Historia masowo wykorzystywanych obecnie do przechowywania danych i filmów płyt DVD (Digital Versatile Disc) sięga 1995 roku. Wtedy to opracowano optyczne krążki mieszczące, w zależności od wersji, jednostronnej jednowarstwowej, jednostronnej dwuwarstwowej lub dwustronnej i dwuwarstwowej, od 4,7 do 17,1 GB informacji. Na takiej płycie bez problemu zmieścić można, zakodowany algorytmem MPEG-2 panoramiczny film w formacie 16:9 w rozdzielczości telewizyjnej PAL wraz z dźwiękiem 5.1. Od początku zdawano sobie sprawę, że taka pojemność jest jednak zbyt mała, aby “upchnąć” na płycie film w wysokiej rozdzielczości HD. Dlatego dość szybko rozpoczęły się prace nad następcą formatu DVD.
Już 5 października 2000 roku, firmy Sony i Pioneer zaprezentowały na targach Ceatec w Japonii, wykorzystujący niebieski laser o długości fali 405 nm (DVD korzysta z lasera czerwonego od długości fali światła 650 nm) format DVR Blue. Stał się on podstawą do opracowania technologii Blu-ray. Już 1 listopada Sony oficjalnie ogłosiło plany rozwoju technologii optycznych nośników danych bazujących na niebieskim laserze, który z czasem ma zastąpić płyty DVD.
Już w 2002 roku dziewięć największych firm z branży elektronicznej Sony, Panasonic, Pioneer, Philips, Thomson, LG Electronics, Hitachi, Sharp oraz Samsung zawiązuje porozumienie Blu-ray Disc Association, które ma na celu rozwój standardu Blu-ray. Jeszcze w tym samym roku na kolejnej edycji targów Ceatec można było zobaczyć pierwsze wersje nagrywarek i płyt Blu-ray – Blu-ray Disc (BD).
Technologia
Płyty DVD i Blu-ray mają bardzo podobną budowę. Zwiększenie pojemności do 25 GB dla płyt jednowarstwowych osiągnięto dzięki redukcji szerokości ścieżek, a co za tym idzie zmniejszeniu wielkości pitów i landów, czyli wgłębień i wypukłości (lub w wypadku płyt zapisywalnych zaciemnionych czyli “wypalonych” i niezmienionych obszarów), od których odbija się – bądź nie – światło. Stało się to wszystko możliwe właśnie dzięki zastosowaniu lasera o mniejszej długości fali. Szerokość ścieżki w wypadku płyty Blu-ray wynosi 0,14 mikrometrów (dla DVD jest to 0,74 mikrometra), zaś minimalna wielkość pitu to 0,32 mikrometra (0,4 mikrometra dla DVD).
W związku z różnicą w długości światła lasera zapisująco-odczytującego oraz szerokością wiązki (odpowiednio: 1,32 i 0,58 mikrometra) w płytach DVD i w płytach Blu-ray na różnej głębokości znajduje się bardzo cienka warstwa refleksyjna (odbijająca) z umieszczonymi na niej pitami i landami oraz inna jest grubość optycznej warstwy ochronnej, przez którą przechodzi wiązka laserowa zanim odbije się bądź rozproszy na picie bądź landzie. W wypadku płyt Blu-ray grubość optycznej warstwy ochronnej, a więc tak naprawdę głębokość, na której znajduje się warstwa refleksyjna, wynosi 0,1 mm, a w płytach DVD odległość ta równa jest 0,6 mm.
Całkowita grubość płyt wykonanych w obu technologiach jest taka sama i wynosi ona 1,2 mm. Oznacza to, że wypadku płyty DVD grubość podłoża jest równa grubości zabezpieczającej warstwę refleksyjną warstwy optycznej, a w wypadku płyty Blu-ray wynosi ona 1,1 mm. Oba krążki mają też tę samą średnicę, i podobnie jak dla płyt CD, wynosi ona 12 cm.
Niewielka grubość optycznej warstwy ochronnej (zaledwie 0,1 mm) sprawia, że krążki Blu-ray wymagają znacznie bardziej wytrzymałego i odpornego na zarysowania materiału, z którego będzie ta warstwa wykonana. W wypadku płyt DVD jest to po prostu bardzo wytrzymały poliwęglan, z którego produkuje się też różnego rodzaju szyby do hełmów motocyklowych, polimerowe okna, a nawet przezroczyste tarcze ochronne używane przez policję. W krążkach Blu-ray również zastosowano poliwęglan, ale jest on odpowiednio domieszkowany.
Większość producentów płyt, zgodnie z zaleceniami normy Blu-ray ver.1.1 i ver.2.0 stosuje nie jedną, ale dwie przezroczyste warstwy ochronne. Pierwsza poliwęglanowa pokrywająca warstwę refleksyjną ma 98 mikrometrów grubości, a druga bardzo twarda i odporna na zarysowania, ma zaledwie 2 mikrometry grubości, dzięki czemu jej wpływ na propagację wiązki lasera jest ograniczony do minimum. Płyty takie bardzo często oznaczane są jako Hard Coat.
Pojemności i typy płyt
Oprócz wspomnianych jednowarstwowych płyt o pojemności 25 GB do użytku przez standard dopuszczone są również płyty dwuwarstwowe o pojemności 50 GB. Trzeba wspomnieć, że istnieją też płyty czterowarstwowe mieszczące do 100 GB oraz ośmiowarstwowe, na których można zapisać 200 GB informacji, niemniej nie są one jeszcze oficjalnie zatwierdzone. Trwają tez prace nad bardziej pojemnymi nośnikami, na przykład firma Pioneer opatentowała płytę szesnastowarstwową płytę BD, która mieści do 400 GB danych. Norma dopuszcza też płyty o średnicy 8 cm.
| Typ | Fizyczna wielkość płyty | Płyta jednowarstwowa | Płyta dwuwarstwowa |
|---|---|---|---|
| Dysk standardowy (BD) | 12 cm | 25 GB | 50 GB |
| Mini Blu-ray disc (MBD) | 8 cm | 7,5 GB | 15 GB |
Istnieją też dwa formaty zapisywalnych płyt Blu-ray: BD-R (Blu-ray Disc Recordable) oraz BD-RE (Blue-ray Disc REwritable). Jak sama nazwa wskazuje, pierwsza znich przeznaczona jest do jednokrotnego zapisu danych, druga zaś to “niebieski” odpowiednik płyt DVD±RW i CD-RW umożliwiających wielokrotny zapis i kasowanie danych. Obydwa rodzaje płyt dostępne są zarówno w wersjach jednowarstwowych jaki dwuwarstwowych, wówczas krążki takie oznaczane są jako DL (Dual Layer), np. BD-R DL. Oczywiście płyty zapisywalne dostępne są zarówno w wersji 8-, jak i 12-centymetrowej.
Od niedawna na rynku można się jeszcze spotkać z płytami oznaczonymi jako BD-R LTH (Low to High). Są to płyty Blu-ray pozwalające na jednorazowy zapis, ale ich główną zaletą jest to, że do ich produkcji wytwórcy nie muszą tworzyć zupełnie nowych linii, a jedynie zmodernizować już istniejące linie dla płyt CD i DVD. Płyty tego typu obsługiwane są już przez większość nowych nagrywarek i odtwarzaczy, w starszych modelach mogą jednak wymagać upgrade’u firmware’u. Jednak z punktu widzenia użytkownika niczym nie różnią się one od pozostałych nośników Blu-ray.
Szybkości nagrywania
Jeśli chodzi o sprawy techniczne związane bezpośrednio z płytami Blu-ray, to ostatnim istotnym aspektem są prędkości nagrywania wyrażane w krotności pojedynczej prędkości określonej dla płyt Blu-ray. Przedstawia je poniższa tabelka.
| Krotność | Szybkość odczytu/zapisu | Szybkość odczytu/zapisu w MB/s | Czas nagrywania płyty jednowarstwowej 25 GB |
|---|---|---|---|
| 1x | 36 Mbit/s | 4,5 MB/s | 95 min |
| 2x | 72 Mbit/s | 9 MB/s | 47 min |
| 4x | 144 Mbit/s | 18 MB/s | 24 min |
| 6x | 216 Mbit/s | 27 MB/s | 16 min |
| 8x | 288 Mbit/s | 36 MB/s | 12 min |
| 12x | 432 Mbit/s | 54 MB/s | 8 min |
Obecnie w sklepach najczęściej spotkać się możemy z płytami BD-R 2x, 4x i 6x, zaś płyty BD-RE pozwalają na zwykle na zapis z prędkością 2x. Koszt zakupu zapisywalnej płyty to od ok. 30 do ok. 50 zł w zależności od pojemności i tego czy krążek jest do jedno- czy wielokrotnego zapisu.
Filmowe standardy i regiony
Na filmowych krążkach Blu-ray material wideo można zapisywać w trzech formatach kompresji. Znanym z płyt DVD formacie MPEG-2, MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) czyli H.264 oznaczany też jako H.264/AVC, który gwarantuje porównywalną do MPEG-2 jakość obrazu przy dwukrotnie wyższej kompresji oraz promowany przez Microsoft format VC-1, znany też wcześniej pod nazwą Windows Media 9. Dźwięk może zostać zakodowany z użyciem jednego z obowiązkowych kodeków DTS, Dolby Digital i LPCM. Ponadto dopuszcza się używanie kodeków opcjonalnych, do których należą: Dolby Digital Plus, DTS-HD High Resolution Audio, Dolby TrueHD i DTS-HD Master Audio.
Niestety, podobnie jak w wypadku płyt DVD wprowadzono regionalizację, która ma na celu umożliwienie wytwórniom filmowym manipulowanie datami premier filmów w różnych częściach świata oraz stosowania zróżnicowanych cen na różnych rynkach. Świat został podzielony na trzy regiony. Podobnie jak dla płyt DVD odtwarzacz może odczytywać wyłącznie płyty oznaczone takim samym kodem regionu jak on. Oczywiście na rynku pojawiły się też odtwarzacze produkowane przez niezależnych, zwykle chińskich producentów, które pozbawione są blokady regionalnej i odczytują płyty ze wszystkich regionów.
Płyty Blu-ray wykorzystują również systemy cyfrowego zabezpieczenia ich zawartości przed nieautoryzowanym kopiowaniem. Pierwszym z nich jest AACS (Advanced Access Content System), który jest technologią DRM wykorzystującą klucze. Drugi zaś to system BD+ opracowany przez firmę Cryptography Research Inc. i bazuje na koncepcji samozabezpieczającej się zawartości rozpakowywanej w środowisku wirtualnej maszyny. Dzięki temu system ten zabezpiecza nie tylko przed nieautoryzowanym kopiowaniem, ale również zabezpiecza przed odtwarzaniem na nieautoryzowanym urządzeniu. Niemniej zabezpieczenie to, podobnie jak AACS zostało już złamane i jest je w stanie ominąć np. oprogramowania AnyDVD HD od wersji oznaczonej numerem 6.4.0.0.
Zamieszanie na rynku i przyszłość standardu
Mimo pokonania przez format Blu-ray konkurencyjnego standardu HD DVD, sytuacja kupujących sprzęt do odtwarzania filmów zgodnych z tym rozwiązaniem nie jest tak komfortowa jak mogłoby się wydawać. Winę ponosi wciąż zmieniająca się specyfikacja standardu Blu-ray. Jeśli chodzi o dane komputerowe, to tu problemu niema. Wszystkie niezbędne elementy zostały dobrze zdefiniowane w już pierwszej odsłonie standardu – gorzej z filmami. Otóż do tej dzisiaj pojawiły się trzy profile obsługi płyt z filmami i jeden do dysków muzycznych. Są to odpowiedni standard ver.1.0 obejmujący podstawowe funkcje. Drugi ze standardów 1.1 wymaga zastosowania drugiego dekodera audio i wideo, dzięki czemu możliwa jest obsługa funkcji Picture in Pictur. Standard ten nazywany jest też formatem Bonus View. Najnowsza wersja specyfikacji Blu-ray, czyli wersja 2.0 nazywana też standardem BD-Live obejmuje wyposażenie odtwarzacza w co najmniej trzy dekodery, gigabajt pamięci RAM i łącze internetowe. Opracowano też standard 3.0, który dotyczy wyłącznie płyt Blu-ray Audio.
Na szczęście bałagan ten nie jest tak groźny i zwykłemu użytkownikowi wystarczy najtańsze urządzenie zgodne z najstarszym standardem 1.0. Co prawda nie pozwoli ono na cieszenie się wszystkimi możliwościami oferowanymi przez najnowsze płyty BD, ale czy tak naprawdę te funkcje są potrzebne? Większość ludzi i tak korzysta praktycznie z funkcji start, stop, przewijanie oraz skoku do wybranej sceny i czasem z możliwości zmiany języka ścieżki dźwiękowej i języka napisów.
Przyszłość standardu Blu-ray rysuje się więc bardzo dobrze. Już dziś pojawia się coraz więcej filmów na tym nośniku i powoli wypierają one filmy DVD. Szacuje się, że w zależności od szybkości spadku cen odtwarzaczy i krążków standard Blu-ray całkowicie wyprze swojego poprzednika za trzy do pięciu lat, tym bardziej, ze dzięki odpowiednio skonstruowanej optyce oraz dwu i trójlaserowych głowicach nowe napędy optyczne potrafią odczytywać i zapisywać również płyty starszej generacji (CD/DVD). Konkurencji na horyzoncie na razie nie widać. Znacznie bardziej pojemne płyty holograficzne i odpowiednie do nich napędy są jeszcze na tak wczesnej fazie rozwoju, że nie wiadomo kiedy będą gotowe do seryjnej, masowej produkcji i sprzedaży po przystępnej cenie. Dlatego też szacuje się, że płyty Blu-ray będą nam towarzyszyć przez co najmniej 10-15 lat.