Blu-ray ist die moderne Form optischer Medien, die für Filme verwendet wird. Es wirbt für die Unterstützung höherer Auflösungen und andere zusätzliche Funktionen wie HDR-Unterstützung über DVD. Doch die eigentlichen Unterschiede zwischen den Formaten DVD und Blu-ray werden oft weniger gut erklärt und verstanden.
Wie funktionieren optische Medien?
Auf rein optischen Datenträgern sind Daten in einer Reihe von Pits codiert, die sowohl kurz als auch lang sein können. Diese Pits werden dann von einem fokussierten Laserstrahl gelesen, während sie unter dem Lesegerät vorbeilaufen, während sich die Platte dreht. Die Pits sind nicht auf der Oberfläche der Platte codiert, stattdessen können auf eine oder mehrere Schichten innerhalb der Platte Daten geschrieben werden.
Die Datenmenge, die auf der Platte gespeichert werden kann, hängt direkt davon ab, wie nahe die Pits nebeneinander platziert werden können. Die Nähe der Pits auf einer Platte ist nicht unbedingt darauf beschränkt, wie nah sie beieinander liegen können, sondern hauptsächlich an der Größe des Laserflecks auf der Platte. Bei Lasern mit größerer Wellenlänge ist der Fleck breiter. Diese Änderung der Fleckbreite ist auf Beugungsunterschiede zwischen den verschiedenen Wellenlängen und der Linse zurückzuführen. Der Effekt wird durch den gleichen Effekt verursacht wie ein Prisma, das weißes Licht in verschiedene Farben aufspaltet.
Einschränkungen der DVD
Das traditionelle DVD-Format verwendet einen roten Laser mit einer Wellenlänge von 650 nm. Diese Lichtwellenlänge bedeutet, dass die Größe des Laserspots auf der Datenspur 1100 nm beträgt. Jeder Datenring ist 740 nm voneinander entfernt, was die Breite der Pits berücksichtigt und dem Laser einen Freiraum von 30 nm gewährt, bevor die nächste oder vorherige Spur stören würde.
Tipp: Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel Meter.
DVDs gab es sowohl im Single- als auch im Dual-Layer-Format mit einer Kapazität von 4,7 GB bzw. 8,5 GB. Die Kapazitätssteigerung zwischen den Single- und Dual-Layer-Versionen ist keine reine Verdoppelung, da der Punkt der Laser ist auf der zweiten Schicht weniger definiert, da er durch die erste Schicht wandern muss, was die weiter bricht hell. Dieser Effekt erfordert, dass die Datenspuren auf der zweiten Schicht einer Dual-Layer-Platte durch einen etwas größeren Abstand getrennt werden, wodurch die Datendichte verringert wird.
DVDs gab es auch in doppelseitigen Versionen mit Single- und Dual-Layer-Versionen mit 9,4 GB bzw. 17,08 GB. Doppelseitige DVDs mussten jedoch umgedreht werden, um auf die zweite Seite zuzugreifen, und fanden nie viel kommerziellen Erfolg.
Vorteile von Blu-ray
Blu-ray verwendet technisch keinen blauen Laser; die Wellenlänge des Lichts von 405 nm ist eigentlich violett. Die Laserspotgröße im Fokuspunkt auf der Datenspur beträgt 480 nm. Jeder Datenring ist 320 nm voneinander entfernt, was einen Abstand von 15 nm zwischen dem Laserspot und Interferenzen von einer anderen Spur gewährleistet.
Blu-ray-Disks sind sowohl im Single- als auch im Dual-Layer-Format erhältlich und unterstützen 25 GB bzw. 50 GB. Der aktualisierte Ultra HD Blu-ray-Standard verwendet drei Schichten, bei denen die Länge der Pits verkürzt wurde, um die Kapazität und die Lesegeschwindigkeit zu erhöhen. Ultra-HD-Blu-ray-Disks sind in den Versionen 50 GB Dual-Layer, 66 GB Dual-Layer und 100 GB Triple-Layer erhältlich.
Das abgeleitete BDXL-Format verwendet vier Schichten für Gesamtkapazitäten von 100 GB bzw. 128 GB für Triple- und Quad-Layer-Festplatten. Der BDXL-Standard war normalerweise für die Archivierung gedacht und ist mit Blu-ray-Lesegeräten völlig inkompatibel.
Der Blu-ray 3D-Standard war relativ kurzlebig, da die Popularität von 3D-Inhalten und der Zugriff auf die erforderliche Hardware für eine kommerzielle Durchführbarkeit nicht hoch genug waren. Es verwendet Triple-Layer-Festplatten, die herkömmliche 2D-Blu-ray-Player ursprünglich überhaupt nicht lesen konnten. In einem späteren Standardupdate wurden die beiden Ansichten separat codiert, sodass ein 2D-Player eine 2D-Version eines 3D-Films abspielen konnte.
Wiedergabevergleich
DVDs können nur Videos mit einer maximalen Auflösung von 720×480 oder 720×576 wiedergeben. Blu-ray kann im Vergleich eine maximale Videoauflösung von 1920 × 1080 darstellen, während Ultra HD Blu-ray Videos mit 4K (3840 × 2160) anzeigen kann.
Sowohl DVD als auch Blu-ray können ihr Video mit der höchsten Auflösung entweder mit 60 Bildern pro Sekunde (fps) im Interlacing oder mit bis zu 30 fps im progressiven Scan wiedergeben. Ultra HD Blu-ray kann mit voller 4K-Auflösung bei 60 fps mit progressivem Scannen ausgeführt werden.
Tipp: Beim progressiven Scannen wird jede Pixelreihe in einem Rahmen der Reihe nach auf dem Bildschirm angezeigt. Interlacing ist eine Technik, die entwickelt wurde, um die scheinbare Bildrate zu erhöhen, indem zwei Durchgänge durchgeführt werden, um ein einzelnes Bild anzuzeigen. Im ersten Durchgang werden alle ungeradzahligen Pixelreihen gezeichnet; im zweiten Durchlauf werden alle geraden Pixelreihen gezeichnet. Diese Konvention von zwei Durchläufen bedeutet, dass Interlaced-Videoformate tatsächlich die Hälfte der beworbenen Bildrate aufweisen.