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数字存储时代的 “编码大师”:凯斯・伊明克的创新传奇
日期:2025-09-17 作者/来源:科睿研究院

当我们拿起一张 CD 播放经典老歌,用 DVD 重温电影片段,或是通过蓝光碟享受高清画质时,是否会想到,在这些彻底改变人类视听体验的数字媒介背后,站着一位荷兰工程师凯斯・斯豪哈默・伊明克(Kees Schouhamer Immink)。


他的名字或许不如 “CD”“DVD” 这般家喻户晓,但他用 1100 多项美国及国际专利、300 多篇科研论文,以及一系列开创性的编码技术,为数字音频、视频与数据存储时代奠定了坚实基石。从飞利浦实验室的年轻工程师到 Turing Machines 公司的掌舵人,从被荷兰女王封爵到荣膺 IEEE Medal of Honor(全球电气电子工程学界的最高奖项),凯斯・斯豪哈默・伊明克的职业生涯,本身就是一部数字存储技术的进化史。

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Kees Schouhamer Imminke在CORE ACADEMY的页面


凯斯・斯豪哈默・伊明克与工程学的缘分,始于荷兰埃因霍温理工大学。1974 年,他以优异成绩(cum laude)获得电机工程学位,11 年后又在此校完成博士论文《二进制信道码的性质与构造》,为他后来深耕信息论与编码技术埋下了学术伏笔。


真正让他的才华得以绽放的,是 1967 年加入的飞利浦研究实验室 —— 那是一个在他口中 “没有预设任务,只有自由探索” 的 “创新天堂”。当时,飞利浦研究的负责人是著名物理学家亨德里克・卡西米尔,实验室推崇 “自主研究” 的氛围。研究员们每天走进实验室时,不必知道当天要完成什么任务,只需追随好奇心探索有价值的方向。这种开放的环境,恰好点燃了凯斯・斯豪哈默・伊明克对存储技术的热情。


最初,凯斯・斯豪哈默・伊明克参与的是激光视盘(Laserdisc)项目,这是当时飞利浦在光学存储领域的重要尝试。他主要负责视频光盘的电子学与伺服技术,与美国 MCA 公司合作将其推向市场 ——1978 年,Laserdisc 率先在亚特兰大上市,比 VHS 磁带早两年,比 CD 早四年。


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图自facebook


遗憾的是,这款开创性产品未能在市场上站稳脚跟,1981 年便停止了运营。但这次失败并非毫无价值。凯斯・斯豪哈默・伊明克在激光视盘项目中积累的光学存储经验,为他后来攻克 CD 技术难题埋下了关键伏笔。


1979 年,一个改变数字音频格局的机会找上了凯斯・斯豪哈默・伊明克。飞利浦与索尼正陷入一场 “数字音频碟机” 的技术博弈 —— 两家公司都在 1978 年向媒体展示了 CD 原型机,却因数据编码方案不同难以达成统一标准。如果无法妥协,数字音频领域可能陷入 “格式混战”,这对整个行业都是灾难。


恰好凯斯・斯豪哈默・伊明克的激光视盘项目已结束,他便主动接手了 “测试两家竞争系统” 的任务。对比两者的音质、抗划痕能力,以及应对碟片缺陷的表现。彼时,飞利浦和索尼各自设计了将数字音频数据转化为碟片 “坑” 与 “岸”(光盘表面的物理结构)的规则,而凯斯・斯豪哈默・伊明克发现,这些规则都有优化空间。经过无数次实验,他发明了一种全新的编码方式 —— 八到十四调制(EFM)。这种编码不仅能让伺服系统(控制光盘读取的核心部件)更稳定地工作,还将 CD 的播放时间延长了 30%,彻底打破了两家公司的技术僵局。


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图自dezaak.nl


1980 年,飞利浦与索尼联合发布 CD 标准 “红皮书”,凯斯・斯豪哈默・伊明克研发的 EFM 编码与循环冗余校验交织码(CIRC)成为核心技术。此后多年,一个关于 CD 直径的 “都市传说” 广为流传。CD 的直径从 115 毫米增至 120 毫米,是为了容纳贝多芬《第九交响曲》(富特文格勒指挥版本)的 74 分钟时长。但凯斯・斯豪哈默・伊明克在后来的文章《香农、贝多芬与 CD》中直言,这一说法并不准确 —— 商业纠纷才是关键因素。索尼希望碟片更小(方便便携),而飞利浦则考虑到现有工厂的生产设备兼容性,更倾向于稍大的尺寸,最终的 120 毫米是双方商业妥协的结果,而非单纯为了某首乐曲。这样对 “技术神话” 的理性拆解,也印证了他始终以 “工程实践” 为核心的思考方式。


CD 标准确立后,凯斯・斯豪哈默・伊明克并未停下脚步。他带领团队开展磁光音频录音实验,尝试在预刻槽碟片上实现可擦写存储,这些探索后来催生出了 MiniDisc(迷你光盘)和 CD Video(带视频功能的 CD);同时,他们还找到一种简单方法,为早期的模拟激光视盘(Laserdisc)添加数字声音。从 1984 年起,市面上的 Laserdisc 都开始搭载数字音频信号,让这款 “过时” 产品得以延续生命力。


进入 1990 年代,数字存储的战场从 “音频” 转向 “视频”,凯斯・斯豪哈默・伊明克再次站在了技术博弈的中心。1993 年,东芝推出 “超级密度光盘”(Super Density Disc),试图成为 CD 的继任者;而飞利浦与索尼则联合开发 “多媒体 CD”(MultiMedia CD)与之竞争,凯斯・斯豪哈默・伊明克再次扛起编码设计的重任。


他在 EFM 基础上升级出更高效的 “EFMPlus” 编码。相比初代 EFM,EFMPlus 能在相同碟片空间中存储更多数据,且兼容性更强。当时,电子行业普遍担忧会重演 1980 年代 VHS 与 Betamax 的 “格式大战”,关键时刻,IBM 总裁路易斯・格斯特纳出面斡旋,力劝双方采用凯斯・斯豪哈默・伊明克的 EFMPlus 编码。


“EFM 在 CD 上的成功已经证明了它的可靠性”。1995 年 9 月,各大厂商终于达成协议:东芝的 “超级密度光盘” 成为基础格式,而 EFMPlus 则被确定为 DVD 的核心编码。这场潜在的格式危机,因凯斯・斯豪哈默・伊明克的技术突破得以化解,DVD 也由此成为全球普及的视频存储标准,衍生出 Super Audio CD(SACD)和 DVD-Audio 等高清音频格式。


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图自patheon world


但飞利浦与索尼对 DVD 的结果并不完全满意 —— 毕竟在格式主导权上有所妥协。1996 年 DVD 标准刚一确定,两家公司便决定研发下一代存储技术,目标是用 “蓝光激光” 实现更高密度的存储。蓝光波长更短,能在碟片上刻写更小的坑,从而容纳更多数据。凯斯・斯豪哈默・伊明克再次加入联合任务组,主导蓝光碟的编码设计。


七年磨一剑,2005 年,蓝光碟正式上市;而另一边,DVD 论坛推出了基于红光技术的 “HD DVD” 与之竞争,新一轮 “格式战” 爆发。这场较量持续了近三年,直到 2008 年初东芝宣布退出 HD DVD 项目,蓝光碟才最终成为高清光学存储的唯一标准。


从 CD 到 DVD 再到蓝光,凯斯・斯豪哈默・伊明克全程参与了三代光学存储技术的核心研发,他的编码方案如同 “数字密码”,一次次破解了 “高密度存储” 与 “数据可靠性” 之间的矛盾。


除了光学存储,凯斯・斯豪哈默・伊明克在磁存储领域也留下了深刻印记。1985 年,他加入飞利浦磁记录研究组,参与数字视频磁带(DV)和数字紧凑磁带(DCC)的编码设计。其中,DCC 作为磁带式数字音频产品,1992 年推出后因市场接受度低,1996 年便停产,成为他职业生涯中少数 “市场失利” 的项目;但 DV 却大获成功 ——1994 年推出后,凭借高画质、小体积的优势,成为家用及半专业视频制作的主流标准,至今仍在部分领域使用。


2001 年,在飞利浦工作 30 年后,凯斯・斯豪哈默・伊明克做出了一个重要决定。创立自己的公司 ——Turing Machines Inc.(图灵机器公司),并担任总裁。


这家专注于信号处理技术的创新企业,很快在新兴领域崭露头角:2002 至 2004 年与韩国 LG 合作期间,联合研发出十多项美国专利;近年来,公司更是将目光投向 “DNA 存储”—— 利用 DNA 分子的高密度存储特性,开发新型信号处理技术,试图为未来的数据存储难题寻找解决方案。从光学碟片到 DNA 分子,凯斯・斯豪哈默・伊明克的研究视野始终紧跟 “存储密度最大化” 的核心需求。


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图自Turing Machines Inc


与此同时,凯斯・斯豪哈默・伊明克从未脱离学术领域。自 1994 年起,他便担任德国杜伊斯堡 - 埃森大学实验数学研究所的兼职教授,后来还成为新加坡国立大学(NUS)和新加坡科技设计大学(SUTD)的访问教授,将工业界的实践经验带入课堂。


他撰写的 4 本著作中,《Codes for Mass Data Storage Media》(《海量数据存储介质编码》)成为该领域的经典教材,再版三次;300 多篇同行评审论文中,不乏《自然》《IEEE 信息论汇刊》等顶级期刊的成果,其中与合作者共同完成的 “用于光存储的无直流多模码设计”“DNA 存储的高效平衡码” 等研究,至今仍被广泛引用。


凯斯・斯豪哈默・伊明克的技术贡献,早已超越了实验室与工厂,获得了全球学术界与工业界的双重认可。


1996年,伊明克当选为荷兰皇家艺术与科学学院院士;2000 年,荷兰女王贝娅特丽克丝为他授予 “奥兰治—拿骚骑士勋章”和爵位,以表彰他对科技的贡献;2003 年,他入选 “消费电子名人堂”,并斩获美国国家电视艺术与科学学院(NATAS)颁发的 “技术与工程艾美奖”—— 这一奖项通常授予对电视技术有革命性影响的从业者。


2007年,他因在推动和开创数字音频、视频与数据记录时代方面的卓越贡献,当选为美国国家工程院院士; 2014 年获得约翰内斯堡大学荣誉博士学位。


2017 年,他获得 IEEE Medal of Honor荣誉勋章,颁奖词明确指出:“表彰他对视频、音频和数据存储技术的开创性贡献,包括 CD、DVD 和蓝光碟”,这标志着他的成就已跻身国际工程领域的最高行列。


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图自spectrum.ieee.org


更深远的是,他的影响力还在通过 “传承” 延续。2019 年,荷兰皇家科学与人文学会设立 “凯斯・斯豪哈默・伊明克奖”,专门资助信息科学与电信领域的优秀博士研究,以此鼓励更多年轻人投身他毕生耕耘的领域。而在行业服务中,他曾担任音频工程协会(AES)主席(2002-2003 年)、IEEE 消费电子学会与信息论学会理事、香农基金会受托人,用数十年的时间推动行业标准制定与学术交流。


如今,当我们谈论 “数字革命” 时,更多会想到智能手机、云计算等终端产品,却容易忽略凯斯・斯豪哈默・伊明克这样的 “幕后工程师”—— 他们用编码、算法和精密的工程设计,为数字世界搭建了 “存储底座”。


从 CD 让音乐摆脱磁带的磨损,到 DVD 让电影走进家庭,再到蓝光碟开启高清时代,凯斯・斯豪哈默・伊明克的每一项技术突破,都在悄悄改变着人类记录、传播与享受信息的方式。


他的故事,不仅是一段个人的创新传奇,更是一部关于 “技术如何服务于人” 的生动注脚。 毕竟,最伟大的工程,永远是那些让复杂科技变得 “看不见”,却让生活变得更美好的创造。


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凯斯・斯豪哈默・伊明克的回信:


致CORE Academy全体成员及理事会成员:


我怀着深切的感激与诚挚的谦逊,欣然接受当选学院Fellow的荣誉。能够加入这个致力于推动科学进步与全球学术合作的学术团体,对我而言既是个人的殊荣,更是对塑造我毕生事业核心价值观的莫大肯定。


我的学术旅程,并非始于一个明确的目标,而是源于一份不懈的好奇心。这份好奇心最终引领我探索编码理论的实际应用,这些应用已融入全球数十亿台设备之中。从光盘(CD)到蓝光碟(Blu-ray),我们研发的编码方案从未止步于 “技术解决方案”—— 它们更是对 “如何让信息具备可靠韧性” 这一核心问题的回应。


CORE Academy的使命 —— 推动跨学科卓越发展、支持青年学者成长、倡导科研诚信 —— 我由衷认同并全力支持。在这个信息流动愈发自由,却也愈发脆弱的时代,我们作为科研工作者的责任也相应变得沉重。我们不仅要探索新知,更要守护真理;不仅要培育人才,更要确保探索精神始终蓬勃旺盛。


致即将踏入这一领域的学生与青年学者:既要秉持科学的严谨,也要享受探索的乐趣。不要被复杂性吓倒 —— 值得解决的问题,往往只有在长久的坚持之后,才会展现其内在的价值与美感。


我期待能为学院的各项举措贡献力量,支持跨学科合作项目,并助力培养下一代思考者与创造者。愿我们都能在追求知识的道路上永不止步,在分享知识的过程中慷慨无私。


怀着感恩之心与坚定信念,

凯斯・斯豪哈默・伊明克


CORE Academy 由衷欢迎伊明克博士的加入。作为编码理论与数字存储领域的杰出先驱,他以从 CD 到蓝光的一系列技术突破,深刻重塑了全球信息传播的格局。他始终坚守科研初心,并倾注心力关怀青年学者,这与学院推动跨学科协作、坚守科研诚信的使命高度契合。CORE Academy 期待与他携手,共同拓展知识的边界,培育面向未来的国际创新力量。

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