随着视频技术的发展，特别是大屏幕电视的日益普及，消费者对图像和伴音的质量提出了更高的要求，而这些要求都是VCD技术无法达到的，唯一的出路只有提高盘片的记录密度。在众多生产企业的努力下，1995年9月18日DVD规范出台，制定了统一的光盘存储与视频标准，虽然光盘外形仍然与CD相同，但容量是其数倍，可用于记录高质量的影视节目和存储计算机数据，被认为是20世纪末到21世纪初最有前途的IT产品。

DVD光盘可分为单/双面结构，每一面又有单/双层结构，共可组合成四种结构，每层容量为4.7GB，双层双面DVD盘容量可达17GB。DVD盘容量的提高归功于新的激光技术：采用了650nm的半导体激光器替代了CD系统的780nm～830nm激光器，光学头的数值孔径也从0.4增加到0.6。此外DVD盘用来表示数据1和0的凹坑和台面也排列更加紧密，CD的最小凹坑长度为0.834μm，DVD为0.4μm；CD的道间距为1.6μm，而DVD仅0.74μm。

用于DVD视音频播放的DVD-video光盘除了具有更大的存储容量外，还增加了如下特点：①每一张盘上可以放置多个节目，如同一影片的不同版本，可以包含多重菜单，允许用户交互操作。②数据压缩方式采用了MPEG-2标准中的主类主级规范即MP@ML(NTSC720×480行/帧，29.97帧/秒；PAL制式720×576行/帧，25帧/秒)，并具有4：3和16∶9两种画面长宽比可供选择。③DVD包含单声道、立体声、多通道中任何一种和所有格式的音频，其编码方式如下：单声道和立体声音频可以按照线性PCM、MPEG-1，MPE-2或AC-3编码；多通道音频可以用AC-3或MPEG-2编码线性音频。模拟音频必须转换成线性脉冲编码调制格式才能在DVD中使用。④多种文字字幕。⑤家长锁定功能。⑥多视角。⑦加入了防止非法拷贝保护版权的措施，只允许输出标准视音频信号，不直接输出盘上原始数据。⑧每一张DVD盘都有区域码，只能在具有相同区域码的DVD播放机上播放。

DVD播放机以其高画质、高音质、大容量、多功能等诸多技术优势，已经取代LD、VCD播放机等成为播放机市场的主导产品。一般较新出品的DVD播放机应能兼容：DVD-AUDIO、DVD-VIDEO、DVD-RAM、DVD-R/-RW/+R/+RW、VCD、SVCD、CD、CD-R、CD-RW、MP3、WMA、JPEG、MPEG-4/Divx、HDCD等多种格式的盘片。

DVD播放机和我们熟知的VCD机大体相同，只是在后端信号处理部分，除了按照MPEG-1进行A/V信号解码外，还要增加MPEG-2的解码部分，因此处理更复杂。早期的解决方法是在原来CD集成电路（如伺服、DSP等）基础上，增加多块芯片来完成MPEG-2解码功能和后端的音视频信号处理功能。随着技术的不断进步，DVD全系统单芯片方案已经出现，把前端RF信号处理的大部分与以MOS电路为主的DVD信号处理芯片集成到一起，使成本大幅度降低。而各种更强大的功能如192kHz/24bit的音频数/模转换、108MHz/12bit视频数模转换、逐行扫描、可与计算机通信的网络接口、自带大容量硬盘等新技术也纷至沓来，使DVD播放机的生命力更加强盛。

DVD播放机结构简单紧凑，其主要构成部分有：DVD机芯，也即DVD loader，前端电路板、电源、前面板、前置接口板、解码板、AV板、机壳、连接电缆等组成。为节约成本，也常把解码板、AV板合二为一。

前端控制系统由五个部分组成：即激光头伺服、进给伺服、数据再生系统、主轴电机伺服和托盘加载控制。其主要作用是接收光盘反射回的光信号后，转换为电信号，经FEP电路处理后，产生RF信号和伺服信号，再经EFM+解调和ECC纠错，通过通用数据交换（UDE）接口或先进技术附件包接口（ATAPI）将数据送往后端解码。同时光驱控制部分处理FEP来的伺服信号，再反馈给驱动部分，达到伺服目的。因为DVD和CD各自的规格不同，故前四个部分首先要判断光盘的类型，再切换设计的电路常数。

激光器在控制信号的控制下发射激光，经盘片反射后，由光头产生RF信号、PD信号，送到前置处理器处理后，产生跟踪误差信号、聚焦信号、失落捡出(BDO)信号、偏轨信号，再经伺服处理后，输出聚焦控制信号、眼踪控制信号、光头移动信号以及主轴电机驱动控制信号，送入驱动IC实现伺服功能。

DVD的系统码流由主视频码流（MPEG-2/MPEG-1压缩码流）、子图像码流（最多可录放32个码流，用于32种文字电影对白和卡拉OK字母显示）和音频码流（最多可录放8个码流，支持8种语言声音）等3部分组成。整个系统码流的最大数据速率可达10.08M/s。

DVD播放机的解码系统已过渡到单芯片的解决方案，即采用内嵌RISC处理器内核的超大规模芯片，既可实现视/音频信号的解码，又可完成系统各功能模块之间的通信与控制。DVD处理器主要作用包括：DVD、CD导航，MPEG-2视频解码，音频解码，子画面，计时，画面缩放，屏幕菜单显示，实时系统控制等。

所谓单芯片的解决方案是指把众多的元器件整合在一个芯片上，能在处理输入与输出信号时，都在一个单芯片中完成，保障了信号的完整性，避免了在转换与传递过程中出现遗失、损坏以致令图像失真的情况，还能减少成本、缩小底板及降低耗电等用于DVD播放机中的单芯片处理器主要是ESS、LSI、Cirrus Logic等公司的产品。一种DVD播放机用单芯片，该单芯片将MPEG-2视频/音频解码及Dolby数字音频解码、音频DA转换器、视频输出编码器、内存控制器和RISC微处理器等模块集成在一起，各主要模块的功能说明如下：

①RISC处理器核心从输入的位流中分解出音频流、视频流压缩数据，并协调视频解码模块和DSP进行宏块级的数据解码运算。

②MPEG-2视频解码模块：执行MPEG-1和MPEG-2解码。其中视频解析器的主要作用是分析MPEG视频码流的各种头信息，包括序列头信息、图像头信息、量化矩阵信息等。另外，它和变长码解码器一起进行运动矢量的解码，它还进行一些系统控制操作。变长解码器主要作为视频分析器的协处理器，对MPEG码流中各种类型的变长码解码，并根据不同类型的变长码把解码结果送至视频分析器或其他模块。反余弦变换模块主要进行二维反余弦变换。反扫描模块实现了两种扫描的解码，ZIGZAG和ALTERNATIVE扫描。反量化模块完成反量化算术计算、饱和以及非匹配控制。

③视频后处理模块：它把解码的子图像和用户菜单文本及图形重叠在解压的视频上，形成OSD菜单等。这种重叠是在输出到视频端口之前对己解码视频的数字混频，可把以4-8bit/pixel编码的720×480像素NTSC图像或720×576像素PAL图像重叠在MPEG视频序列上。

④输出视频编码模块：接收CCIR656格式的视频数据，并按不同的颜色空间模型和子载波频率进行转换，以产生需要的输出格式。此外，它还产生用于NTSC和PAL制式所需的各种同步信号，并插入到复合输出信号和亮度信号中去。

⑤音频接口：音频接口通过双向的串行口来传输经脉冲调制编码后的音频数据，数据格式为标准的I2s格式和S/PDIF（IEC958）格式。音频DAC接收音频数据后可转换出立体声或5.1声道的模拟信号输出到音频接口。

⑥内存控制器：主要包括存储器仲裁和SDRAM接口电路、flash接口电路。仲裁器从不同的模块接收请求信号，在一个时刻把存储器分配给其中某个模块占用。

基于单芯片的MPEG-2视频码流解码过程简述如下：

①输入码流先从通道接收送至输入缓冲区，然后通过内存控制器和DMA把码流数据传送到SDRAM中的缓冲区。当变长码解码器VLD缓冲区变空时，在SDRAM中的缓冲区的码流数据被读出至VLD缓冲区。

②变长码解码器和视频分析器互相配合对VLD缓冲区中的码流数据进行解码。如果是关于MPEG的头信息，这些数据通过视频分析器把它们存入参量寄存器去控制解码器。如果是关于运动的变长码，首先通过变长码解码器进行解码，然后送至视频分析器计算运动码，包括运动矢量等。如果是反余弦变换系数就先由变长码解码器解码，然后送至反扫描和反量化模块。反量化模块只是对非零系数进行反量化以加快处理速度。

③进行反扫描和反量化后，数据送到反余弦变换模块进行二维反余弦变换。反余弦变换的结果由运动补偿模块接收。

④对于帧内宏块，数据经过反余弦变换后通过DMA写入SDRAM中图像缓冲区。对于非帧内宏块，首先运动补偿模块通过运动矢量从SDRAM中读取预测图像数据，经过一些计算和反余弦变换的结果相加得到最后的像素值，再把它写入SDRAM中。

⑤一帧解码结束后，视频后处理模块从SDRAM中读取重建图像，进行OSD、子图像的叠加，然后送视频编码器去显示。

AC-3音频码流的解码过程简述如下：先从系统码流音频包中辨别和取出通道音频帧，接着对音频帧暂存，然后采用算法对音频帧解码，最后经过窗型滤波器滤波，形成连续的音频信号。

基于RISC CPU的处理能力及RAM容量考虑，DVD播放机有的在一个单任务流程里工作，有的则工作在实时操作系统下。系统的主框架就是一个循环，然后会有不同的中断服务例程（ISR），包括Timer ISR、IR ISR、ATA ISR等。另外就是针对各种状态的处理，包括VCD、CD、DVD、ROM、HDD等。系统运行时，主循环根据当时的状态，例如有键接收到或定时器到等，调用该例流程的状态处理程序来完成相应任务。任务执行完成后又返回主循环。播放机开机后，即从“主入口点”进入主程序，它包含3个基本子程序：

①电源状态检查：检查电源状态处于接通、待机、运行三种状态中的哪一种。

②初始化：对CPU、音频DAC，OSD、视频编码器及用户界面显示等进行初始化。

③主任务：主要完成对系统复位、系统启动、用户初始化、盘片驱动初始化以及任务表的设置和任务调度控制。一些音频及视频解码的实时任务被赋予了较高的优先级，而其他低优先级的背景任务只有在没有实时任务运行时才会运行。