遊戲機採用新世代DVD格式之戰打得火熱。儘管已經上市的微軟Xbox 360採用的是既有的DVD格式，而非原先外傳的HD DVD規格，然而只聞雷聲不見雨點的Sony PS3雖然還未上市，卻已經信誓旦旦表示新款遊戲機將採用Blu-ray Disc（BD）藍光格式。此舉也讓微軟認為Sony有藉由遊戲機綑綁BD規格，強迫消費者接受之嫌。

目前市面上許多BD或HD DVD光碟機產品相繼問世，然而許多人認為遊戲機市場才是可能影響兩大陣營角力的真正戰場。其中以Sony為代表的PS3遊戲機及以微軟為代表的Xbox 360遊戲機將是市場注目的焦點。當然Xbox在市場一陣臆測之後，宣布將不支援任何藍光格式，而是以支援舊有DVD規格問世，卻也已經炒熱由微軟所支持的HD DVD格式。另外SP3遊戲機在所有遊戲迷引頸期盼之下，卻還遲遲停留在只聞樓梯響，不見人下來的狀況，但目前發佈的規格中，以確定支援Blu-ray規格。本文接著將介紹Blu-ray以及HD DVD這兩種新世代的DVD規格。

1999年日、韓、歐等大廠著手進行新世代藍光技術的研發與規格之制定。到了2002年2月，Sony等9家日韓大廠率先提出Blu-ray Disc規格，同年8月Toshiba與NEC陣營也對外發佈了新世代的藍光規格HD DVD，至此一場全新的藍光DVD規格競賽展開序幕。目前東芝（Toshiba）的高解析度HD DVD播放機與Sony的Blu-ray規格播放機相繼上市，這代表兩種主要藍光新規格已經走出技術討論的層次，並開始真正走入市場競爭，這也讓藍光規格的市場之爭漸趨激烈。本文接著將分別介紹Blu-ray與HD DVD這兩種不同的DVD規格。

新一代DVD規格問世

光碟儲存技術由CD發展至DVD，容量由650MB提升至4.7GB約為6～7倍，且DVD播放機已進入家庭成為家庭影院的重要成員，光儲存技術的日新月異已大量散播影音娛樂到各個家庭。隨後出現可寫入型DVD碟片，規格區分為由DVD Forum支持的DVD－R/RW與DVD＋RW Alliance推動的DVD＋R/RW兩種，直到目前兩規格還尚未統一，但也因為DVD-Dual以及DVD-Multi等複合式碟機的推出，逐漸擺脫了彼此無法相容的問題，此外DVD錄放影機也應運而生，可記錄約133分鐘經MPEG2編碼的影視訊息或可寫入型DVD光碟機儲存之高密度資料。

隨著寬頻網路新技術及更高解析度的家庭影音產品的出現，DVD容量就顯得不足，儲存兩小時MPEG2壓縮的高畫質電影或是電視節目記錄容量必須超過單面20G以上，因此更需要高容量來儲存高解析度數位電視或是大容量資料。按照現行的DVD規格，用來錄製HDTV標準的高解析度數位電視節目，一張光碟可以容納的節目時間還不到1個小時，尚無法具有完整紀錄一部電影的容量。因此下一代DVD格式所面臨的首要問題就是如何提高儲存容量。下一代的光碟規格選擇使用藍紫色雷射光源的新一代DVD光碟稱為High Definition DVD（HD DVD），此外因為使用藍光雷射所以也稱為藍光光碟，它提供更快速、更高容量的儲存媒體，讓家庭娛樂有更多精緻及不同的選擇。

此後世界主流廠商均以藍光HD DVD為光儲存的研發重點，在2002年2月19日由9家國際主流電子巨頭（Matsushita、Hitachi、Pioneer、Sharp、Philips、Tohomson、Samsung、LGE；9C）共同發表的Blu-Ray Disc規格，可讀寫23GB、25GB及27GB為主，起初目的是以Rewirtable Disc為切入點以配合即將普及的HD-TV，所以沒有考慮相容性的問題，因此並未提交DVD Forum進行討論。另外2002年8月由日本Toshiba及NEC兩家公司共同發表了AOD（Advanced Optical Disc）讀寫容量為20GB，所提出的規格是較易與現有的DVD產品達到相容效果，也於DVD Forum提出並與各會員公司進行規格之細步討論與制定，最後順利推出HD DVD規格。

Blu-ray與HD DVD

Blu-ray與HD DVD兩規格以DVD接班產品之姿登場，HD DVD與Blu-ray兩陣營各擁山頭，反覆宣示藍光光碟的勢在必行。運作積極的Sony，甚至計畫停止DVD錄放影機研發人員的配置，將資源轉移至藍光光碟。只是，難道目前的DVD還不夠嗎？

DVD規格於1995年設定，主要是以儲存133分鐘影片為容量依據，當時影片解析度為720×480。而今天影片解析度普遍已進展至1280×720，甚至1920×1080的高解析畫面，所伴隨而增加的資料量，在兩小時的內容約需21～28GB的儲存空間，以目前DVD單面單層僅4.7GB的容量，顯然並不足夠。

根據雷利（Rayleigh）方程式，光點大小與波長呈正比、NA值呈反比。在日亞化學成功開發藍光雷射半導體後，遂有以藍光做為光源的DVD技術問世，這包括了2002年先後提出的「Blu-ray Disc（BD）」規格，以及「HD DVD（原名AOD）」規格。

Blu-ray Disc於2002年1月發表，是最早問世的藍光雷射光碟規格。當時由九家廠商共同署名，分別為SONY、Philips、Pioneer、Sharp、Hitachi、Matsushita、LG、Samsung與Thomson，簡稱9C（9 Companies）。2003年5月Mitsubishi加入，2004年1月獲資訊大廠Dell與HP支持，3月又增加TDK，此聯盟統稱BDA（Blu-ray Disc Association）。BDA旨在推動Blu-ray藍光光碟的發展，並為其尋求更多的商業機會。目前BDA已有超過140多個成員，其董事會包括蘋果、戴爾、惠普、日立、LG電子、三菱、松下（Matsushita電子）、Pioneer、飛利浦、三星電子、夏普、新力、TDK、Thomson、二十一世紀福克斯和迪士尼動畫與電影。

Toshiba則與NEC，在2002年8月發表「HD DVD」規格。2004年底結合Toshiba、Sanyo、NEC與Memory-Tech，聯合成立HD DVD-PG（HD DVD Promotion Group），致力於HD DVD規格的推廣。雖然Toshiba推出首台HD DVD產品的時間較晚，技術發展時程也較落後，但在DVD Forum的表決過程中，「HD DVD」以些微差距勝出，成為唯一由DVD Forum認可的藍光雷射光碟規格。

HD DVD發表時間雖然晚於BD，但卻能獲得DVD Forum支持，和其所設定的產品發展策略有很大的關係。BD發展之初的應用目標，主要為錄製電視節目，因此一開始即以記錄型規格為發展方向，該聯盟廠商也多為硬體業者。HD DVD則拉攏好萊塢影業，同時也是DVD最高指導委員會的成員Time Warner，由預錄片開始著手。內容業者的影響力不容小覷，著實影響了DVD Forum內的廠商態度，使得BDA也積極補強唯讀型規格的制定，因此目前反倒有許多廠商陸續投向BD的懷抱。

除發展策略的不同，產品規格上的最大差異，在於NA值的不同。BD的NA值，採用較DVD之0.65技術難度更高的0.85，儲存密度得以提昇至單面單層23.3～27GB。但因NA值的改變，使得碟片組成為基板1.1mm與保護層0.1mm的貼合，和DVD兩片0.6mm的貼合不同，製造設備需全部更新。

HD DVD的NA值，則採用與DVD相同的0.65，碟片組成和DVD同為兩片0.6mm貼合，製造設備可就現有DVD設備改裝，對廠商而言，製造成本較低。但較小的NA值，也使得儲存密度較低，單面單層容量最大僅為20GB。

對於台灣廠商而言，可延續舊機台改造生產的HD DVD，因轉換成本較低，技術銜接也較平順，是較容易投入的規格；而BD因技術跳躍，設備需全數更新，在日商掌握資源，未外釋技術、設備的情況下，台灣廠商切入較為困難。

HD DVD

HD DVD碟片初步定為唯讀型及可複寫型兩種，唯讀型單面單層為15GB、單面雙層為30GB；單面雙層可複寫型20GB、單面雙層則為40GB。採用雷射波長為405nm的藍光及透鏡數值孔鏡值（NA）為0.65的物鏡來記錄和播放由2張厚度為0.6mm的盤片底板粘貼而成的光碟規格，軌距也由DVD的0.74μm縮小至0.34μm或0.4μm，更進一步將pit長度縮短。物理上，藉由縮小軌距及pit長度與縮短雷射波長達到提高記錄密度的目的。HD DVD碟片也分唯讀型及可複寫型兩種規格。

相容性高

因為NA值與現行DVD碟片接近且碟片結構與DVD相同，因此更容易與現行DVD光碟保持相容性，且可繼續使用現有DVD光碟的生產設備，便於擴大光碟和物鏡的距離，不需要光碟卡匣等，大大的降低從現有DVD過渡至HD DVD所需的成本。而另一方面，為了控制由光碟彎曲和扭曲造成的傾斜角，就必需要有傾斜補償伺服裝置；而Blu-Ray Disc規格的0.1mm覆蓋層由於對傾斜角的容許量較大，因此不需要傾斜補償伺服。但因為0.1mm規格的覆蓋層容易出現由厚度誤差引起的球面相差，因此就必須對物鏡加入補償裝置。

HD DVD記錄方式採用與DVD-RAM相同的land及溝槽記錄的方式提高記錄容量，Blu-Ray Disc則是使用溝槽紀錄的方式。HD DVD在碟片的land及溝槽間隔的設計上比較寬，因此可以得到明顯的跟軌誤差訊號（Tracking Error Signal），相較於一般溝槽記錄的規格比較，推挽（push-pull）方式跟軌誤差的S/N值大於10dB，之後即使要進一步縮小軌距也可方便地重新設計。

HD DVD可覆寫型空白的碟片其位置資訊是儲存在經過調變的wobble上，稱為週期性位置的擺動位址（Wobble Address in Periodic position；WAP）。利用標準相位擺動（Normal Phase Wobble；NPW）及相反相位擺動（Invert Phase Wobble；IPW）經由調變來儲存資訊，由於HD DVD的紀錄方式是land及groove紀錄，因此在會有一邊是指示groove的資訊，另一邊則是指示land的資訊。

HD DVD更採用硬碟中常用的部分反應最大相似（Partial Response Maximum Likelihood；PRML）技術，其架構較複雜但抑制ISI（Inter-Symbol Interference）效果好。此外，在可覆寫型碟片的主軸轉速控制則是採用與DVD-RAM規格相同的ZCLV方式，而在唯讀型碟片仍是採用CLV的控制方式。在資料結構上ECC Block長度則由現行DVD的32KB，加大成為64KB，在重複讀取小區塊、大量檔案資料時，雷射頭不必來回檢查檔案正確性的通用的碟片格式（Universal Disk Format；UDF）起始結構，格式效率為81.6％。

《圖一　DVD與HD DVD雷射光源的比較 》

效率更高的編碼技術

目前唯讀型碟片單層容量為15GB，容量方面雖然與Blu-ray Disc的25GB左右的容量比起來要小一些，但HD規格宣稱對於擁有高效率的新編碼技術如VC-9編碼15GB的容量已相當足夠。15GB的碟片若以15Mbps的編碼速度可容納132分鐘的影片。但是如果是單面雙層的光碟的話，將會容納27GB～30GB的資料，即使是編碼速度高達20多Mbps的SB數位電視錄影也能記錄3個小時左右。

Blu-Ray Disc

更大的儲存容量

Blu-Ray Disc（BD）在單面單層有23.3GB、25GB及27GB三種碟片，另外單面雙層有46GB、50GB及54GB三種碟片，上述為可複寫型；之後也發展播放用的唯讀型碟片BD-ROM（Blu-ray Disc ROM）。為了提高記錄容量，BD規格採用405nm的藍紫光雷射波長以及物鏡NA為0.85來縮小光點的尺寸，如(圖二)所示，讓光點能在高密度光碟中準確讀寫資料，但缺點是容易造成光差增加。

BD碟片是由厚度為1.1mm的基盤與0.1mm厚度乾淨、無缺陷的覆蓋層為保護層組合形成的，所以當碟片有指紋、刮痕或是灰塵時對光碟的讀寫品質是有相當的影響，且縮短雷射波長及提高NA值，若以紅光DVD雷射光點面積為100％，BD光點的面積比為DVD的19％，以致缺陷（defect）可能比光點大很多導致抵抗能力有限，因此發展初期需有較強的ECC修正功能、hard coating或是卡匣等等的保護，現已可見廠商推出無保護卡匣的BD碟片，讓使用上更為便利。

比較現有DVD與HD DVD及BD碟片，不同碟片對於平坦度的影響，而碟片的容許傾角範圍與平坦度有相當的關係。平坦度正比於/（t × NA3），比較時以現有DVD當成比較的依據，HD DVD的NA值與DVD接近，但波長（λ）縮短至405nm，所以碟片容忍度約為DVD的一半。而BD因為NA值比DVD大1.42倍，導致光軸與光碟記錄面的容許傾角範圍縮小2.9倍，且波長縮短又使得容許傾角範圍縮小1.6倍，又容許傾角範圍與碟片覆蓋層厚度及NA的3次方成反比，因此基於傾角考量選取0.1mm的覆蓋層以減其厚度，以改善光碟片與光軸入射角度偏離90度的相差問題，其容忍度也與DVD較接近。

《圖二　DVD與BD雷射光源的比較》

碟片記錄容量受到NA值及雷射波長的影響，將BD記錄容量（0.85/405）2除以DVD記錄容量（0.60/650）2可計算出BD記錄密度為DVD的5倍左右，以相同的方式計算HD DVD約只有DVD的3倍。在RF訊號處理上BD採用limit equalizer，其架構較簡單，抑制ISI的效果有限，因為BD採用高NA且縮小最小pit的長度，所以本身ISI的現象相較於HD DVD就不是很嚴重，但在實際應用上也可加入PRML技術，以提昇資料判斷的正確性。

BD碟片預刻的位置資訊不同於HD DVD格式是採用最小移動訊息（minimum-shift-keying；MSK）的記號與鋸齒狀擺動（saw-tooth wobbles；STW）及單頻的擺動（monotone wobbles）結合而成的格式，對於下列幾種的影響具有強健性：

《圖三　碟片表面缺陷的影響》

而在資料壓縮上，影像紀錄格式採用MPEG2的壓縮技術，聲音紀錄格式採用AC3、MPEG1、Layer2技術，影像及聲音混合格式則是採用MPEG2 transport stream的技術，所以一片27GB碟片可以記錄超過2個小時的數位高畫質的影像或是13小時標準TV（SDTV；資料速率3.8Mbps）。不同現有DVD技術，BD-ROM使用更強大的加密規格系統基於128-bit 先進加密標準。它的特色是可藉由密碼廢止（key revocation）將系統更新加上物理技術來避免bit-by-bit的複製到記錄媒體上。這樣的架構下，在mastering的過程中，內容提供者（content providers）會在欲記錄碟片上插入叫做“ROM mark”之記號，目的不僅在預防隨機的拷貝，更要防堵專業的拷貝。

就編碼方式來看，現有紅光DVD的碟片密度比（Density Ratio；DR）較HD DVD及BD都來的高。在BD資料格式每45bit會加入1個bit來做DC控制（DSV control），所以BD真正的coding rate還要在乘上（45/46），比起HD DVD要低一些。但也因為加入DC控制的位元，因此對DSV控制而言，BD會比現有DVD好，HD DVD又比DVD差。

綜合上述，光碟片的發展由CD、DVD、一直到近期發展的藍光光碟片各個波長、NA值、記錄層的位置及顯微鏡觀察的歸納結果可參考(圖四)。碟片發展的趨勢是軌距及光點越來越小，記錄的資料長度也越來越小以獲得較大的紀錄密度。(表五)為DVD-RW、HD DVD及Blu-Ray Disc的規格比較表。

遊戲機將成藍光技術主戰場

打響藍光技術兩大陣營真正開始競爭第一槍的產品將是遊戲機，而非雙方於先前所推出的一系列光碟機產品，原因在於遊戲機才有機會透過銷售量大幅提高藍光技術市場接受度。

由於遊戲機一天的銷售量相當於光碟機一個月的銷售量。因此在藍光遊戲機初問世的第一年內，將維持這樣的銷售比例一段時間。因為遊戲機廠商並非以硬體設備賺取主要收入，反而是從遊戲軟體部分賺取主要利潤，因此經常都會賠本將遊戲機售出。而光碟機廠商的做法則正好相反，在產品推廣初期，廠商會賺取更高的利潤，隨著市場的成熟和競爭的激烈，產品再逐漸降低售價。

也因此以價格來看，BD陣營目前藍光光碟機產品的售價約1000美元左右，但同樣使用BD技術的PS3遊戲機暫定售價則為499美元（其成本約為900美元），僅相當於碟機的一半。499美元對於遊戲玩家已不是價格瓶頸，更何況帶有藍光光碟機的遊戲機本身就是一個名符其實的光碟機。Sony為PS3初始銷售量定為200萬台，這意味著這兩百萬玩家將成為BD技術的第一批支持者。

《圖四　CD碟片發展至藍光碟片的比較》

透過遊戲機帶動光存儲技術的發展，在過去DVD時代就曾將上演過。Sony利用PS2遊戲機帶起整體DVD市場的佔有率。PS2剛上市的價格是299美元，而同時期美國市場上最便宜的DVD光碟機價格則高達599美元，因此使得很多人寧願買台PS2來看DVD碟片。未來可以預期的是，遊戲機將成為擴大藍光技術市場接受度的前鋒，但長遠來看，藍光市場的普及主要還是得由光碟機的銷售量來提升，畢竟藍光光碟機更適合觀賞影片，且未來藍光光碟機的售價也將逐漸降低至消費者普遍都能接受的水準。儘管如此，目前打得火熱的遊戲機大戰，未來仍將決定誰才是藍光技術的最後勝利者。