電腦達人養成計畫 7-6：光學儲存設備 (上) LD、CD、DVD

Compact Disc ReWritable (CD-RW，1996 年)

本文所要介紹的最後一個 Compact Disc 標準家族成員則是可接受多次寫入的 Compact Disc Rewritable (CD-RW)，CD-RW 標準在 1996 年作為橘皮書的擴充被發佈，並且在後來被 ECMA 採認為國際標準 ECMA-395。

相較於 CD-R 標準在絕大多數層面都沿用了 CD-ROM 與 CD-DA 的特性而有著相當優異的相容性，CD-RW 標準當中有不少特性都與 CD-R 不同，為了可以達到允許多次寫入的特性，CD-RW 自然無法繼續使用 CD-R 標準中所使用的染料層作為資料儲存的媒介，在 CD-RW 標準中用以取代染料層作為儲存媒介的是一層具有相變特性的金屬箔膜。

這層特殊的金屬箔膜會在受到高能量雷射照射時發生液化而降低反射能力，再次加熱時卻又會重新結晶而恢復反射能力，這樣的特性使得燒錄機得已在 CD-RW 光碟上產生具有不同反射能力的區段而達到紀錄數據的效果，並可使用其逆向反應進行數據擦除。

但須特別注意的是，這類金屬箔膜的反射特性與 CD-R、CD-DA 與 CD-ROM 有著很大的差異 (CD-RW 紀錄層的反射率約僅有 15%，遠低於 CD-R 紀錄層的 65% 反射率)，因此早期生產、不具備 Multi-Read 能力的 CD 光碟機並無法正常讀取 CD-RW 光碟片 (但 1997 年下半後推出的 CD 光碟機基本上都能支援 Multi-Read 功能)，且由於寫入方式受制於寫入時所需的雷射能量與加熱、降溫時間的特性，根據寫入速度的不同，CD-RW 標準在後來又被細分為四種等級，較高等級的光碟片僅能由同等或更高等級的燒錄機進行燒錄，且較高等級的燒錄機不見得能夠支援所有較低等級的 CD-RW 光碟片。

Regular	High Speed	Ultra Speed	Ultra Speed+
1x, 2x, 4x	8x, 10x, 12x	16x, 20x, 24x	32x

Digital Versatile Disc (DVD) 系列標準

隨著 CD 標準帶動光學儲存媒介的普及，在 1993 年業界已經開始研究發展下一代的光學儲存媒介標準，當時業界主要分為兩大陣營：由 SONY 與 PHILIPS 所主導的多媒體光碟 (Multimedia Compact Disc，MMCD) 與由 TOSHIBA、時代華納、HITACHI、Thomson SA、Pioneer、松下電機、三菱電機與 JVC 所主導的超高密度光碟 (Super Density，SD)，兩大陣營在 1994 年底、1995 年初分別提出了各自設計的下一代光學儲存媒介標準，並且積極尋求各大影視、軟硬體廠商的支持。

然而當時業界正飽嚐 1980 年代前後 Betamax 與 VHS 兩種互不相容的錄影機格式標準大戰之後產生各種相容問題的慘痛後果，因此有許多廠商並不希望在下一代光學儲存標準中再次重蹈覆轍。

在經過幾個月的僵持不下後，以 IBM、Apple、Compaq、HP、Microsoft 為首的軟硬體科技公司們共同發布聲明表示在兩大陣營協調出共同的單一標準之前將會同時杯葛兩大陣營所提出的所有標準，並由時任 IBM 總裁的 Lou Gerstner 帶頭對兩大陣營施壓，最終於 1995 年兩大陣營終於逐漸趨於一致，共同組成了 DVD 聯盟 (DVD Consortium，隨後於隔年更名為 DVD Forum) 與發佈了後來的 DVD 標準 (值得注意的是後來的 DVD 標準其實比較接近 SD 陣營所提出的標準，但融入了一些來自 MMCD 陣營所提出的特性)。

由於 DVD 標準是作為 CD 標準的後繼者而誕生，因此不同於 CD 標準隨著時間逐漸發展出 CD-DA、CD-ROM、CD-R、CD-RW 等具有不同特性的衍生型，DVD 標準從制定最初便設想了多種不同用途的子規格，第一批被提出的主要包含了 DVD-Video、DVD-Audio 兩種錄製格式與 DVD-ROM、DVD-R、DVD-RAM 三種儲存媒介。

DVD-ROM (1996 年)

在各種 DVD 家族規格中，DVD-ROM 是最早被確立同時也是最為單純的一種，某種程度上可以說其是以 CD-ROM 為基礎改進而來，前面曾經提及 Compact Disc 標準基本上是使用波長 780 nm 的雷射光進行讀寫，而在 DVD 標準中則改為採用 650 nm 波長的雷射光，更短的波長使得 DVD 光碟片上用於記錄數據的凹痕間距可以從 CD 上的 1.6 µm 大幅縮小為 0.74 µm，使數據密度大為提高，進而顯著提升單片光碟片所能存放的資料大小，甚至還使雙層儲存介質成為了可能。

除了所採用的讀寫技術有所不同外，DVD 光碟片的結構組成也與 CD 光碟片有一些顯著的不同，雖然維持了完全相同的外表形狀與厚度，但不同於 CD 光碟採用所有塗料全部都落在靠近保護層一面逐層塗布在塑料基板上的設計，DVD 光碟片在保護層之下的結構其實是由兩片厚度減半的塑料基板所圍成的，而實際存放資料的反射層則是夾在兩片基板之間，這使得雙面儲存介質也成為了可能。

在 DVD 光碟片結構上的調整使雙面、雙層儲存介質都成為可能以後，DVD 光碟便有了單面單層 (Single Sided, Single Layer，SS SL)、單面雙層 (Single Sided, Dual Layer，SS DL)、一面單層一面雙層 (Double Sided, Single + Dual Layer，DS SL+DL)、雙面單層 (Double Sided, Single Layer，DS SL) 以及雙面雙層 (Dual-sided, Dual Layer，DS DL) 等五種不同的規格，這也對應到了 DVD 的不同容量規格：

碟片尺寸	容量規格	紀錄層配置	總面數	總層數	總容量
12 cm	DVD-5	單面單層	1	1	4.70 GB
	DVD-9	單面雙層	1	2	8.54 GB
	DVD-10	雙面單層	2	2	9.40 GB
	DVD-14	一面單層 一面雙層	2	3	13.24 GB
	DVD-18	雙面雙層	2	4	17.08 GB
8cm	DVD-1	單面單層	1	1	1.46 GB
	DVD-2	單面雙層	1	2	2.65 GB
	DVD-3	雙面單層	2	2	2.92 GB
	DVD-4	雙面雙層	2	4	5.31 GB

除了物理層面的差異之外，DVD 的區段配置定義也與 CD 標準有所不同，在 DVD 規格中每個區段的長度為 2,418 bytes，比起 CD 標準的 2,352 bytes 略長了一些，但每個區段所能實際存放的資料依然是 2,048 bytes (其餘部分則由 302 bytes 的錯誤更正碼、16 bytes 的 Header、52 bytes 的同步位點組成)。

在速度方面 DVD 的倍速定義則是以 1,352.54 KB/s 為倍速單位，因此在速度上每增加一倍速的 DVD 讀寫速度大約相當於增加九倍速的 CD 讀寫速度。

DVD-R (1997 年)

如同前面所述，在 DVD 規格被提出時最初被定義的 DVD 規格就已包含了 DVD-ROM、DVD-R 與 DVD-RAM 三種儲存媒介，但實際上第一波被完成的規範其實只有 DVD-ROM 一種，目標作為 CD-R 後繼者的 DVD-R 則在稍晚才由 Pioneer、SONY 與 Panasonic 等廠商提出，並在 1997 年 04 月完成了0.9 版本的 DVD-R 規格，隨後又於 1997 年 07 月確立了正式版本的規格。

DVD-R 的技術原理上與 CD-R 非常相似，同樣是透過在光碟片的塑膠基板與反射層之間新增了一層可對特定雷射光線產生一次性反應的染料的染料層，讓燒錄機得以利用雷射光使染料層上的特定位點產生不可逆的變性反應來允許燒錄機對其寫入一次資料，但由於 CD 與 DVD 所使用的雷射光波長不同，因此 DVD-R 與 CD-R 所使用的染料並不相同。

值得注意的是，最初版本的 DVD-R 規格容量僅有 3.95 GB，但隨後在 1999 年推出了第二版 DVD-R 標準將容量提升到了我們目前所熟知的單面 4.7 GB。