Компьютеры
21 июля 2005 в 00:33

Битва DVD-форматов: победит дружба?

Так уж сложилось, что вся история форматов оптических носителей – это битва двух-трех титанов. В ближайшем будущем ситуация не изменится, сразятся Blu-ray и HD-DVD. А что будет потом?

Уверен, что между форматами оптических носителей войны не прекратятся. И в первую очередь потому, что именно непримиримая борьба двух-трёх кланов производителей обеспечивает технический прогресс. Конкуренция не только «освежает мозги», но и сказывается на цене. Все мы были свидетелями, как медленно CD и очень быстро DVD стали доступны народу.

Чем закончилась битва DVD «плюсов и минусов»? Тем, что производители выжали из своих форматов всё возможное, а рынок заполнили универсальные приводы, поддерживающие и тот, и другой стандарт.

Точно такое же будущее я пророчу и HD-DVD с Blu-ray. Но сначала нас ждёт зрелищная схватка с участием большого количества знаменитых фирм. Так из-за чего весь сыр-бор, и каково текущее положение дел?

Как всё начиналось

DVD-R и DVD+R ещё только завоёвывали массовый рынок, а производители уже вовсю занимались разработкой новых, более ёмких форматов. Уже в 1996 году Phillips, Toshiba и Sony демонстрировали миру первые прототипы устройств, использующих сине-фиолетовый лазер для записи информации на диск. Но перед разработчиками стояло множество проблем, связанных с излишним нагревом привода, поиском подходящего записывающего слоя и т.д.

19 февраля 2002 года девять компаний (Hitachi, LG Electronics, Matsushita Electric, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony и Thomson Multimedia) объявили о разработке спецификации на формат оптических дисков нового поколения, получивший название «Blu-ray Disc». Название указывает на основную особенность нового формата – использование сине-фиолетового лазера. Первоначально заявлялась ёмкость 27 Гигабайт на стандартной 12-см болванке.

Уже в августе информация о формате Blu-ray стала достоянием общественности. В сентябре конкуренты в лице компаний Toshiba и NEC представили достойный ответ – формат Advanced Optical Disc (AOD). В октябре тайваньский консорциум AOSRC предложил собственный стандарт HD-DVD.

Прототипы BD- и AOD- приводов стали появляться на различных шоу, например, на Ceatec show в Японии в октябре 2002 года и на выставке Consumer Electronics Show (CES 2003) в январе 2003.

Первый прототип будущего HD-DVD

Первый прототип будущего HD-DVD

Первый прототип Blu-ray на Ceatec Show 2002

Первый прототип Blu-ray на Ceatec Show 2002

Наконец, 13 февраля 2003 года Ассоциация BDA (Blu-ray Disc Association) начала лицензирование нового формата, что практически означало официальное появление BDA на рынке оптических накопителей и отмашку на начало выпуска коммерческих продуктов на основе Blu-ray.

Оставался всего лишь один вопрос: какой формат выберет DVD Forum – консорциум компаний, взявший на себя обязанности по стандартизации и сертификации оптических носителей.

В ноябре 2003 года совершенно неожиданно для многих рабочим форматом DVD-ROM дисков следующего поколения была выбрана спецификация HD-DVD, вобравшая в себя AOD от Toshiba и Nec (заметьте, корейский HD-DVD здесь ни при чём). Перевес голосов у HD-DVD был небольшой – 8 против 6.

Появление спецификации HD-DVD было очень тяжёлым. В то время как сторонников Blu-ray становилось всё больше, а компании анонсировали всё новые прототипы приводов и носителей, DVD Forum пытался добиться единогласия в своих рядах. Спецификация HD-DVD 1.0 была утверждена только 10 июня 2004 года.

Технические особенности конкурентов

Оптические носители нового поколения объединяет только стандартный размер диска и сине-фиолетовый (а вовсе не голубой, как считает абсолютное большинство русскоязычных пользователей) лазер с длиной волны 405 нм. Переход на более коротковолновый лазер позволяет значительно плотнее размещать информацию на диске, уместив на один слой до 27 Гбайт данных.

HD-DVD

Привод HD-DVD

Привод HD-DVD

Диск HD-DVD

Диск HD-DVD

Пожалуй, решающим аргументом в принятии этого стандарта DVD-форумом стала его преемственность с существующими DVD-дисками. Для перехода на выпуск новой продукции требуется минимальная модернизация уже существующих линий. Даже микросхемы в приводах можно оставить прежние: используются те же самые алгоритмы чтения и коррекции данных, требуется лишь сменить оптическую головку.

Оптические болванки имеют прежний размер и «слоёность». Записывающий слой находится посередине под защитой 0,6 мм пластика.

По сравнению с DVD, расстояние между дорожками и размер питов уменьшились почти в два раза, что позволило увеличить объём диска с 4,7 Гбайт до 15 Гбайт. На данный момент уже принята спецификация двухслойного диска ёмкостью 30 Гбайт. Кроме того, компании Memory Tech и Toshiba планируют создать трёхслойные диски ёмкостью 45 Гбайт.

Blu-ray

Привод Blu-ray

Привод Blu-ray

Диск Blu-ray

Диск Blu-ray

Этот формат коренным образом отличается от DVD. В нём используются совершенно новые алгоритмы считывания и обработки информации, что позволяет добиться большей гибкости физической структуры накопителей. Например, длина пита может быть 0,138, 0,149 или 0,160 мкм.

Записывающий слой на диске располагается всего лишь на расстоянии 0,1 мм от поверхности. В результате уменьшаются искажения лазерного луча и время отклика. Всё это позволяет значительно снизить размеры питов и расстояния между дорожками по сравнению с обычным DVD. Итог: на BD-диск помещается 23,3, 25 или 27 Гбайт данных.

Утверждена спецификация двухслойных BD-дисков ёмкостью 46,6 и 50 Гбайт. Компания Toshiba выпустила четырёхслойный диск ёмкостью 100 Гбайт.

Одно из слабых мест Blu-ray – очень маленькое расстояние между записывающим слоем и поверхностью – 0,1 мм по сравнению с 0,6 в DVD и HD-DVD. Первоначально единственным способом защиты от повреждений в BD-дисках был картридж. Но затем рядом компаний (например, TDK) были разработаны специальные защитные покрытия, противостоящие царапинам и накоплению грязи, что позволило избавиться от картриджей.

Наилучшей демонстрацией разницы между тремя поколениями оптических носителей является данная фотография.

Размеры питов на CD, DVD и BD

Размеры питов на CD, DVD и BD

Разницу между стандартами Blu-ray и HD-DVD легко почувствовать, взглянув на их основные характеристики, но вот предпочесть какой-либо из них – трудно:

CDDVDBlu-rayHD-DVD
Ёмкость штампованного (ROM) однослойного диска, Гбайт0,684,723,3/2515
Ёмкость штампованного (ROM) двухслойного диска, Гбайтнет8,546,6/5030
Ёмкость перезаписываемого (RW) однослойного диска, Гбайт0,684,723,3/25/2720
Ёмкость перезаписываемого (RW) двухслойного диска, Гбайтнетнет46,6/50/5432
Ёмкость однослойного записываемого (R) диска, Гбайт0,684,723,3/25/2715
Ёмкость двухслойного записываемого (R) диска, Гбайтнет8,546,6/50/54нет
Максимальная ёмкость существующих прототипов многослойных дисков, Гбайт1,48,510045
Длина волны лазера, нм780650405405
Апертура0,450,600,850,65
Мощность луча при чтении, мВт--0,350,5
Защитный слой, мм1,20,60,10,6
Размер пита, нм830410160 (23,3 Гбайт) 149 (25 Гбайт) 138 (27 Гбайт)204 (15 Гбайт)
Расстояние между дорожками, нм1600740320400
Скорость передачи данных, Мбит/с-11,136 (1x) 72 (2x) 54 (video BD-ROM)36,5 (1x)
Поддержка Javaнетнетестьнет
Поддерживаемые кодеки-MPEG2MPEG2 MPEG4 AVC VC-1MPEG2 MPEG4 AVC VC-1
Система защиты данных-CSS AESAACS

Последние три пункта выглядят наиболее непонятно и интересно, открывая следующую большую тему.

Кому нужны HD-DVD и BD-ROM

Новые форматы приходят на рынок только тогда, когда в них есть потребность. DVD-диски получили столь широкое распространение по двум причинам:
1) на них помещаются видеофильмы в более хорошем качестве, чем на CD;
2) размеры дистрибутивов программ, баз данных и игр стали в разы превышать вместимость CD-дисков.

Ёмкости двухслойного DVD-ROM на данный момент с лихвой хватает на все возможные нужды обыкновенного пользователя.

Но ведь есть и необыкновенные. Те, кто прикупил себе DLP-телевизор или плазменную панель, поддерживающую разрешение 1080i, и собирается записывать наиболее интересные телепередачи на оптические диски. Поток HDTV, в котором, будем надеяться, в далеком будущем будут вестись телетрансляции и в России, требует для хранения значительно больше места, чем могут себе позволить DVD. Например, на двухслойный BD-ROM ёмкостью 50 Гбайт поместится не более двух с половиной часов высококачественного видео (в стандартном качестве удастся записать 13 часов).

Для более плотной упаковки данных оба новых формата, кроме стандартного кодека MPEG2, поддерживают ещё несколько: MPEG4 AVC (так же известный как H.264) и Microsoft VC-1. Дело в том, что при кодировании видеоданных 1080i в формат MPEG2 становятся видны артефакты изображения, вызванные сжатием, да и скорость потока возрастает до 20-25 Мбит/с. Тот же MPEG 4 AVC может снизить поток в 3-4 раза без потери качества.

Blu-ray и HD-DVD обеспечивают возможность одновременного чтения данных с диска и записи новой информации Кроме того, Blu-ray будет поддерживать Java-приложения, что позволит повысить уровень интерактивности видеодисков. Например, при запуске такой видеодиск сможет самостоятельно зайти на сайт производителя и скачать титры на нужном языке.

Важное место в разработке стандартов уделено вопросам защиты контента от копирования. Как известно, защита CSS, применяемая на DVD, была успешно сломана, что дало возможность беспрепятственно копировать видеофильмы (не это ли так быстро сделало формат популярным, а диски одноразовой записи – самыми раскупаемыми?). В оптических дисках нового поколения будут использоваться более продвинутые методы.

Blu-ray использует 128-битное шифрование Advanced Encryption Standard (AES), при котором ключ меняется через каждые 6 кбайт данных. В итоге расшифровка одного ключа дает злоумышленнику доступ к 6 кбайт данных. Сами понимаете, сломать такую защиту невозможно (на данный момент).

HD-DVD использует улучшенную версию метода CSS - Advanced Access Content System (AACS). Плюс к нему – вторая степень защиты Self Protecting Digital Content (SPDC). AACS генерирует для  каждого привода собственный 128-битный ключ Device Key (DK). Каждый диск имеет собственный ключ Media Key Block  (MKB), который может работать только с определенным набором DK. Если какой-либо набор ключей DK будет заподозрен в противоправных действиях, MKB обновляется, и соответствующий набор DK попадает в черный список – содержимое диска на таком приводе воспроизвести не удастся.

В таком подходе можно найти изъяны, которые могут причинить кучу неудобств ни в чем не повинному пользователю, но, тем не менее, защита получается агрессивно-надежной. Возможно, это поможет кинокомпаниям защититься от пиратов и заработать сумасшедшую кучу денег.

Да, это действительно так. В настоящее время форматы Blu-ray и HD-DVD рассчитаны в первую очередь на киноиндустрию.  Именно «киношники» задают темп и платят деньги. Пользователям лишь останется посмотреть на репертуар вышедших на BD и HDVD фильмов и решить, какой привод купить.

Хроники с поля боя

Достаточно интересно следить за ходом схватки между двумя форматами, тем более что именно сейчас страсти накалились. Связано это с первыми попытками начать массовое производство дисков и приводов.

А почему бы и нет? Голливудская киноиндустрия с форматами вроде бы определилась. Warner Brothers и New Line Cinema эксклюзивно подписались на HD-DVD, Walt Disney Co., Sony Pictures и MGM – на Blu-ray. Universal Studios и Paramount Pictures, хоть и неэксклюзивно, но относятся к сторонникам HD-DVD, а Disney и 20th Century Fox – к сторонникам Blu-ray.

Фильмы на новых оптических носителях не заставят себя ждать: первые киноленты на HD-DVD дисках от Universal ожидаются уже к Рождеству-2005, а Paramount Home Entertainment выпустит каталог своих фильмов в этом формате в начале 2006.

В принципе, война форматов проходит довольно миролюбиво. Приверженцы противоборствующих лагерей иногда встречаются и ратуют за единый стандарт оптических носителей, понимая, что это сможет сберечь кучу нервов пользователям и кучу денег производителям (см. «Blu-ray против HD-DVD: новые шаги к перемирию»). Но компромисса найти, как уже ясно, не удастся, так как никто не хочет отказываться от собственных наработок.

Понимая это, некоторые компании, например, Microsoft и Sanyo, занимают нейтралитет и готовы сотрудничать с обеими сторонами.

Появилась информация, что в дизайнерских лабораториях ряда микроэлектронных гигантов идет работа по созданию гибридных оптических головок и микросхем, поддерживающих оба формата. Естественно, такой гибрид получится сложным и дорогим, но мы знаем, что массовое производство способно делать чудеса, снижая итоговую стоимость продукции до вполне терпимых величин.

Пока же ждём анонсов первых налаженных производственных линий Blu-ray и HD-DVD. HD-DVD диски должны появиться в продаже весной 2006 года одновременно с подходящими приводами. Blu-ray приводы и диски начнут массированное наступление на рынок примерно в то же время.

Ожидается, что сначала Blu-ray приводы будут стоить значительно дороже HD-DVD, но со временем цены выравняются.

Что будет после Blu-ray и HD-DVD?

Уже сейчас, когда новые стандарты только собираются выйти на рынок, появляются сообщения о разработке новых форматов, обладающих фантастической ёмкостью. Чаще всего до появления хотя бы прототипов далеко, пока что оформляются патенты.

Возьмем, например, проект компании Colossal Storage Сorporation, связанный с созданием 3,5-дюймовых дисков Atomic Holografic Disk ёмкостью 10 Терабайт! Звучит как сказка, причём вполне может сказкой и остаться.

Привод и диск Colossal глазами художника

Привод и диск Colossal глазами художника

Ещё один интересный проект предложен HVD Альянсом, в который вошли CMC Magnetics, Fuji Photo Film и ряд других компаний. Это разработка голографических дисков Holografic Versatile Disc (HVD). Ёмкость такого диска – от 100 до 1000 Гигабайт. Главный секрет – использование не одного луча лазера, а сразу миллиона! Скорость чтения при этом может достигать 1 Гбит в секунду.

Holografic Versatile Disc

Holografic Versatile Disc

Совсем похожим на уже созданные форматы является разработка корпорации New Medium Enterprises, которая собирается предоставить оптический диск Versatile Multilayer Disc (VMD), способный вместить 20 Гбайт и использующий обычный красный лазер. Просто это четырёхслойный диск. Первые приводы и диски должны поступить в продажу уже в этом году, но, скорее всего, дальше Азиатского региона они не выйдут, так как являются чисто переходным явлением.

Компания Iomega совсем недавно запатентовала технологию Articulated Optical-Digital Versatile Disc (AO-DVD), связанную с дальнейшим уменьшением размеров пита и появлением коротковолновых лазеров. В результате для хранения информации будут использоваться наноструктуры – участки, имеющие размеры меньше, чем длина волны лазера! Теоретически на такой диск можно будет записать до 800 Гбайт данных.

Digital Multilayer Disc

Digital Multilayer Disc

Наконец, компания D Data разрабатывает Digital Multilayer Disc (DMD) – диск для красного лазера, поддерживающий до 6 слоев и имеющий ёмкость 15 Гбайт. Принцип его действия – активный слой под действием сфокусированного луча лазера начинает светиться (эффект флуоресценции), тогда как в обычном состоянии абсолютно прозрачен. Вот почему количество слоев можно довести до шести и даже больше – главное, точно сфокусировать лазер на нужном слое. Идея красивая, на сайте производителя роадмап расписан до 2007 года с голубым лазером и емкостью 400 Гбайт. Но пока про эти диски ничего не слышно, да и поддержки у крупных кинокомпаний они теперь уже точно не найдут.

Какой же сделать прогноз? На данный момент силы конкурентов на поприще оптических накопителей сравнялись, и ближайшее будущее будет занято дальнейшим развитием и улучшением двух основных форматов – HD-DVD и Blu-ray. Появятся многослойные диски, вырастут скорости передачи данных, упадут цены. А потом придёт время новых технологий.

Интересных проектов со временем только прибавится. Часть из них отомрет, но выделятся два-три, которые заменят Blu-ray и HD-DVD и продолжат битву форматов. Не ради денег или господства. Но ради дальнейшего прогресса.