DVD 播放器

数字视频磁盘或数字通用磁盘 (DVD) 是一种光学数据存储介质，能够保存多达 17 吉字节 (GB) 的信息。它们于 1990 年代中期首次推出，是作为光盘 (CD) 技术的改进形式而开发的。 DVD 可以产生如此高质量的图像和声音，它们有望最终取代 VCR 和 CD 播放器。预计到2000年DVD播放机市场规模将达到1000万台。

背景

DVD 的工作方式与传统 CD 大致相同。就像在 CD 中一样，信息被编码为磁盘中的一系列小坑。坑被组织在螺旋轨道上，结构类似于黑胶唱片。通过使用激光，这些凹坑可以被解释为二进制代码。当读取光滑表面时，机器将数据点解释为 0。当遇到坑时，数据点被读取为 1。然而，使 DVD 优于 CD 的关键创新是用于读取和读取的激光。制造坑。 DVD 使用波长较短的红色激光，可以在磁盘表面更密集地放置凹坑。这不仅可以容纳更多数据，而且还要求磁盘的厚度仅为传统 CD 的一半。因此，可以将两层粘合在一起以创建具有与 CD (1.2 mm) 相同厚度的双面光盘。

DVD 系统具有三个特性，这使得它非常受欢迎，包括其高存储容量、互操作性和向后兼容性。在 DVD 推出的早期阶段，单个磁盘将容纳多达 4.7 GB 的信息。这大致相当于七张 CD-ROM。在此技术的未来版本中，一个磁盘最多可容纳 17 GB。这个存储空间量将真正改变计算机程序的开发方式，并将允许包含更多的视频剪辑。 DVD 中使用的数据格式和激光对于计算机播放器和电视播放器是相同的。这将使消费者能够在他们的电脑上播放与在电视上播放的相同的磁盘。 DVD 播放器还可以播放当前的技术 CD。通过这种方式，消费者将不必为他们当前的 CD 收藏购买替换产品。

DVD 可用于多种应用，包括电影、音频系统、计算机和视频游戏。由于存储在这些磁盘上的信息是电子的，因此图像质量估计比传统的 VHS 图像好三倍。此外，图片不会随着年龄或使用而退化。计算机程序也将从 DVD 中受益。例如，过去需要占用多张 CD 的程序现在可以压缩到一张 DVD 上。电子游戏也将受益于 DVD 技术。由于 DVD 提供高内存和交互可能性，因此可以包含视频剪辑以增强播放体验。

历史

开发存储数据以供以后检索的能力一直很重要。第一个真正的数据存储和检索系统是日志和分类帐。虽然它们今天仍在使用，但它们速度慢、效率低且体积庞大。在 1950 年代和 1960 年代开发计算机时，它们的主要优势之一是能够快速存储和检索数据。这现已成为信息存储和检索的基石之一。早期的计算机化存储介质包括打孔卡、乙烯基 LP、磁带、盒式磁带和磁盘等。随着计算机的改进，数据存储能力也在改进。在 1970 年代后期，引入了内部硬盘驱动器。开发这些数据存储系统中的每一个都是为了提高可用的最佳存储方法的便利性和效率。即使在今天，这些系统中的许多系统仍在继续改进。

DVD 的发展始于 1980 年代初期索尼推出的 CD。这种新的存储介质采用激光来读取刻在磁盘上的微小凹坑。第一台 CD 音频播放器于 1983 年推出。它们非常有用，因为它可以在一个磁盘上存储超过 75 分钟的音乐。这几乎是黑胶唱片可以容纳的两倍。虽然他们的接受速度很慢，但 CD 最终取代黑胶唱片成为音频发行的首选媒体。

视频 CD 播放器是在这十年后期推出的。由于各种原因，它们从未流行到足以取代 VCR。 CD 在计算机中的使用始于 1987 年。这些设备非常有用，因为它们允许在单个磁盘上存储多达 650 兆字节 (MB)。在此之前，磁盘上的最大存储空间为 1.3MB。早期的计算机 CD 比典型的磁盘驱动器慢并且是只读的。数据传输速度稳步提高，写入数据的能力也在稳步提高。 1994 年，推出了 4 倍速 CD-ROM（只读存储器）。在接下来的两年里，这一数字翻了一番。到 1996 年，可以使用 24X 速度的 CD ROM。可刻录 CD 播放器于 1996 年首次生产。

多写入 CD 于 1996 年推出，由松下公司使用相变双工艺开发。这使用激光来改变磁盘的反射特性。当前的 CD-RW 刻​​录机可以使用这种技术。

随着 CD 技术的所有这些进步，研究人员继续寻找提高这些机器存储容量的方法。然后，科学家们发现通过使用较短波长的激光，可以在单个磁盘上打包更多数据。这导致了 DVD 的诞生。 1997 年，推出了第一台 DVD 播放器。这些机器比最快的 CD 播放器慢，而且还不能刻录。然而，计划于 1999 年发布的下一代 DVD 将更快并采用记录技术。最终，DVD 有望取代 VCR 和 CD 播放器。

设计

DVD 播放器的设计很像 CD 播放器。例如，计算机 DVD 驱动器的尺寸和形状与 CD-ROM 驱动器相同。它们还有一个外部塑料外壳，并在前面板上配有塑料按钮。一些 DVD 驱动器有一个塑料托盘，它从机器伸出来接受磁盘。其他人有一个自动进给系统，其中插入了磁盘。 DVD 驱动器内部的电子设备也与 CD-ROM 驱动器大致相同。两者都有精密的电子设备，包括磁盘驱动机构、印刷电路板和光学系统组件。虽然 DVD 驱动器机制有多种设计，但每个机制基本上都由一个支撑磁盘的主轴和一个旋转它的电机组成。电路板包含所有电子元件，它们有助于将正在读取的数据转换为可用的格式。

光学系统组件是 DVD 的一部分，它从磁盘读取数据并将其传输以转换为二进制代码。在 DVD 机中，它由一个红激光二极管组成，它能够产生短波长脉冲。这是一种低噪声红色激光器，可产生 600-650 纳米 (nm) 范围内的光。它比传统 CD 中使用的 780 nm 激光器短得多。光学系统组件的另一个主要组件是光电二极管，它接收来自激光器的光信号并将其转换为电子信号。高度抛光的透镜和反射镜构成了光学系统组件的其余部分。

DVD 磁盘也看起来像 CD-ROM，但数据更紧密地打包在一起。磁盘表面涂有一层反射性银层，该层由一层薄而硬的漆层保护。如果将半透明的金层放在 一张光盘和一张DVD光盘可以容纳的数据量的比较。 DVD 坑的密度要大得多，允许磁盘存储的数据至少是 CD 的七倍。反射银层，可以使磁盘在一侧存储2层数据。通过使用较少的功率，激光可以先从金层读取数据，然后通过增加功率，它可以读取银层。这几乎使一侧的容量翻了一番，达到 8.5 GB。最终，单个双面磁盘将能够容纳多达 17 GB 的数据。

由于 DVD 主要是为电影而发明的，因此需要压缩系统。为此，制造商已同意使用 MPEG-2（电影专家组）压缩系统。这是一个系统，其中只存储逐帧变化的图片元素。对于音频，使用杜比数字压缩。由于使用了这两种压缩系统，因此 DVD 播放器中还必须包含解压缩器或解码器。目前，这是插入计算机的单独卡。解码器板处理来自磁盘的数据并将其直接发送到计算机的图形和音频系统。

原材料

各种原材料用于制造 DVD 播放器和光盘。玻璃用于制造系统中的激光器和其他二极管。电路板上的主要部件由硅制成。外壳使用铝金属和硬塑料。磁盘的基础材料是塑料。它们还涂有银色层和薄金层。磁盘表面还涂有一层坚硬的漆，以保护其免受损坏。

制造
过程

DVD 机的组件通常由不同的公司制造，然后由 DVD 制造商组装。零部件的生产是一个高度专业化的过程，只有少数公司具备供应整个行业的能力。主要部件包括光学系统组件、 DVD 播放器由复杂的电子设备组成，包括磁盘驱动机构、印刷电路板和光学系统组装。它由一个固定磁盘的主轴和一个旋转它的电机组成。电路板包含所有电子元件，它们有助于将正在读取的数据转换为可用的格式。光学系统组件是 DVD 的一部分，它从磁盘读取数据并将其传输以转换为二进制代码。内部电子线路板和磁盘驱动机构。

光学系统

• 1 光学系统由激光器、光电探测器、棱镜、反射镜和透镜组成。激光器和光电探测器安装在塑料外壳上，其他组件则放置在特定位置。在定位这些部件中的每一个时都非常小心，因为如果没有正确对齐，系统将无法正常运行。连接电气连接，然后准备将光学系统连接到磁盘驱动机构。

磁盘驱动机制

• 2 光学系统连接到驱动它的电机上。这又连接到磁盘驱动器的其他主要部件，包括装载托盘（如果有）和主轴电机。连接其他齿轮和皮带，整个组件放置在主体中。

内部电子设备

• 3 DVD机的电子元件精密，采用最新的电子加工技术。电路板的生产与其他电子设备的生产非常相似。该过程始于一块板上印有电子配置的电路板。然后将这块板通过一系列机器，这些机器将适当的芯片、二极管、电容器和其他电子零件放置在适当的位置。该过程在洁净室中进行，以防止空气中的灰尘造成损坏。完成后送至下一步进行焊接。
• 4 使用波峰焊机将电子元件固定到电路板上。然而，在将电路板放入机器之前，首先要对其进行清洗以去除任何污染物。然后使用红外线加热电路板。电路板的底面通过一波熔化的焊料，并通过毛细作用，填充适当的点。当电路板冷却时，焊料变硬，将部件固定到位。

最终组装和包装

• 5 当所有组件都准备好后，它们就被组装起来生产最终产品。电子板连接到机器的其余部分，并附上主盖。然后将 DVD 机发送到包装站，在那里将它们与光盘、手册和电源线等附件一起装箱。然后将它们放在托盘上并发送给分销商，最后发送给客户。

质量控制

为确保 DVD 机器的质量，在整个生产过程中进行视觉和电气检查，并检测到大多数缺陷。此外，每台完成的 DVD 机器的功能性能都经过测试以确保其正常工作。这些测试是在不同的环境条件下进行的，例如过热和过湿。它们涉及播放测试盘，这将产生特定的电子信号。由于大多数 DVD 制造商并不生产自己的所有部件，因此他们非常依赖供应商的质量。大多数制造商设定了自己的质量规范，他们的供应商必须满足这些规范。

未来

DVD 技术相对较新。有许多领域将在未来几年得到改进。 DVD 的主要发展包括更大的存储容量、改进的阅读器能力以及 DVD 格式电影数量的增加。

目前，DVD 技术研究最深入的领域是增加数据存储能力。虽然该技术已经开发用于生产 17GB 磁盘，但一些公司已经找到了存储更多磁盘的方法。正在开发一种新的编码技术，可以将 DVD 存储性能提高三倍。在这种方法中，磁盘上的凹坑将具有不同程度的深度。这将允许 pit 编码从 0 到 8 的数字，而不仅仅是 0 或 1。预计使用这种技术的 DVD 设备将在 1999 年上市。其他存储介质也显示出一些前景。最近展示了一种新技术，可以容纳多达 30 GB 的数据。该系统使用红色激光和磁场来检索数据。使用蓝色激光可以实现更大的存储容量。

另一个改进领域是 DVD 播放器读取磁盘单面上两层信息的能力。尽管 DVD 播放器理论上可以读取两层信息，但由于成本高，所以很少使用这两层信息。然而，随着技术的进步，这个障碍应该被克​​服，DVD 的全部潜力可以实现。

目前，DVD 发展的最大障碍之一是缺乏用于存储和拾取媒体的通用标准。这类似于 1980 年代 VHS 和 Beta 录像带播放器之间出现的问题。在不久的将来，当主要 DVD 制造商就一种格式达成一致时，这个问题应该会得到解决。