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1. Resea del DVD-V
1.1 Definicin del DVD ............................................................... 2
1.2 Especificaciones bsicas del DVD ....................................... 3
1.3 Caractersticas del DVD-V ................................................... 3
1.4 Especificaciones bsicas del DVD-V ................................... 4
2 Estructura del disco
2.1 Forma del disco .................................................................... 5
2.2 Tipos de discos ..................................................................... 6
2.3 Estructura interna del disco ................................................ 7
2.4 Disco de doble capa ............................................................. 7
3.Estructura de los recuperadores pticos
3.1 Tipos de recuperadores ...................................................... 9
3.2 Enfoque y seguimiento ......................................................... 11
4. Compresin de video en movimiento, basada en MPEG2
4.1 Necesidad de la compresin de video en movimiento ........ 12
4.2 Qu es MPEG2? .............................................................. 124.3 Diferencias con MPEG1 ....................................................... 12
4.4 Perfiles y niveles de MPEG2 ................................................ 13
4.5 Codificacin MPEG2 ............................................................ 14
4.5.1 Muestreo y cuantizacin ............................................ 14
4.5.2 Codificacin de longitud variable (VLC) .................... 21
4.5.3 Bloque de compensacin de movimiento .................. 22
4.5.4 Multiplexado y divisin de paquetes .......................... 29
4.5.5 Tasa de transferencia variable ................................... 29
4.5.6 Codificacin de correccin de error ........................... 30
4.5.7 Modulacin 8-16 ......................................................... 30
4.6 Estructura de datos de MPEG2 ........................................... 30
4.7 Sincronizacin de video y audio .......................................... 31
5. Formato de los datos ........................................................... 32
6. DVD de audio
6.1 Dolby digital (AC-3) ............................................................. 34
6.2 Audio MPEG2 ...................................................................... 36
6.3 Audio PCM lineal ................................................................. 36
7. Funciones del DVD-Video
7.1 Pantallas de men ................................................................ 37
7.2 Funcin de argumento mltiple ............................................ 38
7.3 Funcin de ngulos mltiples............................................... 39
7.4 Funcin de control paterno .................................................. 39
7.5 Funcin de varios aspectos ................................................. 40
7.6 Funcin multi-idioma ............................................................ 41
7.7 Otras funciones .................................................................... 42
8. Proteccin de derechos de autor ....................................... 43
9. Glosario de trminos tcnicos sobre el DVD .................... 44
Todo lo que
necesita saber
sobre el DVD
Prohibida la reproduccin total oparcial de este libro, as como su
tratamiento informtico y transmisin
de cualquier forma o medio, sea
electrnico; mecnico o fotocopia, sin
el permiso previo y por escrito del
titular de los derechos.
DERECHOS RESERVADOS 2000
Producido por:
Editorial Centro Japons
Norte 2, No. 4, Col. Hogares
Mexicanos, Edo. de Mxico,
C.P. 55040Tel. (5) 7871779, fax (5) 7700214
Clave 1202
ISBN 968-7799-49-8
Director General:
Profr. J. Luis Orozco Cuautle
Director Editorial:
Lic. Felipe Orozco Cuatle
Negociaciones Internacionales yProyectos Especiales:
Ing. Atsuo Kitaura Kato
Editor responsable:
Lic. Eduardo Mondragn M.
Autor:
Profr. J. Luis Orozco Cuautle
Director Adminsitrativo:
Lic. Javier Orozco Cuautle
Diseo Grfico:
D.C.G. Norma C. Sandoval R.
Diagramacin:
Gabriel Rivero Montes de Oca
Centro Japons deInformacin Electrnica
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1. Resea del DVD
1.1 Definicin del DVD
El DVD fue diseado originalmente como un disco de video digital; sin embargo, conforme sus aplicaciones se
han ido diversificando con la aparicin de distintas mejoras, el concepto del DVD como un disco verstil digital
(de propsito mltiple) se ha aceptado de forma general. En algunos casos, el trmino DVD-V se usa en vez desimplemente DVD para identificar al disco de video digital. El DVD es slo un DVD, y no hay forma de identificar
a qu tipo de disco se aplica, ya que se tienen muchos tipos de DVD dependiendo de su propsito.
Vea la tabla 1.1.
Tabla 1.1: Tipos de disco
Los formatos de DVD anteriores, con excepcin del DVD-A, se han estandarizado y se estn comercializando
en este momento (enero de 1999). Debido a que los estndares comparten grandes porciones del formato bsi-
co, esto ha permitido el fcil desarrollo de equipo de grabacin y reproduccin que proporcione compatibilidad
entre varios tipos de medios.
Figura 1.1 Relacin entre los medios disponibles y la familia DVD
Formato de disco Informacin grabada / mtodo de grabacin
DVD-Video Video y audio / slo reproduccin
DVD-Audio Audio / slo reproduccin
DVD-ROM Datos / slo reproduccin
DVD-RAM / DVD-RW Datos / se puede grabar
DVD-R (grabable) Datos / se puede grabar (slo una vez)
D V D - V
D V D - A
D V D - R A M
D V D - R
D V D - R O M
L D
V I D E O C D
C D - G
C D
C D - R O M
P D
M D
F D
C D - R
D V D
Medios disponibles(reproduccin)
Compatibilidad baja
Es posible conseguir
la compatibilidad
Medios disponibles(grabacin)
Compatibilidad baja
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
1.2 Especificaciones bsicas del DVD
Como acabamos de ver, la compatibilidad entre los discos de la familia DVD puede conseguirse fcilmente debido a que
todos los discos comparten unas especificaciones bsicas para el DVD. El formato fsico del DVD (especificaciones del
DVD) se muestra en la tabla 1.2.
Tabla 1.2. Formato fsico del DVD (especificaciones bsicas del DVD)
1.3. Caractersticas del DVD-V
El DVD-V, contraccin de DVD-Video, tiene las siguientes caractersticas principales. Estas caractersticas y des-
empeo se han mejorado significativamente, en comparacin con los medios convencionales (vea la tabla 1.3):
Se emplea el estndar internacional de compresin de imagen MPEG2, posibilitando la reproduccin de larga
duracin y de alta calidad.
La grabacin de audio cumple con el sistema de Dolby digital (AC-3), y se ha implementado una reproduccin de
sonido estereofnica de 5.1 canales (para aplicarse en teatros en casa).
Se puede conseguir un audio de alta calidad en PCM lineal (para aplicaciones de 96KHz/24 bits).
Se pueden reproducir mltiples juegos de audio y video en un formato virtual (multi-propsito), para obtener
funciones de muchos ngulos, de muchos argumentos, de muchos idiomas, de varios aspectos y de bloqueo
paterno.
Tabla 1.3. Comparacin del DVD-V con otros medios
1. Dimetro de disco : 120cm
2. Grueso de disco : 1.2mm (doble laminacin de 0.6mm)
3. Area de programa : 24 a 58mm (radio)
4. Longitud de onda del lser : 635/650nm
5. NA de la lente objetivo : 0.6
6. Separacin entre pistas : 0.74um
7. Longitud del pit : 0.4 - 1.87um (*)
8. Tipo de pit : 3T-14T
9. Velocidad de rotacin : 3.49 m/segundo CLV (*)
10. Grabacin/modulacin : EFM-plus (conversin de 8 a 16)
11. Correccin de errores : RS-PC
12. Capacidad de grabacin : 4.7GB (*)
13. Estructura lgica : Basado en los estndares ISO9660 y UDF
14. Estructura de datos : Lnea de datos MPEG2* El dato se aplica a discos de una cara, capa sencilla.
DVD-V LD VCD CD MD
Video
Mtodo degrabacin
Digital/MPEG2
Anloga
Resolucinhorizontal
Ms de 500lneas
430 lneasde rastreo
74 minutos
240 lneasde rastreo
Digital/
MPEG1
Dolby
120 minutosen ambos lados
133 minutos(mximo de 480)
Tiempo dereproduccin
5.1 canales
AC-3
PCM lineal
Cantidad de canales
44.1KHz16 bits
Pro Logic
48/96KHz16/20/24 bits
44.1KHz 16 bitscompresin 1/5)
44.1KHz16 bits
Pro Logic
2 canales 2 canales 2 canales2 canalesAudio
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
1.4 Especificaciones bsicas del DVD-V
Los formatos bsicos del DVD-V se muestran en la tabla 1.4. En esta tabla, sub-video se refiere al despliegue
dinmico de las frases sobrepuestas en la imagen (subtitulado) o al despliegue en pantalla de video (OSD).
Tabla 1.4 Formatos bsicos del DVD-V
*1 El concepto bsico de lnea se usa para los datos grabados en el DVD-D. Una lnea, como su nombre lo
implica, se refiere a las lneas de datos. El nmero de lneas proporcionadas para el video, el audio y el sub-
audio, se muestran en la tabla anterior; estas lneas se graban como un tren de pits en cada pista. A pesar
de que estas lneas parecen haber sido grabadas en desorden, cada una de ellas puede tomarse por
separado al momento de la reproduccin, dado que en realidad estn grabadas con un multiplexaje de
paquetes (vea el apartado 4.5).
Estndares
Video
Audio
Sub-Video
Nmero de lneas : 1
Mtodo de compresin : MPEG2 (MP@ML*) o MPEG1
Tasa de bits : 9.800 Mb/segundo (mximo) para MPEG2
1.856 MB/segundo (mximo) para MPEG1
Tasa de cuadros : 24, 25 30 cuadros por segundo
* Vea la seccin 4.4, perfiles y niveles, para MP@ML.
Nmero de lneas *1 : 8 (mximo)
Mtodo de codif icacin : PCM lineal/dolby digital (AC-3)
Audio MPEG1/Audio MPEG2
Estndares de lneas de datos:
PCM lineal Dolby AC-3 Audio MPEG1 Audio MPEG2
Frecuencia 48/96KHz 48KHz 48KHz 48KHzde muestreo
Parmetros 16/20/24 Comprimido 16 bits Comprimidode cuantizacin Bit
Tasa de bits 6.144Mbps 32-448Kbps 384Kbps 912Kbps(variable) mximo mximo mximo
Cantidad de 8 canales 5.1 canales 2 canales 7.1 canalescanales* (mximo) (mximo) (mximo) (mximo)
* Nmero total de canales por lnea
Nmero de lneas : 32 (mximo)
Mtodo de compresin : Corrimiento de longitud*
Area de despliegue : 720(H) x 478 (V) mximo, (525/60)
720(H) x 573(V) mximo, (625/50)
Nmero de colores : 16
* El corrimiento de longitud, que es el mtodo adoptado para la compresin de
datos en el CD-I, es aceptable para video en movimiento simple, como los
dibujos animados.
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2. Estructura del disco
2.1 Forma del disco
Al igual que el CD (disco compacto), el DVD es un disco de 12 cm de dimetro y contiene pits; sin embargo,
aunque el DVD tiene el mismo tamao de orificio central y la misma posicin de inicio de lectura que el CD, difiere
en que la distancia desde el centro hasta el rea de grabacin de seal es de 24mm (en el CD es de 25mm), conobjeto de obtener la mxima capacidad de grabacin posible.
Figura 2.1 Forma del disco
El grueso total del disco se ha fijado en 1.2mm, para que sea compatible con el CD; pero los pits se localizan
a una distancia de 0.6mm de la superficie del disco, y ste, en s mismo, posee una estructura laminada, que se
consigue al laminar 2 capas de resina de 0.6mm de grueso. Esta estructura tiene las siguientes ventajas principa-
les:
Los efectos de inclinacin del disco se minimizan, y esto reduce los errores de lectura y mejora la densidad de
grabacin fsica.
Como la distancia de la superficie del disco a los pits es corta, el valor NA de la lente puede incrementarse sin
causar distorsiones significativas en la huella del haz (el valor NA de la lente en el DVD es de 0.6 contra los 0.45
del CD)
Una alta resistencia contra los cambios de temperatura y humedad evita las deformaciones del disc
Figura 2.2 Efectos del grueso del disco en el ngulo de inclinacin
0.6mm
f 120mm
f 33mm
f 26mm
f 15mm
f 46mmf 48mm
f 116mm
f 117mm
Area de fijacinLectura
Lectura
Area de grabacinde seal
Orificio central
Capa adhesiva/Capa espaciadoraCapa grabada
Substratos
Area de fijacin
Superficie delectura
AA'
Nota: La diferencia entre las dimensiones A y A se incrementa
cuando aumenta el grueso del disco.
Grueso del substrato: 1.2mm (CD) Grueso del substrato: 0.6mm (DVD)
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
12cm
Singleside
Doub leside
Singlela y e r
DV D!VDV D!ROM
D oub lela y e r
Doublela y e r
Single
la y e r
8cm
Single
la y e r
la y e r
Doub le
Singlela ye r
la y e rDoub le
Singleside
D oub leside
4 .7G b y te (1 3 3m in )
8.54Gbyte (240m in )
9.4Gbyte (266m in )
1 7 .0 8G b y te (4 8 0m in )
1 . 4 6 G b y te (4 4m in )
2 . 6 6G b y te (8 0m in )
2.92Gbyte (88m in )
5 .32G by te (160m in )
Singleside
Doub leside
Singleside
Doubleside
12cm
8cm
12cm
12cm
Singleside
Doub leside
DVD!R
DV D!RAM
3.95Gbyte
7 .9G b y te
1.23Gbyte
2.46Gbyte
2 .6G b y te
5.2Gbyte
Valores entre parntesis ( ) indican la longitud mxima de los datos de video almacenados en el disco.
La capacidad de almacenamiento del DVD-R se basa en los estndares de DVD-R, versin 1.0
La capacidad de almacenamiento del DVD-RAM se basa en los estndares de DVD-RAM, versin 1.0
Figura 2.3
El DVD incorpora varias mejoras para incrementar la capacidad de grabacin, en aproximadamente 6 veces la
de un CD. Estas mejoras se resumen enseguida:
Tabla 2.1
2.2 Tipos de discos
La figura 2.4 muestra los tipos de discos y su capacidad de almacenamiento.
Figura 2.4 Tipos de discos y sus capacidades de almacenamiento
16
14
12
10
8
6
4
2 0.50 0.55 0.60 0.65
8
7
6
5
4
31.2 1.0 0.8 0.6 0.4Angulodeinclinacin
mximopermitido
Disco con un gruesode substratode 0.6mm
Disco con un gruesode substrato
de 1.2mm
Capa
cidaddegrabacin(GB)
NA de la lente objetivo Grueso del substrato t (mm)
CD DVD Tasa de mejora
NA 0.45 0.6 1.78
Redundancia de correccin de error 31% 15.4% 1.24Modulacin 8-14 8-16 1.06
Longitud de onda del lser 0.78um 0.65um 1.44
Separacin entre pistas/tamao 0.92 0.68 1.35
de la huella
Distancia del centro a la posicin 24mm 23mm 1.02
inicial de grabacin de seal
Capacidad de grabacin (bytes) 780M 4.7G 6.03
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
2.3 Estructura interna del disco
La estructura de los pits en cada disco se muestra en la figura 2.5. La huella reducida del lser reduce el ancho
del pit y la separacin entre pistas del disco, e incrementa la capacidad de grabacin.
Figura 2.5. Estructura interna del disco
2.4 Disco de doble capa
2.4.1 Estructura
La estructura interna de un disco de una cara y dos capas se muestra en la figura 2.6. Los discos de doble capa
se producen laminando 2 hojas de resina hechas de un substrato de policarbonato de 0.6mm de grueso, con una
pelcula translcida insertada entre las mismas. Comparados con los discos de una capa, los de doble capa
difieren en especificaciones bsicas, como se muestra en la tabla 2.2.
Figura 2.6. Estructura de un disco de una cara, dos capa
Tabla 2.2
DVD CD LD
Separacin de pistas 0.74um 1.6um 1.6um
Ancho de pit 0.30um 0.50um 0.40um
Altura de pit 0.10um 0.10um 0.10um
Grueso de la capa de resina 0.60mm 1.20mm 1.25mm
CD LD
0.3mmpit width
Pit
0.6mmresin sheet
0.74mmtrackpitch 0.1mpit height
Reflecting film
1.60m
0.1m
1.2mm
0.5m
1.6m
0.1m
1.25mm
0.4m
DVD (una capa, una cara)
Approx.10m
Approx.0.05mApprpx.40m
Approx.
Approx.0.6m(600m)
0.05mm
Pelicula protectora transparente
Capa reflectora metlica (2acapa)
Capa reflectora translucida (1acapa)
Capa transparente
Substrato de policarbonatoLuz lser
Largo mnimo del pit 0.4um 0.44um
Largo mximo del pit 1.87um 2.05um
Velocidad lineal fiducial 3.49m/seg 3.84m/seg
Capacidad de almacenamiento 4.7GB 8.5GB
Una cara, una capa Una cara, doble capa
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
2.4.2 Mtodos de lectura y escritura
Mientras la luz lser se refleja en los pits de la primera capa, la luz lser remanente se transmite a travs de la
segunda capa. La luz transmitida, despus de reflejarse en la pelcula de reflexin (los pits de la primera capa),
se transmite a travs de la pelcula translcida una vez ms, y regresa al recuperador (vea la figura 2.7).
Como en el caso de los discos de doble capa, la luz lser se refleja en o se transmite a travs de la pelcula
translcida; la eficiencia de deteccin del haz disminuye, comparada con la de los discos de una capa. Los discos
de doble capa, por tanto, tienen alrededor de 10% menos densidad de grabacin que los de una capa, y con esto
se mantiene un desempeo bsico (en los discos de doble capa, la separacin entre pistas es mayor que en losde una capa).
Figura 2.7. Estado del haz de reproduccin en un disco de doble capa
Para el tipo de disco de doble capa se tienen los mtodos de grabacin de paso de pista paralela o paso de
pista opuesta, y su seleccin se deja a los propsitos del desarrollador de software. Vea la figura 2.8
Figura 2.8. Mtodos de grabacin de discos de doble capa
Rango focal
Reproduccin en el lado de la pelcula translcida
Luz que incide
Luz reflejada
detectada
Absorcin de la
capa intermedia
Luz reflejada
inefectiva
Reproduccin en el lado de la pelcula reflectora
Capa translcida (Frente)
Capa reflectora (atras)
(2)
(1)
(2)
(1)
Lectura final
Lectura inicial
Lectura inicial
Lectura final
a. Paso de pista paralela
b. Paso de pista opuesta
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3. Estructura de los recuperadores pticos
3.1 Tipos de recuperadores
El DVD debe tener un recuperador compatible con el de los CD; sin embargo, como se ha discutido antes en este
documento, el DVD tiene un espesor de apenas la mitad del de un CD; as que la ptica no se podra enfocar, en
caso de que el recuperador de un DVD se usara sin cambios en un CD. Por lo tanto, para asegurar la compatibi-lidad con el recuperador de un CD, la lente objetivo utilizada para DVD tiene una estructura distinta a la del
recuperador de un CD o un LD.
3.1.1. Tipo de recuperador con lente dual (cambio de lente)
En un mismo recuperador se montan dos lentes objetivo: uno para usarse en DVD y otro para CD; pueden
cambiarse para emplear la lente especial, dependiendo del disco insertado (DVD o CD). Ambas lentes se locali-
zan en un chasis, el cual, para cambiar entre una y otra, se desliza accionado por bobinas e imanes.
Figura 3.1. Recuperador tipo de lente dual
3.1.2 Recuperador de tipo de lente bifocal
Este recuperador utiliza una lente capaz de crear dos puntos de enfoque al mismo tiempo. Se aade un holograma
en el centro de la lente bifocal, de modo que slo la luz lser que pase a travs del mismo pueda ser difractada.
Entonces, la luz lser que pasa a travs del holograma, y aquella que pasa por la porcin normal de la lente,
crearn dos puntos de enfoque; esto permite que se utilicen para dos tipos de discos, aunque tengan gruesos
distintos. Vea la figura 3.2.
Figura 3.2. Recuperador del tipo de lente bifocal
0.6mm
1.2mm
(Tracking)
Lente DVD
Lente DVD
Lente DVD
Lente CD
Lente CD
Lente CD
Lente CD
Imn de seguimiento
Imn de seguimiento
Bobina de seguimiento
Bobina de
seguimiento
Cambio de lente
Montura de la lente
Montura de la lente
Montura de la lente
(a) Durante la reproduccin de un DVD
(b) Durante la reproduccin de un CD
DVD CD
0.6mm
1.2mm 1.2mm
CD
area
DVDarea
Luz transmitida(luz de orden O)
Luz difractora(luz de orden 1)
HologramaLuz lserLuz lser
Patrn hologrfico
(b) Reproduccin de CD(a) Reproduccin de DVD
Reproduccin de DVD Reproduccin de CD
Luz difracada
FotodetectorFotodetector
Luz reflejada por el hazpara DVD
Luz reflejada dell hazpara CD
Luz transmisora
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3-1-3 Recuperador de tipo de disparador de cristal lquido
El recuperador de tipo de disparador de cristal lquido tiene unos paneles pequeos de cristal lquido enfrente de
la lente, los cuales actan como disparador de la misma. El disparador se apaga (se abre) durante la reproduc-
cin de un DVD, y se enciende (se cierra) durante la reproduccin de un CD. Como la accin de encendido o
apagado del disparador cambia el radio de apertura aparente de la lente, el dimetro de la huel la de luz vara; con
esto, la distancia focal tambin cambia. Vea la figura 3.3.
Figura 3.3. Recuperador de tipo de disparador de cristal lquido
DVD CD
Laser light
Lente DVD
Disparadorde cristal lquido
Luz lser
(a) Reproduccin DVD(Disparador de cristal lquido abierto)
(a) Reproduccin CD(Disparador de cristal lquido cerrado)
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Light spot
Pit
Las e r ligh t
Pit
A)
B)
B) La diferencia de faseentre la izquierda y laderecha del haz esequivalente a la diferenciaen la altura del pit.
Seal de seguimientobasada en la diferencia de fase
Posicin de la huella
A) La diferencia de fase entre
la izquierda y la derecha delhaz (la diferencia en la longitudde la parte ptica) es nula.
3.2 Enfoque y seguimiento
En los DVD se usa un recuperador de tipo de un solo haz, y no del tipo de tres haces (que es comn en los CD).
En los discos de doble capa, cuando la luz lser atraviesa la primera pelcula para llegar hasta la segunda capa,
o a la inversa (o sea, cuando la luz que se ha reflejado en la segunda capa pasa a travs de la primera pelcula),
ocurre un fenmeno de reflexin irregular en la pelcula transparente; y si se usara un recuperador de tipo de tres
haces, la luz lser reflejada no llegara a los fotodetectores.
3.2.1 Mecanismo de enfoque
Figura 3.4. Servomecanismo de enfoque basado en holograma
3.2.2 Mecanismo de seguimiento
Figura 3.5. Servomecanismo de seguimiento basado en diferencia de fase
Holograma
Holograma
Fotodiodo
Lente ovjetivo
Disco
Lente objetivo muycerrado del disco
Lente objetivo muylejos del disco
Enfocado
Fotodiodo de 4 segmentos
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4. Compresin de video en movimiento, basada en MPEG2
4.1 Necesidad de la compresin de video en movimiento
Para el DVD-V, las frecuencias de muestreo estn fijadas como sigue:
Seal de luminancia (Y): 13.50MHz Seales de diferencia de color (Cb, Cr): 6.75MHz
Como estas seales estn cuantizadas linealmente en 8 bits, la tasa de transmisin de datos es la siguiente:
(13.50M + 6.75M) x 8 bits = 162Mbps
Sin embargo, como la tasa de transmisin de datos debe reducirse a aproximadamente 1.4Mbps para almace-
nar los datos en un CD de tipo normal, slo alrededor de 34 segundos de video pueden ser grabados y reprodu-
cidos en este medio. Para obtener una mayor capacidad de grabacin de alrededor de 4.7GB (37.6Gbits), la
distancia entre pistas y la longitud del pit se han reducido; pero aun y cuando se grabaran 162Mbps de datos
intactos, slo se podran grabar alrededor de 4 minutos. Por eso se utiliza una tecnologa de compresin compa-
tible con MPEG2, para permitir la grabacin de video de hasta 133 minutos; para ello se comprime la cantidad de
datos en un rango de 30:1 hasta 80:1, dependiendo del tipo de video seleccionado.
4.2 Qu es MPEG2?
MPEG, siglas en ingls de Grupo de Expertos de Imgenes en Movimiento, es el nombre de un grupo de
expertos responsable de la estandarizacin. Ocasionalmente, MPEG tambin significa los estndares estableci-
dos por este grupo. Tambin, en forma colectiva, MPEG se refiere a los esquemas de codificacin que fueron
establecidos como un estndar internacional por la ISO/IEC, con el propsito de aplicarlo no slo a medios de
almacenamiento como el DVD o el CD de video, sino tambin para su transmisin al aire y para comunicaciones.
En el DVD se emplea el esquema MPEG2, el cual incorpora toda la tecnologa convencional de compresin de
imgenes (vea la tabla 4.1).
Tabla 4.1. Historia de la tecnologa de compresin de imgenes.
4.3 Diferencias con MPEG1
La tecnologa de compresin de video, que fue desarrollada para permitir una tasa de transmisin lo suficiente-
mente baja para que un video equivalente al de televisin normal se reprodujera en una ventana de 325 puntos
(horizontal) x 240 puntos (vertical) usando un reproductor de CD-ROM de velocidad normal, se denomin MPEG1.En tanto, la tecnologa MPEG2 se desarroll para la grabacin y reproduccin de video en movimiento de alta
calidad a una resolucin de 720 puntos (horizontal) x 480 puntos (vertical), lo cual se consigui agregando las
siguientes funciones principales:
Procesamiento de video entrelazado (Prediccin de campo y DCT de campo)
Refuerzo del modo de prediccin (Primera prediccin dual)
Funciones de escalabilidad (espacio, SNR y tiempo). Su descripcin se omite en este documento, debido a que
estas funciones no se utilizan en el DVD.
Mejoramiento de la eficiencia de compresin de la informacin espacial (pasos de cuantizacin no lineal yrastreo alternado)
Las diferencias principales en el desempeo entre MPEG1 y MPEG2 se listan en tabla 4.2.
H.261
Compresin de video en movimiento
(para uso en teleconferencias)
MPEG2
Mejora de la calidad de imagen,
procesamiento multimedia
(para uso de TV digital y DVD)
MPEG1
Compresin de video en movimiento tipo
CD-ROM (para uso en CD de video)JPEG
Compresin de imgenes
congeladas (para uso de
FAX a color o cmaras)
-
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1 3
TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
Tabla 4.2. Comparacin entre el desempeo del MPEG-1 y del MPEG-2
4.4 Perfiles y niveles de MPEG2
En el MPEG2, el concepto de perfil y nivel se emplea para asegurar la compatibilidad con varios tipos de
medios. Como se especifica en la tabla 4.3, se han fijado hasta ahora 5 tipos de perfiles y 4 tipos de niveles.
Los perfiles denotan una combinacin de funciones permisibles para una posible aplicacin, y los niveles
indican las capacidades de procesamiento de las funciones combinadas (calidad de servicio como la resolucin).
O sea que los perfiles y niveles se usan para realizar definiciones, de modo que cuando se use MPEG2 las
funciones y la calidad de servicio sean combinadas apropiadamente para evitar la necesidad de asignar ms
funciones que aquellas que realmente se han requerido.
Para el DVD, se emplea MP@ML (perfil principal/nivel principal).
Tabla 4.3. Perfiles y niveles de MPEG2
*SNR: Tasa de seal y ruido (aqu, significa que se usa la escalabilidad de SNR)
Approx. 1/30 to 1/80
1.15 2 Mbp s (max.) 3 to 4 Mbps (ave.)
10 Mb ps (ma x.)
525/60
62 5/50
MPEG-1
(Para CD de video)
MPEG-2
(para DVD-V)
Tasa de compresin
de datosAproximadamente 1/100
Tasa de transmisin
de datos
Resolucin: 352 x 240 puntos
352 x 288 puntos
720 x 480 puntos
(704 x 480)
720 x 576 puntos
(704 x 480)
Mtodo de rastreo No entrelazado entrelazado
Tiempo mximo
de grabacin74 minutos
133 minutos
(Una cara, una capa)
Profile
Level Sim ple Main S NR Spatial High"
(H.pixels x V. pixels
x fram e freq uency)
High MP @HL
(1 92 0x10 80 x30 or U.S. Dig ital HP @HL
1920 x1152x2 5) HDT V(A TV)
High-144 0 MP@H14 40 SSP@h 1440
(144 0x1080 x30 or EC Digital HP@ H14
1920 x1152x2 5) HD TV
Main SP@ML MP@ML
(720 x480x29 .97 or Digital trans- DVD - / Di gital SNP@M P HP@ ML
720x5 76x25) mission sat ellite broad-
/ CATV c ast
Low SNP@L L
(3 52 x288 x29.97)
Comp on ent coding 4:2:0 4:2 :0 4:2:0 4 :2:0 4 :2:0 a nd
Others 4:2:2
Scalability Non e None SNR only S pace and Space and
SNR SNR
-
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1 4
TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
4.5 Codificacin MPEG2
La compresin (codificacin) de video en movimiento compatible con MPEG2 se describe enseguida.
Figura 4.1. Sistema de codificacin de MPEG2
4.5.1 Muestreo y cuantizacin
Bajo MPEG2, el componente Y de la seal de luminancia y los componentes Cb y Cr de seal de diferencia de
color son muestreados. Normalmente se asignan 8 bits por pixel en cada seal, para obtener una informacin de
24 bits en total; pero frecuentemente se reduce la informacin de crominancia, aprovechando que los seres
humanos no son muy sensitivos a los colores. A un mtodo de codificacin que no reduzca ninguna informacin
de crominancia, se le llama codificacin de componentes 4:4:4; la codificacin que reduce la informacin de
crominancia a la mitad en direccin horizontal, se denomina codificacin de componentes 4:2:2; y la codifica-
cin que reduce la informacin de crominancia a la mitad tanto en direccin horizontal como en vertical, se llama
codificacin de componentes 4:2:0.
Los mtodos de codificacin de componentes que acabamos de mencionar, se definen usando los perfiles deMPEG2; y en el DVD se aplica una codificacin de componentes 4:2:2.
Codificacin de componentes 4:4:4
Como no hay reduccin de informacin de crominancia, los componentes de seal Y, Cb y Cr se muestrean a
13.5MHz y se cuantizan en 8 bits.
Codificacin de componentes 4:2:2
Como la informacin de crominancia se reduce a la mitad en direccin horizontal, el componente de seal Y se
muestrea a 13.5MHz, y los componentes Cb y Cr a 6.7MHz (13.5MHz/2)
Todos son cuantizados a 8 bits. Este mtodo de codificacin es llamado 4:2:2, porque si decimos que la
frecuencia de muestreo de Y es de 4, la de Cb y Cr sera de 2.
A na log v ideo s igna ls(Y , C b , C r )
S am p ling
/Q uan t iz ing
( D i f f e r e n t i a l ) !
D C T
(Q uan tiz ing s tep con tro l)Re-quantizat ion
Inve rse q uan t iza t ion
In v e r s e D C TMem ory 1
Mem ory 2
Synthesizing
Encod ing con tro l V L C
Mu ltip lexing
V L C
D a ta vo lum e ch e ck
Sp litting in to pack ts
M u lt ip le x ing E rro r co rre c t ion code 8 -16 conve rs io n
S p litt ing in to pa ck ts S p litt ing in to pa ck ts
( P i c t u r et y p ec o n t r o l )
(P i c tu ret y p ei n f o r m a t i o n )
(Q uan tiz ing s tep in fo rm a tion )
(DCT coe ffic ien t)
(M o t ion vec to r quan t ity )
( I )( P ) ( R e a r B )
( Fr ont / rear B)
+
( A Ce n c o d i n g )
( E S )
( E S ) (Sync information )
( E S )(S ub -p ic tu re encod ing )
( P E S ) ( P E S ) ( P E S )( C u t t i n g )
( E S )
-
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
Codificacin de componentes 4:2:0
Este mtodo de codificacin se emplea en el DVD. Aunque la reduccin de la informacin de crominancia
horizontal es la misma que en la codificacin de componentes 4:2:2, ni Cb ni Cr se muestrean en cada rastreo;
esto se hace para reducir a la mitad la informacin de crominancia vertical.
Esto es, la cantidad de informacin correspondiente a las seales de diferencia de color se reduce a 1/4 compa-
rada con la seal de luminancia. Pero cuando se ve cada lnea, la tasa entre las tres seales en trminos de
que la cantidad de informacin se alterna entre 4:2:0 y 4:0:2.
Normalmente, este mtodo de codificacin se llama 4:2:0.
Figura 4.2 Codificacin de componentes 4:2:0
(1) Formato de nivel principal
Como se mencion al principio de esta seccin (4.4), en el DVD se emplea MP@ML (perfil principal/nivel
principal). Este nivel principal fija el formato de la pantalla para su codificacin.
(Definicin de las lneas totales)
El nmero de lneas menos el equivalente al periodo de borrado vertical es como sigue:
NTSC: 525 38 = 487 lneas PAL: 625 50 = 575 lneas
Sin embargo, como se debe considerar la compatibilidad entre NTSC y PAL, el nmero de lneas se define
como de 480 para NTSC y de 576 para PAL, de modo que la siguiente expresin se mantenga:
NTSC (lneas totales por total de cuadros) = PAL (lneas totales por total de cuadros).
(Definicin de los pixeles horizontales totales)Para asegurar la compatibilidad entre NTSC y PAL, el nmero de pixeles horizontales tambin se define como
sigue, de acuerdo con las lneas de NTSC/PAL:
(480 + 576)/2 x 4/3 = 704 pixeles
0.074sec
1/60sec
1
2
4
3
5
6
7
8
Campoimpar
Nmero de
lineas rastreadas
Campo par
Lneas de
rastreo
: Posicin de la muestra
de la seal Y
: Posicin de la muestra
de la seal de diferencia
de color
-
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
(MB: macro-bloque)
Al igual que MPEG1, MPEG2 tambin divide un cuadro en porciones de 16x16 pixeles, llamados MB (macro
bloques). Estos bloques son la unidad fundamental de compresin.
La figura 4.3 muestra el formato de un cuadro. Para NTSC, un cuadro tiene 44MB en direccin horizontal y
30MB en direccin vertical.
Figura 4.3. Formato de un cuadro
Cada MB, que consiste en 16x16 pixeles, posteriormente se divide en sub-bloques de 8x8 pixeles. Estos sub-
bloques se requieren para la operacin del DCT, descrito ms adelante en este documento.
Como un pixel de imagen rene un componente de luminancia y componentes de crominancia, los pixeles se
dividen en seales de luminancia y seales de diferencia de color para formar un sub-bloque.
(Sub-bloque de seal de luminancia)
Cada MB, que consiste en 16x16 pixeles, se divide posteriormente en 4 sub-bloques de 8x8 pixeles.
(Sub-bloques de seal de diferencia de color)
Dado que se emplea una codificacin de componentes de 4:2:0,
como ya se mencion antes en este documento, cada MB de 16x16
pixeles se divide posteriormente tanto en direccin horizontal como
en vertical para formar 8x8 pixeles. Entonces, la cantidad de infor-
macin de crominancia se reduce a 1/4 comparada con la de la
seal de luminancia; y como resultado, se crean 4 sub-bloques de
seal de luminancia y 2 sub-bloques de seal de diferencia de co-
lor para cada MB. Vea la figura 4.5
Figura 4.4. Entrelazado de la seal de crominancia
Figura 4.5. Configuracin de macro-bloques
( ): For PAL only
704p ixe ls
44M B s
480(576)lines
30(36)MBs
MB (16 by 16 pixels)
16/2
16/2
: Informacin de
crominancia
MBCr=R-Y
Cb=B-Y
8
8
Y
16
16
YCb
Cr
8
8
8
8
x4Sub-bloque de sealde luminancia
(Macro-bloque)
Sub-bloque de sealde diferencia de color
-
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
(2) DCT (Transformacin de coseno discreto)
[Compresin de informacin basada en la correlacin de despliegue a despliegue (espacial)]
La figura 4.6 muestra un ejemplo de la curva de
distribucin de potencia de una seal de video. La
seal de TV normal (seal NTSC) tiene componentes
de frecuencia desde DC hasta aproximadamente
4.2MHz, y en la curva se puede ver que la mayorpotencia est distribuida en las frecuencias bajas. La
tecnologa para la compresin de informacin em-
pleando dicha caracterstica de la seal de video es
llamada DCT. Ms especficamente, los pasos (a) y
(c) se ejecutan en tal orden para realizar el DCT.
El proceso de describe en este orden.
Figura 4.6. Ejemplo de curva de distribucin
de potencia de seal de video
(a) Divisin de una imagen en sub-bloques de 8x8 pixeles (subdivisin de MB)
(b) Convertir la informacin de cada sub-bloque dividiendo su frecuencia (proceso DCT)
(c) Dividir los coeficientes post-conversin por un divisor (paso de cuantizacin), y redondear el resultado
(recuantizacin)
(2-1) Subdivisin de MB
Cada MB consiste en 16x16 pixeles, y es dividido en sub-bloques de 8x8 pixeles para pasar al proceso DCT
(figura 4.7).
Bajo MPEG2, las funciones DCT de campo se aaden a las imgenes entrelazadas que se van a procesar.
La subdivisin de una imagen entrelazada desde un MB en sub-bloques, se consigue usando el mtodo
mostrado en la figura 4.7(b). La diferencia entre una imagen compensada en movimiento y la imagen de entrada
tambin se dirige al proceso DCT. Cuatro sub-bloques de seal de luminancia y dos bloques de seal de diferen-
cia de color son sujetos a operaciones aritmticas DCT.
Figura 4.7. DCT de cuadro y DCT de campo
Amp
litude
(dB)
0 4MFrecuencia (Hz)
A
x4
8
8
8 8
8
8
8
8
MB (16 x 16)
x4
A B
B
CC
DD
Sub-block
x4
MB (16 x 16)
8
8
8
8 8
8
8
8 8
8
Sub-block
x4
Sub-bloque Sub-bloque
(a) Modo DCT de cuadro
Mitad izquierda de las
lneas impares
Mitad izquierda de
las lneas pares
Mitad derecha de las
lneas impares
Mitad derecha de
las lneas pares
-
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
(2-2) Proceso DCT
Se puede considerar que las funciones del proceso DCT son como un filtro divisor de frecuencia para la imagen
(seales anlogas). Cuando se realiza el proceso DCT en un rea cuadrada especfica de una imagen, sta
puede disolverse en imgenes de alta frecuencia para expresar una resolucin a partir de la imagen promedio de
baja frecuencia dentro del rea original.
A este proceso DCT vertical/horizontal se le llama DCT secundario. El procedimiento DCT ms especfico se
muestra ms adelante.
1- Un sub-bloque de informacin de imagen puede disolverse en 64 (8) tipos de patrones, realizando el proce-
so DCT.
La figura 4.8 muestra la distribucin de patrn de imagen de un sub-bloque, obtenida por la disolvencia
DCT horizontal. Como el sub-bloque tiene 8 pixeles en direccin horizontal, se puede disolver en un mxi-
mo de 8 tipos de componentes de frecuencia. La figura 4.8 indica que conforme el valor se vuelve ms
grande de 1 a 8, la frecuencia se incrementa.
Los ocho patrones obtenidos por una divisin posterior de cada uno de los patrones divididos en frecuencia
en una direccin vertical, son los 8 por 8 patrones formados por la disolvencia DCT secundaria.
Figura 4.8. Patrn de disolvencia horizontal
2. La figura 4.9 es una curva de distribucin de los coeficientes DCT, que han sido obtenidos del DCT secun-
dario.
Los coeficientes DCT denotan los niveles de disolvencia de los patrones (brillo y densidad de color).
El coeficiente en el extremo superior izquierdo, denota el nivel promedio del sub-bloque; y todos los dems
coeficientes denotan los cambios desde el nivel promedio. En otras palabras, el valor en el extremo supe-
rior izquierdo es el valor de DC del despliegue, y los otros valores denotan niveles de frecuencia.
Figura 4.9. Ejemplo de coeficientes DCT
Se debe notar aqu que cuando el proceso DCT se realiza, las muestras de datos se concentran en los componentes
de baja frecuencia, para hacer a los componentes de alta frecuencia casi nulos.
1 2 3 4 5 6 7 8
Ms bajo Frecuencia horizontal Ms alto
!2 !10 1
0
0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0000
0 0 0 0 0
00000 0 0
0
000000
0 0
!2 !2 !2
!2!1
!1
321 12 -4 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0-20 9
1
Ms bajo Frecuencia horizontal Ms altoMsbajo
Frecuenciavertical
Msalto
-
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
(2-3) Recuantizacin
El proceso DCT es una transformacin realizada slo a coeficientes concentrados (niveles). Con este proceso
por s solo, sin embargo, la informacin no puede ser comprimida; para conseguirlo, se requiere de una
recuantizacin, descrita ms abajo.
La figura 4.10 muestra un ejemplo de recuantizacin de los componentes de seal correspondientes a los
coeficientes DCT. Primero, los coeficientes DCT se multiplican por un parmetro de cuantizacin predetermina-
do, para minimizar los errores de cuantizacin; a continuacin los componentes de alta frecuencia que corres-
ponden a los coeficientes DCT pasan por un ajuste de nivel (LPF) para su recuantizacin, basado en la matriz decuantizacin que ha sido determinada por sus componentes de frecuencia particulares. Con esto, la precisin de
la cuantizacin DCT tambin puede ser cambiada.
Figura 4.10. Ejemplo de recuantizacin
Ejemplo: Los datos sombreados en esta figura 4.10 se muestran enseguida.
1) DCT 2) Cuantizacin
Espectro de la fuente Coeficiente DCT Espectro de cuantizacin
(301) -20 (-5)
Matriz de cuantizacin
(16)
1) 321 (valor promedio) 301 (espectro de la fuente) = -20 (coeficiente DCT)
2) 20 x 4 (parmetro de cuantizacin)/16 (matriz de cuantizacin) = -5 (espectro de cuantizacin)
-5
16
-20301
DCT(LPF)
320 333 317
330 321
321 319 322
321 12 -4
9
0
0
-2 1
8 16
16
19
19
22
22 26
160 3 -1
2
00 0
0
Espectro de fuente
Valor promedio
CoeficientesDCT
Datos diferencialesdel valor promedio
La coeficiente DCT semultiplica por un parametrto
de cuantizacin (en esteejemplo 4) para minimizarlos errores de cuantizacin
Cuantizacin:operacin de divicinbasada en matricesde cuantizacin
Matriz de cuantizacin
Los datos determinados dela distribucin de potenciade la seal (existen variasmatrices de cuantizacin)
Espectro cuantizado
-
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
(2-4) Exploracin en zigzag o exploracin alternada
Las exploraciones en zigzag se realizan en niveles de patrones cuantizados, a partir de componentes de ms
baja frecuencia a los de ms alta frecuencia (en este orden). Vea la figura 4.11
Figura 4.11. Exploracin en zigzag y exploracin alternada
Codificacin eficiente de ceros continuos
Cuando la codificacin se va a iniciar desde los componentes de baja frecuencia (ceros continuos), el sistema
funciona en la siguiente secuencia para mejorar la eficiencia del codificado:
1. Las seales de nivel cero en altas frecuencias se detectan desde el espectro cuantizado.
2. La longitud de la seal de nivel cero(longitud de carrera de ceros) y una seal de nivel no-cero
(valor de nivel) se integran en un paquete.
3. Todos los ceros desde un nivel hasta el final se convierten en un cdigo fin-del-bloque (EOB).
4. Finalmente, se asigna un cdigo para el paquete mencionado arriba.
Ejemplo: suponga que como se muestra en la figura 4.12, se ha obtenido el espectro cuantizado .
Los datos se agrupan en paquetes en el orden de exploracin de zigzag, como sigue:
(0, 160), (1, -5), (2, -1)... EOB
Las longitudes de carrera cero agrupados y los nmeros
no-ceros se codifican asignando bits.
Figura 4.12. Ejemplo de
espectro cuantizado
Como el estado de concentracin de los coeficientes DCT puede diferir de acuerdo con la naturaleza particular
del sub-bloque, se asignan ms bits a los coeficientes que poseen una potencia ms concentrada y menos bits a
los coeficientes que tengan potencia menos concentrada. Entonces, la informacin puede comprimirse
eficientemente.
1 2
3
4
5
6
61
62
63 64
8
8
1
26
3
5
4
61
62
64
63
8
8
Ms bajo Frecuencia horizontal Ms altoMsba
joFrecuenciavertical
Msalto
Ms bajo Frecuencia horizontal Ms altoMsbajo
Frecuenciavertical
Msalto
(a) Exploracin en Zigzag (b) Exploracin alternada
160 0 -1
-5 0 0
000
-
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2 1
TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
4.5.2 Codificacin de longitud variable (VLC)
[compresin de informacin basada en las probabilidades de aparicin de concentracin de cdigo]
La cuantizacin basada en el proceso DCT y sus correspondientes vectores de movimiento, obviamente difieren
de la probabilidad de aparicin de sus datos. Esta caracterstica puede ser utilizada para reducir la informacin,
asignando un cdigo ms corto a los datos con ms alta probabilidad de aparecer y un cdigo mayor para los
datos con menores probabilidades. Este mtodo se llama codificacin de longitud variable (VLC), o codificacin
entrpica.La codificacin de longitud variable comprime la informacin combinando los cdigos de Haffmann y de longi-
tud de carrera. Este mtodo de combinacin es una de las tcnicas de compresin de informacin en donde se
utiliza la probabilidad de aparicin de un dato.
(1) Qu es la codificacin de longitud variable?
Suponga que por ejemplo tenemos una lnea de nmeros decimales 0, 1, 2, 3. Cuando se convierten en
binarios, esta lnea de datos se convierte en 00, 01, 10, 11 y su longitud de cdigo promedio es de 2 bits.
A esta longitud de bits se le llama codificacin de longitud fija.
Si la frecuencia a la que se usan los cdigos de arriba (esto es, su probabilidad de aparicin) es ms alta en
secciones especficas, entonces, como se muestra en la tabla 4.4, los nmeros decimales 0, 1, 2, 3,
etc. al ser convertidos en su equivalente binario, se codifican como: 0, 10, 110, 111, etc. respectiva-
mente. Este mtodo es una codificacin de longitud variable.
Tabla 4.4. Probabilidades de aparicin y cdigo de longitud variable de los datos fuente
Si, como se muestra en la tabla 4.4, las probabilidades de aparicin de los datos fuente son mayores en
secciones especficas, la cantidad de informacin para obtener la codificacin de longitud variable puede calcu-
larse como sigue:
Longitud promedio del cdigo = (0.6 x 1) + (0.2 x 2) + (0.1 x 3) + (0.1 x 3) = 1.6 bits
Y el volumen de datos puede ser reducido gracias a la codificacin de longitud variable.
0 0 .6 0
1 0 .2 10
2 0 .1 110
3 0 .1 111
1
3
3
2
Nmero decimal Probabilidad de aparicin Cdigo Longitud de cdigo
-
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2 2
TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
4.5.3 Bloque de compensacin de movimiento
[compresin de informacin basada en la correlacin de pantalla a pantalla]
(1) Concepto de codificacin predictiva
Una imagen de televisin o video consiste en 30 cuadros por segundo (NTSC); mas cuando se comparan
los cuadros adyacentes, la mayora de ellos en realidad contienen la misma imagen. Por lo tanto, slo los
cambios entre los cuadros (secciones diferenciales) sern grabados para cada uno de ellos y todas las
dems secciones libres de cambios se grabarn una sola vez. Estas secciones sin cambio, luego se combi-nan con las secciones diferenciales para reproducir la imagen original. Entonces, la cantidad de informacin
que debe grabarse se reduce significativamente.
A la prediccin de la imagen actual a partir de una imagen previa y a la codificacin de sus diferencias, se les
llama codificacin predictiva (figura 4.13).
En el MPEG real se adopta una codificacin predictiva bidireccional, en la que la imagen actual se predice
con base en las imgenes previas y posteriores. Este mtodo de codificacin se describe ms adelante.
Figura 4.13. Codificacin predictiva
(2) Concepto de compensacin de movimiento
Cuando slo cambia la posicin de un objeto dentro de una imagen en el tiempo, los datos del objeto se
usan tal cual, y nicamente se transmiten las cantidades de su cambio (vectores de movimiento). Este
mtodo permite que la imagen original sea reproducida (decodificada) con menos datos. Este mtodo se
llama compensacin de movimiento, y se puede combinar con la codificacin predictiva, descrita antes,
para conseguir una compresin de datos eficiente.
Figura 4.14. Compensacin de movimiento
A
A - B
B
Normalmente, las secciones A y B se graban
al mismo tiempo; pero en realidad, como am-bas tienen mucho en comn, su diferencia da
como resultado A-B.
Durante la reproduccin, esta seccin (A-B)
se combina con A para producir B. Esto hace
innecesario grabar la mayor parte de B, esto
es, la montaa que se ve en la figura.
Cuadro previo
Posicin en elcuadro previo
Cuadro actual
Posicin en elcuadro actual
Vector de movimiento
Durante el proceso real, una pantalla se di-
vide en bloques y, como un vector de mo-
vimiento para su codificacin, se calcula
qu tanto se ha movido y en qu direccin,la seccin que se est procesando.
-
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2 3
TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
(3)Concepto de prediccin bidireccional
La compensacin de movimiento descrita anteriormente (prediccin basada en vectores de movimiento), da
la informacin que indica la cantidad de cambio en la pantalla actual a partir de la pantalla anterior. Sin
embargo, bajo MPEG1 y MPEG2 tambin se proporciona la informacin que denota la cantidad de cambio
para la pantalla futura, a fin de mejorar la precisin. A esto se le llama prediccin bidireccional.
La estructura del grupo de imgenes (GOP) que consiste en fotos I, fotos P y fotos B, se toma para implementar
la prediccin bidireccional.
Figura 4.15. Prediccin bidireccional
(4) Estructura GOP
Bajo MPEG, las imgenes se manejan como una unidad foto. En MPEG1, una foto se maneja como un
cuadro; y en MPEG2, puede manejarse como un campo en su lugar (la primera se llama estructura de
cuadros, y la segunda estructura de campos).
Como se lista en la tabla 4.5, MPEG proporciona tres tipos de fotos para conseguir la codificacin predictiva
que se usa en la compresin de movimiento.
Tabla 4.5. Fotos
Despliegue pasado Despliegue actual
Despliegue actual predicho
Despliegue futuro
El despliegue actual se predicede despliegues pasados y futuros
- Significa foto en codificacin predictiva bidireccional
- Las pantallas se obtienen de predicciones bidireccionales
- Una pantalla se crea a partir de 4 fotos I P decodificadas recientemente
(dos pasadas y dos futuras).
- El volumen de datos es de 1/5 1/6 del de una imagen
- Los efectos de compresin se producen por prediccin bidireccional.
Tipo de imagen Descripcin
Fotos I
(tambin llamados cuadros I
en la estructura de cuadros, o
campos I en la estructura
de campos)
- Significa foto codificada internamente. Se usan pantallas que se
codifican usando slo su informacin, y que se crean sin prediccin
bidireccional.
- Por lo menos una de estas fotos se incluye en un GOP, para permitir
el acceso aleatorio
- Los efectos de compresin se producen por DCT
Fotos P
(tambin llamados cuadros P
en la estructura de cuadros, o
campos P en la estructura
de campos)
- Significa Foto codificada predictivamente
- Las pantallas se crean prediciendo las fotos I P decodificadas
recientemente.
- Se requiere de por lo menos un cuadro de memoria- El volumen de datos es de 1/3 del de una foto
- Los efectos de compresin se producen por prediccin directa/inversa
Fotos B
(tambin llamados cuadros B
en la estructura de cuadros, o
campos B en la estructura
de campos)
-
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
Una gran parte de la imagen se crea prediciendo las pantallas inmediatamente posteriores y anteriores; as
que la informacin completa no puede ser obtenida con una foto por s sola.
Para crear la informacin completa, se deben combinar muchas imgenes. A la estructura resultante se le
llama estructura GOP (grupo de imgenes).
El GOP normalmente consta de alrededor de 15 imgenes; por lo menos una de ellas es una foto I que
contiene informacin completa, lo que permite el acceso aleatorio. El GOP debe incluir una foto I antes de que la
pantalla que se desee pueda ser llamada en un acceso aleatorio (figura 4.16).
Figura 4.16. Datos GOP consistentes en imgenes
S / H GOP S / H GOP S / H GOP"
DAT A DATA DATA
Pict.1 Pict.2 Pict.3 Pict.N :S / H ="
DATA DATA DATA DATA
B B I B B PB BPB B
PB B P
N=15
M=3 M=3
Se asigna un tipo I,P,B, a cada fotoUn GOP incluye por lo menos una foto I para permitir que
otras fotos se reproduscan en ella
Fin desecuencia
Encabezado desecuencia
Ejemplo de la estructura de tipos de fotos en GOP
Nota: El nmero de fotos en el GOP se identifica como N y el periodo en el cuallas fotos I P aparecen se llama M. En el ejemplo arriba, como el GOPconsiste de 15 fotos, N es 15; y como el periodo de aparicin de fotos I Pes de 3, M es 3.
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
(5) Prediccin bidireccional para la estructura de cuadros
La cantidad de informacin puede comprimirse en el rango de 1/30 a 1/80 de su valor original, aplicando la
codificacin predictiva bidireccional. Las pantallas comprimidas (cuadros) se explican enseguida; vea la
figura 4.17.
1. Cuadros I
La primera pantalla se comprime con un DCT, una recuantizacin y un VLC. Esta pantalla puede ser creada
incluso con informacin de las pantallas previas o posteriores. La informacin se comprime en el rango de 1/10 a 1/20 por el DCT y la recuantizacin, y en un rango de 2/3 a 1/2 por el VLC.
2. Cuadros B
La segunda pantalla se crea con la informacin diferencial promedio entre la primera y la tercera pantalla. La
informacin se comprime a 1/2 por la compensacin de movimiento, y en un rango de 2/3 a 1/2 por el VLC.
3. Cuadros P
La tercera pantalla se crea con la informacin diferencial relativa a la primera pantalla. Como sucede con la
segunda pantalla mencionada arriba, la tercera pantalla tiene su informacin comprimida a 1/2 por la compen-
sacin de movimiento, y en un rango de 2/3 a 1/2 por el VLC.
Figura 4.17. Prediccin bidireccional en la estructura de cuadro en caso de que M=2.
(6) Prediccin bidireccional en la estructura de campos
Como sucede con la estructura de cuadros, la estructura de campos tiene su informacin comprimida en el
rango de 1/39 a 1/80 de su valor original. Las pantallas comprimidas (campos) se explican enseguida en el
orden de su procesamiento (figura 4.18).
1. Campo I1
La primera pantalla se comprime con DCT, recuantizacin y VLC. Esta pantalla puede crearse incluso sin la
informacin de pantallas previas o posteriores. La cantidad de informacin se comprime en el rango de 1/10
a 1/20 por el DCT y la recuantizacin, y en el rango de 2/3 a 1/2 por el VLC.
2. Campo P1Este campo se crea a partir de las predicciones hacia adelante, basadas en el campo I1. La informacin
diferencial entre la primera y segunda pantallas est contenida en el campo P1. La cantidad de informacin
comprimida es de alrededor de 1/2 por la prediccin hacia delante, y posteriormente se comprime en el rango
de 2/3 a 1/2 por el VLC.
3. Campo P2
Este campo se crea con la prediccin hacia delante, basada en los campos I1 y P1. La informacin diferen-
cial entre la primera, segunda y tercera pantallas est contenida en el campo P2. La cantidad de informacin
se comprime alrededor de 1/2 por la prediccin hacia delante, y luego se vuelve a comprimir en el rango de 2/3
a 1/2 por el VLC.
1/ 6 0 s e c1/ 30sec
1/ 3 0 s e c
Half di spl ay(even lines only)
Half di spl ay(odd li nes onl y)
Tr ansf or med
(3r d di spl ay)
(2nd di spl ay)
( 1st di s pl a y)
3rddisplay
2nddi s pl a y
1st di s pl ay
Fi el d s t r u c ur e Fr a me s t r u c t ur e
P-frame
B-frame
I-frame
Thi s di spl a y canbe created fro mthe fra me beforelast.
This display canbe cr e at e d f r o mt he aver agedif f er e nt i ali nf or m at i o n b et w e e nthe previous frameand the next frame.
This display canbe cr eat ed wit hout
pr evi o us or ne xtdi s pl a y i nf or m at i o n
Forward-
predictive
compression
Bidirectionally
predictive
compression
DCT-
based
compression
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
4. Campo P3
Este campo se crea con la prediccin hacia delante, basada en los campos P1 y P2. La informacin diferen-
cial entre la segunda, quinta y sexta pantallas est contenida en el campo P3. La cantidad de informacin se
comprime alrededor de 1/2 por la prediccin hacia delante, y luego se vuelve a comprimir en el rango de 2/3 a
1/2 por el VLC.
5. Campo B1
Este campo se crea con las predicciones bidireccionales basadas en los campos I1, P1, P2 y P3. La informa-cin diferencial entre la pr imera, segunda, tercera, quinta y sexta pantallas est contenida en el campo B1. La
cantidad de informacin se comprime alrededor de 1/2 por la prediccin hacia delante, y luego se vuelve a
comprimir en el rango de 2/3 a 1/2 por el VLC.
6. Campo B2
Este campo se crea con las predicciones bidireccionales basadas en los campos I1, P1, P2 y P3. La informa-
cin diferencial entre la primera, segunda, cuarta, quinta y sexta pantallas est contenida en el campo B2. La
cantidad de informacin se comprime alrededor de 1/2 por la prediccin hacia delante, y luego se vuelve a
comprimir en el rango de 2/3 a 1/2 por el VLC.
Figura 4.18. Prediccin bidireccional para la estructura de campo
1/60sec
1/60sec
2)
3)4)
5) 6)
Despliegue de lneas impares
Antes de la compresin
1erdespliegue(medio despliegue,solo lneas pares)
5odespliegue(solo lneas impares)
3erdespliegue(solo lneas impares)
1erdespliegue(solo lneas impares)
2odespliegue(medio despliegue,solo lneas pares)
3erdespliegue
4o despliegue
5odespliegue
6odespliegue
6odespliegue(solo lneas pares
4odespliegue(solo lneas pares
2odespliegue(solo lneas pares
Campo P25odespliegue
Campo P36odespliegue
Campo B24odespliegue
Campo P12odespliegue
Campo B13erdespliegue
Campo I11erdespliegue
(no comprimidos)
Despliegue de lneas pares
(no comprimidos)
Compresin
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
(7) Modos de prediccin
En la seccin anterior se ha descrito la prediccin bidireccional para las estructuras de cuadro y de campo. Se
tienen tres modos de prediccin bidireccional: uno es la prediccin de cuadro, otro es la prediccin de campo
y el ltimo es la prediccin de doble prima (que pertenece a la prediccin de campo).
Todas las pantallas predichas se crean en unidades de MB.
a. Modos de prediccin en la estructura de cuadro
La prediccin de campo usa dos vectores de movimiento (MVs), y la prediccin de cuadro slo uno. Enambos modos la codificacin predictiva se ejecuta en unidades MB. Vea las figuras 4.19a y 4.19b.
La prediccin de doble prima utiliza cuatro MV (figura 4.19c).
La prediccin de doble prima es un modo de prediccin muy poderoso, que slo puede usarse cuando
M=1; es el nuevo modo adoptado por MPEG2.
Figura 4.19. Tres modos de prediccin para la estructura de cuadro
(MV 1)
(MV 2)
16
16
8
8
16
16(MV)
16
16
16
16
1/60secMV4
MV3
MVMV2
MV1
1/60sec
1/60sec
(MV 1)
16
8
168
16
16
16
8
168
168
16
8
1/30sec
Vector demovimiento 1
Vector demovimiento
Vector demovimiento
(MV 2)
Vector demovimiento
(MV 3)
Vector demovimiento
(MV 4)
Vector demovimiento
Vector demovimiento 2
Medio marco-bloquede 16 x 8 lneas imparesobtenidas del vector MV 1
Medio marco-bloquede 16 x 8 lneas imparesobtenidas del vector MV 1
Medio marco-bloquede 16 x 8 lneas imparesobtenidas del vector MV 2
Medio marco-bloquede 16 x 8 lneas imparesobtenidas del vector MV 3
Medio marco-bloquede 16 x 8 lneas imparesobtenidas del vector MV 4
Cambio de lneasimpares/pares
Cambio de lneasimpares/pares
Medio marco-bloquede 16 x 8 lneas imparesobtenidas del vector MV 2
Medio marco-bloquede 16 x 16 obtenidodel vector de movimientoMV
(a) Prediccin de campo (b) Prediccin de cuadro
(c) Prediccin de doble prima
Macro-bloque
Macro-bloque
Macro-bloque
4oCampo(solo lneas pares)
2oCampo(solo lneas pares)
2oCuadro
3erCampo(solo lneas impares)
1erCampo(solo lneas impares)
1erCuadro
Las predicciones se basan en los vectores MV1-MV4
Valor promedio
Valor promedio
Medio
macro-bloquede lneasimpares
Mediomacro-bloquede lneas
paresMV: Vector de movimiento
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
b. Modos de prediccin en la estructura de campo
En la figura 4.20 se da un vistazo operacional a cada modo de prediccin.
Nota: La prediccin de cuadro no puede usarse en la estructura de campo.
Figura 420. Modo de prediccin para la estructura de campo
16
16
16
16 16
16
16
8
16
8
1/60seg
1/60seg
MV2
MV1
16
16 16
16
16
16
Vector de movimiento(Solo MV 1 MV 2)
Vector de movimiento 1(MV 1)
Vector de movimiento 1(MV 1)
Vector de movimiento 2(MV 2)
Vector de movimiento 2(MV 2)
(a) Prediccin de campo parala estructura
(b) Prediccin de campo parala estructura de campo 16 x 8
(c) Prediccin de doble prima
Macrobloque
Macrobloque
Macrobloque
Combinacin de lneasimpares/pares
Valor promedio
Trnscursodetiempo
3ercampo
(solo lneas impares)
1ercampo(solo lneas impares)
2ocampo(solo lneas pares)
Las predicciones se basan en MV 1 y MV 2.
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
4.5.4 Multiplexado y divisin de paquetes
La multiplexin de paquetes se usa para grabar los datos en el DVD.
El multiplexado de paquetes se refiere a la divisin de los datos de audio en pequeos paquetes y a su
posterior multiplexacin; esto se hace aadiendo un encabezado de paquete que incluye detalles de informacin
tales como los tipos de datos y el nmero de lneas. Un diagrama conceptual de la multiplexin de paquetes
puede verse en la figura 4.21.
Figura 4.21. Concepto de multiplexin de paquetes
4.5.5 Tasa de transferencia variable
Cuando las imgenes se comprimen bajo los estndares MPEG2, se necesita una tasa de transferencia de
alrededor de 6Mbps para obtener un nivel de calidad de imagen igual al de la televisin area; sin embargo, una
escena donde un objeto se mueve rpidamente requiere de una tasa de transferencia mayor; y por el contrario,
una imagen casi fija no requiere de una tasa de transferencia tan alta. Esto implica que cuando se usa un CD de
video u otro medio convencional con tasa de transferencia fija, se puede tener video innecesario y/o video que no
alcance todo su proceso. La tasa de transferencia para CD de video es de 1.15Mbps fija.
En el DVD se usa un esquema de tasa de transferencia variable, donde los datos se graban a una tasa de
transferencia correspondientes al volumen de datos en un momento particular. La tasa de transferencia promedio
en esta caso es de 3.5Mbps, con un valor mximo de 9.8Mbps. Este esquema permite que la capacidad de
grabacin del disco se utilice al mximo.
Figura 4.22. Tasa de transferencia fija y tasa de transferencia variable
V-4
V-5
V-3
A-1A-4
A-2
A-3
S-2 V-3 V-1
S-3
S-5
S-4
Lneas de video
Lneas deaudio(Hasta 8 unidades)
Lneas de sub-titulos(Hasta 32 unidades)
Paquetes Multiplexado
Grabacin en disco
Cada lnea de datos se divide enpaquetes de tamao fijo (divisinde paquetes)
Un encabezado de paquete, consistenteen tipo de lnea e informacin de base detiempo, se graba en el disco ( multiplexado)
Volumen de dato
Volumen de dato
Tasa de transferencia fija Tasa de transferencia variable
Volumn de datos
Tasafija
Tasavariable
No necesario
Tiempo
Tiempo
Tiempo
No se puede procesar
Componente que ni es innecesarioni imposible de procesar
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
SH G O P
I B P ############
SH G O P G O P G O PSH SH
B B P PB B
MB MBMBMBMB MBMBMBMB #######
CrCb
Y
8
8
8
1) Capa de secuencia
2) Capa GOP
3) Capa de imgen
4) Capa rebanada
5) Capa de macrobloque
6) Capa de bloque
4.5.6 Codificacin de correccin de error
Un mtodo de codificacin de producto Reed-Solomon (RS-PC) se ha adoptado para corregir los errores en el
DVD. En comparacin con el cdigo Reed-Solomon entrelazado y cruzado (CIRC) que se emplea en los CD, el
RS-PC posee una capacidad mejorada de correccin de errores y adems reduce la redundancia de datos.
4.5.7 Modulacin 8-16
Se ha adoptado el mtodo EFM-plus (modulacin 8-16) para la grabacin de datos en el disco DVD. Al igual que
en el mtodo EFM (modulacin 8-14) usado en los CD, la modulacin 8-16 se realiza para incrementar la canti-
dad de datos que pueden ser grabados en una pista.
Comparado con el mtodo EFM (modulacin 8-14), el EFM-plus (modulacin 8-16) mejora la densidad de
grabacin en alrededor de 6%. La razn es que en el mtodo EFM de los CD se necesitan 3 bits de enlace, lo que
hace un total de 17 bits; mientras, en EFM-plus estos bits de enlace no son necesarios.
4.6 Estructura de datos de MPEG2
Como sucede en el MPEG1, los datos de imagen de MPEG2 tienen una estructura de 6 capas, incluyendo una
capa de secuencia y una capa de bloque (figura 4.23).
Una pantalla de datos se comprime dividindola en rebanadas, y luego subdividiendo cada rebanada en
macro-bloques o bloques. La pantalla posee fotos I, B y P, las cuales se combinan en una capa GOP.
Figura 4.23. Estructura de datos de MPEG2
*SH: En la figura de arriba, SH es la abreviatura en ingls de encabezado de secuencia. El SH contiene informa-cin especfica sobre el formato de pantal la y otros factores. Los puntos principales especificados por el SH
se muestran a continuacin.
Razn de aspecto (ARI) 4 bits Perfil/nivel (PALI) 8 bits
Punto principal (abreviatura) Largo en bits Largo en bitsPunto principal (abreviatura)
Cdigo de encabezado de secuencia (SHC) 32 bits Tasa de bits (BRV) 18 bits
Tamaos vertical/horizontal (HSV/VSV) 12 bits cada uno Tasa de cuadros (FRC) 4 bits
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
4.7 Sincronizacin de video y audio
Se deben comprender los siguientes dos puntos cuando se sincronicen el audio y el video en MPEG2:
1. Adicionar informacin de temporizacin, a fin de decodificar/reproducir a las unidades de acceso para el audio
y el video. Esta informacin se llama estampas de tiempo.
Nota: Aqu, las unidades de acceso se refieren a las unidades de decodificacin y reproduccin; en el caso del
video, esto significa una imagen; y en el caso del audio, un cuadro de imagen.
2. La informacin llamada SCR se vuelve la base de tiempo para las estampas de tiempo.
En la figura 4.24 se muestra un diagrama esquemtico de los decodificadores de referencia para MPEG2.
Figura 4.24. Diagrama esquemtico de los decodificadores de referencia de MPEG2.
4.7.1 Estampas de tiempo
Hay dos tipos de estampas de tiempo: PTS, que incluye la informacin de manejo de tiempo en la reproduccin
y salida; y DTS, la cual incluye la informacin de manejo de tiempo en la decodificacin.
1) PTS (Estampa de tiempo de presentacin)
Cuando el STC, que acta como una referencia para el sistema MPEG2, coincide con el PTS, la unidad de
acceso correspondiente es reproducida y expedida.
2) DTS (Estampa de tiempo de decodificacin)
Como se describi antes en este documento, el sistema MPEG2 suministra tres tipos de fotos, las cualesdifieren en el orden de decodificacin y en el orden de reproduccin y expedicin. Por lo tanto, se aade un
DTS como la informacin que indica el tiempo (orden) de decodificacin. Si la informacin DTS y PTS son
iguales, slo se aadir esta ltima.
4.7.2 SCR (referencia de reloj de sistema)
El SCR es la informacin usada para calibrar el STC, el cual acta como la referencia en tiempo, o para fijar al
STC en el valor deseado en el codificador dentro de la unidad de decodificacin del sistema MPEG; ste incluye
los decodificadores de audio y video. El SCR se enva en 6 bytes; y cuando llega el sexto byte, el STC se fija al
valor del SCR. La frecuencia de reloj del sistema para el SCR/STC es de 27MHz.
Datastream
STDbutter
Systemdecoder
STC
Videodecoder
Audio
Picturedelay
memoryVideo output
Audio output
STDbutter
decoder
*STD (Decodificador de objetivo de sistema)
Esta unidad toma tan slo los datos indicados de la lnea consistente en audio y video.*STC (reloj de tiempo de sistema)
El sistema MPEG2 posee un reloj de referencia en el extremo transmisor y otro en el extremo receptor del sistema,
los cuales deben sincronizarse. El lado transmisor multiplexa al SCR (descrito ms adelante en esta seccin) dentro de la lnea; y transmite el
SCR hacia el lado receptor, para enviar las
seales de reloj codificadas. El lado receptor debe crear la referencia correspondiente al SCR, y la referencia se llama reloj de tiempo del
sistema.
*Codificador de sistemaEsta unidad sincroniza el audio y el video, controlando la lectura de los datos decodificados de los seguidores
mientras se comparan los PTS/DTS de audio y video (descritos ms adelante) con el STC.
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5. Formato de los datos
Los discos especiales para la reproduccin en DVD contienen datos comprimidos de video y de audio.
Se asigna un nmero especfico de bits basado en ciertas reglas para cada tipo de dato; ambos poseen una
estructura de datos bloque por bloque.
El formato de datos de los discos se muestra en la figura 5.1.
*1 Bloque ECC (cdigo de correccin de error) = 16 sectores
*1 sector = 26 cuadros (4,836 bytes)
*1 cuadro = 188 bytes (datos: 172 bytes, PO: 10 bytes, SYNC: 4 bytes)
*1 sector de datos (sector de datos de usuario) = 12 paquetes de datos (datos principales: 2,048 bytes, ID: 4
bytes, IDE: 2 bytes, CPR MAI: 6 bytes, EDC: 4 bytes)
Figura 5.1. Formato de datos
En un DVD, un sector tiene 4,836 bytes de longitud y el tiempo de reproduccin por sector es de 1/678 de
segundo (alrededor de 1.48ms). La longitud del entrelazado para el ACIRC (correccin de errores) se crea sepa-
rando los bloques ECC en uno, luego mezclando cada bloque de datos, y grabando stos en el disco. La repro-
duccin se consigue ordenando el estado mezclado de los datos de acuerdo con las reglas de grabacin, y luego
regresndolos a su forma original.
232219160
10
1ECC block(16 sectors)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1sectors (26 frames )
24frames2 frames
SYNC 1 frame
4 10 172 byt es
S PO Data 1 frame
"Data structure "
Data sector(12s ets of data: 2,064 bytes )
4 2 6 b ytes 2048 b ytes 4
EDC ID IDE CPR MAI Main data EDC ID IDE CPR MAI Main data
1 frame
12 13 14 15
PI 1 2 3 4 5 6 7 8 17 18 20 21
0 1 2 3 4 5 6
PI 0 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
5.1 Estructura de un sector de datos
Un sector de datos consiste en 2,064 bytes. A continuacin se muestra en detalle:
*ID (datos de identificacin) 4 bytes
*IED (ID del cdigo de deteccin de error) 2 bytes
*CPRMAI (Informacin de manejo de derechos de autor) 6 bytes
*EDC (Cdigo de correccin de error) 4 bytes*Datos principales (datos de usuario) 2,048 bytes
1) ID (datos de identificacin)La ID consta de cuatro bytes, y contiene los datos que identifican el tipo de disco y el nmero de sector. Los datos
de identificacin se graban en la posicin del primer byte, y los tres bytes restantes se asignan a los datos del
nmero de sector. A continuacin se muestra un desglose de los datos de identificacin.
*Tipo de formato Formato tipo CLV (disco de slo lectura, disco grabable) o formato tipo
zonificado (disco reescribible)
*Mtodo de seguimiento Seguimiento de pits e informacin de seguimiento de grupos
*Razn de reflexin del disco Informacin de la razn de reflexin del disco. Este punto indica si la
cantidad de reflexin excede un 40% de la salida total de potencia
lser como referencia.
*Tipo de rea Informacin de identificacin de rea de disco. Este punto identifica si
los datos pertenecen al rea de datos, al rea de lectura inicial, al
rea de lectura final o al rea intermedia del disco
*Tipo de datos Tipo de datos que estn grabados. Datos para uso en reproduccin o
rea de no-grabacin.
*Posicin de la capa Identif ica si los datos ledos estn en la primera o en la segunda capa
del disco.
2) IED (cdigo de deteccin de error)
El IED es un cdigo de identificacin de error constituido por dos bytes. En la estructura de datos real, el IED no
existe por s solo; en su lugar, se incorpora como parte de la funcin de ID como datos auxiliares para corregir un
posible error en el ID.
3) CPRMAI (Informacin de manejo de derechos de autor)
El CPRMAI son datos cuya intencin es evitar la violacin de los derechos de autor, y tiene 6 bytes de datos en
un sector de datos. Estos datos normalmente se graban en el rea de lectura inicial y en las reas de datos de
audio / video del disco; no se graban en su porcin central o en el rea de lectura final. De los 6 bytes, slo se
reservan dos para el rea de lectura inicial y uno para las reas de datos de video / audio; los bytes restantes no
se usan en la actualidad.
*Area de lectura inicial 1 byte para validar/inval idar la modificacin de derechos de autor1 byte para el cdigo de rea de disco
*Area de datos de video / audio 1 byte para validar/invalidar la modificacin de derechos de autor
4) EDC (Cdigo de deteccin de errores)El EDC es un cdigo de deteccin de errores en un sector de datos, y consiste en cuatro bytes. Este cdigo se da
al final de un sector de datos.
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
6. DVD de audio
Tres tipos de sistemas de audio se proporcionan para el DVD: Dolby digital (AC-3), audio MPEG2 y PCM lineal.
Como se ve en la tabla 6.1, la forma en que estos sistemas de audio sern usados difiere entre NTSC y PAL.
La seleccin de un sistema de audio dentro del rango de los tres propuestos se deja a eleccin del creador del
software.
Tabla 6.1. Sistemas de audio
6-1 Dolby digital (AC-3)
El sistema de Dolby digital (AC-3*) se monta en el DVD-V y en los reproductores de LD, como un sistema de
sonido estereofnico capaz de reproducir escenas vvidas cercanas a la realidad.
El sistema AC-3 es un sistema de 6 canales, consistente en 5 canales convencionales tipo Dolby Pro-Logic
(canales L, R, estreo x 2 y central), y 1 canal LFE para sonidos de muy baja frecuencia. Pero de modo general
a este sistema se le llama sistema de 5.1 canales, debido a que el canal de muy baja frecuencia se maneja
como si fuera 0.1 canal. A continuacin se ve un diagrama a bloques del sistema AC-3.
*AC-3: Codificacin de audio No. 3
*LFE: Efecto de baja frecuencia
Figura 6.1. Diagrama a bloques del sistema AC-3
Por lo general, el circuito decodificador AC-3 no se monta en los reproductores de DVD; lo usual es montar unamplificador que s tenga el decodificador AC-3, en combinacin con el reproductor de DVD, para obtener este
efecto de sonido estereofnico (nuestro modelo XD-DV500 s tiene un decodificador AC-3).
(Caractersticas del sistema AC-3)
1. Como cada uno de los datos de los 6 canales de audio estreo se graba en medios independientes, la separa-
cin de canales es estructuralmente infini ta. Esto hace posible la reproduccin de escenas vvidas cercanas a
la realidad, para orientar la imagen exactamente como lo desea el creador del software, y reproducir el movi-
miento del sonido en alta fidelidad (figura 6.2).
NTSC (525/60) PAL (625(50)
ObligadoAmbos (Dolby digital AC-3 y PCMlineal) o cualquiera de ellos
Ambos (Audio MPEG2 y PCM lineal)o cualquiera de ellos
Opcional Audio MPEG2 Dolby digital AC-3
DSP IC AC-3DETECTOR
DIGITAL
I/ F
6-2chCONV E RTO R
D/ A
CONV E RTO R
ANALOG OUT
DIGITAL
I/F
BITSTREAM
SEL ECT OR
AC-3
DECODERCROSSOVER
FILT ERS
6-C H
D/ A
CONVERTOR
VOLU M E
BALA NCE
CONT RO LS
2Ch STEREO/
PRO LOGIC
CIRCUIT SYST E M
CO NT R O L L ER
USER
CO NTRO LS
AM P
CIRCUIT
DVD PLA YE R AV AMP (AC-3 DECODER)
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TODO LO QUE NECESITA SABER SOBRE EL DVD
Figura 6.2. Efectos de sonido estreo en AC-3
2. La reproduccin es posible con una salida de sonido estreo a frecuencias de 20KHz o ms (en el caso de
sistemas convencionales, hasta 7KHz)
3. Como no se genera sonido estreo en su interior, el decodificador AC no requiere de circuitos tipo matriz o de
retardo (algunos tipos especficos de amplificadores contienen un circuito de retardo para ajuste fino).
4. Los 6 canales de datos de seal se pueden convertir en seales Dolby Pro-Logic o en estreo de 2 canales
dentro del decodificador, permitiendo que incluso un sistema que no maneje el Dolby digital pueda reproducir
los sonidos Dolby estreo convencionales y/o los sonidos estreo de 2 canales. Vea la siguiente descripcin.
(Circuito AC-3/anlogo en el DVD-V)
Este circuito puede conmutar la configuracin de canales, independientemente de que el amplificador est dise-
ado para AC-3 o para especificaciones de 2 canales estreo o Dolby Pro-Logic estreo. Como los 6 canales de
datos de seal se graban de forma independiente, el software de tipo AC-3 permite que los sonidos AC-3 se
reproduzcan slo cuando el amplificador traiga montado un decodificador AC-3. Esto significa que las seales de
los 6 canales se deben convertir en seales de 2 canales, antes de su salida. Por lo tanto, se incluye un circuito
AC-3/anlogo para realizar esta conversin a la salida.
La composicin bsica del circuito se muestra enseguida.
Figura 6.3
Sub-woofer(max:120Hz)
Sistema de sonido Dolby (AC-3) de 5.1 canales
Bocina frontal(Canal L)
Bocina frontal(Izquierda)
Bocina frontal(derecha)
Bocina frontal(Canal R)Bocina central Bocina central
Bocina trasera (canal L) Bocina trasera (canal R)
Se obtiene una alta calidad de sonido en bandacompleta (3Hz-20KHz) con audio estereofnico
Sistema de audio Dolby pro-logic convencional
Bocina trasera (monoactual) Bocina trasera (monoactual)
El audio estereofnico es monoaural, y lostonos agudos solo se obtienen hasta 7 KHz
DIGITALSIGNAL
6ch $2c hCO NV E RTO R
AC- 3
DET ECTO R
CPU
DIGITA LI/ F
DIGITA LOUT
ANALOGOUTD/ ACONVERTOR
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TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO
Bajo las especificaciones del DVD, la conmutacin del circuito AC-3/anlogo se hace por la activacin de un
interruptor de funcin. Al mismo tiempo, como el circuito AC-3 no se requiere para la reproduccin de un CD, el
interruptor de funcin se cambia de forma automtica al convertidor de 2 canales, independientemente de la
posicin del interruptor manual.
El convertidor de 2 canales convierte las seales de 6 canales en seal de 2 canales, y a este proceso se le
llama mezcla reductiva. Este proceso reproduce el sonido de 2 canales, a partir de los sonidos de los 6 canales
independientes; para ello, mezcla las seales de sonido estreo, central y de muy baja frecuencia con las sea-
les de sonido L y R principales.Estas seales se combinan como sigue:
Canal L: Principal L, estreo L, central y de muy baja frecuencia
Canal R: Principal R, estreo R, central y de muy baja frecuencia
Cuando las seales se mezclan en forma reductiva y sus sonidos respectivos se mezclan tal cual, la distorsin
obtenida de sus diferencias de nivel y balance dar como resultado una muy baja calidad de audio. Por esta
razn el circuito AC-3/anlogo controla el nivel de mezcla en un rango desde 0 hasta 30dB, para obtener una
conversin de sonido balanceada.
Igualmente, la informacin de nivel de mezclado est incorporada en los datos del disco; basndose en ella,
el circuito realiza dicha conversin.
6.2 Audio MPEG2
El sistema de audio MPEG2 se incluye con funciones aadidas necesarias para conseguir un audio digital de alta
calidad, al tiempo que se mantiene una alta compatibilidad con el audio MPEG1. Aunque las especificaciones
bsicas y la operacin del sistema de audio MPEG2 son muy similares a las del audio MPEG1, se le han aadido
las siguientes 3 funciones:
Nota: Remtase a la Gua Tcnica CD de video para mayores detalles sobre el audio MPEG.
1) Canales mltiples (MC)
Se aaden 4 canales a los dos convencionales (L y R): C (central), LS (trasero izquierdo), RS (trasero dere-
cho) y LFE (muy baja frecuencia), que ayudan a lograr la reproduccin de sonido en modo 5.1.
2) Idioma mltiple (ML)
Se proporciona un mximo de 7 canales para audio secundario, adicionales al audio de canales mltiples.
3) Baja frecuencia de muestreo (LSF)
Se aaden las frecuencias de muestreo de 24KHz, 22.05KHz y 16KHz a las convencionales (32KHz, 44KHz y
48KHz), lo que permite una mejora en el radio de compresin debido a la baja tasa de bits.
6.3 Audio PCM lineal
Para el DVD-V se ha adoptado el sistema de audio PCM lineal, el cual no requiere ninguna compresin de datos.
Bajo este sistema, se dispone de 2 frecuencias de muestreo y 3 tipos de cantidades de bits de cuantizacin;
todo esto puede combinarse libremente. Vea la tabla 6.2.
La tasa de bits mxima utilizable para el audio PCM lineal, est limitada a 6.144Mbps por lnea; y se puede
grabar un mximo de 8 canales de audio multi-canal dentro de este lmite.
*Tasa de bits por lnea
Tabla 6.2 Especificaciones del audio PCM lineal
Frecuencia de muestreo Parmetro de cuantizacin Cantidad mxima de canales utilizables (tasa de bits*)
16 bits 8 canales (6.144Mbps)
48KHz 20 bits 6 canales (5.760Mbps)
24 bits 5 canales (5.760Mbps)
16 bits 4 canales (6.144Mbps)
96KHz 20 bits 3 canales (5.760Mbps)
24 bits 2 canales (4.608Mbps)
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7. Fu