Blu-ray-Disc

Speichermedium Blu-ray Disc
Logo der Blu-ray Disc
Allgemeines
Typ	Optisches Speichermedium
Kapazität	25 GB [1] (Single Layer), 50 GB (Dual Layer), 400 GB (16 Layer)
Gebrauch	Datenspeicher, hochauflösende Filme
Ursprung
Entwickler	Blu-ray Disc Association (2002)
Vorgänger	DVD

Die Blu-ray Disc (abgekürzt BD) ist ein digitales optisches Speichermedium. Sie wurde neben HD DVD und VMD als ein möglicher Nachfolger der DVD beworben. Nachdem Toshiba im Februar 2008 die Einstellung von Produktion und Weiterentwicklung der HD-DVD-Technik – einschließlich der Geräte – für März 2008 angekündigt hatte, gilt die Blu-ray Disc als Sieger im Formatkrieg zwischen Blu-ray Disc und HD DVD.

Herkunft des Namens

Der Name Blu-ray Disc ist englischen Ursprungs. Blue ray bedeutet wörtlich so viel wie blauer Strahl, was sich auf den violetten Lichtstrahl des verwendeten Lasers (405 nm) bezieht. Die bewusste Abweichung von der orthografisch korrekten Schreibweise Blue-ray Disc zielt darauf ab, eine Registrierung des Ausdrucks als Marke zu begünstigen.

Geschichte

Die Spezifikationen für die Blu-ray Disc wurden am 19. Februar 2002 durch die neun Unternehmen der Blu-ray Group, Panasonic, Pioneer, Philips, Sony, Thomson, LG Electronics, Hitachi, Sharp und Samsung, beschlossen; dieser Gruppierung schlossen sich Ende Januar 2004 zusätzlich noch Dell und Hewlett-Packard sowie Mitte März 2005 Apple an. Hewlett-Packard trat allerdings 2005 wieder aus dem Blu-ray-Konsortium aus, nachdem einige Verbesserungsvorschläge abgewiesen worden waren, und wechselte in das HD-DVD-Lager.

Technik

Blu-ray-Disc-Rohlinge LM-BRM50 von Panasonic. Dual-Layer-BD-RE-Discs mit 50 GB Fassungsvermögen eingebettet in einer Cartridge.

Die Blu-ray Disc gibt es in drei Varianten: als nur lesbare BD-ROM (vergleichbar mit DVD-ROM), als einmal beschreibbare Variante BD-R (vergleichbar mit DVD±R) und als wiederbeschreibbare BD-RE (vergleichbar mit DVD±RW).

Die Blu-ray Disc basiert auf einem tief-violetten Laser mit 405 nm Wellenlänge, die wiederbeschreibbare Blu-ray Disc arbeitet mit der Phase-Change-Technik.

Bei einem Durchmesser von 12 cm fasst eine Scheibe mit einer Lage bis zu 25 GB^[1] und mit zwei Lagen bis zu 50 GB an Daten. Alternative Quellen nennen als Bruttokapazität 21,7 GB. TDK ist es gelungen, auf einer sechslagigen Scheibe 200 GB unterzubringen, dabei wurde die Kapazität einer Lage auf 33,3 GB erhöht. Pioneer erklärte im Juli 2008, Prototypen mit 400 GB ^[2] auf einer Scheibe mit 16 Lagen erzeugt zu haben. Eine Entwicklung einer marktreifen Version ist bis zum Jahr 2010 geplant.

Des Weiteren soll die neue Phase-Change-Technik eine doppelt so hohe Übertragungsrate (Datentransferrate) von 72 Mbit/s beim Beschreiben anstatt der ursprünglich maximal spezifizierten einfachen 36 Mbit/s ermöglichen. Ein wichtiger Bestandteil der Spezifikation ist auch ein Kopierschutz in Form einer eindeutigen Identifikationsnummer. Außerdem eignen sich Blu-ray Discs besonders gut für Full-HD-Videos, die dank der hohen Auflösung eine bessere Qualität als die gängigen Systeme wie PAL und NTSC bieten, aber auch dementsprechend mehr Speicherplatz benötigen. BD-Spieler unterstützen in der Regel das zuerst von Panasonic und Sony eingeführte hochauflösende AVCHD-Format.

In der Praxis sehen die technischen Spezifikationen für BluRay-Video-Discs folgendermaßen aus: Die Gesamt-Bandbreite ist auf 53,95 Mbit/s begrenzt. Hiervon sind 40,00 Mbit/s für den reinen Videostream (in Form von MPEG-2, VC-1 und AVC) reserviert. Die verbleibenden 13,95 Mbit/s sind für die Tonspuren (in Form von Dolby Digital, Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD, DTS, DTS-High Definition, DTS-HD Master Audio und Linear-PCM) reserviert.

Vergleich verschiedener optischer Medien

Typ	Numerische Apertur	Wellenlänge	Laserpunkt		Schnittzeichnung der Strahlgeometrie
		(nm)	(µm)
CD	0,45	780	2,1
DVD	0,60	650	1,3
BD	0,85	405	0,6

BD-Spieler BDP100 von Panasonic.

Eine weitere Neuerung gegenüber der DVD ist der verkleinerte Abstand des Lasers zum Datenträger sowie die geringere Wellenlänge (und daher andere Farbe) des Laserstrahls. Weiterhin ist die Schutzschicht auf der Laser-Seite mit 0,1 mm im Vergleich zu 0,6 mm der DVD deutlich kleiner. Aufgrund der daraus resultierenden größeren Anfälligkeit gegen Kratzer und Staub war zunächst geplant, die Blu-ray Disc nur in einer Art Kassette (Steckmodul oder Cartridge genannt) anzubieten, ähnlich wie seinerzeit die MiniDisc. Stattdessen wurde jedoch eine Beschichtung namens „Durabis“ entwickelt, die den Gebrauch eines Kassettengehäuses nicht mehr unbedingt notwendig macht.

Wegen des geringeren Abstandes zwischen Medium und Laseroptik sowie der dünneren Schutzschicht kann ein Objektiv mit günstigerer numerischer Apertur eingesetzt werden, das den Strahl effizienter bündeln kann. Somit werden Schreibfehler und stärkere Streuungen verringert und es ist möglich, eine Blu-Ray Disc zum Beispiel aus Metall oder anderen stabilen, undurchsichtigen Materialien kombiniert mit einer dünnen durchsichtigen Trägerschicht zu bauen, die mit erheblich höheren Drehzahlen als eine Scheibe aus Polycarbonat betrieben werden können, woraus dann höhere Übertragungsraten resultieren. Zudem erlaubt die gegenüber der DVD kleinere Wellenlänge des Laserstrahls eine wesentlich höhere Datendichte und damit eine erhöhte Speicherkapazität.

Die Firma Verbatim stellte auf der IFA 2005 eine „Blu-ray Disc Rewriteable“ vor. Dieses Medium soll laut Hersteller eine Speicherkapazität von 25 Gigabyte erlauben (also ca. 135 Minuten Video in MPEG2 HD-Qualität). Außerdem soll die BD-RE mit einer besonders stoß- und kratzfesten Schutzschicht versehen sein. Neben der unmittelbaren Verfügbarkeit von 25-Gigabyte-Rohlingen hat TDK für Oktober 2006 auch 50-Gigabyte-Discs in Aussicht gestellt. TDK ist eines der Gründungsmitglieder der Blu-ray Disc Association (BDA) und war maßgeblich an der Entwicklung beteiligt.

Kopierschutz

Für die Blu-ray Disc ist wie für die HD DVD der Kopierschutz Advanced Access Content System (AACS) aus dem Bereich des Digital Rights Management vorgesehen. Jedoch gibt es bereits Programme, mit denen dieser Kopierschutz ohne Probleme umgangen werden kann. Der Einsatz des VEIL-Kopierschutzes wird derzeit erwogen.

Zur Prüfung der autorisierten Wiedergabe und zur Entschlüsselung wird die BD+-Technologie eingesetzt.

Anbieter

Abspielgeräte

BD-Spieler werden u. a. von Panasonic, Pioneer, Marantz, LG, Mitsubishi, Sharp, Lite-On, Funai, JVC, Loewe, Denon, Daewoo, Sony, Samsung und Philips produziert.^[3] Systembedingt vergehen bei diesen Geräten noch bis zu 40 Sekunden, bis die Disc gestartet wird. Zudem verfügen derzeit noch nicht alle Player über einen HDMI-Anschluss für Mehrkanalsound mit mindestens acht Kanälen.

Die PlayStation 3 verfügt über ein BluRay-Laufwerk.

Auch Sonys Spielkonsole Playstation 3 verfügt über ein Blu-ray-Laufwerk. Sie kann neben Spielen auch Filme dieses Formates wiedergeben. Auch der neue Blu-ray-Standard 2.0 ist mittlerweile dank eines Firmware-Updates auf der Konsole möglich, was die Playstation 3 nach Aussage des Herstellers zum ersten BD-Player macht, der diesen Standard überhaupt unterstützt.

Aufzeichnungsgeräte

Das erste außerhalb Japans verfügbare Aufzeichnungsgerät ist der Panasonic DMR-BW500, der in Australien und Frankreich verkauft wird, wo HDTV mittels DVB-Varianten ausgestrahlt wird. Die französische Variante gestattet eine geräteinterne Aufzeichnung des über zwei speziell für das "TNT HD"-Systems (ein auf DVB-T basierendes System) Empfangsteile empfangbaren französischen Fernsehprogramms auf der eingebauten 500-GB-Festplatte, sowie nach Transcodierung/Kompression auf Blu-ray-Discs und DVDs.^[4] Ein Kopieren von DV-Videos ist ebenfalls möglich. Für den japanischen Markt erhältliche Blu-ray-Recorder sind aufgrund der dortigen Ausstrahlung mittels ISDB, dem Kopierschutz Copy Once^[5] und der Netzspannung nicht in Europa verwendbar.

Filmstudios

20th Century Fox, Constantin Film, Magmafilm, Metro-Goldwyn-Mayer, Sony Pictures Entertainment, Paramount, Universal Studios, The Walt Disney Company und Warner Bros. veröffentlichen HD-Filme auf Blu-ray Disc.

Interaktive Anwendungsschicht

Blu-ray-Disc-Rohling von Panasonic. Single-Layer-Disc mit 25 GB Fassungsvermögen ohne Cartridge.

Im Rahmen der Blu-ray-Disc-Spezifizierung wird weiterhin eine interaktive Anwendungsschicht definiert, die unter anderem das bisherige DVD-Menü ersetzen soll. Diese Anwendungsschicht heißt BD-J und wird in einer Variante von Java programmiert, die auf einer Abwandlung der Multimedia Home Platform beziehungsweise GEM-Spezifikation (Globally Executable MHP) basiert. Mit ihr ist es möglich, interaktive Anwendungen wie interaktive Filme (Wahl eines von mehreren Handlungssträngen oder Filmenden), Einblendungen, Spiele, Webangebote oder multimediale Zusatzinformationen zu integrieren.

Datenrate

Die Angabe „1ד entspricht einer Datenrate von 36 Mbit/s. Die Daten werden damit etwa viermal so schnell gelesen wie bei einer DVD gleicher Rotationsgeschwindigkeit (1×). Laufwerke für den Einsatz in Filmabspielgeräten werden mit dieser Geschwindigkeit betrieben, wodurch gleichzeitig die maximale Datenrate eines Content-Streams inklusive aller Kameraperspektiven und Tonspuren auf diesen Wert begrenzt ist. Laufwerke für den Computereinsatz (bzw. für spätere Spielkonsolen) schaffen jedoch bereits die 8-fache Geschwindigkeit (also 288 Mbit/s; ca. 36 MB/s).

Aufnahmegeschwindigkeit

Laufwerkgeschw.	Datenrate		Schreibdauer für eine Blu-ray Disc (Minuten)
	Mbit/s	MB/s	Single Layer	Dual Layer
1×	36	4.5	90	180
2×	72	9	45	90
4×	144	18	22,5	45
6×	216	27	15	30
8×	288	36	11,25	22,5

Varianten

Professional Discs

• Professional Disc for Data (PDD): professionelle Variante von Sony mit robusterer Verarbeitung und einem anderen Dateisystem; seit Mai 2004 in Japan verfügbar, seit 2006 nicht mehr produziert
• Professional Disc for Broadcast (PDB): professionelle Variante von Sony mit robusterer Verarbeitung und einem anderen Dateisystem, wird bei XDCAM-Camcordern und -Recordern als Video- und Tonaufzeichnungs-Medium für das MPEG2-IMX-Format genutzt.

Diese Varianten entsprechen nicht den Produkten für Konsumenten. Sie sind ausschließlich für professionelle Anwendung gedacht und werden nur in kleinen Stückzahlen hergestellt.

Kleinformate

Zur Blu-ray Disc mit 12 cm Durchmesser gibt es zusätzlich auch eine 8 cm große Blu-ray Disc. Die 8-cm-Variante kann als einlagige BD-RE oder BD-R 7,5 GB speichern. Diese reduzierte Größe soll unter anderen in kleinen Kameras Anwendung finden und wird zur Zeit von Hitachis DZ-BD7H und DZ-BD70 genutzt.^[6]

Mini-Blu-ray Disc ist eine auf dem roten Laser basierende DVD mit Blu-ray-Datenstruktur und -Inhalt, deswegen wird auch die Bezeichnung BD-9 genutzt, eine Mischung aus BD für Blu-ray Disc und DVD-9. Diese Scheiben zielen auf den normalen Benutzer ab, der noch keinen Blu-ray-Brenner besitzt, aber bereits seine Filme mit einem Blu-ray-Spieler abspielen will. Die Scheiben besitzen zwar dieselbe Datenstruktur, können aber noch nicht mit der Verschlüsselung AACS versehen werden. Die Scheiben sollten mindestens mit dreifacher Geschwindigkeit rotieren, um eine Datenrate von 30,24 Mbit/s zu erreichen.^[7]

Blu-ray-Kleinformate oder Ausführungen mit speziellem Design wie zum Beispiel in der Stern-, Sägeblatt- oder Herzform können nicht auf Slot-in-Laufwerken, wie sie beispielsweise bei der Playstation 3 eingebaut sind, verwendet werden.

Abspielgeräte-Profile

Die Blu-ray-Spezifikationen enthalten Anforderungen an Abspielgeräte, die in sog. Profile zusammengefasst sind.^[8]

Profil	Anforderungen
1.0	Das bei Vorstellung von Blu-ray definierte Profil. Sekundäre Audio- und Videodecoder sind optional, genauso wie lokaler Festspeicher und Netzwerkverbindung. Die meisten Standgeräte fallen in diese Kategorie.
1.1	Das neuere Profil mit notwendigem sekundären Audio- und Videodecoder für Bild-in-Bild. Mindestens 256 MB lokaler Festspeicher sind erforderlich.
2.0	Das derzeit (April 2008) aktuelle Profil. Erfordert mindestens zwei sekundäre Decoder, 1 GB lokalen Festspeicher für Updates und Inhalte sowie eine Internetverbindung.
3.0	Ein zusätzliches, von allen Video- und BD-J-Anforderungen befreites Profil für reine BD-Audio-Spieler.

Im Gegensatz zur HD DVD hatte die Blu-ray Disc zunächst keinen lokalen Festspeicher vorgeschrieben, was zahlreichen Frühkäufern Probleme beim Anzeigen der neueren Blu-ray-Scheiben machen könnte. Allerdings sind 3 der 3,5 Millionen bis Ende 2007 verkauften Blu-ray-Spieler Sony Playstation 3, welche sich, wie zuvor auf 1.1, auch auf 2.0 per Software-Update nachrüsten lassen.

Regionalcode

Regionalcodes der Blu-ray Disc

Genauso wie bei der DVD ist bei der Blu-ray Disc wieder ein Regionalcode implementiert, der verhindern soll, dass beispielsweise eine in den USA erworbene Blu-ray Disc auf europäischen Abspielgeräten verwendet werden kann. Die Codes unterscheiden sich jedoch von denen der DVD. In der Praxis verzichten jedoch viele Filmproduktionsfirmen teilweise oder vollständig auf eine Implementierung des Regionalcodes (zum Beispiel Time Warner). Das führt dazu, dass im Moment ungefähr 70 % der erhältlichen Filme auf Blu-ray Disc keine Regionalbeschränkung haben.

Regionalcode	Gebiet
A/1	Amerika, Japan, Korea, Taiwan, Hongkong und Südostasien.
B/2	Europa (einschließlich Grönland und französische Überseegebiete, ohne den europäischen Teil Russlands), Naher Osten, Afrika, Ozeanien.
C/3	Indien, Nepal, China, Russland, Zentral- und Südasien.

Potenzielle Nachfolger

Bereits 2010 soll die TeraDisc marktreif sein, sie wird eine Kapazität von etwa einem Terabyte haben. Ebenfalls mit einem Terabyte Speicherkapazität wird die Multiplexed Optical Data Storage voraussichtlich zwischen 2009 und 2014 die Marktreife erreicht haben. Die Holographic Versatile Disc (HVD) soll bis zu 3,9 Terabyte speichern können und eine Transfergeschwindigkeit haben, die um ein Vielfaches höher ist, als die der Blu-ray Disc.

Siehe auch

• Vergleich optischer Datenträger – Vergleich von CD, DVD, HD DVD, Blu-ray Disc und HVD

Literatur

• Hartmut Gieselmann: Blaues Gedächtnis. Professionelle Datensicherung der nächsten Generation. In: c’t, ISSN 0724-8679, 21. Jahrgang (2004), Ausgabe 6, Seiten 196ff. Dieser Artikel behandelt UDO und PDD und stellt zudem relevante Unterschiede zu MO und DVD-RAM dar.
• Hartmut Gieselmann: Brenner in blau. in: c’t, ISSN 0724-8679, 23. Jahrgang (2006), Ausgabe 15, Seiten 114–121. Dieser Artikel stellt relevante Unterschiede zur HD DVD hinsichtlich der technischen Maßnahmen für Datensicherheit dar.
• W. Wunderlich: Digitales Fernsehen HDTV, HDV, AVCHD für Ein- und Umsteiger. ISBN 978-3-00-023484-2

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Die Präfixe werden hier bei Speicherkapazitäten im dezimalen Sinn verwendet: 1 KB = 1000 B (Byte), 1 GB (GByte) = 1000 MB (MByte), analog zu den Herstellerangaben.
2. ↑ Blu-Ray Disc Prototyp mit 400 GB: Neue Blu-Ray Disc mit 400 GB Speicher auf filmtipps24.tv, 7. Juli 2008
3. ↑ BD-Spieler: Liste von aktuellen und kommenden Blu-ray Disc Playern auf www.blu-ray.com, 4. Januar 2008
4. ↑ Erster Kurztest [1]
5. ↑ vgl. englische Wikipedia zu ISDB
6. ↑ 8cm Blu-ray Disc: World's First 8cm BD/DVD Drive Supporting BD and DVD auf av.hitachi.com
7. ↑ Mini-Blu-ray Disc: Tutorial: Anleitung für mini-Blu-ray Disc Authoring von Hollydoy auf HDTVTotal.com, 19. August 2007
8. ↑ Profile: New Bluyray v2.0 spec makes the PS3 the most future-proof player, abgerufen am 25. Januar 2008

Weblinks

• blu-raydisc.com – Offizielle Website der Blu-ray Disc Association (englisch)
• blu-ray-experience.de – Offizielle Website der Blu-ray Group Deutschland