Аналіз порівняння форматів HD DVD і Blue-ray

Зміст 

1. Вступ                                                                                                          3

2. Аналіз сучасного стану оптичних носіїв інформації                     6                                                                                                                                                                       

3. Історія створення формату HD DVD    10

4. Опис і специфікації формату HD DVD                                          12

5. Опис стандарту захисту  від копіювання AACS                           16

6. Огляд приводу HD DVD на прикладі NEC HR-1100A       19

7. Історія створення формату Blu-ray Disc                                       24

8. Опис і специфікації формату Blu-ray Disc                                    27

9. Опис файлової системи Blu-Ray Disc                                            33 

10. Огляд приводу Blu-ray на прикладі Pioneer BDR-101A       41                          11. Порівняльний аналіз форматів HD DVD i Blu-ray                      49

12. Перспектив розвитку оптичних накопичувачів                         54

13. Висновки                                                                                        56

14. Список використаної літератури і електронних посилань     59         
 

    Вступ

    Якщо  в аудіо на масовому ринку зараз  починається серйозна суперечка  між технологіями DVD-A і SACD, то для  відео ми спостерігаємо - DVD vs Blu-Ray. При цьому ситуації дзеркально подібні, оскільки SACD і Blu-Ray - це технології майбутнього, сьогодні доступні тільки за дуже високими цінами. 
Їх прихід на споживчий ринок розраховується приблизно в один і той же час - починаючи з 2004 року, хоча перші моделі приводів знаходяться в промисловому виробництві вже зараз. За SACD і Blu-Ray стоять провідні виробники світу, а можливості, які зможе одержати звичайний користувач у найближчому майбутньому просто вражають.

    Так уже повелося, що еволюція в області  комп'ютерних технологій відбувається швидше, ніж в інших технічних  галузях. І з плином часу період, за який потужність комп'ютера подвоюється, стає все менше і менше. До 1 ГГц процесори йшли 22 роки, а до 2 Ггц - всього лише півтора. Обсяг вінчестера росте як на дріжджах, 160-180 гігабайт - це вже буденність, але ж зовсім недавно для досягнення таких обсягів конструювалися цілі RAID-масиви з десятків жорстких дисків. Мініатюризація, збільшення швидкодії, швидкості передачі даних, збільшення щільності запису - ось що ми чуємо щодня, ось що з'являється щодня на сторінках Інтернету.  Але є область, в якій на тлі успіхів на інших фронтах до останнього часу панував, здавалося б, повний застій. Це область    змінних носіїв інформації. Дійсно ,  в цій області, як і двадцять років тому продовжує лідирувати дідок CD-ROM. Щоправда, за ці роки він підріс з 650 Мб до 700 Мб, а завдяки старанням TDK місцями навіть і до 800 Мб, але, на жаль, в наш насичений інформацією століття такі обсяги стають явно недостатніми. Настільки довгим життям CD-ROM зобов'язаний не в останню чергу форматам стиснення звуку (MP3) і відео (MPEG4, DivX ), завдяки яким в настільки мізерний обсяг стало можливим запихати величезні масиви музики й цілі фільми.  Останнім часом більш вимоглива публіка відкрила для себе DVD (digital versatile disc). Саме останнім часом, хоча цього формату налічується вже 8 років. Причин такого повільного просування безліч. Спочатку на ринку панував дикий різнобій форматів DVD. Якщо у випадку з CD компанія-винахідник SONY чітко дала специфікації даного пристрою, яких дотримувалися всі виробники, то у випадку з DVD вийшло з точністю навпаки - кожен з виробників пропонував свою версію DVD приводу, з різним максимальним обсягом носія, з різною механікою і навіть з різною довжиною хвилі читає лазера, що на початку частенько призводило до ситуації, коли на DVD приводі з 10 дисків читалися тільки один-два. На наступному етапі поширення DVD стримуючим фактором стала, прямо скажемо, безглузда спроба приборкати піратство за допомогою введення зон. За кілька років експансії DVD диски з різних зон настільки перемішалися між собою, що стало проблематичним знайти диски саме під свій дисковод. До того ж миттєво в мережі Інтернет з'явилися зламані мультизональні прошивки DVD приводів і спеціальні програми, обнулюють лічильники програних дисків. Досвідчені користувачі вирішили проблеми із зонами в обхід виробників, ну а недосвідчених вся ця тяганина тільки відлякала від придбання DVD приводу.

    Але поступово все стало налагоджуватися. Виробники самостійно стали прибирати обмеження на зони зі своїх приводів. Так, наприклад, програма PowerDVD повідомила про один недавно вийшов DVD-приводі NEC, що "даний пристрій має номери зон 1, 2, 3, 4, 5". Приводи стали сумісні, з'явилося щось схоже на єдиний стандарт. DVD фільми з'явилися широкому продажі. Ціна на диски впала. З'явилися піратські диски, які склали цінову конкуренцію (на жаль, тільки цінову, про якість говорити не доводиться) ліцензійним дискам. Користувачі, виявивши, що DVD-приводи не набагато дорожче CD-ROM стали поступово затоварюватися цими пристроями. З'явилися пишучі DVD-приводи, правда за шалені гроші і відразу в особі трьох несумісних між собою форматів: DVD-RAM (Panasonic), DVD-RW (Pioneer) і DVD + RW (Philips). Нарешті для DVD замаячило світле майбутнє. Але це майбутнє було стрімко перекреслено в лютому 2002 року синім променем – технологією Blu-Ray Disc. Японія, Токіо, 19 лютого 2002 представники дев'яти лідируючих високотехнологічних компаній Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp і Pioneer на спільній прес-конференції оголосили про створення та просування нового формату оптичних дисків великої ємності під назвою Blu-Ray Disс, цим самим можливо підписавши смертний вирок DVD. Згідно оголошеної специфікації Blu-Ray Disс - перезаписуваний диск наступного покоління зі стандартним CD / DVD розміром 12 см з максимальною ємністю запису на один шар і один бік до 27 Гб. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Аналіз сучасного стану оптичних носіїв інформації.

    Поступаючись магнітним носіям у щільності запису й швидкодії реєстрації інформації,  оптичні носії інформації знайшли своє місце у інформаційних технологіях як ефективний технічний засіб масового розповсюдження інформації та її архівного зберігання. Оптичні носії інформації привертають увагу до себе завдяки як високій надійності зберігання інформації і зручності їх експлуатації, так і досить великій інформаційній ємності. Поява оптичних носіїв з можливістю перезапису інформації фактично привела до технологічної революції у галузі змінних носіїв. 

Рис. 1. Перспективи розвитку перпендикулярного запису.

    Будь-який оптичний диск містить інформацію у вигляді темних і світлих ділянок на дзеркальній поверхні,  захищеній шаром полікарбонату. Нанести їх можна різними способами: надрукувати за допомогою фотолітографії,  як в штампованих дисках,  випалити лазером,  як в DVD+/-R  або CD-R  дисках,  або змінити прозорість самого полікарбонату, як в DVD+/-RW або CD-RW. Щільність запису на диск визначається мінімальним розміром точки.  Підвищення щільності запису інформації в оптичних запам’ятовувальних пристроях досягається в основному за рахунок зменшення довжини хвилі лазерного випромінювання,  підвищення роздільної здатності оптичної системи,  використання ефективніших систем подання інформації [1]. Оптичні носії CD, DVD  базуються на червоних лазерах з довжиною хвилі            789  і 650  нм,  відповідно.  Щоб збільшити ємність диска,  але зберегти його невеликий розмір,  необхідно застосовувати короткохвильові лазери.  Нові стандарти – Blu-ray  і HD DVD – передбачають перехід на випромінювання з довжиною хвилі 405  нм., що знаходиться в блакитному секторі спектра.

    Специфікація HD DVD-ROM  у версії 1.0  з’явилась у червні 2004 року [3]. Диски HD DVD-ROM мають ємність 15 Гбайт на шар, таким чином односторонній двошаровий носій здатний вміщати 30 Гбайт.  Такі ж показники мають заготовки HD DVD-R  і HD DVD-R DL. Зате перезаписувані HD DVD-RW дозволяють зберігати 20 Гбайтна одній стороні.  Розробку сімейства специфікацій HD DVD  ведуть спільно NEC і Toshiba. Його найважливішою перевагою є те, що в дисках використовується захисний шар товщиною 0,6 мм, такий же, як і в звичайних DVD.  Завдяки цьому оптична система головки HD DVD майже не відрізняється від DVD,  тобто простіше забезпечити сумісність нових приводів з носіями обох типів. HD DVD підтримує цілийряд голлівудських студій,  включаючи Paramount Pictures, Universal Pictures, New Line Cinema і Warner Brosers Studios.

    Прихильників формату Blu-ray Disc (BD) значно більше. В їх числі такі крупні фірми, як Dell, Hitachi, HP, LG, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony, Thomson, TDK,  що утворили раду директорів Blu-ray Disc Association (BDA).  Згідно з офіційним сайтом BDA [2], асоціацією була затверджена специфікація BD-ROM  версії 1.0. Відповідно до цього документа ємність одного шару складає 25  Гбайт,  а двох – 50  Гбайт, що значно більше,  ніж у носіїв HD DVD. Друга важлива відмінність BD від попередників полягає в тому, що захисний шар високоємних дисків, під яким ховається реєструючи nплівка, значно тонший – всього 0,1 мм. Через це оптична головка приводів Blu-ray влаштована складніше, адже для забезпечення сумісності з DVD і CD доводиться вдаватися до хитрощів щодо зміни фокусної відстані і довжини хвилі. Наприклад, Sony створила оригінальний лазер, здатний випромінювати на трьох довжинах хвиль. В дослідній лабораторії Matsushita Electric Industrial  була сконструйована оптична головка на базі дифракційного елемента, яка дозволяє розщепити початковий сигнал на три складові, причому підсумкової потужності цілком достатньо для запису BD і DVD. Ще одне цікаве рішення запропонували фахівці LG Electronics. Їх оптичний тракт оснований на єдиній асферичній об’єктній лінзі і новому поляризаційному голографічному пристрої.

      До переваг BD, окрім великої ємності, можна віднести і перспективність цієї розробки.  Незабаром Sony  готується представити чотиришарові диски Blu-ray, а згодом ще раз подвоїти кількість шарів.

    Компанія Iomega  може стати третьою на ринку оптичних носіїв. Iomega одержала патент № 6879556 «Методика і апаратні рішення для оптичних накопичувачів» (Method and Apparatus for Optical Data Storage), який описує новий підхід до зберігання інформації на оптичних дисках [ 4]. Ключова ідея розробленої фахівцями Iomega технології AO-DVD (Articulated Optical Digital Versatile Disc)  полягає у використанні багатошарових структур відбиваючі елементи в яких розташовані під різними кутами до поверхні диска. Основна складність тут полягає в тому,  щоб розрахувати, крізь яку послідовність поверхонь, що мають різний кут нахилу, пройшов лазерний промінь. Проте у разі успішного розв’язання згаданої задачі щільність запису інформації на оптичному диску вдасться збільшити в багато разів. Як стверджує Iomega, в перспективі можна говорити про 40–100-кратне зростання ємності порівняно з нинішніми DVD –  тобто приблизно до 800 Гбайт.  Причому цим справа не обмежується –  додатково відкривається можливість підвищити швидкість передачі даних в 5–30 разів. Дуже важливий і такий факт: згідно із заявами представників компанії значного зростання витрат при переході на нову технологію не буде.

    Один з варіантів нової технології, можливість практичного впровадження якого зараз оцінюють фахівці фірми Iomega, одержав назву NG-DVD (Nano-Grating DVD). Він передбачає використання структури,  яка нагадує кристалічну гратку,  у вузлах якої знаходяться відбиваючі елементи-комірки. Для запису і зчитування інформації передбачається задіяти декілька механізмів, включаючи віддзеркалення,  поляризацію, зміну фази променя.

    Конкурентом Blue-Ray DVD є багатошарові флуоресцентні диски для телебачення високої чіткості компанії C3D Inc.  Компанією Constellation 3D (C3D)  був продемонстрований новий формат – FMD (Fluorescent Multilayer Disk), який вже скоро може стати новим лідером.  Першим поколінням дискових продуктів компанії C3D стане сімейство 120 мм багатошарових FM-дисків з ємністю до 140 Гбайт і із швидкістю читання до 1 Гбіт в секунду. FM-диск прозорий, ця технологія не має потреби у присутності відбиваючого шару. У носіях FMD не використовується відбитий промінь лазе-ра,  оскільки при дії лазерного променя на інформаційний шар останній сам починає випромінювати. 
 
 
 
 
 
 

     Історія створення формату HD DVD.

    HD DVD, або High-Definition DVD-формат оптичного диска високої щільності для зберігання даних або відео високої чіткості, що використовує диски стандартного діаметра 12 і 8 см і блакитний лазер з довжиною хвилі 405 нм. Передумовою створення нового формату запису оптичних дисків HD DVD є впровадження у середині 90-х років технології телебачення високої чіткості HDTV. 
Стандарт HD DVD - спільна розробка компаній Toshiba, NEC і Sanyo. Спочатку формат називався "Advanced Optical Disc" - AOD ("просунутий оптичний диск"). Але 19 листопада 2003 року, він був перейменований в HD DVD рішенням зборів DVD Forum, що нараховує сьогодні понад 200 компаній. Трохи пізніше про підтримку формату оголосили такі гіганти комп'ютерного світу як Microsoft і Intel, а адже ринок ігрових дисків і дисків з програмним забезпеченням чи менше, ніж ринок відео. Особливо, якщо брати до уваги те, що сучасні комп'ютери, ноутбуки і навіть ігрові приставки дозволяють відтворювати і відео HD форматів. Оскільки формат призначався в значній мірі і для зберігання відео високої чіткості, велике значення мала підтримка стандарту лідерами кіноіндустрії. І вже на кінець 2004 року про підтримку HD DVD заявили такі великі кіностудії як Paramount Pictures, Universal Pictures, New Line Cinema і Warner Brothers. Однією з особливостей формату, прівлекшей кіностудії, було те, що гібридні диски могли містити відео як нового HD DVD, так і вже звичного DVD, а це дозволяє переглядати такий диск на плеєрах обох форматів. HD DVD є подальшим розвитком формату DVD і може зберігати в три рази більше даних, ніж його попередник - 15Гб на одному шарі проти 4.7Гб. Стандарт HD DVD був спільно розроблений компаніями Toshiba і NEC. Спочатку формат називався "Advanced Optical Disc" (AOD), але 19 листопада 2003 рішенням зборів DVD Forum був перейменований в HD DVD. Версія поточної специфікації HD DVD-ROM і HD DVD-Rewritable - 1.0; HD DVD-R - 0.9; специфікація HD DVD-RAM ще не сформована остаточно.