光碟机产品与技术规格.doc

光碟機產品與技術規格劉常勇中山大學企管系教授如果說有什麼發明是人類工藝史上的奇蹟，光碟無疑得算上其中一種，由於目前光碟產品的價格低廉，大多數人已無法體認到該產品的複雜與精密是令人嘆為觀止的。基本上光碟是一種利用數位模式儲存資料的一種媒體工具，硬體的部分是光碟機，軟體部分則是光碟片。光碟片上儲存的是數位資料，數位資料是不連續的，所以我們在看數位科技合成的影像時等於在看一個由無數小方塊組合成的拼圖，而要一張拼圖展現人眼所能接受的細膩與動態，甚至成為一部電影，以這種巨大的工程，在三十年前被提出來簡直是癡人說夢，但如今它卻確實可行，並且是一種相當便宜的技術，故科技的發展可說是一日千里。光碟機是一個結合光學、機械與電子科技的高科技產品。它的工作原理是利用雷射光穿過光柵之後，再由偏光板反射到瞄準鏡，最後透過接物鏡打在光碟片上。經過這一連串的光學處理之後，光線變得更集中，更容易控制，然後由光碟片反射回來，再藉光感測器來拾取訊號，並將其解碼成我們需要的資料，便完成整個資料讀取的動作。依據記錄與讀取功能的不同，可將光碟產品分成三種類型，分別是:唯讀型(read only)、可重複寫入型(rewritable)、和可寫一次型(write once and read only)。而依據發展規格的不同，可分成CD(Compact Disc)與DVD(Digital Versatile Disc)兩大系列，CD系列是較早發展的光碟產品，也為往後的DVD產品定下了規範，因此我們以CD系列的發展分析光碟產品的發展。資料來源1996年光電所簡報圖六光碟機系列產品唯讀型CD唯讀型代表該種光碟資料僅供讀取，不能進行修改或登錄新的資料，因此這一類的光碟片產品在發行前就已經把資料壓製完成，不能再更動。這一類的CD光碟產品有四種:一、CD-DA( Compact Disc Digital Audio) 即一般的CD音響，可說是CD系列光碟機的始祖，由Philips和Sony於1980O年發表著名的紅皮書(red book)公佈其技術規格，從此光儲存媒體進入新紀元。該種光碟產品主要用於音樂儲存，由於具有高品質的數位音質，該產品數年之內即風行世界，並衍生其後各種CD光碟產品。二、CD-ROM(CD Read Only Memory)由於CD產品大行其道，1985年Philips和Sony在度聯手發表黃皮書(yellow book)，定義了儲存電腦資料、圖形、聲音及動畫檔案的規格，而為了往後能儲存更複雜的資料，同時也規範了控制訊號，資料偵錯、資料校正、磁區大小等，自此CD進入了電腦記憶媒體的領域，提供了電腦驚人的記憶容量(CD-ROM可提供650MB，而當時硬碟最大容量為850MB)。三、CD-I(CD-Interactive)緊接著黃皮書之後，Philips和Sony針對消費電子市場，推出了綠皮書(green book)，定義多媒體CD的規格及相關的硬體規格(指搭配MPEG; Moving Picture Experts Group)， 提供了一種互動式的媒體給使用者，其最大的特色就是能同步播放聲音、影像、與其它資料(例如文字)，也就是具備了播放電影的能力，自此使光碟進入娛樂媒體的領域。四、Video CD 在CD-I規格確立後，白皮書(white book)定義了CD-I的應用規格，稱為CD-I Bridge，即所謂的Video CD，Video CD是由Philips、Sony、JVC、Matsushita四家公司共同開發，Video CD儲存的是以MPEG-1規格壓縮之全螢幕(full screen)全動態(full motion)影像和音訊，整張Video CD可存放74分鐘的影音訊號，主要應用於電影和卡拉OK。除了唯讀型的CD光碟外，廠商也研發出可以寫入資料的CD光碟產品，這類產品的規格公佈在橘皮書(Orange Book)中，可分為兩種類型，一種是可寫一次型，另一種則是可重複寫入型。可寫一次型CD可寫一次型代表該種光碟產品可提供使用者寫錄自己所要的資料，這但只能寫一次，無法像硬碟或軟碟可以反複讀寫。可寫一次型的光碟技術主要來自碟片材料的突破，將記錄材料塗在反射層的底部，但該層材料記錄一次後就無法再改變，因此只能登錄一次，這類CD光碟產品有兩種：一、CD-R(Recordable) CD-R依據其資料錄製的特性又可分為兩種，一種稱為一次寫入型(Track-at-Once CD-R)，此種CD-R在做寫入動作時，不管資料是否填滿光碟片，只能寫入一次，當動作完成之後，即使還有空間也無法再登錄資料。這種一次寫入型的CD-R通常用來存錄圖形或大量資料，例如坊間的”大補帖”。而一般人常稱呼的CD-R通常是指一次寫入型的CD-R。二、Photo CDPhoto CD是由Kodak和Philips共同發表的規格，此種CD-R可多次寫入(Multi-Volume)，不限次數，直到將整片光碟片的資料區塞滿為止。最主要的功能是將相片的底片掃描後轉成數位格式儲存，在直徑十二公分的Photo CD中可儲存100張以上的相片，在數位式相機日漸普及後，Photo CD將扮演取代底片的角色。可重複寫入型CD可重複寫入型指光碟片有如硬碟一般，可無限次的重複寫入，將舊資料洗掉，蓋寫上新資料。這種光碟有兩種，一種稱為磁光式(Magneto-Optical)光碟，它的工作原理主要是利用高功率雷射加溫碟片上的某一點，將該點的電磁極化，改變了雷射在該點的反射，然後由不同的磁性變化定義不同的值，完成資料的錄製。另一種則是稱為相變型(Phase-Change)光碟，這種光碟片是利用記錄材料的結晶相(Crystalline)與非結晶相(Amorphous)不同的反射率，來進行資料的登錄。可重複寫入型的CD光碟共有三種:一、CD-MO(Magneto-Optical)CD-MO為磁光式光碟，推出時被預測將取代硬碟，但由於存取時間較長，因此在功能上一直無法超越硬碟，另一個問題則是由於CD-MO的存取方式和一般的CD-ROM不同，因此無法和其它的光碟系統相容，也造成CD-MO在推廣上的困難。這個家族目前有三種產品，分別是: 2.5”MD，3.5”MO，5.25”MO。二、PD(Phase-change Dual)PD是相變型光碟，1995年由Matsushita公司推出，這種光碟機可讀取其它的一般光碟片，但PD的光碟片在一般的光碟機中卻無法讀取，因此PD和CD-MO可謂CD家族的異類，因為這兩種產品和CD系列其它產品都不相容。三、CD-E(Eraseable)或稱CD-RW(Rewritable)為了克服PD的缺點，Philips和Ricoh在1997年推出CD-E。CD-E光碟片可在任何非磁光式的CD光碟機中被讀取，如此一來，相容性的問題可說就解決了，但CD-E仍無法取代CD-MO的一點就是存取次數的極限無法超越CD-MO，這也是CD-E待改善之處。自從CD-E被開發之後，CD系列的光碟產品可說已完全成熟，不但相容性高，功能又完整，並且成本低廉，放眼市場上光儲存媒體已盡是CD家族的天下。但就在CD家族襲捲市場的情形下，另一波光碟產品的革命已在悄悄的進行著，打算完全顛覆CD系列的產品，這項產品就是所謂的DVD( Digital Versatile Disc)。DVD以統一的規格可儲存音樂（Audio），視訊（Video），及一般檔案資料等不同型式的數位資料。依資料寫入原理不同還可分為唯讀型DVD-ROM，可寫一次型DVD-R，可重覆寫錄型DVD-RAM。DVD規格制定時考慮周延，其應用範圍已包含現今存在的大部分應用，故稱為數位多功能光碟，但也有人稱他為數位影音光碟。DVD系列光碟機在CD系列的發展中，產品的改良都侷限於光碟片材質與資料格式的加強，因此儲存容量始終無法突破，最高約可達到680MB。DVD則從使用較短波長的雷射光束著手，並提高光碟片資料的密度，推出第一代的DVD儲存容量即高達4.7GB，是CD產品容量的7倍，而如果採取雙面雙層的記錄方式，容量更可高達17GB。DVD除了在光學應用上的突破外，並在儲存方式與資料壓縮方式上也做了突破。在儲存方式上DVD光碟片在同一面的資料設計了兩層的不同材質，其中外層是半透明的，因此當需要讀取內層資料時，只要提高雷射光束的功率即可穿透外層讀到內層的資料，這種設計使得DVD光碟片單面即具備兩倍的容量。在資料壓縮方面，DVD採用MPEG-2的壓縮方式，因此在影片的處理上就可達到高畫質的水準，在以往的CD產品上影片畫質的水準只能到達VHS，DVD則可到達Hi-Fi的要求。另外在音訊的處理上，CD產品只能處理兩個音軌的立體聲，DVD則採用Dolby AC3的音效技術，可處理五個音軌的立體聲。DVD和CD的發展方向是相反的，CD在最早發展是為了滿足音樂媒體的需求，然候逐漸和電腦結合，最後跨足影像媒體的領域。由於CD在影像的領域功能有所不足(Video CD一片最多只能播放74分鐘的電影)，電影娛樂業者為了進入日益普及的光碟媒體市場，在1994年9月由美國七大影業提出DVD統一規格聯盟，針對播放電影的需求定訂DVD規格( 2小時的高畫質高音質電影，稱為數位影像光碟，Digital Video Disc)。就在1994年12月，光碟產品的元老Philips和Sony再度聯合發表單面3.7GB容量的MMCD(Multi-Media CD)支援DVD規格，但此時光碟市場已非這兩家公司可獨大的局面，緊接著1995年1月Toshiba、Pioneer、Matsushita等日歐七家公司發表雙面5GB容量的SD(Super-density Disc)支援DVD規格，於是兩大陣營對立，規格戰一觸及發，為了避免規格的混亂與看好DVD進入資訊儲存媒體的潛力，1995年5月，由資訊業者充當和事佬，IBM、Microsoft、Apple三大資訊業巨頭出面組成技術工作集團(Technical Working Group; TWG)，聯合對外發表對DVD規格的九大要求。在資訊業者的協調下，SD與MMCD兩大DVD陣營於1995年9月終於達成協議，統一了DVD的規格，並於年底給予DVD新的定義，稱為數位多功能光碟(Digital Versatile Disc)。因此DVD系列的發展是由影像的領域發展到資訊領域，和CD系列剛好相反。而經過兩年多的發展，DVD在唯讀型、可寫一次型、可重複寫入型的產品類型都已推出了DVD規格的產品。統一後的DVD陣營在1996年發表了DVD-Book Version 0.9，定義了DVD產品的規格與項目如下:表十二DVD與CD系列產品規格比較DVD產品產品類型定義規格同型之CD產品DVD-ROM唯讀型DVD-Book ACD-ROMDVD-Video唯讀型DVD-Book BVideo CDDVD-Audio唯讀型DVD-Book CCD-DADVD-R可寫一次型DVD-Book DCD-RDVD-RA