多媒体技术-蓝光存储_信息化的核心技术.doc

多媒体技术大作业蓝光存储_信息化的核心技术 序号 蓝光存储_信息化的核心技术摘 要：信息化的核心是数字化，数字化的基础是存储。蓝光存储是目前容量最大、最安全、成本最低的存储技术。本文通过蓝光与红光之间的技术比较、蓝光技术具体应用，介绍了蓝光光盘技术及其发展概况，回顾了中国前三代光存储技术产业的发展历程，分析了中国企业冲击第四代、第五代光存储技术的条件和实力。关键词：蓝光光盘 下一代DVD 离线存储 全息光盘1 引言人类文明的任何传承都是信息存储下来的结果，如果不能存储下来，信息就只能是传说。人类文化的各种存储手段，从甲骨、钟鼎、竹简、纸张一直到录音带、录像带、磁盘、光盘、蓝光光盘，都是人类文明记录和延续的媒介。今天的信息产业，核心仍然是存储，离开存储，信息产业将无法存在；离开存储，所有的信息技术概念，包括电脑、打印机、因特网、物联网、数字对象、远程通信、三网融合等将失去生存的基础。 在现有的存储技术中，磁存储的硬盘、半导体存储的U盘（含SD卡）、光存储的光盘三者并存。但是，磁存储和半导体存储一样，遇到强电磁场冲击时信息会消失，而且信息可以随时改写；只有光存储，才可以做到只读，以及一次写入后不可改写。因此，光存储是最安全的，而蓝光存储是目前容量最大、成本最低、市场前景最好的存储技术。 蓝光光碟（Blu-ray Disc，英文简称BD），是DVD之后的下一代光碟格式之一，它可以储存高品质的影音和大容量的资料。 蓝光光碟采用波长为405纳米(nm)的蓝色激光束进行读写操作（DVD采用的是波长为650纳米的红色激光，CD采用的是波长为780纳米的红光激光）。“Blue-ray”这个词在欧美口语有性含义，不能申请注册商标，所以商标注册申请单位蓝光光碟联盟把Blue中的英文字母e去掉了，目的是进行商标注册。 蓝光光盘采用的是高清格式，而传统DVD采用的是标清格式。高清影像可包含高于标清影像6倍的图像资料。蓝光光盘采用高分辨率的蓝色激光，所以叫做“蓝光”。在影音画质和高级互动功能方面，蓝光光盘代表了一种超越DVD格式的革命性进步。 高清内容的媒体存储需要非常大的存储空间。普通DVD的存储量只有5GB，如果用来录制高清电影，大概只能容纳50分钟的内容。蓝光光盘的存储空间相当于5张DVD的容量，任何高清数字内容、娱乐内容，包括电影、音乐和游戏都可以轻松地存储在蓝光光盘中。单碟单层蓝光光盘的存储量可以达到25GB，或是27GB，足够刻录一个长达4小时的高清晰电影。单碟双层蓝光光盘的信息存储量可以达到50GB，足够刻录一个长达8小时的高清晰电影，而且不需翻碟。其同比信息存储量约等于10张可录制DVD光盘（或者是张双层DVD光盘），最重要的是，蓝光光盘可以通过加层来扩充光盘的存储量，例如 4层100GB和8层200GB的蓝光光盘。 在全球的光存储市场中，CD、CD-ROM、DVD-ROM、DVD-RW、DVD+RW等产品被广泛采用，虽然当前DVD在存储的密度及读写速度方面和CD相比，已经有了长足的进步，但它们都采用红色激光进行数据的读取和刻写，光存储的密度及读写速度提高不大。新一代蓝光DVD技术采用的是全新的蓝色激光，存储容量可提高5倍，是高密度光存储的技术的突破性进展。 最早的第三代光存储的蓝光光盘出现于2005年，包括索尼和松下的BD蓝光光盘和东芝的HD蓝光光盘。2008年2月，东芝退出之后，BD蓝光光盘技术成为第三代光存储的唯一合法代表。此后陆续出现的一些蓝光技术和蓝光厂商，都是BD技术的延伸。 通用电气公司（GE）技术开发部门GE Global Research日前宣布公司的下一代光存储技术开发实现了重大突破。GE研究人员成功展示了一种突破性微型全息存储材料，此材料能够在标准DVD尺寸的磁碟中存储500GB的数据，这相当于20张单层蓝光光盘、100张DVD或大台式机硬盘的容量。 全球有线和无线通信半导体市场的领导者Broadcom（博通）公司近日宣布，Broadcom成为首家交付真正单芯片Blu-ray Disc的芯片提供商。全新的Broadcom BCM7630提供前所未有的高集成度，在单芯片解决方案中整合了经过行业验证的光前端与后端视频解码以及显示技术。 在以CD、DVD、BD为代表的前三代光存储产业中，中国由于没有自主知识产权的核心技术，在CD、DVD方面只做成了产业大国，没有做成产业强国。在BD方面，中国虽然离产业大国还有相当的距离，但毕竟在前三代光存储技术研发方面有了相当的积累，具备了冲击第四代、甚至第五代光存储技术的实力。2 离线存储是信息产业存在的核心信息产业最核心的技术之一，就是对海量数据信息进行存储，而且只能是“离线存储”。离开存储，信息产业的基础将不复存在。但是，如何安全地存储这些海量数据信息，是我们面临的重大挑战，蓝光存储是我们应对这一挑战的有力手段。 海量的内容资源通过数字化技术变成数据信息，数据信息通过写入设备写到存储介质上，需要时先通过传输设备和传输系统对数据信息进行传输，然后再通过读出设备对数据信息进行读出还原，还原后的内容再出现在像电视、电脑、手机、电子阅读器、MP4等各种显示、读出终端上，最后到达受众的眼中或耳中，以及受众所需要的终端载体上。 无论显示终端是电视、电脑、手机，还是电子阅读器、MP4，受众所关心的，只是他们所看到和听到的内容，以及他们所需要的资料；不管数据信息的传输设备和传输系统多么快捷、方便、先进、廉价，在受众需要之前，这些内容资源必须先处理成数据信息，用写入设备写在存储介质上，需要时再用读出设备进行读出还原。 同样，不管显示终端如何发展，如何五花八门，电视系统如何进行互动化改造，它所解决的，只是受众在方便的时间以方便的方式得到想要得到的内容和资料而已。在那段时间内，得到需要内容和资料的过程可以是在线的，其它时间，这个内容和资料必须、而且只能与受众处于离线状态。 不管传输系统是移动、电信、互联网、直播星，还是其它什么更高级的东西，它所解决的，只是在线传输过程，对任何人来说，一切内容和资料对它时时刻刻处于在线状态是无法想象的，不仅传输系统不允许，数字化成本也不允许。 因此，离线是绝对的，在线是相对的，任何内容、信息、资料等，必须通过离线方式存储在存储介质上，才能起到传承的作用。 数字图书馆和数字档案馆所采用的大规模非活动磁盘阵列存储（MAID）技术，就是基于这样的设计理念。磁盘阵列安装在盘柜中，所有的磁盘都不通电，只有磁盘控制器处于工作状态。有任务请求时，控制器就给相应的磁盘驱动器通电，传输数据，然后再让驱动器断电。这种技术潜在的经济运行效益引起了档案界的极大兴趣。采用了MAID技术之后，我们所要关心的就是增加每个磁盘的存储容量，用蓝光光盘取代磁盘可以节约盘柜空间，带来巨大的经济效益。3 目前的存储方式及其特点在目前的技术范畴内，数据存储的方式主要有三种：硬盘存储（磁存储，HDD）、半导体存储（FlashMemory，NAND）、光存储（光盘、ODD）。在相当长的时间内，它们都会三分天下，谁也无法替代谁。在三种存储方式中，最适于进行大量数据分配（发行）和永久备份的，就是光盘。这是因为：（1）硬盘的记录原理为磁记录方式，磁记录的特点是记录内容可擦写、受到热磁冲击时记录内容会消失；（2）半导体存储的特点是记录内容易于擦写，受到强电场冲击时记录内容会消失；（3）光盘的记录原理为物理记录方式，其中只读光盘的内容不可擦写、一次可刻录光盘的内容在第一次写入后就不能被擦写、可擦写光盘的内容可以反复擦写。 从数据永久备份的角度考虑，每天有大量的国家信息、银行信息、医院信息、档案信息、科研信息、交易信息等数据需要备份、需要存档，所备份和存档数据的唯一性要求一旦写入就不可能被更改，这一要求只有一次可刻录光盘能够满足；从数据分配（发行）的角度考虑，电影、电视节目等内容一旦进行分配（发行）就只能是唯一的，这一要求只有只读光盘能够满足。 市场分析表明，光盘的全球市场在不断扩大，光盘仍然是市场上最常见、老百姓都会用的存储方式。 光存储技术的特点是，内容记录在光盘上，光盘上的内容一定要通过读出设备才能读出来；对于刻录光盘，内容一定要通过刻录设备才能刻录进去。离开读出设备和刻录设备，光盘本身就是一张塑料片。 光盘读出设备只有在读光盘时才有意义，刻录设备也只有在刻录光盘时才有意义，像激光头那样的关键件更是只有安装在读出设备和刻录设备上才有它存在的价值。因此，光存储产业的建立，需要光盘技术、关键件技术、整机设备技术的密切合作与协同，离开任何一项，其它两项都失去技术方向和技术落脚点。4 光存储技术发展的历史及未来趋势在第一代的CD光盘出现以后，录音带迅速地被CD光盘取代，录像带迅速地被VCD光盘取代，软磁盘也迅速地被CD-ROM、CDR光盘所取代。 1996年出现了第二代光存储的DVD光盘，与第一代的CD光盘出现相比，时间上已经过去了15年，在单层光盘容量上，也由640MB提高到4.7GB，记录密度提高了7.3倍。2005年，世界上DVD光盘的年销售量，已经突破100亿张，成为一个巨大的产业。 与此同时，2005年出现了第三代光存储的蓝光光盘，其中最具代表性的有以索尼和松下为代表的BD蓝光光盘技术，以东芝为代表的HD蓝光光盘技术，此外，还有以台湾企业为代表的红光高清光盘技术。2008年2月，东芝宣布放弃HD蓝光光盘技术，红光高清光盘技术也很快地退出市场，BD蓝光光盘技术成为第三代光存储的唯一合法代表。 第三代光存储的BD蓝光光盘，与第二代的DVD光盘相比，时间上间隔了9年，记录密度提高了5.3倍。而东芝单层HD光盘的记录密度与DVD光盘的记录密度相比，只提高了3.2倍，从记录密度上来说没有达到升级换代的水平，就保存特性而言，HD光盘也没有BD光盘耐磨，这是东芝出局的原因所在。 国外的一些大公司，在2000年以前，就开始了第四代和第五代光存储技术的研究，这两年，公布了单张光盘超过100GB的BDXL标准，也推出了容量超过1000GB的全息光盘样品和样机。第四代和第五代光存储技术有多种方案，第四代光存储技术的代表是超分辨光盘技术、多维光盘技术、低容量全息光盘技术，第五代光存储技术的代表是高容量全息光盘技术，日前GE已经取得了技术上的突破。第一代光存储技术的CD光盘规格，是飞利浦公司建立的；第二代光存储技术的DVD光盘规格，是以飞利浦、松下、索尼、东芝等大公司牵头建立的；第三代光存储技术的BDA产业联盟中，有18家企业成为核心的理事会成员，它们也由飞利浦、松下、索尼、日立、先锋、夏普、JVC、TDK、迪斯尼、福克斯等大公司构成。 光盘产业始于CD，走过了DVD时代，现在进入了BD时代，这一历史基本上是以日本为中心的发达国家垄断技术，独占鳌头的过程。 在前三代光存储技术中，尽管中国早已是生产大国，但却不拥有知识产权。在后两代光存储技术的开发应用中，中国不仅要跟上世界发展的潮流，而且要努力走在前面。 2009年，日立MAXELL公司开发出了一种新的超薄型大容量光盘，厚度仅0.2mm，单层双面的最大容量为50G，双层双面为100G，叠层使用100张，最大容量大10TG。 日本智能光盘株式会社今年推出了“电脑盘”新光碟技术，可直接在光碟上嵌入芯片，这与博通的技术一样，都是光存储产业的革命性创新。 在蓝光存储领域开展国际合作，特别是进行中日技术交流，对促进中国光存储事业的发展，推进蓝光存储产业化，至关重要。 日本SPINET公司是一家世界领先的蓝光存储研发企业，拥有多项蓝光存储技术专利，该公司首席执行官保坂功认为，要实现蓝光存储的产业化，就要在研发、生产和销售过程中积极开展协作，包括国际合作。如果发达国家自己拥有专利技术优势，争得制定国际标准话语权，就可能迫使后进的发展中国家企业支付技术使用费，增加开发生产成本，加大推广风险。中国是世界上最大的发展中国家，也是蓝光存储产业最大的市场之一，毫无疑问，中国应该参与BD国际标准的制定，拥有自己的话语权。有中国参与的标准才是真正的国际标准，才能为新兴工业化国家、金砖四国，甚至非洲等发展中国家所采用，才能真正促进BD产业的发展。 中国光盘产业，现在已经拥有了第三代光盘生产的雄厚技术储备和基础。 清华大学光盘工程技术中心对第四代和第五代光存储技术已经进行了多年的理论研究，取得了多项理论研究成果；中科院上海光机所也对超分辨光盘技术进行了长达十年的研究，他们也取得了多项理论研究成果，为中国发展自己的新一代光存储产业，构建自己的知识产权框架奠定了坚实的基础。 在国内的硬件厂家中，中国华录集团有限公司等拥有VCD、DVD、BD播放机和刻录机、激光头物镜、DVD激光头等关键件的多年生产经验，据报道华录将于今年年底开始批量生产BD激光头。另外，德赛电子、步步高的BD蓝光播放机也早已推向市场。 目前国内有130多个厂家可以生产CD、DVD、BD光盘。广州三力声像自主研发生产的CD、DVD光盘生产线，不仅打开了国内市场，而且远销印度、东南亚、俄罗斯、朝鲜等国家。今年三力将推出自己研发的BDR光盘生产线。目前国内仅三力CD、DVD、BDR光盘生产线的总产能，就已经超过每年2亿张。东莞宏威数码机械早在2006年，就已经成为世界第二大光盘设备制造商，它们自己研发生产的CDR、DVDR光盘生产线，已经在国内外（包括阿根廷、巴西、俄罗斯、印度、东南亚、德国等国家和地区）的光盘厂使用多年，它们自己研发的BDR光盘生产线在2009年开始生产BDR光盘。目前国内使用宏威CDR、DVDR、BDR光盘生产线的总产能，已经超过每年8亿张。在光盘生产用耗材方面，浙江安瑞森自己生产的CD光盘保护层材料、DVD光盘粘合层胶水，已打开国内外市场，远销美国、欧洲、印度等国家的光盘厂。他们自主研发生产的BD光盘用0.1mm覆盖层胶水，也在今年投产。目前安瑞森耗材的年生产量，已经超过5万吨。 国内的光盘产业现在已经拥有了第三代光盘生产设备、第三代光盘生产材料、第三代光盘播放机和刻录机、第三代光盘产业用激光头等关键件自主研发生产的能力，具备了冲击第四代、第五代光存储技术的条件、实力与能力。5 结论在以CD、DVD、BD为代表的前三代光存储产业中，由于中国没有自主知识产权的核心技术，虽然在CD、DVD方面成为了产业大国，但没有做成产业强国。在BD方面，离做成产业大国还有相当的距离。 在现有的存储技术中，磁存储的硬盘、半导体存储的U盘（含SD卡）、光存储的光盘三者并存。但是，磁存储和半导体存储一样，遇到强电磁场冲击时信息会消失，而且信息可以随时改写；只有光存储，才可以做到只读，以及一次写入后不可改写。因此，光存储是最安全的。而蓝光存储是光存储中的翘楚，它以其大容量和低成本称雄于存储领域，它是信息产业界的颠覆性技术，是信息化的基础和核心。 通过