DVD原理、標準及技術(shù)指標.doc

DVD原理及標準、技術(shù)指標 基本原理 DVD機是DVD(Digital Video Disc)光盤的播放系統(tǒng)，它兼容CD/MP3/VCD等光盤，其原理是通過光學讀取，利用激光束射向光盤，把光盤上刻盤的信息反射到光電二極管矩陣上，并利用光盤上凹坑和鏡平面反射的光強度差異引起光電二極管光電流的強度差檢出并變換成電信號而得到CD/VCD/MP3/DVD等光盤信息，并進行信道解調(diào)/解碼，具體包含：光頭。RF信號處理EFM-PLUS解碼/RSPC解碼及EFM解調(diào)/CIRC解碼，伺服系統(tǒng)及機械系統(tǒng)等。 DVD機的功能基本構(gòu)成CD/DVD盤功能構(gòu)成方框圖整機控制系統(tǒng)視頻輸出音頻處理DVD P系統(tǒng) VCD/DVD解碼系統(tǒng)EFM-PLUS解調(diào)/RSPC解碼光頭MPEG視頻解碼解擾視頻處理RF處理音頻D/A處理MPEG音頻解碼格式化/系統(tǒng)解碼EFM解調(diào)/ CIRC解碼伺服系統(tǒng) DVD重放信號處理過程 1.RF處理RF處理電路的結(jié)構(gòu)-功能與CD/VCD機基本相同，包括：RF前置放大、AGC、波形均衡、數(shù)據(jù)限幅、數(shù)據(jù)選通等。2.信道解調(diào)/解碼 DVD機的信道解調(diào)/解碼是EFM-PLUS解調(diào)/RSPC解碼（里德-索羅門乘積碼）。3.解擾對加密的DVD光盤的數(shù)據(jù)信號進行解密。4.MPEG系統(tǒng)層解碼將多路復用的DVD節(jié)目流還原成視頻、音頻位流及輔助數(shù)據(jù)位流。5.MPEG視頻解碼5.1 MPEG視頻解碼及顯示格式轉(zhuǎn)換DVD機利用MPML解碼器對MPEG視頻位流進行解碼，恢復為原始像素數(shù)據(jù)Y、CB、CR。MPEG解碼器的另一個重要功能是顯示格式轉(zhuǎn)換，能利用信箱（Letter Box通常Set Up中顯示為4：3LB）式或拉移（Pan-Scan通常Set Up中顯示為4:3 PS）式方法完成16:9 4:3的轉(zhuǎn)換。5.2 子畫面解碼對輔助數(shù)據(jù)位流解碼形成菜單、字幕、卡拉OK歌詞及簡單動畫的視頻數(shù)據(jù)。5.3 混合將子畫面像素數(shù)據(jù)覆蓋到MPEG視頻數(shù)據(jù)上。6.NTSC/PAL編碼、D/A變換及視頻輸出將混合的子畫面像素數(shù)據(jù)和MPEC視頻數(shù)據(jù)進行NTSC/PAL編碼及D/A轉(zhuǎn)換后得到亮度信號Y和色度信號C進行視頻VIDEO輸出。通常視頻輸出方式有復合視頻輸出和Y/C視頻輸出（即S-VIDEO輸出）。7.MPEC音頻解碼將系統(tǒng)層解碼輸出的MPEC音頻位流進行LPCM/MPECI/AC-3解碼成原始音頻PCM數(shù)據(jù)。8.CD-DA/DVD音頻選擇和音頻D/A處理 對MPEG音頻解碼后的信號進行CD-DA/DVD音頻選擇后，再做D/A轉(zhuǎn)換處理得到音頻信號輸出。9.音頻輸出 DVD機音頻輸出有兩種方式，即數(shù)字輸出（通常有SPDIF/PCM、SPDIF/RAM）和模擬輸出(Analog）。 光盤方面相關(guān)標準及信源編碼標準 1. 光盤的技術(shù)標準：標準名稱光盤及系統(tǒng)名稱公布年月紅皮書CD-DA（激光唱機即CD機）1982黃皮書CD-ROM/CD-ROM XA1985/1988藍皮書LD（激光視盤即影碟機）1986白皮書VCD綠皮書CD-I1987橙皮書Book1CD-RCD-MO1992年開始制定Book2CD-WOIEC 908CD-DA系統(tǒng)1987ISO 9660卷及文件結(jié)構(gòu)1988.4ISO/IEC 10149CD-ROM的數(shù)據(jù)交換1989.91.1 紅皮書（Red Book）及IEC908PHILIPS公司及SONY公司制定，CD存儲高保真（fs=44.1KHz,16Bit）數(shù)字音頻，標準名稱：Compact Disc-Digital Audio，簡稱CD-DA標準。規(guī)定了CD的尺寸、物理特性、糾錯編碼及調(diào)制方式等，符合此標準的光盤都有Digital Audio標志。1987年在紅皮書基礎(chǔ)上制定了IEC 908標準。1.2 黃皮書（Yellow Book）PHILIPS公司和SONY公司共同制定，CD-ROM作為CD用于計算機存儲光盤上分扇區(qū)為音頻扇區(qū)和數(shù)據(jù)扇區(qū)，同CD-DA相同的盤片規(guī)格和光學技術(shù)，相同的原盤制作和壓制方法，主要差異在于用戶數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，尋址及糾錯能力。 1.3 ISO 9660標準、CD-ROM XA標準及CD橋標準ISO 9660：主要給出了CD盤上文件系統(tǒng)在屬性、光盤記錄的描述區(qū)、記錄方式、卷和卷集關(guān)系方面的規(guī)范。 CD-ROM XA ：XA是擴展結(jié)構(gòu)之意，即CD-ROM基本能力的擴展，它是關(guān)于將壓縮的音、視頻信息存儲在CD-ROM上的方法的標準。CD-ROM XA使用了CD-I規(guī)范的元素，是CD-ROM和CD-I間的橋梁，且與ISO9660一致，由SONY、PHILIPS及Mircosoft等公司共同提出。CD-橋（即CD-Bridge）：采用ADPCM方法壓縮的音頻信號，可在CD-ROM上錄放，此標準橋接了CD-ROM和CD-I標準。1.4 綠皮書（Green Book）系PHILIPS和SONY公司定義的CD-I(Compact Disc-Interactive)標準，在CD-ROM標準的基礎(chǔ)上增加了交互音頻、視頻、文字、數(shù)據(jù)的格式及多媒體系統(tǒng)的其它技術(shù)規(guī)格。1.5 藍皮書（Blue Book）:LD（激光視盤）的標準。1.6 橙皮書（Orange Book） Book1是關(guān)于可重寫式磁光盤的標準，Book2是關(guān)于一次寫入式出盤（如CD-R）的標準。1.7 白皮書（White Book）白皮書是符合CD-ROM XA形式1，文件管理遵循ISO9660，將MPEG視音頻壓縮編碼的信號記錄于CD上的標準，卡拉OK CD等于白皮書1.0版本，后修訂成1.1版本及2.0版本作為VCD標準。1.8 信源編碼標準ISO/IEC11172和ISO/IEC13813即MPEG和MPEG標準，MPEG適于1.5Mbps以下數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字媒體的運動圖像及其伴音的編碼，MPEG數(shù)據(jù)傳輸率達4-10MBPS的高質(zhì)量圖像壓縮編碼。MPEG(Moving Picture Experts Group)它兼容JPEG的H.261標準，在H.261標準的基礎(chǔ)上增加了幀壓縮編碼技術(shù)，MPEG由于多媒體技術(shù)，數(shù)字電視技術(shù)多媒體通信及交互電視技術(shù)的發(fā)展，已表露出其在音頻分辨率和傳輸率的不足，又推出了MPEG標準。 光盤機的類型簡介 1. LD播放機，也稱激光影碟機，可播放模擬視頻信號，70年代末開始商品化。2.CD-DA即目前的CD唱機，由SONY和PHILIPS 80年代初推向市場，現(xiàn)時流行的數(shù)字光盤技術(shù)都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其唱片規(guī)格稱紅皮書。3.CD-ROM驅(qū)動器，作為計算機系統(tǒng)的外存，早期用于存儲文字信息，現(xiàn)發(fā)展到可存儲文字、圖片、聲音、動畫和電視圖像等數(shù)據(jù)，配上相應(yīng)的軟、硬件及驅(qū)動器，可播放CD-I和VCD光盤，相關(guān)標準：黃皮書，ISO9660和CD-ROM/XA等。4. CD-G和CD-V播放機CD-G播放機可在播放CD音樂的同時將靜止畫面播放到電視機上。 CD-V播放機將一小段動態(tài)視頻信號輸出到電視機上。5. CD-I交互式光盤播放機由PHILIPS公司開發(fā)，它將音頻、視頻信號經(jīng)過特定的壓縮編碼，可播放各類娛樂及信息學科的交互式光盤，也可播放CD-DA、CD-G、PHOTO-CD、VCD及部分CD-ROM光盤。CD-I格式光盤（一般為全動態(tài)電影），也可用于兼容CD-I格式CD-ROM驅(qū)動器和VCD播放機中，CD-I標準一般稱為綠皮書。6. MP3播放機 MP3（MPEG-Layer 3）播放機、利用MPEG-I（現(xiàn)也有使用MPEG壓縮技術(shù)）壓縮技術(shù)將音頻信號存儲于一張CD盤中或目前流行的FLASH內(nèi)存中或FLASH卡中或Hard Disc硬盤中，利用MPEG-I解壓后得到音頻信號。根據(jù)存儲的媒介，MP3分為：光盤MP3唱機，Card read、HDD、Flash播放器等，它也可直接播放CD-DA光盤，另目前Microsoft公司通過網(wǎng)上媒體視窗技術(shù)，制定出WMA(Windows Microsoft Media)格式，用CD盤或HD、FLASH等做存儲媒介，可在網(wǎng)上下載WMA格式的音頻信號，MP3播放機只要配有相應(yīng)的軟件即可播放WMA的音頻內(nèi)容。7.VCD播放機同樣利用MPEG-I壓縮技術(shù)將74分鐘的視頻信號和音頻存儲于一張CD盤中，它一般可在CD-I播放機上播放，CD-ROM驅(qū)動器配上相應(yīng)的軟件和相應(yīng)的硬件（MPEG解壓卡）也可播放，其信源編碼采用MPEG編碼標準（ISO/IEC11172標準），VCD標準一般稱為白皮書， VCD播放機也可播放CD-DA、CD-G、MP3、VCD等光盤。8.PHOTO-CD播放機由柯達（Kodak）和飛利浦（PHILIPS）公司開發(fā)，專為存儲數(shù)字化的35mm照片設(shè)計，一張PHOTO-CD可多次錄入共100張左右的數(shù)字化照片，數(shù)字化的圖片可任意放大、縮小和剪裁，也可輸出到紙上。以上除LD外所有CD類光盤的直徑均為120mm(4.7英寸)（也有80mm的直徑規(guī)格）、厚度1.2mm容量650MB，其技術(shù)特征是通過物理上凹坑-平臺序列表示數(shù)字“0”和“1”。并且目前CD制光盤存儲系統(tǒng)中，通常采用的GaALAS(鎵鋁砷)系列半導體激光的實用化短波長極限為0.74m，典型值0.78m，NA=0.45，d0.63，而DVD制光盤系統(tǒng)，采用激光源是藍光波段的二倍頻SHG激光器，得到入=0.65m，NA=0.6，存儲容量可提高到4.6GB（光盤直徑仍為120mm光盤、單面）。9. DVD播放機 DVD（Digital Video Disc）是存入高質(zhì)量圖像和聲音的大容量光盤。目前DVD主要有DVD-ROM、DVD-R和DVD-RAM三大類，文件結(jié)構(gòu)滿足ISO9660，其數(shù)據(jù)格式支持CD-ROM/XA標準，信源編碼采用MPEG編碼標準（ISO/IEC13818），信道編碼/調(diào)制采用RSPC(里德-所羅門乘積碼)編碼/EFM-PLUS調(diào)制，能兼容CD/MP3/JPG/JPEG/CD-G/VCD等光盤。 關(guān)于DVD的6個區(qū)域碼 美國電影協(xié)會為制定區(qū)域碼所劃分的六個地區(qū)六區(qū)域碼分別是:第一區(qū)(Region1):美國、加拿大、東太平洋島嶼第二區(qū)(Region2):日本、西歐、北歐、埃及、南非、中東第三區(qū)(Region3):臺灣、香港、南韓、泰國、印尼等東南亞國家第四區(qū)(Region4):澳洲，紐西蘭，中南美洲，南太平洋島嶼第五區(qū)(Region5):俄羅斯、蒙古、印度半島、中亞、東歐、北韓、北非、西北亞一帶等第六區(qū)(Region6):中國大陸 DVD機主要指標定義、標準及具體測試方法 1. DVD光頭和CD光頭伺服能力的考察測試，主要針對光盤因使用導致變形、劃花、塵污等影響，機器線路對信號糾錯能力的指標，由此需對光盤的劃痕程度、污點大小程度、指紋覆蓋、中心偏心、盤片變形等相對應(yīng)的測試碟逐一進行考察測試，另外DVD測試上要求能兼容CD-R、CD-RW、DVDR、DVDRW、MP3、JPG、JPEG、KODAK、VCD等各文件格式的光盤碟片，因而在考察測試完缺陷糾錯能力方面的測試碟片后，需對這些不同文件格式的碟片進行考察測試。2. DVD機主要電性指標2.1 TOTAL ACCESS TIME OF TOC總讀曲時間測試方法：TDV-540，正常電壓，計算播放總讀曲時間。一般標準：LIMIT15S 抽屜式入、出碟倉時的時間要求，一般標準：OPEN時LIMIT5S；CLOSE時LIMIT5S。2.2 INTERVALS BETWEEN CHAPTERS章節(jié)間間隔時間 測試方法：TDV-540，正常電壓，計算SKIP每首CHAPTER的時間。一般標準：LIMIT3S2.3 Video and Y Signal Output Levela.測試條件：視頻分析儀，TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 6，VIDEO LOAD 75，VIDEO輸出端子和S-VIDEO輸出 。 b.測試方法：TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 6播放，VIDEO LOAD輸出視頻分析儀的輸入端，選擇視頻分析的VIDEO OUTPUT LEVEL選項，即可讀出Video and Y (S-Video端子) Signal的輸出。 c.標準：1.00.2V2.4 Digital Output Level a.測試條件：電子毫儀表，TDV-540 TITLE 4 CHAPTER 9，COAXIAL輸出DVD機Audio Setup為SPDIF/RAM。 b.測試方法：播放TDV-540 TITLE 4 CHAPTER 9，COAXIAL端子接電子毫伏表，從毫伏表上即可得出Digital Output Level。 c.標準：0.50.1V2.5 Audio Output Level,Distortion(THD) and Channel Balance a.測試條件：音頻分析儀，Audio Load為10K，TDV-540 TITLE 4 CHAPTER 9，Audio Setup為Analog。 b.測試方法：Audio Load接音頻分析儀，音頻分析儀置DIST檔，播放TDV-540 TITLE 4 CHAPTER 9，即可得出Audio Output和Distortion值，將音頻分析儀轉(zhuǎn)換成Db檔后，可得到兩聲道比較的dB值差異。 c.標準：Audio Output 2.00.2V Distortion1% Channel Balance2dB2.6 Luminance S/N Ratio a.測試條件：視頻分析儀，TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 6。 b.測試方法：視頻分析儀置Luminace S/N測試選項，播放TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 6，從視頻分析儀上即可得出其輸出信噪比。 c.標準：50dB.2.7 Chroma(AM and PM)S/N Ratio a.測試條件：視頻分析儀，TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 17。 b.測試方法：視頻分析儀置Chroma的S/N Ratio測試選項，播放TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 17，從視頻分析儀上即可得出其輸出信噪比。 c.標準：50dB2.8 Y Channel Band Width a.測試條件：視頻分析儀，TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 9，S-Video輸出。b.測試方法：視頻分析儀置Y Channel Band Width測試選項，播放TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 9，從視頻分析儀上即可得出在5.5MHz帶寬時Y信號的輸出增益下降的dB數(shù)。 c.標準：-6dB2.9 Luminance Non Line Distortion a.測試條件：視頻分析儀，TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 5，S-Video輸出。 b.測試方法：視頻分析儀置Luminance Non Line Distortion測試選項，播放TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 9，從視頻分析儀上即可得出其失真值。 c.標準：5%-1. 定義當平昀圖象電平為某一定值時，將起始電平從消隱電平逐步增加到白電平的小幅度階躍信號加至被測通道輸入端、輸出端相應(yīng)各階躍幅度比值間的最大差值。2. 測試輸入 輸出3. 現(xiàn)象圖象失去灰度，層次減少，分辨率降低（由于色度信號是迭加在亮度信號上），產(chǎn)生色飽和度失真。4. 原因元器件的非線性造成，工作點不對，輸入幅度過大。-2.10 Luminance Waveform Distortion、Y/C Delay and Chroma Gain a.測試條件：視頻分析儀，TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 10，S-Video輸出。b.測試方法：播放TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 10，分別置視頻分析儀各測試選項，即可分別得出其值。 c.標準：Luminance Waveform Distortion5% Y/C Delay10ns Chroma Gain80%-色度-亮度時延差1. 定義當輸入一個與色亮增益差K相同的測試信號，輸出在亮度分量與色度分量的調(diào)制色絡(luò)波形的相應(yīng)部分在時間關(guān)系上出現(xiàn)的差值，稱。2. 測試以納秒ns為單位，規(guī)定色度分量時延大于亮度分量時延為正。3. 影響（色度信號與亮度信號不能同時到達顯示端），彩色套色不準，在水平方向出現(xiàn)彩色鑲邊，人眼比較敏感感。4. 原因傳輸通道群延時頻率特性不平坦，中頻濾波器特性變化，中頻帶寬不夠等。色亮增益差K1. 定義把一個具有規(guī)定的亮度和色度分量幅度的測試信號送到被測系統(tǒng)的輸入端，輸出端信號中亮度分量和色度分量幅度比與輸入端幅度比的改變稱色亮增益差。2. 意義通道對色度分量和亮度分量的放大不一致。3. 影響色飽和度失真，類似色飽和度調(diào)節(jié)不當，K為負，圖象色彩變淡、暗淡、人物神色不佳；K為正，顏色過濃、輪廓不分明，類似兒童填色畫，缺乏真實感。4. 原因傳輸通道幅頻特性不好；色度、亮度通道幅頻特性不一致。-2.11 Differential Gain and Differential Phase a.測試條件：視頻分析儀,TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 11，S-Video輸出。 b.測試方法：播放TDV-540 TITLE 3 CHAPTER 11，視頻分析儀置Differential Gain and Phase測試選項，即可得出其測試值。c.標準：Differential Gain10； Differential Phase10-微分增益失真DG1. 定義由于圖象亮度信號幅度變化引起色度信號幅度的失真。2. 測試在平均圖象電平為某一定值時。3. 影響不同亮度背景下的色飽和度失真，影響彩色效果（如穿鮮紅衣服從暗處走向亮處，鮮紅衣服變濃或變淡）。微分相位失真DP1. 定義由于圖象亮度信號幅度變化引起色度信號相位的失真。2. 測試輸入信號與DG相同，以消隱電平上副載波信號的相位角為基準，其他亮度電平上副載波的相位角超前于基準電平相位角時為正。3. 影響在不同亮度背景下，色調(diào)產(chǎn)生失真，由某種顏色變成其他顏色（如穿鮮紅衣服從暗處走到明處，鮮紅衣服就偏黃或偏紫）。4. DG、DP失真原因色度信號4.431.3M處在視頻高端，易受通道中分布參量影響：工作點的不正確對結(jié)電容影響大，從而影響傳輸通道的阻抗參量（發(fā)射機上DG、DP預(yù)失真調(diào)整小合調(diào)節(jié)的黑白拐點就是調(diào)整工作點）。5. 措施傳輸通道中視頻放大器和視頻處理單元要有足夠大的動態(tài)范圍，改善傳輸通道的幅頻特性和相頻特性，嚴格控制元器件分布參量的影響。-2.12 Frequency Response a.測試條件：音頻分析儀，TDV-540 TITLE 4 CHAPTER 6-10，Audio輸出。 b.測試方法：分別播放TDV-540 TITLE 4 CHAPTER 6-10，將音頻分析儀TITLE 4 CHAPTER 9輸出置于0dB參考值，其余首與其的此值即為各頻率輸出的頻響范圍。c.標準：20Hz和20KHz在2dB內(nèi)，100Hz和10KHz在1dB內(nèi)。 彩色電視基本原理 1、彩色電視制式1.1 NTSC制 是美國推出的世界上最早的一種兼容制彩色電視制式。特點：將兩個色差信號分別對頻率相同，相位相差90的兩個副載波進行正交平衡調(diào)幅，再將已調(diào)制的色差信號迭加后插入亮度信號的高頻端去。缺點：對信號的相位失真敏感性強，容易產(chǎn)生色調(diào)畸變。1.2 PAL制 由西德在NTSC制的基礎(chǔ)上改進的一種兼容制彩色電視制式。特點：將NTSC制的“正交平衡調(diào)幅制”改進為“逐行倒相正交平衡調(diào)幅制”也就是，在原NTSC制的基礎(chǔ)上，將兩色差信號中的紅差信號進行逐行倒相處理，這就使得任意兩個相鄰掃描行的紅差信號相位相差180。利用相鄰行彩色的互補性來消除相位失真引起的色調(diào)畸變。缺點：接收機電路較為復雜。1.3 SECAM制由法國首先使用的兼容制彩色電視制式，也是為克服NTSC制的相位敏感性而設(shè)計的。特點：它將兩個色差信號不是同時傳送，而是逐行輪流、交替?zhèn)魉汀蓚€色差信號不是對副載波調(diào)幅，而是對兩個頻率不同的副載波進行調(diào)頻，然后將兩個已調(diào)色差信號逐行輪換地插入亮度信號頻譜的高端。其也叫順序同時制。缺點：接收機電路復雜，圖像質(zhì)量也不如前良種制式2、色度學的基本 概念2.1人眼的彩色視覺彩色三要素：亮度、色調(diào)和色飽和度亮度 表示彩色被人眼所能感覺到的明暗程度。色調(diào) 就是彩色的種類，即是什么顏色，其取決于波長。色飽和度 是指彩色的深淺程度。色飽和度越高，顏色就越深。色飽和度實質(zhì)上是表示某種色光被白光所沖淡的程度。2.2 三基色原理自然界中人眼所能觀察到的絕大多數(shù)顏色，都可以由3中相互獨立的基本顏色按一定的比例混合得到，相反自然界中的任意一種顏色又可以被分解為不同比例的3種基色。解釋的幾點：（1）所謂“相互獨立”的三基色，是指3中基色中的任意一種顏色都不能由其他兩種顏色混合產(chǎn)生。（2）3種基色的選擇，在原則上是獨立的，但紅、綠、藍3種顏色按不同比例混合，將比用另外3種顏色混合所獲得的顏色更為廣泛。（3）3種基色之間的比例，直接決定混合色的色調(diào)和色飽和度，混合比例相同時，色調(diào)是相同的。（4）混合色的亮度等于參加混色的各個基色分量的亮度之和。2.3 彩色的混合A相加混色- -彩色光線的混合稱為相加混色B 相減混色- -彩色顏料的混合稱為相減混色C 補色D 混色效應(yīng)空間混色效應(yīng)將3種基色光分別投射到同一表面上相鄰近的3個點上，只要這些點相距足夠近，由于人眼分辨力有一定限度，就會產(chǎn)生3種基色光相混合的彩色感覺。時間混色效應(yīng)將3種基色光按一定順序輪換投射到同一表面上，只要輪換速度足夠快，由于人眼的視覺惰性，人眼產(chǎn)生的彩色感覺就與3種基色光直接混合效果相同。生理混色效應(yīng)利用兩只眼睛同時分別觀察不同顏色的同一畫面，也可獲得畫面的直接混色效果。3、亮度方程Y=0.3R+0.59G+0.11B4. 彩色全電視信號定義：將色度信號（F ），色同步信號（B ），亮度信號（Y ）和復合同步、復合消隱信號（