Waarom Blu-ray standaard dvd voor HD-films heeft vervangen

Het was 1997. De dvd-technologie werd eindelijk overal in huis geïntroduceerd, waardoor digitaal geluid en video uit het laboratorium naar de woonkamer werden gesleept. Het veranderde de manier waarop we films keken. Maar die revolutie was slechts het opwarmertje.

In 2006 bereidde de sector zich voor op een nieuwe verschuiving. De Blu-ray Disc (BD ) verscheen op het toneel. Het beloofde met gemak high-definition video en audio te verwerken. Foto’s. Gegevens. Enorme bestanden. Standaard dvd’s konden het simpelweg niet bijhouden.

HowStuffWorks legt de werking achter Blu-ray uit. We kijken ook hoe dit formaat zich verhoudt tot andere digitale videokandidaten. Het doel is eenvoudig. Begrijp waarom de opslagsprong ertoe deed.

Een enkelzijdige standaard-dvd kan 4,7 GB aan gegevens bevatten. Dat is genoeg ruimte voor een twee uur durende film in standaarddefinitie. Je zou er misschien wat extra’s in kunnen stoppen. Functies. Verwijderde scènes. Commentaar.

Hoge definitie verandert de wiskunde. Het beeld is veel duidelijker. Het vereist ongeveer vijf keer meer bandbreedte. Dat betekent vijf keer zoveel opslagruimte. Naarmate tv’s scherper worden en studio’s aandringen op betere kwaliteit, hebben consumenten spelers nodig die meer gegevens kunnen bevatten. Standaardschijven raakten een muur.

Blu-ray is niet alleen een nieuw schijfformaat. Het is een opslagengine die is ontworpen om enorme hoeveelheden gegevens te verwerken. U kunt het opnemen, opslaan en high-definition video, digitale audio of computerbestanden afspelen. Het belangrijkste verkoopargument? Capaciteit.

Denk eens aan een single-layer Blu-ray. Het heeft dezelfde fysieke grootte als een dvd. Maar in plaats van 4,7 GB kan er maximaal 27 GB aan gegevens worden opgeslagen. Dat is een enorme sprong.

Wat betekent 27 GB in reële termen?
– Je krijgt meer dan twee uur aan high-definition video.
– Of ongeveer 13 uur standaarddefinitievideo.

Als je meer ruimte nodig hebt, verbetert de dubbellaagse schijf het spel. Er kan maximaal 50 GB worden opgeslagen. Dat is genoeg voor 4,5 uur HD-content. Of meer dan 20 uur standaardvideo.

Ontwikkelaars kijken al naar schijven met nog hogere capaciteiten. De technologie staat niet stil.

Hoe Blu-ray gegevens opslaat

Voordat we in de technische constructie duiken, helpt het om te begrijpen waarom de capaciteit zoveel hoger is dan die van een dvd. Het antwoord ligt in de laser en de lens.

Dvd’s gebruiken een rode laser met een golflengte van 650 nanometer. Blu-ray maakt gebruik van een blauwviolette laser. De golflengte is korter: ongeveer 405 nanometer.

Door een kortere golflengte kan de laser scherpstellen op een kleinere plek op de schijf. Kleinere plekken betekenen kleinere putten en landen. Dankzij kleinere functies kunt u meer gegevens in dezelfde fysieke ruimte opslaan.

De lens heeft ook een groter numeriek diafragma. Dit verscherpt de focus nog verder. Het is de natuurkunde die het zware werk doet.

De laagstructuur

Een standaard-dvd heeft één reflecterende laag. Een DVD-R of DVD+R heeft één opnamelaag. Blu-ray-schijven kunnen maximaal twee lagen bevatten, en mogelijk meer in toekomstige versies.

De eerste laag is semi-transparant. De laser leest er doorheen om de tweede laag te bereiken. Dit is de reden waarom een ​​dubbellaagse schijf bijna het dubbele van de gegevens kan bevatten van een enkellaagse schijf.

De gegevens worden opgeslagen in een spiraalvormig spoor. De track pitch (de afstand tussen aangrenzende tracks) is kleiner op een Blu-ray Disc. Het is 0,32 micrometer. De track pitch van een dvd is 0,74 micrometer. Strakkere tracks betekenen meer data.

Waarom dit belangrijk is voor gebruikers

U hoeft de nanometerwiskunde niet te kennen om hiervan te profiteren. Je hoeft alleen maar te weten dat één schijf een volledig seizoen van een tv-programma in HD kan bevatten. Of een film met een hoge bitsnelheid zonder compressieartefacten.

Voor softwaredistributie betekent dit dat grote game-installaties of professionele videoprojecten op één medium passen. Nooit meer jongleren met meerdere schijven.

Vergelijking met dvd’s

Het verschil tussen Blu-ray en DVD is groot.

Kenmerk	dvd	Blu-ray
Lasergolflengte	650 nm (rood)	405 nm (blauwviolet)
Enkellaagse capaciteit	4,7 GB	25 GB (vaak genoemd als ~23 GB bruikbaar)
Dubbellaagse capaciteit	8,5 GB	50 GB
** Volg

Internetintegratie en gebruikerscontrole

Blu-ray gaat niet alleen over opslag. Het formaat introduceerde een nieuwe laag van interactiviteit die standaard-dvd’s nooit boden. Je kijkt niet alleen. U maakt verbinding met internet en haalt direct ondertitels of bonusfuncties op.

De gebruikerservaring verschuift van passief kijken naar actief beheer. U kunt high-definition televisie (HDTV) opnemen zonder kwaliteitsverlies. Het is geen gecomprimeerde puinhoop. U kunt ook direct naar een willekeurige plek op de schijf gaan. U hoeft niet meer te wachten tot de laser zoekt.

Functies zoals het ene programma opnemen terwijl je naar een ander programma kijkt op de schijf werden standaard. Afspeellijsten zijn eenvoudig te maken. U kunt programma’s bewerken of opnieuw ordenen die rechtstreeks op de schijf zijn opgenomen. De schijf helpt u hierbij door automatisch naar een lege ruimte te zoeken, zodat u uw favoriete film niet overschrijft.

De natuurkunde van de blauwe laser

Hoe past het in zoveel gegevens? Schijven slaan video en audio op in pits : spiraalvormige groeven die van het midden naar de rand lopen. Een laser leest de andere kant: de hobbels. Meer data betekent kleinere putten. Kleinere putten hebben een nauwkeurigere laser nodig.

Oude dvd’s gebruiken een rode laser. Blu-ray maakt gebruik van een blauwe laser. Vandaar de naam.

Het blauwe licht heeft een kortere golflengte van 405 nanometer. Rode lasers bevinden zich op 650 nanometer. Door die kortere golflengte kan de straal scherper worden scherpgesteld. Er worden putjes gelezen die slechts 0,15 micron (μm) lang zijn. Dat is meer dan de helft van de grootte van dvd-pits.

Blu-ray heeft ook de track pitch aangescherpt van 0,74 micron naar 0,32 micron. Kleinere putten. Strakkere sporen. Een Blu-ray-schijf met één laag bevat meer dan 25 GB. Dat is vijf keer zoveel ruimte als een dvd.

Techniek rond schijfkanteling

De schijven lijken op elkaar. Beide zijn 1,2 millimeter dik. Maar de interne structuur is anders.

Dvd’s plaatsen gegevens tussen twee lagen polycarbonaat. Elke laag is 0,6 mm dik. Dit veroorzaakt een probleem dat dubbele breking wordt genoemd. Het laserlicht breekt in twee afzonderlijke stralen. Als de schijf te breed splijt, wordt de schijf onleesbaar.

Een gekanteld oppervlak veroorzaakt schijfkanteling. De laserstraal vervormt. Deze problemen maken de productie van dvd’s complex. Blu-ray moest ze anders oplossen om met een hogere datadichtheid om te gaan.

We zullen hierna precies zien hoe het format deze fysieke obstakels overwint.

Waarom “Blu-ray” en niet “Blue-ray”

De naam komt van de blauwe laser en de optische straal. Maar waarom zou je de “e” laten vallen?

Fabrikanten hebben de “e” opzettelijk uit het “blauw” gelaten. Een alledaags woord als ‘blauw’ kan geen handelsmerk zijn. Ze hadden een unieke naam nodig. “Blu-ray” bleef hangen.

Waarom Blu-ray-schijven geen last hebben van dubbele brekingsproblemen bij dvd’s

Het belangrijkste technische verschil tussen Blu-ray en dvd gaat niet alleen over lasers. Het gaat over natuurkunde en waar je de gegevens plaatst. Traditionele dvd’s plaatsen de opnamelaag tussen twee polycarbonaatlagen van 0,6 mm. Als je ooit hebt geprobeerd een vervormde dvd te lezen, ken je het probleem. Die dikte veroorzaakt dubbele breking: een vervorming van het licht waardoor de laserstraal verstrooid raakt. De gegevens worden onleesbaar.

Blu-ray draait dit model om. Het plaatst de gegevens bovenop een enkele polycarbonaatlaag van 1,1 mm dik. Dit is niet willekeurig. Het voorkomt dubbele breking volledig. Maar het doet ook nog iets anders. Het brengt de opnamelaag dichter bij de objectieflens van het leesmechanisme.

“Het feit dat de gegevens bovenaan staan, voorkomt dubbele breking en voorkomt daarmee leesbaarheidsproblemen.”

Deze nabijheid elimineert vrijwel alle problemen met het kantelen van de schijf. De laser hoeft niet door zoveel materiaal te reizen om de gegevens te bereiken. Het resultaat is een schoner signaal. Geen overslaan meer. Geen leesfouten meer veroorzaakt door kleine fysieke onvolkomenheden in de structuur van de schijf.

De productiekostenparadox

Hier wordt het interessant. Je zou kunnen aannemen dat een complexer ontwerp hogere productiekosten betekent. Maar de enkellaagse aanpak van Blu-ray bespaart feitelijk geld tijdens de vormgevingsfase.

Het maken van dvd’s is een delicate dans. Je spuitgiet twee afzonderlijke schijven van 0,6 mm. Vervolgens lijm je ze aan elkaar. De opnamelaag bevindt zich in het midden. Dit proces vereist uiterste precisie. Elke kleine verkeerde uitlijning of spanning in het plastic kan dubbele breking veroorzaken. Het is langzaam. Het is kieskeurig. Het is duur.

Blu-ray vereenvoudigt de keten. U vormt slechts één schijf van 1,1 mm. Dat is alles. Eén stap in plaats van twee. Geen lijmen. Geen sandwichen. Het spuitgietproces is sneller. Het is stabieler. De kostenbesparingen als gevolg van deze gestroomlijnde productie zijn aanzienlijk.

Bescherming in evenwicht brengen met prijs

Natuurlijk is er een afweging. Omdat de datalaag nu dichter bij het oppervlak wordt blootgesteld, heeft deze bescherming nodig. Aan de buitenkant van de schijf is een harde coating aangebracht. Hierdoor zijn de gegevens beschermd tegen krassen en vingerafdrukken. Het is een noodzakelijke toevoeging. Zonder dit zou de schijf binnen enkele dagen onbruikbaar zijn.

Maakt deze extra coating Blu-ray-schijven duurder om te maken dan dvd’s? Nee. De besparingen door het vereenvoudigde spuitgietproces compenseerden de kosten van de beschermlaag. Het eindresultaat is een schijf die niet meer kost om te vervaardigen dan een standaard-dvd.

Dit is de reden waarom Blu-ray vanaf dag één op prijs kon concurreren. Het ging niet alleen om een ​​betere videokwaliteit. Het ging over een slimmer productieontwerp. Het dikkere substraat is geen nadeel. Het is de basis voor zowel betere prestaties als lagere productiekosten. De technologie werkt omdat het de grenzen van het licht respecteert. En het bedrijfsmodel werkt omdat het de grenzen van het budget respecteert.

Het snelheidsverschil is het eerste dat opvalt. Blu-ray-gegevensoverdrachtsnelheid klokt af op 36 Mbps. Vergelijk dat eens met de limiet van 10 Mbps van standaard dvd’s. Het is niet slechts een marginale upgrade. Het is een generatiesprong. U kunt 25 GB aan gegevens op één schijf plaatsen. Dat is genoeg voor een speelfilm in high definition, opgenomen in iets meer dan negentig minuten.

Op wacht

Beveiliging was nooit een bijzaak voor Blu-ray. Het is in de hardware ingebouwd. Huidige dvd’s zijn notoir gemakkelijk te kopiëren. Blu-ray-schijven zijn uitgerust met een beveiligd coderingssysteem. Dit is niet zomaar een wachtwoord. Het gaat om een ​​unieke ID ingebed in de schijfstructuur. Het doel is eenvoudig. Bescherm tegen videopiraterij en inbreuk op het auteursrecht. De studio’s hadden een manier nodig om het ‘digitale’ kopiëren dat het dvd-tijdperk teisterde een halt toe te roepen. Blu-ray was hun antwoord.

Formaten

De architectuur van het formaat is waar het rommelig wordt. Of flexibel. Afhankelijk van wie je het vraagt.

Dvd’s en cd’s zijn begonnen als alleen-lezen media. Pas jaren later voegden ze opneembare en herschrijfbare opties toe. Blu-ray heeft die fase overgeslagen. Het is vanaf de basis ontworpen met meerdere formaten in gedachten. Dit is de reden waarom je zoveel afkortingen ziet als je lege schijven koopt.

• BD-ROM is voor alleen-lezen inhoud. Denk aan vooraf opgenomen films. Het is het digitale equivalent van een geperste cd.
• BD-R staat voor opneembaar. Dit is voor pc-gegevensopslag. Zodra je ernaar schrijft, is het klaar. Je kunt het niet wissen.
• BD-RW is herschrijfbaar. Ook voor pc-gegevensopslag. U kunt deze schijf meerdere keren overschrijven.
• BD-RE is een ander herschrijfbaar formaat. Maar deze is specifiek geoptimaliseerd voor HDTV-opnames. Als je een Blu-ray-recorder gebruikt om live tv te kijken, is dit de schijf die je nodig hebt.

“In tegenstelling tot dvd’s en cd’s, die begonnen met alleen-lezen formaten en pas later opneembare en herschrijfbare formaten toevoegden, is Blu-ray aanvankelijk ontworpen in verschillende formaten.”

De variëteit is verwarrend. Maar het maakt specialisatie mogelijk. Voor het opslaan van familiefoto’s gebruik je geen BD-RE. Je gebruikt een BD-R. Je gebruikt geen BD-ROM om een ​​spel op te nemen. Je hebt de flexibiliteit nodig.

Blu-ray-concurrenten

De formatoorlog is nog lang niet voorbij. In het volgende gedeelte zullen we enkele concurrenten van Blu-ray bekijken.

Fabrikanten wilden dat Blu-ray de dvd-markt zou opslokken. Ze hoopten op een schone lei. Maar de werkelijkheid was rommeliger. JVC zag de transitie en bouwde een brug. Ze hebben een Blu-ray/dvd-combinatieschijf gemaakt. Deze hybride had ongeveer 33,5 GB. Hiermee kunnen studio’s video in zowel oude als nieuwe formaten op één fysieke schijf uitbrengen. Het was een compromis voor een verdeeld publiek.

Maar Blu-ray was niet de enige game in de stad. Het was druk op de markt. Andere formaten vochten om een ​​stukje van de dvd-taart.

De HD-DVD-kandidaat

Voer HD-DVD in. Ook bekend als AOD (Advanced Optical Disc). Toshiba en NEC ontwikkelden deze rivaliserende standaard. Het was eigenlijk in de maak vóór de reguliere dvd. De echte ontwikkeling kwam pas in 2003 op gang.

Het belangrijkste verkoopargument waren de kosten. HD-DVD gebruikte hetzelfde basisformaat als traditionele dvd’s. Dit betekende dat fabrikanten bestaande apparatuur konden gebruiken. Dat bespaarde geld. Het hield de productielijnen draaiende zonder enorme kapitaaluitgaven.

De opslagcapaciteit was concurrerend. Een herschrijfbare HD-dvd met één laag bevatte 15 GB. Dubbellaags ging tot 30 GB. Drielaagse schijven kunnen 45 GB opslaan. Vergelijk dat eens met de limieten van 27 GB en 50 GB op Blu-ray. Alleen-lezen HD-dvd’s hielden iets minder vast. De interactieve mogelijkheden kwamen ook overeen met de HDi-standaard van Blu-ray. Als je dieper in de technologie wilt duiken, zoek dan op Hoe HD-DVD werkt.

Andere spelers in de ring

Blu-ray en HD-DVD domineerden de krantenkoppen. Maar het veld was breder. Warner Bros. Pictures heeft HD-DVD-9 ontwikkeld. Dit systeem gebruikte een hogere compressie. Er werd ongeveer twee uur aan high-definition video op een standaard dvd geperst. Het was een slimme hack voor een overgangsperiode.

Taiwan heeft Forward Versatile Disc (FVD) bijgedragen. Dit was een geüpgradede dvd. Het bood meer opslagruimte. Enkelzijdige schijven bevatten 5,4 GB. Dubbelzijdige versies bereikten 9,8 GB. China introduceerde de Enhanced Video Disc (EVD). Nog een high-definition kanshebber. Een ander formaat om consumenten te verwarren.

Professionele toepassingen

De blauwe lasertechnologie was niet alleen voor films. Sony ontwikkelde professionele versies. Ze creëerden XDCAM voor omroepen en AV-studio’s. Ze hebben ook ProData (Professionele schijf voor gegevens) gemaakt. Dit was voor commerciële gegevensopslag. Denk aan serverback-ups. Het hield de markt voor opslag met hoge dichtheid actief buiten de thuisbioscoop.

De toekomst was groter

25 GB of 50 GB leek destijds veel. Maar de toekomst beloofde meer. Pioneer keek al vooruit. Ze waren een optische schijf aan het ontwikkelen met een capaciteit van 500 GB. Dat zou de meeste pc-harde schijven wegblazen.

Hoe? Ultraviolette lasers. De golflengte is zelfs korter dan blauw. Een kortere golflengte betekent kleinere dataputten. Kleinere putten betekenen meer gegevens. De opslagoorlog was nog maar net begonnen.

Veelgestelde vragen over Blu Ray

Wat is Blu-ray Disc?
Blu-ray Disc is een optisch schijfformaat met hoge capaciteit. Het slaat high-definition video-, audio- en computergegevens op. Een schijf kan maximaal 256 GB aan gegevens bevatten.

Zijn Blu-ray-schijven verouderd?
Nee. Ze zijn verre van achterhaald. Fysieke media hebben nog steeds een plaats.

Wat is het verschil tussen dvd en Blu-ray?
Het belangrijkste verschil is de resolutie. Blu-ray biedt een hogere resolutie dan dvd.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

• Hoe dvd’s werken

• Hoe HD-DVD werkt

• Hoe cd’s werken

• Hoe digitale televisie werkt

• Hoe HDTV werkt

• Hoe Flexplay dvd’s werken

• Hoe thuisbioscoop werkt

• Hoe videoformattering werkt

• Wat is het verschil tussen dvd-audio en cd’s?

Nog meer geweldige links

• Blu-ray.com

• Blu-ray Disc-associatie

• Veelgestelde vragen over Blu-ray Discs

• BBC News: DVD’s kunnen ‘100 keer meer’ bevatten – 28 september 2004

• CNET News: Blu-ray Burns voor interactieve inhoud – 17 augustus 2004

Bronnen

• Sony levert Blu-ray-titels op 20 juni, CNET News, 13 juni 2006

• Arnold, Thomas K. “Techneuten verbeteren op dvd’s”, USA Today, 19 april 2004, pagina B.06.

• Achtergrond van Blu-ray Disc-technologie, Blu-ray Disc.

• “BDF kondigt volgende stappen aan om Blu-ray Disc te introduceren als het optische schijfformaat van de volgende generatie.” BDF-persbericht. 8 januari 2004.

• Blue Laser HD DVD-formaten en technologie, Disctronics.com.

• “Blu-ray Disc levert vijf keer de schijfcapaciteit van dvd-schijven met vergelijkbare kosten per schijf.” BDF-persbericht. Blu-ray Disc, 29 maart 2004.

• Veelgestelde vragen over Blu-ray, Blu-ray.com

• Frauenheim, uitg. Standards Battle zou beide partijen in de voet kunnen schieten, CNET news.com, 17 augustus 2004.

• Labriola, Don. “Blue Lasers Boost DVD Capacity”, PC Magazine, augustus 2004, pagina 30.

• Video-opnameformaat voor optische schijven met grote capaciteit “Blu-ray” Disc”, Blu-ray Disc-persbericht, 19 februari 2002.

• Parisi, Paula. “The Great DVD Debate”, Hollywood Reporter, 13 april 2004, pagina S13.

• Shaw, Jake. Matsushita onthult Blu-ray dvd-recorder, NewsFactor Innovation, 30 juni 2004.

• Shim, Richard. Blu-ray Burns voor interactieve inhoud, CNET News.com, 17 augustus 2004.

• Shim, Richard. Sony werpt licht op Blu-ray dvd-plannen, CNET News.com, maart 2003.

• Smit, Tony. DVD Forum Punts Blue Laser HD-DVD, The Register, 15 april 2004.

• Wat is Blu-ray?, Blu-ray.com