本文转载自日经BP社
作为取代磁带录像机的录像/播放设备,使用光盘的DVD录像机销售渐旺。2003年度日本供货量达230万部、相当于上年度的2.7倍。现在DVD录像机正在向下一代进化,通过采用激光与光盘领域的最新技术,在存储容量与画质方面进一步攀升。
现行DVD光盘的容量为4.7GB(1G=10亿),可存储约两个小时左右的电影,最近则有望出现可以存储两小时左右高清图像(15~25GB)的光盘与录像机。之所以能有如此长足的进步,主要是因为各电子产品厂商开发的蓝色激光基本完成,DVD的存储容量有望达到目前的10倍。
现行DVD录像机在播放/记录时使用的是红色激光(波长为650nm)。使用蓝色激光后,波长缩短到405nm,可对光盘进行高密度记录与读取。
现有的DVD光盘结构
从记录点的大小来看,目前的DVD为0.4μm(1μm=1/100万m),而蓝色激光为0.14~0.2μm。音乐CD使用的激光波长为780nm,记录点为0.8μm。虽然同是光盘,之所以CD只能存储声音,DVD还能存储影像,就是因为激光和记录层不同的缘故。
在尖端技术领域中说到“蓝色”,最有名的就是用于交通信号灯的蓝色LED(发光二极管)。与蓝色LED自身发光不同,蓝色激光由于是放射光,因此开发相当困难。各电子产品厂商从90年代前期就着手开发蓝色激光,始终未能成功放射出稳定的激光。后来,因蓝色LED而闻名的日亚化学工业最先在长时间蓝色激光领域获得成功,各大厂商纷纷从日亚化学购买样品进行研究,各公司的蓝色激光实用化进程总算有了进展。
似曾相识的规格大战
然而就在使用蓝色激光的DVD录像机具体产品规格制定完毕的时候,却出了意想不到的情况。
业内大鳄索尼与东芝分别提出了不同的技术规格提案,形成了两种规格并存的尴尬局面。两公司在统一规格问题上寸步不让,还分头呼吁其他厂商使用自己的规格。最后形成了以索尼与松下电器为主的“蓝光光盘规格”、以东芝与NEC组成的“HD DVD规格”两大阵营,与在VTR规格上曾经出现过的“VHS对BATA大战”极其相似。
索尼与东芝在1995年就曾围绕使用红色激光的DVD规格发生过严重对立,直到最后才相互妥协制定了统一标准。
那么,现在两家公司为什么又一次开始对抗呢?原因在于双方在熟悉上存在明显差别,东芝认为只有继续目前的DVD规格才是最佳选择,而索尼则认为适合蓝色激光的最新技术才是首选。
BD与HD DVD的光盘结构比较
东芝的蓝色激光规格与现行的DVD规格非常相似,DVD光盘厚1.2mm,激光照射在正中间的0.6mm覆盖层读取记录内容,东芝的规格完全继续这些特点,只是使用的激光从红色激光改为了蓝色激光。
而与现行的DVD相比,索尼提出的新规格在激光照射方式与光盘构造上都大不相同(参照第二页图)。与红色激光不同,索尼方案用蓝光激光照射距光盘表面0.1mm处的记录层来读取数据,原因是这样一来,“即使正在旋转的光盘发生倾斜,因为记录点距表面才0.1mm,所以激光不会偏离,能够准确地对准读取点。另外还可以提高记录容量”(光学系统开发部门负责人山本真伸)。
光盘表面抗灰尘与指纹能力增强
激光的发射点与光盘记录点之间的距离越小,即使光盘晃动激光也可以确保准确地照射。另外,在接近光盘表面的地方设置记录层,激光的透过量相应提高,比起照射深0.6mm的覆盖层,可以通过更小的记录点来提高记录密度。为了能让激光照射在0.1mm覆盖层,索尼在激光与光盘之间设置了两枚透镜,使激光的折射加大,以便准确地照射在记录点上。
其实早在开发红色激光时,研发人员就已经从理论上证实:为了提高记录密度,最好使激光照射位置接近表面,而不是光盘内部。但在制定现行DVD规格的1995年,并没有采用这一照射方式。原因是光盘表面轻易附着尘埃与指纹等,可能会损伤记录层。
但是后来索尼开发成功了特有的表面抗污保护技术,解决了这一问题,从而在距表面0.1mm处成功地制作了记录层,使记录容量一举提高到25GB。“25GB完全可以记录两个小时的高清电影”,山本介绍说。
索尼实现50GB的容量
索尼的新规格也给松下电器的研发动向带来了影响。松下从90年代后期开始,分别对蓝色激光照射0.1mm与0.6mm处的覆盖层进行研究,分析哪种方式更具有优势。在研究过程中,得知索尼开发了保护表面的技术。松下媒体控制系统开发中心所长田中伸一说到,“开发红色激光DVD时,就不仅对0.6mm、还对靠近表面处设置记录层进行了研究。由于索尼发明了保护光盘表面的技术,因此两公司决定联合制定规格”。
松下的加入,使索尼的研究有了突破性进展——在用于蓝色激光的光盘上,成功地开发了在一张光盘拥有两个记录层的“双层技术”,将记录容量一举提高到了50GB。这种双层技术是在距光盘表面75μm与0.1mm处各设置一个记录层获得的。以前激光通过两个记录层时,透过率与反射率会降低,第二层的记录容量要少于第一层。但是,田中开发出了调整激光输出功率的技术,使得第一层与第二层能够记录相同的容量。
虽然索尼与松下强调改变光盘的记录层位置可以提高性能,增大容量,但东芝与NEC却有不同的见解。
东芝首席技术总监山田尚志与NEC媒体情报研究所常务专家福地弘道认为,“蓝色DVD规格与现行DVD规格密切相关是非常重要的,蓝光光盘在这一点上令人不放心”。
对于索尼方面提出的使用两枚透镜的提案,山田指出,“折射率太大,激光照射的位置可能会偏离”。NEC的福地也对索尼的技术感到不安,“光盘的表面,真的沾不上灰尘吗”?他认为比起有众多未知因素的新规格,还是以现行DVD规格为基础的制定新规格令人放心。
另外,东芝与NEC在开发蓝色激光时并没有刻意追求光盘的大容量。目前东芝开发的蓝色激光DVD容量为15GB,比索尼少10GB,虽然NEC也提出了新的记录读取技术方案,开发了双层记录方式,但容量也不过30GB。还有虽然光盘两者都是象山谷那样的凸凹槽型,但东芝的方案是在凸凹槽上均有记录点,而索尼只是在凹槽上记录。
东芝方面之所以没有刻意追求大容量,原因还在于MPEG(动态图像压缩技术)的进步。比如对于以山为背景的奔跑中的马匹,运动中马匹的图像信息一直在变化之中,而固定不动的山体这部分仍是以前的图像信息,这样就可以减小动态图像的信息量。东芝表示,“使用MPEG技术,15GB也可以记录两个小时的高清楚度影像”。
东芝重视的是兼容性
另外,东芝的山田还强调,“使用红色激光的现行DVD的销售还在增长,不可能一下子被蓝色激光产品所取代。这样假如红色与蓝色激光的规格具有兼容性,生产厂商的制造设备可以继续使用,这样就可以提高现有资产的利用率”。
索尼去年就已经在高端品牌“Qualia”中,推出了蓝色激光DVD录像机,今年还要推出新机型。松下也于7月打响头炮,两公司的产品既支持红色激光也支持蓝色激光。“必须要有面向高清楚度电视节目的高性能机型”(松下的田中)。此外,索尼和松下还呼吁个人电脑与电机厂商使用蓝光光盘规格,得到了美国戴尔与TDK等13家公司的支持。
东芝的目标则定在“05年下半年”,NEC的目标也是“05年秋季”(福地)。虽然目前HD DVD阵营只有两家公司,但东芝表示“在DVD论坛中,有20家闻名电机与个人电脑厂家加盟,希望与目前规格兼容的新规格能得到更多厂家的理解”。
今后高清楚度电视节目将会增加,假如微波数字广播电视也开始的话,希望能清楚播放高画质电视节目录像与电影的需求势必增加。假如使用蓝色DVD的消费者越来越多,就可能对两种对立的规格生产疑问与不满。那样的话,或许会象往年红色激光那样,在兼容性方面出现厂家的再次合作。