工程师谈品质(23)：明基工程师谈双层刻录
硬件周刊
随着DVD+R/RW规格的出现，DVD刻录技术发展的步伐忽然加快起来。在短短半年时间内，DVD+R/RW不仅在速度上追上了早两年出现的DVD-R/RW，存储容量也迅速地从4.7GB提升到8.5GB。DVD+R/RW规格为什么发展得如此迅速，我们可以从DVD+R/RW和DVD-R/RW的盘片结构上看出一些端倪。
一、DVD+R更容易实现双层刻录
众所周知，DVD刻录盘片轨道从内圈到外圈呈螺旋状分布，数据轨间距0.74μm。DVD刻录盘片记录数据的轨道如图1所示。
从图1中，我们可以看到数据轨道是左右摆动的，呈蛇形波纹状。这种波浪抖动，在业界被称为Wobble。周期抖动的Wobble给驱动器提供一个恒定的时间信息，帮助光头确认调整方向，正确锁定轨道。因此Wobble的频率将决定锁轨的精确度。越高频的Wobble提供时间信息越多，光头锁轨越精确。DVD+R、DVD-R盘片上Wobble差别如图2所示。
DVD+R(左)、DVD-R(右)的结构比较
Wobble频率是DVD+R、DVD-R最显著区别。因为DVD+R Wobble频率更高，锁轨精确容易，因此DVD“+”技术不仅读写品质优秀，而且容易实现高速刻录和双层刻录。
DVD+R、DVD-R主要差异：
从以上比较，我们可以看到DVD“+”技术更具有发展前途。基于DVD+R/RW的物理格式和写入的逻辑规格，以Philips为首的“DVD联盟”组织推出一个新的盘片规格DVD+R DL(Double layer 双层)，这就是DVD双层刻录盘片(即大家说的D9规格刻录盘)，该组织于2003年年底即公布了技术说明及规格书。图3所示为DVD+R DL规格标志。
DVD+R DL标志
二、双层刻录的原理
2004年3月，在德国CeBIT电脑展上，BenQ推出Double Layer双层刻录机。如图4所示是DVD+R DL的盘片模型。数据记录原理是用一定功率的激光照射到盘片上，使盘片表面的染料层发生变化，形成凹坑(Pit)和平台(Land)，这些凹坑和平台就是我们要记录的信息。单面单层的盘片使用这样的方式记录数据已经是比较成熟的技术了。但是对于DVD双层刻录，却面临着前所未有的困难。
DVD+R DL的盘片模型
首先面临的困难是：刻录方面如何保证当激光烧录第二层时( L1 )，不会对第一层( L0 )产生影响，改变第一层的读取信号。其次，在读取方面必须满足两个要求，分别是：1.保证第一层L0和第二层L1记录层的反射率达到18% 以上；2.激光透过第一层(L0)去读取第二层(L1)上的数据时，透光率必须大于50%。如图5所示。
DVD+R双层刻录示意图
为了解决这两个困难，刻录机厂商和盘片厂商首次合作，PBDS(Philips与BenQ合作组成的公司)和Mitsubishi(三菱)共同致痢双层盘片的开发及规格定义，把DVD9和DVD+R的规格、技术融合到一起。首先，从兼容性出发，DVD双层刻录盘片的数据记录层保留了DVD-ROM双层盘的结构，开发的重点放在了L0和L1的染料层，以及它们之间的间隔层和半穿透性金属反射层。Mitsubishi在盘片上，除了改良L0和L1的染料配方，在间隔层也做了大胆的创新，加入紧贴间隔层的金属反射层，不仅实现了50%的透光率，并且有非常好的散热能力。使得激光在刻录第二层(L1)时，照射在第一层(L0)上的激光迅速降温，从而达到不影响第一层(L0)数据层的效果。
在解决盘片的问题后，DVD双层刻录也就迎刃而解了，只要保证激光精确的定位和适合的功率， DVD双层刻录就可以实现。而BenQ的激光智导技术WOPC(Walking Optimal Power Calibration)和自动聚焦技术TC(Tilt Control)保证了DVD+R DL的刻录品质。如图6所示就是使用Nero CDSpeed软件监测到的DVD双层刻录机写入状况。从图中我们可以看到，刻录机以2.4×进行刻录，而容量已经达到8GB左右，整个写入过程中，测试曲线呈不规则的波动状态，这些波动就是WOPC运作的表现。
当用户需要刻录双层光盘时，刻录过程会独立刻录各记录层。首先会由较接近激光头的第一记录层(LO)开始刻录，与传统的方式一样从内至外进行烧录；而当第一层记录层刻录完成后，刻录机便会将激光聚焦到第二记录层(L1)上，再继续完成整个刻录程序，但方向则会相反地从外而内。从图6的测试曲线我们可以清楚地看到，整个刻录过程是采用CLV方式刻录，在第一层刻录完后，马达开始逐渐提速，也就是说，激光刻录完第一层(L0)后，是从外圈开始刻录第二层(L1)的。
用CDspeed观察到的双层刻录情况
随着Double Layer双层刻录的出现，标志着一个新的存储时代到来了。
小知识：数字解读双层刻录
那么，双层刻录对用户来说又意味着什么呢？我们来看一组数据。
一张8.5GB的DVD9刻录盘片可以存储：
海量数据──
4小时普通MPEG-2视频(4.8Mbps)，16小时低比特率MPEG-2视频(1.2Mbps)
约2000首MP3歌曲，超过16小时线性PCM音频或者13张CD盘片
17000张JPEG图片(0.5MB/张)
高品质视频──
2小时最高DVD视频品质电影(9.5Mbps)
2小时最高品质音频(2通道，24位192kHz采样)
354张高清晰图片(非压缩BMP 800万像素/张)
对比其他盘片──
一张双层DVD盘片可取代2张单层DVD盘片，13张CD-R盘片