HD DVD (acronimo di High Density Digital Versatile Disc o High Definition Digital Video Disc) è un formato ottico digitale che è stato sviluppato al fine di diventare uno standard per i DVD di nuova generazione adatti ai contenuti ad alta definizione, promosso da Toshiba, NEC, Sanyo,e Microsoft e supportato da quattro case di produzione di Hollywood.
Il 19 novembre 2003, il DVD Forum ha deliberato per 8 voti contro 6, che l'HD DVD sarà il successore del DVD per l'alta definizione. È stato proprio durante questo incontro che è stato coniato il nome di HD DVD, che in precedenza veniva chiamato "Advanced Optical Disc" dagli addetti ai lavori. Il Blu-ray invece non è mai stato sottoposto al DVD Forum per l'approvazione.
HD DVD è simile al concorrente Blu-ray Disc, che utilizza anch'esso supporti della stessa dimensione, pari a quella dei CD (120 mm di diametro) e un laser blu di 405 nanometri di lunghezza d'onda.
Un disco HD DVD ha una capacità di 15 GB per ogni singolo layer, e al momento esiste in 3 versioni differenti: 15 GB (1 layer), 30 GB (2 layer) e da 45 GB (3 layer). Non mancherà, in futuro, anche una quarta versione con standard SD-DVD, che permetterà alle Major di masterizzare su entrambe le facciate, rendendo così disponibili film in edizione speciale con singolo disco.
Lo strato protettivo è spesso 0,6 mm, cioè lo stesso spessore utilizzato anche nei DVD ed è molto maggiore rispetto a quello utilizzato per il Blu-ray che è di soli 0,1 mm. L'Apertura numerica della testina ottica è 0,65, simile a quella di 0,6 usata per i DVD. HD DVD riutilizza anche tutta la struttura dei dati già esistente (frames, settori, ECC blocks), gli algoritmi di correzione di errori e gli schemi di modulazione dello standard DVD. L'unica vera differenza rispetto ad un DVD tradizionale è che un blocco HD DVD ECC corrisponde a due blocchi DVD ECC concatenati. Tutti questi fattori, messi insieme, determinano un minor costo di produzione dei supporti HD DVD rispetto ai Blu-ray Disc che richiedono di ricalibrare tutte le attuali linee di produzione dei dischi DVD, ed inoltre gli attuali supporti DVD saranno tranquillamente riproducibili anche dai futuri lettori del formato HD DVD attraverso piccole modifiche alle unità ottiche.
Per contro però, proprio il maggiore spessore dello strato protettivo dei dischi HD DVD ne causa la minore capacità di memorizzazione dati di questo standard rispetto al concorrente, dove il substrato su cui vengono scritti effettivamente i dati è molto vicino alla superficie, e la diffusione del laser è di conseguenza minore. Meno materiale il laser deve penetrare, maggiore sarà l'apertura numerica e minore sarà la distanza tra due tracce e la lunghezza dei pit. In parole povere, questi cambiamenti permettono maggiore densità di dati su un disco Blu-ray anziché su un DVD o un HD DVD.
Per poter realizzare un disco HD DVD double layer è necessario ridurre lo spessore dello strato di argento situato in prossimità della testina ottica, in modo che il raggio laser possa raggiungere più facilmente il secondo strato (Layer 0). Lo strato di argento, oltre a riflettere il raggio laser, ha anche la funzione di dissipare il calore generato dal laser stesso. Più lo strato di argento si assottiglia però, più debole diventa l'effetto di dissipazione del calore e, per tale motivo, aumentano le interferenze di calore tra le tracce attigue registrate. Toshiba è riuscita a risolvere questo problema inserendo un colorante organico ad elevata conducibilità termica. Si tratta di un colorante con una polarità che aumenta man mano che si passa dallo strato inferiore a quello superiore e in grado di incrementare la riflessione del raggio laser. Un processo produttivo 2P (fotopolimero) è impiegato per la realizzazione dello strato intermedio. Nei supporti double layer DVD-R degli stampi usa e getta di poliolefina sono utilizzati per trascrivere le concavità e le convessità dello strato di registrazione sul fotopolimero. Toshiba impiega uno stampo di spessore 0,6 millimetri di policarbonato modellato per iniezione. Il risultato è che il policarbonato una volta utilizzato per gli stampi può essere riutilizzato come substrato alternativo di ricambio.
I lettori ad alta definizione, includono anch'essi la retrocompatibilità con gli attuali DVD, anche se questa procedura ha richiesto alcuni sforzi di progettazione aggiuntivi, con plausibile ricaduta sui prezzi finali dei lettori stessi. L'HD DVD e il Blu Ray impiegano entrambi le stesse tecniche di compressione video, e tra queste si possono citare MPEG-2, VC-1 (Video Codec 1, codec basato sul formato Windows Media 9) e H.264/MPEG-4 AVC. Grazie alla compressione MPEG-4/AVC le tre taglie (15, 30 e 45 GB) potranno contenere rispettivamente 4, 8 e 12 ore di filmato ad alta definizione. In pratica questo tipo di soluzione renderà l’ingombro dei contenuti audio-video leggermente superiore all’attuale standard DVD 9.
L'HD DVD utilizza l'Advanced Access Content System (AACS), una versione avanzata del sistema CSS utilizzato per i DVD. AACS fornisce al dispositivo di riproduzione una chiave a 128 bit. Le varie "Device Key" sono uniche per ogni dispositivo o condivise tra dispositivi diversi. Il Media Key Block (MKB) è un set di chiavi creati dalla AACS License Association che permettono a ogni dispositivo di sbloccare e visualizzare i contenuti. Se un set di Device Keys è compromesso, può essere creato un nuovo MBK. Questo significa che se la chiave del lettore è compromessa, il DVD sarà inutilizzabile a meno che non sarà possibile aggiornare il firmware. Lo standard AACS comprende una connessione di rete, la CRM o content rights management. Il protocollo di gestione dei contenuti digitali funzionerà in cooperazione con il protocollo HDCP per impedire la riproduzione a dispositivi non abilitati.