近幾年來影片的發行都會有DVD版本，而許多古老的影片也都轉換成DVD格式再度發行。由於DVD的發行成本比錄影帶便宜，所以目前市面上通常會先看到DVD版本的影片。DVD影片格式是專為電影設計的，可以讓影片擁有較佳的影像和聲音品質，就像是CD是專為音樂而設計的。你可以在這裡學到DVD的格式，DVD放影機的工作原理，DVD實際上和CD非常相似，只不過它可以儲存更多的資料。

DVD碟片規格

DVD碟片和CD非常相似，但是其擁有較大的容量。一般來說DVD的容量是CD的七倍，所以一片DVD可以容納一部用MPEG2壓縮的完整電影，或是相當的容量。一般來說，一部DVD影片具有以下規格：約133分鐘高畫質的電影，水平解析度可以達到720點。MPEG-2影片的壓縮率約為40：1。可包含八種語言的音軌及5.1聲道的杜比數位環場音效。最高可支援32種語言字幕。如果使用DVD來儲存CD品質的音樂，那麼單面單層的DVD大約可儲存8小時的音樂。

CD規格書

CD有許多不同的格式，不同的規格書訂定了不同的資料格式。

* CD-Audio：CD紅皮書（Red Book）

* CD-ROM：CD黃皮書（Yellow Book）

* CD-I：CD綠皮書（Green Book）

* Video CD：CD白皮書（White Book）

* CD-recordable：CD橘皮書（Orange Book）

DVD規格書

DVD亦有許多不同的格式，不同的規格書訂定了不同的資料格式。

DVD-ROM

DVD-Video

DVD-Audio

DVD-R（3.9GB）

DVD-RAM（2.6GB）

DVD-RAM（4.7GB）

DVD-RW

使用DVD儲存資料

DVD和CD擁有相同的大小及厚度，在製造過程中也有許多相似之處。DVD儲存資料的方式和CD一樣，資料將轉譯成碟片上的小坑洞。一片DVD碟片是由好幾層的塑膠所組成的，總厚度大約有1.2mm。每一層塑膠都經由射出成形，在顯微鏡下所看到的形狀是一條連續的螺紋。當一層完美的塑膠底層成形之後，會噴上一層薄薄的反射層覆蓋在這個痕跡上。雙層的DVD碟片內層使用的是鋁，而外層使用的是半反射的黃金塗層，主要是為了讓光線可以透過這一層而達到內層。當碟片完成之後會在背部上一層漆，這層漆將會緊密地和塑膠碟片結合在一起。單面的碟片會在非讀取的那一面打上標籤，而雙面的碟片將會在碟片中央非讀取部位噴上標記。DVD碟片的橫切面就如(圖一)所示。

《圖一　不同DVD規格的橫切面圖》

《圖二　DVD螺旋狀資料軌》

(圖二)沒有辦法顯示出資料在DVD碟片儲存的形狀，螺旋狀軌道的間距只有740奈米。而形成螺旋軌道的小凸塊寬度只有320奈米，長度最少有400奈米，而高度是120奈米。(圖三)中可以看到成形後塑膠層的外貌。

《圖三　DVD資料坑洞分佈圖》

在顯微鏡底下可以看到這些凸塊在DVD碟片上形成的螺紋非常地長。如果可以像絲線一樣把整個螺紋拉成一條直線，這條直線的長度大約是7.5英里，所以說，如果是雙層的碟片，資料的長度可以達到30英里。為了能夠透過這些非常微小的凸塊讀取資料，需要非常精密的碟片讀取機構。

資料儲存DVD vs. CD

為什麼DVD能夠儲存比CD更多的資料，主要有以下原因：資料儲存密度更高、更少前置資料、更多儲存空間、單片多層的儲存方式。

高密度資料儲存模式

單面單層的DVD碟片可以儲存的資料量是一般CD的七倍。造成這種狀況的主要原因是DVD儲存資料的坑洞及軌道比CD小得多。

由(表一)可以瞭解到DVD為何具有較高的儲存容量。軌道間距DVD比CD小了2.16倍，單層的DVD碟片儲存資料的坑洞比CD短了2.08倍。兩者相乘的結果，我們可以得知DVD的儲存容量大約是CD的4.5倍。但是實際上DVD卻可以儲存更多的資料，這是為什麼呢？

更少的前置資料 更多的儲存空間

在CD上有許多空間是用來儲存額外的除錯資料，而這些資料很多都是重複的。DVD使用新的資料除錯方式，所以可以比CD節省很多除錯資料儲存空間，這樣一來就可以增加許多空間來儲存有用的資料。還有DVD使用較先進的編碼方式，可以比CD節省更多的儲存空間。

單片多層的儲存方式

為了增加儲存容量，一片DVD碟片可以擁有四層（兩面各兩層）的資料儲存表面。鐳射光可以精確地穿透過第一層去取得第二層的資料。以下是不同格式DVD的儲存容量。

但雙層的DVD容量並不等於單層的兩倍，主要原因是雙層的DVD碟片，資料坑洞的長度要比單層的碟片來得長。會這樣做的原因在於，雙層的碟片在讀取資料時容易被另外一層所干擾，所以需要較大的坑洞來避免這樣的情況發生。

DVD影片格式

雖然DVD擁有很大的儲存空間，但是未經壓縮的影片仍然無法放進一片DVD碟片中。為了讓影片能夠放進一片DVD碟片中，必須壓縮這部影片。有一個專門的組織正在負責這件事，那就是MPEG（Moving Picture Expert Group）。他們建立了影像壓縮標準。當一部影片要放進DVD之前必須先轉換成MPEG2格式，接著才能夠將一部完整的影片放進一片DVD碟片中。該格式廣泛地被接受而成為一種通用的影像壓縮格式。只要DVD放影機上擁有MPEG2的解碼器，就能夠快速地將DVD上的資料轉換成影像。

MPEG-2格式與資料壓縮率

一般來說，一部影片的播放的速度是每秒鐘24個畫面（24fps），這表示每一秒銀幕上必須完整地顯示24張圖片。而美國、日本和台灣通用的NTSC電視規格卻有些不同，每秒鐘必須放映30張圖片。有些國家使用的是PAL系統，這個規格每秒為25張圖片，但是具有較高的解析度。由於兩種系統具有不同的播放速度和解析度，所以一部MPEG格式的影片必須要能夠同時支援這兩種格式。MPEG編碼器能夠將一部影片壓縮成符合不同電視規格的MPEG影片。壓縮過程使用了一些以前圖片常用的壓縮方式，將一些不重要的或重複的資料刪除，它也重複利用前一個畫面的資料來降低檔案的大小。

每個畫面都會由三種方式中取其一來進行編碼，包括內部畫面（Intrafram）：這個方式會將完整的畫面資料儲存下來，是一種最沒有效率的壓縮方式。預測畫面（Predicted Frame）：這種畫面資料只包含最少的資料，DVD放影機可以根據先前的畫面及這些資料來顯示整個畫面。也就是說，這些資料只儲存了與先前畫面不同的部分。雙向畫面（Bidirectional Frame）：為了顯示這種畫面，放影機必須參考前後的內部畫面及預測畫面。他會根據前後的畫面，使用內差的方式計算這個畫面的資料。

MPEG編碼器會根據影像來選擇要使用哪一種壓縮格式。如果一部新聞報導影片經過轉換，轉換過後會使用很多的預測畫面，因為這種類型的影片畫面與畫面之間並不會有太多的變動。換句話說，如果是一部動作影片的話，由於畫面變化的過於快速，所以編碼器將會使用較多的內部畫面。所以新聞報導影片可以比動作影片擁有較高的壓縮率。這些解碼過程需要強大的運算能力，所以許多舊型的電腦儘管擁有DVD光碟機，但並不具有播放DVD影片的能力。

DVD聲音格式

DVD聲音和影像擁有完全不同的格式。目前DVD音樂片及播放機並不多見，不過未來應該會越來越常見，因為它擁有卓越的音樂品質。為了完全展現音樂DVD的優點，DVD放影機必須具有192kHz/24-bit數位類比轉換器。大部分的DVD放影機只具有96kHz/24-bit數位類比轉換器。如果想要聆聽完整的音樂DVD，必須先確定DVD放影機具有192kHz/24-bit數位類比轉換器。音樂DVD可以提供比CD更高的聲音品質。音樂DVD儲存音樂的時間和CD一樣都是74分鐘，但是具有較高的品質（192kHz/24-bit）。如果使用相同的錄音品質，DVD就可以儲存更長的音樂。

DVD放影機

DVD放影機和CD非常相似。經由雷射光照射碟片上的反射結果來讀取碟片上的資料。這些資料再經由機器上的解碼器將MPEG2編碼的電影轉換成一般影片訊號。解碼器同時將音軌讀出轉到杜比（Dolby）解碼器上，接著才傳送到音響上。

DVD放影機的的主要工作是讀取DVD上的資料（DVD上的凸塊）由於這些凸塊非常微小，所以DVD放影機必須具有非常高的精密度。機器主要可以分成三個主要部分：

在DVD放影機內部會有一個部分用來將讀取的資料轉換成有用的資料，接著才能將這些資料傳送到對應的數位類比轉換器上，或者將這些資料傳到機器中的另一個數位機構。DVD放影機的主要工作是利用精準的雷射光讀取碟片上的資料，在雙層的碟片上，雷射光可以聚焦在較外面的半反射層或較裡面的全反射層。

雷射光通過透明的塑膠材質達到反射層，反射回來的光會有一個光電機構來接收這組訊號，它可以偵測到光的改變。由於凸塊和平面反射的光波會有所不同，通過光電機構的電流也會跟著改變，如此便可以得到我們所需要的資料。最困難的部分在於如何讓雷射光保持在資料軌道上前進，這就是軌道追蹤系統的主要工作。

當DVD播放的時候追蹤系統必須讓雷射光沿著軌道前進，而當雷射光由內圈移往外圈時，資料讀取速度會逐漸加快，這主要是因為碟片是以等角速度方式旋轉。所以當讀取頭移到碟片外圈時，旋轉驅動馬達必須降低速度，這樣才能夠保持資料的讀取速度一致。另外一個很有趣的地方發生在雙層的DVD上，其中一層的資料排列方式可以由外圈開始至內圈，當資料讀取至某一層結束時，可以減少讀取頭移動的時間

DVD大致上可分成四類：

DVD-ROM

這是唯讀型DVD，其規格主要是為放影機所設定。它的規格和CD、CD-ROM及VCD類似，要播放這一類型的DVD需要有適當的放影機和環境。

DVD-Video：播放DVD-Video格式的碟片需要將放影機接到電視上，或者在擁有DVD光碟機的個人電腦上播放，當然電腦上必須安裝適當的播放軟體。

DVD-Audio：DVD-Audio的撥放機必須具有192kHz/24-bit數位類比轉換器，它的資料儲存格式和DVD-Video完全不同。

DVD-ROM：這種DVD主要是為了儲存資料，也就是說只能用於電腦資料的儲存，當然電腦必須擁有DVD光碟機，而作業系統必須能夠支援這種檔案格式。

DVD-R

可單次寫入之DVD容量和DVD-ROM不同，單面的容量只有3.95GB。要寫入這種碟片必須擁有特殊的裝置，而這種碟片亦能夠讓DVD放影機或個人電腦上的DVD光碟機讀取資料。

DVD-RAM

可多次讀寫之DVD，這種碟片的功能就如同磁碟片一般，可以重複讀寫資料。這種碟片主要是應用在個人電腦上，高容量的碟片可以用來儲存大量的資料，例如動畫影片。

DVD-RW

可多次讀寫之DVD，最新的DVD規格，主要目的在於儲存數位影像資料。

DVD放影機的功能

DVD放影機可以改變家庭看電影和聽音樂的習慣。DVD放影機能夠做的事包括：欣賞擁有絕佳音效的高畫質影片，DVD影片較錄影帶擁有更好的畫質，杜比數位或DTS音效。可以在家中擁有電影院的感覺。直接欣賞最想看的影片段落，DVD影片具有詳細的索引，你可以直接選取想看的部分，不必利用快速前進、後退來找尋想看的片段。

另外，DVD放影機也可以播放音樂CD，所以可以用DVD放影機取代CD放影機。而許多DVD影片同時擁有兩種不同的格式，可以依照電視的不同選擇所需要的播放方式。也可以顯示不同語言的字幕或對白，DVD影片擁有許多音軌，所以可以提供許多不同語言的字幕。觀看外國電影時，可以選擇使用原來的音效配上本國的字幕，或者直接切換成本國語言。

在支援格式部分，DVD放影機可以撥放DVD電影，所有的DVD放影機都要能夠播放DVD影片；大部分的DVD放影機也都能夠播放音樂CD；另外，幾乎所有的DVD放影機都能夠播放VCD；不過只有部分的DVD放影機可以讀取C-R碟片；目前也只有少部分DVD放影機可以播放高音質的音樂DVD。

DVD撥放機還具備了多項其他功能包括：杜比音效解碼、DTS解碼、DTS格式相容、環繞音效模擬、不同規格的碟片讀取、96kHz/24-bit DAC、192kHz/24-bit DAC、CD+G、Picture CD、MP3 and HDCD。（作者任職於揚智科技數位影音產品事業處）