Голографические диски

Голографические диски

 

1. Появление

2. Развитие

3. Возможности

 

1

Голографический многоцелевой диск

 

• Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc) — перспективная технология производства оптических дисков, которая предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с Blu-Ray и HD DVD.

 

• Она использует технологию, известную как голография, которая использует два лазера: один — красный, а второй — зелёный, сведённые в один параллельный луч. зеленый лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения, наподобие системы CHS в обычном жёстком диске. На CD или DVD эта информация внедрена в данные.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

История

 

• Впервые заговорили о возможности хранить информацию в голографических носителях в 1963 году. В то время в компании Polaroid работал учёный Питер Ван Хеерден, именно он первый в мире предложил метод «объёмного консервирования» информации.

 

• Хотя в теории можно достичь и высоких скоростей записи/считывания, и больших объёмов, почти за полвека не удалось реализовать производство приводов для голографических дисков и самих дисков, себестоимость которых позволила бы технологии стать коммерчески успешной.

 

• Формат носителей HD VMD впервые был представлен британской компанией «New Medium Enterprises» на выставке CeBIT в 2006. Первые продажи начались весной 2008 года в сети Amazon и в некоторых магазинах.

 

• Большой интерес данный формат вызвал в Голливуде. Один из крупнейших продюсеров и дистрибьюторов кинопродукции Майкл Джей Соломон из компании Warner Bros. заявлял о намерении продвигать HD VMD в киноиндустрии.

 

• Разработка формата UDO (Ultra Density Optical) началась в июне 2000 года; в ноябре 2000 года Sony анонсировала первую версию формата. Разработкой формата занимаются такие компании как Sony, Hewlett-Packard, Verbatim и др.

 

3

Новая реализация голографической технологии

 

• Новая реализация голографической технологии, известной также под названием "голографическая память", позволяет записывать на диск 300 Гбайт информации примерно в десять раз быстрее, чем современные устройства записи на обычные DVD - заявленная скорость записи достигает 160 Мбит/с! Теоретически, технология, о создании которой InPhase объявила еще в 2001 году, дает возможность записать на диск до 1,6 Тбайта данных, а скорость записи может составлять до 960 Мбит/с, но пока отработана только методика производства носителей меньшего объема и более простого оборудования. По оценкам специалистов, на один диск можно будет записать свыше 240 часов видео в телевизионном качестве, более 18 месяцев радиопередач, до 1,6 миллиона цифровых фотографий высокого разрешения, либо 780 миллионов страниц A4 с текстом, что сравнимо с библиотекой, состоящей из четырех миллионов томов.

 

4

Отличия и хранение

 

• Диски, применяемые для голографической записи, чуть больше по диаметру традиционных оптических носителей - их диаметр составляет не 12, а 13,3 см, точнее, 5,25 дюйма. Кроме того, новые диски немного толще обычных DVD. Диски помещаются в защитный пластмассовый картридж - запись и воспроизведение производится без извлечения носителей из этих картриджей.

 

5

Достоинства голографической  памяти:

 

• высокая плотность записи и большая скорость чтения;
• параллельная запись информации (не по одному биту, а целыми страницами);
• высокая точность воспроизведения страницы;
• низкий уровень шума при восстановлении данных;
• неразрушающее чтение;
• длительный срок хранения данных - 30-50 и более лет;
• конкурентоспособность с другими оптическими технологиями.

 

6

Плюсы и  минусы

 

• Плюсы: большая емкость, быстрая запись и чтение

 

• Минусы: неудобство переноски, условия обязательного считывающего оборудования, нет возможности использовать в портативной технике, высокая энергозатратность.

 

7

Сравнение форматов

 

8

Возможные применения

 

• Видео

 

• Хранение текстовой информации

 

• Фотогалерея

 

• Замена серверных HDD(?)

 

 

9

Принцип записи на голографический диск

 

• Принцип записи на голографический диск, по данным InPhase Technologies, заключается в следующем. Свет лазерного луча разделяется на два потока: сигнальный, который, собственно, и передает полезную информацию, и опорный, выполняющий служебные функции. В месте, где эти потоки пересекаются в записываемом носителе, и формируется голограмма.
• Кодирование данных в сигнальном потоке осуществляется при помощи так называемого пространственного светового модулятора (SLM), который преобразует данные из двоичного кода, состоящего из нулей и единиц в оптическую матрицу из светлых и темных пикселей, напоминающую шахматную доску. Данные объединены в массивы или страницы объемом порядка миллиона бит, точное число которых определяется модулятором SLM.
• В месте пересечения опорного и сигнального потоков формируется голограмма, регистрируемая в светочувствительном слое носителя: в тех местах, куда проецируются светлые пиксели оптической матрицы, происходит химическая реакция, в результате чего и осуществляется запись голограммы. Изменяя угол опорного потока, длину волны или положение носителя, на одном и том же участке светочувствительного материала можно записать множество различных голограмм. Этот способ "мультиплексной" записи позволил существенно увеличить плотность записи, а, значит, и потенциальную емкость носителя. По данным разработчика, в настоящее время плотность записи при использовании синего лазера с длиной волны 407 нм составляет свыше 250 Гбайт на квадратный дюйм.

 

10

Принцип считывания данных

 

• Принцип считывания данных тоже весьма прост: опорный луч, направленный на носитель, отражается от голограммы и реконструирует записанную информацию, которая проецируется на массив датчиков, способный параллельно считывать данные с нескольких голограмм. В использовании параллельного считывания и кроется секрет высокой скорости передачи данных.

 

11

Структура голографического диска:

 

• 1. зелёный лазер чтения/записи (532 нм);
• 2. красный позиционирующий/индексный лазер (650 нм);
• 3. голограмма (данные);
• 4. поликарбонатный слой;
• 5. фотополимерный (photopolimeric) слой с данными;
• 6. разделяющий слой (Distans layers);
• 7. слой, отражающий зелёный цвет (Dichroic layer);
• 8. алюминиевый слой, отражающий красный свет;
• 9. прозрачная основа;
• 10. P — углубления (питы).

 

12

Технические ограничения

 

• На данный момент учёным из компании IBM удалось достичь плотности размещения данных на носителе в 390 бит/мкм. Аналогичный параметр для DVD-дисков не превышает 5 бит/мкм. Ведутся работы по поиску материалов для изготовления носителей информации, производство которых позволило бы голографическим приводам стать массовыми.

 

• О каких-либо стандартах на материалы говорить рано. IBM предлагает как неорганические химические соединения, такие как ниобат лития, так и различные полимеры. Однако в случае с полимерами возникают проблемы по сохранности данных на протяжении относительно длительного времени, связано это с прохождением некоторых химических реакций в таких носителях, вследствие чего теряется записанная информация.

 

• Компания Aprilis предлагает использовать силиконы с добавлением эпоксидных смол. Этот метод позволяет как производить запись, так и хранить данные более длительное время за счёт большей устойчивости материала. Ещё один вариант — это использование материала, в котором вещества, отвечающие за прочность и светочувствительность, отделены друг от друга. Такой метод предлагает InPhase Technologies.

 

• Следует обратить особое внимание на проблемы использования объёмной голографической памяти в компьютерной технике, которая существует с середины 1970-х годов.

 

13

Защита  авторских прав

 

• Представители InPhase Technologies называют массу достоинств новой технологии, обусловленных тем, что на небольшом диске можно хранить такие объемы данных, которые сегодня могут храниться на многочисленных винчестерах дорогих серверов. Одним из применений голографических дисков является, безусловно, профессиональная видеозапись, ведь эти диски позволяют записывать, редактировать, хранить и распространять видео на одних и тех же носителях.
• Голографическая технология обеспечивает принципиально новый уровень защиты авторских прав на цифровой контент: хранение данных по всей глубине регистрирующего слоя усложняет пиратское тиражирование дисков, а для проверки подлинности диска с фильмом или компьютерной игрой могут использоваться голографические "водяные знаки".

 

 

14

Привод  для голографической записи на диск

 

• Первый коммерческий привод с возможностью голографической записи появится в продаже уже в этом году и будет способен записывать до 200 Гб на один диск.

 

15

Появление на рынке

 

• Компании InPhase Technologies и Hitachi Maxell объявили, что новые носители, а также записывающие и воспроизводящие устройства появятся на рынке уже в октябре 2006 года. Сначала в продажу поступят диски с возможностью однократной записи объемом 300 Гбайт, к концу 2007 года емкость носителей планируется довести до 800 Гбайт, а к 2010 году - до 1,6 Тбайта. При этом все семейство будет обратно совместимым. По словам исполнительного директора InPhase Technologies Нельсона Диаза, обеспечение полной обратной совместимости чрезвычайно важно для хранения данных, и эта совместимость будет сохранена и в перезаписываемых дисках, которые должны быть представлены в 2007 году. Цена первых рекордеров, по оценкам представителей разработчика, составит от 12000 до 15000 долларов США, однако с ростом продаж и увеличением объемов производства приводы могут быстро подешеветь.

 

16

Голографические диски

 

Спасибо за внимание!

 

• Выполнил: Минчев А.Ю.
• Группа БТТ - 11

 

17