DVD hoạt động ra sao ?

Cách đây không lâu, băng VHS vẫn thống trị thị trường video, nhưng giờ đây DVD đã xóa sạch chúng ra khỏi thị trường.

Việc chuyển từ băng sang đĩa đã mang lại trải nghiệm rạp hát cho người dùng, đồng thời mở ra một kỷ nguyên với của video gia đình.

Trong bài báo này bạn sẽ được biết một chiếc đĩa DVD chứa những thứ gì, đầu DVD đọc đĩa ra sao, cần chú ý những gì khi mua đầu DVD và một chút lịch sử về DVD.

Đĩa DVD

Chiếc đầu DVD đầu tiên ra mắt thị trường vào tháng 3 năm 1997.

Một đĩa DVD rất giống một đĩa CD, nhưng có dung lượng lớn hơn nhiều. Một chiếc DVD tiêu chuẩn chứa được gấp 70 lần lượng dữ liệu so với một chiếc CD. Dung lượng khổng lồ này đồng nghĩa với việc DVD đủ chứa một bộ phim mã hóa theo định dạng MPEG 2 hoàn chỉnh cùng rất nhiều thông tin khác.

Dưới đây là nội dung cơ bản của một bộ phim DVD:

§ 133 phút video độ phân giải cao, độ phân giải bề ngang với 720 điểm (tỉ lệ nén video thường là 40:1 với dạng nén MPEG-2.)

§ Chèn được 08 nguồn âm thanh ( Soundtrack ) nền Digital Dolby 5.1

§ Phụ đề bằng 32 thứ tiếng

§ DVD còn có thể được dùng để chứa tới gần 8 giờ nhạc chất lượng CD mỗi mặt.

Cách lưu trữ này có rất nhiều ưu điểm so với băng VHS:

Chất lượng hình ảnh DVD tốt hơn, và nhiều loại DVD có âm thanh Dolby Digital hay còn gọi là DTS, rất gần với âm thanh trong rạp chiếu phim.
Nhiều phim DVD có thư mục trên màn hình, nơi người tạo DVD chia nhỏ bộ phim thành nhiều phần, đôi khi có hình minh họa. Với điều khiển từ xa, nếu bạn chọn phần muốn xem, đầu DVD sẽ đưa bạn tới phần đó mà không cần tua tới lui.
Đầu DVD cũng tương thích với đĩa âm thanh CD .
Một số phim DVD phù hợp với TV màn ảnh rộng và định dạng cỡ TV tiêu chuẩn để bạn có thể chọn 1 trong 2 cách xem phim.
Phim DVD có thể chứa nhiều nhạc phim (soundtrack), và có phụ đề bằng nhiều ngôn ngữ.

Lớp DVD

DVD có cùng đường kính và độ dày như CD, và dùng cùng loại vật liệu cũng như cách sản xuất. Cũng như CD, dữ liệu trên DVD được mã hóa theo những Hố và Mấu nhỏ trong Rãnh của đĩa

Một đĩa DVD được tạo thành từ nhiều lớp nhựa ( plastic ) và dày tổng cộng 1.2 mm. Mỗi lớp được tạo ra bằng cách bơm Plastic Polycarbonate thành khuôn. Quy trình này tạo ra một chiếc đĩa có những nốt nổi lên ( những mấu – Bump ) siêu nhỏ xếp thành một rãnh dữ liệu liên tục và cực dài hình xoáy ốc. Càng có nhiều mấu nổi lên về phía sau .

Sau khi phần trong suốt bằng Polycarbonate đã được tạo thành, một lớp phản quang mỏng được phun lên đĩa, phủ lên các mấu ( Bump ) . Nhôm được sử dụng đằng sau các lớp bên trong, còn các lớp bên ngoài thì dùng một lớp nửa phản chiếu bằng vàng, cho phép tia Laser hội tụ qua lớp bên ngoài và chiếu lên lớp bên trong. Sau khi tất cả các lớp đã tạo xong, mỗi lớp sẽ được phủ sơn, nén vào với nhau và xử lý bằng hồng ngoại. Với đĩa một mặt, nhãn đĩa được in lụa lên mặt không đọc được. Còn đĩa hai mặt chỉ được phép in nhãn lên vùng xung quanh lỗ nằm ở trung tâm đĩa. Các thành phần của một chiếc DVD hoàn chỉnh có dạng như sau:

$\"\"$

$\"\"$ Mỗi lớp DVD ghi được đều có một rãnh dữ liệu hình xoáy ốc. Trên DVD một lớp , rãnh này xoáy từ trong ra ngoài, tức là nếu muốn, DVD một mặt có thể nhỏ hơn 12cm.

Hình bên phải không phản ánh được độ nhỏ đáng kinh ngạc của rãnh dữ liệu – các rãnh liền nhau chỉ cách nhau 740 nm. Và các mấu tạo ra rãnh này thì rộng 320 nm, ít nhất là dài 400 nm và cao 120nm. Hình dưới đây minh họa hình ảnh khi nhìn qua lớp Polycarbonate tại các mấu .

Bạn thường đọc về những “Hố” – Pit – trên DVD thay vì những mấu trên đó . Những Hố xuất hiện trên mặt Nhôm nhưng trên mặt đó dữ liệu được tia Laser đọc ra , chúng chính là những Mấu .

Kích thước của các mấu khiến cho rãnh xoắn ốc trên đĩa DVD rất dài. Nếu bạn có thể lấy rãnh này ra khỏi một lớp của DVD và duỗi thẳng nó ra, nó sẽ dài gần 7.5 dặm! Vậy là một chiếc đĩa DVD 2 mặt, 2 lớp sẽ chứa 30 dặm (48 km) dữ liệu!

$\"\"$

Để đọc các nốt siêu nhỏ này bạn cần có một thiết bị đọc đĩa chính xác.

Dung lượng lưu trữ DVD

DVD có thể chứa nhiều dữ liệu hơn CD vì các lý do sau:

Khả năng lưu trữ mật độ cao hơn
Nhiều diện tích hơn
Lưu trữ nhiều lớp

Mật độ lưu trữ cao hơn

DVD một mặt, một lớp cũng chứa được gấp 7 lần lượng dữ liệu so với CD. Một phần lớn là nhờ DVD có các rãnh và nốt nhỏ hơn.

Thông số	CD	DVD
Khoảng cách giữa những rãnh	1600 nanometers	740 nanometers
Độ dài Pit tối thiểu (DVD một lớp)	830 nanometers	400 nanometers
Độ dài Pit tối thiểu (DVD hai lớp)	830 nanometers	440 nanometers

Hãy xem bao nhiêu dữ liệu có thể chứa tùy thuộc vào khoảng cách các pit trên một chiếc DVD. Khoảng cách giữa những rãnh trên DVD nhỏ hơn 2.16 lần so với CD, còn độ dài Pit tối thiểu trên DVD một lớp thì nhỏ hơn 2.08 lần so với trên CD. Khi nhân 2 con số này, ta thấy số lượng Pit trên DVD lớn gấp 4.5 lần so với CD. Vậy thì mức tăng còn lại ở đâu ra?

Diện tích ghi lớn hơn

Trên CD, có rất nhiều thông tin thêm mã hóa trên đĩa để cho phép sửa lỗi – thông tin này thực ra chỉ là sự lặp lại của những thông tin đã có sẵn trên đĩa. Quy chế sửa lỗi mà CD sử dụng rất lạc hậu và kém hiệu quả so với DVD. Định dạng DVD không tốn nhiều không gian cho việc sửa lỗi, giúp nó chứa được nhiều thông tin hơn. Ngoài ra DVD còn một cách khác để có dung lượng cao hơn: mã hóa nhiều dữ liệu hơn so với CD.

Lưu trữ nhiều lớp ( Multi-Layer )

Để tăng không gian lưu trữ thêm nữa, DVD có thể có tối đa 4 lớp, 2 lớp mỗi mặt. Tia Laser đọc đĩa có thể hội tụ vào đĩa lớp thứ 2 sau khi xuyên qua lớp đầu tiên. Dưới đây là danh sách tính năng của các dạng DVD khác nhau:

Định dạng	Dung lượng	Thời gian chiếu phim ước tính
Một mặt / Một lớp	4.38 GB	2 giờ
Một mặt / Hai lớp	7.95 GB	4 giờ
Hai mặt / Một lớp	8.75 GB	4.5 giờ
Hai mặt / Hai lớp	15.9 GB	Trên 8 giờ

Bạn có thể tự hỏi tại sao dung lượng DVD không tăng gấp đôi mỗi khi bổ sung thê 1 lớp. Đó là bởi khi đĩa gồm 2 lớp, các Pit sẽ dài hơn một chút trên cả 2 lớp so với khi dùng 1 lớp. Điều này giúp tránh các lớp can thiệp lẫn nhau, gây lỗi khi đọc đĩa.

Video DVD

Nếu một bộ phim trên DVD chưa được nén thì sẽ mất ít nhất 1 năm để tải nó về qua đường dây điện thoại thông thường.

Tuy có dung lượng lưu trữ lớn nhưng một chiếc DVD cũng không thể nào chứa nổi một bộ phim đầy đủ chưa nén. Để có thể làm được điều này, bạn cần nén lại video. Và một nhóm mang tên Nhóm Chuyên gia điện ảnh (MPEG) đã đặt ra những tiêu chuẩn cho việc nén phim động.

Khi lưu lên DVD, các phim được mã hóa theo dạng MPEG-2 và ghi lên đĩa. Dạng nén này được chấp nhận rộng rãi trên toàn thế giới. Chiếc đầu DVD nhà bạn cũng chứa bộ giải mã MPEG-2 để giải nén dữ liệu thật nhanh.

Định dạng MPEG-2 và việc giảm kích thước dữ liệu

Một bộ phim thường được quay với tốc độ 24 hình/giây, tức là cứ mỗi giây lại có 24 hình ảnh hoàn chỉnh được chiếu trên màn ảnh. Nhưng TV của Nhật và Mỹ lại sử dụng một kiểu gọi là NTSC, hiển thị 30 hình/giây; trong một chuỗi 60 vùng, mỗi vùng chứa các dòng ảnh xen kẽ nhau. Còn các nước khác dùng chuẩn PAL, hiển thị 50 vùng/giây, nhưng ở độ phân giải cao hơn. Do sự khác biệt về tốc độ khung và độ phân giải nên một bộ phim MPEG phải được định dạng theo chuẩn NTSC hoặc PAL.

Bộ mã hóa MPEG tạo ra file phim nén và phân tích từng khung hình để quyết định cách nén. Quá trình nén sử dụng một số cập nhật như nén ảnh tĩnh để loại ra các dữ liệu thừa hoặc không thích hợp. Nó cũng sử dụng thông tin từ các khung hình khác để giảm kích thước tổng của file. Mỗi khung hình có thể được mã hóa theo 1 trong 3 cách sau:

Như một khung nội bộ (intraframe) – chứa toàn bộ dữ liệu hoàn chỉnh cho khung đó. Phương pháp mã hóa này có khả năng nén ít nhất.
Như một khung dự báo – khung dự báo chỉ chứa vừa đủ thông tin để chỉ cho đầu DVD cách hiển thị khung dựa trên khung nội bộ hay khung dự đoán vừa được hiển thị, tức là khung chỉ chứa những dữ liệu liên quan đến sự thay đổi so với khung trước ..
Như một khung hai chiều – Để hiển thị loại khung này, đầu DVD phải có thông tin từ khung nội bộ hoặc khung dự đoán. Sử dụng dữ liệu từ các khung bao quanh gần nhất, nó sẽ dùng phép nội suy để tính vị trí và màu sắc của từng pixel.

Bạn có biết?

DVD thường có những tính năng đặc biệt ẩn trong đĩa như: preview của các phim khác, phần mềm máy tính hay nhạc phim. Bạn có thể xem danh sách những tính năng đặc biệt mà người dùng đã tìm ra tại trang web của DVD Review.

Tùy vào loại phim được chuyển, bộ mã hóa sẽ quyết định loại khung cần dùng. Việc chuyển chương trình TV sẽ dùng đến nhiều khung dự đoán bởi hầu hết các cảnh đều không thay đổi từ khung này tới khung kia. Mặt khác, nếu chuyển một cảnh hành động rất nhanh thì sẽ phải dùng đến nhiều khung nội bộ. Việc nén bản tin thời sự sẽ được một file nhỏ hơn nhiều so với cảnh hành động.

Như vậy bạn cũng sẽ cảm nhận được phần nào để biết đầu DVD giải mã những bộ phim MPEG-2 như thế nào . Nó yêu cầu rất nhiều sức mạnh để xử lí thậm trí một số máy tính và đầu DVD cũng không đáp ứng được yêu cầu của bộ phim DVD.

DVD âm thanh

Âm thanh và video DVD là hai định dạng khác nhau. Đĩa âm thanh và đầu đọc DVD đã trở nên phổ biến hơn, và sự khác biệt về chất lượng âm thanh sẽ ngày càng rõ rệt. Để tận dụng loại đĩa Âm thanh DVD chất lượng cao này, bạn cần một đầu DVD với DAC ( Digital-to-Analog Converter ) 192kHz/24-bit. Hầu hết các đầu đọc DVD đều chỉ có DAC 96kHz/24-bit và thậm trí còn thấp hơn . Vậy nếu muốn nghe đĩa Âm thanh DVD, hãy nhớ tìm một đầu DVD có DAC 192kHz/24-bit.

Âm thanh DVD có chất lượng âm thanh tốt hơn nhiều so với CD. Bảng dưới đây so sánh tốc độ và độ chính xác mẫu của việc ghi CD với tốc độ và độ chính xác tối đa của DVD. CD ghi được 74 phút nhạc, còn âm thanh DVD audio thì lưu được 74 phút nhạc ở chất lượng tốt nhất, 192kHz/24-bit. Bằng cách hạ thấp tốc độ hay độ chính xác mẫu, đĩa âm thanh DVD có thể chứa được nhiều nhạc hơn nhưng tất nhiên chất lượng sẽ kém hơn .

Thông số	Âm thanh CD	Âm thanh DVD
Tốc độ lấy mẫu	44.1 kHz	192 kHz
Số Mẫu / giây	44,100	192,000
Độ chính xác lấy mẫu	16-bit	24-bit
Số bậc Đầu ra có thể	65,536	16,777,216

Trong đĩa âm thanh CD hoặc DVD , mỗi bit đại diện cho một lệnh số , cho DAC biết mức điện áp đầu ra. Tuy việc ghi đĩa lý tưởng sẽ lặp lại chính xác dạng sóng thô, nhưng mẫu ghi ở đây lại cho ra âm thanh có tần số khác nhau và do đó làm mất một số dữ liệu.

$\"\"$
So sánh tính hiệu âm thanh đầu vào tới đầu ra của âm thanh CD và DVD

Biểu đồ trên đây cho biết chất lượng âm thanh DVD so với CD. Bạn có thể thấy âm thanh DVD gần giống với tín hiệu ban đầu hơn , nhưng vẫn chưa thật hoàn hảo.

Để hưởng trọn vẹn âm thanh Dolby Digital dùng trên nhiều DVD, bạn cần có một hệ thống rạp hát tại nhà với 5 loa, một loa Subwoofer, và một máy thu có chữ "Dolby Digital ready" hoặc máy ghi âm Dolby Digital tích hợp.

Nếu máy thu của bạn là Dolby Digital ready thì tức là nó không có giải mã Dolby Digital, vì thế bạn cần mua đầu DVD có giải mã Dolby Digital và những đầu ra 5.1. Nếu muốn hệ thống tương thích với cả DTS, thì đầu DVD cũng cần có cả máy ghi DTS.

Bạn có biết?

Một số DVD có chứa rãnh bình luận, trong đó nhà làm phim sẽ nói về bộ phim trong khi nó đang chiếu. Đây là một tính năng rất thú vị cho các fan phim ảnh. DVD cũng có thể chứa các cảnh thêm chưa từng được phát hành, đôi khi là những đoạn đã bị cắt bỏ.

Còn nếu máy thu của bạn đã có giải mã Dolby Digital và DTS thì bạn không cần đầu DVD với Đầu ra 5.1 nữa.

Đầu DVD

Sony PlayStation2 là hệ thống game video đầu tiên chơi được DVD.

Đầu DVD cũng tương tự như đầu CD. Nó có một bộ phận chiếu tia Laser lên bề mặt đĩa để đọc nội dung. Đầu DVD sẽ giải mã các phim đã mã hóa MPEG-2, chuyển nó thành dạng tín hiệu video hoàn chỉnh tiêu chuẩn. Đầu cũng cần giải mã được Âm thanh và gửi nó cho bộ mã hóa Dolby, nơi khuếch đại âm thanh và chuyển cho loa.

Đầu DVD có nhiệm vụ tìm và đọc dữ liệu chứa trên các nốt trên DVD. Vì thế đầu đọc DVD phải là một thiết bị cực kỳ chính xác, nó gồm 3 thành phần sau đây:

Một mô tơ có nhiệm vụ quay đĩa – mô tơ này được điều khiển chính xác để quay từ 200 đến 500 vòng/phút, tùy vào rãnh được đọc.
Một hệ thống Laser và thấu kính kính để hội tụ vào các mấu ( nốt ) và đọc chúng – ánh sáng từ Laser có bước sóng 640 nm ngắn hơn so với Laser trên đầu CD , 780 nm, cho phép Laser DVD hội tụ vào các điểm nhỏ hơn trên DVD .
Một hệ thống cơ khí ( Tracking System ) có nhiệm vụ di chuyển bộ phận Laser theo đường rãnh xoắn ốc – hệ thống rãnh phải thực hiện việc này chính xác đến từng micro.

Bên trong đầu DVD, công nghệ máy tính có nhiệm vụ tạo dữ liệu thành các khối Bit dữ liệu có thể hiểu được và gửi chúng đến DAC – với dữ liệu Ân thanh hoặc Video – hoặc gửi thẳng đến một bộ phận khác trong định dạng số khác, trong trường hợp của Video số hoặc dữ liệu số.

Nhiệm vụ cơ bản của đầu DVD là hội tụ Laser lên các rãnh của những điểm mấu ( Bump ) . Laser có thể hội tụ lên chất liệu phản chiếu bán trong suốt đằng sau lớp gần nhất, hoặc trong trường hợp với đĩa 2 lớp là qua lớp này và chiếu lên chất liệu phản chiếu nằm sau lớp ở trong. Tia Laser sẽ xuyên qua lớp polycarbonate, bật lại lớp phản chiếu đằng sau nó và chạm đến thiết bị quang điện tử có khả năng nhận biết thay đổi ánh sáng. Các nốt phản chiếu ánh sáng khác với mặt phẳng đĩa, và cảm biến quang điện sẽ phát hiện thay đổi này qua sự phản chiếu. Thiết bị điện tử trong đầu DVD sẽ dịch các thay đổi này để đọc thành các Bit và tạo thành những Byte.

Phần khó nhất trong việc đọc DVD là giữ cho tia Laser luôn tập trung vào trung tâm rãnh dữ liệu. Nhiệm vụ trung tâm của phần này là của Tracking System , có nhiệm vụ di chuyển tia Laser liên tục ra phía ngoài khi đang chạy đĩa DVD. Khi đó, các mẫu nốt ( Bump ) sẽ đi qua tia Laser với tốc độ ngày càng cao do bán kính của rãnh ngày càng nhỏ . Vì thế khi tia Laser di chuyển ra phía ngoài, mô tơ quay phải làm chậm tốc độ quay của DVD để các nốt di chuyển qua tia Laser với tốc độ không đổi, và dữ liệu sẽ đi ra từ đĩa với tốc độ cố định.

Một điều thú vị cần nhớ là nếu đĩa DVD có 2 lớp thì rãnh dữ liệu của lớp thứ 2 nằm sẽ nằm bên ngoài đĩa thay vì bên trong. Điều này cho phép đầu nhanh chóng di chuyển từ lớp này sang lớp kia mà không có thời gian trễ, bởi nó không phải đưa tia Laser quay lại tâm đĩa để đọc lớp tiếp theo.

Các thông số của đầu DVD

Thêm về DVD

Do đĩa DVD rất bền nên các fan điện ảnh có thể xem bộ phim yêu thích của mình nhiều lần mà không sợ giảm chất lượng đĩa. Điều này cũng tốt cho các bậc cha mẹ có con nhỏ luôn thích xem đi xem lại một bộ phim.
Đầu DVD cho phép bạn tìm cảnh phim, quay chậm hoặc dừng lại mà chất lượng DVD vẫn không đổi.
Phần mềm tải từ DVD, trái với CD-ROM, có thể chứa nhiều thông tin hơn. Bạn có thể chứa cả một bộ bách khoa toàn thư lên một chiếc DVD, trong khi các định dạng khác sẽ cần đến vài chiếc đĩa.

Các định dạng hỗ trợ

· Phim DVD
Gần như toàn bộ đầu DVD đều đọc được phim DVD

· CD nhạc

Gần như toàn bộ đầu DVD đều đọc được đĩa CD nhạc.

· Video CD
Một số đầu có thể đọc format này, chủ yếu là video nhạc và một số bộ phim.

· CD-R
Một số đầu có thể đọc nội dung bạn tự tạo trên máy tính.

· Audio DVD
Một số đầu có thể đọc format này ở audio chất lượng cao.

Các tính năng khác

Bộ giải mã Dolby Digital
Tính năng này cho phép đầu DVD giải mã thông tin Dolby Digital từ một chiếc DVD và chuyển nó sang 6 kênh analog khác. Tính năng này không cần thiết nếu bạn đã có đầu thu Dolby Digital, tức là có đầu vào số giải quyết tất cả phần thông tin audio.
Bộ giải mã DTS
Tính năng này cho phép đầu giải mã thông tin DTS từ một chiếc DVD và chuyển nó sang 6 kênh analog khác. Lại một lần nữa, tính năng này không cần thiết nếu bạn đã có đầu thu có bộ giải mã DTS.
Tương thích DTS
Tất cả đầu DVD đều tương thích DTS. Chúng chuyển thông tin âm nhạc số lên đầu thu rồi giải mã nó.
Âm thanh mô phỏng
Nếu bạn nối đầu DVD với TV hoặc hệ thống stereo có 2 loa thì bạn sẽ được tận hưởng cảm giác âm thanh bao phủ mà không cần thêm loa.
Dung lượng đĩa
Một số đầu DVD có thể chứa tới 3. 5 hoặc thậm chí vài trăm chiếc đĩa. Do hầu hết đầu DVD đều chạy được cả CD nên nếu bạn mua đầu có dung lượng cao, bạn có thể chứa toàn bộ bộ sưu tập CD lên đó.
DAC 96kHz/24-bit
Đây là tốc độ và độ chính xác của DAC, có nhiệm vụ chuyển thông tin âm thanh số thành tín hiệu analog. Hầu hết nhạc phim đều được mã hóa theo dạng này, vì thế đây thật là một tính năng tuyệt vời và hầu hết đầu DVD đều có ít nhất một DAC 96kHz/24-bit.
DAC 192kHz/24-bit
Đây là một định dạng sắp ra dành riêng cho âm nhạc DVD , ghi được tốc độ tối đa tới 192kHz và 24-bit. Chỉ loại đầu âm nhạc DVD mới nhất mới có DAC 192kHz/24-bit cần để chơi loại đĩa này.
Điều khiển từ xa
Đầu DVD có thể có 3 loại điều khiển từ xa:
- Loại chuyên dùng, chỉ dùng cho đầu DVD.
- Loại đa nhãn hiệu (multibrand), có thể điều khiển các thiết bị khác như VCR và TV do cả các hãng khác sản xuất (thường thì chúng chỉ hỗ trợ các nhãn hiệu phổ biến.)
- Loại learning, có thể lấy tín hiệu từ các điều khiển khác và áp nó cho một phím (đặc biệt hữu hiệu khi bạn sở hữu những thiết bị của các hãng chưa ai nghe tên.)