Funcionamiento interno del DVD: estructura, compresión MPEG-2 y decodificación de señal

Resumen

El texto explica cómo funciona internamente un DVD, partiendo de su relación con el CD y de la mayor capacidad que logra reduciendo pits, lands y separación de pistas. Describe la compresión de vídeo en MPEG-2, la estructura del reproductor y el procesamiento de la señal RF hasta la salida de audio y vídeo.

Puntos clave

El DVD se basa en el principio del CD, pero alcanza 4,7 GB gracias a pits y lands más pequeños y a una menor separación entre espiras.
El vídeo se digitaliza y se comprime con MPEG-2, con resolución de 720x576 píxeles, codificación 4:2:0 y una tasa binaria de unos 6 Mbit/s.
El reproductor combina un bloque óptico con servos que mantienen el haz enfocado, controlan la velocidad de giro y corrigen el seguimiento de pista.
La señal RF procedente de los fotodiodos se amplifica y la trama digital se reconstruye con un decodificador EFM Plus, que asigna 8 bits válidos por cada 16 bits recibidos.
El desentrelazador ordena los datos y el corrector de errores entrega un flujo binario sin errores con vídeo, audio, datos y señales de sincronización.
El decodificador de audio envía la señal a un DAC, y el decodificador de vídeo genera señales por componentes, pudiendo añadirse un codificador PAL interno para televisores.

Ponte a prueba

El DVD utiliza como base el principio del Compact Disc (CD), tanto en la estructura básica como en el modo en que se lee y escribe la información. La cantidad de información que contiene un DVD es mucho mayor (4,7 GB). Esto es gracias a que se han reducido las dimensiones de los pits y lands grabados, así como la separación entre las espiras de la pista de datos.

Formato y compresión de vídeo

El sistema DVD graba la información de vídeo y audio en formato digital. Tras la digitalización, la imagen se comprime utilizando el estándar MPEG-2, con una resolución de 720 píxeles horizontales por 576 verticales y con codificación 4:2:0. Su tasa binaria está en torno a los 6 Mbit/s.

Estructura del reproductor

La estructura básica del reproductor está formada por un bloque óptico y un conjunto de servos para mantener el haz enfocado, controlar la velocidad de giro y corregir el seguimiento de pista.

Procesamiento de la señal

La señal formada a partir de los fotodiodos, llamada señal RF, se amplifica mediante un circuito de amplificación. Una vez adaptado el nivel de señal, se reconstruye la trama digital; para ello se utiliza un decodificador EFM Plus. Esto asignará una combinación válida de 8 bits por cada 16 bits que reciba.

El siguiente bloque es el desentrelazador, que se encargará de devolver el orden correcto a cada uno de los datos digitales, lo que facilitará el trabajo del corrector de errores. Tras el corrector de errores obtendremos un flujo binario libre de errores que contiene información de vídeo, audio y datos adicionales, además de señales de identificación y sincronización.

Decodificación y salida

A partir de este punto, la señal se conduce hasta diferentes circuitos:

Decodificador de audio: identifica los datos relativos al tipo de sonido que contiene el disco para extraer la información principal. Una vez decodificada, la información de audio digital llega a un convertidor digital a analógico (DAC), donde se reconstruirán las señales analógicas.
Decodificador de vídeo: recibe la trama principal y debe identificar el formato de imagen contenido en el disco y configurar su funcionamiento para descomprimirlo y restaurar los datos con la mayor eficacia posible. A la salida se obtienen las señales de vídeo por componentes.

También es posible utilizar un codificador PAL interno, que entregará la señal en formato analógico para poder llevarla al monitor de televisión.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un DVD puede almacenar más información que un CD?

Se han reducido las dimensiones de los pits y lands grabados, así como la separación entre las espiras de la pista de datos. Esto permite alcanzar unos 4,7 GB de capacidad.

¿Qué estándar se utiliza para comprimir el vídeo en un DVD?

La imagen se comprime con el estándar MPEG-2, con una resolución de 720 por 576 píxeles, codificación 4:2:0 y una tasa binaria de unos 6 Mbit/s.

¿Qué función tiene el corrector de errores en el DVD?

Tras el corrector de errores se obtiene un flujo binario libre de errores que contiene la información de vídeo, audio y datos adicionales. Antes, el desentrelazador ha devuelto a los datos su orden correcto.