Historia y características del DVD

  El DVD es un formato óptico de almacenamiento desarrollado por el DVD-Forum (una agrupación de grandes empresas de la electrónica) y cuyo uso, regulado bajo licencia está como todos sabemos ampliamente extendido. Sus especificaciones no son públicas, sino que están detalladas en varios libros conocidos como DVD Books por los que hay que pagar unos 4500€ cada uno. Si además quieres fabricar materiales o software con el logo oficial de DVD también tendrás que pagar otra cantidad.

Tipos de DVD

    Hay tres tipos de DVD según el tipo de datos que van a guardar:

  • DVD Video
  • DVD Audio
  • DVD Data.

    En entornos audiovisuales el más común es, evidentemente, el DVD Video.

    También se puede clasificar los DVD´s en función del tamaño de la superficie de grabación. Los DVD´s pueden tener:

  • 8 o 12 centímetros de diámetro
  • una o dos caras
  • una o dos capas de grabación por cara

    Con esto tenemos hasta 9 posibilidades distintas, que se identifican según su numeración (DVD-1,2,3,4,5,9,10,14 y 18) en el caso de los DVD de sólo lectura.

    El DVD-5, el más utilizado en entornos audiovisuales, es el de una cara y una capa de grabación, y nos ofrece 4.7 GB de capacidad. Ojo porque son 4.7 GIGABYTES, o sea, 4.7 x 109 bytes de capacidad.

    También podemos elegir entre DVD+R o DVD-R (se puede grabar en ellos UNA sola vez) y DVD+RW o DVD-RW (se pueden grabar, borrar, y volver a grabar en ellos varias veces). Las grabadoras modernas admiten todos los formatos, pero no todos los reproductores de DVD admiten todos, siendo el más problemático el DVD+RW.

Velocidad de grabación

    La velocidad de grabación de un DVD se mide en referencia a la que tenían los primeros modelos, es decir, en referencia a 1.35 MB/seg, que sería 1x. Así, un modelo de 18x grabará a una velocidad de:

18 x 1.35 MB/seg = 24.3 MB/seg,

En una grabadora de 18x tardaríamos en grabar un DVD-5 de 4´7GB unos 3 minutos y 13 segundos, porque:

4.7 x 10/ 24.3 x 106 = 193.41 sg (3´13″)

Velocidad de lectura

    La tasa de datos que lee la cabeza lectora del DVD es constante, y tiene un valor de 26.16 Mbps. Para ello la velocidad de rotación del disco va disminuyendo según la cabeza va alejándose del centro, que es donde se inicia la grabación y la reproducción.

    La información que lee la cabeza está grabada con modulación EFM+, que evita situaciones incómodas para la cabeza lectora (largas secuencias de unos o ceros) asígnando una palabra de 16 bits a cada 8 bits de información real. Así que de 26.16Mbps que leemos nos quedamos con 13.08Mbps de información.

    Parte de esos 13.08Mbps se utilizan para la corrección de errores por lo que la cantidad de información se ve de nuevo reducida, esta vez hasta 11.08Mbps. Hay que tener en cuenta que en este momento el flujo de información ya no es constante (se pueden haber producido errores de decodificación o grabación que hay que corregir al vuelo), así que este flujo de datos entra en un buffer que, de nuevo, asegura una flujo constante de bits, pero esta vez de 10.08Mbps.

    El flujo de 10.08Mbps contiene TODA la información (video, audio, subpictures, comandos…)

 

Información el para grabador y el reproductor

    En todos los DVD´s se graban cuatro bits de información llamados Book Type que permiten al reproductor saber con qué tipo de DVD está trabajando (+RW, -R, ROM, RAM, etc). En ocasiones, y debido a problemas de compatibilidad (reproductores anteriores a la aparición de esos formatos de DVD, por ejemplo) se hacen modificaciones de estos «compatibility bitsettings».

    Los DVD también contienen, al salir de fábrica, un Código de identificación de Medio (Media Identification Code o MID) que es inalterable, y a través del cual el grabador puede conocer las especificaciones técnicas del disco y grabarlo según las recomendaciones de sus fabricantes (aqui también hay que tener en cuenta que la base de datos de códigos de la grabadora deberá estar actualizada, para lo que habrá que preguntar al fabricante). Hay programas que permiten leer esos códigos, pero no he encontrado ninguno libre.

Sistema de archivos

    Los DVD utilizan el sistema de archivos Universal Disk Format v1.02 (un estandar abierto, por cierto), que fué desarrollado por la OSTA (Optical Storage Technology Association, Asociación de la tecnología del almacenamiento óptico). En las especificaciones del sistema de archivos UDF, en la sección 6.9, se marcan las restricciones y los requerimientos que se aplican a los DVD para maximizar la compatibilidad.

    Como en los CD´s se utilizaba el sistema de archivos ISO 9660 (CD File System, CDFS) existe la posibilidad de tener dos sistemas de archivos diferentes en el mismo DVD, lo que permite ver contenido multimedia en ordenadores que sólo admitían ese formato. En ese caso ese disco se denomina UDF Bridge Disc (Disco Puente), pero como en las especificaciones se marcan las normas para grabar DVD´s para ordenadores, esta opción ya no se debe aplicar, y los discos deben grabarse con el sistema de archivos UDF.

    Para los DVD-Video se imponen algunas restricciones para poder salvar la falta de medios de procesamiento de los reproductores del mercado de consumo y permitir su funcionamiento con independencia del sistema operativo utilizado:

  • En los DVD-Video tiene que estar presente toda la información necesaria para cumplir con las especificaciones de los sistemas de archivos UDF y ISO 13346 (que es la norma ECMA-167, que marca los grandes rasgos del entorno general sobre el que se aplican los detalles que marca el UDF). De esta forma todos los DVD-Video podrán ser reproducidos también en las computadoras y además podrán tener archivos que solo sirven para los ordenadores y de los que los reproductores no tendrán constancia. Hay también un documento de ECMA.
  • Los archivos pueden tener 230 bytes como máximo, es decir, 1GiB (1.073 GB).
  • Los archivos no se fragmentan y además se asigna un identificador ICB para cada uno (de esto no tengo mucha información, es bastante complicado: si alguien entiende qué es la ICB Strategy Type 4 que lo cuente 😉
  • Los nombres de archivos y de directorios deben ser comprimidos con 8 bits, según el OSTA Compressed Unicode Format que (menos dos) agrupa todos los caracteres del Unicode 1.1, que a su vez, es la ISO/IEC 10646-1:1993 (no he encontrado el conjunto de caracteres posibles, se agradecería la información).
  • No puedes usar archivos que a su vez te llevan a otro archivo (enlaces simbólicos o symbolic links).
  • Los archivos de vídeo deben estar en un directorio llamado VIDEO_TS, que debe colgar de la raiz del sistema de archivos. Los nombres de los directorios se especifican en la página 32 del ECMA Technical Report TR/71 (aunque se supone que quien los especifica es el DVD-Forum en un documento que se llama igual: «DVD Specifications for Read-Only Disc»).
  • El archivo Video_TS.IFO (ddel que hablaremos más adelante) del subdirectorio Video_TS debe ser el primero en leerse.

    Estas restricciones sólo se aplican a los archivos orientados a los reproductores de DVD. El resto de archivos no tienen que cumplirlas, por eso se pueden combinar archivos para reproductores de DVD y para ordenadores.

Contenido del DVD

    Un DVD puede contener:

  • Video (el contenido principal y los diferentes vídeos que queramos mostrar en los menús).
  • Audio en diferentes lenguajes y también subtítulos con descripciones (closed captions).
  • Comandos ejecutables, que se pueden insertar antes y después de cada uno de los pequeños segmentos en los que se dividen los streams de vídeo (celdas o cells), indicando al reproductor donde debe saltar después de reproducirlo o qué tiene que configurar antes (por ejemplo puede determinar que una vez que empiece a reproducirse el vídeo no se admite la reproducción rápida).

    Tenemos tres tipos de flujos de datos o streams audiovisuales (los comandos no son streams, sino que se van insertando aqui y allá, como veremos más adelante, entre los datos audiovisuales):

  • De video: solo se puede reproducir uno a la vez, pero podemos elegir hasta nueve ángulos de visión diferentes. Además se puede incluir subtítulado oculto (closed captions) en la línea 21. Más adelante se explican de qué forma está grabado el contenido de vídeo.
  • De audio: podemos tener hasta ocho flujos de audio. Cada flujo puede transportar hasta seis canales diferentes. Más adelante se explica de qué forma está grabado el contenido de audio.
  • De sub-video (subpicture streams): podemos tener hasta 32 streams de este tipo. Están formados por mapas de bits de 16 colores y un canal de transparencia o alfa que se superponen sobre la información de video. En este flujo de datos solemos tener los subtítulos que, por cierto, NO se guardan como texto sino como imágenes (los closed captions son diferentes), botones de los menús o cualquier tipo de gráfico. Se puede asociar un stream de subpicture con un idioma usando un comando y nos permitirá elegir el idioma en el que queremos ver los subtítulos, o los botones de los menús, por ejemplo. Los subpicture streams pueden o no reproducirse sobre el vídeo principal o quedar a disposición del espectador por si quiere activarlos.

Archivos VOB (Video Object)

    Estos tres tipos de contenidos (video, audio y subpictures) se multiplexan y se agrupan en el formato contenedor que se utiliza en los DVD, que se denomina VOB (Video Object). Los archivos VOB son archivos que cumplen con una serie de condiciones que marcan las especificaciones del MPEG-2 y que además cumplen con otras especificaciones marcadas por el DVD Forum. Estas últimas aprovechan las partes del MPEG-2 que permiten el uso de streams propios o «private streams» y que se utilizan para almacenar información que queda fuera del estándar MPEG-2, en este caso se guardan datos de audio diferentes al MPEG y los comandos de navegación.

    Los archivos VOB son archivos que siguen ciertas reglas del MPEG de ahí que en ocasiones podamos copiar un archivo *.VOB, renombrarlo con extensión *.MPG o *.MPEG y reproducirlo sin problemas.

    Los archivos VOB son Program Streams MPEG-2, que son los contenedores definidos por MPEG-2 para entornos con poca posibilidad de errores (para casos como la transmisión de televisión se usan los Transport Streams) pero con las siguientes condiciones :

  • Solo pueden contener 1 stream de vídeo y hasta 8 streams de audio.
  • Se trabaja en los sistemas NTSC y PAL, con 525/60Hz or 625/50Hz y frame rates de 29´97fps y 25fps respectivamente.
  • La codificación del video puede ser:
  • La codificación del audio puede ser (ver una explicación de las extensiones más adelante):
    • PCM
    • DTS
    • MPEG 1 Audio Layer 2 (MP2) a 48Khz
    • Dolby Digital (AC-3) a 48Khz
  • Los tamaños de imagen permitidos son:
    • Para MPEG-1:
      • 352×240 (NTSC)
      • 352×288 (PAL/SECAM)
    • Para MPEG-2:
      • 720×480, 704×480 o 352×480 (NTSC)
      • 720×576, 704×576, 352×576 (PAL/SECAM)
  • La relación de aspecto permitida es de 4:3 o 16:9
  • Bitrates máximos permitidos para los datos (el valor medio es mucho menor):
    • Para MPEG-1: video 1856Kbps, audio 384Kbps
    • Para MPEG-2: video 9.8Mbps, audio 912Kbps.
  • Valor máximo de GOP (Group of Pictures):
    • MPEG-1: 18 frames para NTSC y 15 frames para PAL
    • MPEG-2: 36 campos para NTSC y 30 fields para PAL
  • Extensiones: los flujos privados o private streams permiten insertar información independiente del estándar. En el DVD hay 2 private streams:
    • Private Stream 1: Aqui se incluye la información de audio que no se codifica en MPEG (cuando es DTS o Dolby Digital AC-3) y las subpictures.
    • Private Stream 2: Aqui se incluye la información de navegación del DVD.

  

Menús, Títulos (Video Title Sets) y capítulos (Part of a Title)

    El contenido de video de un DVD puede ser:

  • Un menú.
  • Un título (Video Title Set o VTS). Un título puede estar dividido en capítulos (Part of a Title o PTT).

    Normalmente el contenido principal del DVD (la peli) será un título completo, y sus escenas serán las que marquen cuales son los capítulos. Los trailers o las escenas extra tendrán asignado un título diferente cada una. Todo esto es configurable con el programa de creación de DVD que se esté utilizando. Podemos tener hasta 99 títulos de hasta 999 capítulos cada uno. Gracias a los comandos que se pueden introducir se pueden crear cadenas de capítulos, que se enlazan unos a otros permitiendo el visionado completo y sin saltos de la película e incluso cambios en el desarrollo del contenido combinando los títulos, los capítulos y los comandos (al más puro estilo “Elije tu propia aventura”).

    Hay seis tipos diferentes de menús:

  • Tipo Title o Video Manager Menu: Es el menú raíz que aparece al introducir el DVD y que da acceso a los títulos. Solo puede haber uno (puede no haberlo y que el contenido del DVD se reproduzca directamente).
  • Tipo Root o Video Title Set Menu: Cada título (Video Title Set) puede tener uno. A partir de él se puede navegar a cualquiera de los títulos incluidos en el grupo de títulos o Title Set. Dentro de los menús Root puedes acceder a otros cuatro tipos de menú:
    • Subpicture: Para elegir el flujo de datos de subpicture (datos alternativos o datos auxiliares).
    • Audio: Para seleccionar la pista de audio que queremos escuchar, normalmente será la del lenguaje elegido para ver la película.
    • Angle: Para seleccionar el ángulo de visionado en caso de que sea material multicámara.
    • Chapter: Este menú se usa para elegir el capítulo (PTT Menu, part of a title menu).

    Los menús contienen botones que pueden ser seleccionados o activados. Al seleccionar un botón este cambia su apariencia, y el activarlo ejecuta algún tipo de comando.

Archivos en un DVD

Un DVD se construye con:

  • Un Video Manager (VMG): agrupa los archivos que contienen información imprescindible para la reproducción, y que el reproductor utiliza para hacerlo de forma correcta.
  • uno o varios Video Title Set (VTS): agrupan los datos audiovisuales.

Así que tendremos los siguientes archivos, todos incluidos en la carpeta Video_TS:

  • Archivos que forman el Video Manager (VMG):
    • Video_TS.IFO: Archivo obligatorio que además es el primero que lee el reproductor. Contiene toda la información necesaria para la reproducción del DVD, como lo relacionado con el control parental, número de streams de audio y video, idiomas, posición en la que se encuentran los VTS y también un puntero al vídeo que se reproduce al iniciar la reproducción del DVD, que se llamaFirst Play PGC.
    • Video_TS.BUP: Es un back-up o copia de seguridad del archivo anterior, por si está dañado.
    • Video_TS.VOB: Las siglas VOB son de Video Object. Este archivo, si existe, contiene el First Play Video al que se apunta desde el archivo Video_TS.IFO. Normalmente suele ser el aviso sobre el copyright, el logo de la productora y presentaciones similares, además de la información para construir el menú de inicio.
  • Archivos de los Video Title Sets (VTS, o la «chicha» del DVD): grupo de títulos (titles) relacionados que tienen se muestran con el mismo formato (standar o widescreen) o tienen la misma relación de aspecto. Puede tener hasta 99 títulos, y cada uno puede tener prácticamente cualquier número de PGC (Program Chain, grupos de celdas que contienen información audiovisual y/o comandos que se reproducen de forma secuencial). Los archivos que están dentro de este dominio de datos son los siguientes:
    • VTS_nn_0.IFO: Información de control y reproducción del grupo de títulos de vídeo (VTS) nn (con nn de 1 a 99). Este archivo tiene que estar para cada VTS.
    • VTS_nn_0.BUP: El backup del IFO.
    • VTS_nn_0.VOB: Contiene la información que se requiere para el menú raiz del VTS, que aparece al pulsar el botón Menu en el mando a distancia. Este archivo puede estar o no (o tener un tamaño de 0 bytes). Este archivo pertenece al dominio VTSM.
    • VTS_nn_n.VOB: (con n del 1 al 9). Contiene la información requerida para todos los títulos presentes en el VTS nn y el capítulo n. Debemos tener como mínimo un archivo de este tipo y tienen un tamaño máximo de 1GB. El contenido de estos archivos compone los streams de programa a los que se accede desde el menú guardado en el VTS_nn_0.VOB.

Dominios de Datos

    En los DVD se definen dominios, que clasifican los posibles contenidos que puede estar reproduciendo un DVD. Son «estados de reproducción» de un reproductor DVD.

    Así que puede estar reproduciendo:

  • Datos del dominio First-play (FP): Este grupo de datos alberga el contenido que se va a ejecutar al iniciarse la reproducción de un DVD y que incluye la ejecución de algunos comandos que configuran el reproductor. También se suele colocar aquí (por eso no se puede avanzar en modo rápido) los avisos legales anticopia. Es un PGC con comandos previos y posteriores que cargan información en los registros del dispositivo reproductor (región, etc). Normalmente se carga esa información, luego se envía la reproducción a un PGC del dominio de VTS (copyright por ejemplo) y luego se va a uno de los menús.
  • Datos del dominio Video Manager (VMG): Son datos del archivo Video_TS.IFO, que se llama VMGI (Video Manager Information file). Contiene información sobre el control y la reproducción del contenido del DVD. También contiene las direcciones donde se localizan los Video Title Sets. El PGC (first-play) también se guarda aqui.
  • Datos del dominio Video Title Set: Son datos contenidos en los archivos VTS_nn_n.VOB, los que tienen la información audiovisual principal del DVD.
  • Datos del dominio Video Title Set Menu: Son datos de los archivos VTS_nn_0.VOB, que contienen la información del menú de cada Video Title Set.