Holographic Versatile Disc

Estrutura do HVD
1. Laser verde de leitura/escrita (532nm)
2. Laser vermelho de endereçamento (650nm)
3. Holograma dos dados
4. Camada de policarbonato
5. Camada holográfica de dados
6. Camadas de distanciamento
7. Camada reflectora (reflecte a luz verde)
8. Camada reflectora de alumínio (reflecte a luz vermelha)
9. Camada transparente
P. Camada de endereçamentos (por depressões binárias)

Holographic Versatile Disc ou HVD é a próxima tecnologia de discos ópticos, que promete suceder o Blu-ray. As vantagens deste disco é a sua capacidade, 3,9 TBs, que podem ser lidos a uma velocidade de 1 Gbps. O disco é composto por duas camadas, que são acedidas através de dois lasers, um verde-azulado (532 nm) e outro vermelho (650 nm). A primeira camada, a acedida pelo laser verde, contêm a informação propriamente dita, já a segunda camada contém um índice dos ficheiros (ou dos seus segmentos) e a sua posição na camada de dados, o que permite poupar espaço e têm um ganho bastante significativo na velocidade de leitura.

Ultimamente, referente ao HD DVD, Blu-ray, DVD, e ao CD, andamos tentando compactar memória com lasers menores, linhas de leitura em verticais, e também com camadas e duplas-faces.

A vantagem da Tecnologia Holográfica, é que ao contrário da mídias citadas anteriormente, que marcam cada ponto como um bit, é que ela pode marcar vários bits no mesmo ponto, através de "queima por ângulos".

Quando se grava um CD, por exemplo, nós "imprimimos" os dados na superfície do produto, como se fossem "marcas de fogo". Por outro lado, quando se grava em uma mídia holográfica, como o HVD, o laser lança uma "luz", um holograma, a mídia "fotografa" o holograma, registrando a informação. E já que a holografia é uma forma de se registrar ou apresentar imagens em dimensões, significa que podemos marcar hologramas em uma mídia várias vezes no mesmo ponto. E já que a longitude dos laseres são bem menores que os das mídias de hoje em dia, podemos associar essa tecnologia com mídias holográficas em várias camadas, como 6, 12 camadas.

Acredita-se que as mídias do futuro serão investidas somente na tecnologia holográfica, com hologramas menores, mais pontos e camadas, e "espaçamento" entre os pontos. Isso poderá ser aplicado não só em mídias portateis, mas em Discos rígidos, por exemplo.

Fundamentos da Memória Holográfica

A primeira etapa na compreensão da memória holográfica é entender o sentido de "holográfico". Holografia é um método de registrar padrões de luz para produzir um objeto tridimensional. Os padrões registrados de luz são chamados de holograma.

O processo de criação de um holograma começa com um feixe de luz focalizado: um raio laser. Este raio laser é dividido em dois feixes separados: um feixe de referência, que permanece inalterado através da maior parte do processo, e um feixe de informação, que passa através de uma imagem. Quando a luz encontra uma imagem, sua composição se altera (veja Como funciona a luz para aprender sobre este processo). De certa forma, assim que o feixe de informação encontra uma imagem, ele carrega aquela imagem em suas formas de onda. Quando estes dois feixes se interceptam, criam um padrão de interferência luminosa. Se você registrar este padrão de interferência luminosa (por exemplo, em uma camada de polímero fotossensível de um disco), estará registrando essencialmente o padrão luminoso da imagem.

Para recuperar a informação armazenada em um holograma, você faz o feixe de referência brilhar diretamente sobre o holograma. Quando ele é refletido pelo holograma, conserva o padrão luminoso da imagem ali armazenada. Você então envia este feixe de reconstrução para um sensor CMOS para recriar a imagem original.

A maioria das pessoas pensa que os hologramas armazenam a imagem de um objeto. Os sistemas de memória holográfica que estamos discutindo aqui usa os hologramas para armazenar informações digitais em vez de analógicas, mas o conceito é o mesmo. Em vez do feixe de informação encontrar um padrão luminoso que representa o objeto, encontra um padrão de áreas claras e escuras que representa "uns" e "zeros".

O HVD oferece muitas vantagens sobre a tecnologia de armazenamento tradicional. Os HVDs definitivamente podem armazenar mais de 1 terabyte (TB) de informação: isso é 200 vezes mais que um DVD de face única e 20 vezes mais que o atual Blu-ray de face dupla. Isto se deve em parte ao fato de os HVDs armazenarem os hologramas em padrões sobrepostos, enquanto um DVD basicamente armazena bits de informação lado a lado. Os HVDs também usam uma camada de gravação mais espessa que os DVDs: um HVD armazena informações em quase todo o volume do disco, em vez de uma única camada fina.

O outro grande reforço sobre os sistemas de memória convencional é a taxa de transferência do HVD de até 1 gigabyte (GB) por segundo: isso é mais de 40 vezes mais rápido que o DVD. Um HVD armazena e recupera toda uma página de dados, aproximadamente 60 mil bits de informação, em um pulso de luz, enquanto o DVD armazena e recupera um bit de dado para cada pulso luminoso.

Como Funciona

Disco Holográfico

A memória holográfica existe há mais de 40 anos, mas diversas características dificultaram sua implementação no mercado para consumidores. Primeiro, a maioria destes sistemas envia o feixe de referência e o feixe de informação no meio de gravação em eixos diferentes. Isto requer sistemas ópticos altamente complexos para alinhá-los no ponto exato em que precisam se interceptar. Outro inconveniente é a incompatibilidade com a mídia de armazenamento atual: tradicionalmente, os sistemas de armazenamento holográfico não continham dados de mecanismo servo, porque o feixe que os carrega poderia interferir com o processo da holografia. Além disso, os discos de memória holográfica anteriores eram notavelmente mais espessos que os CDs e DVDs.

A Optware implementou algumas mudanças em seu HVD que poderão torná-lo melhor adaptado ao mercado consumidor. No sistema HVD, os feixes laser viajam no mesmo eixo e atingem a mídia de gravação no mesmo ângulo, o que a Optware chama de métodos colinear. De acordo com a Optware, este método requer um sistema óptico menos complexo, o que possibilita um captador óptico menor e mais adequado ao uso pelo consumidor.

O HVD também inclui dados de servo. O feixe de servo no sistema HVD está em um comprimento de onda que não fotossensibiliza a mídia de gravação de polímero. No sistema de teste do HVD, os dados de servo são carregados em um laser vermelho (comprimento de onda de 650 nm). O tamanho e a espessura de um HVD também é compatível com os CDs e DVDs.

A estrutura do disco coloca uma camada de gravação espessa entre dois substratos e incorpora um espelho dicróico que reflete a luz verde-azulada que carrega os dados da holografia, mas permite a passagem da luz vermelha para coletar as informações de servo.

Gravação

Um sistema HVD simplificado consiste dos seguintes componentes principais:

• laser azul ou verde (comprimento de onda de 532 nm no sistema em teste);
• divisor/fusor do feixe;
• espelhos;
• modulador espacial de luz (SLM);
• sensor CMOS;
• mídia de gravação de fotopolímero.

O processo de escrita de informações em um HVD se inicia com a codificação da informação em dados binários a serem armazenados no SLM. Estes dados são transformados em uns e zeros representados como áreas opacas ou translúcidas em uma "página": esta página é a imagem que o feixe de informação irá atravessar.

Depois que a página de dados é criada, a próxima etapa consiste em disparar um raio laser em um divisor de feixe para produzir dois feixes idênticos. Um dos feixes é direcionado para fora do SLM: este feixe se torna o feixe de referência. O outro feixe é dirigido rumo ao SLM e se torna o feixe de informação. Quando o feixe de informação passa através do SLM, partes da luz são bloqueadas pelas áreas opacas da página e outras partes passam através das áreas translúcidas. Deste modo, o feixe de informação carrega a imagem assim que passa através do SLM.

Quando o feixe de referência e o feixe de informação se unem novamente no mesmo eixo, criam um padrão de interferência luminosa: os dados da holografia. Este feixe de união carrega o padrão de interferência para o disco de fotopolímero e o armazena ali como um holograma.

Leitura

No sistema de leitura HVD, o laser projeta um feixe luminoso sobre o holograma: um raio de luz que é idêntico ao feixe de referência (leia o Sistema 1 na imagem acima). O holograma refrata este feixe de acordo com o padrão específico de interferência luminosa que ele armazena. A luz resultante recria a imagem dos dados da página que estabeleceu o padrão de interferência luminosa em primeiro lugar. Quando este raio de luz, o feixe de reconstrução, se reflete no disco (leia o Sistema 2), ele viaja para o sensor CMOS. O sensor CMOS então reproduz os dados da página.

Comercialização

Até o momento, não existe previsão para comercialização do disco, que exigirá seus próprios leitores, diferentes dos equipamentos de leitura de Blu-ray ou de DVD atuais. O disco foi anunciado no dia 27 de abril de 2009, pela empresa multi-nacional General Eletric (GE), surgindo como um "rival" à tecnologia blu-ray.. A General Eletric vem trabalhando há mais de 06 anos nesta tecnologia.

Vantagens

Enquanto o HVD tenta revolucionar o armazenamento de dados, os outros discos tentam melhorar em relação aos sistemas atuais. Dois desses discos são o Blu-ray e o HD-DVD, aparentemente a próxima geração de armazenamento digital. Ambos se apóiam na tecnologia DVD para aumentar a capacidade de armazenamento. Essas três tecnologias almejam o mercado de vídeo de alta definição, onde a velocidade e a capacidade são importantes. Então como o HVD se sobressai?

	HD-DVD	Blu-ray	HVD
Custo inicial por disco gravável	US$ 10	US$ 18	Aprox. US$ 120
Custo inicial por gravador/reprodutor	Aprox. US$ 2 mil	Aprox. US$ 2 mil	Aprox. US$ 3 mil
Capacidade de armazenamento inicial	30 GB	54 GB	300 GB
Velocidade de leitura/escrita	36,5 Mbps	36,5 Mbps	1 Gbps

Porque o HVD ainda se encontra nos estágios finais de desenvolvimento, nada é definitivo, mas provavelmente você já notou que o preço introdutório projetado para o HVD é um pouco salgado . Um preço inicial de cerca de US $ 120 por disco provavelmente será um grande obstáculo para os consumidores. No entanto, este preço poderá não ser tão intransponível para as empresas, que são o público inicial almejado pelos desenvolvedores. A Optware e seus concorrentes irão divulgar a capacidade de armazenamento e a capacidade de transferência do HVD como ideais para aplicativos de arquivamento, com sistemas comerciais disponíveis já no final de 2006.

Empresas envolvidas

• Disney
• Sony
• Alps Electric Corporation, Ltd.
• Philips
• CMC Magnetics Corporation
• Panasonic
• Toshiba
• Samsung
• Sharp
• TDK
• JVC
• Apple
• LG
• Hitachi
• Mitsubishi
• Dainippon Ink and Chemicals, Inc. (DIC)
• EMTEC International (subsidiary of the MPO Group)
• Fuji Photo Film Company, Ltd.
• Konica Minolta Holdings, Inc.
• LiteOn Technology Corporation
• Moser Baer, (India)
• Mitsubishi Kagaku Media Company, Ltd. (MKM)
• Nippon Kayaku Co., Ltd.
• Nippon Paint Company, Ltd.
• Optware Corporation
• Pulstec Industrial Company, Ltd.
• Shibaura Mechatronics Corporation
• Software Architects, Inc. (?)
• Suruga Seiki Company, Ltd.
• Targray Technology International, Inc.
• Teijin Chemicals, Ltd.
• Toagosei Company, Ltd.
• Tokiwa Optical Corporation

Ver também

• Holografia