La evolución del vídeo digital

Tecnología DVD para todos

El DVD está llamado a ser el sustituto del tradicional CD-ROM, tanto por capacidad de almacenamiento como por prestaciones de velocidad y transferencia de información.

Mientras que el CD-ROM convencional tiene un límite de almacenamiento de un máximo de 680 Mbytes, que varía en función del tipo de formato empleado y del árbol de directorios generado, los sistemas basados en DVD tienen su «techo» en 17 Gbytes, aunque en realidad hay que matizar que, en función del tamaño del disco y su formato, dicha capacidad varía entre los 1,4 Gbytes de los discos de 8 centímetros y los 17 Gbytes mencionados, que corresponden a los discos de 12 centímetros de doble cara y doble capa.

Pero para comprender realmente las características de este nuevo medio, es necesario realizar un pequeño viaje por la historia de los sistemas de almacenamiento basados en tecnología óptica, cuyo diseño partió de las manos de Sony y Philips hace aproximadamente unos 14 años, aunque en principio dicho soporte se orientó hacia la producción de CDs de audio.

Posteriormente, esta tecnología se orientó hacia los ordenadores, integrando en este soporte programas, juegos, imágenes y, por supuesto, manteniendo la compatibilidad con los estándares existentes de audio. Este nuevo sistema recibió el nombre de CD-ROM, y ha sido ampliamente difundido hasta llegar a convertirse en una de las partes fundamentales de la estandarización multimedia.

En septiembre de 1995, un conjunto de 9 empresas -entre las que se encontraban Panasonic, Sony y Toshiba- se unieron para definir un nuevo estándar de almacenamiento que, sin modificar el tamaño de los discos actuales, elevase las posibilidades de almacenamiento. De esta conferencia surgió el formato DVD, cuya principal orientación era la producción de películas de vídeo de alta calidad y en un soporte que no se viera afectado por el paso del tiempo; aunque enseguida se añadió la posibilidad de ser utilizado para la distribución de todo tipo de información.

Este nuevo estándar permitía también la reproducción de los miles de discos de audio que existen en la actualidad, y se podía generar en grandes cantidades utilizando la actual tecnología de fabricación de CDs, con pequeñas modificaciones en las cadenas de producción.

Diferencias con el CD

Los discos DVD son capaces de almacenar hasta 70 veces más información que los CDs convencionales, con lo que los actuales programas que ocupan 2, 3 o más CDs se podrán distribuir en un único soporte, con la consiguiente reducción de espacio de almacenamiento y costes de producción.

Además, las posibilidades de almacenamiento del DVD se han visto aumentadas considerablemente con respecto al CD gracias a la utilización de la nueva tecnología de capas. Gracias a esta técnica, es posible utilizar una o dos capas en los discos, con lo que se consigue duplicar la capacidad de almacenamiento sin duplicar el tamaño del soporte.

El tipo de punto utilizado en los discos DVD es sustancialmente diferente con respecto a los empleados en los CD-ROM, ya que su tamaño se ha visto considerablemente reducido, a la vez que la distancia entre pistas es mucho menor, obteniendo así una concentración de puntos mayor en el mismo espacio.

Para poder leer de forma correcta estos nuevos «bits» se ha tenido que sustituir el láser utilizado en los CD-ROM (que normalmente suele ser de 780 nanómetros) por uno de menor tamaño (635 a 650 nanómetros). Como es de suponer, este nuevo láser utiliza una longitud de onda menor para poder reducir su grosor, y ha pasado de utilizar una luz infrarroja a utilizar un haz rojo.

Gracias a la utilización de dos capas y la posibilidad de leer las dos caras se alcanza la capacidad de 17 Gbytes.

Además, para corregir posibles defectos en la lectura se le ha incorporado una nueva lente de apertura numérica, que redunda en un enfoque mucho más preciso.

Por otra parte, mientras que el CD-ROM se basa en una capa de resina polímera, con una superficie de material reflexivo, el DVD utiliza dos capas de distinto material (una de oro y otra de plata) unidas por una tercera que es adhesiva, con lo que se garantiza que el funcionamiento sea idóneo. Este tipo de dispositivos resulta un tanto más delicado, ya que durante la unión de estas dos superficies puede introducirse cualquier partícula del aire, que puede afectar en la reproducción de su contenido.

En este sentido, la manipulación de un CD-ROM resulta cuanto menos ínfima, pero los discos DVD requieren un cuidado especial, motivo por el cual la compañía Hitachi está pensando en la posibilidad de suministrar los discos dentro de algún sistema similar a los habituales caddy, con lo que se consigue evitar que el usuario toque la superficie del disco y por tanto la lectura no se vea afectada por la suciedad que se acumula en su superficie.

Como punto final podemos citar que se mantiene la compatibilidad con la mayoría de los estándares actualmente disponibles, aunque en las pruebas realizadas en nuestro Laboratorio pudimos encontrar ciertos problemas en la lectura de los CD-ROM multisesión.

Estandarización de normas

Mientras que los sistemas basados en CD-ROM fueron diseñados pensando en el almacenamiento masivo de información, el DVD ha sido desarrollando pensando en la inclusión de diversos sistemas de información, como pueden ser datos, audio o vídeo. El medio con el que se pretende obtener el máximo partido de este nuevo formato es realmente mediante la venta de películas digitalizadas que cuenten con un elevada calidad tanto de imagen como de sonido.

El sistema DVD está basado en un modelo que conjuga las características de todos los tipos disponibles actualmente, con la posibilidad de acceder a cada uno de ellos de forma aleatoria, además de permitir transferencias de grandes volúmenes de información de manera sostenida, independientemente del tipo de comunicación establecida con el procesador central.

Para poder definir de una forma clara cada uno de los distintos modos de elaboración de discos DVD se han establecido 5 «libros»: Libro A, pensado para los discos de sólo lectura (DVD-ROM); Libro B, para aplicaciones de vídeo (DVD Vídeo); Libro C, para reproducción de audio exclusivo (DVD Audio); Libro D, para sistemas de escritura única (DVD-R); y Libro E, para las unidades regrabables (DVD-RAM).

Toshiba ha presentado un conjunto de procesadores específicos para la lectura de los vídeos comprimidos con formato MPEG2.

Grabadoras DVD

Actualmente no es posible encontrar en el mercado ningún sistema grabador de discos DVD para uso doméstico, aunque recientemente las diez empresas líderes en el sector de DVD (Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Phikips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba y JVC) han llegado a un acuerdo formal para establecer el primer estándar para la creación de sistemas grabadores DVD.

Por otra parte, también han definido unas especificaciones para el diseño de sistemas regrabables y discos de una sola escritura, cumpliendo las cuales un regrabable de simple cara (llamado DVD-RAM) será capaz de almacenar 2,6 Gbytes de datos, que viene a ser como cuatro veces la capacidad de los CD-ROM actuales.

Los sistemas grabadores de una única vez recibirán la definición de DVD-R, y contarán con la posibilidad de utilizar una sola cara, almacenando un máximo de 3,95 Gbytes; aunque existirá un segundo formato para la grabación de información que podrá ser usado como un generador de discos de prueba para los desarrolladores de DVD Vídeo. La aparición de los primeros modelos está prevista para finales de año.

Para conseguir almacenar una película entera en un DVD se utiliza el sistema de compresión MPEG2.

Tecnología de última generación

Al igual que la revolución del CD causó que se convirtiera en el estándar para los sistemas de audio, el DVD se va a convertir en el estándar para los sistemas de vídeo domésticos de alta calidad. De hecho, la imagen proporcionada por estos dispositivos supera ampliamente las características de la norma CCIR-601 de producciones de estudio de televisión.

Con el DVD se consigue un color más definido, así como una mayor nitidez y claridad de imagen que la proporcionada por los vídeos domésticos. Igualmente ofrece una mayor resolución con un redibujado de los detalles de la imagen, y la distorsión de la secuencia de vídeo es extremadamente baja, con una mayor pureza de color.

El sistema empleado es lineal, en contraposición al del formato NTSC/PAL, basado en la interpolación de vídeo, con lo que las imágenes quedan totalmente libres de cualquier clase de interferencia típica de televisión o distorsiones externas. Además, gracias a su almacenamiento en formato óptico, la calidad de la imagen no se deteriora por el paso del tiempo o un uso intensivo del disco.

No obstante, para el almacenamiento de la información de vídeo en el DVD se ha tenido que sustituir la grabación «lineal» (el estándar CCIR-601 especifica un ratio de grabación de 167 Mbytes por segundo) por una sofisticada técnica de compresión llamada MPEG2. Esta técnica es una evolución de la ya conocida MPEG que se emplea en los sistemas CD-I y VideoCD, y se basa en la compresión de la información mediante unos estándares establecidos por el Moving Picture Experts Group.

Este sistema se encarga de analizar la repetición de imágenes en el vídeo, denominadas redundancia, y eliminarlas mediante el establecimiento de un conjunto de parámetros de control. De hecho, aproximadamente el 95% de los datos de la señal de vídeo son redundantes y pueden ser comprimidos sin pérdida aparente de calidad en la imagen. Gracias a la eliminación de estas redundancias, la tecnología MPEG2 consigue almacenar imágenes de calidad superb en un reducido número de bits, alcanzando un ratio de aproximadamente 3,5 Mbytes por segundo de vídeo.

No sólo imagen

Al igual que se ha conseguido optimizar el espacio utilizado para la digitalización de vídeo, se ha cuidado mucho la calidad del sonido incluido en las películas, de modo que los títulos que actualmente se encuentran disponibles se basan en la tecnología de sonido de Dolby denominada AC-3, que es capaz de reducir la información de 5 canales de sonido (izquierdo, central, derecho, trasero izquierdo y trasero derecho, más un canal de subwoofer) a tan sólo 2, los utilizados habitualmente en los sistemas estéreo.

La tecnología AC-3 de Dolby utiliza un ratio de 48 Kbytes por segundo, es decir, que se trata de un sistema digital con una elevada calidad sonora y un amplio rango dinámico de frecuencias, que mantiene un bajo nivel de distorsión. No obstante, como una opción propia del sonido proporcionado por Dolby AC-3, el DVD es capaz de utilizar una resolución de 16 bits, equivalente a la utilizada en los sistemas de calidad CD junto con la codificación Dolby Pro Logic. Y para facilitar la distribución internacional de películas, es posible generar hasta ocho pistas de audio en conjunción con un total de 32 juegos de subtítulos.

Cabe señalar, por último, que con la aparición de los sistemas de doble capa se hizo necesario el disponer de algún sistema que permitiera acceder a cualquiera de las dos capas de forma automática y sin causar detrimento en la imagen o el sonido. Para lograr este objetivo se ha diseñado un sistema de lente holográfica, que varía su enfoque en función de la profundidad a la que se encuentra cada una de las pistas, eliminando la información superflua de la otra capa mediante un sistema inteligente de reducción de ruido.

Conclusión

La tecnología DVD resulta especialmente nueva, por lo que es de suponer que gracias a su estandarización se producirá una rápida reducción en el precio de los equipos, a la vez que se conseguirán mejoras significativas de forma paulatina. Eso sí, cuando se decida a elegir su unidad recuerde que debe buscar tanto un buen lector como una tarjeta decodificadora apropiada.

Gracias a la compresión con formato MPEG2 se ha conseguido almacenar una película completa en un solo disco DVD, contando con notables mejoras con respecto al vídeo tradicional, ya que a pesar del paso del tiempo la calidad de la imagen permanece inalterable, se incluye soporte multilingüe, subtítulos en el idioma deseado, diferentes ángulos de visión, un sencillo interfaz en pantalla... Por ello, y aunque se sale un poco del resto de dispositivos analizados habitualmente en la revista, hemos considerado interesante el poder ofrecer una mínima muestra de lo que es el hermano doméstico del DVD, un equipo que está llamado a ser un electrodoméstico más de nuestra casa. Las dos unidades analizadas, junto con dos dispositivos DVD-ROM, se pueden ver en las siguientes páginas.

Tarjetas descompresoras

Aunque los lectores DVD-ROM son el núcleo de este tipo de dispositivos, no podemos olvidar que resulta indispensable la utilización de una tarjeta descompresora, con capacidades específicas para poder obtener el máximo partido de las unidades DVD.

Entre las características de éstas se encuentra la obligatoriedad de descomprimir vídeo en formato MPEG-2, soportar formatos de televisión NTSC o PAL en función del mercado al que se dirija, posibilidad de seleccionar el canal de audio entre los 8 posibles y el de subtítulo entre los 32 disponibles, sistema de bloqueo paterno y ser capaz de utilizar los dispositivos actuales (CD Audio y CD-ROM).

Existen diversas empresas que están diseñando procesadores específicos para la descompresión de vídeo MPEG-2, entre las que podemos destacar la familia creada por Toshiba, en la que se dispone de un chip denominado TC81201F que es el propio decodificador de vídeo, con una interfaz de 16 Mbytes de SDRAM para mantener el flujo continuo de información. Este se ayuda del vídeoprocesador de la misma empresa, TC90A09F, que dispone de una interfaz de 1 Mbyte.

Como complemento al vídeo, es necesario el empleo de un buen descompresor de audio. Para ello Toshiba ha elaborado su TC68030AF, procesador que dispone de un buffer de audio e interfaz para el descompresor de audio AC-3.

 

El banco de pruebas

Para la realización de las pruebas de los equipos DVD-ROM hemos contado con la ayuda de un equipo proporcionado por ADL, dotado de un procesador Intel Pentium a 166 MHz, 16 Mbytes de RAM y una tarjeta gráfica descompresora MPEG 2 diseñada por la empresa Quadrant International Inc.

Esta tarjeta, denominada Cinemaster, es la pieza clave del equipo para la reproducción de imagenes en formato MPEG-2, ya que es la que se encarga de decodificar toda la información contenida en el CD. Entre sus características cabe citar la posibilidad de descomprimir secuencias de vídeo MPEG-2 con sonido Dolby Surround AC-3; compatibilidad total con los estándares MPEG1, CD Audio y VideoCD; capacidad de visualización en NTSC/PAL con modo «macro»; soporte multilenguaje (incluidos subtítulos); y salida de vídeo/audio externas para su utilización como DVD Vídeo.

Aunque este equipo se ensambla en cadena de montaje con dicha configuración, existe la posibilidad de cambiar algunas de las prestaciones en función de las necesidades particulares de cada usuario. La unidad DVD que será montada finalmente con este equipo es la denominada GD-2000, que se incluye dentro del grupo de las denominadas 2x.

Productos analizados

Hitachi GD-1000 Panasonic DVD-A100
Pioneer DVD-A01 Thomson DVD DTH1000