HD VMD高清标准的最后一战?

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在2007年,BD和HD DVD尚未决出胜负的时候,一家英国的小公司New Medium Enterprises(以下简称NME)推出了一种新的存储技术,叫做HD VMD(High Definition Versatile Multilayer Disc,高清多层存储碟片)。在HD DVD正式宣布退出市场之后,一些HD DVD格式的支持者将目光投向了HD VMD,而HD VMD的制造成本比BD和HD DVD都要低不少。于是便有了一个新的话题,HD VMD能不能取代HD DVD继续和BD(蓝光)进行高清格式竞争,而这种格式究竟有什么奥秘呢?

HD DVD“死”了,HD VMD来了

如果从英文字面的角度出发去理解这个词,HD VMD的意思就是多层存储。实际上在HD VMD诞生之前,基于红光的DVD存储技术就已经开始采用多层存储,比较常见的是DVD-9,它采用的是单面双层存储技术,以及比较稀罕的DVD-18(采用双面双层存储技术)。

BD在规范制定初期落在了HD DVD的后面,其中一个重要的原因就是早期BD制定的物理格式向下不兼容。早期BD光盘都带有一个防划伤的保护套,直到后来采用了TDK的超硬技术才避免了物理层向下不兼容的尴尬局面。所以HD VMD吸取了这方面的经验,在物理兼容性方面做得比较出色。根据HD VMD官方表示,HD VMD的物理尺寸与HD DVD、BD以及DVD的光盘直径完全相同,同样都是12cm,厚度也同样是0.6mm的PCB有机基板。目前已经有两种容量的版本,分别是四层的VMD24(24GB)和八层的VMD48(48GB),在容量方面已经接近单面双层BD的容量(50GB),大于HD DVD的单面单层容量(15GB)。

与BD和HD DVD不同的是,HD VMD依然采用红光DVD存储作为主导技术。多层堆积技术让DVD的容量不再尴尬,也保证了HD VMD技术可以良好地向下延伸。

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HD VMD播放器

和DVD类似,HD VMD的实现原理

我们知道,双层DVD是一张光盘采用两片不同的基片构成,两片基片都有各自的溅镀层,两层分别成为0层和1层。在实际使用中,0层比较靠近激光头,而1层则是相对远离激光头。在读取过程中,激光头首先读取0层的数据,而随后激光头产生的光束会穿过0层去访问1层的数据。

HD VMD在设计思路上与双层DVD的设计思路比较类似,HD VMD采用四层设计(VMD24,容量为24GB)。由于HD VMD基于DVD采用的红光存储,通过光头物镜后产生的光束比较大,所以采用多层设计才可能满足大容量存储的需求。四层是VMD的起始层数,与双层DVD不同的是,HD VMD的0、1、2层都是采用半反射层,这样激光束才能穿透前面几层到达最后一层。此外HD VMD光盘前三层的反射率曾是一个让人苦恼的问题,双层DVD的0层反射率可以达到25%~35%,这是因为双层DVD只需要读取两层而已,但这个反射率对HD VMD来说是不行的,即使调整到DVD-18所需要的18%恐怕也不能满足穿透基板的激光束稳定工作的要求,因此改革材料曾是摆在HD VMD面前最困难的问题。

根据NME工程师的博客资料,他们进行了多种实验,早期的铝合金金属材料很难满足HD VMD这种多层堆积的需求,特别是铝对反射率和激光穿透强度的要求达不到理想的标准。纯金是可以满足多层堆积的条件,但是这种昂贵的材料并不适合使用在量产技术上,所以也只能放弃。硅、氮化硅、碳化硅等电介质与纯金属的铝、金等材料在反射性能方面有点不同,由于它们的折射率与基片(聚碳酸酯)的折射率不同而产生所需的反射率,反射率的大小与读取激光束的波长有关。这些电介质的另一个优点是它们吸收的光比金属少,这使它们在这个领域里有很有优势。铝的吸收值k如果为5.5,那么硅只有0.35(与其化学计量有关)。之后他们又找到了铝和硅的特殊有机化合物,这种材料可以保证激光射入半反射层以后不会产生波动和折射,稳定地读取到下一层的数据,这就是解决问题的关键所在。

制作HD VMD光盘与制作双层DVD光盘比较相似,首先制造最下面一层的母板和最上面一层的聚碳酸酯基板,然后在这两层中间增加金属溅镀层,在高温下进行热压制。这两步与制作双层DVD的步骤是一致的,接下来的工作是分离母盘基板与最下层基板,再增加一个更薄的半反射金属溅镀层与最下层基板接合,重新压制最下层基板与金属层基板,再压制母板,然后再分离,再用荧光染液将模压而成的资讯坑槽填满,填涂以螺旋方式进行。在溶液涂料固化之后,借助一定的压力,就可使一张张资讯薄片相互粘贴在一起。以此类推,直到第4层反射层压制好以后,将聚碳酸酯基板与最下层基板以及4个记录层接合,就完成了HD VMD的压制工作。这种技术与生产双层DVD的2P(Photo Polymerization)技术比较相似。用这种方法加工复制,所有的资讯层是一层紧挨着一层进行的。

HD VMD的结构脱离了DVD的0.6+0.6(由两张0.6mm基板粘贴而成)的设计,也不同于BD的1.1+0.1的设计,而是采用全新的0.3+0.3+0.3+0.3的设计,中间的两个0.3mm是代表了四层HD VMD溅镀层,而外面的两个0.3mm则是代表基板的厚度。

采用多层堆积技术生产的VMD光盘并不是普通DVD驱动器就可以识别的,虽然光头组件的NA值依然是0.6,光源也是650nm,但是普通的DVD驱动器必须改良光头以后才能识别。为此,HD VMD准备了像差补偿器(SAC),这项技术用于球面像差的高数值口径物镜和校正镜片。当光聚焦在媒体不同资讯层面时,光程长度的变化会产生一定的像差效应,此时SAC(Spherical Aberration Corrector)球面像差校正器就可起到物件差进行补偿的作用,保证普通DVD驱动器也可以稳定地读盘。此外,光头的功率必然要有所增加才能保证光束稳定地穿透半反射层。

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HD VMD读写示意图

HD VMD的发展并不顺利

BD技术经过6年(2002年~2008年)的发展,终于战胜了HD DVD成为了高清行业里的唯一标准,而初出茅庐的HD VMD会有发展吗?很多人都关心这个问题。从技术的角度上来看,HD VMD仍然有需要改进的地方。首先需要解决的就是抗干扰问题。熟悉单层双面DVD和双层双面DVD的用户肯定知道这两种光盘脆弱的身躯抗“折腾”的能力不强,只要光盘底层的高聚合基板受到任何划伤,都有可能造成数据无法读取的现象,这是因为多层结构的设计对光束的准确性有很高的要求,如果只是读取有划伤的单层DVD,激光点的偏移不大,根据纠错分析还是可以预算出下一步的数据,但是对多层的HD VMD来说,经过几次穿透和折射,激光点的准确性很难进行控制,这是VMD面临的最大问题。

编辑观点:

本报编辑 吴锟

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或许,HD VMD比较适合中国

两年前,当BD与HD DVD为成为高清行业的唯一标准打得难解难分的时候,我们期待会有一种光驱能兼容BD和HD DVD,后来事实证明,确实也有企业推出了能通吃这两种格式的播放器。不过好景不长,随着华纳等好莱坞电影公司的倒戈,HD DVD就这样离我们远去了,似乎一切都开始归于平静。

当时我并没有为HD DVD的逝去而感到可惜,甚至还有一些幸灾乐祸,认为大家终于可以不再迷茫,高清普及的速度可以大大加快了。但我错了,我再一次忽视了“垄断”这一词的含义,暂时没有了竞争的BD似乎放慢了自己降价的步伐,这让抱有“高清迅速普及”想法的我又再次失望了一回。

面对垄断的BD,我似乎又开始怀念HD DVD,不过失败就是失败,作为战败者,它不可能死而复生,就在此时,HD VMD又站了出来,我知道,它不是什么救世主,但却可以再次把水搅浑。确切地说,HD VMD并不打算、也没有实力去和BD进行正面的竞争,只是想在BD的下面分一杯羹。

从技术上说,HD VMD采用的红光技术虽然没有BD的“蓝光”那么先进,发展的潜力也不如BD,但在现阶段来说,我们一定要放弃相对廉价的技术去追求那种所谓的新技术吗?低廉的价格对于发展中国家来说是极有吸引力的,就像当年我们并没有从录像机时代直接跳到DVD时代,而是经历了一个漫长的VCD时代。这让当时的VCD厂商赚得盆满钵满(虽然中国现在也有如NVD这种拥有自主知识产权的高清光盘标准,不过技术 的拥有者对“营销”这一词的理解太不深刻,并没有把技术转化为具有普遍商业价值的产品)。那HD VMD会不会根据这一情况制定专门针对发展中国家的一些营销策略,抢先BD一步占领市场呢?这个谁也说不清。

当时BD与HD DVD在全球范围内的决斗中,电影公司的支持起到了决定性的作用。有意思的是华纳的前总裁Michael Jay Solomon目前正担任NME公司的主席,凭借他在电影行业多年工作累积起来的人脉,能帮助NME争取到HD VMD电影的授权,让HD VMD在BD的阴影下依然可以活得比较滋润。

还有一点需要我们注意的是,就在HD DVD全面溃败的时候,索尼曾邀请东芝“入伙”,东芝却拒绝“招安”。“Business is business.”我相信东芝也绝对不会因为一时的义气而拒绝索尼的邀请。或许,他们早就想好了退路——借HD VMD之身还魂,将高清大战进行到底。