4.13.8 Стандарты записи dvd

На сегодняшний день существует 9 стандартов для записи DVD. Причем эти стандарты несовместимы между собой, да и с бытовыми DVD-плеерами тоже.

Формат DVD–RAM – весьма специфичный, мало распространен и не совместимый ни с бытовыми, ни с компьютерными DVD-плеерами.

DVD–R

Существует две версии этого формата – DVD–R Authoring (DVD–R(A) – профессиональная версия) и DVD–R General (DVD–R(G) – бытовая версия). Эти версии несовместимы на физическом уровне из-за разных длин волн лазеров.

Приводы стандарта DVD–R(G) физически не могут побайтно скопировать диск, защищенный CSS. Т.е. копируется только контент, без ключа, а следовательно, дубликат оригинала при воспроизведении не может быть расшифрован.

В настоящий момент все пишущие DVD-приводы, доступные на потребительском рынке, поддерживают только формат DVD–R(G).

Рис. 4.33 – Стандарты записи DVD дисков

DVD–RW

В качестве активного слоя применяется материал с изменяемым фазовым состоянием (как в CD–RW).

Имеется три версии этого формата. В версии DVD–RW 1.0 зона Lead-In на носителе физически «пропечатывается» изготовителем. Это делается для невозможности копирования на такую заготовку дисков, защищенных CSS.

В версии DVD–RW 1.1 зона Lead-In уже не «выбивается» на диске в процессе его производства, а записывается (pre–record) после изготовления.

В версии DVD–RW 1.1В каждый диск имеет уникальный ID-код, записанный в BCA (Burst Cutting Area – служебная область заготовки, в которую при изготовлении заносится уникальный для каждого диска штрих-код). Механизм CPRM (Content Protection for Recordable Media) предусматривает наличие на каждой заготовке уникального 64-х битового ID-кода в области BCA, позволяющего однозначно идентифицировать носитель. Когда на диск записываются данные, подлежащие защите, они могут быть зашифрованы с помощью 52-х битового ключа, зависящего от ID-кода носителя. Если этот диск будет скопирован, ID-код носителя в BCA будет другой, что сделает невозможным генерацию ключа для расшифровки и приведет к неработоспособности копии.

DVD+RW

В качестве активного слоя также используется материал с «изменяемой фазой». Но в отличие от DVD–RW этот стандарт имеет ряд существенных преимуществ:

1. Lossless linking – механизм точного связывания различных участков записи на диске. Это позволяет обеспечить как повышенную совместимость с бытовой DVD-техникой, так и посекторное редактирование записанного диска – произвольные участки на носителе могут быть изменены без перезаписи всей заготовки.

2. Поддержка формата DVD+VR. В отличие от формата VR, реализованного в приводах стандарта DVD–RW, эта технология позволяет создавать видеодиски, полностью совместимые с существующими плеерами.

3. Технология адресации секторов во время записи. В процессе создания диска DVD+RW-привод может определить адрес сектора, записываемого в данный момент. Это позволяет в случае сбоя продолжить запись с прерванного участка.

4. Поддержка технологии фонового форматирования чистой заготовки и поддержка формата Mount Rainier.

5. Обеспечение записи дисков в двух режимах – CLV (с постоянной линейной скоростью) и CAV (с постоянной угловой скоростью).

DVD+R

Подмножество вышеописанного формата для носителей с однократной записью

4.13.9 BLU-RAY и HD DVD

Причиной постепенного ухода от DVD была совсем не IT-индустрия, а рынок бытовой электроники и производители видеоконтента. С появлением нового формата – HDV (цифрового видео высокого разрешения) – стало очевидно, что DVD-Video практически исчерпал себя. Для хранения HDV требовались объемы дискового пространства на порядок большие, чем мог предложить DVD. И даже выпуск двухслойных DVD-носителей уже не мог спасти ситуацию.

Еще одной причиной, побудившей начать разработку нового стандарта оптических дисков, стала слабая система кодирования, применявшаяся в DVD для защиты цифрового контента от копирования. Как известно, алгоритм CSS (Content Scrambling System), использовавшийся для шифрования DVD-Video, был достаточно быстро взломан, что породило новую волну пиратства.

Как и в случае с переходом от CD к DVD, разработчики разделились на два противоборствующих лагеря. Одни из них, во главе с Sony и Philips, предложили формат, который в итоге трансформировался в то, что мы сейчас видим под названием Blu-ray (BD). Другие же, под предводительством компании Toshiba, отстаивали свой стандарт, впоследствии названный HD DVD.

Увеличение емкости оптических дисков достигается повышением плотности записи при сохранении геометрических размеров самого диска. В случае с BD и HD DVD ситуация аналогичная – по сравнению с DVD и в том и в другом стандарте была увеличена продольная плотность записи – количество дорожек на единицу площади поверхности носителя. В терминологии, применяемой для жестких дисков, данный параметр именуется TPI – число треков на дюйм. Реализовано это с помощью использования синего лазера с меньшей длиной волны – 405 нм вместо красного лазера (650 нм), применявшегося в DVD. Отметим, что именно такой подход использовался и при переходе от CD к DVD.

BLU-RAY

Данный стандарт был анонсирован еще в 2002 г. компаниями Sony и Philips. По сути, этот формат разрабатывался практически с нуля. Его создатели не стремились сохранить максимальную преемственность с DVD, что в итоге позволило не только повысить емкость по сравнению с HD DVD, но и достичь большей масштабируемости в будущем.

Основные особенности Blu-ray:

• для работы используется синий лазер с длиной волны 405 нм;

• регистрирующий слой переместился гораздо ближе к рабочей поверхности диска: для BR-hoсителей этот зазор составляет 0,1 мм, тогда как у HD DVD – 0,6 мм, как и у обычного DVD;

• в BR-приводах применяется линза с увеличенной числовой апертурой, что вместе с приближением регистрирующего слоя, обеспечившим расширение угла обзора OPU накопителя, существенно повысило стабильность считывания данных с носителя, позволив повысить плотность размещения дорожек при сохранении соотношения сигнал/шум.

• расстояние между треками для BD составляет 0,32 мкм, тогда как у HD DVD оно равняется 0,4 мкм.

Увеличение числовой апертуры привело к необходимости переработки механической части накопителя и, как следствие, его удорожанию. Но в то же время снизило требования к качеству самих заготовок, существенно повысив процент выхода годных дисков, что впоследствии приведет к удешевлению BR-hoсителей.

Однако приближение регистрирующего слоя к рабочей поверхности диска имеет и отрицательные стороны, увеличивая риск повреждения данных при механических воздействиях. Производители встали перед необходимостью использовать специальные защитные покрытия, повышающие устойчивость BR-дисков к царапинам и загрязнению. Так, механическая прочность рабочей поверхности BD в 100 раз больше, чем DVD.

И наконец, третьим следствием уменьшения защитного слоя стало увеличение масштабируемости BR-заготовок. Так, разработчики планируют в скором времени поднять число регистрирующих слоев до 8, тем самым нарастив общую емкость до 200 GB.

Также был существенно переработан и механизм защиты контента от копирования. Теперь в Blu-ray реализована поддержка AACS (Advanced Access Content System), использующая 128-битовый ключ, меняющийся через каждые 6 Kb записанных на диск данных. Кроме того, AACS включает в себя механизм ММС (Mandatory Managed Copy), позволяющий создать копию лицензионного диска для воспроизведения его с HDD домашнего медиацентра или на портативном плеере, но предотвращающий ее распространение.

Таблица 4.12 – Сравнительные характеристики оптических

носителей разных форматов

Характеристики	HD DVD	BD	DVD	CD
Емкость	15GB	25GB	4,7GB	0,7GB
Длина волны лазера, нм	405 (голубой)	405 (голубой)	650 (красный)	780 (инфра-красный)
Численная апертура линзы	0,65	0,85	0,6	0,5
Размер пятна лазера, нм	550	580	1320	2110
Расстояние между треками, нм	400	320	740	1600
Минимальная длина пита, нм	204	149	400	800
Плотность записи, Gb/кв.дюйм	8,8	14,7	2,77	0,41
Алгоритмы защиты от копирования	AACS	AACS, BD Plus, ROM Mark	CSS, CPPM, CPRM, VCPS	–

Рис. 4.34 – Размер пятна лазера для разных типов дисков

Р

ис. 4.35 – Сравнение различных однослойных оптических дисков

Для дополнительной защиты служит функция ROM-Mark, с помощью которой каждому BR-диску присваивается свой уникальный идентификатор, что препятствует созданию его нелегальных копий, так как делается это на этапе изготовления и только на сертифицированном оборудовании.

В случае маловероятного, но все же взлома алгоритма шифрования в дело вступает функция BD Plus, динамически меняющая ключи шифрования, что делает невозможным создание программ, подобных DeCSS, с помощью которых, однажды раскрыв алгоритм шифрования информации, можно наладить массовое производство пиратских копий всего контента, выпущенного на данном типе носителей.

HD DVD

Этот стандарт, являющийся совместной разработкой компаний NEC и Toshiba, изначально разрабатывался с учетом максимальной преемственности с DVD. Структуры данных, алгоритмы коррекции ошибок, схема модуляции – все это перешло по наследству к новому формату от DVD. Даже глубина залегания активного слоя в НD DVD осталась неизменной. Да и числовая апертура линзы, используемой в OPU соответствующих приводов, хоть и увеличилась по сравнению с DVD-накопителями, но, тем не менее, меньше, чем у Blu-ray-устройств. Все это ограничило максимальную емкость HD DVD-носителей 15 GB на один слой.

Но, с другой стороны, такая преемственность позволила разработчикам быстрее освоить новый формат, к тому же затраты на производство приводов оказались несколько ниже, чем продуктов Blu-ray, что в итоге отразилось и на их рыночной стоимости.

Разумеется, алгоритм шифрования в HD DVD был переработан, и теперь за защиту контента, как и вслучае с Blu-ray, отвечает AACS, правда, без дополнительных возможностей.