áudio
DVD áudio e DVD vídeo têm formatos diferentes. Os discos e os aparelhos de DVD áudio são relativamente raros no momento, mas se tornarão mais comuns. A diferença na qualidade do som será notável. Para tirar vantagem da maior qualidade dos discos de DVD áudio, você precisará de um aparelho de DVD com um conversor digital para analógico (DAC) de 192 kHz/24 bits. A maioria dos aparelhos de DVD possui somente um conversor digital para analógico de 96 kHz/24 bits. Assim, se você quiser ouvir discos de DVD áudio, não deixe de procurar por um aparelho com um conversor digital para analógico de 192 kHz/24 bits.
As gravações em DVD áudio podem fornecer uma qualidade de som melhor que a dos CDs. A tabela abaixo relaciona a taxa de amostragem e a exactidão de gravações em CD e a taxa de amostragem e a exactidão máximas das gravações em DVD. Os CDs podem guardar 74 minutos de música. Os discos de DVD áudio podem guardar 74 minutos de música com seu nível de qualidade mais alto, áudio de 192 kHz/24 bits. Abaixando a taxa de amostragem ou a exactidão, os DVDs podem ser fabricados para guardar mais músicas. Um disco de DVD áudio pode armazenar até duas horas de música em 6 canais, a 96 kHz/24 bits, com qualidade superior à de um CD. Baixando ainda mais as especificações, um disco de DVD áudio pode guardar quase sete horas de áudio com qualidade de CD. Enquanto uma gravação ideal seguiria exactamente a forma de onda bruta, as gravações digitais fazem amostras do som em frequências diferentes e, assim, perdem uma parte dos dados.

DVD-RAM
Este tipo de mídia é encontrado em quatro capacidades: 2,6 GB, 4,7 GB, 5,2 GB e 9,4 GB. Esta mídia é regravável, isto é, funciona de maneira similar a um CD-RW. O disco DVD-RAM necessita de um gravador de DVD-RAM tanto para ser gravado quanto para ser lido. O disco DVD-RAM normalmente está acondicionado dentro de uma caixa chamada caddy. Nos discos do tipo 1 o DVD-RAM não sai do caddy, enquanto nos discos do tipo 2 é possível remover o DVD-RAM de seu caddy. Esta mídia não é compatível com unidades de DVD-ROM nem com DVD players comerciais. Sua principal vantagem sobre o DVD-RW é a quantidade de vezes em que pode ser regravada. Estima-se que o DVD-RAM pode ser regravado 100.000 vezes, enquanto estima-se que o DVD-RW só pode ser regravado 1.000 vezes.·Este tipo de mídia é equivalente ao CD-R, só que com 4,7 GB de capacidade, isto é, é um disco onde os dados podem ser gravados uma única vez. Existem dois tipos de mídia DVD-R:
DVD-RA (autoria) e DVD-RG (uso geral).
A mídia DVD-RA deve ser usada quando o disco de DVD será enviado a uma fábrica para a gravação de DVDs comerciais em escala industrial, necessitando de gravador DVD-RA. Para uso caseiro, a mídia e o gravador a serem usados é a de uso geral, DVD-RG. A maioria dos DVD players comerciais toca esta mídia sem problemas, então esta é uma opção para você usar na gravação em DVD de seus próprios filmes. Note porém que alguns players mais antigos não aceitam mídias DVD-R. Esta mídia também pode ser lida em unidades DVD-RAM e DVD+R.

DVD-RW
É a versão do DVD-R que permite ser regravado. Para usar este tipo de mídia você precisará comprar um gravador DVD-RW. Os gravadores DVD-RW normalmente gravam também mídias DVD-R, CD-R e CD-RW. Da mesma forma que ocorre com o DVD-R, os discos DVD-RW podem ser tocados em DVD players comerciais mais novos sem problemas. Aparelhos comerciais mais antigos podem não reconhecer a mídia, recusando-se a tocar o disco. Para tocar um disco DVD-RW, players comerciais necessitam que o disco esteja finalizado. Após o disco estar finalizado, você só pode gravar novos dados nele reformatando o disco, o que faz com que todos os dados gravados sejam perdidos.

DVD+R
O DVD+R é, como o DVD-R, um disco de 4,7 GB que pode ser usado para gravar filmes e assistir em DVD players comerciais. Apesar de ter a mesma função e a mesma capacidade, um disco DVD+R só pode ser gravado em gravadores DVD+R, enquanto que discos DVD-R só podem ser gravados em gravadores DVD-R. Existem no mercado gravadores que conseguem gravar os dois tipos de mídia, chamados gravadores DVD±R. Na prática, a diferença da mídia DVD-R para a DVD+R é o desempenho: discos DVD+R são lidos mais rapidamente do que discos DVD-R. Esta diferença só é sentida se você usar o disco DVD para gravar arquivos comuns, isto é, usar como uma mídia de backup, já que para assistir filmes o desempenho é o mesmo.

DVD+RW
É a versão regravável do DVD+R e tudo o que foi dito sobre o DVD+R é válido para o DVD+RW. Somente os DVDs players mais novos conseguem tocar discos com filmes gravados neste formato. Existem gravadores no mercado capazes de gravar tanto discos DVD-RW quanto DVD+RW. Estes gravadores são chamados DVD±RW. Da mesma forma que o DVD-RW, o disco precisa estar finalizado para tocar em DVD players comerciais, sendo que para gravar novos dados no disco após ele estar finalizado é necessário reformatá-lo, o que faz com que todos os dados sejam apagados. Gravadores DVD+RW normalmente são capazes de ler discos DVD-RW (mas não de gravá-los) e vice-versa.

Desvantagens
- Nos discos ópticos usuais (CD/DVD) com número crescente de camadas informativas um sinal começa a degradar-se. Explica-se pelo fato que estas tecnologias usam um sinal reflectido, significa que há uma necessidade de superfície espelhada. Isso é porque na tecnologia de DVD uma camada externa é feita para ser semitransparente a fim permitir que um laser alcance.
E um sinal quando passa uma camada externa deixar uma parte de sua energia por causa de reflectir. Os sinais reflectidos de ambas as camadas interferem por causa de sua coerência, elas resultam na perda do sinal útil. O número crescente das camadas agrava isto, criando um efeito de interferência múltipla entre as camadas o que faz a leitura mais complicada. O problema pode ser resolvido melhorando detetor-receptores, mas é possível somente no laboratório.
- Os formatos reflexivos do disco (tais como o CD e o DVD) têm uma limitação prática de aproximadamente de duas camadas, primeiramente devido à interferência, ao scatter, e à conversa da cruz do inter-layer
- O DVD está limitado as duas camadas
- Menos Durabilidade e capacidade menos elevada, FMDs pode suportar umas condições mais extremas (temperatura, vibração, etc.) durante a manufactura do que os CD e do DVDs.
- Diversas camadas podem ser lidas em uma vez, ao contrário de DVD onde as reflexões limitam essa habilidade
- Além disso, os discos multi-layer reflexivos encontraram dificuldades tecnológicas consideráveis na manufactura dos meios proporcionais com as exigências para a qualidade óptica. Para estas razões os esforços da pesquisa em tecnologias reflexivas multi-layer foram abandonados.