光盤整機(jī)產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)

光盤產(chǎn)品發(fā)展概述

數(shù)字光盤技術(shù)和產(chǎn)品從最早的CD→VCD→SVCD→DVD→藍(lán)光產(chǎn)品(HD-DVD、BD)，已經(jīng)成為消費(fèi)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(shí)尚的消費(fèi)產(chǎn)品之一。光盤產(chǎn)品應(yīng)該是數(shù)字技術(shù)最直接的代表，是數(shù)字技術(shù)的標(biāo)志。1982年，CD產(chǎn)品的問(wèn)世，使數(shù)字音頻技術(shù)在消費(fèi)類產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)，并以最快速度得到市場(chǎng)和消費(fèi)者的認(rèn)可，CD產(chǎn)品一經(jīng)問(wèn)世就成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，歷經(jīng)20多年依然是市場(chǎng)主流的音頻產(chǎn)品，足見(jiàn)其技術(shù)和產(chǎn)品的生命力。數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的成功，使人們充分認(rèn)識(shí)了數(shù)字技術(shù)的魅力，但是由于壓縮技術(shù)的阻礙，使數(shù)字視頻技術(shù)整整延遲了10年。也應(yīng)該說(shuō)，壓縮技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的建立是數(shù)字技術(shù)之本，沒(méi)有壓縮技術(shù)，就沒(méi)有數(shù)字視頻技術(shù)。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(biāo)準(zhǔn)的制定使數(shù)字視頻技術(shù)得到巨大的發(fā)展。最值得提到的是1994年中國(guó)VCD產(chǎn)業(yè)的成功，使數(shù)字視頻技術(shù)以最直接的方式得到中國(guó)消費(fèi)者的認(rèn)可，并制造了消費(fèi)類產(chǎn)品的市場(chǎng)奇跡，成就了數(shù)以百計(jì)的企業(yè)。VCD產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了我國(guó)乃至世界的消費(fèi)類電子產(chǎn)品的奇跡，迄今為止沒(méi)有一個(gè)產(chǎn)業(yè)能夠創(chuàng)造如此的輝煌，將來(lái)也很難再現(xiàn)這樣的輝煌。MPEG2標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的里程碑，使數(shù)字技術(shù)真正在全球獲得成功，國(guó)際的消費(fèi)類產(chǎn)品的巨頭公司，加緊其技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程。在計(jì)算機(jī)、影音娛樂(lè)界的共同推進(jìn)，同時(shí)也是在中國(guó)VCD強(qiáng)大市場(chǎng)的推動(dòng)下，DVD產(chǎn)品規(guī)格和系列標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)下， DVD產(chǎn)品迅速在全球取得成功，使全球的消費(fèi)者真正體會(huì)了數(shù)字技術(shù)的魅力，同時(shí)認(rèn)識(shí)了數(shù)字技術(shù)。2002年，這些消費(fèi)類巨頭企業(yè)開(kāi)始著手藍(lán)光技術(shù)的研究， 2004年藍(lán)光技術(shù)和產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)化上取得了重大的突破，開(kāi)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(lán)光產(chǎn)品推向市場(chǎng)，成為國(guó)際消費(fèi)類大展和商場(chǎng)的亮點(diǎn)，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(yíng)，開(kāi)始了技術(shù)和產(chǎn)品的又一輪激烈的競(jìng)爭(zhēng)，使我們覺(jué)得，藍(lán)光產(chǎn)品正向我們走來(lái)。

光盤產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)淺議

光盤從CD發(fā)展到DVD，到藍(lán)光DVD，就是一個(gè)提高記錄密度、擴(kuò)大容量的過(guò)程。DVD實(shí)質(zhì)上就是高密度CD，而藍(lán)光DVD又是高密度DVD……光盤產(chǎn)品的升級(jí)換代，其密度和容量的提升是一個(gè)重要標(biāo)志。采用可見(jiàn)光進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的拾取是光盤技術(shù)的基礎(chǔ)。眾所周知，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)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(zhǎng)成比例，也就是說(shuō)提高物鏡數(shù)值孔徑NA和采用更短波長(zhǎng)的激光光源就可以提高單面光盤的存儲(chǔ)容量。目前光盤產(chǎn)品所采用可見(jiàn)光有：

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

可見(jiàn)，藍(lán)紫光已經(jīng)是可見(jiàn)光技術(shù)的里程碑。從可見(jiàn)光技術(shù)發(fā)展角度看，藍(lán)光產(chǎn)品已經(jīng)是可見(jiàn)光產(chǎn)品的極限。但提高光盤記錄容量的技術(shù)遠(yuǎn)不只縮短波長(zhǎng)和提高數(shù)值孔徑(數(shù)值孔徑的極限為1.0)兩種途徑，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)將光盤單盤容量目標(biāo)定在500Gbyete以上，達(dá)到TB數(shù)量級(jí)，國(guó)際圍繞這一技術(shù)的研究依然濃厚。正是這樣的出發(fā)點(diǎn)，使光盤產(chǎn)品的研究產(chǎn)生了諸多神秘的色彩，同時(shí)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(jìn)行，新技術(shù)不斷推出，如光量子效應(yīng)代替光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信息的寫入和讀取技術(shù)；三維多重體全息存儲(chǔ)技術(shù)；利用當(dāng)代物理學(xué)成就，如光子回波時(shí)域相干光子存儲(chǔ)原理、光子俘獲存儲(chǔ)原理、共振熒光、超熒光和光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)、光子誘發(fā)光致變色的光化學(xué)反應(yīng)、雙光子三維體相光致變色效應(yīng)，以及借助許多新的工具和技術(shù)如掃描隧道顯微鏡(STM0)、原子力顯微鏡(AFM)、光學(xué)集成技術(shù)及微光纖陣列技術(shù)等，提高存儲(chǔ)密度和構(gòu)成多層、多重、多階、高速、并行讀寫海量存儲(chǔ)等技術(shù)；利用光學(xué)非輻射場(chǎng)與光學(xué)超衍射極限分辨率的研究成果，進(jìn)一步減小記錄信息符尺寸；采用近場(chǎng)光學(xué)原理設(shè)計(jì)超分辨率的光學(xué)系統(tǒng)，使數(shù)值孔徑超過(guò)1.0等，但目前主要的技術(shù)集中在近場(chǎng)光記錄、多層光記錄、全息光記錄、多階記錄。這些新技術(shù)同樣可以應(yīng)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(yīng)用的需求。

在消費(fèi)類產(chǎn)品領(lǐng)域，國(guó)際光盤整體技術(shù)已經(jīng)向藍(lán)光技術(shù)轉(zhuǎn)移，藍(lán)光技術(shù)已經(jīng)成為光盤產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一，國(guó)際上的各光盤產(chǎn)業(yè)公司已經(jīng)推出了不同種類的藍(lán)光產(chǎn)品，藍(lán)光產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。但這并不意味著紅光技術(shù)和產(chǎn)品的終結(jié)，紅光技術(shù)和產(chǎn)品同樣因其應(yīng)對(duì)了合適的市場(chǎng)和消費(fèi)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(shí)由于新技術(shù)的采用，使紅光產(chǎn)品在高清技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)域，特別是消費(fèi)類產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)?huì)有更出色的表現(xiàn)。不言而喻，藍(lán)光產(chǎn)品會(huì)在眾多消費(fèi)類巨頭的推動(dòng)下逐步走向成功，但紅光產(chǎn)品會(huì)因其成本價(jià)格、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)以及應(yīng)對(duì)的消費(fèi)需求等優(yōu)勢(shì)，依然會(huì)得到長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展。

圖為三星的藍(lán)光DVD播放機(jī)

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，光盤技術(shù)雖然已基本成熟，但仍存在很大的發(fā)展空間，遠(yuǎn)未達(dá)到其物理極限。在21世紀(jì)，隨著光記錄相關(guān)技術(shù)如光學(xué)技術(shù)、激光技術(shù)、微電子技術(shù)、材料科學(xué)、微細(xì)精加工技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及編碼技術(shù)的進(jìn)步，光記錄在記錄密度、存儲(chǔ)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ΑＪ袌?chǎng)需求永遠(yuǎn)是技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的根本動(dòng)力。21世紀(jì)是全球高度信息化數(shù)字化的世紀(jì)，社會(huì)運(yùn)作和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)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(jì)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理速度也將達(dá)到皮秒(10-12秒)量級(jí)。那么相關(guān)的存儲(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)品的也將因市場(chǎng)的推動(dòng)迅速發(fā)展。

圖為NEC的高清DVD播放機(jī)
　　
相關(guān)的技術(shù)

近場(chǎng)光記錄

采用近場(chǎng)光學(xué)原理設(shè)計(jì)超分辨率的光學(xué)系統(tǒng)，使數(shù)值孔徑超過(guò)1.0，相當(dāng)于探測(cè)器進(jìn)入介質(zhì)的輻射場(chǎng)，從而能夠得到超精細(xì)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(xué)顯微鏡的分辨率提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，面密度提高4個(gè)數(shù)量級(jí)。近場(chǎng)光記錄可以實(shí)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(chǎng)光記錄，記錄標(biāo)志可以控制到100nm以下，記錄密度可以大幅度提高，目前實(shí)驗(yàn)室水平已經(jīng)超過(guò)100Gbit/in2，相當(dāng)于1張12cm的光盤可以達(dá)到100GByte以上的容量。近場(chǎng)光記錄的激光依然使用目前的紅光或藍(lán)光。

多層光記錄技術(shù)

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

全息光記錄

3維立體全息光記錄技術(shù)使用2束激光，信號(hào)光是記錄數(shù)據(jù)的載體，信號(hào)光照射需要存儲(chǔ)的信息后與參照光相干涉，產(chǎn)生的頁(yè)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(gè)信息。讀取時(shí)可以用相同的參考光，通過(guò)CCD進(jìn)行信息識(shí)別。全息記錄技術(shù)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(shù)可以將存儲(chǔ)容量提升到1TB，這將是目前DVD標(biāo)準(zhǔn)容量(4.7GB)的200倍。全息光記錄同樣也使用紅色激光和藍(lán)色激光。

多階記錄

多階存儲(chǔ)技術(shù)(Multi-level recording)則利用先進(jìn)的信號(hào)處理與調(diào)制編碼及糾錯(cuò)技術(shù)來(lái)增加光盤的存儲(chǔ)容量，它能夠在不改變系統(tǒng)原有光學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下，顯著地提高存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)傳輸率。