Blu-ray или HD DVD
Твердо усвоив из телевизионной рекламы, что «война форматов давно закончена» (по поводу DVD и VHS «в одном флаконе»), публика с ужасом узнает о новых сражениях. На этот раз это уже не «борьба хорошего с отличным», а сражение лучшего с лучшим. Грядет настоящая «битва при Ватерлоо» за формат таких оптических дисков, которые смогут вмещать более чем двухчасовую запись телевизионных программ высокого разрешения. С развитием систем HDTV рынок новых оптических дисков ожидает огромный потенциал, но уже на стадии разработки производители дисков разделились на два враждующих лагеря. Одна из последних разведок боем проходила на осенней выставке CEATEC 2004 в Японии
В одном лагере — сторонники новых дисков BD — Blu-ray Discs (дисков для синего луча — имеется в виду цвет излучения лазера, используемого для записи/воспроизведения информации на оптический диск). Сегодня в группе основателей — пятнадцать фирм из Японии, США, Европы и Южной Кореи, а всего в BD-ассоциацию входит более семидесяти фирм. В другом лагере — корпорации Toshiba и NEC, которые являются разработчиками альтернативного стандарта — HD DVD, High Definition Digital Versatile Disc (цифрового видеодиска высокого разрешения) и весь DVD-форум.
Пару лет назад, когда только началось противостояние, мы уже обращались к этой теме (см. «Видеодиски высокой четкости», S&V, 3/2003), но какой из них победит сейчас? У каждого есть свои плюсы и минусы. Стандарты записи дисков BD и HD DVD очень похожи: оба являются оптическими дисками диаметром 12 см, записываются сине-фиолетовым лазером с длиной волны 405 нм и вмещают большее количество видеоинформации, чем обычный диск DVD.
Основное различие этих стандартов состоит в том, что BD использует новую структуру диска и новую систему записи, тогда как HD DVD сохраняет основные характеристики уже освоенной DVD-технологии.
Объединение этих двух стандартов в настоящее время не представляется возможным. Но отсутствие единого стандарта тем не менее не останавливает производителей от активных шагов по внедрению своих моделей оптических дисков нового поколения.
По мере того как накаляется обстановка в связи с конкуренцией в области утверждения спецификаций перспективных оптических дисков, продукция обоих стандартов продолжает появляться на всевозможных выставках.
Диски Blu-ray
Рис. 1. Отличия структуры дисков Blu-ray разной емкости
Один из первых вариантов диска Blu-ray компания Sony упаковала в защитный картридж
Компания Pioneer подчеркивает авангардным дизайном своего DVD-рекордера формата Blu-ray его эксклюзивность во всех смыслах
Один из первых образцов узла лазерной головки для Blu-ray
Останется ли в реальном BD-рекордере Mitsubishi слотовая загрузка диска?
Прототип BD-рекордера корпорации Sharp
Трехлазерная головка Philips обеспечивает запись и воспроизведение на дисках Blu-ray, DVD и CD
Создатели формата BD применяли коротковолновый сине-фиолетовый лазер с уменьшением диаметра пятна от лазерного луча и повышением числовой апертуры объектива с 0,6 (как у традиционных дисков DVD) до 0,85. В результате площадь пятна от лазерного луча сократилась до одной пятой от площади пятна в DVD-дисках, что позволило получить питы меньшего размера. Но повышение апертуры приводит одновременно и к большему влиянию наклона диска или изменения угла наклона оптической оси лазерного луча на вероятность попадания лучей в питы соседней дорожки. Чтобы уменьшить эту зависимость, разработчики уменьшили толщину защитного слоя, который покрывает записывающий слой, до 0,1 мм. Так как в более тонких дисках перекрестные помехи меньше, то и допустимая погрешность по наклону для дисков BD получается сравнимой с аналогичной погрешностью для типовых дисков DVD. Кстати, у диска с защитным слоем в 0,1 мм, кроме того, увеличивается емкость. Однако из-за того, что стандарты BD и существующие стандарты DVD серьезно отличаются друг от друга (по структуре диска и по конструкции оптической считывающей головки), специалисты считают, что воспроизведение стандартных дисков DVD на рекордерах BD будет невозможно. Также вызывает беспокойство относительно высокая стоимость оптических головок для рекордеров BD и трудности изготовления самих дисков.
Однако что касается головок, то уже разработаны технологии, снижающие их стоимость. В одном варианте используется метод разделения оптических компонентов и обеспечения отдельных объективов для дисков BD, DVD и CD. Другой вариант основан на методе, который позволяет использовать один объектив для носителей DVD и BD.
Разработчики BD сейчас завершают подготовку спецификаций формата для четырех типов дисков: перезаписываемого диска BD-RE (этот формат уже есть), однократно записываемого диска BD-R, диска, допускающего только чтение — BD-ROM, и диска BD-Data, предназначенного для записи данных персонального компьютера.
Фирмы, занятые продвижением BD, в частности Matsushita, Sony и Philips, объявили еще в апреле прошлого года, что при массовом производстве стоимость дисков BD-RE и дисков BD-ROM будет практически одинаковой.
Сначала разработчики дисков BD работали над форматом BD-RE, потому что главным приоритетом считалось создание дисков, обеспечивающих запись телевизионных программ высокого разрешения (HDTV). Этот формат предусматривает возможность изготовления шести разновидностей дисков, различающихся емкостью записи. Предлагая диапазон емкостей, разработчики хотели предоставить возможность производителям носителей выбирать диски, наиболее соответствующие конкретным уровням своей технологии. Три из шести дисков этого формата являются односторонними однослойными и имеют емкость: 27, 25 и 23,3 ГБ. Остальные три обеспечиваются односторонними двухслойными дисками с емкостью 54, 50 и 46,6 ГБ. Диски, вмещающие 54 ГБ, допускают скорость потока информации в 36 Мбит/с, что является достаточным для записи в течение четырех с половиной часов программ HDTV и потоков информации спутниковых программ цифрового вещания. Уже появились сообщения, что сторонники стандарта Blu-ray разрабатывают усовершенствованный формат для дисков BD-RE, который позволит вдвое увеличить скорость записи.
В перезаписываемых оптических дисках используется два способа записи информации. По одному из них информация записывается на выпуклой или вогнутой стороне канавки, а по другому — запись производится и в канавку, и на ее дно (поле). В дисках BD-RE используется запись в канавку. Это означает, что такие диски могут быть воспроизведены на проигрывателях, которые работают с форматом BD-ROM и с форматом BD-R. Для адресации данных диски BD-RE используют формат записи в канавку с высокочастотной вобуляцией (как в дисках DVD+RW), что повышает точность размещения информации по канавкам.
В конце июля прошлого года компания Matsushita выпустила два типа перезаписываемых диска стандарта Blu-ray: LM-BRM50 (односторонний двухслойный) и LM-BRM25 (односторонний однослойный). Одновременно компания выпустила и рекордер DMR-E70BD DVD, на котором можно записывать односторонние двухслойные диски Blu-ray емкостью 50 Гб. Этот рекордер является топ-моделью серии DIGA DVD-рекордеров этой компании. В промышленных кругах говорят, что время его запуска в производство было продиктовано всплеском спроса на DVD-рекордеры, вызванном Олимпийскими играми в Афинах, а также желанием обозначить новый стандарт Blu-ray так, чтобы этот тип дисков стал более узнаваемым, чем диски HD DVD.
Однако, с точки зрения изготовителей, диски стандарта BD имеют существенный недостаток — для их производства требуется новый технологический процесс и новое усовершенствованное оборудование.
Поскольку диски BD-RE должны работать в любых домашних условиях, разработчики предусмотрели наличие картриджа — для защиты диска от царапин и отпечатков пальцев (которые могут ухудшить качество записи, воспроизведения и поиска информации).
При этом рассматриваются два типа картриджей: герметичный, полностью закрывающий диск, и открытый картридж, закрывающий поверхность с записью, но оставляющий открытой поверхность с наклейками. Разработчики BD планируют окончательно перейти на открытый тип картриджей и даже рассматривают возможность полного отказа от них. Это сократило бы стоимость носителей и позволило бы размещать их в тонких ноутбуках. Разрабатывая стандартные спецификации для дисков формата BD-ROM и BD-R, создатели дисков Blu-ray предполагают оставить диски без картриджей как стандартный вариант, сохранив возможность изготовления дисков с картриджами в качестве дополнительного.
Диски HD DVD
Рис. 2. Структура диска Blu-ray (с защитным слоем 0,1 мм)
Рис. 3. Структура диска HD DVD (с двумя склеенными основами толщиной 0,6 мм)
Toshiba, естественно, представила DVD-проигрыватель для дисков HD DVD
Демо HD DVD и записываемые диски HD DVD-R показали многие производители
Структура диска стандарта HD DVD такая же, как и у обычных дисков DVD. Они имеют такую же толщину — 1,2 мм, слой записи находится на том же расстоянии, 0,6 мм, от поверхности диска, а для чтения информации используется объектив с апертурой 0,6. Поскольку толщина прозрачного слоя у HD DVD выше, чем у BD, и достигает 0,6 мм, то плотность записи здесь ограничена, несмотря на использование коротковолнового сине-фиолетового лазера. Создатели этих дисков попытались учесть это, улучшив структуру дорожки (трека) и метод обработки сигналов.
Разработчики стандарта HD DVD предусматривают две категории этих дисков. К первой относятся диски HD DVD-ROM (предназначенные только для чтения), а ко второй — перезаписываемые диски HD DVD-ARW. Картриджи для этих дисков не нужны. Авторы проекта планируют к производству и третью категорию — диски для однократной записи HD DVD-R. Эти диски могут быть двух типов: односторонние однослойные емкостью 15 ГБ и односторонние двухслойные емкостью 30 ГБ.
Хотя по сравнению с дисками Blu-ray диски HD DVD имеют меньшую емкость, разработчики указывают на схожесть на физическом уровне их структуры со стандартными дисками DVD как на их основное преимущество.
Такое сходство действительно сулит определенную выгоду. Во-первых, производители могут использовать для изготовления дисков HD DVD те же производственные мощности, что и для изготовления обычных DVD-дисков. При этом сокращаются затраты на подготовку производства. Во-вторых, толстый защитный слой допускает большее расстояние между диском и объективом. Поэтому от проигрывателей дисков HD DVD не требуется такой высокой точности, как от проигрывателей дисков Blu-ray. Следовательно, проигрыватели дисков HD DVD, по крайней мере на первом этапе, окажутся более простыми и дешевыми. Кроме того, благодаря толстому защитному слою диски не нуждаются в специальном картридже. И, наконец, авторы проекта в качестве своего преимущества считают более простой разработку двухслойных дисков HD DVD (по сравнению с дисками BD, имеющими защитный слой толщиной всего 0,1 мм).
Между тем сторонники стандарта HD DVD уже закончили разработку физических спецификаций для дисков, предназначенных только для воспроизведения. В июне 2004 г. комиссия DVD-форума (DVD Forum), которая занимается стандартами, относящимися к области DVD, одобрила эти спецификации. Впрочем, это неудивительно — бессменным председателем DVD-форума является представитель корпорации Toshiba. Выпуск рекордеров, использующих эти стандарты, ожидается приблизительно в середине 2005 г.
Голливуд в качестве арбитра
Среди немногих показавших двухслойные HD DVD была Toshiba
В компьютерной области NEC работает на оба фронта: здесь — DVD-привод Blu-ray
Внешний универсальный компьютерный привод для HD DVD/DVD от NEC
Многие полагают, что широкое распространение тех или иных оптических дисков нового поколения будет зависеть от успеха в разработке дисков, предназначенных только для воспроизведения (формат ROM). На то, какие из стандартов получат преимущество, будут оказывать существенное влияние две отрасли. Первая — это киноиндустрия, в первую очередь, компаний Голливуда, которым диски нового поколения нужны для распространения своей продукции. Другая отрасль, где в огромном количестве используются оптические диски всех типов, — это производство персональных компьютеров.
Сейчас между сторонниками дисков Blu-ray и сторонниками дисков HD DVD идет жесточайшая конкурентная война за место под солнцем Голливуда. Как мы отметили выше, лагерь сторонников HD DVD уже получил одобрение DVD-форума на физический формат. Однако для того чтобы довести до потребителей воспроизводимые носители и совместимые с ними проигрыватели, нужно получить одобрение также и на логический формат, систему кодирования видеоинформации и технологию защиты авторских прав.
Между тем лагерь сторонников дисков Blu-ray, выбравший приоритетным направлением перезаписываемые диски, на выставке CES2004 объявил о разработке формата BD-ROM, предназначенного для заводского изготовления записанных дисков. С другой стороны, два соперничающих лагеря пришли к соглашению по поводу криптографии — новой системы управления доступом к контенту AACS (Advanced Access Content System).
Оба стандарта (как Blu-ray, так и HD DVD) в настоящее время удовлетворяют большинству требований из «списка пожеланий Голливуда». Однако, с точки зрения потребителя, в конце концов должен быть реализован какой-то единый стандарт дисков нового поколения. По последним сообщениям (на конец 2004 года), крупные голливудские киностудии Paramount Pictures, Universal Pictures, New Line Cinema и Warner Brothers выразили поддержку формату HD DVD. Киностудия Disney тем временем склонилась к формату Blu-ray, который ранее уже выбрала 20th Century Fox, а также студия Columbia/TriStar (что вполне естественно для брендов, принадлежащих фирме Sony). С другой стороны, один из основателей BD-ассоциации Thomson объявил о подготовке выпуска дисков обоих форматов, причем HD DVD и соответствующие проигрыватели будут распространяться в странах Северной Америки под брендом RCA уже в 2005 году.
В конце осени прошлого года сообщалось, что среди летних блокбастеров 2005 года появятся фильмы уже в формате HD DVD. Предполагается, что это могут быть «War of the Worlds» (Paramount), «Doom» (Universal) и «Batman Begins» (Warner Bros.) Также о выпуске в начале 2005 года видеофильма высокой четкости, но уже на диске в формате Blu-ray, сообщила Columbia/TriStar.
Стронники HD DVD предполагают, что первые коммерческие DVD-проигрыватели дисков этого формата будут стоить около $1000, но уже к Рождеству 2006 г. цена на них может упасть вдвое.
Технология производства
Плата электроники контроллера универсального DVD-рекордера: Blu-ray и DVD±R/RW
Panasonic представил и рекордер DMR-E700BD и Blu-ray-диски для него
HD DVD-проигрыватель Sanyo
Основные характеристики форматов Blu-ray и HD DVD
Корпорация Memory-Tech, одна из главных компаний, занимающихся тиражированием дисков в Японии, уже более года работает с кинематографическими студиями в Японии и США по совместной оценке формата HD DVD. В мае 2004 года компания установила производственные линии для изготовления дисков HD DVD в городе Цикуба (Tsikuba), префектура Ибараки (Ibaraki). Эти гибкие, конвертируемые производственные линии могут выпускать 1,4 млн. дисков в месяц. Для переключения с производства обычных DVD-дисков на производство дисков HD DVD требуется всего пять минут. Представители компании говорят, что новые линии уже достигли выхода годных дисков 90%. Это, по их словам, является практически уровнем, определяющим массовое производство коммерческих дисков. Для сравнения, производство в настоящее время дисков обычного формата имеет уровень выхода годных 95%.
В условиях сотрудничества с Toshiba по технологии корпорация Memory-Tech работала с компаниями NEC, Sumitomo Heavy Industries, Origin Electric, Shibaura Mechatronics и Hitachi Computer Peripherals по совместной разработке производственных линий, которые могут с помощью одних и тех же операций обработки производить современные DVD-диски и диски HD DVD. Эти усилия увенчались успехом в мае 2004 года, после чего корпорация Memory-Tech установила две такие производственные линии в Цикуба, которые и работают в настоящее время.
В конце августа корпорации Memory-Tech и Toshiba готовили документацию (на английском языке) по техническим консультациям и поддержке изготовления дисков HD DVD для мирового сообщества копировщиков дисков.
Подготавливая как покупателей, так и производителей аппаратуры к выбору своего диска высокой четкости, Toshiba и Memory-Tech предложили в декабре 2004 года двухформатный диск, который предназначен только для воспроизведения. Разработанный ROM-диск имеет одностороннюю двухслойную структуру. Верхний слой, расположенный ближе к поверхности диска (соответствует слою L1 в двухслойных DVD) и имеющий емкость 4,7 ГБ, содержит видеозапись, отвечающую требованиям к современным DVD. На внутренний слой емкостью 15 ГБ записана информация в формате HD DVD и для его воспроизведения нужна головка с сине-фиолетовым лазером. Слой со стандартной DVD-записью должны без проблем воспроизводить все существующие обычные DVD-проигрыватели с красным лазером. Диск позиционируется его разработчиками для тиражирования новых фильмов. Предполагается, что его купят владельцы существующих DVD-проигрывателей, а возможность посмотреть понравившийся фильм с того же диска с улучшенным качеством (в формате HD DVD) подтолкнет их к приобретению проигрывателей нового поколения.
Изготавливаться новый диск может на уже существующих производственных линиях корпорации Memory-Tech, которые предназначены для тиражирования дисков обоих форматов. Стоимость промышленного изготовления нового диска соизмерима со стоимостью одностороннего двухслойного DVD-ROM или HD DVD, поскольку они имеют такую же физическую структуру.
Учитывая феноменальную популярность DVD на рынке сегодня, разработчики двухформатного диска надеются обеспечить «мягкий» переход потребителей на новый видеоформат. Предполагается, что преимущества такого подхода оценят не только потребители, но и сомневающиеся пока представители киноиндустрии.
Ожидается, что оптические диски нового поколения получат широкое распространение в 2005–2006 гг. (с началом массового заводского производства записанных дисков). Однако если сохранится разделение производителей на два жестко конкурирующих лагеря, и на рынок широким фронтом выйдут два стандарта носителей, то производители, которые не смогут завоевать симпатии потребителей и поддержку киноиндустрии, могут потерпеть сокрушительное поражение.
Простым выпуском проигрывателей, которые могут воспроизводить оба формата, проблемы аутсайдеров решаться уже не будут.
Коррекция ошибок
На оптические диски нового поколения информация записывается с повышенной плотностью, и для них требуется система коррекции ошибок, имеющая гораздо лучшие характеристики, чем у современных DVD. В дисках BD-RE для этого используется метод с индикацией пакетного субкода BIS (Burst Indicator Subcode) для размыва влияния от возможных ошибок. С помощью этого метода информация распределяется по всему диску, так что коэффициент ошибок сводится к нулю. Затем информация восстанавливается с использованием алгоритма коррекции ошибок на больших расстояниях LDC (Long Distance Error Correction).
Увеличение емкости HD DVD
Проблему увеличения емкости дисков разработчики стандарта HD DVD решают с помощью метода максимума правдоподобия частичного отклика (в виде весовой функции) при обработке сигнала, а также с помощью метода записи «в поле — в канавку» и благодаря использованию форматов сжатия кодов H.264 и VC-9. Обработка сигнала по методу максимума правдоподобия частичного отклика PRML (Partial Response Maximal Likehood), который позволяет увеличивать плотность записи, уже используется для жестких дисков в компьютерах. Эта технология позволяет подавлять взаимные помехи между записываемыми данными и гарантирует более точное считывание. При этом обеспечивается более близкое расположение меток записи при одновременном подавлении перекрестных помех. В дисках HD DVD-ARW для обработки сигналов используется метод PRML и структура записи «в поле — в канавку», что приводит к уменьшению размера пита дорожки до 0,34 мкм (в DVD эта величина — 0,74 мкм) и достигается более высокая плотность записи. Для адресации в дисках HD DVD используется метод позиционного колебания адреса WAP (Wobble Address in Position), который гарантирует относительно легкую совместимость с носителями, предназначенными только для воспроизведения.
Голливудский список «пожеланий»
для производителей оптических дисков
Учитывая печальный опыт пиратского копирования дисков DVD, ведущие голливудские компании в конце 2003 года предложили разработчикам свой список «пожеланий» для оптических дисков нового поколения, на которых будут записываться фильмы формата HDTV:
— один и тот же формат для бытовой электроники и персональных компьютеров;
— обеспечение устойчивой защиты авторских прав;
— достаточно большая емкость записи и низкая стоимость производства — наравне с аналогичными параметрами современных DVD-video (без необходимости использования картриджей или специальных футляров);
— высокое качество изображения с разрешением 1920х1080 пикселей и поддержкой функции изменения соотношения сторон изображения;
— многоканальное звуковое сопровождение;
— совместимость HD-проигрывателей с DVD-Video и стандартными звуковыми носителями;
— связь с интернетом и возможность интерактивных операций;
— совместимость творческого инструментария со стандартными DVD-дисками и дисками нового поколения;
— совместимость при воспроизведении дисков идентичных форматов и гарантированная надежность.