Blu-ray disc наследникът на dvd

Борис Антипов*

*ДТК – Добрич, 9300 Добрич, e-mail: Concord@ABV.bg

Резюме: В настоящият доклад ще бъдат разгледани тех-ническите характеристики, настояще и перспектива на най-сървемения (към днешна дата) оптичен носител на информация – BD-R/RE (Blu-Ray Disc Recordable/Erasable).

Ключови думи: Blu-Ray, disc, recorder, player

УВОД

Компютърните технологии (а и не само, б.р.) еволюират с неве-роятни темпове. Едва ли има друга област на съвремения технически про-грес, която да се сравни с бурното развитие на информационните техно-логии. Периодът, необходим на компютърните системи за удвояване на общата им изчислителна производителност непрекъснато намалява. За дос-тигане на гигахерцовата на микропроцесорната схемотехника бяха необхо-дими близо 22 години, а за удвояването й до 2GHz – само година и поло-вина. За най-новите твърди дискове капацитет от порядъка на 500GB е нещо съвсем нормално и отдавна не удивява никого, а в съвсем близкото минало за реализирането на такъв обем се изграждаха цели RAID масиви от десетки устройства. Непрекъснато се говори за миниатюризация, за пови-шаване на бързодействието, за увеличаване на плътността на запис и скоростта на предаване на данни, за по-нови, по-модерни и по-ефективни технологии.

На фона на това непрестанно подобряване на техническите пара-метри и осъвременяване на спецификациите на информационната техника може да се каже, че в областта на преносимите носители нещата се развиват доста по-бавно. Действително в тази сфера, както и преди повече от 20 го-дини, продължава самодоволно да доминира старият CD-ROM. Фактът, че той достигна до обеми от 700MB, а при отделни носители благодарение на старанието на TDK и до 800-900MB, не може да се определи като свръх-постижение, тъй като в нашето информационно време такива обеми се оказ-ват почти винаги недостатъчни.

В последно време все по-голяма част от потребителите се ориентира към сравнително новия и вече достъпен стандарт DVD (Digital Versatile Disc). Всъщност този формат не е никак нов – от появата му са минали около 10 години. Причините за бавното популяризиране на стан-дарта не са малко. Една от основните според мнозина наблюдатели, е царя-щото на пазара многообразие от несъответстващи си по спецификации DVD формати. Ако при CD-ROM, компанията SONY, която въведе стандарта, установи конкретните спецификации на технологията и всички произво-дители се придържаха стриктно към тях, то при DVD стана точно обратното – всяка отделна компания следваше собствена концепция и идеология за развитието на DVD технологията. Появиха се устройства с различна дъл-жина на вълната на четящия/записващ лазер, с разлики в максималните обеми на носителите, в механичната част на самото устройство и др. Това доведе до ситуация, при която заради технологичната несъвместимост дадено устройство DVD може да прочете безпроблемно само един два от 10 различни диска. Зоналното райониране с цел обуздаване на пиратството също повлия много негативно на по-масовото разпространение на DVD – в резултат на това експанзията на DVD устройства и дискове от различни гео-графски зони доведе до такова объркване, че се стигна до момент, когато стана проблематично да се намират подходящи дискове за конкретното устойство.

Освен това се появиха и записващи DVD устройства. При тях обаче в най-голяма степен се появи многообразието на различните формати, досега основно са познати следните модификации: DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW.

DVD-R е еднократно записваемия аналог на CD-R, използващ съ-щите методи на запис като при CD, но се характеризира с по-голяма плът-ност на записа и съответно по-голям капацитет на съхраняваните данни. Следващата фигура показва нагледно това:

Първоначално той е бил 3,95GB, а при съвременните носители DVD-R той е 4,7GB. Дължината на лазера е 635 или 650nm в зависимост от спецификацията и съответно имаме две модификации – DVD-R(a) (650nm) и DVR-R(g) (635nm). DVD-RAM представляват многократно презаписваеми носители (до 100 000 цикъла на презапис), които използват метод, осно-ваващ се на промяната на състоянието на носителя от кристално в аморфно под действието на лазерен лъч с различен показател на интензитета. Технологията е въведена от Panasonic и се подкрепя още от Hitachi и Toshiba. Първоначално капацитетът на медията е до 5,2GB при двустранен запис, но при втората версия на DVD-RAM (v2.0, v.2.1) той достига до 9,4GB. Устройствата могат да четат и носители от типа DVD-video, DVD-ROM, CD.

Технологията DVD-R/W (DVD-Read/Write) на Pioneer също изпол-зва метода на запис чрез промяна на състоянието, но за разлика от DVD-RAM и DVD+RW носителите са съвместими и с първото поколение DVD-ROM устройства, които могат да четат дискове DVD-RW. Медията е c капа-цитет 4,7GB на страна, като се поддържа едностранен и двустранен формат и до 1000 цикъла на презапис.

DVD+RW (DVD+Read/Write) е технология, въведена от SONY, Hewlett-Packard и PHILIPS и активно се подкрепя от Verbatim, RICOH, YAMAHA и др. Капацитетът е 4,7GB, допустимият брой на презаписите е 100 000. За разлика от DVD-RAM тук не се използва предпазна кутия за но-сителя.

От казаното дотук става ясно, че е налице многообразие от различ-ни стандарти при DVD технологията, което в повечето случаи не е от полза на потребителите. Повод за оптимизъм в това отношение е анонсирането през началото на 2002 година на инициатива, съгласно която водещите в областта производители се нагърбват с разработването и утвърждаването на единен формат при оптичните дискове. В реализирането на технологията, известна под наименованието BLU-RAY, участие са взели група от компа-нии, като сред учредителите на спецификациите са SONY, Matsushita Electric, Panasonic, Samsung, LG, PHILIPS, Thompson, Hitachi, SHARP и Pioneer.

BLU – RAY DISC
Капацитет на носителя: 23.3GB / 25GB / 27GB / 50GB / 100GB

Дължина на вълната на лазера: 405nm (blue-violet laser)

Скорост на информационен трансфер – 36Mb/s

Диаметър на диска: 120mm

Дебелина на диска: 1,2mm

Дебелина на оптически активния слой: 0,1mm (Фиг.03)

Широчина на пътечката: 0,32μm



Фиг.02
Минимална дължина на точката: 0,160 / 0,149 / 0, 138μm

Плътност на записа: 16,8 / 18,0 / 19,5Gbit/кв.инч

Формат на видеозаписа: произволен за РС, MPEG2 за видео-плеър

Формат за аудиозапис: произволен за РС, AC3, MPEG1 Layer2 за видеоплеър.

Размер на носителя с предпазната кутия: 129х131х7mm


Фиг.03

Съгласно първоначално обявените характеристики на Blu-Ray, следващото поколение презаписваеми оптични дискове със стандартни CD/DVD размери от 12cm ще имат максимален капацитет на съхранение на данни до 27BG на една страна/на един слой. Спецификацията Blu-Ray е по-скоро еволюция на формата DVD, отколкото принципно нов стандарт. Както подсказва и самото наименование Blu-Ray технолгията, при запис и прочитане от диска, се използва син лазер (Фиг.04), вместо червен както сега при CD/DVD.

Дължината на вълната му е 405nm и е в синьо-виоле-товия спектър. По-малката дължина на вълната предпола-га по-малка интерференция на отразения лъч и съответно позволява да се стесни широчината на пътечките (два пъти по-малко в сравнение с DVD). Едно от свойствата на синия лазер, което може да предизвика известни затруднения, е по-високият му интензитет спрямо червения – факт, който може да доведе до по-голямо загряване на повърхността на носителя. Евентуално ще се приложат специални мерки за охлаждане.

Специалното покритие (optical transmittance protection layer), на което се записва информацията при Blu-Ray , е много тънко – едва 0,1mm. Това обуславя следните особености на носителя: първо, колкото е по-тънък оптичния слой, толкова по-малко се разсейва при отражението сигналният лъч и съответно повече данни могат да се поберат на единица площ на диска, т.е. увеличава се плътността на запис; второ, малката дебелина на оптичния слой е предпоставка за безпроблемно реализиране на много-слойна структура на диска, тъй като се намалява пречупването на лъча, отразен от по-вътрешните (в дълбочина) слоеве; трето, което се явява недо-статък в случая, е че толкова тънък слой лесно може да се повреди и съот-вено възниква необходимостта от защитна опаковка на медията (Фиг.05), например като при 3,5” дискети или MD (MiniDisc).



Фиг.05

Новият формат Blu-Ray ще се използва и при записващите видеоплеъри от най-ново поколение, тъй като на един такъв носител ще се поберат около 13 часа видео с DVD качество, или 2 часа Full HDTV видео (1920х1080p). За корпоративните и бизнес клиенти, където използват много големи обеми от информация, ще са необходими двустранни и двуслойни (или многослойни, Фиг.06) носители Blu-Ray с капацитет от порядъка на 100GB и повече. Те ще се използват задължително с пластична защитна опаковка и ще бъдат предназначени за специални устройства, снабдени с четящи лазери с различна дължина на вълната (в пределите на синьо-виолетовия спектър), осъществяващи четене и запис в различните оптични слоеве на диска.

Първите прототипи на тези 100GB медии са вече създадени (на фигурата по-горе е официална информация от TDK), нещо което безспорно е повод за оптимизъм относно сроковете, в които Blu-Ray технологията ще се наложи като стандарт. Тя предимно е предназначена за съхранение на мултимедийни данни – видео/аудио, но няма никакви пречки да се записват и други файлове. Основният формат за видеосъхранение ще бъде както при DVD - MPEG2, а за звук съответно AC3, MPEG1 Layer2. При цифровите видеоплеъри поддържащи Blu-Ray (Фиг.07), кодирането ще се извършва апаратно, а при компютърните устройства (Фиг.08) – програмно.

Ако трябва да обобщим достойнствата на Blu-Ray Disc, трябва да отбележим, че този стандарт е наистина крачка в бъдещето не само заради големия обем информация, която се побира на нормален 12cm диск, но и поради факта, че технологията се разработва съвместно от девет от най-крупните корпорации в бранша. Това би трябвало да представлява своеобразна застраховка на потребителите от възникване на проблеми, свързани със съвместимостта на различните модели устройства. Естест-вено работната група, занимаваща се с разработването и развитието на стандарта, ще бъде система отворе за нови участници, които искат да се присъединят към проекта. Лиценз за производство и продажба на устройства по технологията Blu-Ray ще получат всички желаещи, които не са сред учредителите на формата.