Голографический универсальный диск: технология хранения данных будущего
Holographic Versatile Disc
Голографический диск HVD: технология хранения до нескольких терабайт данных. Разработка началась в 2004, но была прекращена из-за отсутствия финансирования.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Новый оптический диск на основе голографии
Novel optical disc based on holography
Голографический универсальный диск (HVD) – это технология оптических дисков, которая, как ожидалось, позволит хранить до нескольких терабайт данных на оптическом диске диаметром 10 или 12 см. Его разработка началась в апреле 2004 года, но не была завершена из-за недостатка финансирования. Компания, ответственная за HVD, обанкротилась в 2010 году. Уменьшенный радиус снижает стоимость и расход материалов. В нем используется метод, известный как коллинеарная голография, при котором синий, зелёный и красный лазерные лучи коллимируются в единый луч. Сине-зелёный лазер считывает данные, закодированные в виде лазерных интерференционных полос, из голографического слоя, расположенного в верхней части диска. Красный лазер используется в качестве опорного луча для считывания сервоинформации с обычного алюминиевого слоя типа CD, расположенного в нижней части диска. Сервоинформация используется для контроля положения головки чтения над диском, аналогично информации о головке, дорожке и секторе на обычном жестком диске. На CD или DVD эта сервоинформация чередуется с данными. Дихроичный зеркальный слой между голографическими данными и серводанными отражает сине-зелёный лазер, пропуская красный лазер. Это предотвращает интерференцию от преломления сине-зелёного лазера на ямках серводанных и является усовершенствованием по сравнению с предыдущими голографическими носителями информации, которые либо испытывали слишком сильные помехи, либо полностью лишены серводанных, что делало их несовместимыми с современной технологией CD и DVD-приводов. Стандарты для голографических дисков только для чтения объемом 100 ГБ и перезаписываемых картриджей объемом 200 ГБ были опубликованы ECMA в 2007 году, вероятно, из-за высокой стоимости самих приводов и дисков, отсутствия совместимости с существующими или новыми стандартами, а также конкуренции со стороны более устоявшихся оптических дисков Blu-ray и потокового видео.
The Holographic Versatile Disc (HVD) is an optical disc technology that was expected to store up to several terabytes of data on an optical disc 10 cm or 12 cm in diameter. Its development commenced in April 2004, but it never arrived due to lack of funding. The company responsible for HVD went bankrupt in 2010. The reduced radius reduces cost and materials used. It employs a technique known as collinear holography, whereby a blue green and red laser beam are collimated in a single beam. The blue green laser reads data encoded as laser interference fringes from a holographic layer near the top of the disc. A red laser is used as the reference beam to read servoinformation from a regular CD style aluminium layer near the bottom. Servoinformation is used to monitor the position of the read head over the disc, similar to the head, track, and sector information on a conventional hard disk drive. On a CD or DVD this servoinformation is interspersed among the data. A dichroic mirror layer between the holographic data and the servo data reflects the blue green laser while letting the red laser pass through. This prevents interference from refraction of the blue green laser off the servo data pits and is an advance over past holographic storage media, which either experienced too much interference, or lacked the servo data entirely, making them incompatible with current CD and DVD drive technology. Standards for 100 GB read only holographic discs and 200 GB recordable cartridges were published by ECMA in 2007, likely due to high costs of the drives and discs itself, lack of compatibility with existing or new standards, and competition from more established optical disc Blu ray and video streaming.
Технология
Современные оптические носители сохраняют один бит на импульс, и альянс HVD надеялся повысить эту эффективность до примерно 60 000 бит на импульс, используя обратную усеченную коническую форму с диаметром 200 мкм у основания и 500 мкм у вершины. Высокая плотность достигается за счет уменьшения расстояния между элементами на дорожках: 100 ГБ при расстоянии 18 мкм, 200 ГБ при расстоянии 13 мкм, 500 ГБ при расстоянии 8 мкм и, наиболее показательно, 5 ТБ при расстоянии 3 мкм на диске диаметром 10 см. В системе использовался зеленый лазер с выходной мощностью 1 Вт, что является высокой мощностью для лазера в потребительском устройстве. Возможные решения включают повышение чувствительности используемого полимера или разработку и коммерциализацию лазера, способного выдавать большую мощность, оставаясь при этом пригодным для использования в потребительском оборудовании.
Current optical storage saves one bit per pulse, and the HVD alliance hoped to improve this efficiency with capabilities of around 60,000 bits per pulse in an inverted, truncated cone shape that has a 200 μm diameter at the bottom and a 500 μm diameter at the top. High densities are possible by moving these closer on the tracks: 100 GB at 18 μm separation, 200 GB at 13 μm, 500 GB at 8 μm, and most demonstrated of 5 TB for 3 μm on a 10 cm disc. The system used a green laser, with an output power of 1 watt which is high power for a consumer device laser. Possible solutions include improving the sensitivity of the polymer used, or developing and commoditizing a laser capable of higher power output while being suitable for a consumer unit.
Конкурирующие технологии
HVD – не единственная технология среди высокоемких голографических носителей информации. Компания InPhase Technologies разрабатывала конкурирующий голографический формат под названием Tapestry Media, заявляя, что в конечном итоге он сможет хранить 1,6 ТБ данных со скоростью передачи 120 МБ/с. Кроме того, несколько компаний разрабатывают диски емкостью в терабайты на основе технологии 3D-оптического хранения данных. Такие большие объемы оптического хранения данных успешно конкурируют с форматом Blu-ray Disc. Однако в 2006 году прогнозировалось, что первоначальная стоимость голографического привода составит около 15 000 долларов США, а одного диска – от 120 до 180 долларов США, хотя ожидалось постепенное снижение цен. Поскольку компания InPhase Technologies не смогла представить обещанный продукт, она исчерпала финансовые ресурсы и обанкротилась в 2010 году.
HVD is not the only technology in high capacity, holographic storage media. InPhase Technologies was developing a rival holographic format called Tapestry Media, which they claimed would eventually store 1.6 TB with a data transfer rate of 120 MB/s, and several companies are developing TB level discs based on 3D optical data storage technology. Such large optical storage capacities compete favorably with the Blu ray Disc format. However, in 2006, holographic drives were projected to initially cost around US$15,000, and a single disc around US$120–180, although prices were expected to fall steadily. Since InPhase Technologies was unable to deliver their promised product, they ran out of funds and went bankrupt in 2010.
Стандарты
9 декабря 2004 года на 88-й Генеральной Ассамблее организация по стандартизации Ecma International создала Технический комитет 44, целью которого стала стандартизация форматов HVD на основе технологии Optware. 11 июня 2007 года TC44 опубликовал первые два стандарта HVD: ECMA 377, определяющий HVD "записываемый картридж" объемом 200 ГБ, и ECMA 378, определяющий HVD ROM-диск объемом 100 ГБ. Следующими заявленными целями были карты HVD объемом 30 ГБ и передача этих стандартов в Международную организацию по стандартизации для получения одобрения ISO.
On December 9, 2004, at its 88th General Assembly, the standards body Ecma International created Technical Committee 44, dedicated to standardizing HVD formats based on Optware's technology. On June 11, 2007, TC44 published the first two HVD standards: ECMA 377, defining a 200 GB HVD "recordable cartridge" and ECMA 378, defining a 100 GB HVD ROM disc. Its next stated goals were 30 GB HVD cards and submission of these standards to the International Organization for Standardization for ISO approval.
General Electric
Глобальные исследовательские центры General Electric создали голографический диск, способный хранить в несколько раз больше данных, чем Blu-ray — до 500 ГБ. Поскольку технология во многом схожа с технологиями CD, DVD и Blu-ray, предполагалось, что проигрыватели будут обратно совместимы с этими форматами.
General Electric Global Research Centers created a holographic disc that could hold many times the data of a Blu Ray — up to 500 GB. As the technology is quite similar to CD, DVD, and Blu ray technologies, the players were to be cross compatible with these formats.