• 蓝光刻录机的技术解析
    发布日期:2019-08-26 02:28   来源:未知   阅读:

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  上个世纪80年代,Sony和Philips共同倡导了CD的规格标准,并将它用于记录数据信息。随着音乐与影像记录的需要,标准存储容量为640MB的CD已无法满足人们的要求,更大容量的光存储技术应运而生,这便是容量为4.7GB(单面单层)的DVD(数字视频通用光盘)。

  起初,DVD使用MPEG2压缩标准,可以存储广播级效果的电影。但随着HDTV的升温,DVD也力不从心了,按照现行的DVD标准,一张DVD光盘可容纳的HDTV节目时间还不到1个小时,无法完整记录一部电影。况且,HDTV节目的分辨率也远远高于现有的DVD规格,前者有720p(1280×720)、1080i/p(1920×1080)等格式,而后者仅支持480p(640×480)。

  市场需要新DVD规格还有一个原因,那就是保护知识产权。盗版DVD已呈洪水泛滥之势,各大影片商都期待下一代DVD规格给他们的影碟带来更有效的防盗版功能。基于上述情况,国际DVD论坛组织陆续通过了两种新DVD标准--蓝光和HD DVD。

  蓝光与HD DVD,谁更优? 蓝光技术属于相变光盘(Phase Change Disk)技术,相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写数据时,聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态,用结晶状态和非结晶状态来区分0和1;读数据时,利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。

  在光盘结构方面,蓝光光盘彻底脱离了DVD光盘0.6mm+0.6mm设计,采用了全新的1.1mm盘基+0.1mm保护层结构,并配合高NA(数值孔径)值保证极低的光盘倾斜误差。0.1mm覆盖保护层结构对倾斜角的容差较大,应当提前告知控制标准,118管家婆彩图图库,不需要倾斜伺服,从而减少了盘片在转动过程中由于倾斜而造成的读写失常,使数据读取更加容易。但由于覆盖层变薄,光盘的耐损抗污性能随之降低,为了保护光盘表面,光盘外面必须加装光盘盒。这不但提高了蓝光光盘的生产成本,而且加大了薄型驱动器的开发难度。

  为了提高存储容量,蓝光技术使用了波长405nm的蓝色激光和NA为0.85的光圈,来取代DVD所用的650nm红色激光和NA为0.6的光圈,这大大缩小了用于读取和刻录数据的激光光线的聚焦点直径的大小,也减小了光盘数据记录层上用于记录数据的记录点的大小。在蓝光光盘上,数据记录轨道间的距离由DVD的0.74μm减少至0.32μm,这意味着在相同的盘片面积上可以容纳更多的数据记录轨道。

  在存储方式上,蓝光仍然使用了槽内(Ingroove)记录方式,但寻址方面则采用了基于 STW+MSK 技术改良后的摆动寻址方式。蓝光技术地址信息的基本单位被称为预刻槽地址(ADIP),一个单位存储1bit地址信息,每个ADIP由56个槽内摆动构成。56个摆动可分为利用MSK(最小频移键控)方式调制的区域和利用STW(锯齿摆动)方式调制的区域,前者通过MSK方式调制来确定摆动槽内位置,后者则是利用STW方式的锯齿方向来判断0、1信息。

  独特的安全系统是蓝光另一个与众不同的特点。蓝光采用128bit AES加密钥匙,AES能让每6KB数据就执行更新一次防盗加密钥匙。新防盗加密钥匙技术非常重要,因为反防盗系统(DeCSS)和其他DVD盗拷机,可轻易破解守护标准DVD盘片的唯一防盗加密钥匙。如果反防盗锁入侵蓝光光盘,它只能盗取6KB数据。 2002年8月29日东芝联合NEC向DVD论坛提交了另一个新DVD光盘规格--AOD(Advanced Optical Disc,高级光盘),AOD后来更名为HD DVD。

  从技术角度来看,六合老跑狗图网尽管HD DVD也采用了405nm蓝紫色激光,但它更注重与DVD标准的兼容性。比如,HD DVD使用数值孔径为0.65的物镜来读/写数据,同时保护基板的厚度也是0.6mm。

  另外,HD DVD也是通过缩短数据记录轨道间距来增加轨道数目,从而提高记录密度。在存储方式上,HD DVD采用了与DVD-RAM相同的槽岸(Land-Groove)记录方式,它与蓝光的槽内记录方式不一样,后者的优点是能够较容易实现只读光盘和可刻录光盘之间的兼容性,使光学头简单化,省略了槽岸间的切换,但它面临着27GB的容量极限;而槽岸记录方式可达到单面容量30GB。

  由于仍采用0.65光圈数值和0.6mm保护基板,所以HD DVD的容量比蓝光要小一些:单面单层15GB,单面双层30GB。但HD阵营认为在高效率的新编码技术(如H.264/MPEG-4 AVC和WMV9)的帮助下,15GB的容量足够了,因为如果按照15Mbps的编码速度,15GB光盘可存储132分钟的影片,而单面双层的HD DVD盘片就可以记录更多的数据资料了。HD DVD技术相较于蓝光最大的优势就是可以兼容现有的DVD标准,厂商可以将传统的红光DVD生产设备投入到HDDVD的生产,厂商修改的只是激光头和控制芯片而已,这就大大降低了从现有DVD过渡到HD DVD的改造成本。

  在加密技术方面,HD DVD将采用Advanced Access Content System(AACS),它属于CSS的升级版本。相对于CSS加密技术,DVD机生产时AACS会给每台机器一组128bit设备密钥(Device Keys),该密钥可使用在单一装置中,也可与其它多任务装置共享。MKB(Media Key Block)是获AACS合法授权的防盗码,这组防盗码可以解码并可还原内容,如果防盗码遭到破坏,MKB会马上再生,并摧毁原来的防盗码自保,所以防盗码无法被还原。不过,这种设计有一个缺陷,就是如果DVD机防盗码遭到破坏被查觉后,除非ROM(只读固件)执行升级,否则DVD机就会死锁自保,无法启动以免被盗拷。 在技术上,蓝光和HD DVD两种标准各有千秋,蓝光是比较激进的技术,可使光盘的存储容量达到50GB以上,以满足将来高清晰视频的需要,但该技术规范与现有的DVD不兼容,需要更新生产设备,导致整体成本过高,当然售价也将比较昂贵。HD DVD尽管容量上不如蓝光,但它允许生产商可以最大限度地利用现有的DVD生产设备,制造成本相对较低。

  这两种标准在支持厂商和内容提供商的竞争上也十分激烈。微软已经宣布,下一代操作系统Longhorn将支持HDDVD,同时为了迎接内建蓝光光驱的PS3游戏机(预计今年11月面世)的竞争,微软2005年推出的XBOX360主机将增加外接式HD DVD光驱。作为HD DVD的主力厂商,东芝的HD DVD影碟机也将很快上市。另外,HD DVD已获得了华纳、环球影业等四大好莱坞片商的支持,为竞争再添砝码。不过,蓝光强大的厂商阵容也一直在力保自己的强势地位,比如Sony收购了MGM电影制片公司,获得超过9000部的经典影片;迪斯尼公司日前宣布支持蓝光标准,而且先锋、三星等各大厂商的产品计划在2005年全部商业化。

  在激烈竞争的同时,这两大阵营也在探讨如何将两种标准合二为一。双方已拿出2个合并方案,一种是混合方

  案,即利用蓝光进行录制,而HD DVD则用于ROM光盘;另一种方案则认为如果无法在整个物理格式上达成共识的话,就应在高层协议和光盘交互层上寻求共同点。不过,混合方案存在不少尚无法解决的难题,如怎样设计激光读取头来兼容不同NA的镜头?支持两个镜头的设备能否满足移动应用的要求?目大多数厂商和内容提供商还在观望,究竟蓝光和HD DVD谁会成为最后的赢家,取决于双方的量产能力、成本控制能力,以及市场推广能力。

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