DVD, DVD audio e DVD-ROM (DVD-R, DVD-RW, DVD+W, DVD+RW)
Il DVD (Digital Versatile Disc, più raramente Digital Video Disc) è un'«alternativa» al disco compatto (CD) la cui capacità è sei volte più importante (per il supporto DVD di capacità più piccola, single-layer, single-sided). Il formato DVD è stato previsto per fornire un supporto di immagazzinamento universale mentre il CD era originariamente previsto solamente come supporto audio.
Presentazione del DVD
Il formato DVD è previsto per rendere i dati indirizzabili e accessibili in modo aleatorio (non in sequenza). Esso ha una struttura complessa, che permette una maggiore interattività, ma che necessita dell'utilizzo di microprocessori evoluti. Il formato DVD era prodotto originariamente (a partire dal 15 settembre 1995) da un consorzio di dieci società dell'universo multimediale (Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner e Toshiba). A partire dal 1997, un nuovo consorzio, battezzato «DVD Forum» ha sostituito l'iniziale.
Un DVD può facilmente essere confuso con un CD dato che i due supporti sono dei dischi in plastica di 12 cm di diametro e 1.2 mm di spessore e il loro lettore si basa sull'utilizzo di un raggio laser. Tuttavia, i CD utilizzano un laser ad infrarossi con una lunghezza d'onda di 780 nanometri (nm) mentre i masterizzatori di DVD utilizzano un laser rosso con una lunghezza d'onda di 635 nm o di 650 nm. Inoltre, i lettori CD utilizzano generalmente una lente la cui focale vale 0,5, mentre i lettori di DVD sono basati su una lente con una focale di 0,6. Così, i DVD hanno degli alveoli con una dimensione minima di 0,40µ con uno spazio di 0,74µ contro gli 0,834µ e 1,6µ per il CD:
Il vantaggio del DVD sta essenzialmente nella sua capacità di memorizzazione, che ne fa il supporto per eccellenza per il video. Un DVD di 4,7 Gb permette quindi di memorizzare più di due ore di video compressi in MPEG-2 (Motion Picture Experts Group), un formato che permette di comprimere le immagini mantenendo una grande qualità di immagine.
Struttura hardware
I DVD esistono in versioni "single layer" e "dual layer", sigla DL. Questi ultimi sono costituiti da uno strato traslucido semi riflettente a base d'oro e da uno strato riflettente opaco a base d'argento, separati da uno strato di collegamento (bonding layer). Per leggere questi due strati, il lettore dispone di un laser che può cambiare di intensità modificando la sua frequenza e la sua focale:
Con un'intensità ridotta il raggio è riflesso sulla superficie dorata superiore;
Con un'intensità più elevata il raggio attraversa il primo strato ed è riflesso sulla superficie argentata inferiore.
Lo strato inferiore ha tuttavia una densità ridotta. Inoltre l'informazione vi è memorizzata «al contrario» su una spirale contraria, per limitare il tempo di latenza al passaggio da uno strato all'altro:
Inoltre, esistono dei DVD in versione lato semplice o doppio, come i dischi in vinile. Nel secondo caso, l'informazione è stoccata su entrambi le parti del supporto. Si distinguono generalmente 4 grandi famiglie di supporti DVD, che hanno diverse capacità secondo le loro caratteristiche hardware:
| Tipo di supporto | Caratteristiche | Capacità | Tempo musicale equivalente | Numero di CD equivalente |
|---|---|---|---|---|
| CD | 650Mb | 1h14 min | 1 | |
| DVD-5 | lato semplice, strato semplice | 4.7 GB | 9h30 | 7 |
| DVD-9 | lato semplice, strato doppio | 8.5 GB | 17h30 | 13 |
| DVD-10 | lato doppio, strato semplice | 9.4 GB | 19h | 14 |
| DVD-17 | lato doppio, strato doppio | 18 GB | 35h | 26 |
Formati standard di DVD
Le specifiche ufficiali dei DVD si suddividono in cinque libri:
Il libro A (Book A) per il DVD-ROM;
Il libro B (Book B) per il DVD Video;
Il libro C (Book C) per il DVD audio;
Il libro D (Book D) per il DVD non riscrivibile (DVD-R) e il DVD riscrivibile (DVD-RW). Il formato DVD-R è un formato scrivibile una sola volta (Write-Once), mentre il formato DVD-RW è un formato riscrivibile, che permette la cancellazione e la modifica dei dati grazie ad una fase capace di cambiare di stato;
Il libro E (Book E) per il DVD riscrivibile (anche DVD-RAM, per DVD Random Access Memory). Il DVD-RAM è un supporto riscrivibile che utilizza una tecnologia di cambiamento di fase per la registrazione. I DVD-RAM sono in realtà delle cartucce composte da un case e da un DVD. Alcune cartucce sono rimovibili, per permettere la lettura di un DVD-RAM in un lettore DVD da salotto.
Formati standard di DVD registrabili
Attualmente esistono 3 formati di DVD registrabili:
DVD-RAM di Toshiba © e Mastsushita ©. Si tratta di un formato utilizzato principalmente in Giappone;
DVD-R / DVD-RW, creato dal DVD Forum. I DVD di formato DVD-R sono registrabili una sola volta mentre quelli DVD-RW sono riscrivibile per circa 1000 registrazioni. Il formato DVD-R, nonché il formato DVD-RW, permettono di ottenere una capacità totale di 4,7 GB;
DVD+R/DVD+RW, creati da Sony e Philips nel quadro della DVD+RW Alliance, che comprende, oltre alle prime due, le società Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi/Verbatim, Ricoh, Thomson e Yamaha.
Questi tre formati sono non compatibili fra loro, nonostante le loro performance si equivalgano. Il formato DVD-RAM non sarà spiegato in dettaglio, dato che è usato soprattutto in Giappone. I formati DVD-R(W) e DVD+R(W) sono invece ampiamente utilizzati in Europa.
DVD-R/RW
Il formato DVD-R/DVD-RW si basa su una tecnica detta di «pre-pits». Come i CD scrivibili (CD-R), i DVD scrivibili e riscrivibili utilizzano una «pre-groove» (spirale precedentemente masterizzata sul supporto), ondulante secondo una curva sinusoidale detta wobble.
La pre-groove permette di definire il posizionamento della testata di registrazione sul supporto (chiamato tracking) mentre la frequenza di oscillazione permette al masterizzatore di regolare le velocità. Le informazioni di indirizzamento (posizione dei dati) sono invece definite mediante delle tracce pre-masterizzate sul supporto, (detti header) tra le tracce del disco (detti solchi), battezzati «land pre-pits» (abbreviato in LPP):
I pre-pits costituiscono così un secondo segnale che serve al posizionamento dei dati. Quando il laser incontra un pre-pit, appare nell'oscillazione un picco di ampiezza, che indica la masterizzatore dove masterizzare il dato. Le specifiche del DVD-R precisano che un pre-pit deve avere lunghezza di almeno un periodo (1T). Il formato DVD-R/DVD-RW propone delle funzionalità di gestione degli errori, essenzialmente software (dette Persistent-DM e DRT-DM).
DVD+R/RW
Il formato DVD+R/DVD+RW utilizza una spirale la cui oscillazione (wobble) ha una frequenza molto più elevata rispetto ai DVD-R (817,4 kHz per i DVD+R contro 140,6 per i DVD-R) e gestisce l'indirizzamento grazie ad una modulazione della fase di oscillazione, cioè una codifica per inversione della fase detta ADIP (ADdress In Pre-groove). L'inversione di fase avviene ogni 32 periodi (32T):
Il formato DVD+RW offre una funzionalità di correzione degli errori detta DVD+MRW (Mount Rainier for DVD+RW abbreviata in Mt Rainier for DVD+RW) che permette di segnalare i blocchi difettosi. Inoltre, se in blocco vi sono dei dati leggibili, un meccanismo permette di spostarli su un blocco sano e aggiornare la tabella di allocazione dei file (si parla allora di Logical to Physical Address Translation).
Ancora, nelle specifiche è prevista una verifica di secondo livello, che permette di verificare gli errori presenti sul disco, quando il lettore non è attivo. L'utente può tuttavia leggere il supporto o espellerlo in qualsiasi momento, nel qual caso le verifiche continueranno dove si erano fermate non appena il lettore sarà ancora in azione.
Differenze fra DVD+ e DVD-
In generale il metodo di indirizzamento utilizzato dai DVD+R (modulazione di fase) ha una maggiore resistenza alle perturbazioni elettromagnetiche rispetto al metodo pre-pits. In effetti, durante la masterizzazione, il masterizzatore deve leggere anche i pre-pit per posizionare correttamente i dati sul supporto. Ora, la luce emessa dal laser può provocare delle perturbazioni.
D'altra parte, considerando il periodo corrispondente alla lunghezza di un pre-pit (1T), i pre-pit sono tanto più difficili da rilevare quanto più la velocità di lettura è elevata. Non ci si deve quindi stupire se il primo masterizzatore 16x commercializzato è stato in formato DVD+RW.
Così, il formato DVD+R(W), che dispone di specifiche più recenti, propone delle performance migliori nonché delle funzionalità supplementari. Dall'altro lato però, il formato DVD-R(W) è stato ratificato dal DVD Forum e corrisponde al formato iniziale, anche se la maggior parte dei lettori (soprattutto casalinghi) sono compatibili.
I masterizzatori di DVD supportano generalmente i due formati di dischi. In conclusione, considerando la sua migliore compatibilità con gli impianti casalinghi, il formato DVD-R(W) è da preferire per la creazione di DVD Video, mentre il formato DVD+R(W) comporta dei vantaggi per la creazione di DVD di dati.
DVD DL
Il termine «DVD DL» (DVD Dual Layer) designa i DVD registrabili doppio strato. Questi supporti, che propongono una maggiore capacità di immagazzinamento rispetto ai DVD semplici, utilizzano una tecnologia simile ai DVD-9 (DVD pressati in doppio strato).
Struttura software
Un DVD è costituito principalmente da tre zone che rappresentano la «zona di informazione» (information area):
La zona Lead-in Area (talvolta siglata LIA) che contiene solamente le informazioni sul contenuto del supporto (queste sono memorizzate nella TOC, Table of Contents, tradotta tabella dei contenuti). La zona Lead-in serve al lettore per seguire le tracce in spirale per poter sincronizzarsi con i dati presenti nella zona programma;
La zona Programma (Program Area) è la zona che contiene i dati;
La zona Lead-Out (talvolta siglata LOA), contiene i dati nulli (il silenzio per un DVD audio) e indica la fine del CD:
Un DVD registrabile contiene, oltre alle tre zone sopra descritte, una zona detta PCA (Power Calibration Area) e una zona RMA (Recording Management Area) posta prima della zona Lead-In.
La PCA può essere vista come una zona di test per il laser per permettergli di adattare la propria potenza al tipo di supporto. È grazie a questa zona che è possibile la commercializzazione di supporti vergini che utilizzano degli strati riflettenti e dei coloranti organici differenti. Ad ogni calibrazione, il masterizzatore annota che ha effettuato una prova, fino ad un massimo di 99 prove per media possibili.
Sistema di file e cartelle
I DVD utilizzano il sistema di file UDF (Universal Disk Format). Per mantenere una certa compatibilità con i vecchi sistemi operativi, è stato sviluppato un sistema di file ibrido, chiamato «UDF Bridge», che supporta l'UDF e il sistema di file ISO 9660 usato per i CD-ROM. È tuttavia importante notare che i lettori di DVD Video e di DVD Audio supportano solamente il sistema UDF.
Struttura di un DVD Video
Un DVD video può contenere dei dati destinati a degli impianti casalinghi nonché dei dati addizionali che possono essere letti da un computer. Un DVD-Video ha un'organizzazione gerarchica delle proprie cartelle che permette di contenere dei dati video e audio. Si basa solitamente sulla struttura seguente:
La cartella principale, detta VIDEO_TS (per Video Title Sets), destinata a contenere i file del DVD Video. La cartella AUDIO_TS riguarda i DVD-Audio ma la sua presenza è talvolta richiesta per alcuni lettori DVD di salotto. JACKET_P contiene le immagini della custodia del DVD. È infine possibile aggiungervi altre cartelle, che possono essere lette su un computer.
Un DVD video è composto da un certo numero di elementi, presenti nella cartella VIDEO_TS:
Un gestore video (VMG, per Video Manager). Il VMG contiene generalmente il o i video di introduzione, nonché i menu che danno accesso agli altri titoli video (compresi i sotto menu).
Uno o più gruppi di titoli video (VTS, per video titles sets), che contengono i titoli video.
I «titoli video» corrispondono a dei film, dei video o degli album. Un titolo è composto da un «insieme di oggetti video» (VOBS, Video Object Block Sets), ognuno composto:
Da un «file di controllo» (detto VTSI, per Video Title Set Information), e contenente i dati di navigazione;
Da uno o più oggetti video (VOB, Video Object Block). L'oggetto video (VOB) è l'elemento di base del DVD. Esso contiene dei dati video, audio e delle immagini multiplexate, in formato MPEG2. Così, un file VOB può essere letto da un lettore video software cambiando la sua estensione in «.MPG». Le specifiche del DVD impongono che ogni file VOB non superi un gigabyte (1 GB). Ogni VOB è a sua volta composto da «celle» (Cells), che rappresentano i diversi clip video o audio che compongono il VOB: ad esempio i capitoli video o le canzoni di un album;
Da una copia del VTSI (VTSI Backup).
Un DVD può contenere fino a 99 titoli (VTS), ognuno suddiviso fino a 10 capitoli. Così, la cartella VIDEO_TS contiene abitualmente tre tipi di file con le seguenti estensioni:
IFO con le informazioni di navigazione (corrisponde a Video Manager);
VOB (Video Object Block) con i flussi video, i differenti canali audio nonché i sottotitoli di un titolo video;
BUP (BUP significa Backup), con una copia dei file IFO, nel caso non siano leggibili:
Il file particolare detto VIDEO_TS.IFO (IFO significa informazione) contiene le informazioni necessarie al lettore per visualizzare il menu principale. Esso è accompagnato dal file VIDEO_TS.VOB, che contiene il clip di animazione dell'introduzione, nonché un file di salvataggio (detto VIDEO_TS.BUP).
Zone
I DVD Video sono concepiti per poter essere consultati in alcune regioni del mondo: si tratta di una suddivisione in zone (prevista inizialmente per limitare la diffusione di copie illegali). È quindi teoricamente impossibile leggere un DVD di una zona se ci si trova in un'altra. Tuttavia, la maggior parte dei lettori DVD per computer e una gran parte di quelli casalinghi possono essere «sbloccati» grazie a delle utility:
Foto: © Pixabay.
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