激光与信息高密度存

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  留声机刚发明时,有人把它当作一种“怪物”,但人们很快接受了它,它给人带来很大的乐趣。

  薄薄的一张软磁盘,居然能将一本厚厚的书存入其中,真可谓“身手不凡”。

  然而,随着待存储信息量的增加,上述“怪物”就显得有些力不从心了。例如,一张软盘虽能存入一本厚书,但若用它存储彩色图像,也许只能存入20几幅。时代呼唤更高密度的信息存储载体,CD盘应运而生。

  “CD”是英文“Compact disk”的缩写,意为致密的盘片,这一名称充分体现了CD的最本质的特性。以唱机上的CD为例,一张半径为33毫米的盘上可包含20000条同心圆刻槽,而每条刻槽的宽度只有0.0005074毫米!

  是哪位能工巧匠可以刻出这样密、这样细的槽呢?当然是那神奇奥妙的激光,而能将这些刻槽中的信息取出来的,自然也非激光莫属。

  正因为信息的存取都离不开激光,所以,CD的名称也常与激光联系在一起,例如,存放音乐的CD称为激光唱片;存放图像的CD(VCD)称为激光影碟(又称视盘);而计算机用于存放信息的CD则简称为光盘。

  除了存储信息量大以外,CD还有很多令普通唱片及磁盘无法比拟的优点。与光纤通信的情况类似,CD上的线槽也以二进制码(比特)的形式存放信息。记录在CD中的信息、音乐或视频图像是数字化的。

  以激光唱片为例,播放时,激光每秒钟要从唱片上提取44100次信息,而每次取样可转变为16比特(单立体声通道)或32比特(双立体声通道)的数据。这样,如果音乐是被储存在双立体声通道中,则每秒钟的声音信号相应于唱片上1.4112兆比特的数据!这就难怪CD上记录的声音有惊人的精密性。

  除了声音清晰外,CD还有很多优点。激光“读出”时,不与盘片发生机械接触,因此没有表面各种噪声,且CD不会像传统唱片那样被探针磨损;而激光唱头本身的寿命也可比传统唱机钻石触针长10倍。

  激光影碟可以同时记录声音和图像,直径约30厘米的影碟看上去很像一张唱片,但实际上有着本质的区别。信息经编码记录在影碟上纤细的同心线槽中,这些线槽目前通常用氩离子激光制备。在这种情况下,信息必须记录在三个分离的频带内,两个是立体声通道所需要的,另一个则留给彩色视频图像。当影碟以1800转/分的速度旋转时,激光束“阅读”盘上的线槽,编码信息转变为电信号并重现记录在盘上的声音和彩色图像。影碟具有与唱片同样的精密和长寿命的优点。

  激光唱片和激光影碟的另一个优点是听者或观看者既不必硬着头皮一首接一首地按唱片录制的顺序听每一首歌,或一幅接一幅地看每一幅画面;也不必为错过某一首歌或某一幅画面而感到遗憾,因为他(她)尽可以十分方便地选听(看)上面的任一首歌或任一幅画面,影碟上还包括节目单,欣赏者可以找到想看的节目在盘上的确切位置。

  更为神奇的是,CD中有误差校正码,误差可能是随机的,例如,生产盘时切割或镀膜不够精确,或有严重划痕和污物,激光读到这些部位时,直接获得的信息也许有差错,那神奇之光竟能通过“对上下文的理解”而估计出正确的信息。

  CD不仅可以高密度、高质量地记录声音和图像,而且也是在只读存储器(ROM)中存储大量信息的新方法。目前,很多大学图书馆为师生们从事研究提供计算机化设备,而CD-ROM则是这类设备的核心,近期期刊上发表文章的索引按照课题领域,如科学技术、生平传记、文化艺术、人文科学、工商企业、各级教育和社会科学等存入CD-ROM,并由计算机化数据列出,学生们可以通过计算机屏幕上的菜单提取含有他们感兴趣信息的文章在屏幕上浏览。如果需要拷贝,则直接从CD-ROM上打印出来。与查找书面资料相比,计算机处理可以节省大量的时间,资料可以周期性更新,因而能够查到最新发表的文章。

  据美国加利福尼亚州的一家出版机构1991年底统计,1987年时,存储的信息大约89%记录在纸张上。其他存储方法包括磁、缩微印刷和光。在这些非纸存储方式中,采用CD-ROM的光存储从1987年的7%增加到1991年的32%以上,而在此期间,磁存储和缩微印刷则分别减少21%和4%。

  最近几年,光盘技术的发展更是迅猛异常,很多出版商在出版新书时,同时发行相同内容的光盘。致使有人推测,光盘在图书馆所占的比重会越来越大,甚至预言图书馆会变成“激光图书馆”。

  当我们迈向21世纪时,教育也在面临变革,所有年龄组的人都需要学习,而且希望不受时间和空间的限制。用于存储和积累知识的激光光盘技术将在此过程中发挥重要作用。而最近有如黄河之水滚滚而来的互联网络,更使读者通过自己的个人电脑就能获得所需要的信息。

  如果说“秀才不出门,便知天下事”,那么,过去他只能通过文字记载知晓一些发生在离自己不远的地方或很久以前发生的事。而现在我们的读者却可以通过互联网络“实时”地知晓世界范围内所发生的趣事新闻,如此说来真可算得上是“进土”了。但是,特别是青少年朋友一定要注意,当你和电脑结上不解之缘时,千万要保护好自己的眼睛。否则,就会成为“近视”,那时就又要求助于神奇奥妙之光了(激光可治疗近视眼,这将在后面有关章节介绍)。

  尽管互联网络在人们获取信息方面是如此神通广大,但目前它仍无法替代图书馆在提供信息资料方面所起的作用。据《北京日报》1997年6月16日报导,以色列巴伊兰大学经济管理系的施瓦兹博士最近查阅和比较了互联网络与世界上三大图书馆?D?D美国国会图书馆、纽约公共图书馆和英国大英图书馆在多项专题上所拥有的资料,发现互联网络上所提供的资料从内容到范围都远不如图书馆提供的丰富。

  但是,请允许为我们的激光和相关技术说句公道话,上述问题并非它们之过,而是由于“经济杠杆”的调节作用,使大部分互联网络上的网址都以盈利为主要目的,所以,网上的信息不仅不全面,有些内容还不一定完全可靠。这或许可以算作是“科学技术本身没有阶级性,但掌握它的人是有阶级性的”这一久违的至理名言的体现吧。但可以相信,互联网络终将成为国际数据资料库的主要支柱。