光存儲

光存儲

光儲存系指以光電工程之方法,將資料儲存於光學可讀的介質上,以進行資料的儲存。電腦所使用的唯讀記憶光碟以及藍光光碟等光學碟片就是光儲存的套用。

簡介

光存儲光存儲是由關盤表面的介質影響的,光碟上有凹凸不平的小坑,光照射到上面有不同的反射,再轉化為0、1的數位訊號就成了光存儲。當然光碟外面還有保護膜,一般看不出來,不過你能看出來有信息和沒有信息的地方。
刻錄光碟也是這樣的原理,就是當刻錄的時候光比較強,燒出了不同的凹凸點。
光碟只是一個統稱,它分成兩類,一類是唯讀型光碟,其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等;另一類是可記錄型光碟,它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、DoublelayerDVD+R等各種類型。
隨著光學技術、雷射技術、微電子技術、材料科學、細微加工技術、計算機與自動控制技術的發展,光存儲技術在記錄密度、容量、數據傳輸率、定址時間等關鍵技術上將有巨大的發展潛力。在下一個世紀初,光碟存儲將在功能多樣化,操作智慧型化方面都會有顯著的進展。隨著光量子數據存儲技術、三維體存儲技術、近場光學技術、光學集成技術的發展,光存儲技術必將在下一世紀成為信息產業中的支柱技術之一。

光存儲的工作原理

無論是CD光碟DVD光碟光存儲介質,採用的存儲方式都與盤、硬碟相同,是以二進制數據的形式來存儲信息。而要在這些光碟上面儲存數據,需要藉助雷射把電腦轉換後的二進制數據用數據模式刻在扁平、具有反射能力的碟片上。而為了識別數據,光碟上定義雷射刻出的小坑就代表二進制的“1”,而空白處則代表二進制的“0”。DVD糟的記錄凹坑比CD-ROM更小,且螺鏇儲存凹坑之間的距離也更小。DVD存放數據信息的坑點非常小,而且非常緊密,最小凹坑長度僅為0.4μm,每個坑點間的距離只是CD-ROM的50%,並且軌距只有0.74μm。
CD光碟機、DVD光碟機等一系列光存儲設備,主要的部分就是雷射發生器和光監測器。光碟機上的雷射發生器實際上就是一個雷射二極體,可以產生對應波長的雷射光束,然後經過一系列的處理後射到光碟上,然後經由光監測器捕捉反射回來的信號從而識別實際的數據。如果光碟不反射雷射則代表那裡有一個小坑,那么電腦就知道它代表一個“1”;如果雷射被反射回來,電腦就知道這個點是一個“0”。然後電腦就可以將這些二進制代碼轉換成為原來的程式。當光碟在光碟機中做高速轉動,雷射頭在電機的控制下前後移動,數據就這樣源源不斷的讀取出來了。

光存儲技術的發展趨勢

光學集成光學光子效應體全息技術、光感生或磁感生超解析度等原理為基礎的新一代光存儲技術將朝著以下

幾個方向發展:

1.實現低價位DVD系列光碟及驅動器的規模生產

直徑為120mm的DVD光碟單面容量4.7GB,雙面容量9.4GB,如果改成雙面雙層,容量可達到18GB,組成了標稱容量為5GB、9GB、10GB、18GB的DVD-5、DVD-9、DVD-10、DVD-18的光碟系列,只要這種光碟及光碟機的生產成本能降低到當今CD-ROM或CD-R光碟及光碟機的價位,就足夠滿足一般信息系統及家用電器的需求。由於DVD系列產品仍以傳統的光碟製造技術為基礎,基本工作原理沒有改變,只是將信息符坑點的尺寸從原來的0.83μm降低到0.4μm,信道間距從原來的1.6μm降低到0.74μm。這種光碟機的結構原理也沒有太大的變化,所用的半導體雷射器的波長略有縮短,一旦形成規模,成本必將大幅度下降。目前,加工這種高密度光碟母盤及碟片注塑的設備及技術都已完全成熟。

2.進一步提高DVD光碟質量、成品率及功能

目前,DVD光碟的成品率,無論是母盤製作還是最終產品的成品率都低於普通CD光碟,從而也影響其生產成本。各種生產光碟的專用加工和測試設備還需要進一步更新,將深紫外超解析度曝光技術、電子束曝光技術、多層光致抗蝕劑技術、無顯影曝光技術、4X或更高速的刻錄技術等引入母盤製作,以便進一步提高母盤質量和成品率。DVD光碟及光碟機將在功能上進行改進,首先是多功能化,包括光碟機和碟片的多功能化,即一台光碟機可用於唯讀、一次寫入不可擦除及可直接改寫等不同碟片,而碟片也可能作成同時具有隻讀和可擦寫功能。此外隨著編碼技術和積體電路技術的進步,光碟機的編碼及控制軟體功能還將進一步改進,將分散的視頻、音頻、編碼、解碼、調製、解調、通道控制、伺服控制重新整合成少數晶片甚至單一晶片,不僅能降低成本,還會大大提高系統的可靠性。為了使光碟機使用更方便,其另一改進方向是光碟機的智慧型,使人一機界面更加簡單,操作更為簡便。

3.在記錄密度不變的條件下提高系統性能

無論是VCD或DVD光碟都可以利用自動換盤系統,組成光碟庫、光碟塔、光碟陣列,實現提高整個系統的容量、數據傳輸率及多數據存儲的可靠性。如果將光碟庫、光碟塔及光碟陣列與自動換盤系統有機結合,可以大大提高系統容量、數據傳輸率和顯著改善存儲數據的可靠性。目前最大的光碟庫容量已可達到TB量級(即1012位元組)。4.綜合利用其它新技術開發下一代新產品高密度數據存儲技術始終是信息技術和計算機技術發展中不可缺少的關鍵研究領域,預計到2005年,新型網路系統和第三代多媒體出現時,計算機外部存儲容量至少應為100GB,數據傳輸率至少為40Mbps,現有的各種光碟都不能滿足要求,即使上面提到的DVD-RAM光碟系統也與此目標相距甚遠。需要採用新技術和新材料,研究開發出新一代高密度、高速光存儲技術和系統。雖然目前所進行的研究尚處於實驗室階段。許多理論問題、實驗技術問題及工程問題還待深入研究,但從所取得的初步成果中能看出其發展方向包括:
(1)利用光學非輻射場與光學超衍射極限解析度的研究成果,進一步減小記錄信息符尺寸。因光束照射到物體表面時,無論透射或反射都會形成傳播場(傳播波)和非輻射(隱失波)。傳播波攜帶著物體結構的低頻信息,容易被探測器探測。隱失波攜帶描述物體精細結構的高頻信息,沿物體表面傳播。只要把這一部分信息撲捉到,就可提高系統的解析度。
(2)採用近場光學原理設計超解析度的光學系統,使數值孔徑超過1.0,相當於探測器進入介質的輻射場,從而能夠得到超精細結構信息,突破衍射極限,獲得更高的解析度,可使經典光學顯微鏡的解析度提高兩個數量級,面密度提高4個數量級。
(3)以光量子效應代替目前的光熱效應實現數據的寫入與讀出,從原理上將存儲密度提高到分子量級甚至原子量級,而且由於量子效應沒有熱學過程,其反應速度可達到皮秒量級(1O-12秒),另外,由於記錄介質的反應與其吸收的光子數有關,可以使記錄方式從目前的二存儲變成多值存儲,使存儲容量提高許多倍。
(4)三維多重體全息存儲,利用某些光學晶體的光折變效應記錄全息圖形圖像,包括二值的或有灰階的圖像信息,由於全息圖像對空間位置的敏感性,這種方法可以得到極高的存儲容量,並基於光柵空間相位的變化,體全息存儲器還有可能進行選擇性擦除及重寫。
(5)利用當代物理學的其它成就,包括光子回波時域相干光子存儲原理、光子俘獲存儲原理、共振螢光、超螢光和光學雙穩態效應、光子誘發光致變色的光化學效應、雙光子三維體相光致變色效應,以及藉助許多新的工具和技術,諸如掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、光學集成技術及微光纖陣列技術等,提高存儲密度和構成多層、多重、多灰階、高速、並行讀寫海量存儲系統。實驗已證明目前的技術可使光存儲密度達到40-100Gbits/in2。

光存儲發展的關鍵技術

1.高密、高效、高速的母盤刻錄技術

採用短波雷射和大數值孔徑的物鏡,可使道間距減小,比特長度減小,從而可提高光碟的刻錄密度;採用脈寬調製,可顯著提高記錄效率。

2.DVD單面盤的精密注塑及雙盤的封裝技術

將DVD母盤、模板生產線挑選出的合格模板,用精密注塑機注塑成形,製得的DVD半成品經適當冷卻,送入濺射室,根據不同要求,分別濺射金或鉛,然後進行粘合劑鏇塗、封裝、紫外光固化、線上檢測、商標印刷等,製成DVD唯讀光碟。

3.光碟記錄介質

DVD-RAM光碟是否穩定可靠,記錄介質是關鍵,而材料設計能否滿足高速存儲的要求,又取決於記錄介質能否在兩個穩定態之間實現快速可逆相變。國內外傳統相變介質材料設計都是基於雷射的熱效應,信息寫入用液相快淬實現;信息的擦除用晶核形成、晶粒長大來完成。由於熱效應是能量積累過程,寫入一個比特需較長時間,約幾十納秒,而且介質在經歷幾十萬次的寫/擦循環後會出現信噪比下降的熱疲勞。隨著記錄雷射採用短波長,雷射的熱效應逐漸減弱,而雷射光子的激發作用變得突出;所以新的材料設計基於雷射的光效應。對半導體類型介質來講,寫入一個比特只要幾十皮秒,使記錄速率獲得數量級的提高。這種基於非線性光學雙穩態變化效應的記錄介質稱為光雙穩態記錄介質,它可以是無機材料,也可以是有機材料或無機-有機複合材料。

新型波導多層光存儲原理和實驗

一種新型的波導多層存儲器(WMM)由多層平面光波導疊合構成,利用波導缺陷記錄數據,通過缺陷的光散射效應讀出數據,並利用波導對光的空間約束作用實現層選址.製作了10層WMM模型器件,並給出了數據讀出原理性實驗結果.結果表明:WMM的層內信噪比大,層間信號串擾小,是一種很有潛力的三維光存儲技術.

光存儲設備的發展狀況

光碟機雖然在1991年的時候就已經問世,但是發展顯得非常緩慢。1993年,第二代MPC規格問世,光碟機的速度已變成了雙倍速,傳輸率達到了300KB/S,平均搜尋時間為400ms。1995年夏,MultimdeiaPCWorkingGroup公布第三代規格標準,光碟機速度提高到四倍速,數據傳輸率為600KB/S,數據的平均時間不大於250ms。兼容光碟格式:CD-Audio、CD-Mode1/2、CD-ROM/XA、photo-CD、CD-R、Video-CD、CD-I等。 再以後,光碟機提速也成為各家廠商技術發展的主要目標,速度從4倍速、8倍速,一直提高到48倍速、52倍速不等。隨著技術的發展和成熟,光碟機的價格已經下降了一個可以接受的水平,當時間進化到97年左右的時候,光碟機已經開始普及開來了。
雖然光碟的容量達到了640M的大小,但是人類的追求是永無止境的,人們渴望可以在碟片上面存儲更多的數據。在這種情況下,DVD及DVD光碟機也就問世了。開發之初,DVD的意義為DigitalVideoDisc(數字視頻光碟),只能存儲視頻、音頻信息。而當DVD擴展其功能之後,DVD不但可以存儲MPEG2的視頻、音頻信息,而且可以存儲電腦程式、檔案數字信息,滿足人們對大存儲容量、高性能的存儲媒體的需求。這種集計算機技術、光學記錄技術以及影視技術為一體的媒介便成為DigitalVersatileDisk(數字通用光碟)。
我們談DVD,當然要說DVD聯盟這個官方組織,這一組織最初由Hitachi、JVC、Matsushita、Mitsubishi、Philips、Pioneer、Sony、Thomson、TimeWarner和Toshiba這十家公司於1995年9月發起形成,1997年5月,基於這一聯盟基礎上的一個國際性的開放性組織——“DVD論壇”宣告成立,到現在,這一組織已經吸引了超過200個的組織成員。這個組織的總目標是促進和發展DVD形式,協調DVD規格和對DVD技術領域的公司發放許可。有專門的工作組著手於DVD技術不同方面的工作,並對一些規格制定國際標準。它們對於推動DVD標準和技術的發展起了不可估量的重要作用。如今,不少的規格已經成為國際標準。
DVD的原理與光碟機大同小異,在可以讀取DVD光碟的時候也能讀取DVD光碟。一張DVD光碟的最小儲存能力達到了4.7GB。而隨著DVD技術的發展,單面雙層、雙目雙層技術等不斷開發出來,DVD可以存儲的數據容量也急速的增大。DVD吸引人們的不僅僅是數據儲存方面,而在影像方面,DVD影像可以提供比CD影像清晰好幾倍的效果,並且支持5.1聲道,相比CD的立體聲,DVD可以說是占有絕對優勢。DVD在1997年開始進入市場,但是在很長一段時間內,由於高昂的價格和對PC處理能力的不低的要求使得DVD光碟機無法進入普通百姓的家裡。而這幾年DVD價格的大調整,使得越來越多的用戶選擇DVD來代替光碟機,DVD代替光碟機的潮流已經是無法抵擋了。
而DVD的格式初期有:DVD-ROM(用於數據記錄,包括電腦套用的多媒體數據;)、DVD-Video(用於記錄家庭影音設備或者DVD-ROM驅動器的視頻信息。這種格式具有著作權保護功能)、DVD-Audio(用戶記錄高品質的多音軌音頻),但是由於部分成員考慮到市場的問題,刻錄格式還沒有達到統一意見,使得現在的DVD格式非常的多,包括:DVD-ROM、DVD-Video、DVD-Audio、DVD+RW、DVD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD-VR。DVD標準的混亂局面已經不可避免地影響到了DVD的下一代標準。新一代DVD標準一直是世界家電業和IT業共同關注的焦點,世界電子企業為了統一下一代DVD標準而專門組建了DVD聯盟,但由於東芝和NEC的退出,以及台灣HD-DVD標準的提出,已經變得四分五裂。
新一代DVD標準分裂成三種:一種以索尼松下日立先鋒夏普三星LG飛利浦以及法國的ThomsonMM為代表的Blu-ray標準(藍光DVD);一種以東芝和NEC為代表的DVDAOD(AdvancedOpticalDisk)標準,簡稱AOD;最後一種是我國台灣省的工研院光電所提出的HD-DVD標準,其目的在於躲避AOD和Blu-ray的高額專利費。目前HD-DVD的優勢並不明顯,所以全球整個光存儲行業都在盯著Blu-ray與AOD的標準之爭,綜合種種因素來看,但是廠家還是想方設法的生產出兼容性更好的驅動器,其中Panasonic在2001年4月首次開發出可以兼容DVD-RAM和DVD-R(G)格式的驅動器,而Sony的DVD刻錄機也已經能夠兼容DVD+R、DVD-R、DVD+RW和DVD-RW格式,現在市場上的雙模式DVD刻錄機也越來越多。除了考慮兼容性外,各廠商也開發出了不少獨特技術,包括:延長壽命技術(全鋼機芯、抗老化液壓軸承)、減震技術(動態阻尼器、抗震裝置)、降噪技術、提高讀盤能力技術(智慧型調速)、降溫技術(採用SMT)。
光碟機和DVD都是由於儲存數據的需要而產生,而刻錄機的產生則源於人們對數據儲存的要求。可以想像,如果憑藉軟碟機來進行數據交換,那么效率是如何低下啊!由於這個需求的存在,刻錄機也就出現了,從初始的CD刻錄機到現在的DVD刻錄機。在刻錄機早期發展的年代,由於刻錄機的規格不統一以及出於對CD-ROM碟片格式的兼容性考慮,以致衍生出多種刻錄光碟數據格式,最有影響力的幾家大廠商幾乎都提出了自己的一套規格標準,所以當時如何保證對各種數據格式的支持就成為刻錄機要關注的焦點,這時候的刻錄機速度多數都在4X以下,為了能對新數據格式支持往往需要配合專用的刻錄軟體。
當刻錄機的速度慢慢提升到8X-12X的時候,刻錄光碟的數據格式已經穩定下來,各個品牌所生產的刻錄機都能較好地支持主流的數據格式。但是DVD的刻錄標準由於DVD光碟的標準仍未確立,因此造成對DVD刻錄機也產生了不少影響,暫時也還沒有可以支持所有DVD格式的DVD刻錄機誕生。刻錄的過程需要從PC讀取數據,從而產生了一些刻錄問題,而個廠家針對這些問題也在不停的開發新技術,包括提高刻錄機的快取容量和加入一些防刻死技術。
隨著光碟機、DVD、刻錄機的出現,使得用戶開始面臨一種選擇,而廠商也在考慮,到底是否可以把這些設備統一到一個設備上面呢?在這樣的情況下,Combo橫空出世了。Combo可謂是光存儲市場上的一匹“黑馬”,但是早在1999年,IT巨頭三星公司已提出了Combo的概念,並推出了業界的第一款Combo——SM-304,規格為4XCD-R、4XCD-RW、24XCD-ROM以及4XDVD-ROM。但是由於當時製造Combo的技術空前複雜,難度極高,使得有能力生產Combo的廠商寥寥無幾。同時,由於技術上的不成熟,使得Combo的性能難以與單個產品媲美,也使得Combo的製造成本居高不下,因此Combo並沒有在當時流行起來。
三年之後的2002年7月,在技術相當成熟以及市場充滿潛力的情況下,Combo的始祖三星公司再次率先推出其多功能光碟機——SM-308,從而正式拉開了Combo進軍市場的序幕。在接下來的一年裡,各大廠商也紛紛推出其各自品牌的Combo,市場上的Combo大戰也隨之而展開。在過去的一年裡,市場的競爭使得Combo的速度迅速提高,目前市面上的絕大部分的Combo的規格為48XCD-R刻錄、24XCD-RW擦寫、16XDVD讀取和48XCD-ROM讀取,也有少數產品將CD-R和CD-ROM的讀取速度提高到52X。Combo以其較高的性能價格比為廣大用戶所接受。Combo的出現是光存儲領域裡的一大突破,以先進的技術實現實現多項功能,使用上化繁為簡,能節約IDE接口,節約機箱空間與降低功耗,同時具有安裝方便的優勢,為用戶的安裝套用提供了極大的方便。這一切都使得Combo在目前市場上極具競爭力。

藍光

藍光(Blu-ray)或稱藍光碟(Blu-rayDisc,縮寫為BD)利用波長較短(405nm)的藍色雷射讀取和寫入數據,並因此而得名。而傳統DVD需要光頭髮出紅色雷射(波長為650nm)來讀取或寫入數據,通常來說波長越短的雷射,能夠在單位面積上記錄或讀取更多的信息。因此,藍光極大地提高了光碟的存儲容量,對於光存儲產品來說,藍光提供了一個跳躍式發展的機會。
目前為止,藍光是最先進的大容量光碟格式,BD雷射技術的巨大進步,使你能夠在一張單碟上存儲25GB的文檔檔案。這是現有(單碟)DVDs的5倍。在速度上,藍光允許1到2倍或者說每秒4.5至9兆的記錄速度。
藍光光碟擁有一個異常堅固的層面,可以保護光碟裡面重要的記錄層。飛利浦的藍光光碟採用高級真空連結技術,形成了厚度統一的100µm的安全層。飛利浦藍光光碟可以經受住頻繁的使用、指紋、抓痕和污垢,以此保證藍光產品的存儲質量數據安全。
在技術上,藍光刻錄機系統可以兼容此前出現的各種光碟產品。藍光產品的巨大容量為高清電影、遊戲和大容量數據存儲帶來了可能和方便。將在很大程度上促進高清娛樂的發展。目前,藍光技術也得到了世界上170多家大的遊戲公司、電影公司、消費電子和家用電腦製造商的支持。八家主要電影公司中的七家:迪斯尼、福克斯、派拉蒙、華納、索尼、米高梅、獅子門的支持。

發展史

1998年,飛利浦與索尼公司率先發表了下一代光碟的技術論文,並著手開發單面單層實現23GB~25GB的技術方案,給業界帶來了一個驚喜。
2002年2月19日,以索尼、飛利浦、松下為核心,聯合日立、先鋒、三星、LG、夏普和湯姆遜共同發布了0.9版的Blu-rayDisc(簡稱BD)技術標準。Blu-ray是BlueRay(藍光)的意思,因此2月19日也正式表明下一代DVD候選人——藍光碟的誕生
BD集團隨後在2002年6月14日向外正式發售BD規範1.0版,一共3冊共5000美元,至此標誌著BD的設計已經完全確立下來。
雖然目前BD與HDVD誰將作為下一代的藍光存儲標準這一爭議一直存在,但這也促使兩家不斷推陳出新,進行技術改革。2003年,藍光雷射頭達到投產水平,但是適合投放市場的藍光產品在2006年才開始出現。
2006年,索尼、先鋒、三星等等都發布了其藍光技術與藍光產品,並且都提出了自己的藍光計畫。在中國市場,2006年7月19日,明基第一個推出了其成型的藍光產品。可以說,2006年,是真正意義上的“藍光元年”。
2008年2月16日,日本NHK電視台報導的頭條新聞中報導了一則令人震驚的訊息:東芝宣布放棄HD-DVD格式。新聞節目中稱,東芝在這次“次世代DVD規格戰爭”中宣告徹底失敗,損失高達數百億日元。與此同時,路透社東京分社也刊發了“東芝放棄HD-DVD,終結格式戰爭”的訊息。
從只支持HD-DVD的微軟宣布同時支持兩種格式,到前一段時間,HD-DVD陣營的華納倒戈,東芝率領的HD-DVD陣營可以說越來越艱難,今天就連東芝都宣布了放棄HD-DVD格式,這場持續了數年的規格之爭,最終以藍光的勝利而告終。

BlueRay的套用

2007年底,索尼公司在中國推出第一款配置藍光DVD的高清播放器:BDP-S300/BM藍光播放器開啟了藍光在中國商業化的運用,在此前的PlayStation3取得的驕人成績為藍光與HD-DVD的標準之戰奠定了基礎,但是,這款DVD高達5000RMB的售價讓眾多消費者望而卻步。成本的桎梏使得BlueRay普及化還有很長的路要走。
BDP-S300/BM藍光播放器性能標準
7.1環繞聲道
1080信號輸出
每秒24幀的電影般播放幀數
x.v.Colour色域標準
BRAVIATheatreSync影院同步功能

變動及大小

一個單層的藍光光碟的容量為25或是22GB,足夠刻錄一個長達4小時的高清晰電影。雙層更可以達到46或54GB容量,足夠刻錄一個長達8小時的高清晰電影。而容量為100或200GB的,分別是4層及8層。
在目前的研究表示,TDK已經宣布研發出4層容量為100GB的光碟。
藍光影碟機是用藍色雷射讀取盤上的檔案。因藍光波長較短,可以讀取密度更大的光碟。那么藍光為什麼可以讀寫密度更大的光碟呢?這要從雷射談起:讀寫用的雷射,是一種十分精確的光,精確到極限,就是光波長的一般,由於紅光波長有700納米,而藍光只有400納米,所以藍雷射實際上可以更精確一點,能夠讀寫一個只有200nm的點,而相比之下,紅色雷射只能讀寫350nm的點,所以同樣的一張光碟,點多了,記錄的信息自然也就多了!
Blu-RayDisk是藍光碟,是DVD的下一代的標準之一,主導者為索尼與東芝,以索尼、松下、飛利浦為核心,又得到先鋒、日立、三星、LG等巨頭的鼎力支持。存儲原理為溝槽記錄方式,採用傳統的溝槽進行記錄,然而通過更加先進的抖顫定址實現了對更大容量的存儲與數據管理,目前已經達到驚世駭俗的100GB。與傳統的CD或是DVD存儲形式相比,BD光碟顯然帶來更好的反射率與存儲密度,這是其實現容量突破的關鍵。
藍光光碟的直徑為12cm,和普通光碟(CD)及數碼光碟(DVD)的尺寸一樣。這種光碟利用405n藍色雷射在單面單層光碟上可以錄製、播放長達27GB的視頻數據,比現有的DVD的容量大5倍以上(DVD的容量一般為4.7GB),可錄製13小時普通電視節目或2小時高清晰度電視節目。藍光光碟採用MPEG-2壓縮技術。

HD-DVD

定義

HDDVD(或稱:HighDefinitionDVD)是一種數字光儲存格式的藍色光束光碟產品,現已發展成為高清DVD標準之一,由HDDVD推廣協會(HDDVDPromotionGroup)負責制定及開發。HDDVD與其競爭對手藍光光碟(Blu-rayDisc)相似,碟片均是和CD同樣大小(直徑為120毫米)的光學數字儲存媒介,使用405納米波長的藍光。
HDDVD由東芝、NEC、三洋電機等企業組成的HDDVD推廣協會負責推廣,惠普(同時支持BD)、微軟及英特爾等相繼加入HDDVD陣營,而主流片廠環球影業亦是成員之一。
但在2008年,隨著原先支持HDDVD的華納公司宣布脫離HDDVD,以及美國數家連鎖賣場決定支持藍光產品,東芝公司終在2月19日正式宣布將終止HDDVD事業。
另外,值得一提的是HDDVD通常被人們誤寫成“HD-DVD”,因為人們認為中間的連線線和以前的DVD-R/RW直接的連線線類似。

HDDVD種類

HDDVD可分為四類:唯讀的HDDVD-ROM,單次寫入的HDDVD-R,多次寫入的HDDVD-RW和HDDVD-RAM。當中HDDVD-RAM的規格還沒有最後確定。到2008年2月為止,HDDVD-ROM和HDDVD-RW的技術版本為1.0,HDDVD-R為0.9。

光碟結構

HDDVD-ROM、HDDVD-R、HDDVD-RW的單層容量為15GB,雙層為30GB,而HDDVD-RAM則為單層20GB。HDDVD光碟的表層厚度為0.6毫米,與DVD光碟相同,但是光學讀取頭的光圈開口數為0.65,不同於DVD的0.6。不過所有的HDDVD播放器都可以向後兼容DVD和CD。
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┃ 直徑 ┃ 單面單層 ┃ 單面雙層 ┃ 雙面單層 ┃ 雙面雙層 ┃
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┃ 8厘米┃4.70GB┃9.40GB┃9.40GB┃18.8GB┃
┣━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━┫
┃12厘米┃ 15GB ┃ 30GB ┃ 30GB ┃ 60GB ┃
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檔案系統

HDDVD兼容ISO9660和UDF等幾款不同的檔案系統,預設為UDF2.5。

影音格式

音響方面,HDDVD支持使用最高雙聲道24-bit/192kHz或者是最多八聲道的24-bit/96kHz編碼。所有HDDVD播放器都必須支持linearPCM(沒壓縮),DolbyDigitalAC-3,DolbyDigitalEX,DTS,DolbyDigitalPlus和DolbyTrueHD的解碼。如果該HDDVD有第二道聲軌的時候,那么該聲軌可以使用以上的格式儲存,或者是用DTS-HDHighResolutionAudio和DTS-HDMasterAudio。
為了享受最高清晰度的音響,HDDVD生產商可以選用linearPCM,DolbyTrueHD或DTS-HDMasterAudio編碼。雖然如此,因為linearPCM的頻寬要求非常高,所以於HDDVD影碟中的無失真音效通常用無失真的DolbyTrueHD格式。
影像方面,HDDVD支持很多不同解析度,由最低的CIF到最高的SDTV,由DVD標準儲存影像到高畫質電視的720p,1080i,1080p。在編碼方面,HDDVD可是使用DVD支持的MPEG2或者是新支持、更有效率的AVC和VC-1。

互動內容

HDDVD使用了HDiInteractiveFormat(HDi互動格式)技術使得HDDVD可以容許互動內容。HDi互動格式建基於網路技術,例如HTML、XML、CSS、SMIL、ECMAScript(JavaScript)等。

HDDVD的異體

DVD/HDDVDHybridDisc(DVD/HDDVD混合式光碟):這種光碟內含DVD影像和HDDVD影像。當使用DVD播放器,它會播放DVD資訊,否則則播放HDDVD資訊。另一類的混合式光碟的一面會是DVD,另一面是HDDVD。這使消費者不用擔心買回去的光碟跟自家的播放器不兼容
HDDVD/Blu-rayhybridDisc(HDDVD/藍光混合式光碟):華納兄弟於2007年的CES大會中發表的。光碟的一面是HDDVD,另一面是藍光光碟;兩面均支持雙層技術。不過,在2007年11月,華納兄弟宣布停止研製HDDVD/藍光混合式光碟。
3xDVD:3xDVD是紅光DVD。不過,它能提供普通DVD三倍的頻寬,並於DVD中儲存HDDVD格式資料。
HDREC:跟3xDVD一樣,使用技術把HDDVD格式資料存入DVD中。於HDREC中的高清資料使用了H.264/MPEG-4AVC壓縮。這個技術已經於2007年9月12日被DVDForum正式承認。

發展歷史

NEC/Toshiba所組的前瞻光學儲存碟聯盟(AdvancedOpticalDisc;AOD)所力拱的HDDVD規格,就是改編自目前標準DVD規格而設計的。HDDVD完全承襲標準DVD數據層相同厚度,卻是不折不扣採用藍光雷射技術,但卻擁有較短的光波長度,能儲存較密集的數據到碟片上。若與目前標準DVD單層容量4.7GB相比較,HDDVD單層容量15GB,算是高容量光儲技術了。
HDDVD規格主要賣點是HDDVD與標準DVD共享部分構造設計,DVD製造商並不要為規格升級,再投入龐大資金,更新生產設備。Blu-ray製造商就一定要為新規格的生產,添購全新的生產設備。
HDDVD規格也延續標準DVD的數據結構(如架構、指數,與ECCblocks),錯誤校對算法出自於標準DVD的模組基構,唯一與標準DVD不同的是用來接收更多錯誤校對的ECCblocks。ECCblocks錯誤校對是持續進行的,在HDDVD里一個ECCblocks抵上標準DVD的兩個連結ECCblocks。
2005年四月,HDDVD將采AdvancedAccessContentSystem(AACS),更高階版本的CSS,這進階升級版早已套用在標準DVD規格並獲得好評價。專利權事務委員協會是由IBM、松下電器工業(MatsushitaElectricIndustrial)、微軟東芝,與新力索尼成員共同組成。因為迪斯尼為BD陣營一員,華納當然也是。
DanRamer在報紙刊載一篇令人憂心的報告文章,其中提到名為獨立安全評鑑協會(IndependentSecurityEvaluators;ISE)查審了AACS及SPDC(SelfProtectingDigitalContent)兩大防盜拷系統。SPDC早已出現在HDDVD安全系統中,而且被協會認定排名優於AACS。
在DVD播放機生產時,AACS會給每台機器一組的128位DeviceKeys,DeviceKeys可使用在單一裝置中,也可與其它多任務能裝置共享。MKB(MediaKeyBlock)是獲AACS合法授權的防盜碼,這組防盜碼可以解碼並可還原內容,若防盜碼遭破壞,MKB會馬上再生,並摧毀原來的防盜碼自保,所以防盜碼無法被還原。
這種設計令人捶胸,因為若是DVD播放機防盜碼遭破壞被查覺後,除非ROM唯讀韌體執行升級,否則DVD播放機就會死鎖自保,無法啟動以免被盜拷,因此,這會讓人裹足不前,不想使用它。AACS內建上網功能,可連結網站的CRM客服管理或內容操控管理。所以,日後網路在線上是不可免的。
SPDC有機制可還原DVD播放機,回放所有DVD影碟內容,也會邊錄下還原搜尋過的紀錄內容。因為DVD播放機有錄像功能,若一支影碟放在DVD播放機後卻遭毀損,那么你的DVD播放機就成了防盜門栓一樣,啟動自保反鎖防盜功能。
事實上,系統內秘密監視的功能還不只如此。甚至當DVD播放機每次播放新光碟,SPDC自保反鎖機制就立刻被就啟動。因此,當舊光碟受損後,每支新碟好像是告密者,會挺身告白,將真相紀錄在永遠可保留的也可修正播放機韌體的RAM上。
名為Divx播放軟體與SPDC不兼容,而Divx只是眾多不兼容的軟體之一,若相牴觸的軟體愈多,這可能導致原屬標準DVD規格擁護者,產生排斥HDDVD規格心理。
HD既代表高密度(碟的存儲容量更大),也代表高解析度(質量更好的圖片)。第一種商用的藍光(Blu-ray)HDDVD於今年4月在日本問世。這批DVD只能用來家用錄製,而不能播放預先製作好的HD影片,而且只能在日本的數字HD廣播系統下使用。
新的DVD格式並不會很快取代現有的DVD格式,但是新的HD播放器可以播放現行的DVD影片,而且能夠用逐行掃描技術讓畫面看起來更好。但是新的HDDVD碟片不能在現行的DVD播放機上播出。我們現在擁有的DVD影片可以放很多年。想一下,在美國HDTV系統預期在1989年就能使用,但是到1996年仍然沒有最終定案,到1998年還沒有走向市場。HDTV難道能這么快淘汰現有的電視么?

歷史事件

2003年11月19日DVD論壇以8比6通過HDDVD是DVD配合HDTV的下一代產品。在此次會議上,他們將碟片改名為“HDDVD”,之前稱為“高級光學碟片”。藍光光碟是由DVD論壇之外的企業發展出的,因此未提交至論壇討論。HDDVD-ROM和HDDVD-RW規格的版本是1.0,HDDVD-R規格的版本是0.9。
2006年1月5日HDDVD推廣協會於國際消費電子展(CES)上稱,到2006年年底將有200部影片支持該格式。
2006年3月31日東芝第一批HDDVD播放器於日本地區發售,定價日幣110,000元;美國地區則在同年4月18日發售,價格為美金499元和799元。
2006年11月7日微軟的家用遊戲主機Xbox360推出外接的HDDVD播放器。
2007年8月21日派拉蒙電影公司宣布由原先同時支持藍光光碟及HDDVD,改為以HDDVD作為派拉蒙唯一認可的高清電影存儲光碟;同時宣布,派拉蒙旗下的夢工廠(DreamWorksSKG)、夢工廠動畫、派拉蒙優勢、NickelodeonMovies以及MTV電影等子公司轉為只支持HDDVD。派拉蒙高層透過Viacom承認,派拉蒙共收取了HDDVD陣營的1億5千萬美金,以提供一年半之HDDVD獨占權,款項以現金及未來收益分帳支付。
2008年1月4日華納兄弟電影公司宣布脫離HDDVD陣營,並且由2008年6月開始停止發行HD-DVD影碟,往後只支持藍光光碟作為影碟格式。華納兄弟行政總裁BarryMeyer認為,支持藍光光碟獨占對整個高清市場普及化有利,長久的格式之爭只會令影業在高清市場上錯失良機。華納附屬的新線影業(NewLineCinema)於翌日作出同樣的決定,停止HDDVD影碟的發行。
2008年1月5日HDDVD推廣協會臨時取消即將於CES展場上召開的新聞發布會。聲明指出,由於華納兄弟突然的決定,協會需要與其他HD-DVD陣營成員相討帶來的影響及重新評估將來的發展。而東芝則聲稱不會因此而放棄對HDDVD的支持。
2008年1月8日《金融時報(FinancialTimes)報導派拉蒙電影公司正考慮行使與HDDVD陣營的獨占協定中,“如華納兄弟放棄HDDVD陣營,派拉蒙可以跟隨離開”的一項條款,重新返回藍光光碟聯盟。微軟(Microsoft)則表示將來公司採用哪種格式,只會交由消費者的決擇。
2008年1月9日時代華納另一附屬公司HBO跟隨華納兄弟的決定,將會停止HDDVD影碟的發行。

2008年1月28日英國WoolworthsGroupPLC宣布,跟據07年聖誕假期的銷售數字,藍光光碟大幅度以九比一的銷售數量領先HDDVD,所以決定全線商店即日開始只出售藍光光碟的影碟。

2008年2月11日美國大型連鎖零售商BestBuy宣布,為了避免消費者在選擇次世代光碟格式播放器時感到困惑,決定全線商店即日開始全力支持藍光光碟的播放器、影碟及相關產品,使消費者正確掌握高清娛樂的內容。同日,線上影碟商店Netflix亦作出同樣的決定,往後只支持藍光光碟為唯一認可的次世代光碟格式。

2008年2月15日美國最大型連鎖零售商沃爾瑪(Wal-Mart)宣布,全線商店由6月開始只出售藍光光碟的播放器、影碟及相關產品,HDDVD的產品將會逐步撤離貨架。同日,有傳東芝將會準備放棄HDDVD,儘管東芝目前拒絕承認,但這篇近期發表的文章指出每一台售出的HDDVD播放器實際上都在給東芝造成可觀的損失,再加上所遭遇的其它重大挫折,致使公司對此心灰意冷。一位自稱與HDDVD陣營關係密切的匿名人士稱“相關聲明即將發布……,最多再等個把星期!”。針對相關報導,東芝副總裁JodiSally重申了公司對HDDVD的支持。
2008年2月16日日本放送協會報導,領導HDDVD陣營的東芝擬退出次世代光碟格式的競逐,同時在青森縣的工廠將會全面停止HDDVD播放器的生產。

2008年2月17日東芝發表官方聲明,日本放送協會於昨日的報導是完全錯誤,同時表明公司正在為HDDVD今後的事業方針作出檢討。
2008年2月18日一份來自TheInquirer的報導宣稱HDDVD已死。
2008年2月19日13時10分,據日本媒體報導,東芝已確定全面停止下代DVD格式“HDDVD”業務的開發和生產.

2008年2月22日為防止索尼藍光DVD壟斷,中國版HDDVD堅持如期推出.

參考資料:
1.http://baike.baidu.com/view/5103.htm
2.http://baike.baidu.com/view/143630.htm
3.http://baike.baidu.com/view/74247.html?wtp=tt
4.http://http://www.hudong.com/wiki/www.optoelectro.com/translate/cdrom/CDR0M02.htm
5.http://news.vlongbiz.com/elec/2006-04-16/1145202735d24317.html
6.http://scholar.ilib.cn/Abstract.aspx?A=gdzjg200403016
7.http://bbs.zdnet.com.cn/archiver/tid-147283.html

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