光盤(pán)整機產(chǎn)品發(fā)展趨勢

光盤(pán)產(chǎn)品發(fā)展概述

數字光盤(pán)技術(shù)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(lèi)電子產(chǎn)品中最前沿的數字音視頻主要產(chǎn)品，成為時(shí)尚的消費產(chǎn)品之一。光盤(pán)產(chǎn)品應該是數字技術(shù)最直接的代表，是數字技術(shù)的標志。1982年，CD產(chǎn)品的問(wèn)世，使數字音頻技術(shù)在消費類(lèi)產(chǎn)品中實(shí)現，并以最快速度得到市場(chǎng)和消費者的認可，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。數字音頻技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的成功，使人們充分認識了數字技術(shù)的魅力，但是由于壓縮技術(shù)的阻礙，使數字視頻技術(shù)整整延遲了10年。也應該說(shuō)，壓縮技術(shù)和標準的建立是數字技術(shù)之本，沒(méi)有壓縮技術(shù)，就沒(méi)有數字視頻技術(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等標準的制定使數字視頻技術(shù)得到巨大的發(fā)展。最值得提到的是1994年中國VCD產(chǎn)業(yè)的成功，使數字視頻技術(shù)以最直接的方式得到中國消費者的認可，并制造了消費類(lèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)奇跡，成就了數以百計的企業(yè)。VCD產(chǎn)業(yè)創(chuàng )造了我國乃至世界的消費類(lèi)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)也很難再現這樣的輝煌。MPEG2標準為數字視頻技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新的里程碑，使數字技術(shù)真正在全球獲得成功，國際的消費類(lèi)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。在計算機、影音娛樂(lè )界的共同推進(jìn)，同時(shí)也是在中國VCD強大市場(chǎng)的推動(dòng)下，DVD產(chǎn)品規格和系列標準于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(jìn)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(huì )了數字技術(shù)的魅力，同時(shí)認識了數字技術(shù)。2002年，這些消費類(lèi)巨頭企業(yè)開(kāi)始著(zhù)手藍光技術(shù)的研究， 2004年藍光技術(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)的藍光產(chǎn)品推向市場(chǎng)，成為國際消費類(lèi)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爭，使我們覺(jué)得，藍光產(chǎn)品正向我們走來(lái)。

光盤(pán)產(chǎn)品發(fā)展趨勢淺議

光盤(pán)從CD發(fā)展到DVD，到藍光DVD，就是一個(gè)提高記錄密度、擴大容量的過(guò)程。DVD實(shí)質(zhì)上就是高密度CD，而藍光DVD又是高密度DVD……光盤(pán)產(chǎn)品的升級換代，其密度和容量的提升是一個(gè)重要標志。采用可見(jiàn)光進(jìn)行數據信息的拾取是光盤(pán)技術(shù)的基礎。眾所周知，可見(jiàn)光的波長(cháng)在380nm～800nm范圍內，且光盤(pán)容量(或記錄密度)與數值孔徑和波長(cháng)成比例，也就是說(shuō)提高物鏡數值孔徑NA和采用更短波長(cháng)的激光光源就可以提高單面光盤(pán)的存儲容量。目前光盤(pán)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
藍光產(chǎn)品：   藍紫光    λ=405nm     NA＝0.85或NA＝0.65

可見(jiàn)，藍紫光已經(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，藍光產(chǎn)品已經(jīng)是可見(jiàn)光產(chǎn)品的極限。但提高光盤(pán)記錄容量的技術(shù)遠不只縮短波長(cháng)和提高數值孔徑(數值孔徑的極限為1.0)兩種途徑，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)將光盤(pán)單盤(pán)容量目標定在500Gbyete以上，達到TB數量級，國際圍繞這一技術(shù)的研究依然濃厚。正是這樣的出發(fā)點(diǎn)，使光盤(pán)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(pán)密度的研究正在加緊進(jìn)行，新技術(shù)不斷推出，如光量子效應代替光熱效應實(shí)現信息的寫(xiě)入和讀取技術(shù)；三維多重體全息存儲技術(shù)；利用當代物理學(xué)成就，如光子回波時(shí)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(xué)雙穩態(tài)效應、光子誘發(fā)光致變色的光化學(xué)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(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，提高存儲密度和構成多層、多重、多階、高速、并行讀寫(xiě)海量存儲等技術(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)原理設計超分辨率的光學(xué)系統，使數值孔徑超過(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)同樣可以應用在各類(lèi)光盤(pán)產(chǎn)品中，不同程度地提高光盤(pán)的容量，滿(mǎn)足各類(lèi)應用的需求。

在消費類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域，國際光盤(pán)整體技術(shù)已經(jīng)向藍光技術(shù)轉移，藍光技術(shù)已經(jīng)成為光盤(pán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一，國際上的各光盤(pán)產(chǎn)業(yè)公司已經(jīng)推出了不同種類(lèi)的藍光產(chǎn)品，藍光產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。但這并不意味著(zhù)紅光技術(shù)和產(chǎn)品的終結，紅光技術(shù)和產(chǎn)品同樣因其應對了合適的市場(chǎng)和消費群體而繼續存在和發(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，特別是消費類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域將會(huì )有更出色的表現。不言而喻，藍光產(chǎn)品會(huì )在眾多消費類(lèi)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)基礎以及應對的消費需求等優(yōu)勢，依然會(huì )得到長(cháng)期穩定的發(fā)展。

圖為三星的藍光DVD播放機

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，光盤(pán)技術(shù)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(zhù)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)、微細精加工技術(shù)、計算機技術(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、存儲容量和數據傳輸速度等方面，都還有更高的需求和巨大的發(fā)展潛力。市場(chǎng)需求永遠是技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的根本動(dòng)力。21世紀是全球高度信息化數字化的世紀，社會(huì )運作和經(jīng)濟發(fā)展對信息的需求量將是天文數字。數字傳輸速度將以Tbit/s(1012bit/s)計，相應的數據處理速度也將達到皮秒(10-12秒)量級。那么相關(guān)的存儲技術(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
　　
相關(guān)的技術(shù)

近場(chǎng)光記錄

采用近場(chǎng)光學(xué)原理設計超分辨率的光學(xué)系統，使數值孔徑超過(guò)1.0，相當于探測器進(jìn)入介質(zhì)的輻射場(chǎng)，從而能夠得到超精細結構信息，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)數量級，面密度提高4個(gè)數量級。近場(chǎng)光記錄可以實(shí)現高密度記錄，目前的DVD光盤(pán)記錄密度為3Gbit/in2，BD光盤(pán)記錄密度為20Gbit/in2，采用近場(chǎng)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(shí)驗室水平已經(jīng)超過(guò)100Gbit/in2，相當于1張12cm的光盤(pán)可以達到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(xiě)操作。目前DVD和BD，HD DVD都能實(shí)現2層記錄，但是記錄層數增加后激光難以透過(guò)記錄層，所以基本上認為現在的技術(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，信號光是記錄數據的載體，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(yè)數據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)行信息識別。全息記錄技術(shù)使用激光的干涉原理將數據記錄到光盤(pán)上，在同樣12cm光盤(pán)上，使用全息記錄技術(shù)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(shù)(Multi-level recording)則利用先進(jìn)的信號處理與調制編碼及糾錯技術(shù)來(lái)增加光盤(pán)的存儲容量，它能夠在不改變系統原有光學(xué)和機械結構的情況下，顯著(zhù)地提高存儲容量和數據傳輸率。