BLU-RAY

Blu-ray ismini, veri yazıp okumak için kullandığı mavi-mor (Blue-Violet) lazer ışınının “Blue” su ile optik ışının “ray” inin birleşmesinden almıştır. Blu-ray yazımındaki “e” harfinin eksikliği Blu-ray disk birliğinin bu adı kayıtlı bir ticari marka olarak kaydettirebilmeleri için bilerek yaptıkları bir oynamadır.

Blu-ray Disc, yeni nesil optik disk formatıdır. Dünyanın önde gelen üreticilerinin geliştirdikleri bu yeni format yeni nesil yüksek çözünürlüklü HD videoların tek bir diskte saklanabilmesinde yardımcı olan veri depolama teknolojisidir. Apple, Dell, Hitachi,HP, JVC, LG, Mitsubishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony, TDK ve Thomson’ın da bulunduğu Blu-ray Disc birliği (Blu-ray Disc Association – BDA) adı altında geliştirilmiştir.

BD (Blu-ray Disc) ‘lerin kapasite avantajı iki şekilde sağlanmıştır. Birincisi dalga boyu kırmızı lazerden daha küçük olan mavi lazer kullanımı, ikincisi ise odaklama becerisi denilen “Numerical Aperture (NA)”, yani Sayısal Darlık’ tır. Mavi lazer kullanan tek yeni teknoloji BD’ler değil, bunun yanında Yüksek Çözünürlüklü DVD, High Definition DVD yani HD-DVD’ler de vardır. Teknik olarak DVD’lerle aynı olan HD-DVD’lerin tek artısı kırmızı lazer yerine mavi lazer kullanmaları. Blu-ray teknolojisinde DVD’lerde bulunan 0.65 odaklama becerisi 0.85 e çıkarılmıştır. Daha iyi odaklayan lazer kafası daha ince detaylara inmiş ve bu avantaj kapasiteye olumlu olarak yansımıştır. Tüm bunların yanında bir çok ek metotlar da kullanılarak 25 GB gibi bir kapasiteye ulaşılmıştır.Şekil 1.1: Blu-Ray Disc simgesi ve Blu-Ray Disc

Fiziksel Büyüklük Tek katman kapasitesi Çift katman kapasitesi
12 cm, tek katman 25 GB (23.3 GiB) 50 GB (46.6 GiB)
12 cm, çift katman 50 GB (46.6 GiB) 100 GB (93.2 GiB)
8 cm, tek katman 7.8 GB (7.3 GiB) 15.6 GB (14.5 GiB)
8 cm, çift katman 15.6 GB (14.5 GiB) 31.2 GB (29 GiB)

Tablo 1.1: Blu-ray’ lerin fiziksel büyüklükleri ve kapasitesi

2.BLU-RAY’ İN TEKNİK ÖZELLİKLERİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

CD, DVD ve BD’lerin kapasite standartları sırasıyla 1982, 1996 ve 2002’de belirlenmiştir. Standardı belirlerken en önemli değer olan kapasite CD’de 74 dakika çift kanal ses yani 800 MB iken, DVD’lerde bu değer 2 saat 50 dakikalık standart çözünürlükte ve MPEG-2 sıkıştırmalı film olarak belirlendi. Bu özelliklerdeki bir film resim kalitesine bağlı olarak 4.7 GB’a çıkabilir. Blu-ray Diskler ilk etapta iki saatten daha fazla HDTV (Yüksek Çözünürlükte Televizyon) yayınının kaydedilebileceği bir büyüklük düşünüldü. Bu da 22 GB’dan daha fazla bir disk alanı demek. Bu kapasiteye ulaşmak için gerekli ilk teknoloji Blu-ray’ in de temelini oluşturan mavi lazer teknolojisidir.

Şekil 2.1: DVD ve Blu-ray’ in iç yapısının incelenmesi.

Görülebilir ışığın dalga boyu 400nm’den 700nm’ye kadardır. Dalga boyu 400 nm’den az olan ışık morötesi (Ultra Vilolet, UV), aynı şekilde dalga boyu 700 nm den büyük olan ışık kızılötesi (Infra Red, IR) olarak adlandırılır. Dalga boyu küçüldükçe ışığın taşıdığı enerji miktarı artar. Örneğin en düşük dalga boylu ışık olan Gama ışınları radyoaktif enerji taşır. Görülebilir ışıklardan en yüksek enerjiye sahip renk mordur dolayısıyla Blu-ray sürücüleri DVD sürücülerden daha fazla enerji tüketecekler.

CD’lerde kızıl ötesi, DVD’lerde kırmızı lazer kullanıldı. Bu gelişim HD-DVD ve BD’lerle mavi lazere doğru ilerledi. Blu-ray’ in kullandığı lazerin 405 nm dalga boyu ile okuma alanından büyük oranda tasarruf edilmiştir. Yani mavi lazerin kullanılması ile lazerin disk üzerinde okuduğu alan küçülmüş dolayısıyla birim alana daha fazla iz yerleştirilmiştir.

Şekil 2.2: CD, DVD ve BD’lerin iz büyüklükleri ve lazerin okumak için taradığı alanlar.

Ayrıca yüzey kalınlığı azaltılarak okuma hataları da büyük oranda giderildi. CD’ lerde yüzey kalınlığı 1.2 mm’ ydi. Lenslerin odaklama becerisi ise 0.45 olarak ayarlanmıştı. DVD’lerde 0.6 mm yüzey kalınlığı ile odaklama becerisi 0.60 olarak belirlenmişti. Bu iki format arasındaki uyum sorunu özel bir odaklama lensi kullanılarak aşılmıştı. Bu lens 780 nm (kızıl ötesi) ışını 0.45 NA değeri olan kısımdan 650 nm (kırmızı) ışını 0.60 NA değeri olan kısımdan geçiriyordu.

Yüzey kalınlığı korunarak sadece mavi lazere geçilmesi HD-DVD formatını oluşturdu. Temelde DVD ile HD-DVD arasındaki tek fark kullanılan lazerin rengiydi. Fakat bu değişiklik DVD’lerin kapasitesini sadece 15 GB’ta çıkardı. Sonuç olarak yüzey kalınlığı azaltılmalı ve lensin odaklama becerisi yükseltilmeliydi. Çünkü sadece odaklama becerisinin artması kalın yüzeylerde daha fazla okuma hatasına sebep oluyordu. Geriye uyumluluk açısından yeni bir teknoloji gerekliydi. Bu amaçla CD ve DVD’le arasındaki uyumu sağlamak için kullanılan lense benzer bir lens Blu-ray sürücülerde de kullanılarak DVD’lerle uyum sağlandı.

BD’ lerin yüzey kalınlığı 0.1 mm olarak ayarlanmış durumda. Bu şekilde odaklama becerisi 0.85 olan bir lens ile daha küçük izler okunabilmekte ve hedeflenen disk kapasitesi olan 22 GB üzerine 3 GB daha eklenerek 25 GB gibi bir değere ulaşılmaktadır.

Şekil 2.3: BD katmanları

0.1mm koruma kaplamasını güçlendirmek için 0.02mm’lik sert bir katman uygulanıyor. Böylece koruyucu kartuşlara gerek kalmıyor.Tabii ki bu kalınlık disklerin korunması için yeterli değildir. Yani BD’ ler çizilmesi kolay olan DVD’lerden daha hassaslardır. Öyle ki 0.1mm koruma katmanının yetersizliği nedeniyle ilk etapta BD’ler ek bir koruma kartuşu içinde çıktılar (Şekil 2.4).

Şekil 2.4: BD disk ve kartuşu

Fakat şu anda 0.1 mm’ nin 0.02 mm’ si sertleştirilmiş bir katmanla boyanıyor. Bu teknik DVD’lerde de kullanılmıştı. Sonuç olarak daha sağlam ve kartuşa gerek kalmadan işlem yapılabilen medyalar üretilmiş oldu. Şu anda üretilen BD’lerin hepsi kartuş olmadan kullanılıyor. Kartuş sadece çok özel zorlu koşullarda , gerekirse kullanılabilecek bir opsiyon durumunda.

2.1. Blu-ray disklerin veri okuma ve yazma hızları

Blu-ray Disc tanımlamalarına göre 1x hız 36 Mbps olarak tanımlanmıştır. Ancak BD-ROM biçimindeki filmler en az 54 Mbps veri hızına ihtiyaç duyacaklardır, ilk nesil Blu-ray cihazları 2x ile piyasaya sürülmüştür (72 Mbps). Blu-ray disklerde uygulanmakta olan daha büyük “Sayısal açıklık (Numerical aperture-NA)” değerinin bir sonucu olarak daha yüksek hızlarda olasıdır. Sayısal açıklık değerinin büyük olması Blu-ray’ in kayıt için daha az güç harcamasına, DVD ve HD-DVD ile aynı veri hızına ulaşması için bu disklerden daha düşük dönme hızlarına gereksinim duymasını sağlamaktadır. Blu-ray’ de kullanılan sayısal açıklık değeri ile örneğin 10000 dev/dak. lık bir dönme hızı için Blu-ray 12x yani yaklaşık 450 Mbps’ lık gibi bir hıza ulaşabilmektedir. Bu sebepten dolayı BDA 8x’ e kadar bir hız planlamaktadır.

Şekil 2.5: CD, DVD ve Blu-ray’ in karşılaştırılması.

2.2. Blu-ray biçimleri

Blu-ray in piyasaya sunulacak olan biçimleri aşağıda yer almaktadır.

  • BD-ROM (Read-Only) Yazılımlar, oyunlar ve film dağıtımları için sadece okunabilir biçim.
  • BD-R (Recordable) Görüntü kaydı ve bilgisayarda veri depolamak için kaydedilebilir biçim.
  • BD-RE (Rewritable) Görüntü kaydı ve bilgisayarda veri depolamak için yeniden yazılabilir biçim.

Blu-Ray’ lerin çıkış sırası yukarıdaki verildiği gibi değildir. Önce herhangi bir sorun yaşanmaması için BD-RE’ ler üretildi sonra sırasıyla BD-ROM ve BD-R medyalar geliştirildi.

Bunların yanında disk yüzeyine uygulanan altın ve silikon bazlı iki katman ile seçici geçirgen yüzeyler oluşturularak üretilmiş hibrit (melez) medyalarda bulunmaktadır. Bu yüzeyde; çift katman DVD ile tek katman BD’ ler birleştirilmiştir. Bu teknoloji sadece deneme amaçlı olarak kalmıştır. Bu tip medyalarının uygulanma özelliğinin arkasında koruyucu katman kalınlığı vardır. 0.1mm’ den sonra BD katmanı onun da arkasından DVD katmanları yerleştirilir.

Şekil 2.6: Aynı disk üzerine hem BD hem de DVD katmanlarının koyulabilmesi.

Yeni nesil TV’ler (HDTV) ve BD’ ler yüksek çözünürlüklü video standardını kullanıyorlar. Bu standart daha fazla tanımlama bilgisi ve daha fazla veri büyüklüğü istemektedir. Bu da BD’ lerin üretilme amacını oluşturuyor.

HDTV yayınları şu anda ABD ve Asya’da yapılmakta. Avrupa’da deneme yayınları yapılıyor. Yani Türkiye’de bu teknoloji henüz bulunmamaktadır.

 

3. BLU-RAY VE AİLESİNİN HEDEFLERİ

 

Blu-ray Disk teknolojisi yüksek kaydetme kapasitesi ile daha kaliteli videoların saklanmasını ve dağıtılmasını amaçlamaktadır. 1920×1080 çözünürlükte progressive (ilerlemeli, tüm piksellerin aynı anda güncellenmesi) olarak iki saat uzunluğundaki filmler yüksek kalitede resim ve ses bilgisiyle bir tane BD’ ye kaydedilebilmektedir.

Aynı şekilde Blu-ray diskler üzerine iki saatlik (çift katmanlı BD’ler üzerine dört saatlik) yüksek çözünürlükte TV yayını ek sıkıştırma yapılmadan MPEG2-TS (MPEG2 – Transfer Stream, Nakil Akışı, HDTV’ lerin yayın biçimi) formatında yazılabiliyor. Normal çözünürlükte TV yayınları VHS kalitesinde 12 saat (Çift katman BD’ lerde 24 saat) boyunca kaydedilebiliyor.

Yüksek kayıt kapasitesi film şirketleri için yeni imkanlar sağlıyor. Yüksek resim kalitesinin yanında daha fazla özel seçenekli filmlerin dağıtımı yapılabilecek. Yeni nesil BD oynatıcılar BD-J programlama ortamı ile daha etkileşimli bir video keyfi sunacak. Bir yandan video içeriği akacak bir yandan metin içerik sunulacak aynı anda konu ile ilgili bir animasyon oynayacak. Tüm bunlar olurken bir yandan aynı pencerede sohbet de yapılabilecek.

Blu-ray video düzenleme için de yeni olanaklar sunuyor. BD’ lerin dosya sisteminde videoların nasıl oynatılacağını bildiren gerçek oynatma listeleri (real playlists) yanında sanal listeler (virtual playlists) de bulunuyor. Bu listeler videoların istenilen kısımlarını art arda bağlantı kopukluğu olmadan oynatılmasını sağlıyor. Yani bir videonun bir parçasından diğer videonun başka bir parçasına araya bir köprü klibi ekleyerek geçebilme olanağı sağlıyor. Bu dosya sisteminde video ve ses bilgileri ile bunların nasıl çalınacağını bildiren bilgilerin bulunduğu ve birkaç kilobaytlık alan kaplayan veri tabanını ayrı yerlere yazıyor. Böylece BD’ ler üzerine daha hızlı kayıt yapılabiliyor.

Ayrıca BD’ lerin gelişmiş bir kopya koruma özelliği de bulunmaktadır. Normalde dijital yayınlar bir kereliğine kayıt etme ya da izledikçe ödeme gibi kopya korumaları ile iletiliyor. Fakat bu kopya korumaları kaydedici cihazların insafına göre etkin ya da edilgin oluyorlardı. Yani cihazlarda yapılan ufak bir değişiklikle bu korumalar aşılabiliyordu.

BD kaydedici cihazlar bu kopya korumalarına uygun olarak yazılabilecek ve okuyucular da aynı şekilde bu kopya korumalarına uygun olarak okuyabilecek, zaten dijital yayınlar fazla bir değişiklik yapmadan kaydedildiği için etkin bir koruma sağlanabilecektir.

BD’ lere özel kopyalama sistemi ile okuyucu aygıtları seçebilme imkanı sunan BD’ lerin geçersiz aygıtlarla (yasal olmayan ya da patent almamış) çalınabilmesi engelleniyor. Aynı şekilde yazılmadan önce şifrelenebilen içerik ve şifreleme sistemine sahip bir kopyalama koruması ile gelen BD’ lerin üzerine kayıttan önce benzersiz bir değer yazılıyor ve bu değer diskin içeriğinin çözülmesinde kullanılıyor.

Şekil 3.1: BD’ lere kayıt yapılabilmesi ve TV ortamına aktarılabilmesi.

Birinci döngüde TV yayınlarından kayıt yapılırken kaydedici legal cihaz yayın şifrelemesine göre bir kereliğine kayıt yapacaktır. BD’ ler üzerine kayıt yaparken pek bir değişikliğe uğramayan yayınlar aynı şifreleme sistemi korunarak saklanacaktır. Benzer şekilde legal okuyucular şifreleme sistemini BD’ den öğrenecek ve ona göre oynatacaktır.

Şekil 3.2: BD’ lere yapılan kayıtların korunması.

İkinci döngüde ise film ya da yayının nasıl korunduğu belirtiliyor. Öncelikle BD’ ler, üzerinde nasıl şifrelendiğini barındıracak. Bunun yanında o BD’ ye özel bir değer, bu şifreleme sistemini çözmek için kullanılacak ve bu değer de BD’ nin üzerine yazılacak. Ve geri kalan kısım şifrelenmiş bilgilerden oluşacak. BD’ ler sadece legal aygıtlar tarafından okunabilecek. Yani bir şekilde illegal bir aygıt şifreli bir BD’ yi okumak istediğinde BD kendini çözdürmeyecek. Rom-Mark isimli yöntem ile BD üzerinde aygıt seçici bir sistem bulunuyor ve illegal oynatıcıların okumasını engelliyor.

3.1. HDMV

High Definition Movie, yani yüksek çözünürlüklü film, tam anlamını BD’ lerle bulacak. DVD’lerden daha kaliteli resim kalitesinin yanında daha fazla kanaldan sıkıştırmasız ses paketleriyle, Blu-ray diskler, DVD’lerin sunduğunun daha da ötesinde kaliteli bir film keyfi sunacaktır.

Blu-ray disklerde desteklenen video teknolojileri;  MPEG-2,  MPEG-4 AVC ve SMPTE VC-1 (Society of Motion Picture and Television Engineers Video Codec-1 – Yeni nesil TV kodlama teknolojisi) olarak planlanmış durumdadır. Ayrıca BD’ lerde LPCM (Linear PCM, Doğrusal PCM, sıkıştırmasız ses formatı. 8 kanaldan 48 KHz sesi kodlayabilen bir format, 6.144 MB/san kalitesine kadar çıkabilmektedir. Kaliteli bir MP3 ortalama 128 kbit/san kalitededir.), Dolby® Digital Dolby Digital Plus (BD’lerde 8 kanal 4.7 Mbit/san kaliteye ulaşabiliyor), Dolby Lossless (Ses BD’leri için kayıpsız çok kanallı ses formatı), DTS digital surround ® ve DTS-HD ses formatları yer alacak.

Daha yüksek kalitede altyazı gösterme olanağı da BD’ lerde bulunmaktadır. Alt yazılar için ayrılmış iki panel ve bu panellerde alt yazıları görünürden görünmeze ve görünmezden görünüre hafif geçiş yapabilecek (fade out/in) şekilde ve alt yazıların renkleri değişebilecek olarak.

Şekil 3.3: BD-ROM’ larda bulunan arayüzler

HDMV’ de gelişmiş bir etkileşimli grafik katmanı da sunulacak. Yani film katmanı üzerine bir de menü katmanı ekleniyor. Menü bilgileri film başlamadan önce belleğe yüklenecek ve kullanıcı kullanana kadar pasif durumda bekleyecek. Bu arada arka planda film oynamaya devam edecek. Böylece film oynarken menüden dil seçimi yapılacak. Eğer filmi bilgisayardan seyrediyorsanız tabii ki bu yazılım programı ile sağlanıyordu. Mesela WinDVD’ nin oynatma ekranına sağ tuşla tıklanınca değişik ses ve altyazı seçenekleri arasında geçiş sağlanabiliyordu. Fakat bu işlem DVD oynatıcılarda seçim menüsüne gidilerek yapılıyordu. Bu işlem BD oynatıcılarda film oynamaktayken de yapılabilecek. HDMV ile çok sayfalı menüler de hazırlanabilecek. Yani bir menü öğesine tıklanınca başka bir menü sayfası çıkabilecek. Böylece daha organize olmuş menüler hedefleniyor.

3.2. BD-J

BD-ROM programlanabilir bir arayüz de sunacak. Java temelli bu arayüz ile üreticiler daha fazla etkileşim ve güncelleme sunabilecekler. BD-J ortamı ile üreticiler çeşitli Java uygulamalarını BD’ ler üzerine yerleştirebileceklerdir.

Şekil 3.4: BD-ROM’ un programlanabilir arayüzü.

BD-J ile örneğin internetten film fragmanları indirilip (üreticinin kontrolünde olmak şartıyla) oynatılabilecek İçerikle alakalı çok çeşitli oyunlar sunulabilecek. Ayrıca BD-ROM’ların ana menüsünden üretici web sitesine bağlanılarak oyun indirme olanağı da mevcut olacak. Bunların yanında önceden sınırlı sayıda dille üretilmiş (ses ya da altyazı olarak) filmler için ek dil seçenekleri de internetten indirilebilecek. Kısacası Java ile üreticilerin esnek bir programlama ortamı olacak.

 


 

Hazırlayan

Sultan MEHTAP İZMİRLİ

Kaynaklar:

http://www.pclabs.gen.tr

http://www.howstuffworks.com/

http://www.blu-ray.com/

http://www.blu-raydisc.com/

http://www.nanotechnology.bilkent.edu.tr/

Bir Cevap Yazın