Technologie Blu-ray a její specifikace

Začneme pěkně popořádku popisem technologie Blu-ray, která v současné době vládne oblasti optických disků (alespoň co se kapacity týká). Průběh souboje mezi Blu-ray a HD DVD jsme již popsali v jiném článku, dnes se tedy zaměříme pouze na fyzické vlastnosti, možnosti a specifikaci této technologie.

Technologie Blu-ray a srovnání s předchozími formáty

Disky Blu-ray se na první pohled příliš neliší od CD a DVD disků. Průměr je běžných 12 cm v případě normální velikosti a 8 cm u menších disků. Tloušťka je pak opět shodných 1,2 mm. Také povrchová úprava je velice podobná předchozím formátům, liší se spíše technické vlastnosti a použitá technologie pro zápis a čtení.
Princip fungování technologie Blu-ray je vlastně velmi jednoduchý. Jedná se o optické disky, takže je využíváno tzv. pitů neboli drážek (které představují data) v dlouhé husté spirále. O jejich snímání se stará laserová dioda. Z parametrů je důležitá zejména vlnová délka, která je díky použití modrého laseru 405 nm. Oproti DVD je tak podstatně nižší (u DVD byla 650 nm). To v podstatě umožňuje dosáhnout toho, kvůli čemu byly tyto disky vůbec vyvinuty - tedy podstatně vyšší rychlost čtení a zvýšení kapacity, protože je v důsledku toho vzdálenost datové vrstvy od laserové diody menší. Specifikaci Blu-ray disků si můžete prohlédnout v následující tabulce.

Ještě se musíme vrátit k názvu Blu-ray. Každého asi překvapí, že se technologie vzhledem k použití modrého laseru nejmenuje spíše Blue-ray. Důvodem je registrace ochranné známky, která nemůže obsahovat běžně používané názvy. V praxi se setkáme ještě se zkratnou BD, která je použita i jako součást loga.
Následující schéma nám ukazuje, jak se postupně vyvíjela technologie optických disků od CD přes DVD až po Blu-ray. Všimněte si zejména velikosti pitů, která se oproti CD zmenšila více než 5x. Také hustota je podstatně větší, což umožňuje zápis mnohem většího objemu dat na stejně velkou plochu. Pro srovnání u CD bylo na jenom palci čtverečním 0,41 Gb, u DVD už 2,77 Gb a u Blu-ray je to už 14,73 Gb. Snižuje se také vzdálenost diody od čtecí plochy, což je i příčinou větší náchylnosti na poškození disku, k čemuž se vrátíme později.
Podobné srovnání přináší i druhý obrázek, který vlastně přímo zobrazuje povrch optických médií a velikosti světelného bodu laserové diody. Se zmenšováním pitů se samozřejmě musela zmenšovat i velikost světelného bodu (u Blu-ray 580 nm), což zajistila hlavně kratší vzdálenost od datové vrstvy.
Další schéma zase naznačuje porovnání vzdálenosti laserové diody od datové vrstvy narozdíl od DVD. Vzhledem ke stejné tloušťce médií tak došlo k výraznému posunutí k povrchu média, a tak se nemůžeme divit, že v počáteční fázi se k ochraně využívala speciální cartridge.
Následující tabulkou uzavřeme srovnání s předchozími typy médií. Tentokrát se jedná o vypíchnutí rozdílů mezi jednotlivými formáty, zejména pak z pohledu videa. Kromě změny audio a video kodeků si můžete všimnout i rozdílů oproti konkurenčnímu HD DVD, které se nakonec neujalo.

Kapacita média závisí u Blu-ray podobně jako u DVD na počtu datových vrstev, které jsou v současné době většinou maximálně dvě. Rozlišujeme také menší 8cm a klasické 12cm disky. Zatím nevyšší kapacita běžně dostupná pro koncové uživatele je 50 GB při dvouvrstvém zápisu na větší formát.

V následující tabulce je možné si prohlédnout jednotlivé rychlosti mechaniky a k nim adekvátní rychlost zápisu a dobu zápisu. Stejně jako u předchozích typů optických médií se rychlost mechaniky postupně zvyšuje a doba zápisu se může velmi brzy přiblížit k té u DVD disků, která v podstatě trvá doslova pár minut. Udávané maximum je 12x, které ještě zaručuje uspokojující chybovost při čtení.

Ochrana disku

Jednou z nevýhod u Blu-ray disků byla jejich malá odolnost proti mechanickému poškození. Výrobci tak ke každému médiu dodávali cartridge, tedy ochranný obal. V současné době už to není nutné, protože byla vyvinuta speciální vrstva hard-coat, která data bezpečně ochrání i přes svou velmi malou tloušťku. Zásluhu na této technologii má zejména společnost TDK. Ochrannou vrstvu nazvala Durabis.
Ostatní společnosti si však většinou ochrannou vrstvu ještě mírně upraviIi, například Sony se může u přepisovatelných médií pochlubit zabezpečením proti poškrábání i antistatické elektřině. Verbatim nakonec přišel se svojí technologií nazvanou ScratchGuard.
Níže zobrazené schéma velmi dobře naznačuje, jak se změnila vzdálenost laserové diody od datové vrstvy oproti DVD. Při zachování stejné tloušťky média je ochranná vrstva 6x tenčí, což samozřejmě vyústilo v již zmíněné problémy s ochranou proti mechanickému poškození.

Interaktivita na bázi Javy

Zajímavostí u třetí generace disků je možnost aktualizace dat pomocí systému na bázi Javy (u HD DVD byla použita jiná technologie od Microsoftu) od společnosti Sun Microsystems. U DVD bylo používáno MPEG segmentů na disku, které umožňovaly zobrazení jednoduchého menu, tak jak je známe z klasických DVD filmů. U Blu-ray je velkou výhodou mnohem větší interaktivita, která umožňuje i update dat přes internet. Do každého přehrávače je tak povinně instalován Java systém s názvem BD-J. Využití v praxi je velmi jednoduché - přes internet lze například získat titulky v daném jazyku, další doplňující materiál k filmu apod.

Kodeky a regiony

Stejně jako DVD, Blu-ray disky mohou být kódovány pro určitý region. Regiony se samozřejmě od DVD liší a jsou v základu tři. Až na výjimku v podobě několika asijských států je rozdělení podle kontinentů. V praxi se kódování pro určitý region uplatňuje z různých důvodů, zejména kvůli kontrole několika aspektů ve spojení s vydáním daného filmu. V době, kdy ještě zuřil boj s HD DVD, filmová studia podporující Blu-ray ve většině případů nijak své snímky nekódovala. Po nastolení dominance Blu-ray už jsou některé filmy vydávány s kódováním pro určité regiony. Na trhu lze samozřejmě koupit i přehrávače, které zvládnou přehrát všechny kódy. Například u DVD se pak jednalo o velmi úspěšný tah výrobců, protože se staly jednoznačně nejžádanějšími.

Ochrana dat a autorských práv

S příchodem další generace optických disků bylo jedním z hlavních úkolů přinést i zvýšenou ochranu autorských práv, které jsou zejména ve spojitosti s filmy dost často narušována. Blu-ray využívá systému Advanced Access Content System (zkratka AACS), který byl vytvořen konsorciem AS Licensing Administrator (členy jsou přední světové společnosti Disney, Intel, Microsoft, Matsushita, Warner Bros., IBM, Toshiba a Sony).

Jedná se o kryptografické zabezpečení, které je založeno na šifrování pomocí jednoho nebo více klíčů titulu (title key). Ty jsou získány z kombinace klíče média (media key) a tzv. Volume ID (číslo disku přiděleného z výroby). Následuje několik složitějších procesů šifrování a dešifrování, jejichž cílem je samozřejmě co nejlépe zabezpečit obsah proti nelegálnímu kopírování. Jako každé zabezpečení i to u Blu-ray bylo již úspěšně napadeno, ovšem ještě u starší verze šifrování. Nyní se používá tzv. BD+ klíč od společností Cryptography Research, který si vyžaduje zakomponování malého přístroje přímo do mechanik od autorizovaných výrobců. Ten pak rozpozná pravost disku díky části dat oddělených od normálního obsahu. Úspěch systému však kromě jeho odolnosti záleží i na neautorizovaných výrobcích, kteří mohou produkovat přehrávače i bez tohoto zabezpečení.

Typy Blu-ray disků

Malá varianta Mini Blu-ray Disc (někdy také označována Mini-BD nebo Mini Blu-ray) má v průměru 8 cm a pojme tedy menší kapacitu přibližně 7,5 GB. Kompaktní velikosti se využívá zejména jako médium u přenosných zařízení, ve verzi BD-R (recordable) u přenosných přehrávačů a ve verzi BD-RE (rewritable) u videokamer.

Vyvinuty byly i varianty BD9 a BD5 Blu-ray Disc, což jsou vlastně chudší Blu-ray disky na bázi DVD s nižší kapacitou 8 GB u DVD9, respektive 4,5 GB u DVD5. Tyto disky využívají stejné komprese jako Blu-ray (tedy MPEG-4-AVC/H.264, SMPTE-421M/VC-1 a MPEG-2). BD9 a BD5 disky byly hodně podporovány ze strany Warner Home Video jako levnější alternativa k normálním Blu-ray diskům. Nakonec byly zahrnuty jako část BD-ROM formátu a využívají stejného souborového systému a mají totožné AV specifikace.

AVCREC je oficiální nízkokapacitní varianta Blu-ray disku určená na ukládání dat kompatibilních s klasickými DVD disky. Účelem je opět použití hlavně ve videokamerách, které využívají třeba více datových úložišť (DVD a Blu-ray disky kombinované s paměťovými kartami apod.)

Posledním formátem je klasický Blu-ray Disc recordable, se kterým se můžeme setkat ve dvou variantách - BD-R a BD-RE. První z nich je určen pouze pro čtení, zato druhý i pro opakované zapisování. Teoreticky je možné na ně zapisovat rychlostí až 12x (tedy 10000 otáček za minutu), větší rychlosti už způsobují časté chyby při čtení.
Přehrávačů DVD, stejně jako rekordérů, je na trhu už poměrně dost, i když zejména u nás se Blu-ray ještě moc neujalo. Zpočátku byla problémem i kompatibilita zařízení s disky CD a DVD, ovšem po roce 2006 je už podpora starších formátů standardem. Vybraným modelům dostupným na našem trhu se budeme věnovat v samostatných recenzích.

Další vývoj

Přestože byla technologie Blu-ray už standardizována a její vývoj dokončen, výrobci se stále snaží o její vylepšování. Na různých výstavách jsme tak už mohli vidět testovací média se čtyřmi vrstvami o celkové kapacitě 100 GB od TDK, která se dokonce nechala slyšet, že umí vyrobit i 200GB disk (šest vrstev po 33 GB). Ještě vyšší kapacitu slibuje společnost Ritek, které se povedlo vytvořit na jenom médiu 10 vrstev, dohromady s kapacitou 250 GB. Bohužel si výrobci stěžují na nekompatibilitu se současnými přehrávači.

Další zajímavostí je také třívrstvá technologie od JVC, která umožňuje zápis dat ve formátu DVD i Blu-ray. Pokud by se tento formát ujal, mohl by si uživatel disk přehrát na jakémkoliv přehrávači, pouze s rozdílnou kvalitou. V lednu 2007 ohlásilo Hitachi 100GB disk se čtyřmi vrstvami po 25 GB, u kterých garantuje kompatibilitu se stávajícími přehrávači na trhu, nutná je většinou pouze aktualizace firmwaru.
Zdroje: Wikipedia, Optical.com