什么是藍光?藍光聯盟成立和發展歷史

　　什么是藍光？

　　藍光，英文為Blu-ray Disc，通常也可以簡稱為Blu-ray或者BD，是一種光存儲介質。它主要用于存儲高清格式的視音頻文件，其物理記錄結構類似于普通標準的DVD和CD。

藍光Blu-ray Disc標志

　　藍光的名字起源于其用于刻錄/讀取光盤是通過藍-紫色激光完成的，這種藍紫色激光波長為405納米，從而可以使光盤可以記錄的信息量比傳統的DVD更大，傳統DVD使用的是波長為650納米的紅色激光。一張雙層藍光光盤可以存儲50GB容量的文件，是一張雙層普通DVD的6倍，也就是一張單層DVD的10倍。

藍光光盤

　　在2008年2月之前，一場曠日持久的次世代高清DVD格式大戰在藍光聯盟與HD DVD陣營之間進行，直到2008年2月19日，HD DVD陣營主要支持者東芝正式宣布撤除全部HD DVD業務，這場高清格式大戰才最終塵埃落定，以藍光的勝利而告終。

　　藍光技術最初是由藍光聯盟（Blu-ray Disc Association）提出并逐步發展起來的，藍光聯盟是由多個消費電子廠商、電腦硬件廠商、電影廠商等共同組成的聯盟。截止到2008年10月21日，美國總共有超過970個藍光軟件/電影發售，日本則有540個，到2008年底，美國市場發售的藍光軟件/電影將超過1300個。

　　藍光聯盟的成立和發展歷史

　　1998年，商業化的高清電視（HDTV）開始出現在消費市場，但這類新鮮事物并不為大眾消費者所接受，因為要錄制或者播放高清內容需要花費相當高昂的投資。事實上，當時也沒有匹配存儲媒體可以支持高清編碼格式內容，除了JVC的數碼VHS和索尼的HDCAM。然而，這并非意味著人們當時不知道通過更短波長的激光可以在同樣的光盤上能夠刻錄更高密度更大容量信息，其實，日本科學家中村修二教授早已通過實踐發明了藍色激光發射極，但是出于專利保護的原因，人們不得不推遲藍光商品化的進程表，為此還引發過一場持久而轟動的專利訴訟。

　　飛利浦和索尼最初合作研發兩個激光發射極應用的項目，主要是針對UDO（Ultra Density Optical，超密度光存儲）和DVR藍光（先鋒也參與該項目的合作研發），這些項目其實就涉及到可擦寫式藍光刻錄技術，也就是現在的BD-RE技術，兩者的核心內容是極為類似的。

　　第一個DVR Blue模型在2000年10月舉行的CEATEC展上首度公開。由于藍光記錄數據層與光盤表層相當貼近，早期的光盤對細微的污物或劃傷相當敏感，必須保存在專用的盒子內。

　　2002年2月19日，這個開發項目正式命名為Blu-ray，即藍光，同時初期的藍光聯盟正式成立，當時名為Blu-ray Disc Founder group，此時聯盟只有索尼、松下、飛利浦、先鋒、湯姆遜、日立、LG電子、夏普和三星等九位成員。

　　2004年5月18日，最初的藍光聯盟再次更名為Blu-ray Disc Association，簡稱BDA，同時開始允許更多公司參與到這個聯盟中，像蘋果、戴爾、沃特迪士尼、華納兄弟、環球唱片等全球知名廠商就是后期加入到藍光聯盟的。截止到2007年12月，全球總共有超過250個廠商加入到藍光陣營中來。

　　第一款應用于消費電子產品的藍光設備，是索尼BD-RE藍光錄像機BDZ-S77，于2003年4月10日在日本正式發售，其價格高達3800美元。然而，這個年代并沒有可以對應錄制的藍光視頻源節目，也沒有發行任何藍光影碟可以播放。在好萊塢電影公司接受之前，藍光光盤只是一個新的、更安全的DRM（Digital Rights Management，數字版權管理）系統，是在DVD上使用的帶有內容復制加擾系統的光盤。

　　早期藍光光盤的物理規格是在2004年誕生的。2005年1月，TDK公司宣布研制出一種擁有堅硬聚合物涂層的藍光光盤，這樣早期用來保護光盤防止劃傷的塑料盒可以被拋棄了。BD-ROM規格在2006年初被最后確定。洛杉磯AACS財團（2004年成立）開發出了DRM平臺，可用于安全地將電影分發給消費者，從而形成AACS標準。然而由于藍光光盤集團的一個重要成員對此表示質疑，AACS標準一再被擱置，最終在早期硬件制造商（包括東芝、先鋒、三星）的強烈要求下公布了一個不包括復制管理功能的臨時標準。

　　2006年6月中旬第一代BD-ROM播放機上市，卻被HD DVD播放機在短短幾個月里擊敗。

　　2006年6月20日第一代藍光光盤投放市場，采用與DVD光盤相同的MPEG-2視頻壓縮技術。2006年9月首次開始使用新的VC-1和的AVC編解碼器。2006年10月該技術首次用在電影的雙層光盤（50GB）中，2008年3月首次用在音頻上。

　　第一款大規模上市的電腦用可擦寫藍光刻錄光驅是索尼在2006年7月18日發布的BWU-100A，可以記錄單/雙層的BD-R和BD-RE光盤，當時零售價格為699美元。

高清格式之爭:藍光最終打敗HD DVD

　　藍光與HD DVD的高清格式之爭

　　由東芝主導的DVD論壇中對于是否開發價格更昂貴的藍光技術展開激烈的討論。2002年3月該論壇通過一項提議，認可華納兄弟和其他電影制片廠涉及將高清內容壓縮到雙層DVD-9光盤上。盡管提議被通過，但DVD論壇指導委員會在4月份宣布要尋求自己的藍光高清解決方案。同年8月東芝和NEC宣布參與高清光盤的競爭。其后，經過藍光聯盟的兩次討論，DVD論壇的這項決議最終得以通過，并于次年更名為HD DVD，同時促使美國司法部對其作出初步調查研究。

　　在高清視頻市場，早期的藍光播放機很昂貴，很少游戲使用，而且HD DVD影響藍光光盤的銷售。這種情況從Play Station 3時開始有所改變，因為PS3就是藍光播放機。在2007年1月藍光銷量開始超過HD DVD光盤，前三季度的銷量是HD DVD光盤的兩倍。

　　2008年1月美國CES展開展的前一天，唯一同時發布HD DVD和藍光兩種格式電影制片廠華納兄弟宣布今后將只生產藍光電影。這使以東芝為首的HD DVD陣營受到嚴重的甚至可以說是致命的打擊。

　　2008年2月19日，東芝宣布撤除HD DVD業務，藍光成為高清格式大戰的最終勝利者。部分分析家認為，索尼的PlayStation 3游戲機在高清格式大戰中發揮了重要作用，充當了藍光催化劑。因為PS3的采用藍光光驅，當然還有索尼完善的有影響力的營銷策略。

　　隨后，自成立后唯一支持HD DVD的環球影城公司也宣布把工作重點轉向藍光；自2007年年底起只支持HD DVD格式的派拉蒙公司也開始采用藍光。至此，所有主要好萊塢電影公司都開始支持藍光。

　　前HD DVD支持者微軟表示，他們不是將目光放在采用藍光光驅的Xbox360游戲機上，而是更側重于Xbox Live數字下載服務。格式之爭結束不久后，一份NPD集團的研究報告發現，60%的美國家庭知道藍光。

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藍光硬件規格、軟件編解碼和Java支持

　　藍光技術規格標準介紹

　　藍光光盤的硬件結構規格標準

　　藍光光盤采用了波長為405納米的藍紫色激光讀取和寫入數據。而常規DVD和CD使用紅色和近紅外激光分別是650納米和780納米。藍紫色激光波長更短，可以在12cm大小的CD或者DVD光盤上存儲更多的信息。

藍光光盤的尺寸和容量標準
類型	物理尺寸	單層容量	雙層容量
標準光盤	直徑12cm，單面	25GB	50GB
迷你光盤	直徑8cm，單面	7.8GB	15GB

　　通過降低波長，縮小刻寫孔徑，同時覆蓋層更薄，以避免不必要的光學效應，讓激光束集中在一個較小區域，這使得同一塊區域可以存儲更多數據。對于藍光光盤，刻寫孔徑大小是580納米。隨著藍光編碼技術的改進，藍光光盤的性能將得到進一步提高。

藍光25GB和200GB兩種光盤

　　由于藍光光盤數據層接近光盤的表面，相對于DVD來說更容易刮傷，因此需要放置在塑料盒里進行保護。

　　TDK公司是第一家開發有藍光光盤保護涂層的，這種保護層名為Durabis。另外，索尼和松下的藍光燒錄方法已經包括專門的保護涂層，其中索尼的可擦寫媒體是通過旋轉式涂布方法來加上防刮傷及抗靜電涂層。Verbatim則有獨家的防刮傷涂布技術，可以進行藍光光盤的刻錄和擦寫。

藍光光盤刻錄速度
光驅速度	碼率		刻錄時間(分鐘)
	Mbit/s	MB/s	單層	雙層
1×	36	4.5	90	180
2×	72	9	45	90
4×	144	18	23	45
6×	216	27	15	30
8×	288	36	12	23
12×	432	54	8	15

　　藍光光盤軟件編碼規格標準

　　編碼是一種使音頻和視頻數據存儲更有效率的壓縮方案，可以有效地優化低空間的使用或每兆字節的質量，編碼包括有損和無損兩種壓縮技術。如果把藍光光盤比喻成一個大抽屜，音頻視頻數據比喻成很多文件，那么編碼技術就相當于把文件有序高效地排列存放的方式。

　　BD-ROM規范化的任務就是提供一個對硬件解碼器（即播放器）和電影制作軟件（即內容）都兼容的編解碼技術。對于視頻來說，所有的播放器都必須支持MPEG-2、H.264/MPEG-4 AVC以及SMPTE VC-1等。MPEG-2是普通DVD常用的編解碼技術，允許向后兼容。MPEG-4 AVC由MPEG和VCEG開發。VC-1是一種由微軟開發的編解碼技術。BD-ROM所存儲的視頻格式必須是著這三種編解碼技術之一，多種編解碼技術在一張光盤中使用是不允許的。

藍光光盤數據存儲編碼格式
畫面分辨率	幀率	畫面比例	編碼格式
1920×1080	59.94-i,50-i	16:9
1920×1080	24-p,23.976-p	16:9
1920×1080	24-p,23.976-p	2.4:1
1440×1080	59.94-i,50-i	16:9	僅MPEG-4 AVC/SMPTE VC-1
1440×1080	24-p,23.976-p	16:9	僅MPEG-4 AVC/SMPTE VC-1
1280×720	59.94-p,50-p	16:9
1280×720	24-p,23.976-p	16:9
720×576	50-i	4:3/16:9
720×480	59.94-i	4:3/16:9

　　由于壓縮效率的不同，編解碼技術的選擇很大程度上影響了生產商的授權和專利使用費，甚至最長允許的作品時間。MPEG-2高清視頻內容的編碼通常被限制在約兩小時以內用以錄制在單層BD-ROM（25GB）光盤上，而解碼的是更先進的視頻編解碼技術VC-1和MPEG-4 AVC，通常可以達到MPEG-2質量的兩倍。

　　MPEG-2被很多電影公司采用，包括派拉蒙，而該公司最早用在HD DVD光盤編碼中則是使用VC-1編解碼技術。現在該格式往往利用MPEG-4 AVC或VC-1來解碼，允許把所有內容放在一張光盤里，從而降低成本和提高易用性。利用這些編解碼技術也可以獲得更大的空間，用來存儲1080i/p高清內容，而不是其他許多作品所采用的簡化內容480i/p格式。

　　有些電影公司，如華納兄弟公司，已經發行基于不同編解碼技術的高清內容光盤，例如《超人歸來》使用VC-1的藍光光盤格式和MPEG-2的高清內容。

　　對于音頻，藍光播放機都必須支持杜比數字、DTS和線性PCM，可以有選擇地支持杜比數字音頻、DTS-HD高分辨率音頻及無損杜比TrueHD和DTS-HD Master音頻格式。BD-ROM產品的主要音軌必須使用強制性的三種音頻格式之一，目前次級音軌可使用任何強制性或選擇性編解碼器。

　　對于用戶錄制數字電視節目，藍光光盤錄制時標準的最低數據傳輸速率為36Mbit/s以上，足夠記錄從任何來源（如網絡電視，有線/衛星或地面）獲取的高清晰電視節目。藍光視頻的最高數據傳輸速率為54Mbit/s，最大AV比特率為48Mbit/s（即包括音頻和視頻數據），最大的視頻比特率為40Mbit/s。相比之下，HD DVD視頻電影最大數據傳輸速率為36Mbit/s，最大AV比特率為30.24Mbit/s，最大的視頻比特率為29.4Mbit/s。

　　藍光的Java軟件支持

　　2005年，JavaOne貿易展宣布Sun Microsystems的Java跨平臺軟件環境將包括在所有的藍光播放機中作為強制性標準之一。Java被用在藍光光盤上實現交互式菜單操作，而不是用在采取預先提供MPEG片段和可選字幕圖像的原始交互方式的DVD視頻光盤上

　　Java開發員James Gosling建議在一些藍光設備中加入允許更新的Java虛擬機以及網絡連接，這樣藍光設備就可以通過因特網增加內容，如增加字幕語言和升級功能（但不可以在光盤壓縮時增加）。此Java版本就是所謂的BD-J，是一個在全球范圍內適用可的MHP（Multimedia Home Platform，多媒體家庭平臺）標準。

藍光區碼、版權保護和破解

　　藍光光盤的區域位置代碼

　　藍光光盤可以使用區域位置代碼進行編碼，目的與DVD區域代碼相同，旨在限制光盤所能播放的地理區域，在某些地區銷售的藍光播放機可能只能播放具有該地區區域代碼的光盤。這個制度的目的是使電影制片廠根據地區的不同進行各方面調整（包括內容、日期和價格等）。藍光光盤的生產也可以無區位編碼，這樣可以在所有的藍光播放機上播放。截至2008年底，幾乎70%的光盤是沒有區域限制的。

　　目前各大電影制片商采取不同的區位編碼策略。派拉蒙和環球影城已對所有的地區實行無區碼策略。索尼和華納兄弟公司對大部分地區采取無區碼政策。華納公司新產線早期曾經實行區碼策略，后來又取消了，不過新產線生產的另一半唱片公司的產品仍采取一定程度的區碼策略。獅門影業和迪斯尼發布區域自由和區位編碼混合的產品。20世紀福克斯公司除三個地區的名稱編碼外已經取消了其它所有區位編碼限制。

　　在藍光區位編碼系統中，美國屬于A區，而B區和C區被用于那些在美國影片正式發布之后再投放影片的國家。事實上，有一些作品在這些地區發行卻在美國之前，如《哈利波特與火焰杯》和《Running Scared》在某些歐洲國家發行得比美國早。由于DVD區碼系統的存在，多區域和區域自由DVD播放機在某些市場中占主導地位；某些藍光播放器已經進行調整，允許播放任何地區代碼的藍光和DVD光盤。

藍光區域位置編碼劃分
區碼	對應具體地理區域
A區	東亞地區（除中國內地和蒙古）、東南亞、北美洲、南美洲和相關地區
B區	非洲、東南亞、歐洲（除俄羅斯）、大洋洲和相關地區
C區	中亞、東亞（中國內地和蒙古）、南亞、歐亞大陸中部和相關地區

　　藍光數字版權管理系統

　　藍光擁有多重數字版權管理系統。

　　AACS（Advanced Access Content System，高級內容訪問控制系統）是一種內容分發和數字版權管理的標準，是由AACS認證機構開發的。AACS認證機構是一個包括迪斯尼、英特爾、微軟，松下、華納、IBM、東芝和索尼在內的組織。

AACS數字版權管理系統原理

　　2006年AACS解碼程序開始在相關設備中投入，但已經有人進行成功地破譯。首個已知破解是利用可靠的客戶端，從保護程度較弱的播放器（如WinDVD）中提取解密密鑰。但這個密碼對新版本是無效的，只是暫時性的方法，必須不斷破解新密匙以解密最新光碟。這種貓捉老鼠的游戲不斷重復，至2008年8月為止所有解密密鑰都可通過互聯網查詢到。

　　BD+是由Cryptography研究所根據自我保護數字內容概念開發的。BD+實際上是一個嵌入授權播放器中的小型虛擬機，允許內容提供商在藍光光盤中安裝可執行程序。這些程序可以：

　　1. 審查播放環境，看播放器是否被篡改。每個授權播放器設備制造商必須提供BD+授權以及能夠找出他們設備的路徑。

　　2. 確認該播放器的解密密鑰一直沒有改變。

　　3. 執行本地代碼，修補可能不安全的系統。

　　4. 改變音頻和視頻的輸出。部分內容不經BD+解讀是不可見的。

　　如果播放設備制造商認為，其設備已被襲擊，將會釋放BD+代碼檢測漏洞。這些代碼程序可以包含在所有新內容中發布。這種BD+虛擬機只提供給設備制造商授權，名單可以從BD+網站上獲知。

　　首個使用BD+的產品在2007年10月上市。多個版本的BD+保護已經可以繞過各種DVD程序，然后采取有效的措施來更正安全漏洞。

　　BD-ROM Mark是少量與正常藍光光盤的數據分開存儲的加密數據。每比特地復制BD-ROM Mark是不可能解碼的。在復制的時候需要將一項特別許可的硬件插入媒體的ROM-mark中，通過這個特殊硬件設備，BDA認為可以有效消除盜版。

藍光播放標準、兼容性和刻錄性

　　藍光播放標準定義

　　BD-ROM標準定義了四種藍光播放標準，包括有：一個僅播放音頻，不需要視頻解碼或BD-J的音頻播放標準（BD-Audio）；其余三個視頻播放標準（BD-Video）都必須擁有完全支持BD-J，但允許硬件支持水平不同。

藍光播放標準定義
特征	BD-Audio 藍光音頻	BD-Video 藍光視頻
	Profile 3.0*3	Grace Period (Profile 1.0)*4	Bonus View (Profile 1.1)*5	BD-Live (Profile 2.0)
內置永久性記憶	無	64 KB	64 KB	64 KB
本地存儲能力*1	無	可選	256 MB	1 GB
二級視頻解碼(PiP)	無	可選	有	有
二級音頻解碼*2	無	可選	有	有
虛擬文件系統	無	可選	有	有
互聯網連接能力	無	無	無	有

注：*1 用于音視頻存儲和標題更新，可以是內置存儲設備或移動介質，如記憶卡或USB閃存。

　　*2 二級音頻解碼通常是用于交互式音頻和注釋。

　　*3 Profile 3.0是一個獨立的音頻播放標準。2008年首張藍光專輯發布并確認可以在PS3上正常運行。

　　*4 Profile 1.0即初始播放標準。

　　*5 Profile 1.1即高級播放標準。

　　2007年11月1日Bonus View開始應用，并取代Grace Period成為新的BD-Video播放標準。當藍光軟件與基于Bonus View和BD-Live硬件的交互特性應用于Profile 1.0播放器時，只能夠發揮光盤的主要功能，一些額外功能則無法使用或只能有限使用。

　　藍光的向后兼容性能

　　雖然不具強制性，但根據藍光聯盟的建議，藍光光驅應能夠讀取標準的DVD和CD光盤。部分在2006年推出的早期藍光光盤播放器可以播放DVD光盤，但不能播放CD，如LG BH100、先鋒BDP-HD1、索尼BDP-S1等。

　　藍光光盤的刻錄性能

　　藍光光盤刻錄是指重復記錄的藍光光盤格式。普通的BD-R光盤只可以寫入一次，而藍光BD-RE可多次擦除和重新錄入。藍光光盤理論上講最高刻錄速度約為12×倍速，但是10,000+rpm高速旋轉會造成太多擺動，從而影響光盤正確讀取。

　　2007年9月開始，BD-RE開始使用直徑8cm大小的迷你藍光光盤。9月18日，先鋒和三菱共同開發BD-R LTH（即“低到高”在槽記錄方式）技術，采用有機染料記錄層，可以通過現有CD-R和DVD-R生產設備改造來實現，大大降低了制造成本。

　　2008年2月，太陽誘電、三菱和Maxell率先推出BD-R LTH光盤。2008年3月，索尼PlayStation 3開始提供支持BD-R LTH光盤的2.20版本更新。

藍光衍生產品和未來發展趨勢

　　藍光光盤的衍生產品

　　迷你藍光光盤（即Mini-BD或者Mini Blu-ray），是一種直徑8cm（約3英寸）的藍光光盤衍生產品，可以儲存約7.5 GB的數據。和MiniDVD的概念類似，目前可錄入式BD-R和可擦寫式BD-RE迷你藍光光盤已經成為專用于便攜式攝像機和其他小型錄制設備的光盤。

　　BD9和BD5藍光光盤是一種與藍光播放器兼容的視頻和音頻格式的傳統DVD光盤，使用紅色激光650nm波長刻錄和讀取，是一種低性能的藍光衍生光盤。這種光盤使用成本較低的傳統DVD光盤作為載體，不過采用藍光的先進壓縮技術，包括H.264/MPEG-4 AVC、VC-1和MPEG-2。BD9使用標準8152MB DVD9雙面光盤，BD5使用標準4482MB DVD5單層光盤。

　　BD9和BD5光盤可使用標準家用電腦DVD±R進行刻錄，并且可以選擇AACS數字版權系統，最初是由華納開發作為家庭視頻設備中一個符合成本效益的替代品出現的。BD9和BD5類似于3×DVD的高清格式。

　　AVCREC是官方發布的低性能藍光衍生光盤，是一種用于存儲藍光光盤可兼容的常規內容的DVD光盤。這種光盤比較符合攝像機的高清短片需要，更容易被一些對價格敏感的朋友所接受。AVCREC類似于高清錄制的HD DVD格式。

　　需要注意的是，AVCREC不完全支持存儲在DVD上的AVCHD。后者是一個獨立的媒體格式，目前使用在以DVD、藍光光盤、記憶棒等為主要存儲介質的無磁帶攝像機。藍光播放器讀取播放這種光盤時可能需要修改AVCHD目錄結構，但并不需要對視頻文件進行重新編碼。

　　藍光未來的發展趨勢

　　雖然藍光標準已經確立，但開發工程師仍繼續對該技術進行改進。四層光盤（100GB）經過TDK公司的光學改良和日立公司的光學標準化，已經可以被光驅讀取。日立的四層藍光光盤可存儲7小時的32Mbit/s高清視頻，或者3.5小時的64Mbit/s超高清4K2K視頻。

　　2007年CES展會，Ritek透露已經成功研制出一種高清光盤，可以將光盤容量擴大為10層（250GB），但主要障礙是當時的讀寫器不支持額外數據層。

　　2007年1月，日立展示了100GB的藍光光盤，擁有4層數據層，每層25GB，與TDK、松下的100GB光盤不同，日立這種光盤支持標準藍光光驅讀寫。

　　2008年12月，先鋒推出容量達到400GB的藍光光盤，擁有16層數據層，每層25GB，普通藍光光驅可以通過升級更新后進行讀取播放，預計2009-2010年發售這種BD-ROM光盤，2010-2013年發售可擦寫光盤。同時先鋒還計劃在2013年推出容量達到1TB的藍光光盤。

　　2009年CES展會，松下展示了全球首款便攜式藍光播放機DMP-B15，夏普發布了LC-BD60U和LC-BD80U兩款首次內置藍光光驅的液晶電視。同時夏普還計劃在2009年底在美國發售首款帶藍光錄像功能的液晶電視。

夏普內置藍光光驅LC-BD80U液晶電視

　　截至2008年4月，藍光聯合授權協議尚未最終確定。聯合授權協議將使更多公司更容易獲得藍光授權，而不必每個公司擁有藍光光盤專利。為此，藍光聯合授權協議最終將成為DVD的DVD6C授權代理。