Blu-ray Disc

Робота з оптичними дисками
Типи оптичних дисків
Формати
Технології захисту
Blu-ray диск Panasonic, об'єм 50 Гб, в картріджі

Blu-ray Disc, BD ( англ. blue ray - Синій промінь і disc - Диск; написання blu замість blue - навмисне) - формат оптичного носія, що використовується для запису з підвищеною щільністю і зберігання цифрових даних, включаючи відео високої чіткості. Стандарт Blu-ray був спільно розроблений консорціумом BDA. Перший прототип нового носія був представлений в жовтні 2000. Сучасний варіант представлений на міжнародній виставці споживчої електроніки Consumer Electronics Show ( CES), яка пройшла в січні 2006. Комерційний запуск формату Blu-ray пройшов навесні 2006 року.

Blu-ray (букв. "синій промінь") отримав свою назву від використання для запису і читання короткохвильового (405 нм) "синього" (технічно синьо-фіолетового) лазера. Буква "e" була навмисно виключена із слова "blue", щоб отримати можливість зареєструвати товарний знак, так як вираз "blue ray" є часто використовуваним і не може бути зареєстрована як товарний знак.

З моменту появи формату в 2006 році і до початку 2008 року у Blu-ray існував серйозний конкурент - альтернативний формат HD DVD. Протягом двох років багато найбільші кіностудії, які спочатку підтримували HD DVD, поступово перейшли на Blu-ray. Warner Brothers, остання компанія, що випускала свою продукцію в обох форматах, відмовилася від використання HD DVD у січні 2008 року. 19 лютого того ж року Toshiba, творець формату, припинила розробки в області HD DVD. Ця подія поклала край так званій другій "Війні форматів". [1]


1. Варіації і розміри

Одношаровий диск Blu-ray (BD) може зберігати 23,3 ГИНУВ (25 ГБ), двошаровий диск може вмістити 46,6 ГИНУВ (50 ГБ), тришаровий диск може вмістити 100 ГБ, чотиришаровий диск може вмістити 128 ГБ. Ще в кінці 2008 року японська компанія Pioneer демонструвала 16 - і 20-слойні диски на 400 і 500 ГБ, здатні працювати з тим же самим 405-нм лазером, що і звичайні BD-плеєри. Компанія Pioneer Electronics вже представила привід BDR-206MBK підтримуючий тришаровий диск 100 ГБ і чотиришаровий диск 128 ГБ. Диски мають наступну індексацію BD-R XL [2].

5 жовтня 2009 японська корпорація TDK повідомила про створення записуваного Blu-ray диска ємністю 320 гігабайт. Новий десятіслойний носій повністю сумісний з існуючими приводами, повідомляє сайт TechOn. [3]

На даний момент доступні диски BD-R (одноразова запис), BD-RE (багаторазова запис), BD-RE DL (багаторазова запис) місткістю до 46,6 ГИНУВ (50 ГБ), в розробці знаходиться формат BD-ROM. BD-R диски також можуть бути LTH типу. На додаток до стандартних дисків розміром 120 мм, випущені варіанти дисків розміром 80 мм для використання в цифрових фото - і відеокамерах місткістю 14,5 ГИНУВ (15,6 ГБ).

Тип Фізичний розмір Одношарова місткість Двошарова місткість
Стандартний диск 12 см 25 ГБ / 23866 МІБ / 25025314816 Б 50 ГБ / 47732 МІБ / 50050629632 Б
Мінідиск 8 см 7,8 ГБ / 7430 МІБ / 7791181824 Б 15,6 ГБ / 14860 МІБ / 15582363648 Б

2. Технічні особливості

2.1. Лазер і оптика

У технології Blu-ray для читання і запису використовується синьо-фіолетовий лазер з довжиною хвилі 405 нм. Звичайні DVD і CD використовують червоний і інфрачервоний лазери з довжиною хвилі 650 нм і 780 нм відповідно (635 нм для DVD-R for Authoring).

Таке зменшення дозволило звузити доріжку удвічі в порівнянні із звичайним DVD-диском (до 0,32 мкм) і збільшити щільність запису даних.

Більш коротка довжина хвилі синьо-фіолетового лазера дозволяє зберігати більше інформації на 12-сантиметрових дисках того ж розміру, що й у CD / DVD. Ефективний розмір плями", на якому лазер може сфокусуватися, обмежений дифракцією і залежить від довжини хвилі світла і числової апертури лінзи, використовуваної для його фокусування. Зменшення довжини хвилі, використання числової апертури (0,85, у порівнянні з 0,6 для DVD), високоякісної двохлінзових системи, а також зменшення товщини захисного шару в шість разів (0,1 мм замість 0,6 мм) надало можливість проведення якіснішого і коректного течії операцій читання / запису. Це дозволило записувати інформацію в менші крапки на диску, а значить, зберігати більше інформації у фізичній області диска, а також збільшити швидкість зчитування до 432 Мбіт / с.


2.2. Швидкість запису

Швидкість привода Швидкість передачі даних Час запису Blu-Ray дисків (хв)
Мбіт / с Мбайт / с Одношарові Двошарові
1X 36 4,5 90 180
2X 72 9 45 90
4X 144 18 23 45
6X 216 27 15 30
8X 288 36 12 23
12X 432 54 8 15

2.3. Технологія твердого покриття

Через те, що на дисках Blu-Ray дані розташовані занадто близько до поверхні, перші версії дисків були украй чутливі до подряпин і інших зовнішніх механічних впливів, через що вони були укладені в пластикові картриджі. Цей недолік викликав великі сумніви щодо того, чи зможе формат Blu-ray протистояти HD DVD - стандарту, який у той час розглядався як основний конкурент Blu-ray. HD DVD, крім своєї більш низької вартості, міг нормально працювати без картриджів, так само як і формати CD і DVD, що робило його більш зручним для покупців, а також більш цікавим для виробників і дистриб'юторів, яким було невигідно нести додаткові витрати на виготовлення картриджів.

Вирішення цієї проблеми з'явилося в січні 2004 з появою нового полімерного покриття, яке дало дискам більш якісну захист від подряпин і пилу. Це покриття, розроблене корпорацією TDK, одержало назву "Durabis". Воно дозволяє очищати BD за допомогою паперових серветок, які можуть завдати пошкодження CD і DVD. Формат HD DVD має ті ж недоліки, оскільки ці диски виробляються на основі старих оптичних носіїв.


2.4. Кодеки

Кодек використовується для перетворення відео і аудіо -потоку і визначає розмір, який відео займатиме на диску. Майже у всіх відеодисках, які з'являться на початку, використовуватиметься кодек MPEG-2.

На даний момент в специфікацію формату BD-ROM включена підтримка трьох кодеків : MPEG-2, який також є стандартним для DVD; MPEG-4 H.264/AVC кодек і VC-1 - новий швидко розвивається кодек, створений на основі Microsoft Windows Media 9. При використанні першого кодека на один шар можливо записати близько двох годин відео високої чіткості, інші два сучасних кодека дозволяють записувати до чотирьох годин відео на один шар.

Для звуку BD-ROM підтримує лінійний (незжатий) PCM, Dolby Digital, Dolby Digital Plus, DTS, Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio і Dolby Lossless (формат стиснення даних без втрат, також відомий як Meridian Lossless Packing ( MLP).


2.5. Сумісність

Хоча Асоціація Blu-ray дисків і не зобов'язує виробників програвачів, вона настійно рекомендує їм давати можливість Blu-ray-пристроїв програвати диски формату DVD для забезпечення зворотної сумісності.

Більше того, компанія JVC розробила технологію, яка дозволяє наносити на один диск як фізичну область для DVD, так і для BD, отримуючи, таким чином, комбінований BD / DVD диск. Прототипи дисків були показані на міжнародній виставці споживчої електроніки CES, що пройшла в січні 2006 року. На даний момент у покупців з'явилася можливість купити диск, який можна буде програвати як в DVD-програвачах, так і в BD-програвачах, отримуючи картинку різної якості.


2.6. Коди регіонів

Відеофільми формату Blu-ray мають відмінні від DVD коди регіонів. Існують 3 регіону [4] :

Код Регіон
1 або A Америка, Східна і Південно-Східна Азія (виключаючи Китай), Океанія
2 або B Європа (крім країн СНД), Гренландія, Африка, Близький Схід (аж до Туреччини та Ірану), країни Кавказу, Австралія, Нова Зеландія
3 або С Центральна і Південна Азія, Росія, Монголія, Країни СНД (крім кавказьких), Китай

2.7. Системи захисту авторських прав

У форматі Blu-ray застосований експериментальний елемент захисту під назвою BD +, який дозволяє динамічно змінювати схему шифрування. Варто схемі шифрування бути зламаною, як виробники можуть оновити її, і всі подальші копії будуть захищені вже новою схемою. Таким чином, одиничний злом шифру не дозволить скомпрометувати всю специфікацію на весь період її життя. Також буде використана технологія Mandatory Managed Copy, яка дозволяє користувачам робити легальні копії відеоінформації в захищеному форматі, цю технологію розробила компанія Hewlett-Packard і зажадала її включення у формат. Саме відсутність можливості динамічно міняти схему шифрування дозволило створити програму DeCSS.

Наступний рівень захисту, яким володіють диски - це технологія цифрових водяних знаків "ROM-Mark". Вона буде жорстко "прошита" в ПЗУ приводів при виробництві, що не дозволить програвачу відтворювати вміст без спеціальної прихованої мітки, яку, за твердженням Асоціації, буде неможливо підробити. Так шляхом жорсткого регулювання і ліцензування заводів відбиратимуться виробники дисків, яким буде поставлене спеціальне устаткування.

На додаток до цього, всі Blu-ray програвачі зможуть видавати повноцінний відеосигнал тільки через захищений шифруванням інтерфейс або незахищений аналоговий інтерфейс.

Захист Blu-ray була зламана 20 січня 2007 [5]. У відповідь на це Асоціація BDA прискорила час випуску BD-Plus (Blu-Disc +), який був зламаний у вересні 2008 [6]


3. Програмні стандарти

3.1. Файлова система

Blu-ray з AVCHD використовують Universal Disk Format ( UDF) 2.50 або 2.60

4. Технології

4.1. BD-Live

Логотип технології BD-Live

BD-Live (Blu-ray Disc - Live) - технологія Sony, використовувана в Blu-ray дисках для реалізації інтерактивних функцій.

Функція BD-Live надає доступ до світу інтерактивних розваг: інтернет-іграм, конкурсам та іншим інтернет сервісам. Після активації BD-Live також з'являється можливість завантаження додаткових матеріалів про фільм, яких немає на диску, наприклад, ексклюзивні відеоролики або інтерв'ю з акторами та режисером. Для доступу до цих матеріалів необхідно відвідати спеціальну сторінку, присвячену фільму, і завантажити потрібну інформацію.

Офіційний сайт BD-Live (Англ.)


4.2. LTH Type

LTH (Low To High) - технологія, яка спрощує і знижує вартість виробництва записуваних дисків BD-R (болванок) на поточному обладнанні виробників DVD-R дисків. Використовується органічний матеріал, як і в CD / DVD болванках. У магазинах LTH Type диски позиціонуються як BD-R для запису даних, але, зрозуміло, підходять для запису будь-якого вмісту. Проблема в тому, що не всі Blu-ray пристрої (головним чином відеоплеєри) можуть писати і читати цей формат - не пізнають LTH диски, однак більшість пристроїв працює з ними після поновлення своєї мікропрограми (прошивки).

Див наприклад, Verbatim BD-R LTH Type Compatibility. [7] [8]

Насправді, LTH формат програє в якості запису (органічний шар цих дисків проти неорганічного у звичайних BD-R) і на даний момент відстає за технічними властивостями - важко форсувати швидкість читання і запису таких дисків. Формат замислювався як альтернатива, з метою спростити масове виробництво болванок і, як наслідок, знизити кінцеву вартість BD-R "LTH Type" для споживача.

Органічний записуваний шар застосовується у всіх болванках CD і DVD. Неорганічний шар припускає істотно більш надійну запис і застосовується в звичайних BD-R болванках, а також M-ARC дисках. [9]

Цікаво, що болванки формату HD DVD-R теж мали органічний записуваний шар. Так, робоча поверхня BD-R "LTH Type" і HD DVD-R має золотисто-жовтий колір, на відміну від звичайних BD-R дисків.


4.3. BDXL

Подальший розвиток формату BD. Об'єм збільшений до 100 ГБ (3-х слойні диски) і 128 ГБ (4-х слойні диски) [10].

Диски BDXL не можуть читатися на приводах BD, але приводи BDXL можуть читати BD диски.

Про створення дисків BDXL заявили Sony, Sharp, TDK, Verbatim, Panasonic.

4.4. IH-BD

Двуслойний гібрид з шарів формату BD-ROM і BD-RE.

Диски несумісні з існуючими приводами.

4.5. Відмінності у специфікаціях Blu-ray дисків

Одношаровий Двошаровий Тришаровий Чотиришаровий
Тип диска R, RE чи ROM [11] R або RE R
Ємність 25 ГБ 50 ГБ 100 ГБ 128 ГБ
Ємність шару 25 ГБ 33,4 ГБ 32 ГБ
Мінімальна довжина піта 0,149 мкм 0,112 мкм 0,117 мкм
Коливання доріжки 0,32 мкм
Модуляція 17PP
Корекція помилок Код Ріда - Соломона з підкодів виявлення пакетних помилок BIS
Розмір сектора / блоку 2 кБ / 64 кБ
Режим зчитування - Режим зворотного зчитування
Швидкість запису даних RE: 1x [12], 2x R: 1x. 2x. 4x (дод.), 6x (дод.) RE: 2x R: 2x, 4x R: 2x, 4x
Швидкість передачі даних 36 - 216 Мб / с 72 - 144 Мб / с

Примітки

  1. Війна форматів Blu-ray і HD DVD - lenta.ru / story / format /. Lenta.ru. Читальний - www.webcitation.org/61CYEQ8aF з першоджерела 25 серпня 2011.
  2. Pioneer releases BDXL-ready Blu-ray writer in the US | TechConnect Magazine - www.tcmagazine.com/tcm/news/hardware/33878/pioneer-releases-link16
  3. TDK анонсувала Blu-ray диск ємністю 320 гігабайт - lenta.ru/news/2009/10/05/tdk /
  4. Помилка у виносках ? : Невірний тег ; для виносок BD-regions не зазначений текст
  5. Blu-ray and AACS - Doom9's Forum - forum.doom9.org/showthread.php? t = 120869
  6. Finally handling BD + (?) - Doom9's Forum - forum.doom9.org/showthread.php? t = 140571
  7. Blu ray Media - BD-R LTH Discs - www.verbatim.com/subcat/optical-media/blu-ray/lth/
  8. BD-R 2x LTH Type Burner Compatibility - www.verbatim.ru/includes/binary_details.php3?id=6397
  9. Millenniata Permanent Optical Archive Storage - Home - www.millenniata.com/
  10. White Paper Blu-ray Disc Rewritable Format (BDXL) - www.blu-raydisc.com/Assets/Downloadablefile/BD-RE_Part3_V4.0_WhitePaper-18194.pdf
  11. BD-R - диск для однократного запису, BD-RE - перезаписуваний диск для багаторазового запису, BD-ROM - незапісиваемий диск, проводиться штампуванням
  12. Стандартна швидкість 1x = 36 Мб / с