是谁在催生下一代 DVD ?
CD 光盘在 1980 年问世,接替它的 DVD 则是在 1995 年统一规格,两者相差了 15 年,而仅隔 7 年之后, DVD 的接班人就已经浮出水面,虽然在 CD 出现不久也有高容量光盘技术出现,但完成度与样品化进程从没有像这次这么快,并且又是两个格式打得不可开交,激烈程度不亚于当初的 DVD 争夺战。而且这次竞争的主角,仍是那对老冤家——东芝与索尼,并且还有一个新生力量——中国台湾……
要回答这个问题只需回顾一下现在的 DVD 为什么诞生即可。没错,又是影音娱乐业,但这次的主角不是电影而是电视。
在 2000 年 12 月 1 日,日本的数字卫星广播 ( BS Digital , Broadcasting Satellite Digital ,下文简称 BSD ) 启用,正式揭开了高清楚电视( HDTV , High-Definition TV )时代, 全日本的媒体都以最大的篇幅报导。日本所采用的系统不但同时具备了电视广播、数字声音广播、信息广播,甚至于按次计费的互动功能都已经支持。由于参与各类广播节目的电台甚多,有许多免费的频道可供观赏,因此 BSD 一开播,立即引起了抢购 BSD 相关器材的热潮;凡是 BSD Tuner 、 BSD 电视机,甚至连过去一直都不看好的 D-VHS 录放机,现在纷纷都增添了可录 HDTV 的 HS 模式之后重新登场。之后美国的 ATSC ( Advanced Television Systems Committee ,高级电视系统委员会)的 HDTV 标准以及欧洲的数字视频广播系统( DVB , Digital Video Broadcasting ) ,也开始被使用者所接受,非凡是 BSD 发展之今在 日本国内的相关器材使用数量约有 500 万台。
小资料: DVD 的历史与简介
九十年代初,美国电影制片业顾问委员会起草了一份代表好莱坞七大电影制片公司的愿望书,其中一项就是要求能在一张 CD 中记录一部标准长度( 135 分钟)的视频节目,并要求高于 LD 的图像和声音质量( 1990 年中旬提出此要求, 1994 年正式得到确定)。要知道 VCD 的图像分辨率只有 352 × 240 ( NTSC 制式)或 352 × 288 ( PAL 制式),显然单从视频性能就不能满足上述要求。鉴于好莱坞影视集团在世界娱乐业中的影响力, 硬件厂商又开始了新的努力,可以说这就是研制 DVD ( Digital Versatile Disc ,数字通用光盘,早先被命名为 Digital Video Disc ,即数字视频光盘)的动因。
与此同时, MPEG 工作组在 1991 年也开发出了 MPEG-2 压缩编码方案,在相同的分辨率下,它比 MPEG-1 有高得多的压缩质量(平均压缩比约为 1:40 ),但是,假如采用高分辨率(后来 DVD 的分辨率是 720 × 480[NTSC 制式 ] 和 720 × 576[PAL 制式 ] 的分辨率),存储媒介的容量就必须更大,数据率更高(每秒钟最高近 10Mb ,而 VCD 只有 1.15Mb )。但前提是当时为了照顾现有设备和 CD 光盘的可使用性,而采用了 MPEG-1 标准。若要采用 MPEG-2 标准就必须开发容量更大的光盘和全新的读取和刻录设备,因此研制大容量光盘系统成为第一要务。
1994 年 12 月 16 日,索尼公司( SONY )和飞利浦公司( PHILipS )率先发表了“单面双层 12CM ( 5.25 英寸)高密度多媒体 CD 的格式与技术指标”,简称多媒体光盘系统( MMCD , Multi Media Compact Disc ),可以说这是第一个提出来的 DVD 技术规格。紧接着,在 1995 年 1 月 24 日,另一电气巨头东芝公司( TOSHIBA )就发布了另一个 DVD 规格——“超密度光盘系统”,简称 SD ( Super Density ,时至今日,这一简写仍用在目前东芝公司的相关 DVD 产品的型号中,如 DVD-ROM/RAM/RW )。两家集团相持不下,最终在 IT 界与娱乐界的双方压力下,于 1995 年 9 月 15 日达成了统一标准。标准容量 4.7GB ,并最高可到 17GB ,但由于生产工艺的问题,双面双层( DVD-18 )的产品目前还很少看到。
由于在标准制定中是由两个对立方相互妥协而成,所以在后来的 DVD 刻录标准之战中,索尼与飞利浦出走而成立了 DVD+RW 联盟,从而出现了 DVD-R/RW 、 DVD-RAM 、 DVR+R/RW 三大规格。
DVD 与 CD 的技术参数比较
参数
CD
DVD
光盘直径
12CM
12CM
记录层数
1
1 或 2
读取面数
1
1 或 2
基板厚度
1.2mm
0.6mm
每面记录层数
1
2
标准容量
0.68GB
4.7-17GB
旋转转模式
CLV
CLV
数据轨道间距
1.6μm
0.74μm
最小记录点长度
0.83μm
0.4μm
最低线速度( M/s )
1.3
3.49
激光波长
780
635/650
物镜 NA
0.45
0.6
信号调制
EFM
EFMplus
错误纠正
CIRC
RSPC
第三层 ECC
CD-ROM
不需要
子代码 / 轨道
Yes
不需要
注: 1 、 CLV 是 Constant Linear Velocity (恒定线速度)的简写
2 、 EFM 是 Eight to Fourteen Modulation ( 8-14 调制)编码技术的简写,将 8bit (一个字节)数据重新编写(调制)成 14 位代码。实际上应该称为 8-17 ,因为在 14 位代码的基础上还要加入 3 个填充码
3 、 NA 是 Numerical Aperture (数值孔径)的简写,代表了物镜聚集激光的能力,由于激光在光盘上的照射 光斑(形成记录点)直径 =0.61λ/NA ,即与激光波长 λ 成正比,与物镜的数值孔径 NA 值成反比,所以 NA 值越大,越有助于缩小信息点宽度,从而提高存储密度
3 、 EFMplus 是在 EFM 基础上改进的编码方式,一般简称为 8-16 ,将 8bit (一个字节)数据重新编写(调制)成 16 位代码
4 、 CIRC 是 Cross interleaved Reed-Solomon code (交叉交错式理德 - 所罗门编码)的简写
CD (左)与 DVD (右)记录点大小与轨道间距比较
但是,为了保存这类的高画质节目,传统录像带在使用上仍有很不多不便,此时人们又想起了光盘(当时连 DVD 录像机都没出来),它可以进行非线性编辑,并且记录层与记录设备(激光头)并不接触(录像机可不是),数据的耐久性更强。这样,对可记录高画质 ( Hi-Vision ) 信号的数字影像光盘系统的需求因应而生。
要知道, HDTV 必将在全世界普及,若光盘录像机能像 VHS 那么普及,这个市场所意味的财富就是相当惊人的,至今也没有一个准确的数字能表明这个市场的巨大潜力,不过我们只要看看四周朋友中录像机的普及率就可以预见一二了。追逐财富的商人们是不可能放弃这个机会的。这就是促使 DVD 接班人提前登场的原始动因。
由于数字卫星广播中 HDTV 的数据传输速率 (DTR , Data Transfer Rate) 至少为 23 Mbps ,是目前 DVD 速率的两倍多,所以假如要储存超过两小时 HDTV 等级的高画质影音节目(业界的标准是 133 分钟),记录光盘的可用容量必须超过 20GB 以上。为了达到更高的容量,在未来的市场先发制人,以往就暗暗较劲的厂商间又开始了新的角力。
东芝抢先 索尼在后——蓝光盘横空出世
一、东芝领先一步
东芝在取得 DVD 之战的胜利后,不仅升任 DVD 论坛技术委员会主席,而且也从光存储界异军突起。为了保住自己的有利地位,东芝一直没有放松过对新技术的开发。终于,在 2002 年年初,它开始抢先发力。应该说它是最先声张下一代 DVD 的厂商。
在 2002 年 1 月 8 日至 11 日在美国拉斯维加斯举行的“ 2002 International CES ”上,东芝率先展出了使用蓝色激光器(又称蓝紫色),将单面单层的存储容量提高到 30GB 的新一代光盘系统,这一容量可以录制 3 小时左右的 HDTV 节目图像。而在这此之前,东芝曾在 2000 年 4 月举行的国际会议“ ODS 2000 ”上( ODS , Optical Data Storage ,数据光存储),发表过单面单层的存储容量分别为 25GB 与 28GB 的光盘。
东芝最早推出的 30GB 光盘系统样品
东芝最早展出的蓝色激光头组件
东芝的这一设计的主要特点就是采用了蓝色激光和 0.85 的 NA 值。然而, NA 值的提高虽然可以有效的缩小激光点,但也会造成光差增加,也就是造成波前相差。因此当光盘片本身产生扭曲、轴心不正等情况时,盘片对于倾斜的容许度( Disk Tilt Tolerance )α =1/(t)(NA) 3 ,也就是和盘片基板厚度 t 及 NA 值的 3 次方成反比。因此在固定 NA=0.85 的条件下,必须降低基板厚度 t 。东芝为了解决这个问题,和当时也在开发大容量光盘系统的飞利浦、索尼所采用的技术一样,将光盘的信息层保护基板的厚度设计为 0.1mm ,借助这层经过非凡设计的超薄型可透光保护层架构,以大幅降低激光照射角度偏离 90 度正常状态下的相差问题,进而有效的解决之前 DVD 规格在使用 0.6mm 厚度透光基板时,一直困扰的数据再生错误的问题。不过,东芝没有发表正式的规范,只是表示会提前向 DVD 论坛提交申请,这说明东芝预备在未来的标准制定中先行一步。
但是,索尼公司也没有闲着,早在 1998 年,索尼与飞利浦就率先发表了下一代光盘的技术论文,并联合飞利浦与松下公司也在开发着单面单层实现 23GB ~ 25GB 的技术方案。并且在 2 月份给业界带来了一个惊喜。
二、索尼后发制人 蓝光盘诞生
在 DVD 争夺战中的失败一直是索尼的一大教训,那就是盟友太少,并且由于自身的清高而不注重拉拢,这次索尼则是早就做好了充分预备以开始新一轮的进攻。 2002 年 2 月 19 日,以索尼、飞利浦、松下为核心,联合日立、先锋、三星、韩 LG 、夏普和汤姆逊共同发布了 0.9 版的 Blu-ray Disc (简称 BD )技术标准。 Blu-ray 是 Blue Ray (蓝光)的意思,因此 2 月 19 日也正式表明下一代 DVD 候选人——蓝光盘的诞生。
BD 的技术规格表
容量(单层 / 面)
23.3 / 25 / 27GB
激光波长 /NA
405nm/0.85
数据传输率
36Mbps
盘片尺寸
直径 120mm /厚 1.2mm (含 0.1mm 保护层 )
记录膜材料
相变材料
轨距
0.32 μ m 沟槽记录
最小记录点长度
0.16 / 0.149 / 0.138 μ m
信号编码
游程限制编码 RLL ( 1,7 )
视频编码
MPEG-2
光盘卡匣
需要(长 129 × 宽 131 × 厚 7mm )
BD 所使用的光盘匣
该规格共预备有单面单层记录容量为 23.3GB 、 25GB 、 27GB 的 3 种类型可擦写光盘。光盘生产厂家可以根据技术水平进行选择。除可擦写光盘之外,还计划依次投产播放专用光盘、追记型光盘(就是一次刻录型)、单面双层容量为 50GB 的可擦写光盘等。这一点就比 DVD 当时要考虑周全得多,目光也更长远,使得日后的发展有了更为可靠的基础,不会再像 DVD 那样,出现只读光盘一个标准,刻录光盘三分天下的局面。目前 BD 最为可行的最高容量( 27GB )大约相当于现行 DVD 的 5 倍。这一容量足以保证在画质不变的情况下,录制两个多小时的 HDTV 节目。
在 DVD 时代就已经是巨头的 9 大公司如今联手,成立 BD创始人组织(简称 BDF,Blu-ray Disc Founders),也许预示着 DVD 论坛之后的一个新王朝
BD 集团随后在 2002 年 6 月 14 日向外正式发售 BD 规范 1.0 版,一共 3 册共 5000 美元,至此标志着 BD 的设计已经完全确立下来。看着自己在新一代光盘开发出如此领先并且有众多重量级厂商跟随,索尼的心情自然不言而喻,终于在 DVD 争夺战之后出了一口恶气。在今年的 5 月 28 日,日本另一家闻名的电气厂商三菱电机( Mitsubishi Electric )也公布加入 BDF 并成为第十名创始者,从而进一步增强了 BDF 的实力。
小资料:索尼松下的恩怨情仇
从渊源已久的录像机制式“ Beta 对 VHS ”大战,到数字时代 DVD 规格的主导权之争,索尼和松下在 AV (视听)设备领域的规格制定上可谓是一对老冤家。
但是,在 BD 规格制定上,这两家公司却划时代地首次走到了一起。而主动提出进行此次具有历史意义的联合的是一向自视颇高的索尼。索尼对自己的技术拥有绝对的自信,对向其他公司妥协极其反感。索尼始终认为,只要自己开拓出新的市场,需求就会接踵而至。与此相反,松下最重视的则是“来自市场的反应”。两公司的作风宛如水火不相容,因而此次索尼向松下抛出的橄榄枝,可以看作是索尼战略的历史性转变。
据熟知索尼光盘开发一线情况的有关人员透露,索尼早在 1998 年就已大致确立了与松下联合的方针:“在 DVD 规格大战中,索尼输给了松下、东芝、日立阵营,极大地伤害了索尼治理层的自尊。因此对产品开发一线下达了‘下一步无论如何都要和松下携手确保获胜'的指示”。
索尼这种“自己提出的规格高于一切”的荣誉感源自于 1980 年和荷兰飞利浦共同提出的 CD 规格,以及由此在音频领域开创出的数字化时代。直径 12cm 的聚碳酸脂圆盘、数字数据通过光盘上的凹凸记录,使用激光照射来读取反射光的基本构造都是索尼和飞利浦当时确定的。可以说,“在索尼的技术阵营里,存在着与飞利浦共同开辟了当今光盘市场的自豪心理”。
然而,在影像用 DVD 规格方面,索尼和飞利浦于 1994 年底提出的 MMCD 规格,败给了松下、东芝等议定的 SD 规格。尽管索尼阵营强调与 CD 兼容等技术上的优越性,但左右好莱坞的大多数美国电影公司都加入了松下、东芝的阵营,这就导致了索尼的失败。
曾经在录像产品规格大战中,即使在 VHS 阵营占据优势的情况下仍不服输的索尼,但在 DVD 规格的竞争中与好莱坞为敌时,治理层也丧失了斗志。结果只是在松下、东芝阵营的 SD 规格中,采用了索尼、飞利浦所提出的 MMCD 规格中的极少部分,保住了一点面子而已。
当时,刚刚于 1995 年 4 月出任索尼总裁的出井伸之(现董事长兼 CEO )对无法接受这一现实的开发技术人员说:“开发一线没有过错。但做买卖的话不争第一就毫无意义。不要灰心,争取下次取胜”。
即使优秀的技术,但仅靠技术却无法在规格大战中获胜,现实就是这么残酷。耗费大量人力物力开发出来的技术被毫不留情地抛弃于市场之外。对于索尼而言,这就是 Beta 规格竞争失败后获得的深刻教训。这一切都驱使索尼在新一代光盘规格大战中要争取到“松下的支持”。
在索尼和飞利浦于 1998 年率先在业内发表了学会论文。那时激光器领域龙头企业日亚化学工业( Nichia Chemical ) 的蓝紫色激光的性能尚未达到实用水平。
进入 2000 年以后,蓝紫色激光的性能提了,实用性试验也可以按计划进行。此时,除松下之外,日立、先锋、夏普、韩国的三星电子和 LG 电子、法国汤姆逊多媒体等也陆续加入了 BD 阵营。
而松下的新一代光盘开发负责人、媒体控制系统开发中心所长田中伸一表示:“我认为索尼的规格是实现高密度记录的最正确做法”,这表明松下加入索尼阵营的最重要原因在于技术方面的考虑一样,结果便是与索尼一拍即合并成为 BDF 的领导厂商之一,在 BD 的技术开发与完善中起到了不可替代的作用。
Blu-ray Disc 部分新技术简介
其实,假如从研发的时间看, BD 并不是什么新的技术,在 90 年代末就已经有了多种 BD 的设计原型。作为 BD 的主力研发厂商,松下公司在当时的技术文档中就提到了 BD 的设计,并对 4 层相变记录层技术进行的探讨。
在松下公司的早期文档中,就已经有 BD 设计的影子,表中的 ROM 是指 DVD-ROM 、 RAM 是指 DVD-RAM 、 WO 是指 DVD-R。现在看来,其中的有不少设计都与 BD 相符。从轨道间距、 NA 值、记录点大小方面就能理解到它的意义。
CD 、 DVD 与 BD 之间轨道间距、 NA 值与记录点的区别
DVD 与 BD ( 27GB )存储结构的比较
在存储方式上, BD 仍然使用沟槽进行记录,而与以往最大的不同就是在于地址信息是采用基于 STW+MSK 技术改良后的 ADIP 方式存储在轨道中的。 STW 是松下公司开发的一种地址调制技术, MSK 则是由飞利浦和索尼曾经提出过的方式,全称为最小频移键控,特点是 S/N (信噪比)较高,适用于获取位置信息,而真正起到标明物理地址的则是 STW 技术。
STW 的全称 SawTooth Wobble (锯齿抖动),它是通过轨道边缘的锯齿方向来表示地址信息一种技术。
早期的 STW 设计,由 36 个方向一致的抖动锯齿合成一 bit 的数据,完整的地址信息由 51bit 组成,在 BD 的规范中,改为使用 56 个抖动锯齿合成一 bit 的数据。在这 56 个抖动中,利用 MSK 和 STW 两种方式来嵌入上述的 1 位地址信息。 56 个抖动可分为利用 MSK 方式调制的区域和利用 STW 方式调制的区域,前者通过 MSK 方式调制来确定抖动位置、后者则是利用 STW 方式的“锯齿”方向来判定“ 0 ”、“ 1 ”信息。
STW 的检测原理,轨道的抖动外形由一个正弦波形和一个方波形组成,在方波形区所回馈的检测的频率是正弦波形区的 10 倍,带通扫描信号频率与正弦波形的抖动频率一致,这样在通过方波形区时,就会行成回馈信号的差异,从而可以来判定锯齿的方向,并依此获得 0/1 信息
松下认为,与现有的其他寻址方式相比, STW 在性能与兼容性方面做到了最好的平衡,更是多层记录时的首选方案。
与 CAPA 、传统 ADIP 、 LPP 相比, STW 的综合性能最佳
另外,在大容量 BD 盘片的开发上,松下也领先一步,率先于 2002 年 9 月 17 日展示了单面双层( DVD-9 的后代) 50GB 的 BD 光盘,进一步确立了其在 BD 阵营中的三大核心的地位。从中可以体会到,无论是在 DVD 的争夺战还是新一代光盘开发中,这位消费电子领域的领袖所起到的重要作用。而东芝失去往日的这一重要伙伴,会怎样呢?
松下公司推出的单面双层 50GB 光盘
倔强东芝 绝地反击——AOD诞生
其实,东芝也收到了索尼发来的加盟邀请,但它并没有参加,按照东芝的说法是:“与现有 DVD 一样,新一代规格应该在 DVD 论坛上讨论”。这不禁让人想起它的 DVD 论坛技术委员会主席的身份。而东芝的拒绝参与也就暗示着离新一轮光盘大战已经为时不远了。
不过作为笔者,我倒是非常佩服东芝的勇气,面对九个强大对手仍敢独力挑战,而且行动迅速,使 DVD 接班人之争立即进入了白热化状态。说来也怪了,东芝虽然一直是索尼在光盘规格战中的死敌,可在其他一些领域双方又有很强的合作关系,比如 PS2 游戏机的开发,而且索尼还是东芝半导体产品的最大客户。不过,对于关系到日后光存储产生变革的底层技术,自身的利益就高于一切了。也许,业界的分分合合就是这个道理……
一、自废武功 诀别索尼
在 BD 光盘发布之后的 3 月 13 日,东芝在 CeBIT 大展公布了 110GB 的光盘系统,让人大吃一惊,以为这是东芝反攻的开始。其实这似乎更像是东芝向业界暗示自己的实力。到了 2002 年 6 月,东芝正式公布与 BD 分道扬镳,独自提出了一套新的标准,但令人不解的是,新的标准与 1 月初公布的大不一样。主要的变化就是 NA 值不再是 0.85 而是与传统 DVD 一样的 0.65 ,盘片结构方面仍与 DVD 一样为双 0.6mm 盘片粘贴而成。当时的容量初步定为单面单层 15GB ,单面双层 30GB 。
东芝在 CeBIT 上出的 110GB 光盘
对于 BD 和这个自废武功的决定,东芝数字媒体网络公司首席技术总监山田尚志,以 DVD 论坛技术委员会主席的身份发表了看法。选择这种技术除易于保持与 DVD 的兼容性外,还有如下优点:便于继续使用现有 DVD 光盘的生产设备,便于扩大光盘和物镜的距离( Working Distance ),不需要光盘匣保护等。而另一方面,为了控制由光盘弯曲和扭曲造成的倾斜角,就需要有倾斜伺服装置等。 0.1mm 保护层规格由于对倾斜角的容许量较大,因此不需要倾斜伺服。但是由于 0.1mm 覆盖层规格轻易出现由厚度误差引起的球面象差,所以就必须嵌入补偿装置。
山田尚志强调,东芝公司也对 0.1mm 覆盖层规格进行了两年时间的开发,但通过权衡这两种规格的各种优缺点,最后决定采用 0.65NA/0.6mm 规格。
虽然处于与索尼相对立的立场,但作为专业技术人员,在此之前山田实际上甚至为与索尼技术层进行的规格之争而感到兴奋。“索尼公司一贯采取不认可其他公司开发的规格的方针,因为他们对自己的技术绝对的自信。从这个角度上来说,我尊敬他们,作为一名技术人员,要想进行真正意义上的竞争,索尼是最好的对手”。
山田还回顾了索尼和飞利浦发布 CD 规格时的情形。“那时和现在的情况一样。业内各公司还在举办数码音频唱片( Digital Audio Disc )座谈会进行探讨时,有一天忽然出现了索尼与飞利浦开发成功 CD 规格的新闻报道,而且索尼于第二天便开始办理技术许可。座谈会的成员对索尼抢在其他公司之前先下手为强的举动愤怒不已。然而其技术确实过硬,因此各公司最后还是决定采用”。
山田也明白,在规格大战的最前沿,光说漂亮话是绝对靠不住的。各公司在错综复杂的利害关系中,采取政治行动也是家常便饭。当然东芝也不例外。不过,正因为是被索尼的技术所感动,因此作为一名技术人员,山田当时颇能理解索尼的举动。
不过,这次的情况可就不同了。山田表示“在蓝光光盘中,并没有采用最新最好的技术。只是把控制着 DVD 设备市场一半以上的各主要公司集中起来,一味要求‘规格已经决定快点认可吧',这种做法让人无法接受”。
从山田的表态中,应该能看出促使东芝下定决心自谋出路的原因了。
二、 AOD 向 BD 叫板
东芝提出的方案虽降低了 NA 值,但仍使用蓝色激光以提高存储密度。在存储方式上与现有的 DVD-RAM 一样,为岸 / 沟式。而东芝之所以敢迅速的改变设计思路,是与前期的技术积累分不开的。在 1998 年,还是东芝盟友的松下公司就公布了 DVD-RAM 的发展蓝图,从中可以发现东芝规格的影子。
松下公司在 1998 年就公布了 DVD-RAM 家族的发展规划, 15GB 的规格就是当今东芝新一代光盘标准的原形
在东芝公布独立开发的决定和理由后,它迎来了第一位也是至今为止唯一的一位盟友—— NEC 公司, NEC 也持与东芝相同的开发理念,并也有自己的设计。随后不久,它们就于 8 月 29 日向 DVD 论坛提交了统一后的设计规格。 2002 年 10 月 27 日在法国巴黎召开的 DVD 论坛指导委员会上,两公司收到了所提交规格已获通过的通知。两公司表示,最早在 2003 年 3 月,最晚在 2003 年 6 月发行 1.0 版规格说明书。 同时,它们将新的技术标准暂时命名为 AOD ,即 Advanced Optical Disc (高级光盘系统)。
至此, DVD 的另一位蓝色接班人也正式登台亮相。
东芝展出的 AOD 光盘系统与 15GB 只读型光盘
AOD 的初步规格简介(谨供参考)
容量
只读: 15GB/ 单层、 30GB/ 双层
重写: 20GB/ 单层、 40GB/ 双层(注)
激光波长
405nm
NA 值
0.65
保护层厚度
0.6mm
数据传输率
36Mbps
数据调制编码
RLL 1,7
信道调制频率
66MHz
信号处理方式
PRML
记录方式
岸台 / 沟槽
轨道间距
0.37μm ( 15GB )
最小记录点长度
0.155μm ( 15GB )
视频编码
待定
注:目前最新的情况表明,双层单面重写的容量可能为 36GB ,最终规格要等今年 AOD 规范 1.0 出台后才能确定
由于东芝将盘片上沟槽部份的间隔设计的比较宽,因此可以获得明确的循轨错误信号 (Tracking Error Signal) ,和一般只有使用沟槽记录的规格相比较,推挽方式循轨错误的 S/N 值高达 10dB ,因此即使以后要进一步的再缩小轨道间距,也可以很方便的重新设计。为了保证容量加大后的信号读取质量,还采用了在硬盘中常用的局部响应最大相似技术( PRML , Partial Response Maximum Likelihood )。除此之外,在光盘片的旋转控制方面,也采用和目前 DVD-RAM 规格相同的 ZCLV 方式。在数据的起始结构上, 东芝采用和现行 DVD 相同的策略,因此在各个平台上使用具有高度互换性, ECCB 长度则由现行 DVD 的 32KB ,加大成为 64KB 。 同时在重复读取小区块、大量档案资料时,雷射头不必往返检查档案正确性的 UDF 起始结构,格式效率为 81.6% 。此外,有鉴于光盘片上沟槽和平台的记录材料在记录性能的表现上并不完全相同,因此东芝为了要能够确保两者具有相同的性能表现,还非凡投入了许多新技术的开发,例如直接控制雷射头的雷射振动强度、加强电子回路以及光驱本身的控制技术等。
由于 AOD 的容量相较 BD 要少一些,所以在相同的压缩格式和速率下,它所能存储的影音节目长度要少。为此,东芝与 NEC 也在有意选择 MPEG-2 之外新的 HDTV 信息有编码格式,与此同时, DVD 论坛正在研究由华纳公司提出的将 HDTV 图像存储于现有 DVD-Video 光盘的单面双层媒体(容量 8.5GB )的规格“ HD-DVD9 ”,因此 AOD 将基本上使用与该规格相同的压缩格式。由从事评测研究 HD-DVD9 的 TCG ( Technical Coordination Group )旗下的 AD HOC GROUP “ AH0-8 ”于 2002 年 12 月确定了图像压缩格式,因此东芝与 NEC 也决定尽早制定 AOD 的压缩格式,以弥补在容量上的不足。
小资料: DVD 论坛的组成
DVD 论坛全称为 DVD Forum ,建立于 1997 年四月,前身是 1995 年年底成立的 DVD 社团( DVD Consortium )由十家 DVD 主力厂商组成,又称 10C ,向中国 DVD 厂商收取专利的就是它们——日立、松下、三菱、飞利浦、先锋、索尼、汤姆逊、时代 - 华纳、东芝和 JVC 。目前, DVD 论坛的最高权力机构是 DVD 论坛理事会,除了上述 10 家公司外,新增七家厂商,分别是 IBM 、 Intel 、三星、 LG 、夏普、 ITRI (中国台湾工研院)与 NEC 。
到本文截稿时, DVD 论坛共有 212 家会员公司,而目前另外三个主要的 DVD 刻录研发 / 推广组织—— RWPPI 、 RDVDC 、 DVD+RW Alliance 的所有会员也基本都是 DVD 论坛中的成员,所以说它是对 DVD 发展最有影响力的业界组织并不为过。当然,为了能肩负起“左右 DVD 发展”这个重任, DVD 论坛特为此成立了 11 个工作组( Working Group ),负责不同领域的研究,这个规模也是其他组织不可比拟的。
DVD 论坛工作组的代号与分工
工作组代号
研究方向
WG1
DVD 视频与视频记录应用
WG2
DVD 物理规范
WG3
光盘文件系统规范
WG4
DVD 音频应用
WG5
DVD-RAM 物理规范
WG6
DVD-RW/R 物理规范
WG9
版权保护
WG10
专业应用
WG11
蓝色激光 DVD (也称技术协调组)
业界对 BD 与 AOD 的看法
很多人都认为有了松下的加盟, BD 是胜券在握了,但也未必, BD 有其优点也有其弱点, AOD 有其不足,也有其优势,下面就让我们比较一下。
1 、BD 所面临的挑战
索尼在争取松下的支持上确实取得了成功。但也有人认为:索尼的治理层过于优先考虑如何在规格竞争中取胜,反而丧失了索尼一贯凭借先进技术与对手一决雌雄的魄力。
索尼的一位原技术人也员指出, BD 规格偏离了光盘技术的正轨。“光盘的优点在于,即使有一些污渍和损伤也能照常使用。这应该是自索尼和飞利浦成功开发出 CD 光盘以来就没有改变过的优点。但是, BD 却抛弃了这一优势。假如索尼向松下靠拢这一经营方针导致索尼在技术选择上迷失方向的话,很可能使索尼的企业文化根基发生动摇”。
现行的 DVD 采用的是把两张 0.6mm 的薄盘粘合在一起的构造。 BD 采用的则是在 1.1mm 厚的底板覆盖 0.1mm 厚保护层的方式。通过减小保护层的厚度来应对 NA 值的提供,并借此增大存储密度。但是,由于覆盖层变薄,光盘的耐伤抗污性能随之降低,最初为了保护光盘表面,采用了将光盘放置于光盘盒中的方式。索尼的看法是,“对于电视录像用途来说,能够用笔写上内容名称等文字的盒装型比裸盘用起来更方便。当然,对表面进行硬膜( Hard Coat )处理来增强耐损伤能力的裸盘型,在技术上也是可行的”。
然而,前述的索尼原技术人员却严厉地指出,“减小覆盖层厚度、提高激光聚焦精度自然会提高存储密度。或许在 1998 年的时候只能采取这样的办法。但不可否认的是,这给人以平庸无奇的感觉。丝毫没有索尼的风范”。
实际上,有很多竞争对手也认为 BD 技术未必就那么优秀。
另外,由于 BD 所采用技术门槛较 CD 及 DVD 而言大为提高,也有可能造成产品推广之致命伤。这些都是 BD 不能回避的问题。而且,在产品的进程规划方面, BDF 成员们也不一致,由于 DVD 录像机开始热销,主力之一的松下并不急于推出 BD 录像机,而在 DVD 领域建树不多的索尼、三星等公司则想急切推出商业产品。索尼更是发出了年内推出的誓言。之所以要这么急的推出商业性产品,目的也是先下手为强,越早让它成为市场上的即定标准, BDF 也才会越稳当。
索尼公司在今年 4 月 10 日起就开始销售的 BD 录像机,也是至今为止唯一上市的 BD 录像机
日立
先锋
松下
夏普
三星公司的 BD 录像机—— BD1000 被认为是成熟度最高的产品,令日本同行刮目相看,预计售价 2000 美元
三星 BD 录像机所支持的光盘格式
内置于三星 BD 录像机中的记录播放机构
三星 BD 录像机的激光头组件
25GB 单面单层(左)与 50GB 单面双层(右)只读型 BD 光盘
但是,在 BDF 中,我们能发现它缺少计算机与影音世界的领袖级厂商,而它们才会对新标准的制定起到决定性的作用( BDF 中的成员大多是生产商,只能提供设备,并没有提供需求的能力)。所以,现在就说 BD 肯定是 DVD 的接班人还为时有点早,要知道在媒体界的头号集团—— AOL 时代华纳正身处 WG11 ,在 DVD 论坛的范围内讨论下一代的光盘技术,甚至它还自己提出了 HD-DVD9 标准。所以, BDF 并不是没有隐患。
索尼当然也知道当初 DVD 争夺战失败之要害,而且其在媒体界的实力近几年也大为增强(如 SONY Music 、哥伦比亚电影公司都是赫赫有名的),因此 BD 虽没有向 DVD 论坛提交申请,但绝没有放松对北美媒体巨头的拉拢,这里肯定就不是光技术说了算,厂商间复杂的关系没有几个人能说得清楚。另外,迅速在计算机界崛起的索尼也引起了该行业领导级厂商的警惕,因此这也将增加 BD 在计算机业拉选票的难度。
2 、AOD 的优势与面临的问题
AOD 作为与 BD 竞争的最大法码,就是在盘片制作方法和保护层厚度上与现有 DVD 良好的兼容性,对此东芝与 NEC 列举了 4 大优势:
由于使用现有的 DVD 光盘生产设施,因此可以满足制造商最大限度压缩光盘生产成本的需求
可以轻易的开发出能够播放现有及新一代两种光盘的影碟机
与现有的 DVD 光盘一样,可以轻松生产出不需光盘盒的光盘。可以制造出嵌入到便携影碟机中的超薄型 DVD 光驱
由于可以使用与现有 DVD 相同的方法——将两张 0.6mm 厚的光盘粘到一起,因此可以轻松地生产双层光盘(类似于 DVD-9 )
在 2003 年 5 月 13 日举行的 ODS 2003 大会上,东芝就公布了用现有 DVD 光盘生产设备制作 36GB 容量的单面双层 AOD 光盘,并已进入实用阶段水平的技术成果(在东芝网站上则是 5 月 9 日公布的)。这有力证实了 AOD 将来在生产成本上的优势与广泛的兼容性,并大大降低了生产商的技术门槛。
NEC 展出的用于计算机的 AOD 刻录光驱, BDF 一方目前还没有与之相对应的样品出现
虽然在那些 BDF 成员的眼中,这四点都不值一提,但它很可能就抓住了市场的需求。这可能也是东芝从 DVD 争夺战中总结中“兼容性教训”。另外,不可否认的是,在开发与生产难度上, AOD 比 BD 要低得多,这使得它会比 BD 更轻易得到推广,有降低生产 / 转产成本很有好处。不要小看这类不起眼的,甚至不算先进的兼容性设计,在以量为基准的市场竞争中,成熟的技术往往会比超前的技术轻易取得优势( VHS 能战胜技术上比它更强的 Beta 就是这个道理)。很多厂商也是看重这一点而没有贸然跟进 BDF 。再加上,东芝与好莱坞巨头及计算机业领袖们的良好关系(索尼在这方面则是它们的竞争对手),并且依托于 DVD 论坛虽然松散,但更有利于得到更多厂商支持的讨论平台,还真不好说肯定就会被 BD 打败。
东芝展出的 AOD 驱动模型,其中放置的是 30GB 单面双层只读光盘
与 BD 相比, AOD 的明显不足在于相同盘片结构下容量要少 5-10GB ,虽然在视频方面可以通过采用更有效率的编码方式加以弥补,但假如用于数据存储,那可就是实打实的落后于 BD 了。另外, AOD 的规格制定与产品商业化进程方面要慢于 BD 。假如 BD 率先上市的话,将对 AOD 造成很大影响,究竟市场也有个“先入为主”的习惯,若 BD 因此而成为事实上的标准, AOD 的处境就很困难了。所以,迅速确定规格并加快产品化进程将是东芝与 NEC 的首要任务。不过,东芝与 NEC 似乎对 AOD 的市场定位看得比较靠后,他们认为即使现在生产出来了也不见得会有多大的市场,所以对进度问题他们倒并不担心。东芝计划在 2004 年年底才推出 AOD 产品,这与索尼的急切上市相比,反差鲜明。
半路杀来程咬金——中国台湾 HD-DVD 亮相
早在 2002 年 11 月 14 日,中国台湾工研院( ITRI , Industrial Technology Research Institute )就于 2002 年 11 月 14 日提出了第三个蓝光方案—— HD-DVD ,当时并没引起多大的业界反响。到今年 3 月这个方案已经基本定型,并将具体资料提交给了其所参与的日本记录介质工业协会( JRMIA , Japan Recording-Media Industries Association ),名称暂命名为 Blue HD-DVD (高清楚 DVD )。由于 ITRI 是 DVD 论坛理事会成员,所以也必将会提交至 DVD 论坛讨论。从此, BD 与 AOD 各自又多了一个对手。
HD-DVD 是中国台湾工业研究院下属的光电研究所,联合中国台湾 28 家相关公司共同提出的新一代 DVD 格式,为此他们还在去年建立了一个新的组织—— AOSRA ( Advanced Optical Storage Research Alliance ,高级光存储研究联盟)。
与 BD 和 AOD 相比, HD-DVD 似乎是它的结合体,它提出了两套规范,一套似乎对应 BD ,另一套明确是冲着 AOD 来的。
Blue HD-DVD 规格简表:
Blue HD-DVD-1
Blue HD-DVD-2
盘片直径
120mm
盘片结构与厚度
1.2mm 厚(两张 0.6mm 盘片粘贴)
1.2mm 厚( 0.1mm 保护层)
激光波长
405nm
物镜数值孔径
0.6-0.65
0.85
轨道间距
0.41um
0.33um
最小记录点长度
0.222um
0.176um
调制方式
8/15
数据传输率
25.05Mbits/s
31.59Mbits/s
可用数据容量
17GB
27GB
刻录位置
沟槽
开发计划
只读光盘 0.9 版本
2003 年 6 月
2003 年 12 月
只读光盘 1.0 版本
2003 年 12 月
2004 年 6 月
可重写光盘 0.9 版本
2003 年 12 月
2004 年 6 月
可重写光盘 1.0 版本
2004 年 6 月
2004 年 12 月
其实从光电所的一份内部文件中,可以看到早在 2002 年 7 月,光电所就已经预备好 4 个光盘规格,其中包括与中国大陆合作开发的 EVD ( Enhanced Versatile Disc ,增强型通用光盘)。
ITRI 所制定的 4 种光盘规格
从中可以看出 HD-DVD-1 其实就是 HEVD ( EVD 的高分清楚型),而 HD-DVD 就是现在的 HD-DVD-2 规格
按照 AOSRA 的说法, HD-DVD 的目的主要是为了在兼容目前世界主流标准的基础上向中国挺进,因为中国海峡两岸在这方面有着良好的合作关系。不过,最近的情况表明 HD-DVD 在软件方面有较大的变动,基本上排除了使用 MPEG-2 和 MPEG-4 的可能,将使用 ITRI 自己开发的高级压缩编码技术 AVC ( Advanced Video Compression ,高级视频压缩)。这是一个类似于 MPEG-4 的技术,在 15GB 的光盘上可存储 5 个小时的 HDTV 的节目,而 MPEG-2 只能存储两个多小时的节目。另一方面,新的压缩技术支持多层编码( Multilayer Encoding ),未来的播放设备可以同时调用 4 个程序在一个屏幕上以 4 个独立的画面播放 4 个片段。这 4 个画面的尺寸可以是平均大小的,也可以是一大( Master )三小( Slave ),三个小画面将通过 1 层解码获得,主画面则通过 4 层解码的方式获得。
在版权保护方面,也将使用 ITRI 自己开发的 A3 密码系统( A3 Cipher system ),它将基于高级保密标准( AES , Advanced Encryption Standard )的计算复杂性开发,保护能力更为强大。
由此可见, ITRI 的新一代光盘标准虽然在物理规格上缺乏新意,而且硬件技术也不到领导者的地位(在主轴马达、高精度光头方面 ITRI 已达世界先进水平,但一些要害技术仍受西方厂商的制约,如蓝紫激光器的开发),但在相关软件与逻辑技术开发上有着自己的思路,从而在与 BD 、 AOD 的竞争中独树一帜。相比之下, BD 在软件方面缺少创新,而 AOD 则在容量灵活性与配套逻辑技术方面稍逊一筹。
但是,怎么去协调好自己的两套标准似乎也是个问题,想在一台机器上同时支持这两套标准并不是没有可能,可在开发难度与成本上都将面临严重的挑战。也许 ITRI 就是想细分市场, HD-DVD-2 是面向更高端的设备标准, HD-DVD-1 则可能是近期主推的标准,这从其所列出的开发计划中就可以感觉到,第一套标准要比第二套早 6 个月的时间。然而这种细分,能不能获得业界的承认呢?假如承认,那么它将在两条战线上同时与 BD 和 AOD 竞争,假如不承认,那么与 BD 、 AOD 相比,其优势只在于软件 / 逻辑方面的创意,而这也需要业界的认同。从 ITRI 在世界中的地位来看,要达到这一点恐怕不易。不过,就如 AOSRA 所说,中国台湾的光电产品的供货量在全球举足轻重,而中国大陆的市场也是无可比拟的。这两点也将是 AOSRA 在业界中的最大竞争资本。
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未来走向 统一很难
一、DVD 论坛 尴尬的角色
DVD 论坛的影响似乎从 DVD 刻录标准之战开始,就迅速减弱,事实上也证实,决定产品命运的不是某个行业组织,而是市场(用户)的需求。 BDF 的成员虽然也是 DVD 论坛的会员,但后者似乎对其也没有什么约束力。
其实, DVD 论坛也一直在关注着新一代 DVD 的开发,并成立 WG11 以全力面对蓝色激光 DVD 的研究,但对于 BDF 的标准发布显得有些措手不及。为此, WG11 专门成立小组来负责与 BD 技术的协调,但 BDF 的成员很不给面子,至今没有一家向 WG11 提交技术标准申请。原因很明白, DVD 论坛管不了任何人,厂商只要愿意完全可以单干, DVD 论坛只是一个大家相互交流的平台,能达成共识最好,达不成自己单干也无所谓。 DVD+R/RW 就是一个例子,要害还是在于产品能不能被市场接受,而不是能不能通过 DVD 论坛的所谓认证。
现在大家能理解到 DVD 论坛处境之尴尬,总有那些想强出头的厂商来打破本是一团和气的氛围。不过,就如前苏联解体一样, DVD 论坛分裂出另一个光盘业界组织也是完全有可能的, BDF 就是一个先兆,假如它能成为市场上所默认的标准,那么在下一代光盘产业中,就是 BDF 的天下了。
但是 DVD 论坛中还有很多重要成员没有跟着 BDF 走,比如除东芝之外,论坛十元老中还有时代 - 华纳和 JVC 。此外,在东芝和 NEC 于 2002 年 8 月底向 DVD 论坛提出了新一代规格时, WG11 的 10 家制造商参与了对规格进行了测试(其中包括时代 - 华纳)。由此可见, BDF 并不是非常吸引人的。
二、有可能统一吗?
就目前的情况看,我认为——基本没可能,估计只有通过最后在市场上的表现来决定胜败。因为 BD 的规格已经相对成熟,并且已于今年 2 月 17 日开始对业界进行授权,这表明其急欲占领市场的愿望(授权预示着 BD 市场开始启动)。所以想让 BD 现在向 AOD 或其他标准妥协是不可能的。反过来再看 AOD ,东芝的立场也是非常明确——必须在 DVD 论坛范围内讨论下一代 DVD 标准,而且相关工作已经如火如荼地展开。 DVD 论坛也是想让 BDF 自己来申请,然后再在它的指导下形成统一的规范。但现在看来, BDF 很有想取代 DVD 论坛的意思,所以让 DVD 论坛主动去找 BDF 合解也几乎没有可能。
最近的一件事更能显示出这种较量的激烈,那就是 AOD 未能通过 DVD 论坛理事会的认可。在 17 家理事会成员中,有 6 家投了赞成票(其中包括东芝和 NEC ), 3 家投了反对票,另有 8 家投了弃权票,赞成票未能超过弃权票。虽然我们不知道都是谁投了反对、赞成票,但从 17 家理事会成员的组成来看,有 10 家是 BDF 的成员,还有一家是 ITRI ,正好是 11 家。由此可以想象 AOD 获得通过的难度(估计投赞成票的还有 IBM 、 Intel 、华纳和 JVC )。当然,目前的 AOD 标准只到 0.9 版,未到正式版出台,并不是说没有获得认可的机会,但 ITRI 的标准又有多大的胜出机会呢?以单人之力,对抗 BDF 的 10 家巨头 +AOD 双雄,要想在 DVD 论坛获得新标准的认可,只会比 AOD 更难。在这点上,中国大陆的市场、台湾光存储设备的制造能力都是相对次要的,除非绕开 DVD 论坛另立山头,就像 BDF 一样。
三、谁将是未来的王者?
在未来的竞争中,笔者认为 AOD 仍将争取成为 DVD 论坛的官方标准,而 AOSRA 假如不自立标准,自推市场,那么在这场蓝光大战中的胜率较小。
在目前的竞争态势中, BDF 无疑是胜算最大的,标准完成度最高,产品商品化最快,虽然在技术上缺乏创意,但其团队的实力有目共睹,市场究竟是靠实力说话的。不过,现在需要 BD 产品的市场还远没有出现,这就给其对手留出了宝贵时间。比如新的压缩方式就将是对抗 BD 的有效武器,想一想假如 好莱坞 集团今后全部采用新的压缩方式来制作新一代的光盘, BD 会怎么样? BD 假如想在这方面进行改动,那大家的产品进度也就差不多了。要知道 BDF 在好莱坞的影响力并不是很大,而影音产品的提供者对这种以影音产品为生存来源的产品的影响力是显而易见的。究竟总不能把 BD 当成纯粹的录像机来使吧。
到 2004 年下半年,蓝光产品就将展露锋芒,我们预计 AOD 最终应该会通过 DVD 论坛的认可,目前的现象可能更多的是 BDF 对其的一种拖延战略,在 BDF 成员看来,到时假如 BD 成为市场上的事实标准,那么即使让 AOD 通过认可也没有多大的实际意义了。从这点也可以感觉到 DVD 论坛的尴尬。但也不排除东芝一气之下,也另组联盟的可能,到时市场上的情况就可能有新的变化,究竟这的确是个大买卖,哪个有实力的厂商愿意失去好的时机?只是倘若真的这么干, DVD 论坛也就将成为历史了。
不过,只要 AOD 在软件 / 逻辑方面占优势,并保证在具体使用效果上与 BD 持平,再加上成本的优势, AOD 在市场中的地位也不可轻视。相比之下, AOSRA 的标准也只有更多的在软件方面下文章才能争取更大的主动,而如何利用好中国大陆的关系与市场,也将是影响它成败的一个砝码。
综上所述,在未来的蓝光录像机市场中,很可能会出现两种标准的产品,就像今天的 Beta 与 VHS 家族一样,也许 BD 最终会因为成本的原因而成为 Beta 的替代者,而 AOD 或 HD-DVD-1 会是 VHS 的接班人,双方都大有市场,甚至双方会给竞争对手授权,呵呵,越说越像是一种轮回,不是吗?
结束语:轮回的出色
不管是 BD 死,还是 AOD 亡,或者是它们的结合体, DVD 的接班人已经整装待发了。这对于我们来说,似乎是太快了一些。但业界的脚步是永远不会停留的。竞争与胜败都是暂时的,三十年河东、三十年河西。 VHS 的胜利没有让索尼跨掉, DCC 的失败也没有让飞利浦倒下, DVD 也是如此, 7 年前索尼失利,今天也许就要轮到东芝了,但它也不会因此而关门大吉,后面还有百 GB 光盘的争夺战在等着它们……正所谓君子报仇 N 年不晚,这也是市场竞争中的一种轮回吧。作为最终消费者,忘了这些厂商的恩怨吧,它们只是故事,将成为历史,还是让我们自己遥望一下蓝光盘时代将是怎样的出色……
后记
不出笔者所料,到了2003年11月底,DVD论坛理事会终于批准了NEC和东芝联合提出的新一代DVD规格,并正式命名为“HD DVD”。不过,此次批准的只有其中的播放专用光盘规格“HD DVD-ROM(暂定名)”。此前HD DVD规格实际上已有两次被否决,第三次终于得到了部分批准。
此次批准意味着该规格已间接为影视业所承认。与高质量DVD同样的高清楚度录像规格还有索尼和松下等提倡的蓝光光盘规格,目前该规格尚未得到影视业等的承认。
投票结果是包括东芝和NEC在内的赞成票为8票,反对票为6票,另有3票弃权。相对于2003年9月的上次投票结果,赞成票和反对票分别增加了1票和2票。DVD论坛此前的规则规定,要想得到批准,在17家理事会成员中必须得到过半数即9票的赞成票。因此8票赞成将得不到批准。但是此次干事会修改了规则,弃权票不算。由此以过半数的得票获得了批准。
而可擦写光盘规格“HD DVD-ARW(暂定名)”由于没有满足上述条件,此次没有得到批准。不过,在2003年12月,DVD论坛理事会又新增了三名成员——美国微软、日本三洋电机(SANYO)及美国沃尔特·迪斯尼公司,从而使今后的内部斗争布满了变数。HD DVD-ARW会不会得到批准呢?我相信会的,但到时还有没有实际作用就不知道了。