gototopgototop

Главное меню

Анонс

Главная Описание Как работает DVD-привод

Как работает DVD-привод

Великолепная картинка и эффектный многоканальный звук, воспроизводимые DVD-проигрывателями, невольно рождают мысль о том, насколько эти аппараты сложно устроены. А уж после знакомства со спецификацией на DVD-формат проникаешься к ним еще большим уважением и только диву даешься, как вообще удается проигрывателю считывать столь плотно записанную на диске информацию и реализовывать в железе такие сложные алгоритмы обработки цифровых сигналов звука и изображения (один MPEG-2 чего стоит!)

 

Как устроен DVD-проигрыватель.

 

Современный уровень развития электроники и отработанная до совершенства конструкция оптических лазерных звукоснимателей позволили без особого труда разместить почти всю электронную начинку современных моделей DVD-проигрывателей третьего поколения на одной небольшой плате. При этом транспортный механизм внешне ничем не отличается от транспортов обычных "сидишников". Но, несмотря на отсутствие видимых отличий (за исключением разве что гнезд видеовыходов), DVD-проигрыватель, с точки зрения технологии, без всякого сомнения - птица куда более высокого полета. Хотя бы потому, что, помимо цифрового звука, он должен уметь воспроизводить еще и сигналы изображения.

Как правило, сегодня большая часть электроники собирается на 1-2 печатных платах, помимо которых в состав проигрывателя входят еще блок питания (чаще всего - импульсный) и отдельная плата индикации и клавиатуры. Разъемы соединительных AV-гнезд устанавливаются и распаиваются в большинстве случаев непосредственно на плате. Платы с электроникой соединяются между собой и с транспортным механизмом при помощи гибких ленточных кабелей.

DVD-проигрыватель внутри

Как и положено аппаратуре XXI века, цифровая (а в большинстве случаев и аналоговая) часть схемы проигрывателя выполняется с широким использованием технологии поверхностного монтажа на двухсторонние печатные платы. Подобный конструктив, наряду с применением микросхем СБИС высокой степени интеграции, позволяет резко улучшить технологичность радиоэлектронной аппаратуры, а, следовательно - снизить ее цену. Некоторые фирмы пошли еще дальше: разместили вообще абсолютно всю электронику (за исключением платы индикации и блока питания) на одной-единственной плате.

Заглянув внутрь полупустого аппарата, так и хочется воскликнуть: "За что же деньги-то берут?" Вопрос, конечно же, риторический. В цену входят не только (скорее - не столько!) затраты на "железо", но и на вложенные в разработку интеллектуальные ресурсы, программное обеспечение, патенты и другие фирменные "ноу-хау". Прецизионная оптико-механическая часть транспорта (точнее - его лазерный звукосниматель) тоже дорога, несмотря на огромные тиражи выпуска. Изрядная доля цены DVD-проигрывателей приходится на СБИС цифровых процессоров и микросхемы памяти.

Как же работает DVD-проигрыватель, и почему он универсальный? Начнем, как водится, "от печки" - то есть от транспортного механизма проигрывателя. В современных моделях третьего поколения в большинстве случаев используются двухлазерные транспорты с отдельными оптическими головками для считывания сигналов с CD, другая - для DVD-дисков. Необходимость использования двух независимых оптических звукоснимателей объясняется большой сложностью изготовления универсальной лазерной головки, предназначенной для считывания данных с различных типов оптических дисков.

Ведь, как известно, в форматах DVD и CD используются лазеры с разной длиной волны (780 нм для считывания CD/VideoCD и 650 нм для DVD-дисков). Кроме того, их оптические системы имеют различную апертуру. Впрочем, есть примеры и других решений. В проигрывателях первого поколения (типа Panasonic DVD-A100) использовалась одна универсальная лазерная головка, у которой апертура оптической системы при воспроизведении дисков различных форматов изменялась при помощи введения на пути прохождения лазерного луча специальной линзы.

В некоторых типах универсальных головок применялись линзы, меняющие апертуру для лучей с разной длиной волны. Для изменения же собственно длины волны использовались лазеры с двумя режимами работы. Особенно тяжело было обеспечить высокую надежность таких универсалов. Да и фактор цены не скинешь со счетов. И еще: в универсальной головке трудно обеспечить оптимальные условия считывания для каждого из видов оптических дисков, так как величина пит (углублений на диске) и расстояние между треками у них существенно различаются.

Как видите, такое решение только на первый взгляд проще, чем "двухголовое". Поэтому конструкторам современных DVD-проигрывателей (третье поколение) оказалось проще и дешевле оснастить их транспортные механизмы двумя отдельными лазерными головками, каждая - со своими цепями сервопривода. Каждая из головок работает при считывании только "своего" типа диска, для которого параметры ее лазера и конструкция оптической схемы максимально оптимизированы.

Panasonic DVD-RV60

Чем конкретно заняты двухлазерные транспорты после того, как вы загрузили DVD-диск. С помощью оптики схема управления проигрывателя пробует диск "на зуб", то есть определяет его тип. Для этого сначала вступает в дело DVD-головка, делая попытку считать входные треки диска с данными, которые идентифицируют тип диска. Если эту информацию считать не удалось, или схема проигрывателя не опознала DVD-диск, - в дело вступает CD-головка, и процедура тестирования повторяется.

На основании результатов тестирования (обычно 5-10 секунд) микропроцессор управления CPU опознает тип диска, о чем на дисплей проигрывателя (и на экран подключенного к нему телевизора тоже) выводится соответствующее сообщение. Одновременно с этим CPU переключает режимы работы элементов схемы проигрывателя и выводит на экран телевизора управляющее меню. Ну, а дальше в зависимости от того, какой тип оптического диска вы хотите воспроизвести, возможны варианты.

Процессор получает команды управления либо с панели управления, либо через фотоприемник с пульта ДУ. Информация о параметрах сигналов на диске (количестве треков, их продолжительности и т.д.), а также текстовые сообщения, записанные на диске (CD-Text), выводятся на дисплей проигрывателя. Прием и передача информации, а также управление режимами работы проигрывателя осуществляется микропроцессором по двунаправленной цифровой шине.

В общем все как в обычном CD-проигрывателе, так как алгоритм работы DVD-проигрывателя при воспроизведении CD принципиально ничем не отличается от прохождения цифровых сигналов звука и процедуры их обработки в классическом "сидишнике". Отметим, что многие современные DVD-проигрыватели воспринимают записанную на дисках CD-Text текстовую информацию и воспроизводят ее на собственном дисплее в режиме "бегущей строки". У первых моделей DVD-проигрывателей были проблемы с чтением CD-R и CD-RW (причем с первыми-даже большие). Однако DVD третьего поколения этих затруднений практически не испытывают.

Перейдем к видеодискам. Для начала рассмотрим случай, когда в загрузчик проигрывателя помещен Video-CD. Считав ТОС - "визитную карточку" диска со всеми анкетными данными, процесcop CPU опознает его и дает команду видео- и звуковому тракту проигрывателя переключиться в режим Video-CD. Это означает, что данные с диска по-прежнему будет считывать CD-головка, а обработка этих данных до входа в AV-декодер (преобразование "14x8", коррекция ошибок методом Рида-Соломона и т.д.) будет производиться по алгоритмам, аналогичным обработке сигнала с компакт-диска.

Дальше пошли отличия: скорректированный и очищенный от ошибок поток цифровых данных с Video-CD поступает на вход AV-декодера, где после преобразования по алгоритму MPEG-1 будут восстановлены первоначальные цифровые сигналы звука и изображения, записываемые на Video-CD в сильно "ужатом" (компрессированном) виде. Затем видеосигналы преобразуются в аналоговую форму при помощи видео-ЦАП, а цифровой звук направится на вход звуковых ЦАП'ов, где также будет преобразован в аналоговую форму по процедуре, ничем не отличающейся от используемой при проигрывании CD-дисков.

Panasonic DVD-A100

Но это еще не все. Как известно, на выходе видео-ЦАП могут быть получены только компонентные видеосигналы, в то время как все модели DVD-проигрывателей, наряду с компонентными, обязаны иметь еще и выход комплексного (полного) цветного видеосигнала в системе PAL или NTSC (проигрыватели Samsung, кроме того, обеспечивают выход даже в системе SECAM). Поэтому в состав схемы видеотракта DVD-проигрывателя обязательно входит еще и кодер PAL/NTSC.

В проигрывателях третьего поколения видео-тракт устроен еще сложнее, так как для повышения четкости "картинки" в них предусмотрена интерполяция (преобразование) 8-разрядных (8-битовых) цифровых видеосигналов, записанных на дисках, в 10-битовые видеосигналы. Для этого в схеме проигрывателей используют высококачественные видео-ЦАПы с разрешением 10 бит/27 МГц. Разработчики вводят и дополнительные быстродействующие процессоры, которые осуществляют пересчет 8-битовых видеосигналов в 10-битовые в реальном масштабе времени.

При этом (помимо увеличения разрядности) для повышения точности в процессе преобразования исходная тактовая частота сигналов изображения 13,5 МГц удваивается (27 МГц). В некоторых последних моделях (например, JVC XV-D723GD и Panasonic DVD-RV60) используется уже учетверенная частота (54 МГц) при обработке видеосигнала. Самое интересное и сложное - воспроизведение DVD-дисков. Процессор CPU по входным грекам опознает, что проигрывателю предстоит воспроизвести DVD-диск.

После этого по всей цепочке тракта обработки видеосигнала проходит команда: "Готовность №1: DVD-Ready!" А сам процессор начинает "скачивать" с начальных треков DVD-информацию, необходимую для формирования проигрывателем на экране телевизора информационного меню диска. Эти данные выделяются в декодере MPEG-2 из общего транспортного потока, декодируются им и направляются в устройство формирования экранной графики Disc Navi Control. В простейшем случае - это просто микросхемы памяти, в которые записываются несколько кадров изображения отдельных страниц меню.

В более сложных аппаратах (например, Hitachi DV-P250) эта схема представляет собой отдельный видеопроцессор с собственным массивом внешней памяти, которое запоминает начальные кадры из каждой главки DVD-диска и формирует из них несколько динамичных "картинок" в генерируемом проигрывателем анимационном меню. При этом процессор одновременно с формированием меню на экране поддерживает интерактивный режим управления DVD-проигрывателем при помощи курсора, перемещаемого на экране по командам с пульта ДУ. После того, как режим работы проигрывателя и номер трека с DVD выбраны, аппарат включается в режим воспроизведения.

Цифровые данные с выхода DVD-головки декодируются до транспортного потока в DVD/CD-декодере и поступают на AV-вход декодера MPEG-2. Здесь производится разделение (демультиплексирование) видео- и звуковых данных, а также выделение цифровых сигналов графической информации (субтитры на различных языках, текстово-графическая информация для экранных меню и т.д.) Отныне каждый из этих цифровых потоков будет жить своей собственной жизнью.

К примеру, сжатые при записи на диск видеоданные восстанавливаются по алгоритму MPEG-2 до полноценного цифрового видеосигнала, который преобразуется в аналоговую форму и поступает на выход проигрывателя. Цифровые сигналы звука (в зависимости от установленного режима работы AV-декодера и наличия/отсутствия в составе проигрывателя встроенного цифрового декодера многоканального звука Dolby Digital/DTS) преобразуются в цифровой поток двух-шестиканального (5.1) звука. Ну, а затем они переводятся в аналоговую форму при помощи соответствующего количества звуковых ЦАП и выводятся на аудиовыходы проигрывателя.

Если в проигрывателе имеется встроенный процессор многоканального звука типа Virtual Dolby Surround или 3D, то звуковые сигналы, прежде чем попасть на выходные разъемы, подвергаются в нем дополнительной обработке с целью придания звуку большей объемности. Микропроцессор CPU постоянно контролирует работу всех схем DVD-проигрывателя и направляет его работу.

Например, в случае двухслойного диска (DVD-10) он с точностью до долей секунды определит момент окончания записи в первом слое и постарается как можно быстрее перенацелить оптический звукосниматель на другой информационный слой. Так работает современный DVD-проигрыватель. На самом деле при строгом описании все выглядит (и обстоит) значительно сложнее. Впрочем, эти детали и подробности интересны, пожалуй, только специалистам.