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2006-03-15 23:13 |
光技術(shù)在電視傳媒的應(yīng)用
隨著藍(lán)光盤攝像機(jī)和錄像機(jī)的出現(xiàn)，電視傳媒行業(yè)從傳統(tǒng)磁帶記錄走向了光盤記錄。雖然這是光技術(shù)在廣電領(lǐng)域應(yīng)用的一小步，卻是廣電科技與時(shí)俱進(jìn)的一大步。 ?QE,;QtpK
大約40年前，人類已經(jīng)擁有第一根海底光纜。光通訊，在電信高端領(lǐng)域，方興未艾。時(shí)至今日，在實(shí)驗(yàn)室，日本NEC和法國(guó)阿爾卡特公司分別實(shí)現(xiàn)了總?cè)萘繛?0.9Tb/s(273x40Gb/s)和總?cè)萘繛?0.2Tb/s(256x40Gb/s)的傳輸容量最新世界記錄。而單模光纖的無中繼傳輸已經(jīng)達(dá)到4000KM。從技術(shù)上看，再有5年左右的時(shí)間，實(shí)用化的最大傳輸鏈路容量有可能達(dá)到5-10Tb/s。簡(jiǎn)言之，網(wǎng)絡(luò)容量將不會(huì)受限于傳輸鏈路。 5^^XQ?"
以下我們分別對(duì)光存儲(chǔ)和光傳輸方面做以詳細(xì)闡述。 g8P TGz
一 光存儲(chǔ) AU2i%Q!
資訊對(duì)儲(chǔ)存容量需求日增，光存儲(chǔ)技術(shù)在記錄密度、容量、數(shù)據(jù)傳輸率、尋址時(shí)間等關(guān)鍵技術(shù)上有著巨大的發(fā)展?jié)摿�。業(yè)界一直在積極開發(fā)更高容量的各種儲(chǔ)存技術(shù)。藍(lán)紫色激光存儲(chǔ)技術(shù)（Blue-Violet Laser）、磁光盤存儲(chǔ)技術(shù)、做為硬盤（HDD）技術(shù)和磁光盤技術(shù)的結(jié)合的近場(chǎng)光盤技術(shù)超解析度儲(chǔ)存技術(shù)（Super RENS）、3D立體儲(chǔ)存技術(shù)（Multi Layers；Multi Level）以及熒光多層光盤技術(shù)FDM（Fluorescent Multilayer Disc）等相繼問世。 J9~ g|5
傳統(tǒng)ＣＤ和ＤＶＤ上有一層薄薄的反射層，和許多肉眼看不見的凹凸，它包含二進(jìn)制信息。為了從這些盤片上讀出數(shù)據(jù)，由一個(gè)半導(dǎo)體激光發(fā)生器產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的激光束，射向旋轉(zhuǎn)中的光盤片，然后反射光通過棱鏡和透鏡構(gòu)成的組鏡機(jī)構(gòu)再射向接收數(shù)據(jù)的光電裝置，而這個(gè)光電裝置連接的電路能夠辯識(shí)出激光所反射回來的數(shù)據(jù)。在光盤上，數(shù)據(jù)是凹槽(pits)及平面(lands)的型式來加以編碼，而光電裝置的電路能辯識(shí)出激光射中的平面及射中凹槽的所走距離差這就稱為相位提升(Phase Shift)，而這個(gè)技術(shù)就是在光盤中資料儲(chǔ)存與讀取的基礎(chǔ)。經(jīng)由光電讀取裝置，反射回到的凹槽與平面的變化將會(huì)轉(zhuǎn)換成1與0的數(shù)位訊號(hào)，從而構(gòu)成數(shù)據(jù)流特征。ＤＶＤ之所以容量比ＣＤ大，無非是在同樣面積的盤片上凹凸更多罷了。若要有效地縮小記錄點(diǎn)大小以提升記錄密度，必須使用短波長(zhǎng)的光源；或者使用高折射系數(shù)的介質(zhì)；或者提升透鏡的NA（數(shù)值孔徑）值。顯然在一個(gè)存儲(chǔ)容量巨大的盤片上，紅色激光根本無法辨識(shí)那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司紛紛轉(zhuǎn)向藍(lán)色激光的研究。藍(lán)色激光的波長(zhǎng)較短，因此驅(qū)動(dòng)器可以辨識(shí)出更小半徑的凹凸，盤片的容量就可以做的更大�，F(xiàn)在的藍(lán)光盤技術(shù)不管是日歐韓9家AV產(chǎn)品制造商聯(lián)合制定的新一代光盤規(guī)格"藍(lán)光光盤"，還是東芝和NEC向DVD論壇提出的"AOD（高級(jí)光盤，暫定名）"規(guī)格，只不過是商家為自己謀求更高的商業(yè)利潤(rùn)而制定的不同的標(biāo)準(zhǔn)罷了。就核心技術(shù)上而言，沒有太大的區(qū)別。讓我們?cè)偕钊肓私庖幌滤{(lán)光盤和高密度光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 Yw#2u h
1、 藍(lán)光盤技術(shù) s% <e D
藍(lán)光盤技術(shù)屬于相變光盤（Phase Change Disk)技術(shù)，它與傳統(tǒng)光盤記錄不同，傳統(tǒng)光盤的記錄和讀出原理是利用磁技術(shù)和光技術(shù)相結(jié)合來記錄和讀出信息，而相變光盤的記錄和讀出原理只是用光技術(shù)來記錄和讀出信息。相變光盤利用激光使記錄介質(zhì)在結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間的可逆相變結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信息的記錄和擦除。在寫操作時(shí)，聚焦激光束加熱記錄介質(zhì)的目的是改變相變記錄介質(zhì)晶體狀態(tài)，用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)來區(qū)分0和1；讀操作時(shí)，利用結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)具有不同反射率這個(gè)特性來檢測(cè)0和1信號(hào)。 Q7W>qe%4
實(shí)際的藍(lán)光盤應(yīng)用藍(lán)紫色激光技術(shù)，能在直徑12公分的盤片上，儲(chǔ)存兩小時(shí)的高清晰度視音頻信號(hào)，在2002年2月發(fā)布的初期版本中，透過使用405nm的藍(lán)紫色電射半導(dǎo)體，NA（數(shù)值孔徑）值為0.85的讀取頭、以及0.1mm的光學(xué)透射保護(hù)層架構(gòu)，藍(lán)光盤可以將12公分的單面光盤片資料儲(chǔ)存容量提升到27GB。它可以記錄兩小時(shí)的高清晰度視音頻信號(hào)，以及超過13小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)。 B^g ?=|{
在資料轉(zhuǎn)換率方面，藍(lán)光盤可以將高清晰度的電視節(jié)目，以36Mbps的速度從攝像機(jī)轉(zhuǎn)換到播放媒體上，并能維持節(jié)目品質(zhì)。另外，它還具有任意影像捕捉，以及重覆播放等功能。 j~*L~7
在兼容性方面，由于藍(lán)光盤采用MPEG2碼流壓縮技術(shù)，因此它同時(shí)適用于數(shù)字廣播系統(tǒng)，可執(zhí)行電視臺(tái)多種視頻記錄與播放。 2 RSt)3!},
另外，在資料安全性部分，藍(lán)光盤也采用了一種獨(dú)特的ID寫入模式，可確保資料安全，并為盜版問題提出一套保護(hù)版權(quán)的解決方案。 zc[Si bT
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2、高密度光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) @')[FEdW
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（1）采用近場(chǎng)光學(xué)原理設(shè)計(jì)超分辨率的光學(xué)系統(tǒng)，使數(shù)值孔徑超過1.0，相當(dāng)于探測(cè)器進(jìn)入介質(zhì)的輻射場(chǎng)，從而能夠得到超精細(xì)結(jié)構(gòu)信息，突破衍射極限，獲得更高的分辨率，可使經(jīng)典光學(xué)顯微鏡的分辨率提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，面密度提高4個(gè)數(shù)量級(jí)。 J H7<
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（2）以光量子效應(yīng)代替目前的光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀出，從原理上將存儲(chǔ)密度提高到分子量級(jí)甚至原子量級(jí)，而且由于量子效應(yīng)沒有熱學(xué)過程，其反應(yīng)速度可達(dá)到皮秒量級(jí)（1O-12秒），另外，由于記錄介質(zhì)的反應(yīng)與其吸收的光子數(shù)有關(guān)，可以使記錄方式從目前的二存儲(chǔ)變成多值存儲(chǔ)，使存儲(chǔ)容量提高許多倍。 YpqrZWvh
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（3）三維多重體全息存儲(chǔ)，利用某些光學(xué)晶體的光折變效應(yīng)記錄全息圖形圖像，包括二值的或有灰階的圖像信息，由于全息圖像對(duì)空間位置的敏感性，這種方法可以得到極高的存儲(chǔ)容量，并基于光柵空間相位的變化，三維多重體全息存儲(chǔ)器還有可能進(jìn)行選擇性擦除及重寫。 6i}iAP|0
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（4）利用當(dāng)代物理學(xué)的其它成就，包括光子回波時(shí)域相干光子存儲(chǔ)原理、光子俘獲存儲(chǔ)原理、共振熒光、超熒光和光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)、光子誘發(fā)光致變色的光化學(xué)效應(yīng)、雙光子三維體相光致變色效應(yīng)，以及借助許多新的工具和技術(shù)，諸如掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、光學(xué)集成技術(shù)及微光纖陣列技術(shù)等，提高存儲(chǔ)密度和構(gòu)成多層、多重、多灰階、高速、并行讀寫海量存儲(chǔ)系統(tǒng)。 ^pUHKXihD
3、新型光盤技術(shù)的應(yīng)用 Dd\jHF>u
大量的信息要求有大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，光存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器和幾種光儲(chǔ)存媒體均將呈現(xiàn)出足夠快的增長(zhǎng)趨向。光存儲(chǔ)市場(chǎng)的發(fā)展，將改變聲音圖象及其它數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式及傳播方式。光存儲(chǔ)產(chǎn)品可以利用自動(dòng)換盤系統(tǒng)，組成光盤庫、光盤塔、光盤陣列，實(shí)現(xiàn)提高整個(gè)系統(tǒng)的容量、數(shù)據(jù)傳輸率及多數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。如果將光盤庫、光盤塔及光盤陣列與自動(dòng)換盤系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可以大大提高系統(tǒng)容量、數(shù)據(jù)傳輸率和顯著改善存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性。 <)3u6Vky9
在技術(shù)上，磁帶已經(jīng)基本上沒有潛力了，而且與非線性的編輯系統(tǒng)存在明顯的矛盾；專業(yè)光盤雖然不會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)取代磁帶，但其非線性、高密度、低成本、高傳輸速度的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)帶來了良好的開端。Sony公司不失時(shí)機(jī)的推出光盤專業(yè)攝錄像器材，這些設(shè)備使用基于藍(lán)紫色激光技術(shù)的光盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)，充分發(fā)揮非線性記錄方式帶來的靈活性。例如：PDW-3000 專業(yè)藍(lán)光盤編輯錄像機(jī)(演播室機(jī)型)，它可記錄和重放IMX/DVCAM格式，具有完善豐富的輸入輸出接口，包括傳統(tǒng)視音頻和網(wǎng)絡(luò)接口。它的雙光頭設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)高速文件讀出。它具有快速圖像搜索，圖像索引功能和光盤的隨機(jī)訪問功能，可以快速定位到所需圖像。它具有場(chǎng)景選擇隨機(jī)存取能力，使得任意定位素材段成為可能，跳過不必要的素材。特別值得提出的是這種錄像機(jī)可以將高低分辨率素材同時(shí)記錄在光盤上，高分辨率素材用于高質(zhì)量節(jié)目的制作和輸出，低分辨率素材可用于編輯，瀏覽等等，低分辨率素材還可以為互聯(lián)網(wǎng)播出等用途提供數(shù)據(jù)。 [sW3l:^
二 光傳輸 EK O[
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