Proč Blu-ray nahradil standardní DVD pro filmy ve vysokém rozlišení

Psal se rok 1997. Technologie DVD konečně dorazila do domácností po celém světě a přinesla digitální audio a video z laboratoří do obývacích pokojů. Změnilo to způsob, jakým sledujeme filmy. Ale tato revoluce byla jen zahřívací.

V roce 2006 se průmysl připravoval na další posun. Na scénu vystoupil Blu-ray Disc (BD ). Slíbil, že snadno zvládne video a zvuk ve vysokém rozlišení. Fotografie. Data. Obrovské soubory. Standardní DVD prostě nemohla držet krok.

HowStuffWorks odbourává mechaniku Blu-ray. Podíváme se také na to, jak si tento formát vede v porovnání s ostatními uchazeči na trhu digitálního videa. Cíl je jednoduchý. Pochopte, proč na zvýšení kapacity úložiště záleželo.

Jednostranné standardní DVD pojme 4,7 GB dat. To stačí na dvouhodinový film ve standardním rozlišení. Můžete použít několik dalších materiálů. Zvláštní poznámky. Smazané scény. Komentáře.

Vysoké rozlišení mění matematiku. Obraz je mnohem jasnější. Vyžaduje přibližně pětinásobek šířky pásma. To znamená, že je zapotřebí pětinásobné zvýšení skladovací kapacity. S tím, jak jsou televizory ostřejší a studia usilují o lepší kvalitu, spotřebitelé potřebují přehrávače, které dokážou uložit více dat. Standardní disky spočívaly na stropě.

Blu-ray není jen nový formát disku. Jedná se o systém ukládání dat navržený pro práci s obrovským množstvím informací. Z počítače můžete nahrávat, ukládat a přehrávat video, digitální zvuk nebo soubory ve vysokém rozlišení (HD). Hlavní trumf? Kapacita.

Vezměte si jednovrstvý disk Blu-ray. Má stejnou fyzickou velikost jako DVD. Místo 4,7GB ale pojme až 27GB dat. To je obrovský skok.

Co v reálu znamená 27 GB?
– Získáte více než dvě hodiny videa ve vysokém rozlišení.
– Nebo asi 13 hodin videa ve standardním rozlišení.

Pokud potřebujete více místa, dvouvrstvý disk zvedá laťku. Ukládá až 50 GB. To vystačí na 4,5 hodiny HD obsahu. Nebo více než 20 hodin videa ve standardním rozlišení.

Vývojáři již uvažují o pohonech s ještě většími kapacitami. Technologie nestojí na místě.

Jak Blu-ray ukládá data

Než se ponoříme do technických detailů, je užitečné pochopit, proč je kapacita úložiště tak výrazně lepší než u disků DVD. Odpověď spočívá v laseru a čočce.

DVD používají červený laser s vlnovou délkou 650 nanometrů. Blu-ray využívá modrofialový laser. Vlnová délka je kratší – asi 405 nanometrů.

Kratší vlnová délka umožňuje laseru zaostřit na menší bod na disku. Menší tečky znamenají menší otvory a přistání. Menší prvky umožňují sbalit více dat do stejného fyzického prostoru.

Objektiv má také vyšší numerickou clonu. To dále zužuje zaměření. Fyzik zde musí udělat hlavní práci.

Struktura vrstev

Standardní DVD má jednu reflexní vrstvu. DVD-R nebo DVD+R má jednu záznamovou vrstvu. Disky Blu-ray mohou mít až dvě vrstvy a budoucí verze jich mohou mít více.

První vrstva je průsvitná. Laser jím prochází, aby dosáhl druhé vrstvy. To je důvod, proč dvouvrstvý disk pojme téměř dvakrát více dat než jednovrstvý disk.

Data jsou uložena ve spirále. Rozteč stop – vzdálenost mezi sousedními stopami – je na disku Blu-ray těsnější. Je to 0,32 mikronu. Rozteč stopy DVD je 0,74 mikronu. Hustší stopy znamenají více dat.

Proč je to pro uživatele důležité

Abyste toho využili, nepotřebujete znát nanometrovou matematiku. Musíte jen vědět, že na jeden disk se vejde celá sezóna televizního pořadu v HD kvalitě. Nebo film s vysokým datovým tokem bez kompresních artefaktů.

Pro distribuci softwaru to znamená, že velké instalace her nebo profesionálních video projektů se vejdou na jediné médium. Už žádné přepínání mezi více disky.

Srovnání s DVD

Rozdíl mezi Blu-ray a DVD je zřejmý.

Vlastnosti	DVD	Blu-ray
Vlnová délka laseru	650 nm (červená)	405 nm (modrofialová)
Kapacita jednovrstvého disku	4,7 GB	25 GB (často uváděno jako využitelná kapacita ~23 GB)
Kapacita dvouvrstvého disku	8,5 GB	50 GB
Track Step	0,74 um	0,32 um

Webová integrace a správa uživatelů

Blu-ray je víc než jen úložiště dat. Formát přidal novou úroveň interaktivity, kterou standardní DVD nenabízely. Ty se jen tak nedíváš. Připojíte se k Internetu a stáhnete si titulky nebo doplňkové materiály v reálném čase.

Uživatelská zkušenost se posouvá od pasivního prohlížení k aktivnímu ovládání. Můžete Nahrávat TV s vysokým rozlišením (HDTV) bez ztráty kvality. Nejedná se o kondenzovanou „kaši“. Můžete také okamžitě přeskočit na jakékoli místo na disku. Už žádné čekání, až laser najde správné místo.

Funkce jako nahrávání jednoho programu při sledování jiného na disku se staly standardem. Playlisty lze snadno vytvořit. Programy zapsané přímo na disk můžete upravovat nebo přeskupovat. Disk vám pomáhá automatickým vyhledáváním volného místa, abyste svůj oblíbený film omylem nepřepsali.

Fyzika modrého laseru

Jak se vejde tolik dat? Jednotky ukládají video a zvuk do zářezů – spirálovitých zářezů, které probíhají od středu k okraji. Laser čte druhou stranu – tuberkulózy. Více dat znamená menší důlkové drážky. Menší důlkové drážky vyžadují přesnější laser.

Standardní disky DVD používají červený laser. Blu-ray využívá modrý laser. Odtud název.

Modré světlo má kratší vlnovou délku při 405 nanometrech. Červené lasery pracují na vlnové délce 650 nanometrů. Tato kratší vlnová délka umožňuje, aby byl paprsek zaostřen těsněji. Čte důlkové drážky krátké až 0,15 mikronu (µm). To je více než polovina velikosti důlkových drážek na DVD.

Blu-ray také snížil rozteč skladeb z 0,74 mikronu na 0,32 mikronu. Menší jamkové drážky. Více hustých cest. Jednovrstvý disk Blu-ray pojme více než 25 GB. To je pětkrát více místa než na DVD.

Technická řešení pro kompenzaci naklonění disku

Disky vypadají podobně. Oba jsou tlusté 1,2 milimetru. Ale vnitřní struktura je jiná.

Disky DVD obsahují data mezi dvěma vrstvami polykarbonátu. Každá vrstva má tloušťku 0,6 mm. To způsobuje problém zvaný dvojlom. Laserové světlo se láme a rozděluje na dva samostatné paprsky. Pokud je rozdíl příliš velký, disk se stane nečitelným.

Nakloněný povrch způsobuje naklonění disku. Laserový paprsek je zkreslený. Tyto problémy ztěžují produkci DVD. Blu-ray je musel vyřešit jinak, aby se vyrovnal s vyšší hustotou dat.

Jak přesně formát tyto fyzické bariéry překoná, uvidíme v další části.

Proč “Blu-ray” a ne “Blue-ray”

Název pochází z modrého laseru a optického paprsku. Ale proč bylo „e“ odstraněno?

Výrobci záměrně odstranili „e“ ze slova „modrá“. Běžné slovo jako „modrá“ nelze registrovat jako ochrannou známku. Potřebovali jedinečné jméno. „Blu-ray“ se chytlo.

Proč disky Blu-ray netrpí problémy dvojlomu DVD

Klíčový technický rozdíl mezi Blu-ray a DVD nespočívá pouze v použití laserů. Je to o fyzice a o tom, kde přesně jsou data umístěna. Tradiční DVD jsou sendvič se záznamovou vrstvou vloženou mezi dvě vrstvy polykarbonátu, každá o tloušťce 0,6 mm. Pokud jste někdy zkoušeli číst ohnuté DVD, víte, v čem je problém. Tato tloušťka způsobuje dvojlom, zkreslení světla, které způsobuje rozptyl laserového paprsku. Data se stanou nečitelnými.

Blu-ray tento model mění. Data jsou umístěna na vrchní straně jedné vrstvy polykarbonátu o tloušťce 1,1 mm. Toto není náhodné rozhodnutí. Zcela zabraňuje dvojlomu. To má ale i další efekt: záznamová vrstva je blíže čočce čtecího mechanismu.

“Umístění dat nahoře zabraňuje dvojlomu, a proto eliminuje problémy s čitelností.”

Blízkost objektivu prakticky eliminuje problémy spojené s nesouosostí disku. Laser nemusí procházet velkým objemem materiálu, aby se dostal k datům. V důsledku toho se signál stává čistším. Už žádné přeskakování a chyby při čtení způsobené drobnými fyzickými defekty ve struktuře disku.

Paradox výrobních nákladů

Tady to začíná být zajímavé. Můžete předpokládat, že složitější návrh znamená vyšší výrobní náklady. Jednostranný přístup Blu-ray však ve skutečnosti šetří peníze ve fázi castingu.

Výroba DVD je choulostivý proces. Odlijete dva samostatné disky o tloušťce 0,6 mm a poté je slepíte. Záznamová vrstva je uprostřed. Tento proces vyžaduje extrémní přesnost. Jakékoli nepatrné posunutí nebo napětí v plastu může způsobit dvojlom. Je to pomalé. Je to vrtošivé. Je to drahé.

Blu-ray zjednodušuje výrobní řetězec. Vyrobíte pouze jeden disk o tloušťce 1,1 mm. To je vše. Jeden krok místo dvou. Žádné lepení a žádné vytváření sendvičů. Proces vstřikování se stává rychlejší a stabilnější. Úspory nákladů díky této optimalizované výrobní technologii jsou značné.

Rovnováha mezi ochranou a cenou

Samozřejmě zde existuje kompromis. Vzhledem k tomu, že datová vrstva je nyní blíže k povrchu, potřebuje ochranu. Na vnější stranu disku je nanesen tvrdý ochranný povlak. Chrání data před poškrábáním a otisky prstů. Toto je nezbytný doplněk. Bez něj by se disk stal během pár dní nepoužitelným.

Zdražuje tento dodatečný povlak výrobu disků Blu-ray ve srovnání s disky DVD? Ne. Úspory dosažené díky zjednodušenému procesu vstřikování kompenzují náklady na ochrannou vrstvu. Konečným výsledkem je disk, jehož výroba nestojí více než standardní DVD.

To je důvod, proč bylo Blu-ray od začátku schopné konkurovat cenou. Nešlo jen o vyšší kvalitu videa. Šlo o chytřejší design výroby. Silnější podklad není nevýhodou. To je základem jak pro lepší výkon, tak pro nižší výrobní náklady. Technologie funguje, protože bere v úvahu omezení světla. Obchodní model funguje, protože bere v úvahu rozpočtová omezení.

Rozdíl v rychlosti je první věc, která vás upoutá. Rychlost přenosu dat Blu-ray je 36 Mbps. Porovnejte to s limitem 10 Mbps standardních DVD. Nejde jen o drobné vylepšení. To je skok o generaci dopředu. Na jeden disk se vejde 25 GB dat. To stačí na celovečerní film ve vysokém rozlišení natočený za něco málo přes 90 minut.

Na stráži

Bezpečnost nikdy nebyla pro Blu-ray druhořadým problémem. Je zabudován na hardwarové úrovni. Moderní DVD je notoricky snadné kopírovat. Blu-ray disky jsou vybaveny bezpečným šifrovacím systémem. Toto není jen heslo. Toto je jedinečný identifikátor zabudovaný do struktury disku. Cíl je jednoduchý. Ochrana proti video pirátství a porušování autorských práv. Studios potřebovala způsob, jak zastavit „digitální“ kopírování, které sužovalo éru DVD. Blu-ray byla jejich odpověď.

Formáty

Tady to začíná být matoucí nebo možná flexibilní. V závislosti na tom, koho se ptáte, je architektura formátu tato.

DVD a CD byly původně média pouze pro čtení. Zaznamenané a přepisovatelné možnosti se objevily až po letech. Blu-ray tento krok vynechal. Byl od základu navržen tak, aby vyhovoval více formátům. To je důvod, proč při nákupu prázdných disků vidíte tolik zkratek.

• BD-ROM je určeno pro obsah pouze pro čtení. Myslete na předtočené filmy. Jedná se o digitální ekvivalent lisovaného CD.
• BD-R znamená nahrávatelné. Slouží k ukládání dat na PC. Po zapsání do něj nelze data vymazat.
• BD-RW – přepisovatelné. Také pro ukládání dat na PC. Tento disk můžete mnohokrát přepsat.
• BD-RE je další přepisovatelný formát. Ale je speciálně optimalizován pro záznam HDTV. Pokud k nahrávání živého televizního vysílání používáte Blu-ray rekordér, je to disk, který potřebujete.

„Na rozdíl od DVD a CD, které začínaly jako formáty pouze pro čtení a až později se přidaly zapisovatelné a přepisovatelné formáty, bylo Blu-ray původně vyvinuto v několika různých formátech.“

Rozmanitost formátů může být matoucí. Ale umožňuje vám to specializovat. BD-RE nepoužíváte k ukládání rodinných fotografií. Používáte BD-R. K záznamu hry nepoužíváte BD-ROM. Potřebujete flexibilitu.

Konkurenti Blu-ray

Formátová válka ještě neskončila. V další části se podíváme na některé konkurenty Blu-ray.

Výrobci chtěli, aby Blu-ray zcela ovládl trh DVD. Doufali v jasné vítězství. Realita se ale ukázala být více matoucí. JVC viděl tento přechod a postavil most. Vytvořili Hybridní Blu-ray/DVD. Tento hybrid pojal asi 33,5 GB. To umožnilo studiím vydávat videa ve starém i novém formátu na stejném fyzickém médiu. Byl to kompromis pro rozdělené publikum.

Blu-ray ale nebyl jediným hráčem na trhu. Trh byl přeplněný. Ostatní formáty soutěžily o svůj podíl na DVD koláči.

Konkurent HD-DVD

Na scénu dorazilo HD-DVD. Také známý jako AOD (Advanced Optical Disc). Společnosti Toshiba a NEC vyvinuly tento konkurenční standard. Ve skutečnosti byl vyvinut před příchodem běžného DVD. Skutečný vývoj začal až v roce 2003.

Hlavní výhodou byla cena. HD-DVD používalo stejný základní formát jako tradiční DVD. To znamenalo, že výrobci mohli používat stávající zařízení. Ušetřilo to peníze. To umožnilo provoz výrobních linek bez velkých kapitálových výdajů.

Skladovací kapacita byla konkurenceschopná. Jednovrstvé přepisovatelné HD-DVD s kapacitou 15 GB. Dvojvrstva dosáhla 30 GB. Na třívrstvé disky se vešlo 45 GB. Porovnejte to s limity Blu-ray 27 GB a 50 GB. Nepřepisovatelné HD-DVD obsahovaly o něco méně. Interaktivní funkce byly také v souladu se standardem HDi Blu-ray. Pokud chcete jít hlouběji do technologie, podívejte se na článek Jak funguje HD-DVD.

Další hráči v ringu

Blu-ray a HD-DVD dominovaly titulkům zpráv. Ale pole bylo širší. Warner Bros. Pictures vyvinuto HD-DVD-9. Tento systém využíval vyšší kompresi. Zkomprimoval asi dvě hodiny videa ve vysokém rozlišení na standardní DVD. Na přechodné období to byl mazaný trik.

Taiwan přispěl Forward Versatile Disc (FVD). Bylo to vylepšené DVD. Nabídl více úložného prostoru. Jednostranné disky pojaly 5,4 GB. Oboustranné verze dosáhly 9,8 GB. Čína představila Enhanced Video Disc (EVD). Další uchazeč o video ve vysokém rozlišení. Další formát, který by mohl zmást spotřebitele.

Profesionální použití

Technologie modrého laseru nebyla jen pro filmy. Společnost Sony vyvinula profesionální verze. Vytvořili XDCAM pro provozovatele vysílání a studia audiovizuálního obsahu. Vydali také ProData (Professional Disc for Data). To bylo určeno pro komerční ukládání dat. Například pro zálohování serverů. To udrželo trh s úložištěm s vysokou hustotou aktivní mimo domácí kino.

Budoucnost byla větší

25 GB nebo 50 GB se v té době zdálo jako hodně místa. Budoucnost ale slibovala ještě víc. Pioneer se už díval dopředu. Vyvíjeli optický disk s kapacitou 500 GB. To by překonalo většinu pevných disků PC.

Jak? Ultrafialové lasery. Vlnová délka je dokonce kratší než modrá. Kratší vlnová délka znamená menší datové prohlubně. Menší prohlubně znamenají více dat. Válka o ukládání dat právě začala.

Nejčastější dotazy ohledně Blu-ray

Co je to Blu-ray disk?
Blu-ray Disc je vysokokapacitní optický formát disku. Ukládá video, audio a počítačová data ve vysokém rozlišení. Na disk lze uložit až 256 GB dat.

Jsou disky Blu-ray zastaralé?
Ne. Nejsou zdaleka zastaralé. Fyzická média mají stále své místo.

Jaký je rozdíl mezi DVD a Blu-ray?
Hlavní rozdíl je v rozlišení. Blu-ray nabízí vyšší rozlišení než DVD.

Ještě více informací

Související články HowStuffWorks

• Jak fungují DVD

• Jak funguje HD-DVD

• Jak fungují CD

• Jak funguje digitální televize

• Jak funguje HDTV

• Jak disky Flexplay DVD fungují

• Jak funguje domácí kino?

• Jak funguje formátování videa

• Jaký je rozdíl mezi DVD-Audio a CD?

Další užitečné odkazy

• Blu-ray.com

• Asociace disků Blu-ray

• Nejčastější dotazy týkající se disků Blu-ray

• BBC News: Na DVD se vejde ‘100krát více’ – 28. září 2004

• CNET News: Blu-ray Burns for Interactive Content – 17. srpna 2004

Zdroje

• Sony dodá Blu-ray tituly 20. června, CNET News, 13. června 2006

• Arnold, Thomas K. “Techies Improve on DVDs,” USA Today, 19. dubna 2004, str. B.06.

• Pozadí technologie Blu-ray Disc, Blu-ray disk.

• “BDF oznamuje další kroky při zavádění Blu-ray disku jako nového formátu optického disku.” Tisková zpráva BDF. 8. ledna 2004

• Formáty a technologie Blue Laser HD DVD, Disctronics.com.

• “Blu-ray disk poskytne pětinásobnou kapacitu disku DVD disků se srovnatelnými náklady na disk.” Tisková zpráva BDF. Blu-ray Disc, 29. března 2004

• Nejčastější dotazy ohledně Blu-ray, Blu-ray.com

• Frauenheim, Ed. Bitva o standardy by mohla zasáhnout obě strany, CNET news.com, 17. srpna 2004

• Labriola, Done. “Blue Lasers Boost DVD Capacity,” PC Magazine, srpen 2004, str. 30.

• Velkokapacitní optický diskový formát pro záznam videa “Blu-ray” Disc zaveden, Blu-ray Disc Tisková zpráva, 19. února 2002

• Parisi, Paulo. “Velká debata o DVD,” Hollywood Reporter, 13. dubna 2004, str. S13.

• Shawe, Jaku. Matsushita představuje Blu-ray DVD rekordér, NewsFactor Innovation, 30. června 2004

• Shim, Richarde. Blu-ray Burns for Interactive Content, CNET News.com, 17. srpna 2004.

• Shim, Richarde. Sony svítí na plány Blu-ray DVD, CNET News.com, březen 2003

• Smith, Tony. DVD Forum Punts Blue Laser HD-DVD, The Register, 15. dubna 2004

• Co je to Blu-ray?, Blu-ray.com