DVD-Video物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)

1、-作者xxxx-日期xxxxDVD-Video物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)【精品文檔】DVD-Video物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu) 收藏 DVD的結(jié)構(gòu) 從表面上看，DVD光盤與CD光盤很相似。但實(shí)質(zhì)上，兩者之間有本質(zhì)的差別。按單面/雙面與單層/雙層結(jié)構(gòu)的各種組合，DVD可以分為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層等四種基本物理結(jié)構(gòu)。 單面DVD光盤可能有一個(gè)或兩個(gè)記錄層。與CD一樣，激光器從光盤的下面讀取單面盤上的數(shù)據(jù)，雙面DVD光盤上的數(shù)據(jù)分別存放在光盤的上下兩面。DVD光盤的物理結(jié)構(gòu)單面單層SSSL(Single Sided, Single Layer)光盤 DVD5（簡稱D5） 這是指常見的單面單層DV

2、D光盤，總?cè)萘窟_(dá) 4.7GB，可儲(chǔ)存播放133分鐘的視頻數(shù)據(jù)。 單面單層DVD光盤是由一片空白基片和一片有一層數(shù)據(jù)記錄層的基片黏合而成。無論是單層光盤還是雙層光盤都由兩片基片粘合而成，每片基片的厚度均為0.6mm，因此DVD盤的厚度為1.2mm。雙面單層DSSL(Double Sided, Single Layer)光盤 DVD10（簡稱D10） 這是指雙面單層的DVD光盤，是由厚0.6mm的兩面各有一層記錄層的基片黏合而成，總?cè)萘窟_(dá) 9.4GB，可以儲(chǔ)存大約播放266分鐘的視頻數(shù)據(jù)。 讀取雙面盤上的數(shù)據(jù)有兩種方法： (1)在播放完盤上第一面的節(jié)目后，將盤片從播放機(jī)中取出，翻面后再放入播放機(jī)中

3、繼續(xù)播放第二面上的節(jié)目； (2)在播放機(jī)中裝兩個(gè)讀激光器，分別從盤的上下兩面讀取數(shù)據(jù)，或者在播放機(jī)中只裝一個(gè)讀激光器，但在讀完盤的第一面后可以自動(dòng)地跳到盤片的另一面繼續(xù)播放。 如果采取后一種方案，則讀完盤的第一面后不需要將盤取出翻面。但播放機(jī)需要有這種功能。單面雙層SSDL(Single Sided, Double Layer)光盤 DVD9（簡稱D9） 這是指單面雙層的DVD光盤?？?cè)萘窟_(dá) 8.54GB，可以儲(chǔ)存大約播放241分鐘的視頻數(shù)據(jù)。 雙層光盤有兩種方案，一種是將兩層記錄層都放在一片片基上，而另一片是空白片基，然后黏合。這種方案在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)因工藝要求高，良品率低而不被采用。另一方案是

4、將兩層記錄層分別放在上下兩片片基，將下面的記錄層制成半透明層，上面的記錄層制成反射層，然后將兩片片基黏合。這是目前DVD-9普遍采用的方案。 激光頭在讀取雙層光盤時(shí)，激光束先到達(dá)的記錄層（下層）稱為0層（L0，Layer 0），可以讀取數(shù)據(jù)，因此它是反射層。但激光束又可以透過它讀取上層（1層，即反射層，L1，Layer 1）的數(shù)據(jù)。因此，0層是半透明層，又稱半反射層。讀0層時(shí)總是從內(nèi)圈開始，并從里往外讀取，讀完0層后再讀1層。讀取1層有兩種方法： (1)逆光路徑OTP（Opposite Track Path）法，即讀1層時(shí)從外圈開始，并從外向里移動(dòng)； (2)順光路徑PTP（Parallel T

5、rack Path）法，即讀1層時(shí)從內(nèi)圈開始，并從里向外移動(dòng)。 順光路徑兩層記錄層的螺旋軌道與單層光盤是一樣的，而逆光路徑的1層（L1）的螺旋軌道是反向的，因此，逆光路徑OTP雙層光盤也被稱為RSDL（Reverse Spiral Dual Layer，逆向螺旋雙層盤）。制作雙層DVD光盤時(shí)，可以選擇是逆光路徑OTP還是順光路徑PTP，并在0層數(shù)據(jù)末尾寫入指令。按照這個(gè)指令，母盤刻錄設(shè)備會(huì)自動(dòng)按要求刻錄第二層母盤。光驅(qū)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也是按照這個(gè)指令來采用逆光路徑或是順光路徑方式讀取1層數(shù)據(jù)。讀數(shù)激光頭在讀0、1層的數(shù)據(jù)時(shí)，其光學(xué)焦點(diǎn)會(huì)相應(yīng)改變。采用順光路徑時(shí)，激光頭需要從外圈回到內(nèi)圈，在播放視

6、頻節(jié)目時(shí)將會(huì)有一個(gè)小小的停頓，因此，廠商一般愿意采用逆光路徑OTP的方式。 雙層盤的容量比單層盤的兩倍稍小，這是因?yàn)榧す馐高^半反射層讀取上層的數(shù)據(jù)，而兩層記錄層的間距很小，僅為20到70微米，為了減少兩個(gè)層之間的干擾，兩個(gè)層的最小光坑長度從0.4 um 增加到 0.44 um。為了補(bǔ)償，參考掃描速度也要稍微快一點(diǎn)，需將3.49 m/s（單層盤）提高到3.84 m/s。較長的光坑，間隔更遠(yuǎn)些，保證數(shù)據(jù)能正確讀取，而不易受抖晃影響.。增加最小光坑長度意味著每圈的光坑數(shù)減少，結(jié)果導(dǎo)致每層的數(shù)據(jù)容量減少。雙面雙層DSDL(Double Sided, Double Layer)光盤 DVD18（簡稱

7、D18） 這是指雙面雙層的DVD光盤，總?cè)萘窟_(dá) 17GB，可以儲(chǔ)存播放482分鐘的視頻數(shù)據(jù)。 雙面雙層盤片是由兩片分別有兩層記錄層的片基黏合而成。生產(chǎn)這種盤片對生產(chǎn)工藝要求很高，這意味著生產(chǎn)成本較高。因此，除非有特殊需要，一般廠商不采用DVD-18格式。事實(shí)上，DVD-18光盤在市場上并不多見。DVD光盤數(shù)據(jù)的組織方式 數(shù)據(jù)組織方式，DVD光盤與CD光盤相似，每一層均分為導(dǎo)入?yún)^(qū)（Lead-in Area）、數(shù)據(jù)區(qū)（Program Area）和導(dǎo)出區(qū)（Lead-out Area）三個(gè)區(qū)域。對雙層OTP盤而言，還有一個(gè)中間區(qū)（Middle Area）。 DVD光盤上的數(shù)據(jù)是按扇區(qū)（Sector）形

8、式組織的。每個(gè)扇區(qū)由1024位數(shù)據(jù)組成，扇區(qū)之間沒有間隙，并按如下方式連續(xù)地存放在盤上： 1. 對于單層光盤，從導(dǎo)入?yún)^(qū)的開始處到導(dǎo)出區(qū)的結(jié)束處； 2. 對于雙層光盤的0層，從導(dǎo)入?yún)^(qū)的開始處到中間區(qū)的結(jié)束處； 3. 對于雙層光盤的1層，從中間區(qū)的開始處到導(dǎo)出區(qū)的結(jié)束處。 對于采用OTP（逆光道路徑）方式的雙層光盤，1層中間區(qū)開始處的扇區(qū)號(hào)由0層數(shù)據(jù)區(qū)的最后一個(gè)扇區(qū)號(hào)按位取反而得到，此后的扇區(qū)號(hào)就連續(xù)增加直至1層導(dǎo)出區(qū)的結(jié)束處。 扇區(qū) 用戶數(shù)據(jù)2048字節(jié)。數(shù)據(jù)扇區(qū)2064個(gè)字，在用戶數(shù)據(jù)前加上4個(gè)字節(jié)標(biāo)識(shí)碼（Sector Identification Data，簡稱ID）用于標(biāo)識(shí)扇區(qū)格式、軌道方

9、式、反射率、扇區(qū)所處區(qū)域、數(shù)據(jù)種類、層數(shù)、扇區(qū)數(shù)等信息；2個(gè)字節(jié)用于ID誤碼探測（ID Error Detection Code，簡稱IED）；6個(gè)字節(jié)用于拷貝保護(hù)信息（Copy Protection information，簡稱CPR），共計(jì)12個(gè)字節(jié)加在扇區(qū)開頭；而扇區(qū)末尾加上4個(gè)字節(jié)誤碼探測（Error Detection Code，簡稱EDC）。將數(shù)據(jù)扇區(qū)2064個(gè)字節(jié)排列成12行172列的陣列結(jié)構(gòu)，再將連續(xù)16個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)組合在一起，進(jìn)行里德所羅門誤碼校正編碼（The reed-solomon error correction code），計(jì)算出外碼奇偶校驗(yàn)OCP和內(nèi)碼奇偶校驗(yàn)ICP，

10、構(gòu)成208182陣列的誤碼校正塊（ECC BLOCK）。編碼后，每個(gè)扇區(qū)增加了302個(gè)字節(jié)。新組成的扇區(qū)稱為記錄扇區(qū)。一個(gè)記錄扇區(qū)2366字節(jié)。物理扇區(qū)是將記錄扇區(qū)從中間分開成兩個(gè)半幀，每半幀加入26個(gè)字節(jié)同步碼。然后進(jìn)行8-16調(diào)制變換，形成具有2個(gè)同步幀的物理扇區(qū)。調(diào)制后一個(gè)物理扇區(qū)共有4836個(gè)字節(jié)，相當(dāng)于調(diào)制前的2418字節(jié)。物理扇區(qū)的數(shù)據(jù)一行接一行變成通道數(shù)據(jù)輸出記錄到DVD光盤上，它就是記錄在光盤上的真實(shí)扇區(qū)。 導(dǎo)入?yún)^(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、導(dǎo)出區(qū)和中間區(qū)所含的扇區(qū)數(shù)是可變的，主要取決于程序內(nèi)容的長度。一般來說，數(shù)據(jù)區(qū)的第1個(gè)扇區(qū)號(hào)總是指定為196608號(hào)（030000H）。 導(dǎo)入?yún)^(qū)由參考碼和控

11、制數(shù)據(jù)組成。其中的參考碼由32個(gè)扇區(qū)長的2個(gè)糾錯(cuò)塊組成?？刂茢?shù)據(jù)由192個(gè)糾錯(cuò)塊組成，主要包括光盤的物理格式信息、光盤的制造信息和節(jié)目提供者信息。數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)是用戶數(shù)據(jù)。中間區(qū)的所有主數(shù)據(jù)均置為0。導(dǎo)出區(qū)的所有主數(shù)據(jù)也均置為0。 8-16調(diào)制 DVD讀寫數(shù)據(jù)的原理與CD一樣，光盤上的坑（pit）和岸（land）儲(chǔ)存信息，“坑”和“岸”都讀為“0”，“坑”和“岸”的長度決定0的個(gè)數(shù)，“坑”和“岸”的交界處，讀為“1”。如果將二進(jìn)制數(shù)字不經(jīng)過調(diào)制而直接作為通道碼，那么，激光頭在讀寫時(shí)將會(huì)遇到困難。遇到“10101010”時(shí)，讀寫頻率很高，要求激光器電路的帶寬很寬，遇到“00000000”時(shí)，不但讀

12、寫頻率很低，而且激光束會(huì)丟失跟蹤信息軌跡的信號(hào)。因此，CD采用EFM，即8-14調(diào)制技術(shù)，再加上3位隔離碼合并成為17位通道碼。DVD則是采用先進(jìn)的8-16調(diào)制技術(shù)，不需要隔離碼，即可滿足最多不可有10個(gè)以上的連續(xù)0，最少有2個(gè)連續(xù)0的要求。形成的通道碼是16位，可比CD節(jié)省1位。DVD光盤的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1. 邏輯結(jié)構(gòu) 一張DVD光盤總是包含一個(gè)邏輯卷。對于多層DVD盤，卷被分成與層數(shù)相對應(yīng)的分區(qū)。一個(gè)邏輯卷里的基本邏輯單元是一個(gè)邏輯扇區(qū)，它包含2048個(gè)字節(jié)，與一個(gè)物理扇區(qū)相對應(yīng)。 一個(gè)卷主要包含卷及文件結(jié)構(gòu)、DVD-Video區(qū)和非DVD-Video區(qū)（該區(qū)是可選的），視頻文件放在

13、DVD-Video區(qū)內(nèi)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)放在非DVD-Video區(qū)內(nèi)，這樣就可在同一張DVD盤上存放影視節(jié)目和計(jì)算機(jī)游戲節(jié)目。 2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) DVD盤上有瀏覽數(shù)據(jù)（Navigation Data，即處理回放數(shù)據(jù)）和演播數(shù)據(jù)（Presentation Data，即音頻、視頻、子圖等數(shù)據(jù)）兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。用戶可以按照瀏覽數(shù)據(jù)中的控制信息，播放演播數(shù)據(jù)中的音頻、視頻和子圖等數(shù)據(jù)。 瀏覽數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu) 瀏覽數(shù)據(jù)主要控制如何回放演播數(shù)據(jù)，它由視頻管理器信息（VMGI）、視頻節(jié)目集信息（VTSI）、程序鏈信息（PGCI）、演播控制信息（PCI）和數(shù)據(jù)搜索信息（DSI）等5個(gè)部分組成。 演播數(shù)據(jù) 播放數(shù)據(jù)由音頻、視頻

14、和子圖組成。它至少含有一個(gè)節(jié)目。一個(gè)節(jié)目至少包含一個(gè)程序鏈PGC。一個(gè)節(jié)目中的第一個(gè)程序鏈總是Entry PGC。在只有一個(gè)程序鏈的節(jié)目中，該程序鏈就是Entry PGC。 一個(gè)程序鏈PGC由程序鏈信息PGCI和視頻對象集VOB中的單元組成。PGCI又由前命令（pre-command）、后命令（post-command）及單元（cell）組成的程序組成，這些單元指向VOBS中的單元，這樣就定義了回放這些單元的順序。DVD光盤的文件系統(tǒng) DVD采用UDF/ISO9660文件系統(tǒng)。 UDF(Universal Disk Format)，它最早用于可擦寫光盤的寫入與重寫。它是DVD標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)。

15、ISO9660可以與電腦的操作系統(tǒng)兼容。 下圖是我公司出版的一張DVD影碟的目錄結(jié)構(gòu)，可以看到這張影碟有一個(gè)區(qū)段（Session），一條光軌（Track），采用DVD光盤默認(rèn)的UDF/ISO9660文件系統(tǒng)。這樣，它既可以在DVD播放機(jī)上播放，也可以在電腦上播放。 DVD-ROM是DVD最基本的格式，它與電腦操作系統(tǒng)兼容。在Windows的資源管理器中，讀取DVD-ROM光盤的文件夾、文件就像本地硬盤一樣方便。DVD-Audio和DVD-Video則是構(gòu)建在DVD-ROM框架上音頻和視頻格式的光盤。音盤和視盤具有相似的目錄結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。上圖是典型的目錄結(jié)構(gòu)，在DVDVOLUME（或V

16、OLUME）的目錄內(nèi)，有兩個(gè)目錄，AUDIO_TS放置音盤數(shù)據(jù)，VIDEO_TS放置視盤數(shù)據(jù)。所以，視盤中AUDIO_TS目錄內(nèi)沒有文件。正因?yàn)槿绱?，也可以自定義目錄結(jié)構(gòu)。下圖是我公司出版的“天仙配”影碟的目錄結(jié)構(gòu)。 圖中可以看出，主目錄自定義為“XIANXIANPEI（天仙配）”，主目錄內(nèi)只有VEDIO_TS一個(gè)目錄，取消了AUDIO_TS目錄?，F(xiàn)在，我們再看看在VIDEO_TS目錄內(nèi)是些什么文件？見下圖。 文件有三種類型：.VOB、.IFO和.BUP。 IFO是Information 信息文件，BUP是Backup 備份文件，VOB是Video Objects 視頻目標(biāo)文件，對于DVD-A

17、udio光盤來說，就是放置在AUDIO_TS目錄中的AOB，即Audio Objects 音頻目標(biāo)文件。 IFO文件用來控制VOB文件的播放。IFO文件中保存有怎樣以及何時(shí)播放VOB文件中數(shù)據(jù)的控制信息，比如段落的起始時(shí)間、音頻數(shù)據(jù)流的位置、字幕數(shù)據(jù)流的位置等信息。DVD播放機(jī)或電腦的播放軟件通過讀取IFO文件，才能把組成DVD影片的各種數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合起來進(jìn)行播放。BUP文件是信息文件的備份。由于IFO文件對于保證影片的正常播放非常重要，所以需要保留一個(gè)副本，以備在IFO文件的讀取發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)仍然可以通過讀取BUP文件來得到相應(yīng)的信息。VOB文件用來保存DVD影片中的視頻數(shù)據(jù)流、音頻數(shù)據(jù)流、多角

18、度、多語言字幕數(shù)據(jù)流、提供選單和按鈕數(shù)據(jù)以及視頻制式（PAL還是NTSC）、畫面寬高比（16:9還是4:3）等信息。由于一個(gè)VOB文件中可以保存一個(gè)主要的視頻流和數(shù)個(gè)多角度視頻流、8個(gè)數(shù)字音軌和32個(gè)字幕數(shù)據(jù)流，所以DVD影片也就可以擁有8種語言的伴音、9個(gè)角度和32種語言的字幕。 現(xiàn)在我們再來看文件名，文件名有兩種類型：VIDEO_TS和VTS_xx_y。TS即Time Stamp時(shí)間標(biāo)志。VTS 即video title set，是視頻標(biāo)題集的簡稱。xx是兩位序號(hào)，自01開始，按序排列，最大到99。它表示標(biāo)題數(shù)，最多有99個(gè)標(biāo)題。一張視盤至少要有一個(gè)標(biāo)題。y是一位序號(hào)，自0開始排列，最大到9。它是分標(biāo)題數(shù)，最多可達(dá)10個(gè)。一個(gè)標(biāo)題至少有“0”和“1”兩個(gè)分標(biāo)題。上圖我們看到：這張光盤有“01”和“02”兩個(gè)標(biāo)題。01標(biāo)題有“0”和“1”兩個(gè)分標(biāo)題，02標(biāo)題有“0”至“5”六個(gè)分標(biāo)題。標(biāo)題的數(shù)量取決于影片素材編輯合成時(shí)的設(shè)置。例如，我們可以把片頭和版權(quán)聲明、影片、影片拍攝花絮分別設(shè)置為三個(gè)標(biāo)題。也可以將前兩個(gè)或后兩個(gè)合并，成為兩個(gè)標(biāo)題。甚至可以全部合并為一個(gè)標(biāo)題。分標(biāo)題“0”的IFO文件放置場景、語言、字幕等選項(xiàng)的菜單信息。分標(biāo)題“1”開始，VOB文件保存視頻文件。每個(gè)分標(biāo)題下VOB文件大小，應(yīng)小于或等于約