DVD - Arquitetura
Por Ricardo Zelenovsky e Flávio Mello e Alexandre Mendonça em 07 de junho de 2000
Introdução
O tempo em que se especulava sobre o sucesso do DVD já passou. Tendo provado seu valor como uma mídia de alta qualidade para a distribuição de vídeo e multimídia, o DVD agora avança sobre o mercado de alta capacidade de armazenamento, com técnicas inovadoras na gravação bem como na tecnologia de regravação.
No início, o foco de interesse da indústria estava voltado às aplicações de vídeo. O sucesso do lançamento de vídeos em discos com 4.7 GB de capacidade foi prematuramente antecipado, sendo a qualidade do mesmo comparada com os discos laser e com a transmissão de televisão. Entretanto, de forma análoga ao que ocorre com toda nova tecnologia, vários foram os obstáculos pelos quais o DVD teve de passar até amadurecer e ganhar o espaço de mercado que hoje tem. Os primeiros DVD-5 produzidos foram testados em vários modelos de equipamentos, de diferentes fabricantes, e apresentaram alguns problemas relacionados com a qualidade de vídeo bem como com os leitores das mídias. Isto foi decisivo para que o processo de fabricação dos discos fosse melhorado de forma que se obtivesse uma maior qualidade a um menor custo. Ao mesmo tempo, os fabricantes de equipamentos delineavam os padrões de compatibilidade para os equipamentos. à medida que as melhorias eram implementadas, a expectativa de utilizarem-se CDs para armazenamento de informação de vídeo foi perdendo a força e o DVD começou a tornar-se um outro padrão de armazenamento, cujas versões estão mostradas na Figura 2.
Com o crescente aumento de demanda, não demorou muito tempo para que os 4,7 GB não fossem suficientes para atender às aplicações multimídia. Mas o DVD Fórum, segmento da indústria responsável pela normatização, já havia previsto uma padronização para a família de produtos DVD: DVD-9 e DVD-10. Com 9,4 GB de capacidade de armazenamento, o DVD-10, que na prática corresponde a nada mais que dois DVD-5 fundidos, tornou-se a solução mais simples.
Com a produção do DVD-5 já refinada, o processo de fusão usado para colocar dois discos unidos face à face não necessitou de considerações especiais. Entretanto, sob o ponto de vista da distribuição em massa, o DVD-10 é problemático. O disco não oferece qualquer face para que sejam colocadas identificações ou mesmo estampas decorativas. Além disto, a maioria dos leitores de DVDs dos consumidores contém somente uma cabeça de leitura ótica, o que os obriga a tirarem o disco do leitor e virarem a face de leitura. Esta deficiência compromete seriamente o produto pois nenhum usuário de títulos em DVD, consumidores vorazes de tecnologia, desejam ter preocupação com este tipo de detalhe.
Por outro lado, o DVD-9 oferece 8,5 GB em uma única face de disco. Isto é possível ao fundirem-se dois discos cujas faces se encontram voltadas para o mesmo lado. O processo, que é extremamente difícil de ser produzido e requer que uma camada (ou "layer") semi-reflexiva seja fundida à outra camada reflexiva. Desta forma, o laser do leitor ótico realiza primeiro a leitura da camada mais externa do disco e, então, atravessa o material fundido chegando até os dados impressos na camada mais interna. Como observado na figura 1, para que seja lida a informação da camada #1, é necessário interpretar o laser que percorreu o trajeto ("a", "d"), enquanto que a informação da camada #2 vem do feixe laser que atravessou a camada #1, ou seja, que percorreu ("a", "b", "c", "d"). Aparentemente, parece estranho que se possa recuperar as duas informações das duas camadas, que não são correlacionadas, ao mesmo tempo. Contudo, a geometria dos discos é constituída por um processo tal que permita a implementação de detetores em quadratura, graças à diferença de fase estrategicamente calculada introduzida pelo espaçamento entre as camadas.
Figura 1: Esquema de camadas nos discos DVD.As vantagens do DVD-9 possuem um preço. Somente alguns replicadores de disco podem produzir discos em tempo adequado e a um custo razoável. O custo de produção de um DVD-9 é cerca de US$1 à US$1,50, maior que o custo de um DVD-5. Além disto, soma-se o valor do elevado custo de edição das duas camadas, que é o fato preponderante para o sincronismo na leitura dos dados.
Do DVD-5 ao DVD-18
Quando o DVD foi apresentado ao mercado, uma grande família de discos foi definida, abrangendo desde o DVD-5 até o DVD-18, cada um oferecendo um acréscimo significativo na capacidade de armazenamento e no número de camadas no disco. Para uma comparação entre os diversos formatos veja a tabela da Figura 2. A Warner Advanced Media Operations (WAMO) já está testando o processo de produção de DVD-14/18. De fato, a WAMO é o primeiro fabricante a anunciar a produção de DVD-18, o DVD de dupla face e dupla camada, que culminará nos 17GB de capacidade de armazenamento, prometidos para o final de ano. Ela também pretende oferecer o DVD-14, um híbrido entre o DVD-9 e o DVD-5.
Figura 2: Padrões de discos DVD comerciais.
Tipo face/no camadas Capacidade (GB) Capacidade (CDs) DVD-5 simples / 1 4,7 7 DVD-9 simples / 2 8,5 13 DVD-10 dupla / 1 9,4 14 DVD-14 dupla / 1 (numa face) e 2 (na outra) 13,2 20 DVD-18 dupla / 2 17 26 O DVD permite que o áudio digital seja gravado a uma taxa de amostragem de até 96 kHz, com resolução de 24 bits, valores estes exageradamente superiores aos 44,1 kHz e aos 16 bits do CD. Essa qualidade antes era somente atingida nos modernos estúdios de gravação digital.
Além disso, o áudio pode ser gravado no padrão AC-3 que, em vez de dois canais (direito e esquerdo), reserva seis canais: esquerdo frontal, direito frontal, esquerdo traseiro, direito traseiro, central e um canal exclusivo para "subwoofers" (sons extremamente graves). Este padrão foi desenvolvido para atender a filmes e a transmissões de áudio da HDTV (televisão de alta resolução).
Para vídeo, o DVD apresenta diversas opções muito interessantes: oito opções de dublagem, 32 opções de legenda e 5 opções de formato de tela; tudo isto com um detalhe: utilizando áudio AC-3. A resolução do DVD é de 500 linhas, o dobro da resolução do vídeo-cassete tradicional.
É importante lembrar que o DVD é um sistema digital de acesso aleatório, ao contrário do vídeo-cassete, que é um sistema analógico de acesso seqüencial. Na prática, não é só o fato de a qualidade de áudio e vídeo serem muito superiores, já que a procura por um determinado trecho de filme é quase instantânea, não existindo a necessidade de "rebobinar o filme". Além disso, o DVD não gasta com o tempo e a qualidade da reprodução não é afetada com o uso.
O DVD-5 foi originalmente desenvolvido para armazenar filmes de 135 minutos. Utilizando a compressão MPEG-2, uma imagem em movimento requer 3500 Kbps. Já o áudio, gravado no padrão AC-3, requer mais 384 Kbps. Conforme a WAMO, o valor superdimensionado para as faixas adicionais de legenda e para a dublagem em diferentes idiomas é de aproximadamente 807 Kbps. Consolidando estes valores, constatamos que são necessários 4,75 GB.
Mas, como é possível que um disco com as mesmas dimensões das de um CD tenha 7 vezes a capacidade de um CD ? Basicamente, tornando os elementos de dados menores. O espaçamento entre as trilhas (em espiral) reduziu de 1,6 mícrons para 0,74 mícrons. Já o menor tamanho do dado que pode ser impresso na superfície do disco reduziu de 0,83 para 0,40 mícrons. O comprimento de onda (780 nanometros) do laser de leitores de CD ainda era grande para ler estas trilhas. Assim, os leitores de DVD utilizam um laser que produz um feixe luminoso com comprimento de onda de 640 nanometros.
Esta configuração de comprimento de onda exige que a camada plástica protetora do disco seja mais fina, de tal forma que o laser não precise atravessar um meio tão espesso para chegar ao layer de dados. Por esse motivo, o disco de DVD teria apenas metade dos 1,2 mm de espessura do CD. No caso do DVD-5, um outro disco de 0,6 mm é colado ao DVD para manter a mesma espessura original do CD.
Entretanto, apesar dos 4,7 GB fornecerem uma enorme capacidade de armazenamento, por que não aumentar ainda mais este valor ? Por exemplo, ao invés de colar um disco vazio ao DVD, pode-se colar um outro disco de dados ao DVD, mantendo a mesma espessura do CD e dobrando a capacidade de armazenamento do DVD-5. Alguns filmes em DVD já se aproveitam desta vantagem, colocando uma versão de um filme formatado para uma TV normal ou mesmo um monitor de computador, em um lado, e, no outro, uma versão formatada para as telas mais largas como no padrão dos cinemas.
Regiões Geográficas
A indústria cinematográfica dividiu o mundo em um conjunto de seis regiões geográficas. A razão para esta divisão é permitir o controle do lançamento de filmes e home-vídeos em diferentes partes do mundo em diferentes épocas. Um filme, por exemplo, pode ser lançado na Europa e depois nos Estados Unidos, coincidindo com o lançamento do home-vídeo no Estados Unidos. Nessa situação, teme-se que cópias de discos DVD atinjam o mercado europeu prejudicando a arrecadação das bilheterias.
Desta forma, é dado ao leitor de DVD um código de região na qual ele foi vendido. O aparelho não disponibilizará o conteúdo dos discos em regiões nas quais ele não é autorizado. Os discos comprados em uma certa região, como por exemplo o Japão, podem não funcionar em leitores comprados por exemplo no Brasil. Uma outra subdivisão de áreas também ocorre devido aos diferentes padrões de vídeo adotados por cada país. Por exemplo, o Japão está situado na região 2 mas usa o padrão NTSC que é compatível com os Estados Unidos (região 1). A Europa, por sua vez, também está situada na região 2 mas utiliza o padrão PAL, que não é compatível com o NTSC.
A opção por incluir ou não um código de região a um disco DVD pertence ao estúdio ou ao distribuidor dos títulos. Entretanto, se seu disco não possuir código, então ele poderá ser reproduzido em qualquer parte do mundo. Alguns discos têm sido lançados sem código, mas, até o momento, nenhum destes lançamentos pertencem aos grandes estúdios. Muitos destes grandes estúdios pretendem laçar cópias sem código, contanto que não haja conflito entre este lançamento e a arrecadação das bilheterias. As 6 regiões citadas são compostas por:
1. Canadá e Estados Unidos
2. Japão, Europa, África do Sul, Oriente Médio (incluindo Egito)
3. Sudeste e Leste da Ásia (incluindo Hong Kong)
4. Austrália, Nova Zelândia, Ilhas do Pacífico, América Central, América do Sul, Caribe
5. Antiga União Soviética, Índia, África, Coréia do Norte e Mongólia
6. China
Alguns leitores são fabricados para que possam ser facilmente modificados pelos consumidores para reproduzirem vídeos com quaisquer códigos. Existe também um mercado negro bastante ativo que fornece leitores com modificações nos circuitos eletrônicos que despistam os códigos de regiões. Os sistemas de DVD-ROM aplicam o código de região somente aos discos de vídeo em DVD e não para os discos contendo software. Muitos dos leitores de DVD-ROM de computadores permitem mudar através de software o código da região, até que, após sucessivas trocas, este se torne permanente. Também neste caso, já existe um mercado negro de softwares que manipulam estes códigos.
Para encerrar, existem as denominações DVD-R, DVD-RAM, DVD+RW e DIVX, explicadas na Figura 3.
Figura 3: Denominações de discos DVD.
DVD-R Disco DVD que pode ser gravado por uma única vez DVD-RAM Primeira especificação para um disco de DVD que pode ser regravável (capacidade de 2,6 GB por lado) DVD+RW Especificação de disco DVD regravável feita pela Sony, HP e Philips (capacidade de 3 GB por lado) DIVX Disco DVD com o atributo "per-per-view". O drive para este disco inclui um modem que se comunica com uma central de cobrança. Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/512
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