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光技术在电视传媒的应用

时间:2007-1-30栏目:计算机论文

光技术在电视传媒的应用

2003年中南地区省级电视台技术年会论文二等奖
2003年度全省广播电视优秀科技论文二等奖

摘 要: 本文主要介绍了现阶段以蓝光盘为代表的最新光记录技术,以全波光纤和密集波分技术为代表的光传输技术,以及光记录技术和光传输技术在相关电视技术领域中的应用和优劣,并且设想了以光技术为基础的新型电视台媒体资产业务网络。

关键词: 蓝光盘 密集波分复用

    随着蓝光盘摄像机和录像机的出现,电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步,却是广电科技与时俱进的一大步。

    大约40年前,人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯,在电信高端领域,方兴未艾。时至今日,在实验室,日本NEC和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9Tb/s(273x40Gb/s)和总容量为10.2Tb/s(256x40Gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000KM。从技术上看,再有5年左右的时间,实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10Tb/s。简言之,网络容量将不会受限于传输链路。

光技术在电视传媒的应用

以下我们分别对光存储和光传输方面做以详细阐述。

一 光存储

    资讯对储存容量需求日增,光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术(Blue-Violet Laser)、磁光盘存储技术、做为硬盘(HDD)技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术(Super RENS)、3D立体储存技术(Multi Layers;Multi Level)以及荧光多层光盘技术FDM(Fluorescent Multilayer Disc)等相继问世。

    传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层,和许多肉眼看不见的凹凸,它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据,由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束,射向旋转中的光盘片,然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置,而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上,数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码,而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(Phase Shift),而这个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。经由光电读取装置,反射回到的凹槽与平面的变化将会转换成1与0的数位讯号,从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大,无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度,必须使用短波长的光源;或者使用高折射系数的介质;或者提升透镜的NA(数值孔径)值。显然在一个存储容量巨大的盘片上,红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的研究。蓝色激光的波长较短,因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸,盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘",还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD(高级光盘,暂定名)"规格,只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言,没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋势。

1、 蓝光盘技术

    蓝光盘技术属于相变光盘(Phase Change Disk)技术,它与传统光盘记录不同,传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息,而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时,聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态,用结晶状态和非结晶状态来区分0和1;读操作时,利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。

    实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术,能在直径12公分的盘片上,储存两小时的高清晰度视音频信号,在2002年2月发布的初期版本中,透过使用405nm的蓝紫色电射半导体,NA(数值孔径)值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构,蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27GB。它可以记录两小时的高清晰度视音频信号,以及超过13小时的标准电视信号。

    在资料转换率方面,蓝光盘可以将高清晰度的电视节目,以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上,并能维持节目品质。另外,它还具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。

    在兼容性方面,由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术,因此它同时适用于数字广播系统,可执行电视台多种视频记录与播放。

    另外,在资料安全性部分,蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式,可确保资料安全,并为盗版问题提出一套保护版权的解决方案。

2、高密度光存储技术的发展趋势

光技术在电视传媒的应用

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