DVD (Digital Versatile Disc)

Informática. Computación. Hardware. Sistemas de almacenamiento de la información. Discos digitales. Estructura de un DVD (Digital Versatile Disc). Diferencias DVD (Digital Versatile Disc) y CD (Compact Disc)

  • Enviado por: Carlos Zarazua Ramos
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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EL DVD

Fueron las compañias cinematográficas las primeras en pensar en CD de alta capacidad, con mejor calidad sonora y visual y más barato que las cintas VHS. Así, utilizando MPEG-2 como protocolo de compresión, el mismo de la televisión digital, es posible almacenar una película completa con sonido digital multicanal en un disco DVD.

La necesidad de una mayor capacidad con juegos que ocupan varios CDs, enciclopedias de hasta 8 CD-ROMs y programas como Corel con 4 CD-ROMs, hace el DVD una tecnología sumamente interesante para el PC.

Los formatos existentes actualmente del DVD son los siguientes:

  • DVD-ROM: método de almacenamiento de sólo lectura de alta capacidad.

  • DVD-Vídeo: almacenamiento digital para películas.

  • DVD-Audio: similar al CD-Audio, pero de mayor capacidad.

  • DVD-R: para una sola grabación y múltiples lecturas; similar al CD-R.

  • DVD-RAM: variante gravable y re-gravable del DVD; similar al CD-RW.

Además, con el mismo tamaño que los CDs, 120mm de diámetro y de 1,2mm de grosor, el disco DVD puede llegar a almacenar hasta 17GB de información, con transferencia superiores al CD-ROM y con tiempos de acceso similares. Existen 4 versiones del DVD atendiendo a su capacidad:

  • DVD-5: de una sola cara, con una sola capa y una capacidad de 4,7GB.

  • DVD-9: de una sola cara, con doble capa y una capacidad de 8,5GB.

  • DVD-10: de doble cara, con una sola capa y una capacidad de 9,4GB.

  • DVD18: de doble cara, con doble capa y una capacidad de 17GB.

COMO FUNCIONA

Se requieren dos moldes para hacer un disco DVD, que consta de dos discos de 0,6mm pegados, que se unen en un proceso de unión en caliente para los de una capa y con un proceso de unión UV para los de dos capas. En los de doble capa, se añade una capa semi-reflectante para que se puedan leer ambas capas desde una misma cara del disco.

El secreto para la alta capacidad en una superficie igual a la de los CDs es que el tamaño mínimo de una marca en un DVD de una cara es de 0,44 micras, frente a las 0,83 micras del CD; además, la distancia entre marcas es de 0,74 micras, frente a las 1,6 micras para el CD. Todo ello da lugar a la posibilidad de hacer hasta 4 veces más marcas que en un CD, es decir, a mayor densidad de datos, o lo que es lo mismo, mayor capacidad.

El tamaño más pequeño de cada marca, por tanto, implica también un láser de menor longitud de onda, que en el DVD es de 635 nanómetros, frente a los 780 nanómetros del láser del CD.

Otra característica importante es que cada capa de datos del disco DVD puede leerse desde la misma cara que la primera capa o desde la cara contraria, pero los datos se almacenan en una pista espiral inversa, de modo que el láser solamente tiene que hacer un pequeño ajuste muy rápido para leer la segunda capa.

Utilizando el estándar UDF, se puede almacenar en un disco DVD cualquier tipo de información (datos, vídeo, audio, mezcla de datos, Hast Windows 98, el estándar UDF no era soportado por los sistemas operativos, por lo que se creo el UDF BRIDGE (puente UDF), soportado por Windows 95 OSR2.

FORMATOS Y SUS CARACTERÍSTICAS

  • DVD-ROM

Las principales diferencias con el CD-ROM son su capacidad a partir de 4,7 GB, la posibilidad de utilizar las dos caras del disco, doblando así la capacidad anterior, y la posibilidad de grabar en cada cara dos capas de datos, multiplicando así la cantidad inicial y pudiendo llegar a alcanzar 17GB de almacenamiento.

Tanto externamente (sólo el logo DVD diferencia ambas unidades) como internamente las unidades CD-ROM y DVD-ROM son bastante similares: el método de inserción del disco, la conexión IDE/ATAPI o SCSI, la grabación desde el interior al exterior del disco, etc. Sin embargo, existe una diferencia importante en el láser: el láser tiene dos lentes sobre un eje que se intercambian, una para leer DVDs y la otra para leer CDs.

En cuanto a la velocidad, tenemos que tener en cuenta que un DVD 1x transfiere datos a 1.250KB/s, equivalente a una unidad de CD-ROM 8x, y en 1998 se han hecho populares las unidades DVD 2x, con una transferencia de 2.700KB/s, equivalentes a un CD 18x (de hecho muchos de estos DVD 2x leen un CD-ROM, CD-R o CD-RW a una velocidad equivalente a un 24x) .

Sin embargo, para que una unidad DVD-5 pueda reproducir una película comprimida con MPEG-2 sin cortes ni saltos, debemos tener instalada una tarjeta descompresor MPEG en nuestro equipo, aunque con la ayuda de un procesador rápido (por encima de un PentiumII 300MHz) no es imprescindible.

Las unidades DVD-ROM inicialmente tuvieron ciertos problemas de compatibilidad con los discos CD-R y CD-RW, porque la reflectividad de la superficie de estos discos los hacía imposibles de leer opara la mayoría de las unidades DVD. Para los CD-RW, esto se resolvió con un láser de longitud de onda dual, y desde finales de 1998, disponemos de unidades DVD capaces de leer cualqwuier tipo de discos gravables o re-gravables, tanto por CD como por DVD.

  • DVD-Vídeo

Los discos DVD-Vídeo utilizan la compresión MPEG-2 para almacenar Vídeo, y en países como Estados Unidos, almacenan también sonido digital envolvente AC-3.

La calidad de una película almacenada en DVD con compresión MPEG-2 es muy superior a la de un vídeo VHS, ya que utiliza 480 líneas horizontales con una resolución de 780x420 píxels, frente a 425 líneas del LASER DISC o las 250 a 270 líneas para VHS.

Además, una película DVD permite escoger entre formato estándar 4:3 y formato 16:9, y en cuanto a sonido hasta 8 idiomas diferentes y hasta 32 diferentes subtítulos.

Un disco DVD de una sola cara puede almacenar 133 minutos de video comprimido de alta calidad, con sonido envolvente en tres idiomas y cuatro canales de subtítulos.

Por cuestiones de derechos de autor y Copyright, los discos DVD-Vídeo están protegidos contra copia mediante cuatro sistemas diferentes, y además para evitar que una película se distribuya en países diferentes a aquellos en los que se creó, existe un protocolo regional, que en el caso de Europa es la Región 2, lo que hace que mientras en Estados Unidos (región 1) existen cientos de títulos de vídeo en DVD, en Europa apenas una docena, no pudiendo utilizar las películas lanzadas en Estados Unidos.

  • DVD-Audio

Con el DVD se pueden obtener grabaciones con una frecuencia de muestreo de 96Khz de 24 bits, frente a los 16 bits y 44,1 KHz del compact disc actual, pero de momento existen luchas entre diferentes estándares para imponerse en el mundo del audio digital, como el SACD (Super Audio CD) y el DAD ( Digital Audio Disc).

La ventaja más importante del DVD-Audio es la posibilidad de incorporar Vídeo con la música y su capacidad de 2 horas de sonido envolvente o 4 horas de sonido estéreo con el estándar DVD-5.

  • DVD-R

El DVD-R o DVD gravable apareció poco después del DVD-ROM e inicialmente alcanzó una capacidad de 3,95GB por cada cara.

LA unidad grabadora DVD crea discos compatibles con casi todas las unidades DVD utilizando discos similares a los CD-R.

  • DVD-RAM

Esta unidad utiliza una tecnología de cambio de fase, e inicialmente sus discos eran incompatibles con las unidades DVD-ROM.

Los discos DVD-RAM vienen dentro de cartuchos, imprescindibles para la grabación, pero solamente algunos tipos de cartuchos permiten sacar el disco una vez grabado para ser leído por la unidad DVD_ROM, por lo que mientras no se fabriquen unidades capaces de leer los discos dentro de los cartuchos, las unidades DVD-RAM quedan destinadas solamente a copias de seguridad personales pero no universalmente compatibles.

Sin embargo, una posible ventaja de estas unidades es que además de permitir grabar, borrar y re-grabar los datos alcanzando capacidades de hasta 4,7GB son capaces de leer discos CD-ROM, CD-R y CD-RW, además de los discos DVD-ROM.

  • +RW

Debido a los múltiples desacuerdos para un estándar DVD-RAM, SONY, PHILIPS Y HP crearon un nuevo estándar, el +RW (llamando inicialmente DVD+RW), que es un formato competidor del DVD-RAM basado en la tecnología DVD y CD.RW, pero incompatible con el estándar DVD-RAM.

Las unidades +RW son capaces de leer CDs y DVD-ROMs y con pequeños cambios una unidad DVD-ROM podrá leer discos +RW.

Una de las principales ventajas del +RW sobre el DVD-RAM es la posibilidad de grabar discos con o sin cartucho, pero los discos para los dos tipos de unidades no serán compatibles.

  • Otros formatos

PIONEER ha presentado su formato DVD-R/W, basado en la tecnología CD-RW y con una capacidad de 3,95GB. Utilizan una tecnología de cambio de fase y los discos tienen mayor reflectividad que los DVD-RAM y los +RW, lo que les hace compatibles con los DVD-ROM actuales. Este estándar parece que será aceptado por el foro DVD y será incluido en la lista de estándares.

NEC ha creado el MMVF (archivo de video multimedia), con una capacidad de 5,2GB por cara, que seria especialmente útil para almacenar video.

  • Dispositivos de cambio de fase

Este sistema es una patente de PANASONIC y fue lanzada al mercado en 1995, combinando un disco óptico de 650Mb con un lector de CD-ROM de cuádruple velocidad.

Este es el único dispositivo óptico con capacidad de sobre escritura utilizando únicamente un láser de alta intensidad, se caliente una parte de la zona activa del disco donde se van a almacenar los datos, y a enfriarse rápidamente se crea una capa amorfa de baja reflectividad. En la lectura, in láser de baja intensidad detecta la diferencia entre puntos y de acuerdo con la reflectividad identifica los datos como 1s y 0s. Además, el material de la capa activa es reversible, de modo que al volver a calentarla, ésta vuelve al estado anterior.

Todo esto se hace de una sola pasada, por lo que estos dispositivos son más rápidos que los dispositivos magneto-ópticos tradicionales, aunque no tanto conmo los que usan tecnología LIMDOW.

LA FABRICACIÓN.

Para fabricar un DVD, hay que empezar por una primera fase, denominada premastering/authoring. El film tiene que pasar por una codificación con el fin de reducir el ruido vídeo, eliminar los parásitos de la imagen y calibrar el conjunto de los parámetros de la señal vídeo (luminancia, crominancia…). Las pistas de sonido y el conjunto de subtítulos también son codificados en DTS, Dolby Digital, Dolby Pro Logic o MPEG-2, según el caso. El árbol de directorios del DVD ( menú, vínculos, navegación, capítulos, fondos de pantalla…) también es asemblado y posteriormente sincronizado con la imagen y con el sonido. Luego l conjunto de estas informaciones son grabadas en un DVD-R para comprobar que todo funcione correctamente y que la compresión no pre sente problemas. Si el resultado está conforme con las exigencias del estudio y del editor, el contenido final del DVD se graba en un cartucho DLT ( digital linear tape, una cinta magnética que contiene varias pistas dispuestas en espiras que se leen de forma lineal) que luego, es enviado a la fábrica de prensado. Es ahí donde empieza el siguiente paso que, si bien es más rápido en el tiempo, necesita el mismo rigor y el mismo control. De la calidad de este prensado depende la fiabilidad y la longevidad de los DVD. Sin embargo, algunos prensados presentas problemas. La causa principal: el pegamento empleado.

OPERACIÓN MASTERING

Cuando los dirigentes de Warner Home Video decidieron detener la producción sobre Armageddon en Abril del año pasado y reemplazarlo por una producción sobre dos capas, los costes de tal cambio son un secreto bien guardado. ¿Cuánto se ha tenido que desembolsar para que el film fuera editado en un DVD-9? Por lo que se sabe ( los prensadores lo confirman), la fabricación de un DVD-9 ( doble capa) es entre un 30 y un 40% más caro que la de un DVD-10 ( doble cara) y que todas las fábricas son capaces de producir. Puede que no al mismo ritmo ni tampoco las mismas cantidades pero todas están equipadas con máquinas adecuadas para fabricar un DVD-9.

¿Cuál es la producción media de las fábricas de prensado? Parece que actualmente la media se sitúa entre 600.000 y 900.000 DVD al mes. Pero los expertos proveen que la producción superará muy pronto el millón y alcanzará rápidamente los dos millones de DVD mensuales. ¿Quién es susceptible de prensar un DVD? Basta con mirar en el interior de cualquier DV. Los nombres de los interesados aparecen en el círculo central, acompañados de los diferentes números de serie indispensables a la producción.

La empresa MPO, cread en 1957, es una de la primeras empresas Europeas en materia de prensado. Posee filiales en Asia, Irlanda, España, Canada y En USA con la filial Americ Disc implantada en Miami y en California. La sucursal del imperio Sony llamada DADC ( Digital audio disc corportaion ), que se ocupa entre otros de los DVD de Columbia y cuya producción está basada en Austria, a DURECO o la empresa canadiense CINRAM (creada en 1969) cuya fábrica holandesa de Amersfoort está especializada en los DVD. También están Pioneer, WMME ( Warner Music Manufacturing Europe), que además de los DVD se encarga de los Disney/Buena Vista o la WAMO (Warner Advanced Media Operations) para algunos DVD de Universal y de Warner. Todas estas empresas se reparten la fabricación de varios millones de unidades.

Cuando DLT llega a la fábrica de prensado, es insertado en máquinas específicas que estandarizan los datos para asegurar una repartición y una organización precisa de los ficheros. Luego empieza la operación de mastering. Esta fase crucial consiste en fabricar a partir del cartucho DLT un glass-master (maestro de vidrio), un disco de cristal cubierto de una capa fotosensible gracias al cual se podrá duplicar los DVD. Esta operación se desarrolla en una sala en la que se vigila la humedad del aire y la temperatura del entorno y en la que todos los técnicos llevan monos blancos. En esta atmósfera hermética , a medio camino entre los laboratorios de la NASA y un bloque quirúrgico, el enemigo público nº 1 es el polvo. Por eso, las personas que trabajan en esta sala llevan guantes y hasta máscaras para proteger su trabajo.

Es en estos laboratorios tan protegidos donde empiezan las hostilidades. Un láser azul graba la información contenida en el DLT sobre una placa de vidrio (manteniendo constantemente una desviación de 0,74 micras) recubierta de una capa fotosensible a alta temperatura (cerca de 300 grados). Las máquinas encargadas del grabado llevan el nombre del LBM (Laser Beam Recorder) y cuestan varios millones de pesetas ( entre 200 y 300 millones). Con el fin de asegurar un rendimiento competitivo, las fábricas invierten en tres o cuatro LBM, lo que les permite trabajar simultáneamente en la fabricación de CD y de DVD. Entre estas máquinas enormes y las unidades de duplicación, el proceso de prensado de un DVD requiere sumas colosales de dinero. Es por este motivo que las fábricas que ya producían CD audio y CD-ROM fueron las primeras en la g nzarse en la fabricación de DVD. Hace falta menos de dos horas para que un lass-master sea operativo. La fase más larga es la del grabado LBM, la fuente es transferida a una velocidad de 15Mb/s.

El glass-master, una vez finalizado, tiene que pasar aún por varias operaciones…Recubrirlo con una fina capa de aluminio (la metalización) y protegerlo contra el pirateo. La Macrovisión es añadida durante el proceso de authoring pero el CSS ( Content Scrambling System) puede ser insertado en esta fase si así lo desea el editor. También se debe efectuar un control microscópico de la superficie para asegurarse de que está conforme, antes de pasar a la siguiente etapa, la galvanoplastia. Este proceso consiste en sumergir el glass-master en un baño que por electrólisis deposita en su superficie una capa ínfima de níquel (con un espesor específico de 300 micras después se separa el master del substrato de base, obteniendo así el verdadero corazón del DVD. Esta capa de níquel constituye un positivo o <<padre>>. Luego se fabrica un negativo denominado <<madre>> gracias a una nueva fase de electrólisis, y diferentes <<matrices>> en el caso de que el glass-master original se rompiera en el curso de la fabricación. Se estima que a partir de 10.000 ejemplares fabricados, la misma matriz ya no puede ser empleada. Cada cara de un DVD necesita una matriz. En el caso de un DVD-9 o 10, se utilizan dos matrices grabadas. Para la obtención de la primera matriz son necesarias entre doce y quince horas.

OPERACIÓN PRENSADO.

Pasamos del laboratorio a la fábrica y los controles siguen siendo igual de rigurosos.

Cada empresa posee entre treinta y cuarenta líneas de prensado que sirven para los CD (principalmente) y los DVD. La única diferencia es que las líneas de DVD tienen que trabajar a dúo. En efecto, antes de continuar es necesario saber que un DVD está constituido no por uno sino por dos discos (llamados substratos) de 0,6 mm de espesor cada uno, pegados uno al otro. Para controlar el conjunto del proceso, cada línea de prensa dispone de una terminal de control conectada por red al cerebro central de la fábrica. Lo que permite en cualquier momento modificar el ritmo de la producción.

El prensado se hace a la velocidad del rayo. La matriz repleta de datos es colocada en la prensa, la cual está alimentada por bolas de poli carbonato calentadas hasta que se vuelven líquidas. La prensa ejerce luego una presión sobre la matriz que puede llegar a alcanzar las 40 toneladas, la cual permite transformar en pocos segundos la materia inyectada de poli carbonato fluido en un disco óptico, pero éste sigue siendo transparente, o sea ilegible.. Para poder permitir la lectura, la misma máquina recubre luego el disco de una fina placa de aluminio. Esta capa permitirá la lectura del disco y constituye la base de su apariencia. En el caso de un DVD-9 (o DVD-18) se trata de una capa de oro o de silicio. El DVD-9 ha sufrido, pues, una doble metalización para asegurar una perfecta lectura de las dos superposiciones de datos.

En el caso de un DVD-10, dos matrices son situadas, al mismo tiempo, a cada lado de la prensa y pegadas una a la otra. Una vez efectuada la metalización, sólo falta pegar los dos discos para obtener un soporte rígido de 1,2mm. Una fina aguja deposita el pegamento en el centro del disco. Acto seguido una centrifugadora le hace girar para permitir que se reparta por toda la superficie. Existe dos métodos distintos para pegar los dos discos ópticos entre ellos. El primero, denominado Hot Melt (capa adhesiva fundida entre los dos substratos) es el que se utilizaba en la fabricación de los laserdiscs. Requiere el empleo de una laca protectora pero no puede ser utilizado en los DVD de doble capa. El segundo método se efectúa mediante UV y sirve para pegar cualquier DVD pero requiere la implicación de una maquinaria generalmente más costosa. Cada fábrica actúa en función de sus medios y de sus necesidades. Luego el DVD es secado gracias a una fuente térmica y recibe una capa barniz encargada de proteger la información El pegado requiere un control permanente durante veinticuatro horas. Hay que controlar si el pegamento afecta en algo a la capa de datos. Existen varios tipos de pegamento de calidades muy distintas y los prensadores aún están experimentando para conseguir dar con el pegamento perfecto. Primer requisito: obtener un pegamento totalmente transparente para que el lector pueda acceder sin problemas a la segunda capa. Es esta segunda capa la que el reproductor lee en primer lugar. Como bien se puede constatar en los DVD de doble capa, reconocibles por su reflejo amarillento, el pegamento aún es visible. Segundo requisito: hay que conseguir una repartición perfecta sin ninguna incidencia en la parte plana del DVD y encontrar la superposición ideal de los dos discos. En efecto, por esos motivos existe un porcentaje considerable de rechazos en lo que se refiere a la producción de DVD-9.

Luego los DVD-9 son transportados en anchas paletas hacia las máquinas de impresión. El único modo de reconocerles es mediante unas cifras grabadas en el centro del disco (una serie de números por cada capa). Un especie de código de barras que constituye la tarjeta de identidad del DVD. Cada DVD es leído por un escáner para poder reconocerlo y lanzar el programa de impresión adecuado. El cliente proporciona a la fábrica el dibujo o la imagen que desea imprimir en el disco. Hay tres tipos de decoración posible: el Pit-Art, la Serigrafia y el FOCET. Cada procedimiento funciona gracias a un sistema de plantillas concebidos en una fina película de seda producida por la fábrica a partir del original del cliente. El Pit-Art, el más común, sólo funciona para el DVD-5 y sólo deja aparecer algunos datos, como el título, el tipo de DVD, los logos y el copyright. Proporciona un efecto espejo a partir de una película negra reproducida en una placa de cristal impresa en la matriz blanca. La Serigrafía ofrece más brillo, numerosos tonos que se forman a partir de seis colores y hademos, permite realizar todo tipo de fantasías decorativas. El DVD pasa sucesivamente por debajo de distintas agujas llenas de pintura y en su interior se han colocado previamente las plantillas. Cada color es extendido sobre el disco por una especie de rasqueta. Es posible controlar cada fase de impresión gracias a una pantalla en la que aparece el disco tal como debería ser, el número de los DVD conformes y el número de DVD rechazados. El porcentaje medio de discos rechazados es de2 a 3% y éstos son destruidos enseguida. A diferencia de la Serigrafía, el procedimiento Offset reproduce los colores principales (negro, rojo, azul, amarillo) en el disco de una sola pasada, asegurando así una mejor impresión del motivo. Pero el FOCET sólo tiene dos años de existencia y todavía necesita algunos ajustes. Por último el DVD es insertado en la caja con su correspondiente carátula y etiquetado para ser distribuido. El acondicionamiento se hace de forma automática o a mano dependiendo de las restricciones del embalaje. En teoría el DVD ya está listo y no sufrirá mas manipulaciones hasta llegar a manos del consumidor.

BIBLIOGRAFÍA

Internet: http://leo.worldonline.es/jesuspas/chdvd.htm

Revista HOME CINE DVD

Nº 7 DICIEMBRE 2000

EDICIONES FREEWAY.