主题 : 浅谈单面双层的DVD刻录机
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0 浅谈单面双层的DVD刻录机

目前DVD刻录机除了往更高速度发展之外,也同时朝着更大容量方向发展。其中近期DVD刻录机最让人关注的特点就是倍量备份功能—即单面双层刻录技术,可以刻录8.5GB(实际为7.95GB)的数据。那么何谓单面双层刻录技术?此功能真得象厂商所宣称那样诱人吗?

  一、单面双层,再起规格之争

  DVD单面双层技术作为DVD刻录产业里最创新的规格,DVD Forum和DVD+RW 联盟都推出他们自己专属的单双层刻录格式。

  1、DVD+RW联盟的DVD+R DL规格

  早在2003年的10月份,飞利浦和三菱就联合研制并宣布在刻录技术上取得了重大的突破,声称已经实现将一张4.7GB容量的DVD刻录光盘的容量翻倍,达到8.5GB,并将这种技术命名为“双层(DL,Double Layer)”技术----业界简称为DVD+9。

  双层DVD+R刻录片,主要通过额外的储存层(L0层)来增加数据储存容量,这个储存层是由刻录片的同一面来存取,表示你不需要把刻录片换面,以读取另一面的数据。每一个数据刻录层都是由一个薄薄的有机染料薄膜所组成的;当激光束进行加热,不可逆地改变了染料的化学和物理结构,就产生刻录的效果。这种新格式把刻录片的数据容量从4.37GB增加到8.5GB,同时仍保有对于现有的DVD-Video播放机和DVD-ROM光驱的兼容性。

  为了要了解双层DVD是如何运作的,你首先需要了解DVD播放机是如何从大量生产的单层刻录片里取得资料的。只读DVD把信息变成数十亿个只能从显微镜里看到的小洞,以储存在一片聚碳酸酯的上层表面里的螺旋状沟槽里。刻录片的沟槽面是以反射性物质(例如铝)进行涂布,然后再黏到一个印有标签的塑料片上。当刻录片下的激光在扫瞄沟槽时,光驱上的光学读写头就会监视有刻痕的表面下反射层所弹回来的光线数量,经过坑洞时所产生的光束变化,可以让光驱把它解译为一系列的0与1。

  

  从上到下依次为:印刷层、保护层(聚碳酸酯,防止染料层与反射层被氧化,抵抗紫外线与磨损)、金属反射层、染料层L1、间隔层、半穿透性金属反射层、染料层L0、保护层。简单地说,DVD+9是用两张盘面对背的结合在一起。上面的记录层L1就是我们常说的第二层,为全反射层。下面的L0是我们常提到的第一层,为半反射层。

  播放碟片时激光头从光盘中心一直读到边缘,然后激光头调整,光线穿过第一层,开始读取第二层。在这个过程中,一般有一秒左右的停顿。在一片可刻录的DVD上,以热感应有机染料涂布的空白沟槽,取代了DVD的坑坑洞洞。刻录一个虚拟的“坑洞”的方式,是以精确对焦的激光来加热染料的某一点。这会永久改变染料在那一点的物理性质,让它拥有与坑洞相类似的光学性质。

  

  

  为了实现双数据层操作,DVD+9刻录必须使用两套机制:在对L0数据层写入时,激光头中的聚焦镜被自动调整到最佳状态,激光束准确聚焦在L0有机染料层上,然后根据控制系统的命令将数据流逐次写入。为了与双层DVD9只读盘片兼容,L0的反射率必须控制在18%左右,而完成这项任务就必须依赖L0对应的“半透明金属反射层”。

  对第一层的操作其实与普通刻录盘片是一样的,在技术上也容易实现,真正具有挑战性的地方是对L1层操作之上:聚焦镜片被调整在长焦状态,激光束被定位到L1数据层的深度,但要到达L1数据层,激光束必须通过L0数据层和对应的反射层,由于反射层具有半透明和反射的双重特点,聚焦到L1的激光被允许通过,但仍有将近50%左右的激光能被反射或吸收,最终达到L1数据层的激光强度只有初始强度的50%,读取数据时也是如此,因此L1数据层的敏感度必须高于L0层,否则可能无法对强度较弱的写入激光作出反馈。

  同时L1对应的反射层必须具有更高的反射率,否则反射激光可能过于微弱而无法被识别。根据白皮书,DVD+9 L1数据层的实际反射率超过50%,但最终能穿透盘片返回光头接收器的反射光为初始的18%。也就是说,有效反射率只有18%,这也是兼容只读DVD+9格式的需要。

  制造一片双层的可刻录刻录片,听起来好像很容易,但是要确保两个染料层拥有与DVD的坑洞相同的光学性质,是非常重要的技术关键。即使小心地调整一些参数,例如刻录的“坑洞”的精确深度与形状、每个染料层的厚度与化学成分、金属涂布的反射涂布。

  据日本三菱公司称,为了保持和单面双层的DVD-ROM的兼容性,在DVD+R DL光盘的L0层采用了一种银合金的反射物质。此外还称,L0层的数据传输速率比L1层快50%,因为激光束到达L1层时部分激光能量被L1层反射和吸收了,因而L1层必须对光能量特别敏感。也真是因为DVD+R DL盘片制造如此复杂,造成了此前盘片价格居高不下的原因。

  

  这里要注意的是,DVD+RW联盟中所用的DL是Double Layer的缩写,而不是下面提到的Dual Layer的缩写。

  2、DVD论坛的DVD-R DL规格

  在飞利浦和三菱联合推出DVD+9规格同时,DVD Forum也推出了对应的DVD-R DL规范,也就是Dual Layer技术—也称DVD-9。

  Dual Layer,同样也是单面双层的DVD片,最大的容量也可以达到8.5GB。在原理上,DVD-9与DVD+9是一样的,二者都是双层有机染料,双聚焦激光结构等等。DVD-9主要是在单面光盘上将两层标准的DVDR-5存储介质压缩在一起。单面双层DVD光盘地第一层L0的刻录方式和目前标准的单层DVDR-5光盘完全相同。

  无论是使用恒定角速度还是恒定线速度的方式进行刻录,数据都是在激光束从光盘的中心向边沿移动的过程中写入光盘的。而第二层L1的刻录过程与第一层相反,是从光盘的边沿向中心移动的。在读取方面,底层L0的读写方式和单层的DVDR-5光盘完全相同;第二层L1的读写方式也是十分简单:首先激光束聚集在第二层L1上的1毫米的存储段上,由于第一层的透明度很好,而且激光束足够强,因此能够方便地对第二层进行读写。刻录时,激光束通过加热存储介质的表面并改变其物理和化学结构,使得存储单元和周围的介质的特性不相同。

  虽说原理相同,但DVD-9与DVD+9之间也有许多小的技术上的差异,两者使用不同的机制以在刻录片上定位及找出数据。比如DVD-9的第一、第二层数据记录层的有效反射率分别为17.3%和19.5%,而DVD+9则都高于18%,“数据—时钟”抖动值分别为9.34%和8.08%,而DVD+9的两个记录层都在9%以下,这些差异主要是由于两者所采用的制造材料不同所造成的,每个规格都只允许在其所对应的专属刻录片上刻录数据,但实用效果是一样的。

  同时两种双层规格都要求Layer 0的数据必须比Layer 1上的同样位置先刻录,目前的DVD+R DL刻录机也必须在结束刻录时,完整刻录两层。从最终使用者的角度来看,两者之间最明显的差异将会是刻录速度。DVD+9最初将支持2.4倍的刻录,而DVD Forum的DVD-9双层规格可以支持2倍,不过目前两者已经推出了4倍速刻录规格。

  以上两种规格都可以被目前DVD播放机和DVD光驱识别。但相对来说,目前DVD-9的盘片、碟源要比DVD+9要丰富许多。比如目前一般市面上有些包含幕后花絮或是其它预告片的DVD电影就是采用DVD-9的格式。
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