光盤整機產(chǎn)品發(fā)展趨勢

光盤產(chǎn)品發(fā)展概述

數(shù)字光盤技術和產(chǎn)品從最早的CD→VCD→SVCD→DVD→藍光產(chǎn)品(HD-DVD、BD)，已經(jīng)成為消費類電子產(chǎn)品中最前沿的數(shù)字音視頻主要產(chǎn)品，成為時尚的消費產(chǎn)品之一。光盤產(chǎn)品應該是數(shù)字技術最直接的代表，是數(shù)字技術的標志。1982年，CD產(chǎn)品的問世，使數(shù)字音頻技術在消費類產(chǎn)品中實現(xiàn)，并以最快速度得到市場和消費者的認可，CD產(chǎn)品一經(jīng)問世就成為市場的主流產(chǎn)品，歷經(jīng)20多年依然是市場主流的音頻產(chǎn)品，足見其技術和產(chǎn)品的生命力。數(shù)字音頻技術的發(fā)展和產(chǎn)品的成功，使人們充分認識了數(shù)字技術的魅力，但是由于壓縮技術的阻礙，使數(shù)字視頻技術整整延遲了10年。也應該說，壓縮技術和標準的建立是數(shù)字技術之本，沒有壓縮技術，就沒有數(shù)字視頻技術。從1993年的MPEG1(ISO/IEC11172)，1994年的MPEG2(IOS/IEC13818)到今天的H.264(MPEG-4 AVC)、VC-1等標準的制定使數(shù)字視頻技術得到巨大的發(fā)展。最值得提到的是1994年中國VCD產(chǎn)業(yè)的成功，使數(shù)字視頻技術以最直接的方式得到中國消費者的認可，并制造了消費類產(chǎn)品的市場奇跡，成就了數(shù)以百計的企業(yè)。VCD產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了我國乃至世界的消費類電子產(chǎn)品的奇跡，迄今為止沒有一個產(chǎn)業(yè)能夠創(chuàng)造如此的輝煌，將來也很難再現(xiàn)這樣的輝煌。MPEG2標準為數(shù)字視頻技術的發(fā)展開辟了新的里程碑，使數(shù)字技術真正在全球獲得成功，國際的消費類產(chǎn)品的巨頭公司，加緊其技術研究和產(chǎn)品開發(fā)進程。在計算機、影音娛樂界的共同推進，同時也是在中國VCD強大市場的推動下，DVD產(chǎn)品規(guī)格和系列標準于1996年完成整合并成功產(chǎn)業(yè)化。之后，在DVD聯(lián)盟的大力推進下， DVD產(chǎn)品迅速在全球取得成功，使全球的消費者真正體會了數(shù)字技術的魅力，同時認識了數(shù)字技術。2002年，這些消費類巨頭企業(yè)開始著手藍光技術的研究， 2004年藍光技術和產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)化上取得了重大的突破，開始了產(chǎn)業(yè)化的步伐，索尼、松下、三星、LG、東芝等公司紛紛將各自研發(fā)的藍光產(chǎn)品推向市場，成為國際消費類大展和商場的亮點，并形成Blue Ray-DVD(以索尼、飛利浦、松下等為代表)和HD-DVD(東芝、三洋、微軟等)兩大陣營，開始了技術和產(chǎn)品的又一輪激烈的競爭，使我們覺得，藍光產(chǎn)品正向我們走來。

光盤產(chǎn)品發(fā)展趨勢淺議

光盤從CD發(fā)展到DVD，到藍光DVD，就是一個提高記錄密度、擴大容量的過程。DVD實質(zhì)上就是高密度CD，而藍光DVD又是高密度DVD……光盤產(chǎn)品的升級換代，其密度和容量的提升是一個重要標志。采用可見光進行數(shù)據(jù)信息的拾取是光盤技術的基礎。眾所周知，可見光的波長在380nm～800nm范圍內(nèi)，且光盤容量(或記錄密度)與數(shù)值孔徑和波長成比例，也就是說提高物鏡數(shù)值孔徑NA和采用更短波長的激光光源就可以提高單面光盤的存儲容量。目前光盤產(chǎn)品所采用可見光有：

CD：        紅光      λ=780nm          NA=0.45
DVD：      紅橙光    λ=650nm           NA=0.6
藍光產(chǎn)品：   藍紫光    λ=405nm     NA＝0.85或NA＝0.65

可見，藍紫光已經(jīng)是可見光技術的里程碑。從可見光技術發(fā)展角度看，藍光產(chǎn)品已經(jīng)是可見光產(chǎn)品的極限。但提高光盤記錄容量的技術遠不只縮短波長和提高數(shù)值孔徑(數(shù)值孔徑的極限為1.0)兩種途徑，學術界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)將光盤單盤容量目標定在500Gbyete以上，達到TB數(shù)量級，國際圍繞這一技術的研究依然濃厚。正是這樣的出發(fā)點，使光盤產(chǎn)品的研究產(chǎn)生了諸多神秘的色彩，同時增加了人們研究的興趣。圍繞提升光盤密度的研究正在加緊進行，新技術不斷推出，如光量子效應代替光熱效應實現(xiàn)信息的寫入和讀取技術；三維多重體全息存儲技術；利用當代物理學成就，如光子回波時域相干光子存儲原理、光子俘獲存儲原理、共振熒光、超熒光和光學雙穩(wěn)態(tài)效應、光子誘發(fā)光致變色的光化學反應、雙光子三維體相光致變色效應，以及借助許多新的工具和技術如掃描隧道顯微鏡(STM0)、原子力顯微鏡(AFM)、光學集成技術及微光纖陣列技術等，提高存儲密度和構(gòu)成多層、多重、多階、高速、并行讀寫海量存儲等技術；利用光學非輻射場與光學超衍射極限分辨率的研究成果，進一步減小記錄信息符尺寸；采用近場光學原理設計超分辨率的光學系統(tǒng)，使數(shù)值孔徑超過1.0等，但目前主要的技術集中在近場光記錄、多層光記錄、全息光記錄、多階記錄。這些新技術同樣可以應用在各類光盤產(chǎn)品中，不同程度地提高光盤的容量，滿足各類應用的需求。

在消費類產(chǎn)品領域，國際光盤整體技術已經(jīng)向藍光技術轉(zhuǎn)移，藍光技術已經(jīng)成為光盤產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點之一，國際上的各光盤產(chǎn)業(yè)公司已經(jīng)推出了不同種類的藍光產(chǎn)品，藍光產(chǎn)品已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化。但這并不意味著紅光技術和產(chǎn)品的終結(jié)，紅光技術和產(chǎn)品同樣因其應對了合適的市場和消費群體而繼續(xù)存在和發(fā)展，CD產(chǎn)品20多年的生命力就是最好的印證，DVD產(chǎn)品也同樣。同時由于新技術的采用，使紅光產(chǎn)品在高清技術和產(chǎn)品領域，特別是消費類產(chǎn)品領域?qū)懈錾谋憩F(xiàn)。不言而喻，藍光產(chǎn)品會在眾多消費類巨頭的推動下逐步走向成功，但紅光產(chǎn)品會因其成本價格、產(chǎn)業(yè)基礎以及應對的消費需求等優(yōu)勢，依然會得到長期穩(wěn)定的發(fā)展。

圖為三星的藍光DVD播放機

經(jīng)過20多年的發(fā)展，光盤技術雖然已基本成熟，但仍存在很大的發(fā)展空間，遠未達到其物理極限。在21世紀，隨著光記錄相關技術如光學技術、激光技術、微電子技術、材料科學、微細精加工技術、計算機技術、自動控制技術以及編碼技術的進步，光記錄在記錄密度、存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面，都還有更高的需求和巨大的發(fā)展?jié)摿?。市場需求永遠是技術發(fā)展和產(chǎn)品開發(fā)的根本動力。21世紀是全球高度信息化數(shù)字化的世紀，社會運作和經(jīng)濟發(fā)展對信息的需求量將是天文數(shù)字。數(shù)字傳輸速度將以Tbit/s(1012bit/s)計，相應的數(shù)據(jù)處理速度也將達到皮秒(10-12秒)量級。那么相關的存儲技術和產(chǎn)品的也將因市場的推動迅速發(fā)展。

圖為NEC的高清DVD播放機
　　
相關的技術

近場光記錄

采用近場光學原理設計超分辨率的光學系統(tǒng)，使數(shù)值孔徑超過1.0，相當于探測器進入介質(zhì)的輻射場，從而能夠得到超精細結(jié)構(gòu)信息，突破衍射極限，獲得更高的分辨率，可使經(jīng)典光學顯微鏡的分辨率提高兩個數(shù)量級，面密度提高4個數(shù)量級。近場光記錄可以實現(xiàn)高密度記錄，目前的DVD光盤記錄密度為3Gbit/in2，BD光盤記錄密度為20Gbit/in2，采用近場光記錄，記錄標志可以控制到100nm以下，記錄密度可以大幅度提高，目前實驗室水平已經(jīng)超過100Gbit/in2，相當于1張12cm的光盤可以達到100GByte以上的容量。近場光記錄的激光依然使用目前的紅光或藍光。

多層光記錄技術

多層光記錄技術是利用光的透過性，控制光點位置在光軸方向移動，從而選擇不同的記錄層進行讀寫操作。目前DVD和BD，HD DVD都能實現(xiàn)2層記錄，但是記錄層數(shù)增加后激光難以透過記錄層，所以基本上認為現(xiàn)在的技術，5～6層接近極限。

全息光記錄

3維立體全息光記錄技術使用2束激光，信號光是記錄數(shù)據(jù)的載體，信號光照射需要存儲的信息后與參照光相干涉，產(chǎn)生的頁數(shù)據(jù)以干涉條紋的形式記錄在晶體中。改變參考光角度，可以記錄另一個信息。讀取時可以用相同的參考光，通過CCD進行信息識別。全息記錄技術使用激光的干涉原理將數(shù)據(jù)記錄到光盤上，在同樣12cm光盤上，使用全息記錄技術可以將存儲容量提升到1TB，這將是目前DVD標準容量(4.7GB)的200倍。全息光記錄同樣也使用紅色激光和藍色激光。

多階記錄

多階存儲技術(Multi-level recording)則利用先進的信號處理與調(diào)制編碼及糾錯技術來增加光盤的存儲容量，它能夠在不改變系統(tǒng)原有光學和機械結(jié)構(gòu)的情況下，顯著地提高存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率。