Blu-Ray

O que é o disco Blu-ray?
Um DVD padrão actual, de lado único, pode armazenar 4,7 GB (gigabytes) de informação. Esse é aproximadamente o tamanho de um filme padrão médio de duas horas com alguns poucos recursos extras. Mas um filme em alta definição, que possui uma imagem muito mais nítida (veja Como funciona a televisão digital), ocupa cerca de cinco vezes mais largura de banda e, portanto, requer um disco com cerca de cinco vezes mais armazenamento. Na medida que os aparelhos de TV e estúdios de cinema migrarem para a alta definição, os consumidores irão precisar de sistemas de reprodução com muito mais capacidade de armazenamento.
O Blu-ray é o disco de vídeo digital da próxima geração, podendo gravar, armazenar e reproduzir vídeo em alta definição e áudio digital, assim como dados de computador. A vantagem do Blu-ray é a incrível quantidade de informação que pode guardar:
· um disco Blu-ray de camada única, que tem aproximadamente o mesmo tamanho de um DVD, pode guardar até 27 GB de dados, o que é mais de duas horas de vídeo em alta definição ou cerca de 13 horas de vídeo padrão;
· um disco Blu-ray de camada dupla pode armazenar até 50 GB, suficientes para guardar cerca de 4,5 horas de vídeo em alta definição ou mais de 20 horas de vídeo padrão. E ainda há planos em andamento para desenvolver um disco com duas vezes essa quantidade de armazenamento.

Os discos Blu-ray não somente possuem maior capacidade de armazenamento do que os DVDs tradicionais, mas também oferecem um novo nível de interactividade. Os usuários serão capazes de se conectarem à Internet e fazer instantaneamente o download de legendas e outros recursos interactivos do filme.

Vantagens do Blu-ray
· gravar televisão em alta definição (HDTV) sem qualquer perda de qualidade
· saltar instantaneamente para qualquer ponto do disco
· gravar um programa enquanto assiste a outro no disco
· criar playlists (listas de reprodução)
· editar ou reordenar programas gravados no disco
· buscar automaticamente um espaço vazio no disco para evitar gravar sobre outro programa
· acessar a Web para o download de legendas e outros recursos extras
· Os discos Blu-ray estão melhor armados para essa luta que os DVDs actuais. Eles vêm equipados com um sistema de criptografia segura, uma ID exclusiva que protege contra a pirataria de vídeo e a infracção aos direitos autorais
Os discos armazenam informações de vídeo e áudio codificadas digitalmente em cavidades, ranhuras espirais que correm do centro do disco para sua borda. Um raio laser lê o outro lado dessas cavidades, os ressaltos, para reproduzir o filme ou programa armazenado no DVD. Quanto mais dados estiverem contidos em um disco, as cavidades deverão ser menores e mais compactadas. Quanto menores as cavidades (e, portanto, os ressaltos), mais precisa será a leitura do laser.

Dados sobre o HD-DVD
· Capacidade do HD-DVD:15GB em camada única, 30GB em dual layer
· Capacidade do DVD:4,7GB em camada única, 8,4GB em dual layer
· Compressão: MPEG-2, MPEG-4, VC-1
· Reprodução em alta definição, 15GB:4 horas
· Reprodução em alta definição, 50GB:

Ao contrário dos DVDs actuais, que usam um laser vermelho para ler e gravar os dados, o Blu-ray usa um laser azul (de onde vem o nome do formato). Um laser azul possui menor comprimento de onda (405 nanômetros) do que um laser vermelho (650 nanômetros). O feixe menor focaliza com mais precisão, o que habilita a leitura de informações gravadas em cavidades com apenas 0,15 mícrons (µm) (1 mícron = 10-6 metros) de comprimento: mais de duas vezes menores do que as cavidades em um DVD. Ainda mais, o Blu-ray reduziu o passo da trilha de 0,74 mícrons para 0,32 mícrons. O conjunto de cavidades, feixe e passo da trilha menores capacitam um disco Blu-ray de camada única a guardar mais de 25 GB de informação, cerca de cinco vezes a quantidade de informações que pode ser armazenada em um DVD.
Cada disco Blu-ray tem aproximadamente a mesma espessura (1,2 milímetro) que um DVD. Mas os dois tipos de discos armazenam dados de modo diferente. Em um DVD, os dados são colocados entre duas camadas de policarbonato, cada uma com 0,6 mm de espessura. Ter uma camada de policarbonato sobre os dados pode causar um problema chamado birrefringência, no qual a camada do substrato refracta a luz do laser em dois feixes separados. Se a divisão do feixe foi muito ampla, o disco não poderá ser lido. Além disso, se a superfície do DVD não for exactamente plana e, assim, não for perpendicular ao feixe, isso poderá levar a um problema conhecido como inclinação do disco, no qual o feixe de laser é distorcido. Todas essas questões levam a um processo de manufactura muito estrito.
O disco Blu-ray supera as questões quanto à leitura do DVD ao colocar os dados na parte superior de uma camada de policarbonato de 1,1 mm de espessura. Ter os dados na parte superior evita a birrefringência e evita problemas de legibilidade. Além disso, com a camada de gravação situada mais próxima da lente objectiva do mecanismo de leitura, o problema de inclinação do disco é virtualmente eliminado. Como os dados estão mais próximos da superfície, um revestimento duro é colocado no lado externo do disco para protegê-lo de arranhões e impressões digitais.
O design dos discos Blu-ray economiza nos custos de produção. Os DVDs tradicionais são feitos por uma moldagem por injecção dos dois discos de 0,6 mm entre os quais a camada de gravação é inserida. O processo deve ser feito muito cuidadosamente para evitar a birrefringência.
· Os dois discos são moldados.
· A camada de gravação é acrescentada a um dos discos.
· Os dois discos são colados um no outro.

Os discos Blu-ray fazem o processo de moldagem por injecção em um disco único de 1,1 mm, o que reduz o custo. Essa economia contrabalança o custo da adição da camada protectora, de modo que o preço final não é maior do que o preço de um DVD comum.
O Blu-ray tem uma taxa de transferência de dados mais alta - 36 Mbps, megabits por segundo, do que os DVDs de hoje, que transferem a 10 Mbps. Um disco Blu-ray pode gravar 25 GB de material em pouco mais de uma hora e meia.

Formatos
Ao contrário dos DVDs e CDs, que começaram com formatos somente leitura e mais tarde foram acrescentados formatos graváveis e regraváveis, o Blu-ray é projectado já de início em diversos formatos diferentes.
· BD-ROM (somente leitura): para conteúdo pré-gravado.
· BD-R (gravável): para armazenamento de dados de PC.
· BD-RW (regravável): para armazenamento de dados de PC.
· BD-RE (regravável): para gravação de HDTV.
O Blu-ray vai substituir os DVDs anteriores? Seus fabricantes esperam que sim. Nesse meio tempo, a JVC desenvolveu um disco combo Blu-ray/DVD com uma capacidade aproximada de 33,5 GB que permite reproduzir vídeo em ambos os formatos em um único disco. Mas o Blu-ray não está sozinho no mercado. Alguns outros formatos estão competindo por uma participação no mercado do DVD.

Como funcionam os discos versáteis holográficos (HVD)
Os sistemas de memória holográfica existem há décadas. Eles oferecem uma capacidade de armazenamento muito maior do que os CDs e DVDs, mesmo os DVDs de "próxima geração" como o Blu-ray, e suas taxas de transferência deixam os discos convencionais comendo poeira. Então porque não usamos a memória holográfica?
Há vários obstáculos que afastaram o armazenamento holográfico do reino do consumo de massa, incluindo o preço e a complexidade. Até agora, os sistemas exigiram uma precisão de nível proibitivo na manufactura. Mas mudanças recentes feitas no disco versátil holográfico (HVD) desenvolvido pela Optware o tornaram uma opção viável para os consumidores.
Neste artigo, vamos descobrir como funciona o HVD, como ele evoluiu em relação aos métodos de armazenamento holográfico e como ele se compara ao Blu-ray e ao HD-DVD.

Fundamentos da memória holográfica
A primeira etapa na compreensão da memória holográfica é entender o sentido de "holográfico". Holografia é um método de registrar padrões de luz para produzir um objecto tridimensional. Os padrões registrados de luz são chamados de holograma.
O processo de criação de um holograma começa com um feixe de luz focalizado: um raio laser. Este raio laser é dividido em dois feixes separados: um feixe de referência, que permanece inalterado através da maior parte do processo, e um feixe de informação, que passa através de uma imagem. Quando a luz encontra uma imagem, sua composição se altera. De certa forma, assim que o feixe de informação encontra uma imagem, ele carrega aquela imagem em suas formas de onda. Quando estes dois feixes se interceptam, criam um padrão de interferência luminosa. Se você registrar este padrão de interferência luminosa (por exemplo, em uma camada de polímero fotossensível de um disco), estará registrando essencialmente o padrão luminoso da imagem.
Para recuperar a informação armazenada em um holograma, você faz o feixe de referência brilhar directamente sobre o holograma. Quando ele é reflectido pelo holograma, conserva o padrão luminoso da imagem ali armazenada. Você então envia este feixe de reconstrução para um sensor CMOS para recriar a imagem original.
A maioria das pessoas pensa que os hologramas armazenam a imagem de um objecto, como a Estrela da Morte da foto acima. Os sistemas de memória holográfica que estamos discutindo aqui usa os hologramas para armazenar informações digitais em vez de analógicas, mas o conceito é o mesmo. Em vez do feixe de informação encontrar um padrão luminoso que representa a Estrela da Morte, encontra um padrão de áreas claras e escuras que representa "uns" e "zeros".
O HVD oferece muitas vantagens sobre a tecnologia de armazenamento tradicional. Os HVDs definitivamente podem armazenar mais de 1 terabyte (TB) de informação: isso é 200 vezes mais que um DVD de face única e 20 vezes mais que o atual Blu-ray de face dupla. Isto se deve em parte ao fato de os HVDs armazenarem os hologramas em padrões sobrepostos, enquanto um DVD basicamente armazena bits de informação lado a lado. Os HVDs também usam uma camada de gravação mais espessa que os DVDs: um HVD armazena informações em quase todo o volume do disco, em vez de uma única camada fina.
O outro grande reforço sobre os sistemas de memória convencional é a taxa de transferência do HVD de até 1 gigabyte (GB) por segundo: isso é mais de 40 vezes mais rápido que o DVD. Um HVD armazena e recupera toda uma página de dados, aproximadamente 60 mil bits de informação, em um pulso de luz, enquanto o DVD armazena e recupera um bit de dado para cada pulso luminoso.

O disco versátil holográfico
A memória holográfica existe há mais de 40 anos, mas diversas características dificultaram sua implementação no mercado para consumidores. Primeiro, a maioria destes sistemas envia o feixe de referência e o feixe de informação no meio de gravação em eixos diferentes. Isto requer sistemas ópticos altamente complexos para alinhá-los no ponto exacto em que precisam se interceptar. Outro inconveniente é a incompatibilidade com a mídia de armazenamento actual: tradicionalmente, os sistemas de armazenamento holográfico não continham dados de mecanismo servo, porque o feixe que os carrega poderia interferir com o processo da holografia. Além disso, os discos de memória holográfica anteriores eram notavelmente mais espessos que os CDs e DVDs.
A Optware implementou algumas mudanças em seu HVD que poderão torná-lo melhor adaptado ao mercado consumidor. No sistema HVD, os feixes laser viajam no mesmo eixo e atingem a mídia de gravação no mesmo ângulo, o que a Optware chama de métodos colinear. De acordo com a Optware, este método requer um sistema óptico menos complexo, o que possibilita um captador óptico menor e mais adequado ao uso pelo consumidor.
O HVD também inclui dados de servo. O feixe de servo no sistema HVD está em um comprimento de onda que não fotossensibiliza a mídia de gravação de polímero. No sistema de teste do HVD, os dados de servo são carregados em um laser vermelho (comprimento de onda de 650 nm). O tamanho e a espessura de um HVD também é compatível com os CDs e DVDs.
A estrutura do disco coloca uma camada de gravação espessa entre dois substratos e incorpora um espelho dicróico que reflecte a luz verde-azulada que carrega os dados da holografia, mas permite a passagem da luz vermelha para colectar as informações de servo.
Como o sistema HVD da Optware se encontra actualmente nos últimos estágios de pesquisa e desenvolvimento, as informações técnicas completas não estão disponíveis para consumo público. Mas na próxima secção, vamos discutir uma versão simplificada do sistema que abrange os aspectos principais do HVD.

O sistema HVD: escrita de dados
Um sistema HVD simplificado consiste dos seguintes componentes principais:
· laser azul ou verde (comprimento de onda de 532 nm no sistema em teste);
· divisor/fusor do feixe;
· espelhos;
· modulador espacial de luz (SLM);
· sensor CMOS;
· mídia de gravação de fotopolímero.

O processo de escrita de informações em um HVD se inicia com a codificação da informação em dados binários a serem armazenados no SLM. Estes dados são transformados em uns e zeros representados como áreas opacas ou translúcidas em uma "página": esta página é a imagem que o feixe de informação irá atravessar.
Depois que a página de dados é criada, a próxima etapa consiste em disparar um raio laser em um divisor de feixe para produzir dois feixes idênticos. Um dos feixes é direcionado para fora do SLM: este feixe se torna o feixe de referência. O outro feixe é dirigido rumo ao SLM e se torna o feixe de informação. Quando o feixe de informação passa através do SLM, partes da luz são bloqueadas pelas áreas opacas da página e outras partes passam através das áreas translúcidas. Deste modo, o feixe de informação carrega a imagem assim que passa através do SLM.
Quando o feixe de referência e o feixe de informação se unem novamente no mesmo eixo, criam um padrão de interferência luminosa: os dados da holografia. Este feixe de união carrega o padrão de interferência para o disco de fotopolímero e o armazena ali como um holograma.
Um sistema de memória não será muito útil se não puder acessar os dados que você armazenou. Na próxima seção, vamos descobrir como funciona o sistema de recuperação de dados do HVD.

O sistema HVD: leitura de dados
Para ler os dados de um HVD, você precisa recuperar o padrão luminoso armazenado no holograma.
No sistema de leitura HVD, o laser projecta um feixe luminoso sobre o holograma: um raio de luz que é idêntico ao feixe de referência (leia o Sistema 1 na imagem acima). O holograma retrata este feixe de acordo com o padrão específico de interferência luminosa que ele armazena. A luz resultante recria a imagem dos dados da página que estabeleceu o padrão de interferência luminosa em primeiro lugar. Quando este raio de luz, o feixe de reconstrução, se reflecte no disco, ele viaja para o sensor CMOS. O sensor CMOS então reproduz os dados da página.

Comparações do HVD
Enquanto o HVD tenta revolucionar o armazenamento de dados, os outros discos tentam melhorar em relação aos sistemas actuais. Dois desses discos são o Blu-ray e o HD-DVD, aparentemente a próxima geração de armazenamento digital. Ambos se apoiam na tecnologia DVD para aumentar a capacidade de armazenamento. Essas três tecnologias almejam o mercado de vídeo de alta definição, onde a velocidade e a capacidade são importantes. Então como o HVD se sobressai?
Porque o HVD ainda se encontra nos estágios finais de desenvolvimento, nada é definitivo, mas provavelmente você já notou que o preço introdutório projectado para o HVD é um pouco salgado. Um preço inicial de cerca de US$ 120 por disco provavelmente será um grande obstáculo para os consumidores. No entanto, este preço poderá não ser tão intransponível para as empresas, que são o público inicial almejado pelos desenvolvedores.