数码ＤＶＤ光盘录像机原理及范例

陈义昌　李　华

DVD录像机的“三国演义”

仅仅五六年的功夫，DVD机已取代了录像机、VCD机和LD机，成了视频播放设备市场的主流。从早期的2000美元一台的曲高和寡，到跨过中国市场上2000元人民币的价格门槛，再到今天的500元的平民价格，这一切只是发生在五六年这样一个时间长河里的微小片段里。DVD的发明和市场化不能不说是一个奇迹，而DVD机也成了近几年全球市场上最成功的商品、最亮丽的焦点。

可是在视频记录市场呢？数十年来，一直是磁带录像机独霸天下。虽然从VHS录像机发展到S-VHS录像机，但是老实说变化真的不大。即便是最新数字技术的D-VHS录像机也应者寥寥，只有少数几家公司有不多的几款产品。难道录像机成了数字时代里无人照看的孤儿？数据记录设备从5英寸软盘发展到3.5英寸软盘，再到CD、CD-RW、现在的DVD、DVD-RW，以及即将到来的Blu-Ray DVD；视频播放设备也从录像机发展到VCD机、LD机、到现在主流的DVD机；音频记录设备从磁带录音机发展到CD机、MD机、到现在的DVD-AUDIO、SACD机；数字化的大潮席卷所有的家庭娱乐的设备，难道就一定要剩下视频记录设备这个空白吗？

技术发展没有停止，各大公司也没有停滞不前，数字视频记录设备一直都在默默发展中，并且一天一天地成熟起来。最早的民用数字记录设备就是JVC主推的D-VHS，采用MPEG2编码技术，采用特制的录像带为记录媒体，D-VHS是目前商业化的唯一高清晰度电影电视记录存储设备。然而D-VHS也继承了所有录像带的缺点，复杂的系统结构和高昂的价格，阻挡了D-VHS设备进入家庭的步伐。

DVD播放机的普及和DVD的方便易用等种种优点吸引了各大公司的注意，开发DVD视频录像设备成了新的焦点。现在DVD录像机主要由三大阵营构成：DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW。

DVD-RAM由松下公司开发并主推，2000年1月松下在CES上演示了其售价$3,000的DVD-RAM视频录像机。主要特点是容量大，可改写次数多达10万次。DVD-RAM录像机最大的缺点是和现有普通DVD机不兼容，DVD-RAM碟片不能在普通DVD机上播放，严重限制了DVD-RAM的可交换性，也严重影响了DVD-RAM的推广。松下公司的DVD-RAM录像机是DMR-xx系列，现在的最新型号是DMR-30。东芝公司也是DVD-RAM规格的强有力支持者，RD系列的东芝DVD-RAM录像机是市场上的常客。

DVD-RW 由先锋公司提出并努力推广，可改写1000次以上。1999年12月，先锋在日本推出了DVD-RW视频录像机。DVD-RW在经过“最终处理”后可以在大部分普通DVD机上播放出来，拥有在这三种格式中和DVD播放机最好的兼容性。先锋的DVD-RW录像机以DVR-x000系列命名，最新型号是DVR-7000。

DVD+RW 由飞利浦开发，也可以改写1000次以上，获得了除日本公司以外的很多欧美公司的支持。DVD+RW具有和现有DVD机良好的兼容性，大部分现有DVD机可以直接播放无需经过任何处理的DVD+RW碟。第一代飞利浦DVD＋RW录像机是DVDR-1000，现在的最新产品是DVD-985。DVD+RW不需要初始化，也不需要“最终处理”，因此具有最好的易用性，在个人计算机领域得到广泛应用。你可以认为DVD＋RW就是6倍容量的CD-RW，方便易用是DVD+RW相对于DVD-RW和DVD-RAM的最大优势。我个人认为这是三种DVD记录格式里面最有前途的格式。

捎带提一下最近出现的Blu-Ray DVD，SONY公司已经推出了商业机。DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW都是采用红色激光，是“现在”的DVD录像机。而Blu-Ray DVD采用蓝色激光，25～30GB的容量远远超过DVD-RW、DVD+RW的4.7GB和CD的700MB的容量。然而Blu-Ray DVD还不成熟，是“未来”最有可能的录像机，现在距离百姓家庭还远。

DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW这三种记录格式的“三国演义”应该还需要几年的时间才可见分晓。我个人认为DVD+RW是最强的“魏国”，最有可能获胜。然而另一个强大的外敌就是Blu-Ray DVD，这些记录格式到底鹿死谁手，现在真的很难讲，让时间来筛选吧！

DVD录像机的原理

1.原理

实际上，DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW只是记录格式和记录媒体不同，它们的其它信号处理电路完全相同或类似。

在高级机种中，通常具有IEEE1394输入（也称DV输入，数码摄像机的标准数字输出接口），这样数码摄像机和数码录像机之间就可以直接数字对录，而不必经过任何模拟电路处理，完全保留了数码摄像机记录的图像；在低级机种中，通常直接应用MPEG2解码芯片里面的内置逐行处理来获得逐行视频信号，而在高级机种中，通常使用一块专用的逐行处理芯片来获得更高质量的逐行图像信号；在欧洲机种中，通常使用SCART输入/输出接口来获得最好的图像；另外，DVD录像机色差一般都有输入接口。由于目前的DVD机都具有色差输出接口，因此很明显这个接口是针对DVD机而设置的。但是，DVD机的色差接口输出通常都具有版权保护信息，因此在正常情况下，DVD录像机的色差接口并不能合法记录下DVD播放机输出的信号；高级机种中，通常还装备40GB或者80GB的视频记录专用硬盘，这样就可以利用硬盘来记录不太具有记录价值（随录随擦）的内容，也可以利用硬盘来对视频信号进行编辑处理然后再转录到光盘上。相信市场上将很快出现可以直接接收数字电视信号的光盘录像机。这样，你最后记录下的电视图像和中央电视台演播室具有完全相同的内容和质量，丝毫没有额外的因为传播、转换或者记录带来的噪声。图1为DVD录像机的原理图。

2.技术

数字视频解码器 它早已广泛应用在液晶电视机、PDP电视机等设备上，完成把各种模拟信号转换成数字信号的功能。如果接收数字电视信号，就不需要这一个模块了。

IEEE1394（DV输入） 完全针对家用数码摄像机而设定。在没有数码光盘录像机之前，如果你要把你的数码摄像机上的图像“拿”出来，只有用数码摄像机上的复合视频输出或者S端子输出，接到模拟录像机，然后记录在录像带上。使用这种记录方式，数码摄像机的优势消失殆尽，尽管是采用数码记录，但还是不得不采用模拟方式转到普通录像带上。

现在好了，直接使用IEEE1394连接你的数码摄像机和数码光盘录像机，直接记录数码信号在光盘上。然后你可以在任意的DVD播放机上播放出来。所以说数码光盘录像机是数码摄像机的绝好搭配，建议已买数码摄像机的朋友考虑购买数码光盘录像机。

逐行处理 因为目前来说，数码光盘录像机还是价格比较高的产品，大多数的产品均不用在DVD机中流行的MPEG2解码器内置逐行处理，而采用专用逐行处理芯片来获得尽可能好的图像。飞利浦和松下的录像机均采用鼎鼎大名的Faroudja逐行处理芯片。

MPEG编码器、MPEG解码器、光驱存取控制 在第一代数码光盘录像机中，均采用单独的芯片来完成这三个功能，这也是为什么早期的数码光盘录像机价格居高不下的原因之一。在现在流行的设计方案中，均采用单片来完成这三个功能，所以近期的数码光盘录像机才可以大幅度降低价格。

存储媒体 应用不同的光驱和存储媒体，就构成了DVD-RAM、DVD-RW或者DVD+RW。由于这三种媒体的记录容量现在均只有4.7GB（D5），因此最多只能记录2个小时标准质量的图像。在实际产品中，为了解决容量的问题，可以增加40GB或80GB硬盘，这样标准图像记录时间可以长达30个小时，录像机质量的图像记录时间长达120小时，SONY更推出记录时间长达360小时的产品。

由于现在的DVD－RW和DVD＋RW记录速度最快只有2.4倍速，因此做“边录边放”很困难。但是硬盘的读写速度就很快，因此可以做“边录边放”，也就是“time-shift”。你可以一边录在播的节目，一边看以前记录的节目。

DVD＋RW录像机范例—LVW－5001B

LVW-5001B是由台湾LITEON TECHNOLOGY公司推出的一款低价位的面向欧洲市场的DVD录放机。正是由于它的低价位，因此才放下数码光盘录像机的“高贵”身价，进入寻常百姓家。它号称拥有两项世界第一：第一项是价格全世界最低，第二项是采用全球首创的易录向导（EASY GUIDER）。更难能可贵的是，它也具有我们熟悉的中文菜单。LVW-5100B属于DVD+RW家族，具有IEEE1394输入，无内置硬盘。现在让我们就以LVW-5001B为例来了解数码光盘录像机。

1.基本特性

* 电源电压：100~240V，50/60Hz （宽电源设计，适用于全球市场）

* 额定功耗：36W

* 重量：4kg

* 尺寸：420mm×66mm×268mm(宽×高×深)

* 播放光碟种类：DVD-Video、 DVD+R/RW、DVD-R/RW、VCD、SVCD、CD、MP3、JPEG

2.视频记录品质(见表1）

3.输入/输出

在前面的面板上有复合视频信号输入和数码视频输入（也称DV输入或者IEEE1394输入），在后面的面板上有天线输入和SCART端子输入（欧洲的标准输入接口）。后面的面板上有天线输出、RCA端子输出、S端子输出、SCART端子输出（只有复合视频信号输出，没有RGB输出）、数字伴音信号由同轴和光纤输出。没有5.1声道模拟解码输入，也说明本机没有AC-3和杜比解码。这些输入和输出端子，基本上可以满足一般用户的需要。

4.外观点评

该DVD录像机外观如图2。其宽度只有268mm, 高度只有66mm, 属于时下最流行的超薄超小型。面板和按键的材料和设计没有什么特别之处，未能给人一种雍容华贵的感觉，当然也符合它本来的平民化特点。采用价格便宜的LED作为显示，而不是采用像一般的DVD录像机那样的VFD显示，尽可能地降低成本。没有安装风扇，也没有开通风孔，所以整机散热性能较差，在光驱附近温度可高达69℃。这一点降低成本有点过分了，面板不特别没有关系，LED而不是VFD也没有关系，因为这些都不会影响到整机性能，然而如果散热不好，就的确会严重影响机器寿命。在69℃温度下工作的光驱，其平均寿命不会超过1年。

5.图像质量

（1）测试数据

图像质量是许多用户特别关心的，因为我们每天都要面对它。这款机子的表现到底如何呢？外行看热闹，内行看门道，让我们先看一下表2和表3的测量数据：

从以上测量数据可以看出：

* 在观看电视节目或其它输入信号，以及播放自录的光盘时，信噪比和频响都较差。

* 在播放一般光盘时，信噪比和频响都达到DVD播放机的水准。

* 在“播放DVD光碟”、“1小时记录”、“2小时记录”这三种状态时，在4MHz处均有将近6dB的提升。作为一个信号源，追求的应该是最平坦的频率响应，如果DVD录像机对这些频率进行了提升，而无经验用户可能再调节电视机的频率提升，所得到的图像就会因为过度提升而变差。

* 在“4小时记录”、“6小时记录”时，可以明显看到在4MHz处已达到-10dB左右。图像的高频信息基本损失殆尽。不推荐用户使用这两种记录格式。

（2）实际观看

* 在观看电视节目时，可以看到非常明显的垂直移动的干扰线，这可能是高频头质量不好，或整个系统的RFI没有解决好。

* 在观看其它输入信号时，也可看到噪波。但一般用户可能不会觉察到。

* 当复合视频端子、SCART输出端子同时接到电视机时，图像将会变暗。这是设计上的失误，只简单地把两个端子连在一起。本机不能同时提供复合视频和SCART输出，只能使用其中一个，这也是降低成本的典型措施。

* 虽然这是一款欧洲机型，但视频输入信号可以是PAL制，也可以是NTSC制，只需在预置菜单中进行设置。

6.易用性

* 在菜单中可以选择中文（这对中文用户来说，实在是太好了）。

* 易录向导：面对厚厚的使用说明书，许多用户一筹莫展，不知如何下手。为了解决用户困扰，LITEON TECHNOLOGY公司采用了全球首创的易录向导（EASY GUIDER），只要按下遥控器上的EASY GUIDER键，指引精灵菜单就会出现在电视屏幕上（见图３），从而一步一步地指引你达到所要的目标。因为它采用的是非常简单而形象的图示，所以你根本没有必要再去看使用说明。比如你要录制节目，按下遥控器上的EASY GUIDER键，在EASY GUIDER菜单上选录制，之后它就会打开托盘请你放入DVD+R/RW光盘，然后指引你选择所要录的节目以及录制的质量。最后按下开始钮就大功告成了。

* 遥控器上还有一个NAVI键，在播放光碟时按下这个键，一组选项将出现在电视屏幕的左下角，其实这些选项是对光碟进行操作。

* 预置菜单（SETUP MENU）简单明了，三层菜单都在同一屏幕上。

7.内部结构

整机线路由四大块组成：电源板、面板、光驱、数字处理和输入输出板。总体布局合理，板与板之间没有过多的连线。电源板是单面板，显得小而整洁，而且输入电压可以从110V到240V，在同类产品中算是不错的设计。数字处理和输入输出板是四层板，但没有放置任何元器件在背面。虽然这样一来，PCB板的尺寸增大了，但易于生产，从而降低生产成本。在其它同类产品中，一般都把数字处理部分和输入输出部分分开，数字板采用四层板，而输入输出板是单面板，以此来降低成本。图４为其内部结构图。

8.MPEG2编码解码器简介

本机采用LSI LOGIC公司出品的DiMeNsion DMN-8600参考设计平台。DMN-8600是世界上第一块专为DVD录像机设计的系统处理器，它把MPEG编码器(MPEG Encoder)、DV-25 Codec和DVD解码器(DVD Decoder)集成在一起，从而降低成本，也使整个系统的设计变得更简单，功耗也更低。到目前为止，在所有的数码光盘录像系统中，以这个系统最为简单。下面是这块高集成度的系统处理器所具备的功能：

* 双150MIPS的RISC处理器，集成了声音处理DSP。

* MPEG-2 MP @ ML 编码解码器。

* 实时可变码率编码（ VBR）。

* DV-25 编码解码器。

* IEEE1394接口层。

* 高性能存储器控制器，支持32位的8～64MB DDR内存。

* 硬盘/光驱控制（IDE/ATAPI）。