DVD: cómo funciona y cuál es su estructura

El DVD (Disco versátil digital, o con menos frecuencia Disco de video digital) es una "alternativa" al disco compacto (CD) que posee seis veces más espacio de almacenamiento (para el tipo de DVD de menor capacidad: de capa simple y una cara).

¿Qué es el formato DVD y para qué sirve?

El formato DVD se diseñó para proporcionar un medio de almacenamiento universal, mientras que el CD, originalmente, se diseñó exclusivamente como un medio de audio. El DVD permite localizar y acceder a los datos de una manera aleatoria (no secuencial). Posee una estructura compleja que proporciona mayor interactividad, pero requiere a la vez de microprocesadores más avanzados.

El formato DVD originalmente fue patrocinado (a partir del 15 de septiembre de 1995) por un consorcio de 10 compañías multimedia (Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner y Toshiba). A partir de 1997, un nuevo consorcio llamado "DVD Forum" sucedió al anterior.

Un DVD puede confundirse fácilmente con un CD, ya que ambos son discos plásticos de 12 cm de diámetro y 1,2 mm de espesor y se leen por medio de un rayo láser. Sin embargo, los CD utilizan un rayo un láser infrarrojo que posee a su vez una longitud de onda de 780 nanómetros (nm), mientras que las grabadoras de DVD usan un rayo láser con una longitud de onda de 635 ó 650 nm. Además, los reproductores de CD generalmente usan una lente con un foco de 0.5, en cambio, los reproductores de DVD disponen de un foco de 0.6. Por este motivo, los DVD poseen ranuras cuya altura mínima es de 0,4µ con una separación de 0,74µ, a diferencia de la altura y separación de los CD, que son de 0,834µ y 1,6µ respectivamente.

El interés principal de los DVD es la capacidad de almacenamiento que poseen, lo que los convierte en un excelente medio para video. Un DVD de 4,7 GB puede almacenar más de dos horas de video comprimido en MPEG-2 (Motion Picture Experts Group), un formato que permite comprimir imágenes conservando su alta calidad.

¿Cómo es la estructura física de los DVD?

Los DVD existen tanto en versiones de "capa simple" como de "doble capa" (DL). Los discos de doble capa están compuestos de una capa transparente semireflectante de color dorado y una capa opaca reflectante de color plateado separadas ambas por una capa de enlace. Para poder leer estas dos capas, el disco dispone de una capa que puede cambiar de intensidad mediante la modificación de su frecuencia y foco:

• Con baja intensidad, el rayo se refleja sobre la capa dorada superior;
• Con una intensidad mayor, el rayo atraviesa la primera capa y se refleja sobre la capa plateada inferior.

Sin embargo, la capa inferior posee una densidad menor. Además, la información es almacenada "al revés" en un espiral invertido para poder limitar la latencia al momento de producirse el pasaje de una capa a la otra.

Por otro lado, existen versiones de DVD tanto de una cara como de doble cara, como los discos de vinilo. En el segundo caso, la información se almacena en ambas caras del disco.

Los discos de DVD generalmente se dividen en cuatro grandes grupos, cada uno con una capacidad de almacenamiento diferente según sus características físicas:

Tipo de disco	Características	Capacidad de almacenamiento	Equivalente en música (horas:minutos)	Equivalente en números de CD
CD		650 MB	1:14	1
DVD-5	una cara, capa simple	4,7 GB	9:30	7
DVD-9	una cara, doble capa	8,5 GB	17:30	13
DVD-10	dos caras, capa simple	9,4 GB	19:00	14
DVD-17	dos caras, doble capa	18 GB	35:00	26

¿Cuáles son los formatos de DVD estándar?

Las especificaciones oficiales para los DVD se dividen en cinco libros:

• Libro A para DVD-ROM;
• Libro B para DVD de video;
• Libro C para DVD de audio;
• Libro D para DVD grabables (DVD-R) y regrabables (DVD-RW). El formato DVD-R es grabable una única vez, mientras que el formato DVD-RW es regrabable, lo que permite reescribir los datos por medio de una aleación metálica de cambio de fase;
• Libro E para DVD regrabables (también llamados DVD-RAM). DVD-RAM es un medio regrabable que utiliza una tecnología de cambio de fase para grabar datos. En realidad, los DVD-RAM son cartuchos compuestos por una carcasa y un DVD. Algunos cartuchos son extraíbles para que el DVD-RAM se pueda reproducir en un reproductor de DVD.

¿Cuáles son los formatos de grabación de DVD estándar?

Actualmente existen tres formatos de DVD grabables:

• DVD-RAM de Toshiba © y Matsushita ©. Este formato se utiliza principalmente en Japón.
• DVD-R/DVD-RW, patrocinados por el DVD Forum. Los DVD en formato DVD-R sólo pueden grabarse una vez, mientras que los DVD-RW pueden reescribirse hasta alrededor de 1000 veces. Los formatos DVD-R y DVD-RW pueden almacenar hasta 4,7 GB en un disco.
• DVD+R/DVD+RW, patrocinados por Sony y Philips dentro de la DVD+RW Alliance, que también incluye a Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi/Verbatim, Ricoh, Thomson y Yamaha.

Es importante subrayar el hecho de que estos tres formatos son incompatibles entre sí, a pesar de poseer rendimientos similares. El formato DVD-RAM no se analizará en detalle aquí, ya que es utilizado principalmente en Japón. Los formatos DVD-R(W) y DVD+R(W), en cambio son muy utilizados en Europa.

Formato DVD-R/RW

El formato DVD-R/DVD-RW se basa en lo que se conoce como técnica de "hoyo previo". Al igual que los CD-R, los DVD grabables y regrabables usan un "surco previo" (un surco espiral preestampado en el disco), que sigue una onda sinusoidal llamada oscilación. El surco previo permite definir la posición del cabezal de grabación en el disco (llamado rastreo) mientras que la frecuencia de oscilación permite que la grabadora ajuste su velocidad. Por el contrario, la información de direccionamiento (es decir, dónde se encuentran los datos) se define mediante hendiduras preestampadas en los hoyos del disco entre el surco del disco, denominadas "hoyos previos de meseta", (o LPP).

Los hoyos previos forman una segunda señal, que se utiliza para ubicar los datos. Cuando un rayo láser se encuentra con un hoyo previo, aparece un pico de amplitud en la oscilación, que permite que la grabadora sepa donde deben grabarse los datos. Las especificaciones del DVD-R establecen que un hoyo previo debe tener una duración de por lo menos un período (1T). El formato DVD-R/DVD-RW propone funciones de administración de errores, que se basan principalmente en el software (llamadas gestión de errores permanente y gestión de errores en tiempo real).

Formato DVD+R/RW

El formato DVD+R/DVD+RW usa un surco cuya oscilación posee una frecuencia mucho más alta que la de los DVD-R (817,4 kHz para DVD+R y 140,6 para DVD-R), y administra el direccionamiento mediante la modulación de la fase de oscilación, es decir, una especie de codificación de inversión de fase llamada ADIP (Direccionamiento en surco previo). Esta inversión de fase se produce cada 32 períodos (32T).

El formato DVD+RW tiene una función de corrección de errores llamada DVD+MRW (Mount Rainier para DVD+RW) que se usa para marcar bloques defectuosos. Además, si en ese bloque se encuentran datos legibles, existe un mecanismo que permite desplazarlos a un bloque sano y actualizar la tabla de asignación del archivo (este proceso se denomina Traducción de direcciones lógicas a físicas).

Es más, las especificaciones establecen que se ejecute una verificación en segundo plano que permita comprobar si se encuentran errores en el disco mientras la lectora permanece inactiva. Aún así, el usuario puede leer el disco o expulsarlo en cualquier momento; si esto sucede, cuando el reproductor se encuentra nuevamente inactivo el verificador de errores continúa su tarea desde donde se detuvo.

¿Cuál es la diferencia entre DVD+ y DVD-?

En términos generales, el método de direccionamiento utilizado por un DVD+R (modulación de fase) posee una mayor resistencia a trastornos electromagnéticos que el método de hoyo previo. Al escribir un disco, el cabezal de escritura también debe poder leer los hoyos previos para ubicar los datos en el lugar correcto. Por lo tanto, la luz emitida por el rayo láser puede llegar a ocasionar trastornos.

Además, dado el período que corresponde a la longitud de un hoyo previo (T1), es mucho más difícil detectar hoyos previos cuando el disco se está leyendo a mayor velocidad. Por lo tanto, no resulta sorprendente que la primera grabadora de 16x se haya comercializada en un formato DVD+RW.

Por esta razón, el formato DVD+R(W), gracias a especificaciones tecnológicas más recientes, ofrece un mejor rendimiento así como algunas funciones adicionales. Por otra parte, el DVD Forum ratificó al DVD-R(W), que fue el primer formato utilizado, por lo que la mayoría de las unidades de DVD (y especialmente los reproductores de DVD) son compatibles con este mismo.

La mayoría de las grabadoras de DVD son compatibles con ambos formatos. En conclusión, dada su mayor compatibilidad con los reproductores de DVD independientes, el DVD-R(W) es preferible para crear DVD de video, mientras que el DVD+R(W) resulta más apropiado para crear discos de datos.

¿Qué es DVD DL?

El término "DVD DL" (DVD de doble capa) se refiere al hecho de que los DVD pueden grabarse en dos capas separadas. Estos discos, que tienen espacio de almacenamiento que los DVD de capa simple, utilizan una tecnología similar a la del DVD-9 (discos de doble capa).

¿Cómo es la estructura lógica de un DVD?

Un DVD se compone esencialmente de tres zonas, que representan el área de información:

• La Zona "Lead-in" (o LIA) contiene únicamente datos que describen el contenido del disco (esta información se almacena en la Tabla de Contenidos, o TOC). La zona "Lead-in" permite que el reproductor o la unidad de DVD sigan los hoyos en espiral para sincronizarse con los datos que se encuentran en la zona de programa.
• La Zona de programa es la zona que contiene los datos.
• La Zona "Lead-Out"(o LOA), que contiene datos nulos (silencio en un DVD de audio), marca la finalización del DVD.

Además de las tres zonas descritas anteriormente, un DVD grabable posee una PCA (Área de Calibración de Potencia) y una RMA (Área de Administración de Grabación) ubicadas antes de la zona "Lead-In".

La PCA puede considerarse como un área de prueba del láser, para permitirle adaptar su potencia al tipo de disco que se está leyendo. Es gracias a esta área que resulta posible la comercialización de CD vírgenes que utilizan distintas tinturas y capas reflectantes. Cada vez que se produce una calibración, la grabadora indica que se ha realizado una prueba. Se permite un máximo de 99 pruebas por disco.

¿Cuál es el sistema de archivos y carpetas de un DVD?

Los DVD utilizan un sistema de archivos UDF (Formato de disco universal). Con el objetivo de mantener cierta compatibilidad con los sistemas operativos más antiguos, se ha creado un sistema híbrido llamado "Puente UDF", que admite tanto el sistema de archivos UDF como el ISO 9660 usado por los CD-ROM. Sin embargo, es importante destacar que los reproductores de DVD de audio y video solo admiten el sistema UDF.

¿Cómo es la estructura de un DVD de video?

Un DVD de video puede contener datos para reproductores de DVD independientes, así como datos adicionales que un ordenador puede leer. Este tipo de DVD tiene una organización jerárquica de carpetas que le permite almacenar datos de video y audio. Generalmente se basa en la siguiente estructura:

El directorio principal, llamado VIDEO_TS (por Conjuntos de Títulos de Video), contiene los archivos de DVD de video. El directorio AUDIO_TS concierne a los DVD de audio, pero a veces es requerido en determinados reproductores de DVD. JACKET_P contiene imágenes de arte digital del DVD. Por último, también es posible agregar al mismo otras carpetas que el ordenador pueda leer.

Un DVD de video está compuesto por un determinado número de elementos que se encuentran en el directorioVIDEO_TS:

• Un administrador de video (VMG). El VMG generalmente incluye la(s) secuencia(s) de video preliminar(es), así como también el menú que permite acceder a los otros títulos de video (incluso a los submenús).
• Uno o más conjuntos de títulos de video (VTS), que contienen títulos de video.

Los "títulos de video" pueden ser películas, videos o álbumes. Un título está formado por "Conjuntos de bloques de objetos de video" (VOBS) y cada uno de ellos contiene:

• Un "archivo de control" (llamado VTSI, que significa Información sobre conjuntos de títulos de video), que contiene datos de navegación.
• Uno o varios objetos de video (VOB, Bloque de Objetos de Video). El objeto de video (VOB) es el elemento básico del DVD. Contiene datos de video y audio e imágenes múltiples, todas en formato MPEG2. Un software de reproductor de video es capaza de leer un archivo .VOB si cambia su extensión a ".MPG". Las especificaciones del formato DVD exigen que todos los archivos VOB sean inferiores a un gigabyte. Cada VOB está compuesto de "celdas", que representan a su vez las distintas secuencias de video y audio que constituyen el VOB, como los capítulos de video o las canciones de un álbum.
• Una copia del VTSI (Copia de seguridad VTSI).

Un DVD puede contener hasta 99 títulos (VTS), cada uno de ellos dividido en hasta 10 capítulos.

El directorio VIDEO_TS generalmente contiene tres tipos de archivos con las siguientes extensiones:

• IFO, que contiene datos de navegación (corresponde al Administrador de Video).
• VOB (Bloque de objeto de video), que contiene transmisiones de video, los canales de audio y los subtítulos de un título de video.
• BUP (BUP significa Copia de seguridad), que contiene una copia de seguridad de los archivos IFO, en caso de que sean ilegibles.

El archivo especial llamado VIDEO_TS.IFO (IFO significa información) contiene la información necesaria para que el reproductor de DVD pueda mostrar el menú principal. Está acompañado del archivo VIDEO_TS.VOB, que contiene a su vez la animación de inicio y el archivo de seguridad (llamadoVIDEO_TS.BUP).

¿Cuál es la división de regiones para las que han sido diseñados los DVD de video?

Los DVD de video han sido diseñados para que sólo puedan ser leídos en determinadas partes del mundo. Se trata de una división por regiones (originalmente con la intención de restringir la distribución de copias ilegales). De esta manera, resulta teóricamente imposible, reproducir un DVD de una región en un reproductor de otra región. Sin embargo, casi todas las unidades de DVD de los equipos y muchos reproductores independientes pueden convertirse en "multizona" mediante herramientas especiales.