В данной статье мы обсудим новые форматы компакт-дисков — Blu-Ray и HD DVD, а также разберемся, что же принципиально нового они привнесли и какие преимущества дает их применение.
Как известно, становится все больше мультимедийного контента, в частности фильмов, и это нужно где-то хранить. Несколько лет назад такие носители информации, как DVD-диски, вытеснили из продажи фильмы в формате MPEG-4, поскольку обеспечивали навигацию, выбор языка и проч. Сейчас производители подошли к следующему стандарту, обещающему еще более высокое качество. В современном кинематографе уже планируется перейти с DVD на новые форматы, дающие возможность хранить большие объемы данных, например, емкость диска Blue-Ray составляет 25 Гбайт.
А теперь обо всем этом более подробно.
История создания
Стандарт Blu-Ray, также называемый Blu-Ray Disc, разработала ассоциация BDA (Blu-Ray Disc Association). В нее входит около сотни компаний, производящих самые разные изделия, начиная с бытовой техники и заканчивая носителями данных, — Dell, HP, Hitachi, LG, Mitsubishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony, TDK и такие кинематографические гиганты, как 20th Century Fox и Walt Disney.
Созданием формата HD DVD изначально занимались NEC и Toshiba, а затем к ним присоединилась Sanyo. Кроме того, его поддержал DVD Forum. Интересно, что в этот формат вкладывают средства даже некоторые производители, входящие в состав BDA. Но все же технические характеристики в основном определяли NEC, Toshiba и Sanyo. Также формат поддерживают Paramount Pictures, Universal Pictures, Warner Brothers и New Line Cinema. Конечно, эти «гранды» не делают единственный выбор и не лишают себя альтернативы, в частности, Paramount Pictures и Warner Brothers уже выпускают фильмы на носителях обоих форматов.
Технологии
Общее у противоборствующих технологий — лазер, излучающий голубой свет для записи и чтения. Напомним, что для CD и DVD применяется лазер, работающий в красном диапазоне длин волн. Чтобы поместить на DVD как можно больше данных, был уменьшен физический размер питов, обеспечивающих запись информации в цифровом виде. А для повышения точности считывания (и уменьшения размеров питов) нужно уменьшить длину волны лазера, что и было сделано. Ее величина изменилась с 650 до 405 нм.
Эти длины волн относятся к видимому диапазону, к красному и голубому цвету соответственно. Физические же размеры носителя не изменились — это 12-см диск.
В формате HD DVD на один слой записываются 15 Гбайт информации, на два — 30, а Blu-Ray хранит 25 и 50 Гбайт соответственно. Основное физическое различие между двумя форматами — толщина слоя, защищающего записывающий слой. У дисков DVD и HD DVD толщина полимерного прозрачного слоя составляет 0,6 мм, а у Blu-Ray — всего лишь 0,1 мм (рис. 1), т. е. записывающий слой значительно ближе к поверхности, да и рассеивание у лазера меньше. Поскольку луч лазера проходит через более тонкий слой материала, то его численная апертура выше и, значит, питы можно делать меньше и располагать плотнее. В общем, на диск Blu-Ray записывается гораздо больше данных, чем на DVD или HD DVD. Дорожка с данными у оптического диска имеет форму спирали, раскручивающейся изнутри, ее ширина у Blu-Ray 0,32 мкм, у HD DVD — 0,40 мкм, а у DVD — 0,74 мкм. Поэтому на дисках Blu-Ray данные располагаются плотнее.
Blu-Ray и HD DVD: кто кого?
Преимущества формата HD DVD перед Blu-Ray очевидны — он основан на спецификации DVD и совместим с форматами CD и DVD. И поскольку диски HD DVD имеют практически такие же характеристики, что и DVD, то изготовителям будет сравнительно просто модернизировать существующие заводские линии. Видоизменить производство двухслойных дисков также довольно легко.
Диски Blu-Ray из-за технологических особенностей более чувствительны к царапинам и пыли, чем HD DVD. Частично эту проблему решил разработанный фирмой TDK защитный слой Durabis (в прошлом — ScratchProof), повышающий устойчивость поверхности к царапинам. Поэтому не потребовалось делать защитный пластиковый кожух, что увеличило бы затраты. Да и по объему хранимых данных диски Blu-Ray имеют преимущества, тем более что появились двухслойные диски Blu-Ray, рассчитанные на 50 Гбайт, как с фильмами, так и для однократной и многократной записи данных. На Западе фильмы Blu-Ray выходят уже в течение нескольких лет, а теперь появились и в России. Планируется, что Blu-Ray будет поддерживать язык Java. Это позволит не только создать более динамические меню, чем обеспечивает HD DVD, но и внести интерактивность. Кроме того, если есть подключение к Интернету, то удастся получить дополнительный или измененный контент во время чтения диска, и тогда фильмы на Blu-Ray можно продавать без языковой информации, касающейся той или иной страны. Пользователь попросту перепишет, например, дорожку на русском языке. Более того, функция Blu-Door помогает ограничить доступ к контенту до тех пор, пока, например, пользователь не доплатит деньги за диск.
В настоящее время диски HD DVD и Blu-Ray несовместимы, однако объявлено, что соответствующие плееры будут поддерживать чтение DVD, а некоторые модели — даже запись. Компании LG и Samsung уже объявили о разработке и выпуске универсальных плееров на базе Blu-Ray и HD DVD, но ни один из производителей пока не предложил универсальную модель с возможностью записи.
Технологии в деталях
В формате HD DVD используются те же структуры данных (образ, сектор, блоки ECC), алгоритмы коррекции ошибок и модуляция, что и в стандартном DVD. Единственное различие заключается том, что по размеру блок ECC у HD DVD равен двум блокам ECC у DVD, что обеспечивает лучшую коррекцию ошибок. В апреле 2005 г. было объявлено, что в дисках HD DVD будет применена защита Advanced Access Content System (AACS). Это улучшенная версия CSS, имевшаяся в DVD. Защиту AACS разработал консорциум производителей, в числе которых Intel, IBM, Matsushita Electric Industrial, Microsoft, Toshiba и, что интересно, Sony. Защита AACS обеспечивает плеерам набор 128-разрядных кодов во время производства, причем он может быть как индивидуальным для каждого плеера, так и общим для определенной модели. На диске хранится другой набор ключей, и только комбинация кодов из двух наборов позволяет разблокировать диск для чтения. Если плеер выявит подозрительный код, он будет заблокирован и для других HD DVD с обновлением прошивки. Система защиты также другая. В Blu-Ray использована защита BD+, основанная на динамических ключах шифрования, которые можно обновлять. У защиты CSS (она применяется для DVD), если код шифрования DVD был найден, можно расшифровать все диски. У BD+ ключ допустимо поменять в любой момент, так что пиратам придется постоянно искать ключи шифрования.
Форматы аудио и видео
Несмотря на технологические различия между Blu-Ray и HD DVD, предполагается, что контент на них будет храниться одинаковый. Пока что ратифицированы три стандарта кодирования фильмов с высоким разрешением: MPEG-2 версии HD, MPEG-4 версии AVC High Profile, кодек Microsoft VC-1 на основе стандарта WMV.
Сжатым форматом звука высокого разрешения является Dolby Digital Plus, зачастую называемый E-AC3 (Enhanced AC3). Скорость потока увеличилась почти в десять раз (6144 вместо 640 кбит/с), в результате чего можно сохранять дорожку с более качественным звуком, чем обеспечивает формат Dolby Digital. Конечно, формат является многоканальным (5.1, 6.1, 7.1), и даже возможен режим вплоть до 13.1, чтобы полнее погрузиться в фильм. Со стороны DTS представлен формат DTS HD, базирующийся на варианте DTS для DVD и поддерживающий более высокий поток, чем DVD. Обеспечивается совместимость и с форматом DTS, «родным» для DVD. В будущем, когда объем дисков возрастет, звуковые дорожки станут меньше сжиматься, что даст еще более высокое качество звука. Конечно, поддерживаются несколько каналов, включая форматы DTS Surround, DTS ES и DTS 96/24. Плееры, будь они на основе Blu-Ray или HD DVD, поддерживают все упомянутые спецификации, поэтому проблем с совместимостью не будет, несмотря на обилие форматов видео и аудио.
DVD в HD
Впрочем, после запуска конвейера различия стираются, и потому вряд ли подобные особенности сами по себе способны привести одну из сторон к победе в войне форматов. Что касается доступного пространства, то здесь все козыри в руках у Blu-Ray. На одном слое мы получаем 25 Гбайт против 15 Гбайт у HD DVD и, следовательно, на двух слоях 50 Гбайт против 30 Гбайт. Впрочем, емкость также не является решающим фактором, поскольку 30 Гбайт — вполне достаточный объем, чтобы поместился фильм стандартной длины с высоким качеством. Что же касается длинных фильмов, то вполне можно обойтись двухсторонним диском или продавать коробку с двумя дисками. В любом случае большинство студий решили выпускать фильмы в двух форматах, причем контент будет одинаковый, поскольку не имеет смысла проводить мастеринг для двух стандартов. Наконец, плееры новых HD-форматов совместимы с традиционными DVD и звуковыми CD. Кроме того, можно читать диски Blu-Ray/HD DVD, записанные на компьютере. В целом же итог таков: главное не форматы, а политика.
Зоны
Для фильмов Blu-Ray и HD DVD были придуманы три зоны:
«A» — США, Канада и Япония;
«B» — Европа, Новая Зеландия, Средний Восток, Африка;
«C» — Азия и Россия.
К моменту тестирования единственный фильм с ограничением по зоне, который попал к нам, — «Динозавр» на Blu-Ray компании Walt Disney.
Фильмы решают все
В конечном итоге успех или провал того или иного формата будет решать доступность фильма. Формат быстро проиграет, если его начнут игнорировать киностудии по коммерческим причинам или из-за лоббирования производителей. Пока же многие студии, включая Warner Br. с ее огромным ассортиментом фильмов, высказались за поддержку этих двух форматов. Можно предположить, что киностудия Sony Pictures, как и Disney, предпочитает Blu-Ray. Отдают предпочтение HD DVD компании Studio Channel и Universal. Но ситуация, скорее всего, изменится. Многие вышедшие фильмы были просто взяты из текущего ассортимента киностудий и не обладают таким уж выдающимся качеством. К 2007 г. киностудии выпустили около 30 фильмов в обоих форматах, а сейчас многие производят фильмы уже в трех форматах. Кстати, Warner Br. объявила, что в первом квартале 2007 г. именно так и будет.
Кодирование фильмов для двух форматов одинаково. Пока применяется либо новый кодек VC-1, разработанный Microsoft, либо традиционный MPEG-2, использовавшийся для DVD, но с меньшим уровнем сжатия (более высокой скоростью передачи данных), что повышает качество. У стандарта HD DVD скорость передачи данных достигает 48 Мбит/с. Поскольку разрешение изображения выше, то и фильмы занимают больше места. Формат VC-1 обеспечивает более высокое качество для меньшего потока данных. Кроме того, как показывает практика, закодированные в VC-1 фильмы меньше подвержены «шуму». Правда, не так-то просто определить, в каком формате закодирован фильм — в VC-1 или в MPEG-2. Кстати, студия Warner Br. сообщила о том, что все ее фильмы кодируются в VC-1, и потому их качество выше.
Стив Никерсон, вице-президент Warner Br. по маркетингу, сообщил: «За исключением нескольких фильмов на Blu-Ray, выпущенных в самом начале, мы эксклюзивно используем формат кодирования VC-1. Мы применяем одинаковые технологии, поэтому фильмы на дисках двух форматов имеют одинаковое качество». Это мы можем подтвердить, потому что просмотрели фильмы киностудии Warner Br. на дисках форматов Blu-Ray и HD DVD, и почувствовали, что их качество действительно одинаковое. Понятно, что студии нет смысла проводить мастеринг двух версий для двух форматов. Фильм «Тренировочный день /Training Day» компании Warner Br. мы видели в форматах Blu-Ray и HD DVD, но разница между ними оказалась невелика. Видимо, она объясняется тем, что мы смотрели их на плеерах разных типов. Оба фильма записаны в формате c разрешением 1920×1080 точек (1080p) и прогрессивной разверткой. Как правило, на дисках есть версия фильма и с низким разрешением.
Звук HD
Несколько слов о звуке. Новые форматы фильмов сопровождаются улучшенными дорожками Dolby и DTS. Увеличение числа каналов можно смело игнорировать, поскольку 7.1 вполне достаточно, ведь никто не хочет переделать гостиную в акустическую лабораторию. Что же касается скорости потока, то сейчас применяется меньший уровень сжатия звука и, следовательно, происходит меньше потерь. Конечно, для декодирования новых форматов следует обзавестись обновленным домашним кинотеатром (ресивером). Решайте сами, требуется ли вам улучшать акустическую систему, если звук и на DVD был вполне хорош. Новый формат Digital Plus с меньшим уровнем сжатия по сравнению с DD обеспечивает более детализированный звук. Формат DTS получил суффикс HD. Кстати, у некоторых фильмов присутствовала и такая дорожка.
Разделение сил
Blu-Ray и HD DVD — Warner Brothers, FPE (Fox, Pathe, Gaumot), Paramount.
Blu-Ray — Sony Pictures, Lionsgate, Columbia Tristar, Buena Vista (Disney, Miramax, Touchstone, Dimensions).
HD DVD — Studio Channel, Universal, Ocean Films, Wild Side, DreamWorks.
Лучшее — враг хорошего
Различаются ли диски по качеству? Пока все фильмы не будут изначально сниматься на «цифровую камеру» (cейчас это происходит не всегда), без оцифровки не обойтись. А ведь процессы оцифровки и кодирования существенно влияют на качество. В нашем распоряжении было 15 фильмов в форматах Blu-Ray и HD DVD, весьма ощутимо различавшихся качеством. Одни из фильмов (например, «Тренировочный день», «Кинг-Конг/King Kong») были очень хороши в кодировке VC-1. Несколько хуже оказались фильмы в кодировке MPEG-2, применяемой для DVD («Оружейный барон/Lord of War», «Терминатор 2/Terminator 2»). Кстати, фильмы, издающиеся в форматах Blu-Ray и HD DVD, по качеству не различаются. Просто одни студии выпускают более качественные фильмы, другие — менее.
Любопытно, что далеко не всегда более свежий фильм записан с более хорошим качеством. Впрочем, нас интересует лишь потенциал двух форматов. На основе полутора десятков фильмов сложно составить репрезентативную выборку. Нам кажется, что качество фильмов Blu-Ray, и HD DVD в целом будет различаться весьма незначительно. Правда, у поступивших в нашу лабораторию фильмов в среднем качество оказалось лучше у Bly-Ray, нежели у тех, что на HD DVD. Вывод таков: нужно внимательнее выбирать фильмы. Когда качество каких-то дисков не нравится, то не стоит особенно задумываться о том, какой предпочесть формат, поскольку качество изображения зависит не от формата, а от оцифровки и кодирования, от качества оригинальных материалов. Что касается бонусов, то их мало, да и записаны они с низким разрешением. Впрочем, теперь навигация производится без закрытия фильма, что довольно удобно и типично для форматов Blu-Ray и HD DVD.
Защита
Как было сказано выше, в формате Blu-Ray применен экспериментальный элемент защиты под названием BD+, позволяющий динамически изменять схему шифрования. Как только обнаруживается, что шифр взломан, производители могут обновить его схему, и все последующие копии будут защищены уже этой версией. Таким образом, единичный взлом шифра не скомпрометирует спецификацию за весь период ее жизни. Также будет использована технология Mandatory Managed Copy, разработанная компанией HP, потребовавшей, чтобы эту инновацию включили в формат. Она позволяет делать легальные копии видеоинформации в защищенном формате. Именно вследствие того, что было невозможно динамически менять схему шифрования, и создали программу DeCSS, ставшую настоящим проклятием киноиндустрии. Стоило только взломать Content-Scrambling System (CSS), как все последующие DVD взламывались уже без всяких проблем. Следующий уровень защиты, которым обладают диски, — технология цифровых «водяных знаков» под названием ROM-Mark. Она будет жестко прошита в ПЗУ дисководов при их изготовлении, и потому проигрыватель не сможет воспроизводить диски без специальной скрытой метки, которую, по утверждению Ассоциации, нельзя подделать. Так, путем жесткого регулирования и лицензирования будут отбираться производители дисков, которым поставят специальное оборудование.
Следует учесть, что все проигрыватели Blu-Ray выдают полноценный видеосигнал только через защищенный шифрованием интерфейс. Значит, большинство первых HDTV-телевизоров, продававшихся без интерфейсов с поддержкой HDCP (HDMI или DVI с поддержкой HDCP), не способны воспроизводить видео высокой четкости с дисков Blu-Ray.
* * *
В общем, основная проблема, стоящая в наши дни перед потребителем, желающим смотреть фильмы на новых «болванках», — отсутствие широкого выбора хорошего контента. Однако ситуация, хотя и медленно, все же меняется к лучшему. В 2006 г. Toshibа выпустила плеер HD DVD, а Sony — устройство для проигрывания Blu-Ray. Новые диски, подходящие для хранения и обычных данных, и фильмов, начинают находить спрос, и это хорошо.
К сожалению, не всегда легко понять, на каких носителях стоит покупать видео, чтобы наслаждаться картинкой с высоким разрешением, поскольку сражение между форматами Blu-Ray и HD DVD в самом разгаре. Поэтому многие потенциальные потребители находятся в состоянии ожидания. Действительно, какой смысл вкладывать деньги, если будущее еще не определено?