Był rok 1997. Technologia DVD wreszcie zagościła w domach na całym świecie, przenosząc cyfrowy dźwięk i obraz z laboratoriów do salonów. Zmieniło to sposób, w jaki oglądamy filmy. Ale ta rewolucja była tylko rozgrzewką.
W 2006 roku branża przygotowywała się na kolejną zmianę. Na scenie pojawił się Blu-ray Disc (BD ). Obiecał z łatwością obsługiwać wideo i dźwięk w wysokiej rozdzielczości. Zdjęcia. Dane. Ogromne pliki. Standardowe DVD po prostu nie nadążały.
HowStuffWorks omawia mechanikę Blu-ray. Przyglądamy się także porównaniu tego formatu z innymi konkurentami na rynku cyfrowego wideo. Cel jest prosty. Dowiedz się, dlaczego zwiększenie pojemności pamięci masowej miało znaczenie.
Jednostronna standardowa płyta DVD mieści 4,7 GB danych. To wystarczy na dwugodzinny film w standardowej rozdzielczości. Można dopasować kilka dodatkowych materiałów. Specjalne uwagi. Usunięte sceny. Uwagi.
Wysoka rozdzielczość zmienia oblicze. Obraz jest znacznie wyraźniejszy. Wymaga około pięciokrotności przepustowości. Oznacza to, że wymagane jest pięciokrotne zwiększenie pojemności magazynu. W miarę jak telewizory stają się coraz ostrzejsze, a studia dążą do lepszej jakości, konsumenci potrzebują odtwarzaczy, które mogą przechowywać więcej danych. Standardowe dyski spoczywały na suficie.
Blu-ray to nie tylko nowy format płyt. Jest to system przechowywania danych przeznaczony do pracy z ogromnymi ilościami informacji. Możesz nagrywać, przechowywać i odtwarzać wideo w wysokiej rozdzielczości (HD), dźwięk cyfrowy lub pliki z komputera. Główny atut? Pojemność.
Weź jednowarstwową płytę Blu-ray. Ma taki sam rozmiar fizyczny jak DVD. Ale zamiast 4,7 GB mieści aż 27 GB danych. To ogromny skok.
Co oznacza 27 GB w ujęciu realnym?
– Otrzymujesz ponad dwie godziny wideo w wysokiej rozdzielczości.
– Lub około 13 godzin wideo w standardowej rozdzielczości.
Jeśli potrzebujesz więcej miejsca, dwuwarstwowy dysk podnosi poprzeczkę. Przechowuje do 50 GB. To wystarczy na 4,5 godziny treści HD. Lub ponad 20 godzin wideo w standardowej rozdzielczości.
Deweloperzy już rozważają dyski o jeszcze większych pojemnościach. Technologia nie stoi w miejscu.
Jak Blu-ray przechowuje dane
Zanim zagłębimy się w szczegóły techniczne, warto zrozumieć, dlaczego pojemność pamięci masowej jest tak znacznie większa niż w przypadku dysków DVD. Odpowiedź leży w laserze i soczewce.
Płyty DVD wykorzystują czerwony laser o długości fali 650 nanometrów. Blu-ray wykorzystuje niebiesko-fioletowy laser. Długość fali jest krótsza – około 405 nanometrów.
Krótsza długość fali pozwala laserowi skupić się na mniejszym punkcie dysku. Mniejsze kropki oznaczają mniejsze dziury i podesty. Mniejsze elementy umożliwiają upakowanie większej ilości danych w tej samej przestrzeni fizycznej.
Obiektyw ma też wyższą aperturę numeryczną. To jeszcze bardziej zawęża ostrość. Fizyk musi wykonać tutaj główną pracę.
Struktura warstwowa
Standardowa płyta DVD ma jedną warstwę odblaskową. DVD-R lub DVD+R ma jedną warstwę zapisu. Płyty Blu-ray mogą mieć maksymalnie dwie warstwy, a przyszłe wersje mogą mieć ich więcej.
Pierwsza warstwa jest przezroczysta. Laser przechodzi przez nią i dociera do drugiej warstwy. Właśnie dlatego dysk dwuwarstwowy może pomieścić prawie dwa razy więcej danych niż dysk jednowarstwowy.
Dane są przechowywane na ścieżce spiralnej. Odległość między sąsiednimi ścieżkami jest mniejsza na płycie Blu-ray. Jest to 0,32 mikrona. Rozstaw ścieżek DVD wynosi 0,74 mikrona. Gęstsze ścieżki oznaczają więcej danych.
Dlaczego jest to ważne dla użytkowników
Nie musisz znać matematyki nanometrowej, aby z tego skorzystać. Musisz tylko wiedzieć, że na jednej płycie zmieści się cały sezon programu telewizyjnego w jakości HD. Lub film o dużej przepływności bez artefaktów kompresji.
W przypadku dystrybucji oprogramowania oznacza to, że duże instalacje gier lub profesjonalnych projektów wideo mieszczą się na jednym nośniku. Koniec z przełączaniem między wieloma dyskami.
Porównanie z DVD
Różnica pomiędzy Blu-ray i DVD jest oczywista.
| Charakterystyka | DVD | Blu-ray |
|---|---|---|
| Długość fali lasera | 650 nm (czerwony) | 405 nm (niebiesko-fioletowy) |
| Pojemność płyty jednowarstwowej | 4,7 GB | 25 GB (często podawane jako pojemność użytkowa ~23 GB) |
| Pojemność dysku dwuwarstwowego | 8,5 GB | 50 GB |
| Krok ścieżki | 0,74 µm | 0,32 µm |
Integracja z siecią i zarządzanie użytkownikami
Blu-ray to coś więcej niż tylko przechowywanie danych. Format dodał nowy poziom interaktywności, którego nie oferowały standardowe płyty DVD. Nie tylko oglądasz. Łączysz się z Internetem i pobierasz napisy lub dodatkowe materiały w czasie rzeczywistym.
Doświadczenie użytkownika zmienia się z pasywnego przeglądania na aktywną kontrolę. Możesz nagrywać telewizję w wysokiej rozdzielczości (HDTV) bez utraty jakości. To nie jest skondensowana „owsianka”. Możesz także natychmiast przeskoczyć do dowolnego miejsca na dysku. Koniec z czekaniem, aż laser znajdzie właściwe miejsce.
Funkcje takie jak nagrywanie jednego programu i oglądanie innego na płycie stały się standardem. Listy odtwarzania można łatwo utworzyć. Możesz edytować lub zmieniać kolejność programów zapisanych bezpośrednio na płycie. Dysk pomaga Ci automatycznie wyszukując wolne miejsce, aby przypadkowo nie nadpisać ulubionego filmu.
Fizyka niebieskiego lasera
Jak zmieścić tak dużo danych? Napędy przechowują obraz i dźwięk w wgłębieniach — spiralnych wcięciach biegnących od środka do krawędzi. Laser czyta drugą stronę – guzki. Więcej danych oznacza mniejsze rowki wgłębień. Mniejsze rowki wgłębień wymagają bardziej precyzyjnego lasera.
Standardowe płyty DVD korzystają z czerwonego lasera. Blu-ray wykorzystuje niebieski laser. Stąd nazwa.
Niebieskie światło ma krótszą długość fali wynoszącą 405 nanometrów. Czerwone lasery działają na długości fali 650 nanometrów. Ta krótsza długość fali pozwala na mocniejsze skupienie wiązki. Odczytuje rowki o długości zaledwie 0,15 mikrona (µm). Jest to ponad połowa wielkości rowków wgłębień na płycie DVD.
Blu-ray zmniejszył także rozstaw ścieżek z 0,74 mikrona do 0,32 mikrona. Mniejsze rowki wgłębień. Bardziej gęste ścieżki. Jednowarstwowa płyta Blu-ray mieści ponad 25 GB. To pięć razy więcej miejsca niż DVD.
Rozwiązania inżynieryjne kompensujące przechylenie dysku
Dyski wyglądają podobnie. Obydwa mają 1,2 milimetra grubości. Ale struktura wewnętrzna jest inna.
Płyty DVD zawierają dane pomiędzy dwiema warstwami poliwęglanu. Każda warstwa ma grubość 0,6 mm. Powoduje to problem zwany dwójłomnością. Światło lasera ulega załamaniu i rozszczepieniu na dwie oddzielne wiązki. Jeżeli rozbieżność jest zbyt duża, płyta staje się nieczytelna.
Nachylona powierzchnia powoduje przechylenie dysku. Wiązka lasera jest zniekształcona. Problemy te utrudniają produkcję DVD. Blu-ray musiał je rozwiązać inaczej, aby poradzić sobie z większą gęstością danych.
W następnej sekcji zobaczymy dokładnie, jak format pokonuje te fizyczne bariery.
Dlaczego „Blu-ray”, a nie „Blue-ray”
Nazwa pochodzi od niebieskiego lasera i optycznej wiązki. Ale dlaczego usunięto „e”?
Producenci celowo usunęli literę „e” ze słowa „niebieski”. Popularne słowo, takie jak „niebieski”, nie może zarejestrować się jako znak towarowy. Potrzebowali unikalnej nazwy. „Blu-ray” zyskał popularność.
Dlaczego dyski Blu-ray nie mają problemów z dwójłomnością charakterystycznych dla płyt DVD
Kluczowa różnica inżynieryjna pomiędzy Blu-ray i DVD to nie tylko użycie laserów. Chodzi o fizykę i to, gdzie dokładnie są umieszczone dane. Tradycyjne płyty DVD to płyty typu „sandwich”, w których warstwa rejestracyjna jest umieszczona pomiędzy dwiema warstwami poliwęglanu o grubości 0,6 mm każda. Jeśli kiedykolwiek próbowałeś odczytać wygiętą płytę DVD, wiesz, w czym tkwi problem. Grubość ta powoduje dwójłomność, czyli zniekształcenie światła, które powoduje rozproszenie wiązki lasera. Dane stają się nieczytelne.
Blu-ray zmienia ten model. Dane umieszczone są na wierzchniej stronie pojedynczej warstwy poliwęglanu o grubości 1,1 mm. To nie jest przypadkowa decyzja. Całkowicie zapobiega dwójłomności. Ale ma to też inny efekt: warstwa rejestrująca znajduje się bliżej soczewki mechanizmu odczytującego.
„Umieszczenie danych na górze zapobiega dwójłomności, a tym samym eliminuje problemy z czytelnością.”
Bliskość obiektywu praktycznie eliminuje problemy związane z niewspółosiowością dysku. Aby dotrzeć do danych, laser nie musi przechodzić przez dużą ilość materiału. W rezultacie sygnał staje się czystszy. Koniec z przeskakiwaniami i błędami odczytu spowodowanymi drobnymi defektami fizycznymi w strukturze dysku.
Paradoks kosztów produkcji
Tutaj robi się ciekawie. Można założyć, że bardziej złożony projekt oznacza wyższe koszty produkcji. Jednak jednostronne podejście Blu-ray faktycznie pozwala zaoszczędzić pieniądze na etapie castingu.
Produkcja DVD to delikatny proces. Odlewasz dwa oddzielne dyski o grubości 0,6 mm, a następnie sklejasz je ze sobą. Warstwa rejestracyjna znajduje się pośrodku. Proces ten wymaga niezwykłej precyzji. Każde niewielkie przemieszczenie lub naprężenie tworzywa sztucznego może spowodować dwójłomność. To jest powolne. To kapryśne. To jest drogie.
Blu-ray upraszcza łańcuch produkcyjny. Wykonujesz tylko jeden dysk o grubości 1,1 mm. To wszystko. Jeden krok zamiast dwóch. Bez klejenia i bez tworzenia kanapek. Proces formowania wtryskowego staje się szybszy i bardziej stabilny. Oszczędności kosztów wynikające z zoptymalizowanej technologii produkcji są znaczne.
Równowaga między ochroną a ceną
Oczywiście, mamy tu do czynienia z kompromisem. Ponieważ warstwa danych znajduje się teraz bliżej powierzchni, wymaga ochrony. Na zewnętrzną stronę dysku nałożona jest twarda powłoka ochronna. Chroni dane przed zarysowaniami i odciskami palców. Jest to niezbędny dodatek. Bez niego dysk stałby się bezużyteczny w ciągu kilku dni.
Czy ta dodatkowa powłoka sprawia, że produkcja płyt Blu-ray jest droższa w porównaniu z płytami DVD? Nie. Oszczędności uzyskane dzięki uproszczeniu procesu formowania wtryskowego rekompensują koszt warstwy ochronnej. Efektem końcowym jest płyta, której wyprodukowanie nie kosztuje więcej niż standardowe DVD.
Dlatego Blu-ray od początku był w stanie konkurować ceną. Nie chodziło tylko o wyższą jakość wideo. Chodziło o mądrzejszy projekt produkcji. Grubszy podkład nie jest wadą. Stanowi to podstawę zarówno lepszej wydajności, jak i niższych kosztów produkcji. Technologia działa, bo uwzględnia ograniczenia światła. Model biznesowy działa, ponieważ uwzględnia ograniczenia budżetowe.
Różnica w prędkości jest pierwszą rzeczą, która rzuca się w oczy. Szybkość przesyłania danych Blu-ray wynosi 36 Mb/s. Porównaj to z limitem 10 Mb/s dla standardowych płyt DVD. To nie tylko niewielka poprawa. To krok naprzód o pokolenie. Na jednym dysku można zapisać 25 GB danych. To wystarczy na pełnometrażowy film w wysokiej rozdzielczości nagrany w nieco ponad 90 minut.
Na straży
Bezpieczeństwo nigdy nie było sprawą drugorzędną w przypadku Blu-ray. Jest wbudowany na poziomie sprzętowym. Współczesne płyty DVD są niezwykle łatwe do kopiowania. Płyty Blu-ray są wyposażone w system bezpiecznego szyfrowania. To nie jest tylko hasło. Jest to unikalny identyfikator wbudowany w strukturę dysku. Cel jest prosty. Ochrona przed piractwem wideo i naruszeniem praw autorskich. Studia potrzebowały sposobu na powstrzymanie „cyfrowego” kopiowania, które było plagą ery DVD. Ich odpowiedzią było Blu-ray.
Formaty
W tym miejscu robi się zagmatwane lub być może elastyczne. W zależności od tego, kogo spytasz, architektura formatu jest następująca.
Płyty DVD i CD były pierwotnie nośnikami tylko do odczytu. Opcje nagrywania i wielokrotnego zapisu pojawiły się dopiero po latach. Blu-ray pominął ten krok. Został zaprojektowany od podstaw, aby pomieścić wiele formatów. Dlatego przy zakupie czystych płyt widzisz tak wiele skrótów.
- BD-ROM jest przeznaczony do zawartości tylko do odczytu. Pomyśl o nagranych wcześniej filmach. Jest to cyfrowy odpowiednik wytłoczonej płyty CD.
- BD-R oznacza, że można nagrywać. Służy do przechowywania danych na komputerze. Raz zapisanych danych nie można usunąć.
- BD-RW – wielokrotnego zapisu. Również do przechowywania danych na komputerze. Tę płytę można wielokrotnie przepisywać.
- BD-RE to kolejny format wielokrotnego zapisu. Ale jest specjalnie zoptymalizowany do nagrywania HDTV. Jeśli używasz nagrywarki Blu-ray do nagrywania telewizji na żywo, jest to płyta, której potrzebujesz.
„W przeciwieństwie do DVD i CD, które początkowo były formatami tylko do odczytu, a dopiero później dodano formaty z możliwością nagrywania i wielokrotnego zapisu, Blu-ray był pierwotnie opracowywany w kilku różnych formatach.”
Różnorodność formatów może być myląca. Ale pozwala się specjalizować. Nie używa się dysków BD-RE do przechowywania zdjęć rodzinnych. Używasz BD-R. Nie używasz płyty BD-ROM do nagrywania gry. Potrzebujesz elastyczności.
Konkurenci Blu-ray
Wojna formatów jeszcze się nie skończyła. W następnej sekcji przyjrzymy się niektórym konkurentom Blu-ray.
Producenci chcieli, aby Blu-ray całkowicie przejął rynek DVD. Liczyli na wyraźne zwycięstwo. Rzeczywistość okazała się jednak bardziej zagmatwana. Firma JVC widziała to przejście i zbudowała most. Stworzyli Hybrydowy Blu-ray/DVD. Ta hybryda mieściła około 33,5 GB. Umożliwiło to studiom wydawanie filmów zarówno w starym, jak i nowym formacie na tym samym nośniku fizycznym. To był kompromis dla podzielonej publiczności.
Ale Blu-ray nie był jedynym odtwarzaczem na rynku. Rynek był zatłoczony. Inne formaty rywalizowały o swój udział w rynku DVD.
Konkurent HD-DVD
Na scenie pojawił się HD-DVD. Znany również jako AOD (zaawansowany dysk optyczny). Toshiba i NEC opracowały ten konkurencyjny standard. Właściwie powstał przed pojawieniem się zwykłych płyt DVD. Prawdziwy rozwój rozpoczął się dopiero w 2003 roku.
Główną zaletą był koszt. HD-DVD korzystało z tego samego podstawowego formatu, co tradycyjne dyski DVD. Oznaczało to, że producenci mogli wykorzystać istniejący sprzęt. Zaoszczędził pieniądze. Dzięki temu linie produkcyjne mogły funkcjonować bez ogromnych nakładów inwestycyjnych.
Pojemność magazynu była konkurencyjna. Jednowarstwowy dysk HD-DVD wielokrotnego zapisu o pojemności 15 GB. Podwójna warstwa osiągnęła 30 GB. Dyski trójwarstwowe mogły pomieścić 45 GB. Porównaj to z limitami Blu-ray 27 GB i 50 GB. Płyty HD-DVD nie nadające się do ponownego zapisu zawierały nieco mniej. Funkcje interaktywne były również zgodne ze standardem HDi Blu-ray. Jeśli chcesz głębiej poznać tę technologię, zapoznaj się z artykułem Jak działa HD-DVD.
Inni gracze na ringu
Nagłówki wiadomości zdominowały Blu-ray i HD-DVD. Ale pole było szersze. Warner Bros. Pictures opracowało HD-DVD-9. W tym systemie zastosowano wyższą kompresję. Skompresował około dwóch godzin wideo w wysokiej rozdzielczości na standardowej płycie DVD. Był to sprytny chwyt na okres przejściowy.
Tajwan wniósł wkład w postaci Forward Versatile Disc (FVD). Było to ulepszone DVD. Oferował więcej miejsca do przechowywania. Dyski jednostronne mieściły 5,4 GB. Wersje dwustronne osiągnęły 9,8 GB. Chiny wprowadziły Enhanced Video Disc (EVD). Kolejny pretendent do wideo w wysokiej rozdzielczości. Kolejny format, który może dezorientować konsumentów.
Zastosowanie profesjonalne
Technologia niebieskiego lasera nie była przeznaczona tylko do filmów. Sony opracowało wersje profesjonalne. Stworzyli XDCAM dla nadawców i studiów treści audiowizualnych. Wydali także ProData (Professional Disc for Data). Miało to służyć do komercyjnego przechowywania danych. Na przykład do tworzenia kopii zapasowych serwerów. Dzięki temu rynek pamięci masowej o dużej gęstości był aktywny poza kinem domowym.
Przyszłość była większa
25 GB lub 50 GB wydawało się wtedy dużo miejsca. Ale przyszłość obiecała jeszcze więcej. Pioneer już patrzył przed siebie. Opracowywali dysk optyczny o pojemności 500 GB. To przewyższałoby większość dysków twardych do komputerów PC.
Jak? Lasery ultrafioletowe. Długość fali jest jeszcze krótsza niż w przypadku koloru niebieskiego. Krótsza długość fali oznacza mniejsze dziury w danych. Mniejsze wgłębienia oznaczają więcej danych. Wojna o przechowywanie danych właśnie się rozpoczęła.
Często zadawane pytania dotyczące Blu-ray
Co to jest płyta Blu-ray?
Płyta Blu-ray to format dysku optycznego o dużej pojemności. Przechowuje dane wideo, audio i komputerowe w wysokiej rozdzielczości. Na dysku można zapisać aż 256 GB danych.
Czy dyski Blu-ray są przestarzałe?
Nie. Nie są wcale przestarzałe. Media fizyczne wciąż mają swoje miejsce.
Jaka jest różnica między DVD i Blu-ray?
Główna różnica polega na rozdzielczości. Blu-ray oferuje wyższą rozdzielczość niż DVD.
Jeszcze więcej informacji
Powiązane artykuły z HowStuffWorks
-
Jak działają DVD
-
Jak działa HD-DVD
-
Jak działają płyty CD
-
Jak działa telewizja cyfrowa
-
Jak działa telewizja HD
-
Jak działają płyty DVD Flexplay
-
Jak działa kino domowe?
-
Jak działa formatowanie wideo
-
Jaka jest różnica pomiędzy DVD-Audio i CD?
Dodatkowe przydatne linki
-
Blu-ray.com
-
Stowarzyszenie Dysków Blu-ray
-
Często zadawane pytania dotyczące płyt Blu-ray
– BBC News: Płyty DVD mogą pomieścić „100 razy więcej” – 28 września 2004 r
– Wiadomości CNET: Blu-ray płonie w związku z treściami interaktywnymi – 17 sierpnia 2004 r
Źródła
- Sony dostarczy tytuły Blu-ray 20 czerwca, CNET News, 13 czerwca 2006 r.
– Arnold, Thomas K. „Techies Improve on DVD”, „USA Today”, 19 kwietnia 2004, s. 15. B.06.
-
Podstawy technologii dysków Blu-ray, płyty Blu-ray.
-
„BDF ogłasza kolejne kroki w kierunku ustanowienia dysku Blu-ray jako formatu dysku optycznego nowej generacji”. Komunikat prasowy BDF. 8 stycznia 2004
-
Formaty i technologia Blue Laser HD DVD, Disctronics.com.
-
„Dysk Blu-ray zapewnia pięciokrotnie większą pojemność niż dyski DVD przy porównywalnych kosztach w przeliczeniu na płytę”. Komunikat prasowy BDF. Płyta Blu-ray, 29 marca 2004
-
Często zadawane pytania dotyczące Blu-ray, Blu-ray.com
— Frauenheim, wyd. Bitwa o standardy może powalić obie strony, CNET news.com, 17 sierpnia 2004
-
Labriola, Don. „Niebieskie lasery zwiększają pojemność DVD”, magazyn PC, sierpień 2004, s. 15. 30.
-
Ustanowienie formatu nagrywania wideo na dysku optycznym o dużej pojemności „Blu-ray” Disc, komunikat prasowy Blu-ray Disc z 19 lutego 2002 r.
-
Paryż, Paula. „Wielka debata na temat DVD”, Hollywood Reporter, 13 kwietnia 2004, s. 15. S13.
-
Shaw, Jake. Matsushita przedstawia nagrywarkę Blu-ray DVD, NewsFactor Innovation, 30 czerwca 2004
-
Shim, Richard. Blu-ray Burns dla treści interaktywnych, CNET News.com, 17 sierpnia 2004.
-
Shim, Richard. Sony rzuca światło na plany Blu-ray DVD, CNET News.com, marzec 2003
-
Smith, Tony. DVD Forum Punts Blue Laser HD-DVD, The Register, 15 kwietnia 2004
-
Co to jest Blu-ray?, Blu-ray.com
