DVD+ 포멧과 DVD- 포멧의 비교

  먼저 이 글은 cdfreaks의 article란에 Michael Spath 라는 아이디를 쓰는 유저분이 투고하신 글 임을 알려 드립니다. DVD 스텐다드가 하나로 정해지지 않고 여러개의 스텐다드가 우후죽순처럼 생겨나 업계나 유저들에게 혼란을 주던 시기에 DVD+ 스텐다드의 우수성을 알리기 위해 작성된 글로 보입니다. 매우 기술적이고 전문적인 부분을 다루고 있어 여러분의 DVD 스텐다드에 대한 이해를 도울 수 있을 것이라고 여겨집니다.(뒤로 갈수록 정보성 보다 목적성이 높아지는 글 같군요) 기술적 부분에 관해서는 파이어니어와 필립스 기술자들의 조언을 받았다고 하니 어느정도 객관성을 가진 글이라고 생각 됩니다. 위에도 말한 것처럼 매우 전문적인 내용이 많이 포함되어 있어 역자 역시도 개념의 이해에 많은 고생을 했습니다. 다시한번 역자가 이 글을 올리는 것은 스텐다드에 관한 논쟁을 하고자 함이 아니라 DVD 전반에 관한 여러분의 이해를 돕고자 함임을 알려 드립니다. 기술 용어의 사용이나 번역에 있어 틀린 부분이 있으면 많은 지적 바랍니다.

 

Pre-pits vs. ADIP

레코딩을 하기 위해서 공디스크는 보통 드라이브에 3가지 정보를 주어야 한다.

트래킹 - pit이 트랙을 따라 똑바로 홈을 팔 수 있도록 함
어드레스 - 드라이브가 올바른 위치에 쓸 수 있도록 함
스피드 - 디스크가 알맞은 속도로 회전하도록 함

DVD-R(w)는 트래킹과 스피드 정보가 wooble에 의해 전달되고 어드레스 정보는 ATIP 데이터(Absolute Time In Pregroove, wooble의 주파수변조)에 의해 전달된다.

DVD-R(w) 포멧은 트래킹과 스피드 정보를 전달하기 위해 느린 wooble(140,6KHz)을 사용하고 어드레스 정보는 land pre-pits(그루브 사이에 미리 기록되어 있던 pit)을 사용한다. groove 시그널 위에 pre-pit이 일정 넓이의 쐐기를 형성하는 식이다.

 

DVD+R(W) 포맷은 훨씬 빠른 wooble(817,4khz)을 사용하고 어드레스도 ADIP(ADdress In Pre-groove, wooble의 위상변조)에 의해 전달된다.

시그널 이론에 의하면 위상변조 방식이 pre-pits 방식보다 소음이 적고 따라서 ADIPs는 LPPs보다 다른 외적인 저해요소(전기 노이즈, 디스크 튕김, 초점이 맞지 않는 문제 등)들의 영향을 덜 받는 것이다. 드라이브에서 보통 나오는 소음이 아니라 특히 더 큰 소음은 DVD-R(W)에 데이터를 버닝 하면서 동시에 Pre-pits 정보를 읽으려 할 때 생긴다. 버닝 레이저에서 나오는 빛과 정보를 읽기 위한 빔이 서로 충돌을 일으키기 때문에 Pre-pits의 정보를 잘 읽을 수 없고 따라서 링킹이 정확하지 않을 위험성이 높아진다.

그리고 Pre-pits 기술은 소음도 많이 나지만 디스크의 회전 속도가 일정 이상을 넘기 힘든 문제도 있다. 높은 속도에서는 Pre-pits의 정보를 읽는 것이 힘들기 때문이다. DVD+R이 사용하는 위상변조기술의 경우는 좀 덜하다. wooble 시그널 상에 pre-pit 정보는 오직 pre-pit이 있는 곳에만 있지만 위상변조의 경우에는 하나의 완전한 전도된 위상 위에는 어디든지 정보가 있는 것이다. 스펙에 따르면 DVD-R(W)의 최소 pre-pit은 1T(1/26.16E6 s) 이고 DVD+R(W)의 wooble 주기는 32T 여서 훨씬 정보를 감지하기 쉽다고 한다.

pre-pit방식의 또 다른 단점은 마스터링 하기가 힘들다는 점인데 groove pre-pit 둘 다 커팅하려면 높은 정밀함이 요구되기 때문이다.

pre-pits 방식이 위상변조 방식보다 에러도 나기 쉽고 데이터를 제대로 읽지 못할 가능성도 크다. 하나의 ECC 블록에 pre-pits 방식은 192 비트의 정보를 저장한다. 192비트 중에 48비트는 어떠한 에러 수정 메커니즘으로도 고칠 수 없고 24비트는 24비트 그대로 인식되면 (A parity) 나머지 48비트 또한 24비트로 인식된다(B parity). 결국 이러한 조잡한 구조 때문에 pre-pits 방식으로 저장되는 데이터는 잃을 가능성이 커진다.

DVD+R의 ADIP의 크기는 4배정도 더 작다. 하나의 ADIP의 크기는 52비트이고 1개의 싱크 비트, 31개의 데이터 비트, 20개의 parity 비트(이것이 모든 데이터 비트를 보호한다)로 구성되어 있다. 하나의 ECC 블록은 4개의 ADIP로 되어 있으므로 총 204비트가 된다. 또한 각각의 ADIP는 완전한 ECC 블록 어드레스를 가지게 된다. 이 어드레스를 찾는 기술을 위해서 4배 작은 사이즈로 만들어 졌으며 이 기술을 사용하면 데이터를 찾을 때 상당한 속도 향상 효과를 볼 수 있다.

 

Defect management와 레코딩 퀄리티

DVD-RW에 비해 DVD+RW가 가지는 또 다른 이점은 DVD+MRW 스텐다드에 의해서 hardware defect management가 제공된다는 점이다. DVD+MRW 디스크에서는 ECC 블록에서 읽기/쓰기 작업을 수행할 동안에러가 발생하면 그 블록은 베드블록으로 지정되고 드라이브가 더 이상 사용하지 않는다. 그리고 만약 쓰기 작업 중이었다면 이 베드블록에 저장되어야 하는 데이터는 디스크의 다른 부분에 저장되는 것이다. 또 드라이브에 이런 데이터를 읽도록 명령하면 드라이브는 수정된 위치로부터 데이터를 불러오게 된다. 이런 일련의 절차는 오퍼레이션 시스템이나 드라이버/버닝 에플리케이션의 종류에 상관없이 어떠한 프로그램에서도 실행되며 연속된 섹터의 데이터를 읽어야 하는 작업을 요청 받으면 드라이브는 다양한 어드레스로부터 데이터를 읽어 들인다. 이러한 추상적인 층(層)을 Logical to Physical address translation이라고 한다.

한편 대부분의 사람들은 defect manager는 새로운 디스크를 구울 때에만 쓰이고 다 구워진 디스크를 잘못해서 손상시킨 경우에는 쓸모가 없다고 잘못 생각하고있다. 하지만 ECC 블록이 부분적으로 손상되어 수차례 다시읽기 시도를 실패하면 이런 데이터는 그 부분의 미디어가 닳아서 더 이상 읽을 수 없는 상태가 되기 전에 디스크 표면이 안전한 ECC 블록으로 옮겨지게 된다. 물론 ECC 블록의 데미지가 에러 수정 범위를 넘어서게 되면 그 데이터는 잃게 된다. 그러나 그 범위는 꽤 커서 PI/PO 커렉션은 6mm 이상 파열된 에러도 고칠 수 있다.

DVD+RW 스텐다드는 디스크가 작업을 수행 중이지 않을 경우 디스크의 결함을 체크하는 등의 백그라운드 검사를 실행한다. 물론 유저들은 언제든지 디스크를 쓰거나 읽을 수 있고 드라이브에서 배출할 수 도 있다. 그럴 경우 백그라운드 검사는 후에 정지된 곳에서부터 다시 시작된다. 이러한 기능들이 디스크의 수명을 연장시킬 수 있는 강력한 시스템을 구축하는 것이다. 유저가 일상적인 작업을 수행 중일 때에도 드라이브는 백그라운드에서 디스크의 표면을 검사하거나 데미지를 입은 데이터를 그렇지 않은 곳으로 옮기는 작업을 수행한다. 이처럼 defect management의 발전된 사용은 DVD+MRW 스펙에 이미 설명되어 있다. 끝으로 DVD+MRW는 MRW 포맷을 지원하지 않는 드라이브에서도 읽기는 지원된다는 장점도 있다.

비록 몇몇 DVD-R에서도 defect management(Persistent-DM and DRT-DM)를 지원하는 경우가 있지만 그것은 소프트웨어가 이런 기능을 지원하는 경우이므로 특정 프로그램을 실행시켜야만 하는 단점이 있다. 더군다나 DVD-RW 포맷은 +포멧과 구조가 다르므로 defect management를 실행하기에는 부적절한 구조를 가지고 있어 address translation 등도 소프트웨어에 의해 실현되어야 한다. 따라서 보다 고차원적 스펙에 따라 translation table이 디스크의 유저영역(user area)에 저장되어 있어야 한다- UDF2.0등이 좀 부실하지만 table의 예라고 할 수 있다. 이렇게 디스크 자체가 아니라 소프트웨어로 defect management를 지원하려면 완벽한 파일 시스템이 갖추어져 있어야 하므로 DVD-RW는 단순한 파일 저장이나 이미지 버닝에는 알맞지 않다고 할 수 있다. 더불어 DVD-RW는 +MRW 기술을 사용할 수 없지만 DVD+RW 미디어에선 UDF 2.0이 매우 잘 작동된다는 것도 +미디어의 이점이다.

DVD+R 디스크의 경우 같은 드라이브를 사용하더라도 라이팅 퀄리티가 더 좋게 나온다. DVD+R 디스크가 DVD-R 디스크보다 드라이브에 더 많은 정보를 제공하기 때문이다. CD-R과 같이 디스크마다 최상의 라이팅 퀄리티를 위한 세팅은 OPC(Optimum Power Control) 알고리즘 중의 Startup에서 찾을 수 있는데 이것은 pre-pits 블록이나 ADIP에 들어있는 데이터를 읽어 산출된 결과이다. OPC에서 DVD+R은 -R 보다 더 많고 더 정확한 정보를 제공한다. 그리고 4가지 스피드 모드(프라이머리, 어퍼 스피드, 노말, 4x+ 모드)마다 각각의 정보가 주어진다. 반면에 -포멧은 한가지 데이터만 주어진다. 알다시피 최적 라이팅 세팅은 레코딩 속도에 매우 민감하게 반응하므로 이점도 매우 중요하다. 또한 DVD-의 OPC 테스트 영역은 7088 섹터에 불과 하지만 DVD+는 32768섹터나 된다.

 

링킹

어떠한 이유로든 디스크 라이팅 도중 정지하거나 잠시 멈추었다면 새로운 데이터는 그 전의 것들과 링크되어야 한다. 링크는 매우 중요하면서도 까다로운 작업이므로 physical인 면에서나 logical인 면에서 많은 문제를 일으킨다. 먼저 두가지 포맷의 링킹하는 방법을 살펴보도록 하자.

DVD-R에는 2k 링킹, 32k 링킹, loss-less 링킹 3가지의 링킹 방법을 이용할 수 있다. 3가지 경우 모두에 ECC 블록 각각에 첫 번째 섹터에 처음 싱크가 있은 후에는 16바이트 정도 레코딩을 멈춘다. 같은 프레임의 15번째에서 17번째 바이트 사이에서 새로운 데이터의 레코딩이 다시 시작된다. 따라서 링킹의 정확도는 2 바이트이고 버려지는 공간은 각각 2KB, 32KB, 0byte 이다. 대신 loss-less 링킹은 DVD-R에서 오소링이 되지 않는다. DVD+R에서는 ECC 블록의 마지막 8채널 비트(4데이터 비트)에서 링킹이 수행된다. 따라서 링킹의 정확도는 -보다 4배 더 높다. 또 +스텐다드에서는 loss-less 링킹만 할 수 있으므로 버려지는 공간도 없다.

loss-less 링킹 방식이 사용될 때에도 DVD- 포맷은 pits가 디스크상에 연속적으로 존재하지 않기 때문에 몇 가지 PI/PO 에러가 날 가능성을 항상 내포하고 있다. 이러한 가능성을 최소로 줄이기 위하여 링킹 리전(linking region)의 위치가 매우 중요하다. -RW에서 링킹 리전은 유저 데이터 영역에 있는데 이 때문에 사용할 수 있는 바이트의 수가 줄어든다. 또 링킹이 최초의 싱크 다음에 일어나기 때문에 싱크 명령이 ECC 블록에 제대로 자리를 잡지 못해 두 번째 싱크 프레임 혹은 세 번째 싱크 프레임까지도 잃게 되는 경우가 생긴다. +RW 포맷에서는 링킹 리전이 PI바이트의 마지막 바이트에 위치하므로 유저 데이터의 모든 공간을 다 사용할 수 있다. 또한 링킹을 시도하는 위치가 ECC 블록의 마지막이므로 다음 ECC 블록에서 모든 싱크들이 올바로 실시된다. +RW는 링킹 리전을 위한 커렉션과 싱크 시프트(sync shift)를 위한 커렉션이 두 개의 ECC 블록에 나누어는 반면에 -RW는 양자 모두 단일의 ECC 블록에서 실행된다.

링킹은 physical level에서도 많은 문제들을 일으키는데 PUH가 HF 시그널을 읽는 것을 보면 링킹 리전은 다음의 그림처럼 보이게 된다.

Slicing level은 0과 1을 구분하는 디지털 경계선으로 reading HF 시그널의 중심에 있을수록 reading 퀄리티가 높아진다. slicing level이 올바른 위치에서 너무 많이 벗어나게 되면 run-lengths(3T to 14T)가 잘못 인식되어 디코딩 에러를 일으키게 된다. 그러나 앞에서 설명한 바와 같이 링킹이 백퍼센트 정확하지 못하므로 레코딩된 세션 사이에는 갭이 있게 마련이다. 그리고 그 갭이 클수록 slicing level은 중심에서 이탈하게 된다. 또 링킹된 레코딩 세션간에 다양한 physical 파라메타(레이저 파워, 미디아 특성, 레코딩 스피드)가 다를 수도 있기 때문에 둘 사이에 slicing level이 다를 수도 있다. slicing level의 차이가 너무 크면 에러가 발생한다. 따라서 세션 링킹의 갭, slicing level의 차이가 적을수록 레코딩 퀄리티나 미디어의 호환성이 더 좋아지는 것이다. -RW는 32T까지 링킹의 갭이 나타날 수 있고 slicing level의 차이에는 한계가 없다. 그러나 +RW는 8T의 링킹 갭, 어떤 조건에서도 한계치 이하의 slicing level의 차이 등의 장점이 있다. 이런 점 때문에 loss-less 링킹 방식에서 +RW가 physical level에서도 더욱 강한 면모를 보이게 된다.

 

 

 

 

 

다중 레코딩 세션과 호환성

부분적으로 DVD-R 디스크를 레코딩하고 바로 사용하면서, 남은 부분을 나중에 다시 레코딩하고 싶다면 border zones를 사용하면 된다. border zones를 사용한다는 것은 부분적으로 레코딩한 디스크가 스텐다드 DVD-ROM 플레이어에서 인식된다는 뜻이다. 따라서 모든 -R(W) 레코딩 세션은 border-in 영역에서 시작해서(최초의 것은 제외, 처음의 세션은 lead-in으로 시작한다.) border-out 영역에서 끝난다.

Border zone이 편리한 기능이기는 하지만 차지하는 용량은 놀랄 만큼 크다. 첫 번째 존의 크기는 32~96Mb이고 그 다음 존부터는 6~18Mb이다. 만약 3개의 세션을 레코딩한 디스크라면 132Mb를 차지하는 것으로 단지 세션간의 구획을 나누기 위하여 디스크 총 저장 용량의 2%이상을 차지하는 셈이다. 게다가 border-out과 border-in 구역은 같이 위에서 설명한 3가지 방식중 한가지로 링크되어 있어야 한다. 참고로 이유는 잘 모르겠지만 border-out은 lead-out 전에 위치하여야 하지만 border-in은 lead-in 앞이나 뒤에 위치할 수 있다.

반면에 다중 레코딩 세션이 DVD+R 디스크에서 사용될 경우 Intro zone과 Closure zone이 이용되고 둘을 합쳐 2Mb밖에 차지하지 않는다. 그러므로 +포멧은 3세션을 레코딩 하여도 4Mb밖에 필요하지 않은 것이다. 참고로 lead-out도 Closure zone뒤에 위치할 수 있다. DVD+R에서 다중 세션 레코딩을 할 때 또다른 장점은 유저들이 다음에 레코딩할 때를 위하여 섹터를 남겨 놓을 수도 있다는 것이다. 일명 Reserved Fragment라고 불리는 빈 공간은 유저들이 다음 레코딩때 파일을 저장하려고 보류해 놓은 '지정석' 같은 곳이다. 이런 기능은 디스크의 특정 위치에 파일 시스템 테이블을 저장시켜 놓고 나중에 디스크에 나머지 파일들을 레코딩 할 때 매우 편리하게 사용할 수 있다.

두가지 포맷을 비교할 때 호환성은 매우 민감한 주제이다. 하지만 감히 한번 비교해 보자. 미디어, 레코더의 퀄리티와 유저의 능력을 고정시켜 놓고 미디어의 logical level의 원인을 독립변수, 호환성을 종속변수로 놓자. 사실 두 포맷은 오리지널 DVD-ROM 스펙에선 금지 또는 보류되었던 lead-in 구조의 values(디스크 구조, 레코딩 밀도 등)를 사용한다. 따라서, 이런 values를 사용하므로, 다소 오래 되었거나 까다로운 플레이어에서는 인식하지 못하는 문제가 생긴다.

logical level에서의 호환 실패의 가장 대표적인 예가 'Book Type' field라는 것인데 이것은 디스크의 종류를 구별하는 것이다. 최초의 DVD-ROM 스펙은 book type에 오직 0만 쓸 수 있도록 되어 있었는데 나중에 각각의 레코딩 포맷들은 고유의 value를 가지게 되었다. 따라서 몇몇 오래된 플레이어가 0이 아닌 value를 가진 디스크의 인식에 실패하기 시작했다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 최신 DVD+R 스텐다드는 호환성을 제고하기 위하여 특별히 0 book type에서도 레코딩 할 수 있는 권한을 부여했다. 그리고 현재는 많은 드라이브 제조업체들이 이 문제를 프로그램으로 해결하고 있다. 그러나 DVD-R은 book type이 다른 여러 가지 정보들과 함께 공미디어의 pre-pits에 미리 새겨져 있기 때문에 이것이 불가능하다.
하지만 이점이 장점이 될 수도 있는데 DVD-R이 호환성은 떨어질 수 있지만 플레이어가 DVD-R 디스크는 확실하게 구별하므로 카피 프로텍션 세큐리티는 높일 수 있기 때문이다.

그리고 DVD- 포맷은 2k/32k 링킹 방식을 설명할 때 소개한 유저 데이터 영역에도 호환성을 저해하는 요소가 숨어 있다. 2k/32k 방식에서 사용되는 링킹 섹터는 보통의 데이터 섹터와는 다른 특별한 데이터 형식을 사용하게 된다. 그런데 이 value는 오리지널 DVD-ROM 스펙에서는 지원되지 않는 것이다. 이것이 호환성에 미치는 영향에 관한 연구는 아직 없지만 섹터 헤드는 디코딩 프로세스에서 매우 중요한 부분이므로 오리지널 DVD-ROM 스텐다드를 어기는 value를 사용하는 것은 안전하지 않다고 생각할 수 있다.

 

 

결론

DVD 포맷에 관하여 연구를 하는 동안 많이 생각해 보았지만 내 생각에는(전적으로 필자의 주관적 생각임) DVD-R 스텐다드는 DVD+R은 물론 DVD-RAM 스텐다드 보다도 조잡하게 만들어 진 것 같다. 그리고 비록 최신 -포멧에는 오리지널에 있던 문제를 고치기 위해 많은 노력을 한 흔적이 보이기는 하지만 그래도 여전히 기술적인 부분에서 + 포맷보다 열등하다. 그리고 그것은 원래 디자인상의 결함 - pre-pits등의 - 이 주 원인이다. 소니와 필립스가 파이오니어나 -포멧 진영의 기업보다 스텐다드를 구성하기 위해 투입된 시간과 스텐다드 구성 경험등이 더 많으므로 어쩔 수 없는 결과일지도 모른다. 또 소니와 필립스가 스텐다드를 더 나중에 발표하였으니 그것도 이점으로 작용했을 것이다.

비록 현재 논한 것들이 기술적인 문제들이라고 하는 사람도 있겠으나 디스크 포맷이란 어떤 드라이브가 주어진 미디어로 무엇을 - 보통 제품의 성능과 특징이라고 일컬어지는 것들 -할 수 있는가를 정의하는 것이다. 따라서 DVD+R의 기술적 이점이 더욱 빨리 발전되어 종래에는 더욱 강력하고 더욱 신뢰성 있는 드라이브를 제공할 것이다. 오늘날 벌써 + 드라이브가 - 드라이브의 성능을 넘어서고 있으며 + 포맷의 이점을 흡수한 드라이브는 더 한층 발전되어 그 차이는 점점 더 커질 것이라고 생각된다.