Ю. Л. Комаров, О. Г. Морозов, А. Н. Пикулев

6.3. Стандарты записи на DVD

Как появление КД привело в свое время к революционному изменению качества звука, так и создание DVD должно значительно увеличить качество «домашнего» видео. В отличие от домашнего видеомагнитофона, на DVD-диске видеосигнал будет записан в компонентном цифровом виде. Качество изображения при воспроизведении с DVD-диска будет удовлетворять разделу «D-1» существующего стандарта CCIR-601 для студийного вещания. Таким образом, по цветопередаче, четкости и чистоте изображения, разрешающей способности, точности воспроизведения мелких деталей и отсутствию искажений и видеошума стандарт DVD не только в три раза лучше видеозаписи в формате VHS, но и заметно превосходит качество существующих сегодня дисков LD (Laserdisc). Фильм, записанный на лазерном диске, воспроизводится с разрешением 400-425 строк. Разрешающая способность DVD уже достигает 480-500 строк. Разрешение по горизонтали составляет 720 пикселей на каждой строке. Кроме того, поскольку DVD реализуют оптический формат хранения информации, качество фильма останется неизменным вне зависимости от срока хранения и частоты воспроизведения. И все это при том, что для хранящейся информации абсолютно не опасны возможные влияния магнитных полей. Срок гарантированного хранения записанной на DVD-диске информации должен быть не меньше, чем у КД, «продолжительность жизни» которого, согласно официальным оценкам, составляет сто лет.

К сожалению, стандарт DVD-Video предусматривает только распространение уже готовых видеоматериалов формата D-1, поэтому дальнейшее редактирование, например, при помощи персонального компьютера окажется крайне затруднительным.


6.3.1. Кодирование видеосигнала (стандарт MPEG-2). Выбранный за основу стандарт CCIR-601 требует, чтобы скорость цифрового потока для воспроизведения видеосигнала составляла 167 Мбит/с. При этом на стандартном DVD-диске емкостью 4,7 Гбайт можно будет хранить всего 4 минуты оцифрованного видео. Таким образом, очевидна необходимость применения компрессии данных.
При разработке стандартов DVD было решено использовать наиболее перспективный на сегодняшний день алгоритм компрессии информации - MPEG-2. Этот алгоритм основан на эффективном методе динамического сжатия информации, предложенном группой MPEG (Moving Picture Experts Group), и базируется на стандарте ISO/IEC 13818-2. В основу метода сжатия положен анализ повторений в видеоизображении, получивших название избыточных. Примерно 95% данных при оцифровке видеосигнала повторяются, и могут быть исключены без видимого ухудшения качества изображения. Таким образом, при помощи алгоритма MPEG-2 можно значительно уменьшить величину цифрового потока при безупречном качестве изображения (60 полей в секунду, разрешение 720х480).
Кодирование видеосигнала в DVD происходит в два этапа. Сначала сигнал оценивается с точки зрения его сложности. Затем сложные изображения кодируются большим, а простые  меньшим числом битов при помощи процесса «адаптивного» изменения величины цифрового потока. DVD использует сжатие компонентного видеосигнала в формате 4:2:2 (сигнал яркости семплируется с четырехкратной частотой по отношению к базовой, а разностные сигналы YR и YG с двойной частотой), что позволяет в результате снизить скорость цифрового потока до 10 Мбит/с. Хотя средней скоростью цифрового потока принято считать величину 3,5 Мбит/с, реальная скорость передачи является величиной переменной и зависит от общей продолжительности фильма, сложности изображения (соотношения статичного и движущегося изображения) и числа используемых аудиоканалов.
Благодаря алгоритму сжатия MPEG-2 емкости одностороннего однослойного DVD-диска хватает для записи видеосигнала со студийным качеством в течение двух часов тринадцати минут. Кроме того, при номинальной средней скорости цифрового потока для видеоизображения (3,5 Мбит/с) на диске остается достаточно места для пятиканального звука на трех языках и дополнительных субтитров на четырех языках. С учетом звука и субтитров средняя скорость цифрового потока возрастет до 4,962 Мбит/с. Таким образом, полноценный двухчасовой видеофильм может быть записан на одной стороне однослойного DVD-диска. Примерно 92% снятых до настоящего времени фильмов легко укладываются в указанные временные рамки. Теперь исчезает необходимость прерывать просмотр фильма, чтобы перевернуть диск на другую сторону. А в случае применения одностороннего двухслойного DVD-диска продолжительность непрерывного видеопросмотра будет превышать четыре часа.
Для декодирования в реальном масштабе времени цифровой видеоинформации, записанной на DVD-диск с компрессией по стандарту MPEG-2, в полноценное телевизионное изображение была разработана специальная микросхема, получившая название LCI.
Известно, что традиционные телевизоры имеют соотношение экрана 4:3, а новые широкоэкранные 16:9. Раньше это создавало некоторые проблемы при просмотре копии фильма, созданной для одного типа телевизора, на другом аппарате. Теперь на одном DVD-диске можно записать фильм в трех версиях для последующего воспроизведения на любом телевизоре. Например, в широкоэкранном (черные полоски сверху и снизу изображения) или полноэкранном (изображение заполняет весь экран) варианте на обычном телевизоре или в специальном варианте для воспроизведения на широкоэкранном телевизоре высокой четкости. Можно, к примеру, записать футбольный матч при помощи нескольких камер, установленных в разных точках поля, и затем самостоятельно выбирать план при просмотре этого матча.
DVD позволяет родителям легко устанавливать возрастной ценз при просмотре фильмов. Достаточно с помощью одного нажатия кнопки определить категорию зрителя (PG, PG-13, R, NC-17), и фильм будет воспроизводиться в соответствующей редакции, автоматически пропуская нежелательные сцены.
Естественно, фильмы на DVD-диске будут полностью защищены от копирования, что должно предотвратить пиратское распространение видеопродукции.