光存储发展回顾

文章正文详细回顾了光存储产业的发展历程，但并没有涵盖所有的光存储技术，事实上，光存储家族还包括许多非国际性质、为某企业或利益集团专有的技术，如音频领域的SACD、索尼PSP掌上游戏机使用的UMD以及在专业领域大名鼎鼎的MO磁光盘。

SACD：音频CD技术的替代者

SACD（Super Audio Compact Disc）是索尼与飞利浦合力打造的音频技术标准，它于1999年5月正式发布，号称是“超级CD”，索尼与飞利浦希望它能成为CD音频技术的替代者，竞争对手直接锁定DVD-Audio规格。

从物理结构看，SACD是CD与DVD-Audio的奇妙组合，SACD光盘拥有两个数据层：上层为容量达780MB的CD记录层，记录传统CD格式音频，可以用普通的CD唱机回放，这更多是为了兼容考虑；下层则是DSD（DirectStream Digital缩写，直接数据位流）高密度记录层，容量达到了4.7GB，用于记录以DSD方式录音的数字音频。据悉，SACD的取样频率高达2822.4MHz，这个数字整整是常规CD 44.1KHz取样率的64倍，取样波形更接近原始的模拟声音波形，且SACD的频率范围高达100KHz以上，可呈现出更细腻、细节丰富且柔和的声音，有效改善了传统CD音乐给人冷硬的刻板印象。SACD也无需位转换程序，明显降低了数字滤波过程可能产生的失真与噪声。另外，SACD还可以容纳多声道以及影像，实现高清晰度的立体和环绕音效果。由于SACD的专业定位，以及DSD直接数据流在技术方面的优势，使得SACD获得广泛的认可，多数资深音响发烧友经过仔细鉴别之后都认为，SACD在音质方面略优于DVD-Audio。倘若用户打算组建家庭影院相容的Hi-Fi环境，DVD-Audio应该是首选，但对于那些热衷于发烧音乐的朋友而言，SACD应该是更理想的选择，“超级CD”绝非徒有虚名。

SACD推出之后，获得音响界的普遍支持，从目前的情况来看，SACD有成为下一代音频事实标准的趋势，前途可以说是一片光明。

图① 专为防范盗版而设计的UMD光盘

UMD：PSP掌机的专宠

UMD（Universal Media Disc，通用媒体光盘）是索尼为其PSP掌上游戏机量身设计的专用型小光盘，它在基础原理上同CD、DVD等光存储技术完全相同，只是在实现细节上有所差异：首先，UMD使用6厘米直径的小光盘，且有一个透明的塑料外壳起保护作用，结构同标准光盘差异明显；其次，UMD使用660纳米波长激光，而CD、DVD分别为780纳米和650纳米，这样，UMD就与CD、DVD系统毫不兼容，彻底杜绝了游戏被盗版的可能（盗版商无法生产UMD光盘）；再次，UMD内的数据文件被设计为不可拷贝性，用户无法将UMD光盘装载的游戏内容拷贝到其他设备上，这样做也是为了反盗版考虑。容量方面，UMD尚属可观，单面双层的UMD光盘可提供1.8GB存储空间，这足够装载游戏、视频文件以及各类音乐文件。

索尼设计UMD的主要目的是为防范游戏盗版，因为在游戏产业中，一个通行的做法就是厂商不通过出售游戏机硬件获取利润，利润的主要来源是出售游戏软件，防范盗版自然成为重中之重。UMD显然能很好满足索尼的目标，但它的技术革新意义非常有限。

图② MO磁光盘的工作模型示意

MO：迄今为止最可靠的存储技术

严格来说，MO（Magneto-Optical）并不是单纯的光存储体系，它是一种磁-光技术结合体。MO的历史与CD技术有着直接的关联，上个世纪80年代，CD格式在音频领域一统天下，但在提供完美音质的同时，用户也抱怨CD随身听尺寸太大、光盘不可擦写、无法自主选择音源等等，索尼公司在听取这些意见之后立即着手研究更适合随身携带的音频技术。

1986年，索尼成功研制出可单次写入的“WO(write once disc)”光盘。1988年，索尼又在WO的基础上发明出可多次擦写的“MO(magneto optical disc)”磁光盘。但是，MO并没有和索尼预想的一样在随身听中大放异彩，而是转入数据存储领域。在这个领域，MO的优势是非常明显的：使用简单、可靠性极高、容量很大。1991年，MO磁光盘就实现了128MB容量，1993年提升到230MB，而到了1996年，MO磁光盘的容量更是达到540/640MB水平，与CD-ROM容量相当。然而，在这个关键的时刻，MO业界并没有好好把握机遇，未采取技术授权的做法，让MO无法获得存储业界的广泛支持，加上产品价格昂贵、不适合消费用户，在光存储发展起来之后，MO在消费领域几乎销声匿迹，幸好MO在可靠性方面的优势牢不可破，使其在专业应用中大放异彩。

在物理形式上，MO与光存储有不少共同点：两者都需要驱动器和可移动的盘片，盘片为螺旋型数据道，利用激光实现数据写入与读取。不同之处在于，MO是磁技术和光技术的结合体，MO盘片覆盖着磁性物质，写入时需要磁技术的配合，而光存储纯粹依靠光学原理运作。在MO驱动器中，除了产生激光的光头外，还有一个可产生磁场的磁头，光头和磁头分别位于MO盘片的上下两面，当要写入数据时，激光束会照射到MO盘片的垂直磁化记录层上，在800纳秒的短时间内使照射部分温度升到150℃，同时磁头使加热部分磁场发生变化，从而实现数据的写入—这个过程也被称为“热磁写入”。而要读出数据时，光头发出不会使磁场发生变化的弱激光束，得到的反射光经分光棱镜后被驱动器的接收器接收，驱动器会根据反射光折射方向的不同来判断数据为0还是1，由此实现数据的读取。若要将数据擦除，那么光头就发出高能量的激光束照射垂直磁性膜使之迅速加热，同时磁头将该磁性膜的磁场恢复到初始的状态即可。

MO最大的特点是其它技术难以企及的高可靠性，一张MO光磁盘可反复读写达1000万次，即使一天反复读写1000次，MO光磁盘依然能够用上30年。MO这种特性是由它的工作原理和盘片设计决定的：MO盘片被密封外壳保护起来，盘片表面不可能被划伤和尘土堆积，而激光束要先通过基底层方能进行记录层读写—激光束直径在MO盘表面是宽点，变窄到达记录层，即使光磁盘表面存在尘土和划伤也不会影响到最终生成的信号，这一点令现有的各种光存储技术望尘莫及。再者，MO盘不像磁存储技术一样容易受到强磁场的影响，如果要对MO盘的数据进行改写，必须同时具备加热至150℃和磁场两大因素，而在正常状态下，不可能获得150℃高温，所以磁场再强也无济于事。

或许因为可靠性太过突出，MO的速度反而不那么受重视，目前，主流型MO的平均读取速度约在4MBps左右，写入速度还要慢上一、两个等级，这对于那些重视安全性甚于效率的专业机构而言还是可以接受的。该领域的竞争不算激烈，从事MO产品制造的主要有富士通、索尼、奥林巴斯、三菱等日系企业，相关产品国内市场较少见到，再说价格都比较昂贵，并不适合普通消费用户选择。

图③ 采用USB 2.0接口的富士通MO：DMO-640PT，支持640MB容量的盘片。