1、第五篇 光存、网络、 系统和应用光盘为数量巨大的多媒体数据提供了理想的存储介质，从 CD、DVD 再到 HD DVD和 BD，光盘的存储量越来越大，技术也越来越先进。多媒体特别是流媒体，对数据传输有着传统 IP 网络所不具备的特殊要求，如需要提供足够的带宽、限制延时与抖动等。IPv6、RTP/RTCP 和 RSVP 等补充协议，为保证多媒体通信的服务质量提供了条件。多媒体系统涉及硬件（包括 CPU、总线、接口和各种 I/O 设备）和软件（如多媒体OS 和 DB），还有一些典型的专用多媒体集成系统。多媒体的应用十分广泛，包括电子游戏、万维网、视频点播、虚拟现实和家庭影院等等，前途无量。本篇包括如
2、下 3 章： 第 18 章 光存储 第 19 章 网络与多媒体 第 20 章 多媒体系统和应用多媒体技术与应用教程 2 第18章 光存储多媒体的数据量庞大，大容量的光盘正是存储多媒体数据的理想介质。本章先介绍光存储技术的历史与发展，再讲解激光存储的工作原理，最后讨论光存储的主要格式与标准。18.1 光存储概述光存储是指采用激光技术在盘片上存储数据的技术、设备和产品，如光盘（Optical disc）、激光驱动器、相关算法和软件等。从 1960 年发明红宝石激光器，到 1981 年推出 CD 唱盘、1993 年推出 VCD、1995年推出 DVD，再到 2002 年提出 BD 和 HD DVD，
3、光存储技术日新月异。光存储技术的快速发展和广泛使用，不仅为计算机和多媒体技术的发展和应用提供了条件，也在很大程度上改变了人类的娱乐方式、大大提高了我们的生活品质。18.1.1 激光激光（laser = light amplification by stimulated emission of radiation 受激辐射光频放大，雷射/ 莱塞）是一种受激发射的单色光，方向性好、能量高，在不少行业中有着许多应用。 历史 1917 年 A.爱因斯坦指出在微观量子系统与辐射电磁场的相互作用中，存在着自发发射、受激发射和受激吸收这三种量子跃迁过程 1954 年美国人 Charles H. Townes
4、 和苏联人 H. 巴索夫与 A.M.普罗霍洛夫各自发明氨分子微波激射器 1958 年美国人 C.H.Townes 和 A.L.肖洛、苏联人 A.M.普罗霍洛夫提出采用红宝石和开放式谐振腔的设想 1960 年美国人 T.H.梅曼制成红宝石激光器，标志着激光技术的诞生现已找到几百种激光物质，可获得红外辐射、可见光、紫外线和可调谐激光。 特点 单色性好：谱线窄（0.0047第 18 章 光存储 3 埃 方向性好：最小发射角 / 2a（ 为激光波长，a 为谐振模腰部直径）普通光源四面八方散射 相干性好：因为激光是在同一相干辐射场感生下所产生的受激发光普通光为非相干光 高亮度/能量：激光能量在空间和时间
5、上高度集中（10 -1110 -13 秒，10 121013瓦） 应用 材料加工、焊接、精密计算、全息技术、准直、印刷、集成电路微加工、传感、医疗、 光纤通信、激光测距、激光雷达、激光制导、激光录像、激光存储、激光显示、激光计算机、 同位素分离、激光化学、光武器、引发核聚变、18.1.2 简史与比较 光存储技术的发展简史 1960 年美国人 T.H.梅曼制成红宝石激光器。 1969 年美国 MCA（Music Corporation of America）公司推出名为 DiscoVision（迪斯科版）的反射视频光盘系统格式；1972 年 9 月 MCA 公司联合荷兰 Philips 公司推出
6、能长时间播放电视节目的模拟光盘系统，1978 年 12 月对应产品开始上市；1978 年日本 Pioneer 公司对其加以改进，并推出了 LV(Laser Videodisc/LaserVision激光视频盘/激光版)；1981 年改名为 LD(LaserDisc 激光盘) 。LD 的标准为 Blue Book(蓝皮书)、直径为 12 英寸 (30cm)、双面、可播放 2 小时的模拟视频节目。 1979 年 Philips 公司研制出小型数字化光盘 CD(Compact Disc 紧凑光 盘)，4.75 英寸(12cm) ，采用 780 nm 的红外激光，光盘 = optical disk C
7、D = Compact Disc。 1981 年 Philips&Sony 推出数字激光唱盘 CD-DA(Compact Disc-Digital Audio 紧凑光盘-数字音频)，红皮书(Red Book)，1987 年成为 IEC 908 标准。 1985 年 Philips&Sony 推出 CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory 紧凑光盘- 只读存储器)，黄皮书(Yellow Book)，650MB，1989 年成为标准 ISO9660；1988 年扩展 CD-ROM/XA(eXtended Architecture 扩展体系结构 )，1991 年成为标
8、准 ISO 9660 II。 1987 年 Philips&Sony 推出交互式多媒体系统 CD-I（Compact Disc-Interactive 交互式紧凑光盘），可存储视频、音频和二进制数据，绿皮书(Green Book)，1988 年成为标准，1992 年推出第 2 代。 1990 年 Philips&Sony 推出 CD-MO(CD-Magneto-Optical 磁光盘)和 CD-R（CD-多媒体技术与应用教程 4 Recordable 可记录光盘），橙皮书 (Orange Book) I 和 II。 1991 年 Philips&美国的 Kodak 公司联合推出照片光盘 Pho
9、to-CD。 1993 年 Philips&Sony 推出 VideoCD(VCD)，白皮书(White Book)。 1995 年 10 月 Philips&Sony 的多媒体光盘 MMCD (Multimedia Compact Disc)和日本的松下、东芝、日立、先锋和美国的时代华纳等 8 个公司的 SD(Super Disc 超级光盘)合二为一（SD 的光盘格式+MMCD 的编码方案）推出 DVD(Digital Video Disc 数字视频光盘)，4.75 英寸(12cm) , 4.7GB17GB，采用 650 nm 的橙红色激光。 1997 年中 HP、三菱化学公司、Philip
10、s、Ricoh 和 Sony 联合推出 CD-RW (CD-Rewritable 可擦写光盘)，橙皮书(Orange Book) III 。 1998 年中日本的松下和日立等公司推出 DVD-RAM(2.6GB)，1999 年 10 月推出V2.0(4.7GB)，采用带有磁光特性的相变技术，与 DVD-ROM 不兼容。 1998 年 11 月 CVD（China Video Disc，中国视频光盘）推出超级 VCD（Super Video CD， SVCD）标准，采用 CD 介质和 MPEG-2 编码，图像分辨率为 NTSC ：352480、PAL ：352576 1999 年春以日本先锋公司
11、为首的 DVD 论坛(Forum)公布 DVD-Audio 标准。 1999 年 10 月, 国内若干骨干数字光存储企业和研究单位共同组建 “中国数字光盘技术联合体”实施“新一代高密度数字激光视盘系统技术开发”专项；2000 年 3月 1 日该联合体改制成立了北京阜国数字技术有限公司；2005 年 2 月 23 日推出国家电子行业推荐性标准高密度激光视盘系统技术规范（即 EVD）。EVD 采用 DVD 技术和新的压缩算法，实现了高清晰度（19201080i）EVD 盘片的播放，并可兼容播放 DVD 盘片。 1999 年底 DVD 论坛又推出 DVD-RW，采用相变技术，与 DVD 光驱存在一些
12、兼容性问题。 2001 年 3 月 Philips、Sony、Dell、Yamaha 等公司组成 DVD+RW 联盟(Alliance) 推出 DVD+RW。 2002 年 2 月 19 日索尼、飞利浦和先锋等 9 个公司组成的蓝光盘创立者(Blu-ray Disc Founders)提出 BD（Blu-ray Disc，蓝光盘），2006 年 6 月 20 日正式推出产品；BD 采用 405nm 的紫色激光、单面单层 25GB单面 8 层 200GB、速率 36Mbps。蓝光盘的容量大、带保护外壳；但与现有 DVD 不兼容，且制作成本较高。 2002 年初，就在篮光盘创立者组织成立不久，以东
13、芝和 NEC 为首的其它 DVD 论坛（近 230 个）成员，投票赞成推出完全不同的另一个高密度光盘标准HD DVD（High-Definition DVD，高清晰 DVD）。2006 年 3 月 28 日 HD DVD 的播放器和光盘等产品正式上市。HD DVD 也采用 405nm 紫色激光、单面单层 15GB双面三层 90GB、速率是 36.55Mbps，结构与现有 DVD 相同。 HD DVD 兼容现有DVD，生产成本也较低；但是容量比蓝光盘小，且盘片的保护性不好。第 18 章 光存储 5 光盘技术的比较表 18-1 列出了若干主要光盘的基本情况和技术指标，图 18-1 则比较了 LD
14、与CD/DVD 的大小。表 18-1 主要光盘技术的比较指标 LD CD VCD SVCD DVD EVD HD DVD BD制定者 MCA 等 Philips JVC 等 CVD DVD 论坛 阜国数字 DVD 论坛 BDA推出时间1978 1979 1993.10 1998.10 1995.10 2005.2 2002.2 2006.6激光波长632.8 nm 780nm 780nm 780nm 650 nm 650 nm 405nm 405nm分辨率 482 线 44.1MHz352288480576 720576 192010801920108019201080编码标准 FM PCM
15、MPEG-1 MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2AVC、CV1MPEG-2MPEG-2、AVC、CV1尺寸 30cm 12/8cm 12/8cm 12/8cm 12/8cm 12/8cm 12/8cm 12/8cm盘面 双面 单面 单面 单面 单面/双面 单面 单面/双面 单面/双面层数 单层 单层 单层 单层 单层/双层 单层/双层 13 层 18 层容量 5.4 万帧 650MB 650MB 650MB 4.7GB17GB4.7/8.5GB 1590GB 25200GB播放时间60/120分74 分 74 分 60 分 133480 分 50/105 分 120720 分 18014
16、40分传输速率30fps 150Kbps 1.5Mbps 2.25Mbps4.69Mbps 4.69Mbps 36.55Mbps 36Mbps图 18-1 LD（左）与 DVD（右）多媒体技术与应用教程 6 18.1.3 CD 系列产品从 1981 年 CD 激光唱盘上市以来，已经开发了一系列 CD 产品，包括被计算机广泛使用的 CD-ROM 和在中国曾十分流行的 VCD。CD 的系列产品如图 18-2 所示。 图 18-2 CD 系列产品CD 原来是指激光唱盘，即 CD-DA(Compact Disc-Digital Audio紧凑光盘- 数字音频)，用于存放数字化的音频数据，主要是音乐节目
17、。现在，通常把图 18-2 所列的 CD-*或*-CD 等通称为 CD。尽管 CD系列中的产品很多，但是它们的底层都是 CD-DA，所以它们的大小、重量、材料、制造工艺和设备等都是相同的。只是根据它们应用目的的不同，各自所存放的数据类型不同罢了。下面 CD 系列产品的各自应用和它们之间的差别： CD-DA：存放数字化的音乐节目DA=Digital Audio 数字音频 CD-G：存放静止图像和音乐节目 G=Graphics 图形 CD-V：存放模拟的电视图像和数字化的声音 V=Video 视频 CD-ROM：存放计算机数据和数字化的文、图、声、象等Read Only Memory 只读存储器
18、CD-I：存放数字化的文、图、声、像(静止的) 、动画等 I=Interactive 交互式 CD-I FMV：存放数字化的电影、电视等节目FMV=Full Motion Video 全运动视频 Karaoke-CD：存放数字化的卡拉 OK 节目Karaoke 卡拉 OK Video-CD（ VCD）：存放 352240 或 288 的 MPEG-1 编码的数字化的影视节目V=Video 视频 Super Video CD（SVCD）：超级 VCD，存放 480480 或 576 的 MPEG-2 编码的数字化的影视节目S=Super 超级 Photo-CD：存放的主要是照片、艺术品Photo
19、 照片为了存放不同类型的数据，制定了许多 CD 产品的标准，参见表 18-2。这些标准多数是 Philips 与 Sony 公司负责制定的，但也有少数是国际标准。第 18 章 光存储 7 表 18-2 部分 CD 产品标准标准名称 盘名称 应用目的 播放时间 显示图像Red Book(红皮书) CD-DA存储音乐节目 74 分钟 Yellow Book(黄皮书)CD-ROM存储计算机数据和文图声象等多媒体节目存储 650 MB 的数据动画、静态图像、动图像Green Book(绿皮书) CD-I存储文图声象等多媒体节目存储多达 760 MB的数据动画、静态图像Orange Book(橙皮书)I
20、 / II / IIICD-MOCD-RCD-RW读/写入计算机数据和文图声象等多媒体节目存储 650 MB 的数据 White Book(白皮书) Video CD存储影视节目 70 分钟(MPEG-1) 数字影视(MPEG-1)质量Red Book +(红皮书+) CD-Video存储模拟电视数字声音56 分钟(电视)20 分钟(声音)模拟电视图像数字声音CD-Bridge Photo CD 存储照片 静态图像Blue Book(蓝皮书)LD(LaserDisc)存储影视节目 200 分钟 模拟电视图像激光唱盘 CD-DA 的标准定义在 Philips 和 Sony 于 1980 年 6
21、月发布的红皮书(Red Book)中（1987 年成为 IEC 908 标准，1999 年 2 月 10 日推出 2.0 版时改为 IEC 60908 标准），它是所有其他 CD 产品标准的基础。表 18-3 是它的部分参数内容，激光唱盘的物理格式将在 18.3 节作进一步的介绍。表 18-3 激光唱盘标准摘要名称 技术指标 名称 技术指标播放时间 74 分钟 光学系统旋转方向 顺时针(从读出表面看) 激光波长 780 nm (7 800 埃)旋转速度 1.2m/s1.4m/s (恒定线速度) 聚焦深度 2 m光道间距 1.6 m 信号格式盘片直径 120 mm 通道数 2 个盘片厚度 1.2
22、 mm 量化 16 位线性量化中心孔直径 15 mm 采样频率 44.1 kHz记录区 46 mm117 mm 通道位速率 4.3218 Mb/s多媒体技术与应用教程 8 数据信号区 50 mm116 mm 数据位速率 1.9409 Mb/s材料 折射率为 1.55 的任何材料 数据：通道位8:17最小凹坑长度0.833 m (1.2m/s)0.972 m (1.4m/s)错误校正码 CIRC最大凹坑长度3.05 m (1.2 m/s)3.56 m (1.4 m/s)调制方式 EFM凹坑深度 0.11 m凹坑宽度 0.5 m18.1.4 DVDDVD（Digital Video Disc，数字
23、视频光盘）最初是用于存放 MPEG-2 格式的电视节目的，但是它也可用来存储其他类型的数据，因此又被称为 Digital Versatile Disc（数字通用光盘），缩写仍然是 DVD。人们通常所说的 DVD 是指前者，即 Digital Video Disc（数字视频光盘）。录象机质量（352240/288）的 MPEG-1 技术促成了 VCD 的诞生，但是广播级质量（720480/576）的 MPEG-2 推出则促成了 DVD 的问世。因为 680MB 容量的 CD-ROM，满足不了存放 MPEG-2 Video 标清节目的要求。在 1995 年，一个由索尼(Sony) 和飞利浦(Phi
24、lips)公司领导的企业集团与另一个由东芝(Toshiba)和时代华纳娱乐(Time Warner Entertainment)公司领导的企业集团分别提出了两个互不兼容的高密度（High Density，HD）CD 规格。同年 10 月，在社会各界的压力下，两大集团终于同意盘片的设计按东芝/时代华纳公司的方案，而存储在盘上的数据编码则按索尼/飞利浦公司的方案，从而推出统一标准的 DVD。DVD 的主要特点是采用了比 CD（780nm）更短波长的激光（650 nm）和双层/双面存储设计，虽然 DVD 的尺寸与 CD 相同，但是其存储容量可达到 4.7GB（单面单层）17GB（双面双层）比 650
25、MB 的 CD 盘大得多（725 倍）。参见表 18-4。表 18-4 DVD 的存储容量DVD 盘的类型 存储容量(GB) 别名MPEG-2 视频的播放时间( 分钟)单面单层( 只读) 4.7 DVD-5 133单面双层( 只读) 8.5 DVD-9 240双面单层( 只读) 9.4 DVD-10 266双面双层( 只读) 17 DVD-18 480 单面单层(DVD-R) 3.9/4.7 107/133双面单层(DVD-R) 6.6/9.4 215/266单面单层(DVD+R) 4.7 133第 18 章 光存储 9 单面双层(DVD+R) 8.5 240单面单层 (DVD-RAM) 2.
26、6/4.7 73/133单面单层(DVD-RW) 4.7 133单面单层(DVD+RW) 3.0/4.7 85/133单面单层盘的 DVD，有 4.7GB 容量，可以存储 133 分钟的 MPEG-2 Video 标清影视节目，并配备 Dolby AC-3/MPEG-2 Audio 质量的声音和不同语言的字幕。与 CD 一样，除了存放影视节目的 DVD-Video 外，DVD 也是一个系列标准，它们的标准文件一般用 Book AE 来标识，如表 18-5 所示。 表 18-5 DVD 和 CD 系列DVD CDBook A: DVD-ROM Yellow Book: CD-ROMBook B:
27、 DVD-Video White Book: Video CDBook C: DVD-AudioScarlet Book: SA-CDRed Book: CD-AudioBook D: DVD-RecordableOrange Book II: CD-RBook E: DVD-RAM Orange Book I: CD-MODVD-RW / DVD+RW Orange Book III: CD-RWDVD-Video 的规格如表 18-6 所示。DVD 盘上的电视都采用 MPEG-2 的电视标准。NTSC 的声音采用 Dolby AC-3 标准，而 MPEG-2 Audio 作为选用；PAL
28、和 SECAM 的声音采用 MPEG-2 Audio 标准， Dolby AC-3 则作为选用。表 18-6 DVD-Vedio 的技术规格技术内容 技术规格图像分辨率 720480 或 720576数据传输率 可变速率，平均速率为 4.69 Mb/s(最大速率为 10.7 Mb/s)图像压缩标准MPEG-2 标准声音标准NTSC： Dolby AC-3 或 LPCM, 可选用 MPEG-2 AudioPAL： MPEG MUSICAM 5.1 或 LPCM, 可选用 Dolby AC-3通道数 多达 8 个声音通道和 32 个字幕通道其中，MUSICAM = Masking pattern
29、adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing，屏蔽模式自适应通用子带集成编码与多路技术。DVD 光驱读取 CD 的方法是，采用双光头或双频单光头。多媒体技术与应用教程 10 18.1.5 EVD1999 年 10 月, 国内若干骨干数字光存储企业（主要有新科、上广电、夏新、长虹等）和研究单位共同组建 “中国数字光盘技术联合体”实施“新一代高密度数字激光视盘系统技术开发”专项；2000 年 3 月 1 日该联合体改制成立了北京阜国数字技术有限公司；2001 年 7 月 16 日通过新一代高密度数字激光视盘系统（EVD =
30、 Enhanced Versatile Disc，增强型通用盘）技术规范的标准草案；2004 年 1 月 1 日 EVD 播放机正式上市，参见图 18-3；2005 年 2 月 23 日成为国家电子行业推荐性标准高密度激光视盘系统技术规范。图 18-3 新科 EVD8700 播放机EVD 采用 DVD 的盘片技术和新的压缩算法，实现了高清晰度（19201080i）EVD盘片的播放，并可兼容播放 DVD 盘片。表 18-7 为 EVD 与 DVD 的比较。表 18-7 EVD vs DVD比较项目 EVD DVD盘片 DVD DVD容量 4.7GB 或 8.5GB 4.7GB9.4GB视频播放时
31、间 50 或 105 分钟 133266 分钟图像分辨率 19201080i 或 1280720i 720576 或480有效像素数 207 万 35 万声音质量 高保真环绕声 环绕声对 DVD 画质的提升30% 无播放高清晰静态图片效果好、可缩放、旋转和连续播放无兼容性 极强（DVD/SVCD/CD/PM3） 强版权保护 非常强大 一般2002 年初阜国的股东之一火马微电子公司的部分成员不愿意与美国 LSI Logic 公司第 18 章 光存储 11 合作，想自己创新，许丰等几位火马微电子公司技术骨干于 2003 年注册成立了北京凯诚高清电子技术有限公司，并于 2004 年 1 月推出第一款
32、 HDV 碟机，得到厦华、海信等公司的支持；2004 年 4 月上海晶晨半导体公司联合创维、德赛、长虹和 TCL 等 19 家彩电企业宣布成立 HVD(高清晰度视频光盘) 产业联盟，5 月 1 日 HVD 产品面市；这样中国的高清碟机形成 EVD、HDV 和 HVD 三足鼎立之势，国家标准竞争激烈。2004 年 7 月从事房地产的今典投资集团有限公司与北京阜国数字技术有限公司共同投资建立今典环球数字技术有限公司，以加快推进 EVD 产业化，今典集团和保利文化计划建立覆盖全国的 EVD 数字院线体系； 2005 年 2 月 1 日 EVD 投资商今典集团董事长张宝全称，如果高清碟机行业标准仍未出
33、台，他将以“ 不作为“ 起诉信息产业部；2005年 2 月 23 日 EVD 成为国家电子行业推荐性标准 高密度激光视盘系统技术规范 。EVD 采用 DVD 技术和新的压缩算法，实现了高清晰度（19201080i，16:9 ）EVD盘片的播放，并可兼容播放 DVD 盘片。EVD 新的加密技术采用了下一代 DVD(BD 和HD DVD)中普遍采用的 AACS（Advanced Access Content System 高级访问内容系统），加密强度大大提高，同时兼容 EVD 原有的加密体系，新的加密体系可以对盗版做出迅速反应，可以实现网络化的硬件加密升级。阜国数字授权盛世龙田(北京 )软件有限责
34、任公司开发 EVD 的 PC 播放软件，2005年 11 月 1 日推出影海风雷 EVD 播放器 1.0，参见图 18-4。影海风雷播放器可以在 PC机上（限时一个月，且只能）播放正版 EVD 碟片。图 18-4 影海风雷 EVD 播放器在 EVD 产业链上，由四个方面组成，分别是阜国公司的 EVD 标准技术提供商，今典环球的碟片内容供应商（投资最大），新科、上广电等碟机硬件生产商和盛世龙田等软件厂家。目前生产 EVD 机的主要是新科和上广电等公司，价格与普通 DVD 差不多（1000元左右），且兼容 DVD。EVD 碟片目前有 200 部左右，主要是老旧的港产片，也有部分国产片和一些美国片，
35、价格也不贵，8 元15 元，参见图 18-5。多媒体技术与应用教程 12 图 18-5 EVD 碟片EVD 影院的建设，得到了国家电影局的大力支持，主要针对中小城市和农村市场，票价 5 元左右，参见图 18-6。图 18-6 EVD 数字影院播放机面临蓝光技术兵临城下的危机，中国的 EVD 技术提供商、芯片制造商、硬件生产商、内容供应商和渠道销售商等，于 2006 年 12 月 6 日在北京宣布成立了“中国 EVD产业联盟”。推出采用国产芯片的 EVD2 播放机，价格降低到每台 700 元左右（与DVD 机持平）。并计划于 2008 年在中国停产 DVD 机，而只生产（兼容 DVD 的）EVD
36、机。还新推出了批量 EVD 碟片，但为了照顾销售商的利益，EVD 光盘涨价到 18-28 元/张。另外计划建立 EVD 流媒体高清加油站，供消费者用 U 盘、移动硬盘等，以每部 6-10 元左右的价格现场拷贝高清电影。第 18 章 光存储 13 由于 EVD 至今尚未获得好莱坞片商的支持，使得片源问题一直得不到解决，这大大影响了 EVD 的推广和普及。随着 BD 和 HD DVD 等蓝光技术的快速发展，并获得电影公司的大力支持，仍然采用红光技术且缺少片源的 EVD 的前景十分堪忧。18.1.6 BD 与 HD DVD随着 HDTV 的出现，只有 4.78.5GB 容量的 DVD，满足不了存放
37、MPEG-2 Video高清节目（19201080/1152 ）的要求，从而促成了 BD 和 HD DVD 等蓝光技术的问世。 BD2002 年 2 月 19 日：日立、LG、松下、先锋、飞利浦、三星、夏普、索尼和汤姆孙 9 个公司组成的蓝光盘 创立者(Blu-ray Disc Founders，BDF) 推出蓝光盘(BD=Blu-ray Disc)；2004 年 5 月份，由索尼公司领衔的“ 蓝光光盘创始者”组织组成了范围更广泛的联盟蓝光光盘协会（Blu-ray Disc Association, BDA），它还鼓励内容提供商和硬件供应商支持其格式。2006 年 1月推出多款 BD 播放机（
38、价格 1000 美元左右），2006 年 2 月 9 日推出 18 种影碟，售价近 18 美元，2006 年 6 月 20 日 BD 播放机和影视光盘等系列产品在美国正式上市，参见图 18-7。索尼 25GB 单层 BD 光盘 TDK 100GB 四层 BD 光盘 先锋 BDR-101A BD 光驱索尼 BDP-S1 BD 播放机 三星 BD-P1000 BD 播放机多媒体技术与应用教程 14 BD 电影光盘图 18-7 BD 光盘、播放机、光驱与影碟BD 采用 405nm 的紫色激光； 12cm 盘的容量：单面单层 25GB / 双层 50GB / 6 层100GB / 8 层 200GB，
39、双面单层 50GB / 双层 100GB；8cm 盘的容量：单面单层 7.8GB / 双层 15.6GB，双面单层 15.6GB / 双层 31.2GB；数据传输率：单倍36Mbps、2x72Mbps、4x 144Mbps、8x 288Mbps。蓝光盘的容量大，添加了硬质塑料或聚合物外壳，盘片的保护性好；但与现有DVD 不兼容，而且制作成本较高，播放机的销售价格也较贵。BD 视盘采用的是 MPEG-2、MPEG-4 /AVC(H.264)和 VC-1 视频编码，音频则采用了 Dolby Digital（AC-3）、DTS 和 LPCM（可达 7.1 声道）编码，可选 Dolby Digital
40、 Plus 和无损的 Dolby TrueHD 与 DTS HD。除了发起的 9 九大公司外，BD 还获得了三菱、TDK、20 世纪福克斯、华纳兄弟、迪斯尼、Sun、 Apple、HP、Dell 等公司和电子艺界的支持。 HD DVD2002 年初，在篮光盘创立者组织成立不久，以东芝和NEC 为首的其它 DVD 论坛（近 230 个）成员，就投票赞成推出完全不同的另一个高密度光盘标准 AOD（Advanced Optical Disc 高级光盘）。2003 年 11 月 26 日 DVD 论坛决定它要与 DVD 兼容，因此改名为 HD DVD（High-Definition DVD，高清晰 D
41、VD），并批准东芝和 NEC 公司提出的HD DVD 只读格式的 0.9 版(High-Definition DVD ROM Format 0.9 version)。2004 年 12月 23 日，东芝、三洋、NEC、MemoryTech 等公司又成立了 “HD DVD 推广集团”。2006 年 3 月 28 日 HD DVD 的播放器和光盘等产品正式上市。HDDVD 也采用 405nm 紫色激光；12cm 盘：ROM单面单层 15GB/双层 30GB/三层 45GB、双面单层 30GB/双层 60GB/三层 90GB、刻录盘 单面单层 20GB/双层40GB/三层 60GB；8cm 盘：单面
42、单层 4.7GB/双层 9.4 GB、双面单层 9.4 GB/双层 18.8 GB；速率是 36.55Mbps，结构与现有 DVD 相同。HD DVD 兼容现有 DVD，生产成本也较低；但是容量比蓝光盘小，且保护性不太好。HD DVD 采用 MPEG-4/AVC、VC-1 和 MPEG-2 视频编码，采用 Dolby Digital Plus、DTS、Dolby Digital（AC-3 ）和 MPEG Audio 等有损编码和 LPCM、MLP(TRUE HD)双声道 和 DTS HD 等无损编码。第 18 章 光存储 15 2006 年 3 月 31 日，东芝公司推出首款 HD DVD 播
43、放机，售价 499 和 799 美元。2006 年 4 月 18 日推出 The Last Samurai、Serenity 和 The Phantom of the Opera 等三张HD DVD 电影光盘，售价 29 美元。现在已经有多部影碟推出，售价一般在 19 美元左右。参见图 18-8。图 18-8 HD DVD 光盘、播放机与影碟除了东芝和 NEC 之外，DVD 论坛的其他成员还有很多，如三洋、IBM 、微软等。另外，HD DVD 标准还获得了好莱坞四大电影制片厂 派拉蒙、环球、华纳兄弟以及新线影业，HP 、Intel 等计算机公司，和 HBO 电视台、梦工场等的支持。 BD 与
44、HD DVD在 CD 时代，索尼和飞利浦是当然的统治者。但是在 DVD 标准之争中，却让东芝和 NEC 等公司主导的 DVD 论坛占了上风。此后，两大集团一直针锋相对，竞争十分激烈。从 DVD 刻录盘的 DVD+R/RW 与 DVD-R/RW，到 DVD 音频的 SA-CD 与 DVD-Audio，再到现在蓝光技术的 BD 与 HD DVD，同一应用的两个标准互不相让，只是苦了消费者。世界不希望有两个蓝光标准。在业界的压力下，索尼、松下和东芝、NEC 等公司，曾进行过多次有关统一标准的谈判，但是由于分歧太大，最后还是无果而终。统一蓝光标准的梦想已经破灭，以后世界上肯定是要存在两种互不兼容的蓝光
45、技术了。多媒体技术与应用教程 16 两大阵营各自都包括光产品制造商、电影公司和计算机等公司三大部分，开始时泾渭分明，后来许多公司（如 HP、LG 、华纳兄弟等）开始脚踩两只船，同时支持两个标准。BD 和 HD DVD 都是采用 405nm 蓝紫色激光的大容量高密度光盘技术，都可存储HDTV 影视节目。但是它们在技术细节上还是有很多差别，参见表 18-8。表 18-8 DVD、HD DVD 与 BD 的技术参数比较规格 DVD HD DVD BD-ROM（只读） 4.7/8.5 15/30 25/50-R（可写一次） 4.7/8.5 15/30 25/50容量(单/双层)-RW（可重写） 4.7
46、/- 20/32 25/50激光波长 650 405nm 405nm数值孔径（NA） 0.6 0.65 0.85最小凹坑长度 0.4m 0.204m 0.149m光道间距 0.74m 0.4m 0.32m盘片结构 0.6mm2 0.6mm2 1.1mm+0.1mm保护层厚度 0.6mm 0.6mm 0.1mm/0.075mm数据传输率 11.08Mbps 36.55Mbps 36Mbps信道脉冲频率 26.2MHz 64.8MHz 66MHz调制方式 EFMplus ETM 17PP记录位置 沟槽 沟槽/岸台 沟槽旋转方式 CLV Z-CLV CLV单位线速度 3.5m/s 5.6-6.1m/
47、s 4.6-5.3m/s纠错方式 RSPC RSPC LDC+BIS保护层误差极限 30 12.7 2.9聚焦深度 0.37mm 0.187mm 0.097mm盘片倾斜误差极限 6.9 3.2 6.4视频编码 MPEG-2 MPEG-4/AVCVC-1、 MPEG-2MPEG-4/AVCVC-1、MPEG-2有损AC-3、 DTS、MUSICAM、AACDolby Digital Plus、AC-3、DTS、AACAC-3、DTSDolby Digital Plus音频编码无损 LPCMLPCM、TrueHD、LPCMTrueHD、DTS 第 18 章 光存储 17 DTS HD HD版权保护
48、 CPRM / CSS AACS BD+ / ROM-Mark蓝光由于采用开口率为 0.85 的激光聚焦物镜，因此无法和 DVD 兼容，必须投入全新的设备和生产线，生产成本将非常高昂。而 HD- DVD 由于采用开口率为 0.65 的物镜，一方面可以和 DVD 保持兼容，另一方面还可继续使用 DVD 光盘生产设备，生产成本较低。仅 0.1mm 厚的保护层使得 BD 盘其必须用保护盒，否则将脆弱得像面人一样，为了保护光盘表面，必须将光盘放置于光盘盒中。而 HD- DVD 保护层的厚度为 0.6 毫米，同现在的 DVD 和 CD 光盘相同，当然也就无需像 BD 那样使用保护外壳了。而 BD 为了防
49、止光盘受到损伤，必须使用光盘匣，虽然 TDK 已经开发了 SHC 涂层，但是商品化需要时间，同时还会进一步增加蓝光光盘的成本。而裸露的蓝光光盘抗灰尘的能力实在是一个大问题。实验数据显示，HD- DVD 的抗尘性与 DVD 相当，而 BD 在灰尘噪音方面则高于前两者 10 至 20 分贝，这是很难弥补的硬伤。这意味着，BD 在初期使用时，不会有什么问题，但随着时间的推移，它的可靠性将不断降低。对于光盘出租行业来说，如果使用寿命短，不可靠，无疑将是没有前途的。18.2 光存储原理在 光 存 储 技 术 中 ， 利 用 光 盘 上 的 凹 坑 或 变 性 来 保 存 数 据 ， 用 带 激 光 头 的 光 驱 来 读写 数 据 。 光 盘 用 带 金 属 反 射 层 的 塑 料 聚 合 物 制 成 ， 轻 便 又
