DVD技术简介一箩筐－－DVD- 与DVD+ 格式的较量

DVD技术简介一箩筐 －－历史与诞生

DVD- 与DVD+ 格式的较量
DVD刻录机：DVD- 与DVD+ 格式的较量
　　文章转自《存储时代》，本文基本上是对以往相关的光存储技术文章的一个总结，希望文章初学者有很好的参考价值。
　　由于有CD刻录技术的基础，所以DVD刻录技术发展速度很快，在1995年DVD走向大统并于1996年中期推出成品后，世界上第一个DVD可重写刻录规格——DVD-RAM就在1997年诞生了。从下面这个表中，我们可以清晰的看到DVD刻录的发展轨迹。
1996 DVD-ROM DVD-Video
1997 DVD-RAM (Ver1.0, 2.6GB)
1997 DVD-R (Ver1.0, 3.95GB)
1998 DVD-R (Ver1.9, 4.7GB)
1999 DVD-Audio
1999 DVD-RAM (Ver2.0, 4.7GB)
1999 DVD-RW (Ver1.0, 4.7GB)
1999 DVD+RW (3.0GB)
2000 DVD-RAM (Ver2.1, 4.7GB)
2000 DVD-R (Ver2.0, 4.7GB作家型/通用型)
2000 DVD-RW (Ver1.1, 4.7GB)
2000 DVD+RW (Ver0.9, 4.7GB)
2001 DVD+RW (VER1.0, 4.7GB)
DVD Multi (Ver0.9 1.0)
DVD+RW (Ver1.1, 4.7GB)
2002 DVD+R (Ver1.0 4.7GB)
　　在这里不能不提一下DVD论坛，这个在DVD诞生后不久即成立的组织对DVD的发展是有着重大影响的，它被业界称为DVD的唯一官方组织。理论上，任何与DVD相关的标准都要经过它的审批。
　　DVD论坛全称为DVD Forum，建立于1997年四月，前身是1995年年底成立的DVD社团（DVD Consortium）由十家DVD主力厂商组成，又称10C，向中国DVD厂商收取专利的就是它们——日立、松下、三菱、飞利浦、先锋、索尼、汤姆逊、时代-华纳、东芝和JVC。到本文截稿时，DVD论坛共有超过220家会员公司，而目前另外三个主要的DVD刻录研发/推广组织——RWPPI、RDVDC、DVD+RW Alliance的所有会员也基本都是DVD论坛中的成员，所以说它是对DVD发展最有影响力的业界组织并不为过。当然，为了能肩负起“左右DVD发展”这个重任，DVD论坛特为此成立了11个工作组（Working Group），负责不同领域的研究，这个规模也是其他组织不可比拟的。
小资料：RWPPI、RDVDC、DVD+RW Alliance简介
1、 RWPPI：Stand for RW Products Promotion Initiative ，重写式产品主动促进平台，主推DVD-RW并协调推广DVD-Multi。由12家顶级DVD厂商在2000年3月成立，目前拥有会员50个，官方网站：http://www.rwppi.com
2、 RDVDC：Recordable DVD Council，可录式DVD委员会，主推DVD-RW、DVD-RAM和DVD-Multi。2001年8月21日由66家会员公司组建成立，目前会员数为93个，官方网站：http://www.rdvdc.org
3、 DVD+RW Alliance： DVD+RW联盟，DVD+RW的研发与推广者。1997年7月最早由惠普、飞利浦、索尼三家公司建立，三菱化学/威宝（MCC/Verbatim）、理光（RICOH）、雅马哈（YAMAHA）以及戴尔（Dell）与汤姆逊随后加入并成为联盟领导者之一，目前会员数量已有 55个，官方网站：http://www.dvdrw.com
　　但是，在DVD规格得到统一之后，DVD论坛并没有统一DVD刻录的标准，毕竟这不是一个强制性组织。而在DVD标准争夺战中败北，一直想为自己出口恶气的飞利浦与索尼公司在1996年DVD刚一正式推出时，就迫不及待的研制可录式DVD，虽然在1997年DVD论坛由会员投票通过了当时旨在数据存储的DVD-RAM规范，但不服输的索尼与飞利浦仍要坚持自己的信念独立开发自己的DVD刻录规范，从而与惠普共同创建了DVD+RW Alliance，它就是DVD+RW与DVD+R的规范制定者。与此同时，先锋公司也在1997年拿出了它的可录式DVD技术——DVD-R以及之后的DVD-RW，由于面向主流DVD视频市场并且是对DVD-RAM弱点的重要补充，所以迅速通过了DVD论坛的认证，成为了DVD官方指定的非数据存储应用的可录式DVD标准（DVD-R与DVD-RAM同时获得DVD论坛通过）。这样，DVD刻录技术就出现了三大类、五种规范（DVD-RAM、DVD-R/RW、DVD+R/RW），而DVD刻录的业界组织也从DVD-ROM时代的DVD论坛一家，变成了两大家族分立的局面。不过，为了能让这些刻录格式得到统一，造福于大众（当然也是为了多赚钞票），两大阵营仍在继续努力，这其中就包括DVD论坛推出的DVD-Multi规范和一些DVD+RW联盟会员公司私下开发的DVD±RW规范（又称DVD-Dual）。但它们并不是新的刻录技术，而是将现有的五种规范进行相应的结合。其中DVD-Multi支持DVD论坛两大刻录技术、三种刻录规范，而DVD±RW则是DVD+RW与DVD-RW的综合产物。
　　最近一两年，新出现的SuperMulti机种，则在Multi的基础上整合的DVD+R/RW刻录能力，实现了大统一，但它并不是一个DVD论坛或是DVD+RW联盟官方所认可的规范。
DVD-RAM格式的特点
　　DVD-RAM的全称为DVD- Random Access Memory（DVD随机存储器），是由在DVD标准争夺战中处于优势的三家公司联合开发的，它们是松下、日立与东芝（简称MHT）。业界对其定义为Re-Writable DVD（可重写式DVD）。
　　DVD-RAM所使用的技术源于松下自己的PD（Phase-change Dual，双相变）光盘技术。并结合了硬盘、MO（Magneto-Optical，磁光盘）的部分存储技术，针对于数据存储应用而开发。在那个时候（DVD刚正式推出），对于刻录与DVD-ROM相兼容的视频光盘的需求并不迫切，所以可录式DVD更多的是被看作为数据存储媒体，并以MO为潜在的替代目标。而在当时，对于大容量光存储也的确有不小的需求。这样，DVD-RAM在设计当初就没有过多地考虑与那时已经出现的DVD-ROM驱动器或DVD播放机进行兼容，即使修改它的BookType也没有用，因为它的记录方式与DVD-ROM完全不一样。

这里为什么要强调“复写”呢？是因为有很多人都自然不自然的将其与DVD±R作比较，显然这是完全错误的。DVD-RAM的真正对手是±RW，所以当我们分析DVD-RAM时一定不要忘了这一点。
　　从以上可以看出，DVD-RAM的特色可以说是黑白分明。良好的随机寻址能力与可靠性的数据保护设计使其一出生就钻入了专业应用领域，而反过来也因为相关的设计而使其对传统DVD的兼容性差得一踏糊涂，这可以说是DVD-RAM在民用市场普通过程中的最大障碍。现在出产的任何一台DVD驱动器与影碟机没有一个不能读DVD-R/RW或DVD+R/RW的，但有几个能读DVD-RAM呢？不兼容性也意味着不能流通性，普通大众当然没有兴趣了。
　　值得注意的是，DVD-RAM的三大开发厂商中，东芝已经在PC市场上放弃了努力，其主页上已经没有DVD-RAM的产品目录，日立则与LG合资后将DVD-RAM在PC上的命运转移给新的HLDS（日立LG数据存储公司）。只有松下延着DVD-RAM、DVD-Multi与DVD-SuperMulti的路走了下来，并且至今仍十分坚定。但目前中国大陆市场上，要想使用DVD-RAM，只有LG的产品的可供选择。
综合而论，DVD-RAM以目前的兼容性表现，并不适合普通用户使用，但如果你需要经常做临时备，并注重数据的可靠性，那么DVD-RAM就是最佳的选择，尤其是可以直接当成FAT32卷使用的能力，无人能及。当然，对于DVD录像机而言，DVD-RAM也是最好的选择。
DVD- 与DVD+格式谁更好？
1、DVD-R
　　与传统的CD-R和CD-RW相比，DVD-RAM算是一种另类的设计，而另类的结果就是与DVD-ROM驱动器和播放机的兼容性很差。按照经验-R/RW才是DVD的理论上的刻录技术，事实上的确如此，可以说它们就是为了兼容视频制作与播放而诞生的。
　　DVD-R/RW是第二个被DVD论坛认证的DVD刻录技术，其研发者是日本先锋公司，于1997年7月与DVD-RAM同时公布了DVD-R第一版规范，1998年11月公布了1.9版DVD-R规范，在2000年2、3月又分别推出了作家与通用型DVD-R Ver2.0规范。而DVD-RW的第一版规范在1999年11月公布，2000年9月升级到1.1版。
　　DVD-R的全称为DVD-Recordable（可记录式DVD），业界为了将其与DVD+R区分，把它定义为Write once DVD（一次写入式DVD）。不过，与CD-R不同的是DVD-R目前有两种类型，分别为作家型（Authoring）和通用型（General）。这两者在物理上主要的差异就在于刻录激光的波长，所以需要各自专用的刻录机才可以对其写入。不过只要刻录完成，均可以在传统的DVD播放机上播放。
　　为什么会出现两种类型的DVD-R呢？其实在它推出的年代（1997年），能使用DVD-R进行视频刻录的只有那些专业人员，比如视频制作者经常会从线性数字视频母带（DLT，Digital Linear Tape）上备份视频图像，或者在医疗、勘探、银行等领域将其作为视频录像的备份。所以，那时的作家型DVD-R主要为他们服务。事隔三年后，DVD论坛看重宽带技术的发展，认为这将是个人DVD刻录时代到来的先兆，于是在作家型DVD-R Ver2.0基础上制定了通用性DVD-R标准（初始版本就是2.0）。也就说，作家型DVD-R针对的专业应用市场，而通用型DVD-R则是针对普通民用市场。
　　用途的不同，也给两者带来了不同的逻辑协议，通用型DVD-R在这方面与作家型DVD-R的关键区别就在于支持CSS内容保护技术，而作家者DVD-R则没有这个限制（但别忘了它需要专用的刻录机型）。

DVD-R盘片的结构图
　　与传统的CD-R一样，DVD-R只使用沟槽轨道进行刻录，而这个沟槽也通过定制频率的信号调制而成“抖动”形，被称作抖动沟槽（Wobble Groove），它的作用是帮助刻录器跟踪轨道的基础上生成驱动器的主轴马达控制信号。其将控制信号以抖动的方式调制在沟槽的形态中，通过驱动器的检测，就可以精确控制马达的转速了。但它的抖动频率相对于DVD+RW来说并不高（与DVD-RAM一样，同为141KHz），所以又称低频抖（LF Wobble，Low Frequency Wobble）。但与DVD-RAM不同的是，DVD-R/RW使用微分相位识别（DPD，Differential Phase Detection）的方法检测抖动信号并得到相关信息。另外，它还在岸台处设置用于精确判别物理地址信息的凹坑（Pit），以帮助驱动器准确掌握刻录的时机，这种定址方式就是岸台预制凹坑（LPP，Land Pre-Pit），它的位置将在检测沟槽抖动信号时被获得。
2、DVD-RW
　　DVD-RW的全称为DVD-ReWritable（可重写式DVD），不过业界为了将其与DVD+RW区分，定义为 Re-recordable DVD（可重记录型DVD）。如果把DVD-R的记录层换成相变材料，并加入两个保护层，那么就基本变成了DVD-RW。两者在存储方式上是一样的，同样使用抖动沟槽与LPP寻址方式。相关内容请参考上文DVD-R的介绍。其1.1版相对于1.0版的主要不同在于增加对CPRM版权保护技术的支持。

DVD-RW盘片结构图
3、DVD+ 格式
　　DVD+RW联盟的诞生缘由已经在上文讲过了，DVD+R/RW在DVD刻录界被称为“被抛弃”的子民，由于DVD的官方组织——DVD论坛在1997通过了另一DVD重写格式DVD-RAM，而使惠普、飞利浦、索尼三员大将“出走”，成立DVD+RW联盟向DVD论坛挑战，其主推的DVD+RW与DVD-RW同时开发，但最终没有被DVD论坛所接纳。DVD+RW联盟的成立对DVD论坛的触动可想而知，为了保持DVD官方组织的威严，DVD+RW被勒令不得使用DVD的官方标识，所以在DVD+RW标志中没有DVD-RAM与DVD-R/RW标志中那熟悉的DVD Logo。
　　不过，凭借着30多年的光盘开发经验，飞/索两家虽然在DVD争夺战中败北，但其所开发的DVD+RW正式推出时，却得到了业界的广泛关注。业界为了将它们与DVD-R/RW区分，DVD+R被称为DVD Recordable ，DVD+RW被称为DVD ReWritable。
　　在DVD+RW的开发中，曾经走过一段弯路，而且是先+RW，后+R。在1999年，索尼与惠普第一次公布的DVD+RW标准——DVD+RW 3.0GB/面，并由ECMA出版了相关标准，但与DVD-RW相比劣势明显，而且兼容性也不是很好。因此，DVD+RW联盟立即开始重新设计，不过一些设计思路仍沿用了3.0GB的标准。新标准（4.7GB/面）很快便于2000年基本定型，2001年年底推出1.1版，后在2002年1月推出改进的1.1版，即DVD+MRW，主要的变化就是支持Mount Rainier（简称Mt. Rainier）技术。借助于DVD+RW联盟主力厂商强大的物理与逻辑开发实力，可以说它是DVD-RW在民用市场上的强有力的对手。
DVD+R/RW在盘片的构成上与DVD-R/RW基本是一样的。DVD+R的结构图可参见上文DVD-R。
　　不过，在轨道的结构上，就有了很大不同。DVD+R/RW虽也采用抖动沟槽的存储方式，但如何“抖动”却更有学问。首先，抖动的频率要比DVD-R/RW高很多，为817KHz，抖动单位长度约为4.3μm，相比下之CD-R/RW的抖动长度为45μm，DVD-R/RW的抖动长度为25μm。所以又称之为高频抖动（HF Wobble，High Frequency Wobble）式沟槽。高频抖动的好处是，可以更为精确的跟踪轨道，并且定位更为准确（因为检测周期缩短了），为DVD+RW能实现无损链接（LL，Lossless Linking）打下了很好的基础。其次，与DVD-R/RW的抖动主要提供马达同步信号不同，DVD+R/RW采用了在MD（Mini Disc）上就已有的设计，将扇区地址信息调制到抖动的波纹中。也就是说，在刻录时，通过检测抖动所产生的信号就可获得地址信息，这个技术就是地址预制沟槽技术（ADIP，ADdress In Pre-groove），它与CD-RW上所用的绝对时间预制沟槽技术（ATIP，Absolute Time In Pre-groove）很相像。
　　从笔者掌握的有限的资料上看（DVD+RW联盟的技术规格保密得非常好，能得到的要不是过时的资料，要不就是普通的介绍），DVD+R/RW的每一个ECCB（16个扇区，32KB）包含4个ADIP地址信息，即一个地址对应4个扇区（8KB）。虽然比DVD-RAM的精度差，但要比DVD-R/RW的定址精度高多了。
DVD-与DVD+特点分析
　　DVD-R与DVD-RW的特点就是，由于是DVD论坛的官方标准，因此业界的支持力度大，底子厚，再加上其本身良好的兼容性设计，使其在DVD-ROM驱动器和影碟机上的表现较好。但是，就盘片本身的设计来看，LPP的寻址精度很低（一个ECCB[16个扇区]一个LPP地址，而且不能提供绝对物理地址信息，只能提供相对地址信息），因此只能实现有限的随机访问能力，这是其致命的软肋。虽然在增补写入（多区段写入）、后台格式化等方面，通过后天的努力得以与DVD+格式平起平坐，但LPP的设计所带来的硬伤是不可弥补的，从而在与DVD+格式的对抗中，渐渐处于劣势。
(IMG:http://www.weste.net/Files/UpFiles/2005/2005-03/03/2005030409452035121.jpg)
DVD+R/RW的特点是，借助于出色的物理设计，再配合强大的逻辑功能，DVD+R/RW在能力上已经在DVD-R/RW之上。也就是说DVD-R/RW能做到的，DVD+R/RW都可以，但反过来却不一样。而且在速度的进步上一直领先于DVD-，对于这一点大家应该都有体会。从上图可以看出，在PC市场上，DVD+RW格式已经领先于DVD-RW格式，这并不是没有原因的。虽然，对于某些人来说，DVD+R/RW相对于DVD-R/RW还存在着兼容性上的顾虑，但BookType技术的出现，以及老式的DVD-ROM与影碟机的陆续退役，使DVD+R/RW在业界中的兼容性表现已经越来越好。至于Jitter标准，DVD+（9%）比DVD-（8%）高出一个百分点，更是不值一提，它并不意味着什么。
　　其实，对于普通的PC用户来说，选择DVD-或DVD+都是没有问题的，DVD+的优势在消费电子领域里才会更加明显（DVD+的随机寻址与无损链接能力提供了更好的可编辑性），对于日常的数据存储与影片的保存，二者都可以胜任。
　　不过，就综合能力来看，DVD+R/RW光盘显然更强一些，如果是要求较高的用户，推荐使用DVD+R/RW盘片。有人曾经说DVD-R/RW适合存储电影，因为兼容性好，DVD+R/RW更适合存储数据，因为性能好。不过，当使用DVD+R/RW与BookType的组合后，DVD-R/RW的兼容性优势可能也就丧失殆尽了。所以我认为，如果能修改BookType的话，DVD+R/RW是通吃的格式。这里需要指出的是，电影和所谓的数据，都可算是“数据”，只不过涉及到一个影碟机播放的兼容性问题而已，所以从物理格式上就分析谁更适合存储电影或数据是徒劳的，在DVD光盘上都是以ECCB为单位保存数据，不同的只是逻辑架构，但这于盘片本身的格式无关，而将是DVD-Video与DVD-ROM应用规范所涉及到的东西。
什么是Book Type？
在上文中，我们一直谈到BookType这个技术，那么它到底是什么呢？
　　BookType是近年来随着DVD+R/RW在市场上的流行而逐渐被广大用户所接触到的一个名词。要想弄清楚它重不重要，还要先弄清楚它的含义。

　　BookType起源于DVD的不同标准，DVD的官方组织DVD论坛为每个DVD标准发布了相应的规范，这些规范的类型就叫Book Type，有点类似于CD时代的红皮红、橙皮书。但它是以字母来编号，具体的描述如下：
　　DVD+R/RW由于并不是DVD论坛的官方标准，因此 在DVD论坛所颁布的规范中没有相应的Book Type与之对应，因此在与传统DVD设备的兼容性方面表现得并不好（它们大都按DVD论坛的规范设计，而近一两年新出的设备基本都可以正确识别DVD+R/RW光盘类型）。但是，DVD光盘在导入区的控制数据区的物理格式信息中的第0字节的4至7bit保留有光盘类型这一参数（名为Disk Category），出厂时就会根据光盘的类型设置不同的数值，具体见下表。

DVD+R光盘的结构（层数）将在物理格式信息的第2字节的第5和第6位来表示
　　按理，光盘的Book Type是不能修改的，尤其是刻录光盘，因为这涉及到驱动器对光盘的识别，进而会影响到相关的操作，比如若是识别成DVD-ROM就不可能进行写操作了。但是，DVD+R/RW的一个过人之处就在于——利用ADIP技术，DVD+R/RW将光盘的物理格式信息调制到轨道的抖动之中（相见本站有关ADIP的详细讲解），这样就可以对导入区的物理格式信息进行修改而不影响驱动器的识别，而这是DVD-R/RW做不到的（DVD-R的物理格式信息只有一个复本，修改后就无法再追加写入，DVD-RW虽然保存多个物理格式信息复本，但最关键的，在导入区控制数据区里物理格式信息是固化了的，无法更改）。
　　因此，相关厂商就开发了修改DVD+R/RW光盘类型的工具，这类工具主要是控制DVD刻录机写入时的对相关字节中的某位进行调整（所以有时这类工具也叫BitSetting），由于涉及到特殊的写入操作，因此往往这种工具是为某个光驱定制的，需要专门的Firmware来配合。由于调整BookType就是改写相关字节的特定位，因此这类的软件有的又称为BitSetting。
　　说到此，大家就会明白了，BookType目前可以说是专门为DVD+R/RW所准备的，虽然某些软件也支持对DVD-R/RW的修改，但从上文的分析中可以看出，在这方面DVD+R/RW有着先天的优势。对于生产日期较早的设备来说，改变DVD+R/RW的盘片类型为DVD-ROM将能大幅度提高它们的兼容性，而对于近一两年出现的DVD设备来说，对DVD+R/RW的支持已经不成问题，因此修改不修改BooKType对这类的播放设备并不重要。不过，对于DVD+R DL来说，使用BookType仍有必要，很多机器可能会正确识别单层DVD+R，但可能不会正确识别双层DVD+R DL，这也是为什么很多以往对BooKType不屑一顾的大牌厂商都开始支持机器本身支持修改DVD+R DL属性功能的原因。那么，BookType对你到底有没有用呢？就要看使用者的使用习惯和应用环境了，如果喜欢用DVD+R/RW光盘，而又对自己的应用环境的兼容性不放心，BookType是很有必要了。
　　都说DVD是代替CD－ROM的接班人，已成强弩之末的CD－ROM市场尽管硝烟四起，厂商也各出奇招，一争高下，但无论是怎样的努力，也毕竟是落花东流去，再也没能像以前那样风光了。而对于被所有人看好的DVD市场，也的确不负众望，在厂商和媒体的共同催化下， DVD市场迅速启动起来，价格也逐渐从神坛跌入了寻常百姓家。如今16速的DVD-ROM仅仅卖600多元，一年以前CD-ROM也就这个价儿，难怪连最低档的PC也都要急着换上一个DVD－ROM来装点门面了。
　　在这种市场需求持续上升、价格持续走低的情况下，DVD厂商们为了在激烈的市场竞争中站稳脚跟，掠夺市场，针对不同的细分市场，推出了价格和性能种类繁多的品种，这可难坏了普通的PC消费者，DIY高手还好说，可这追潮流赶时髦的“菜鸟”级消费者就如同坠入了云雾中，都说自己的产品好，都说自己的价格公道，可到底什么样的产品才是最适合自己的产品呢，到底应该以什么样的标准来购置DVD呢？
　　别看厂家的说明书上用的术语一个比一个多，DVD的标准还是一个，那就是DVD的激光头技术，不同的激光头技术直接决定DVD的性能和价格，也最终决定了碟片清晰度和读盘效果。这就好比PC的“芯”是决定性的因素一样。
图1 单激光头单聚焦镜(Pioneer)
　　DVD技术在统一规范之前，各个厂商为了保护自己的利益和知识产权，都是“闭门造车”的，而且在VCD时代就早已形成自己的技术规范，现在制造DVD也沿袭了先前的风格。
　　由于当前市场上的主要光盘存储介质还是CD-ROM盘片，所以DVD-ROM驱动器必须向下兼容以前的CD-ROM盘片；因为规格不同的缘故，驱动器在读取CD-ROM和DVD-ROM盘片时需要使用不同波长的激光，所以就引发了一个非常重要的问题――如何让驱动器能很好地兼容两种盘片。在这个问题上，有着各种各样的解决方案。

图2 单激光头双聚焦镜(Toshiba)
　　针对这个问题目前市场上最主流的几种读取技术，分别是单光头单聚焦镜(如Panasonic DVD-ROM)、单光头双聚焦镜(如Toshiba DVD-ROM)、双光头双聚焦镜（如：sony DVD-ROM）、单光头双波长技术(如亚迅DVD-ROM)。其实这几种主流产品都是各有优缺点，不同的用户根据自己的需求和消费水平应该来选择不同种类的产品。
单激光头单聚焦镜方案
　　所谓的单激光头单聚焦镜，在松下的产品中用得最多，还有先锋的早期部分产品。而天龙、雅马哈、山水、建伍等国际品牌和国内不少厂家也采用或曾经采用过松下的机芯，如德加拉、共和、万利达、宏图等。它采用特别的全息综合透镜，通过透镜中间的激光束形成 CD和VCD的聚焦点；通过透镜边缘的激光形成DVD的聚焦点。这种技术有一定的难度，能达到较快的读盘速度，同时具有较长的使用寿命，但读盘精度略差。