【doc】 蓝光光盘技术
蓝光光盘技术
蓝光光盘技术
[文/江门市广播电视台赵汝棉郭梁]
1引言
蓝光,又名蓝光光盘(BD),是下一
代光盘格式的名称.这个标准是由13家
业内领先的消费电子及个人电脑厂商制定
的,成员包括:戴尔,惠普,日立,LG电
子,松下电子,三菱,先锋,飞利浦,三
星电子,夏普电子,索尼,TDK和
舢s0n.这种格式可以录制,重录及回
放高清电视,一张27GB的蓝光光盘可以
录制2小时的高清电视节目,或者超过13
小时的标清电视节目.(见图1)
2OO2年2月19日,日本(索尼,先
锋,松下,夏普,日立),韩国(三星,LG
电子),荷兰的飞利浦,以及法国的汤姆
森,九家着名AV设备制造公司(统称9C)
对使用蓝激光作为光源的新—代大容量光
盘的基本规格”蓝光光盘”(Blu-rayDisc)
达成了协议.2OO2年6月开始向有意签署
使用授权
的设备制造商及媒体制造商
公布规格
并提供使用授权合同.
除了索尼等9大厂商推出的蓝光光
盘(BD)2_9F,东芝与NEC公司联合于
2002-~8月19日提交的AOD(后来~EDVD
论坛旗下更名为HDDVD)
之外,
2OO2年11月14日,中国台湾工研院与台
湾AOSRA-tl~出了自己的}?)-DVD设计
方案,它们都使用了405nm的蓝紫色激
光.
2蓝光光盘的主要技术
(1)蓝光光盘的舰格
单面单层容量:27G
激光波长:405nm(蓝紫色激光)
数值孔径(NA):0.85
数据传输速率:36Mbps(1x)
光盘直径:120mm
光盘厚度:1.2ram
透明保护层厚度:0,1ram
记录机相变记录(可重写光盘);
烧蚀或合金化(一次写入光盘)
记录方式:槽内记录
轨道节距:0.32tim
最短凹坑长度:0.138tim
记录密度:19.5Gbit/’ln2
视频记录格式:MPEG-2视频
音频记录格式:AC3,MPEG一1,
Layer2,etc.
视,音频格式:MPEG-2编码数据流
盘盒尺寸:129×131×7mm
(2)栩变光盘技术
蓝光光盘技术属于相变光盘(Phase
ChangeDisk)技术,它与传统光盘记录不
同,传统光盘的记录和读出原理是利用磁
技术和光技术相结合来记录和读出信息,
而相变光盘的记录卖出原理只是用光技
术来记录和读出信息.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
写操作时,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;读操作
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.
(3)蓝光光盘的结构
蓝光光盘生产过程,如图2.
蓝光光盘的保护层
蓝光光盘相对敏感的有:划痕,灰尘
和手印,解决方法有:强纠错码,硬涂层
和随意的光盘盒.光盘盒可以保护光盘防
止划痕和手印.如果没有使用光盘盒,可
以使用硬涂层.光盘不会造成任何划痕
(见图3).根据抗磨损性测试,利用砂轮
磨损蓝光盘,有硬涂层的蓝光盘只有一点
点磨损,但是错误标记率在千分之四以
下;没有硬涂层的蓝光盘磨损的部分不能
读取数据.
3蓝光光盘技术
与其它DVD技术的比较
lIj传统DVD技术的比较
蓝光光盘采用波长为405nm的蓝紫
激光器作为读写光源,物镜的数值孔径是
0.85.蓝光光盘的直径是120mm,和现有
的CD,DvI)卡日同.光盘的厚度也是1,2mm,
但它是由基片和0.1mm的透明保护层构
成.为了防止盘片表面因指纹及灰尘等附
着物引起误码率增大,盘片放在盘盒中.
一
张光盘的单面单层容量是27GB,可记
录2小时高分辨率数字视频图像.蓝光光
盘采用MPEG-2编码数据流压缩技术,与
数字广播视频记录兼容.数据传输速率为
36~or,s,约是DVD的三倍.此外还采用
特有的ID写入,以实现高质量版权保护.
(1)通过使用波长更短的紫蓝色激
光,和0.85光圈数值的激光聚焦物镜,蓝
光光盘成功地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,从而减
小了蓝光光盘数据记录层上用于记录数据
的记录点的大小;而更小的数据记录点,
让蓝光光盘在相同的数据记录轨道上可以
刻录更多的数据记录点.
(2)在蓝光光盘上,数据记录轨道
间的距离被减少到0’32,几乎只有常规
DVD的一半.数据记录轨道间更近的距
离,让蓝光光盘在相同的盘片面积上可以
有更多的数据记录轨道.
(3)通过应用厚度仅有0,1ram的表
面透明保护层的结构,蓝光光盘减少了在
使用过程中由于光盘摇动而产生的失常现
象,这让光盘有更高的读取质量,因此也
就可以增加光盘上记录数据的密度.而厚
度更薄的0.1ram保护层,则保证盘片上更
高密度的记录数据可以被准确地读取.
(4)蓝光光盘的容量
蓝紫色激光是被用作下一代大容量
DVD开发时的主要光源技术,特别是在开
发多层光碟部分.单面蓝光光盘达到了
27GB高容量数据存储洼能,可存储2小时
的数字高清晰度电视节目或超过l3小时
的标准电视节目WHS/标准画面质量).使
用蓝紫色激光光源,能够在双层架构上实
现45GB,以及在四层架构上实现90GB的
容量.目前已完成的技术中,能达到量产
的是采用凹槽记录
方式的”蓝色光碟”,
它能在双层架构上
达到27GB,四层架
构上达到54GB容
量.而多层架构则是
被视为增加储存容
量的最佳方式.
HDDVD技
术的比较
(1)在光盘结构
方面,蓝光光盘完全
脱离了DVD光盘0,
6ram+0.6mm的设
计,采用了全新的1,
lmm盘基+0.1mm保
护层的结构,容量更
大并配合高NA值保
证极低的光盘倾斜
误差.0.1mm覆盖保
护层结构由于对倾斜角的容差较大,不需
要倾斜伺服;但是由于0.1n1I11覆盖保护层
的厚度误差会引起球面像差,必须嵌入补
偿装置,因此采用0.65NA/0.6mm规格.
而HDDVD使用了传统DVD的设计,
采用由两片厚度为0.6mm基片粘合而成的
覆盖保护层结构,使用数值孔径为0,65的
物镜来读/写数据.这种结构的优点除了
易于保持与DVD的兼容性外,还便于继
续使用现有DVD光盘的生产设备,有利
于扩大光盘和物镜之间的工作距离,不需
要光盘盒但是为了控制由光盘弯曲和扭
曲造成的倾斜角,读/写光学头必须有倾
斜伺服装置.
(2)在光盘记录方式方面,主要有槽
内0n0ove)记录和岸沟rg啪ve)记录
两种方式.蓝光光盘是使用槽内记录方
式,优点在于能够较容易实现只读光盘和
可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;HDDVD使用
岸沟记录方式.槽内记录方式面临着
27GB容量极限,而岸沟记录方式可达到
单面容量30GB.
(3)在寻址方式方面,蓝光光盘采用
由最I1蝴穗键控(MSK)方式和锯齿摆动
(STW)方式组合而成的摆动寻址方式.
MSK方式的优点是它的信噪比较高,适用
于获取地址信息.?方式的优点是类似
轨道跳跃(1妯lmp)那样的摆动沟槽转
换.蓝光光盘的地址信息的基本单位被称
为预刻槽地址(AD),一个单位存储1Nt
地址1苦息.每个AD由56个沟槽摆动构
成.在这56个摆动中,利用MSK和STW
两种方式来嵌入上述的lbit地址信息.56
个摆动可分为利用MSK方式调制的区域
和利用STW方式调制的区域,前者通过
,后者
则是利用STW方式的”锯齿”方向来判断
“0”,”1”信息.该寻址方式提高了地址信
号读取时的翘典裕度(TlltM~)和聚集
误差容许度.
篮光光盘的兼容性
全球各大着名的电子公司对蓝光光
盘技术规格的支持,让新一代光盘有统
一
的规格和良好的使用兼容性.蓝光光
盘装置使用的镜头光圈数值是0.85,这和
CD或DVD的镜头光圈数值是完全不同
的.因此,采用在物镜之前插入一补偿
装置,用于控制蓝光光盘装置上的光圈
数值,从而达到可以兼容使用CD和DVD
的目的.这种补偿装置整合了干扰滤波
器和相位滤波器的功能.干扰滤波器用
于改变物镜的光圈数值,以此来配合波
长不同的用于不同光盘(蓝光光盘,DVD
或CD)的激光.而相位滤波器用于补偿由
于不同类型盘片数据记录层上的保护层
厚度的不同而产生的偏差.
蓝光光盘与DVD,CD之间的激光波
长,NA(数值孔径)值,基板/保护层厚
度,轨道间距等参数之间的差异.1,lmm
基板~,lmm保护层的设计决定它与DVD
分道扬镳,而同样采用405舯激光的HD
DVD在盘片结构上与DVD~H同,NA值为
0,65,完全可以使用现有的DVD光盘生产
线来生产HDDVD光盘.
4结束语
无论新一代DVD规格如何制订,或
是新标准将相容于现有的DVD标准,蓝
光光盘取代传统的DVD技术已不可逆转,
都会对大容
着极大的作用.府
表1HDDVD与Blu—rayDis(:规格对比表
量椿DVDHDDVDBlu-l-a~Dlsc
单层:4.7单层:15单层:233/25/27ROM(只读)
双层:8.5双层:30双层:46.~/5o/54
存储容量wo/一
R(追记)单层:4.7单层:15单层:25(
)
(GB)双层:8.5双层:未定双层:50(计划)
单层:20单层:23.3/25/27一
RW(复写)单层:4.7双层:32双层:46
.
~/5o/54
激光波长650r~m(红)405r~m(蓝紫)405nm(蓝紫)
数值孔径(NA)0.60.650.85
最小信息记长度(um)040.2040.16/0.149/0.139
数据轨道问距(um)0.740.400.32
信息点宽度(um)0.350.25未知
盘片结构0.6mm×20.6mm×21.1mm+0.1mm
单层:0.6mm单层:0.6mm单层:0.1mm僳护层厚度
双层:0.6mm双层:0.6mm双层:0,075mm
扇区容量2KB2KB2KB
ECC数据块扇区数163232
数据传输率(IX日寸)11阳Mb/s36Mb/s36Mb/s
信道脉j中频率26.2MHZ6斗.8MHz66MHZ
1O0~rpm时最大传输倍速16X8×12×
调1l;I方式EFNplusETM17pp
(RLL2.10)(RLL110)(RLL1.7)
记录位置沟槽沟槽/岸台沟糟
旋转方式CLvZ—CLVCLv
单位战速度35m/s5.6—6.1mls4.6—5.3m/s
错误纠正方式RSpCRSPCLDC+BIS
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0.370.1870.097
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