Autor: Florian Gabriel
CD-ROM / CD-RW / DVD
Inhaltsverzeichnis
1. Die CD-ROM (Read Only Memory)
1.1 Zur Geschichte der CD-ROM
Seite 3
1.2 Die technischen Grundlagen der CD-ROM
Seite 45
1.3
Fehlerkorrektur Seite 6
1.4 ,,Red Book" & Co.
Seite 7
2. Die
CD-RW
(ReWriteable)
2.1 Zur Geschichte der CD-RW
Seite 8
2.2 Die technischen Grundlagen der CD-RW
Seite 9
2.2.1 Das Phase-Change-Verfahren
Seite 10
3. Die
DVD
(Digital Versatile Disc)
3.1 Zur Geschichte der DVD
Seite 11
3.2 Die technischen Grundlagen der DVD
Seite 12-14
3.3 Verschiedene Arten der DVD
Seite 15-16
3.4 Die DVD im digitalen Heim-Kino-Bereich
Seite 17
3.5 Speichertechnologien der Zukunft
Seite 18
4.
Literaturverzeichnis Seite
19
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
2
1. Die
CD-ROM
1.1
Zur Geschichte der CD-ROM
Als CD-ROM (Abk. für Compact Disc Read Only Memory) wird ein von der Audio-CD abgeleiteter
Datenträger bezeichnet, der 1985 von den Firmen SONY und Philips eingeführt wurde.
Die Audio-CD oder auch CD-DA (Abk. für Digital Audio) löste in den Jahren zuvor die allseits
beliebte Schallplatte ab, da sie diese in den Punkten Klangqualität, Handhabung, Pflegeleichtigkeit
und Handlichkeit bei weitem übertraf.
Dies machte diese 1,2 mm dicke Scheibe zu einem der populärsten Gebrauchsgegenstände der Welt.
Überall auf dem Globus überlegte nun die Computerindustrie ob es nicht möglich, ist ein solches
Speichermedium auch für den Computer zu entwickeln.
Wie bereits erwähnt, waren es die Firmen SONY und Philips die die CD-ROM Mitte der 80er Jahre
auf dem Markt einführten.
Die neuen Möglichkeiten der Datensicherung auf CD waren nahezu ,,unbegrenzt". Die 650 MegaByte
Speichervolumen der CD-ROM sind das 451fache einer normale Diskette, diese Dimension läßt sich
leichter verdeutlichen wenn man sich vorstellt, daß 270.000 Schreibmaschienenseiten auf eine CD-
ROM passen. Könnte man die Daten-,,Spur" einer CD aufrollen wie eine ,,Haribo-Schnecke", würde
sich eine Strecke von ca. 6 km ergeben.
Damals waren die neuen Single oder auch Double-Speed CD-ROM Laufwerke noch eine Sensation,
heutzutage sind bereits 50fach Laufwerke für IDE und 40fache für SCSI für vergleichsweise kleines
Geld auf dem Markt.
Der größte Nachteil einer CD-ROM war, wie der Name schon sagt, daß sie nur gelesen werden
konnte. Sogenannte CD-Brenner konnten sich damals nur große Unternehmen leisten, CD-Brenner für
den Heim-Bereich waren erst Mitte der 90er Jahre erhältlich, bzw. für den normalen Verbraucher
bezahlbar.
Nächste Entwicklungsstufe der beschreibbaren CD-Rs (CD-Recordable)waren die
wiederbeschreibbaren CD-RWs (CD-ReWriteable). Eine CD-RW kann im Gegensatz zur CD-R nicht
nur einmal, sondern bis zu 1.000 Mal wiederbeschrieben werden.
Durch den ständigen technischen Fortschritt entwickelten sich die einzelnen Komponenten wie z.B.
reflektierende Folien, die Schutzschicht aus Polycarbonat oder auch die gesamte Lasertechnik
kontinuierlich weiter.
Es wurde immer weiter geforscht, mit dem Ziel, das Speichervolumen soweit zu erhöhen, daß
komplette Spielfilme in Digitalem Sound auf eine einzige Disc passen. Die Entwicklung der Digital
Versatile Disc, kurz DVD, stand nun bevor...
1.2
Die technischen Grundlagen der CD-ROM
Abmessung
einer CD:
c´t
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
3
Die kleinste Speichereinheit einer CD ist das Bit. Die Daten sind ähnlich wie bei einer Schallplatte in
einer durchgehenden ,,Spur" untergebracht. Anders als bei der Schallplatte verläuft diese Spur, auch
gut als eine Art Spirale vorzustellen, bei der CD von innen nach außen. Da die Daten in einer Art
Kanal bzw. Spur untergebracht sind, nennt man ein Bit auf einer CD Channel-Bit.
Eine CD dreht sich, vom Label aus gesehen, im Uhrzeigersinn wenn sie gelesen wird.
Dabei tastet der Laser diese Spirale nach Höhen und Tiefen, sogenannten Pits und Lands ab. Jeder
Übergang von Pit zu Land entspricht dem logischen Wert Eins. Der Raum zwischen den Übergängen
entspricht einer Serie von Nullen.
Ein Pit oder ein Land hat aus produktionstechnischen Gründen eine Länge von 2-11 Channel-Bits.
Frühestens nach einer Folge von 2 Nullen und spätestens nach einer Folge von 11 Nullen muß eine
Eins folgen. Für alle 256 Kombinationsmöglichkeiten von Nullen und Einsen reichen 8 Channel-Bits
also nicht aus. Das ist der Grund warum 14 Channel-Bits benötigt werden. Diese 14 Channel-Bits
werden mit 3 Merge-Bits abgeschlossen, da es logischerweise nicht möglich ist, daß eine 14-Bit-
Folge mit einer Eins endet und die nächste mit einer Eins anfängt. Deshalb wurden nach 14 Channel-
Bits jeweils 3 Merge-Bits als eine Art Platzhalter eingeführt.
Ein Pit ist 0.1
µ
m tief und 1-3
µ
m lang. Rein proportional hat ein Pit die Größe eines Reiskorns, ist
allerdings ein ,,wenig" kleiner. Wäre ein Pit so groß wie ein Reiskorn, dann hätte die CD einen
Durchmesser von ca. 360 Metern!
Trifft der Laserstrahl auf ein Land, so werden bis zu 90% des Laserlichtes reflektiert, trifft er auf ein
Pit, wird je nach Länge des Pits, das Licht deutlich vermindert reflektiert.
Im Gehäuse des Lesekopfes indem sich auch der Laser befindet, sitzt eine Photodiode, welche den
Unterschied der reflektierten Lichtmenge in Signale umwandelt. Diese Signale entsprechen dem
Datenstrom auf der CD und können nun vom Computer interpretiert werden.
Datenerfassung
auf CD:
c´t
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
4
Diese Bild ist eine Nahaufnahme einer CD. Die verschiedenen Längen der Pits und auch der Abstand
der einzelnen Pits zueinander, also die Lands, sind sehr gut zu erkennen. Die Idee der DVD war noch
geringere Pitabmessungen und einen noch engeren Spurabstand zu realisieren um eine siebenfache
Steigerung der Speicherkapazität zu erreichen.
1.3 Fehlerkorrektur
Was immer mal wieder passiert, sind Kratzer auf der Polycarbonat Schutzschicht.
In solchem Fall wird das Licht durch die Kratzer minimal gebrochen und in seiner Intensität verändert.
Dies hat zur Folge hat, daß die gelesenen Daten nicht mit den ,,Originalen" auf der CD
übereinstimmen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten der Fehlerkorrektur bei der CD-DA und der CD-ROM. Allen liegt
das hoch komplizierte algorithmische Reed-Solomon-Verfahren zu Grunde. Bei diesem Algorithmus
wird ein Polynom (mathematische Funktion) verwendet, das mit Hilfe der Paritäts-Bits (,,Kontroll-
Bits") den Fehler und Fehlerort findet. Das Verfahren bei CD-DAs nennt sich EDC/ECC (Error
Detection Code / Error Correction Code), bei der CD-ROM wird es CIRC (Cross-Interleaved Reed-
Solomon Code) genannt.
1 0 1 0 1 0 1 0
à
à
à
à 0 ß Parity-Bit
In diesem Beispiel sind 4 Nullen vorhanden, also eine gerade Anzahl von Nullen. Für eine gerade
Anzahl hat das Parity-Bit den Wert Null, für eine ungerade Anzahl hätte es den Wert Eins.
1 0 1 1 1 0 1 0
à
à
à
à 1 ß Parity-Bit
In diesem Fall ist eine der Stellen falsch übertragen worden, das kopierte Parity-Bit hat einen anderen
Wert als das Original. Es wird erkannt, daß eins der acht Bits fehlerhaft übertragen wurde, welches
wäre in diesem Fall jedoch unklar, da sich das Parity-Bit auf das ganze Byte bezieht. Es kann hier nur
das fehlerhafte Byte lokalisiert werden, nicht das Bit.
Das Reed-Solomon-Verfahren ist durch seine Komplexität in der Lage, auch das fehlerhafte Bit zu
lokalisieren und sogar zu korrigieren.
Eine gebräuchliche Methode bei CD-DAs ist die Interpolation.
Hierbei sind drei Arten der Interpolation zu unterscheiden:
·
Interpolation 1. Grades: der letzte Wert wird wiederholt.
·
Interpolation 2. Grades: der Mittelwert vom vorherigen und folgenden
Elektronenraster-
Mikroskop-Bild
eines Datentracks
mit Pits & Lands:
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
5
Wert wird wiedergegeben.
·
Interpolation 3. Grades: das sog. "Stummschalten", für 1/75 Sekunde
erfolgt keine Ausgabe, die vorherigen und
folgenden Signale werden abgeschwächt
wiedergegeben.
1.4
,,Red Book" & Co.
Neben dem "Red Book" gibt es noch andere "Bücher" in den Farben Gelb, Orange, Grün, Weiss und
Blau.
So wie ISO, ECMA oder DIN Normen auf nationaler bzw. internationaler Ebene beschreiben, sind all
diese o.g. "Books" Standards, die die Sektorenformate auf Bitebene einer CD definieren. Diese
Standards wurden von den Herstellern SONY und Philips für verschiedene Einsatzgebiete festgelegt.
Die Bezeichnungen "Red Book", "Yellow Book", "Orange Book" etc. wurden nachträglich eingeführt
um das Standard-Chaos ein wenig einzudämmen.
So steht "Red Book" für den Standard CDDA (Compact Disc Digital Audio).
Dieser Standard beschreibt das Format von Audio-CDs. Dicht gefolgt wird dieser vom CD-ROM
Mode 1, besser bekannt als "Yellow Book". Dies ist der Standard für allgemeine Datenspeicherung
und wird üblicherweise für Daten-CDs, also CD-ROMs verwendet.
Beim "Red Book"-Standard werden 2352 Byte eines Datensektors für Daten genutzt, die restlichen
882 Bytes werden für Fehlererkennungs-, Korrektur- und Kontrollzwecke verwendet.
Ein Datensektor wird in Vorspann, Nutzdatenanteil und Abspann unterteilt. Insgesamt umfaßt er
3234 Bytes.
Beim "Yellow Book"-Standard werden nur 2048 Byte für Daten genutzt. Dies resultiert daraus, daß
CD-ROMs nicht wie Audio-CDs kontinuierlich gelesen werden und deshalb durch das "Springen" des
Lasers anfälliger für Lesefehler sind. Aus diesem Grund wird beim "Yellow Book"-Standard mehr
Platz für Fehlererkennung etc. benötigt.
Es gibt natürlich auch CDs mit einem Mix aus Daten, Audio-, Video- und Bilddateien, sogenannten
"Mixed-Mode-CD-ROMs". Hierfür gilt der
CD-ROM Mode 2 XA Form 1 bzw. "Orange Book"-Standard.
Weitere Standards sind "Green Book" für Philips´ CD-I, "White Book" für Video-CDs. Ganz neu ist
der "Blue Book"-Standard für Video-CDs.
Dieser ist aber nicht mit "White Book" zu verwechseln; die beiden Standards sind nicht kompatibel,
da es sich beim "Blue Book"-Standard um eine völlig neue Technologie handelt.
2. Die
CD-RW
2.1
Zur Geschichte der CD-RW
Nach Erfindung der CD-ROM kam nicht sofort die CD-RW. Es gab noch drei "kleine"
Zwischenstationen bevor Hewlett Packard, MCC/Verbatim, Philips, Ricoh, SONY und Yamaha die
CD-RW auf der CeBIT ´97 erstmals vorstellten.
Erste Station war die CD-WORM (CD-Write Once Read Many).
CD-WORMs waren eine weiterentwickelte Form der CD-ROMs, sie waren in speziellen Gehäusen,
sogenannten Cartridges untergebracht. Im 3,5"-Format hatten sie eine Speicherkapazität von 128 MB,
im 5,25"-Format von 650 MB.
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
6
Wie man aus dem Namen entnehmen kann, konnten die CD-WORMs einmal beschrieben und beliebig
oft gelesen werden. Zum Beschreiben der CD-WORMs müssen CD-WORM-Laufwerke verwendet
werden, das Lesen ist aber in jedem CD-Laufwerk möglich. Eigentlich sind alle CD-Brenner solche
Geräte. Ältere CD-Brenner der Philips-Generation werden unter Windows noch als WORM-Geräte
angesprochen, diese Geräte haben einen anderen Befehlssatz als herkömmliche CD-ROMs und
werden im PC unter dem Betriebssystem Windows nicht als CD-ROM angemeldet. Sie benötigen
deshalb zum Einlesen von CDs einen speziellen Treiber der vom Hersteller mitgeliefert werden muß.
Durch Einführung der CD-RW und der DVD ist die CD-WORM veraltet und wird heute so gut wie
gar nicht mehr genutzt.
Zweite Station war die sogenannte CD-MO. Hierbei handelt es sich um eine magneto-optische CD,
die die gleichen Datenträgerformate wie die CD-WORM besaß, zum CD-ROM-Standart aber
inkompatibel war. Die CD-MO konnte ein und beidseitig wiederbeschrieben werden; auch für sie
waren spezielle Cartridges notwendig. Ihre Speicherkapazität reichte von 128 MB bis hin zu 2,6 GB.
Nachteile der CD-MO waren zum einen eine begrenzte Lebensdauer, da es vorkommen kann, daß sich
auf der Schicht, auf der die Daten gespeichert wurden, Blasen bildeten, zum anderen hat der
Schreibvorgang sehr viel Zeit in Anspruch genommen.
Dritte und letzte Stufe vor der Einführung der CD-RW war die
CD-R (CD-Recordable). Sie brauchte kein Gehäuse, war zum CD-ROM-Standart kompatibel, konnte
allerdings nur ein Mal beschrieben werden. Zum Beschreiben waren wiederum spezielle Geräte,
sogenannte CD-Brenner notwendig. Die CD-R eignet sich sehr gut zur Sicherung von größeren
Datenbeständen oder für den Einsatz als sog. "Masterdisc".
Nach ihr folgte dann die CD-RW (CD-ReWriteable), welche sich bis zu 1.000 Mal löschen bzw.
überschreiben läßt. Auch für sie wurde ein besonderer CD-Brenner benötigt. Vor zwei Jahren waren
CD-RW-Medien noch weit mehr als das 10fache teurer als CD-R Rohlinge, heute sind
wiederbeschreibbare CDs schon unter DM 10,- zu haben...
2.2
Die technischen Grundlagen der CD-RW
Wie bereits erwähnt, wurde die erste CD-RW auf der CeBIT 1997 vorgestellt.
Um CD-RWs zu beschreiben braucht man einen besonderen CD-Brenner der für CD-RWs geeignet
ist. Ein solcher Brenner kann sowohl CD-RWs als auch herkömmliche CD-Rs beschreiben.
Heutzutage gibt es schon CD-RW Brenner, die mit 4facher Geschwindigkeit "wiederbeschreiben",
CD-R Brenner sogar mit bis zu 8facher. CD-RW Disks basieren auf einem neu entwickelten File-
System mit Namen UDF (Universal-Disc-Format). Dieser Standard unterstützt das Schreiben von
kleinen Datenpaketen, womit verhindert werden soll, daß die CD bei einem sog. Buffer-Underrun
(bei CD-Rs sehr "beliebt") unbrauchbar wird, - sollte beim Schreiben ein solcher Fehler auftreten,
wird der Schreibvorgang fortgesetzt. Gleichzeigtig mit der CD-RW wurde auch das MultiRead-
Verfahren eingeführt.
Phase-Change-Medien, dazu gehören CD-RW- und DVD-Medien, haben die Eigenschaft, nur 15-
25% des Lichtes zu reflektieren. Normale CD-ROMs reflektieren ca. 70%. MultiRead-Laufwerke
verfügen über einen kleinen zusätzlichen Verstärker, den sog. AGC (Automatic Gain Controller).
Dieser ist in der Lage, ein schwaches Signal auf einen verwertbaren Pegel anzuheben. AGCs werden
z.B. auch von Soundkarten verwendet um Mikrofonsignale zu verstärken.
MultiRead Laufwerke sind also in der Lage sowohl CD-ROMs als auch Phase Change Medien zu
lesen. Fast alle seit 1997 hergestellten CD-ROM Laufwerke sind MultiRead fähig.
Das Phase Change Verfahren ist eine relativ neue Technologie.
Bei einer CD-RW sind Pits & Lands nicht im herkömmlichen Sinne vorhanden.
Bei Pits & Lands wird das Licht durch die Vertiefungen unterschiedlich stark reflektiert. Die CD-RW
hat keine Vertiefungen, sondern aufeinanderfolgende reflektierende und nicht reflektierende Zonen
auf der Datenspur. Diese Reflektionszonen haben die gleiche Funktion wie Pits und Lands.
Die CD-RW besteht aus
mehr Schichten als eine
normale CD-R, inklusive
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
7
2.2.1
Das Phase-Change-Verfahren
Wie auf dem Bild auf Seite 9 zu sehen ist, befindet sich die Aufnahme-Schicht zwischen zwei
dielekrischen Schichten (Druckfehler im Bild: dielektrisch nicht dieelektrisch). Die Aufnahmeschicht
besteht aus einem sogenanntem Phase-Change-Material (Mischung aus Silber, Iridium, Antimon &
Tellur), welches beim Phase Change Verfahren durch den Laser punktuell über den Schmelzpunkt
hinaus auf 500 700°C erhitzt wird. Vor dem Erhitzen wird die Aufnahmeschicht als amorph
(griech.: ungeformt, gestaltlos) bezeichnet.
Nach dem Erhitzen des amorphen Punktes kühlt der Punkt ab und befindet sich in einem
Kristallzustand.
Dieser Wechsel von stark und schwach reflektierenden Punkten hat bei einfallendem Licht den selben
Effekt wie die Pits und Lands einer CD-ROM.
Sollen die Daten nun wieder gelöscht werden, so werden die kristallisierten Punkte bei einem
Glühvorgang über "längere" Zeit einer Temperatur
ausgesetzt, die zwischen Schmelz- und Kristallisationspunkt liegt. Der kristallisierte Punkt schmilzt
und ist nach dem Abkühlen wieder amorph.
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
8
Dieses Phase Change Verfahren läßt sich ca. 1.000 Mal wiederholen.
3. Die Digital Versatile Disc (DVD)
3.1
Zur Geschichte der DVD
Nach der CD-RW stand als nächstes die Entwicklung und Einführung der DVD bevor. Auch hier
waren die Firmen SONY und Philips wieder maßgeblich beteiligt. In der Anfangsphase war das
Interesse eher auf den Bereich der Unterhaltungselektronik fixiert; speziell vom Video- und
Spielkonsolenmarkt erhofften sich die Firmen riesige Umsatzzahlen.
Auf Grund einiger Realisierungsprobleme blieb es allerdings vorerst bei der schlichten Hoffnung, die
Computerindustrie jedoch erkannte das Potential der DVD als Speichermedium. Selbst eine
Standard-DVD arbeitet mit einer weitaus höheren Datenübertragungsgeschwindigkeit als das derzeit
schnellste verfügbare CD-ROM Laufwerk. Es dauerte nicht lange und die Palette der optischen
Speicher war um eine Komponente reicher. Mittlerweile haben DVDs ein Speichervolumen von bis zu
17 GB. Verblüffend war, daß die Entwickler der DVD den gleichen Fehler wie die Entwickler der
CD-R gemacht haben. Bis ca. 1992 waren CD-ROM Laufwerke nicht in der Lage Multisession CD-Rs
komplett zu lesen, sondern immer nur die erste Session.
Das gleiche Problem bestand bei der ersten Generation von DVD-ROM (Read Only Memory)
Laufwerken. Auch sie sind nicht in der Lage Multisession DVDs zu lesen, was ihren Nutzen in Bezug
auf die noch kommenden DVD-RAM (Random Access Memory) Medien sehr begrenzt.
Des weiteren gab es bei der DVD-RAM (2,6 GB) Streitigkeiten bezüglich des Standards.
Nachdem das DVD-Konsortium ein Format für die DVD-RAM beschlossen hatte, stellten kurze Zeit
später die Firmen SONY und Philips ihr eigenes Format mit dem Namen DVD+RW (3 GB), oder
eventuell auch mit dem Namen PC-RW (Phase Change) vor, das wußten die beiden Giganten aber
noch nicht so genau. Dazu gesellte sich noch Pioneer mit ihrem Kürzel DVD/RW (3,95 GB) und zum
Schluß legte NEC mit ihrem MMVF (Multi Media Video File; 5,2 GB) noch einen drauf. Das Chaos
war perfekt! Das war 1997.
Bis heute haben sich die Konkurrenten immer noch nicht auf einen gemeinsamen Standard geeinigt.
Je länger die DVD-RAM braucht, um sich auf dem Markt zu etablieren, desto besser sind die derzeit
Absatzchancen für CD-RW Laufwerke. Ob es in naher Zukunft ein gemeinsames Format geben wird,
steht laut Auskunft von SONY/Philips in den Sternen. Vorerst geht der Kampf um die Marktanteile
zwischen SONY/Philips und Toshiba/Pioneer weiter...
3.2
Die technischen Grundlagen der DVD
Wie die CD-ROM arbeitet auch die DVD-ROM mit Pits und Lands.
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
9
Die DVD-ROM hat ein sieben Mal so großes Speichervolumen wie die CD-ROM. Dies resultiert aus
einem engeren Spurabstand, kleineren Pitabmessungen und natürlich auch einem noch stärkeren und
kompakteren Lasers.
Besonders bei der DVD-ROM ist auch, daß sie auf zwei übereinander liegenden Schichten
beschrieben werden kann. Es gibt einseitige Einschichtendiscs, welche abgesehen vom
Speichervolumen mit der CD-ROM gleichzusetzen sind.
CD-ROM
DVD-ROM
einseitige
Einschichtendisc:
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
10
Des weiteren gibt es die einseitige Zweischichtendisc. Diese besteht aus zwei 0.6mm dicken,
zusammengeklebten Halbdiscs. Die Halbdiscs sind so verklebt, daß die beiden beschreibbaren
Schichten untereinander liegen. Jede von ihnen kann sowohl ein- wie auch zweischichtig beschrieben
werden. Die erste Schicht (auf welche der Laser zuerst trifft) ist halbdurchlässig, damit der Laser auch
die zweite Schicht abtasten kann. Zum Lesen der zweiten Schicht muß der Brennpunkt des Lasers
verstellt werden. Die Daten können entweder parallel, durch hin und her springen des Lasers gelesen
werden oder, indem die erste Spur von innen nach außen und die zweite von außen nach innen gelesen
wird.
Mittlerweile gibt es auch schon zweiseitige Ein- und Zweischichtendiscs mit bis zu 17 GB an
Speicherplatz. Alle DVD-ROM Player können zweiseitige Discs lesen, dazu ist allerdings das
manuelle drehen der Scheibe erforderlich.
Theoretisch wäre auch ein Player mit einem Lesekopf ober- und einem unterhalb der DVD denkbar.
DVD-ROM Player ab der zweiten Generation sind in der Lage am PC gebrannte CD-Rs und CD-RWs
zu lesen.
Die in der Zukunft erscheinenden DVD-RAM Player werden nicht nur die dazu gehörigen DVD+RW
(DVD/RW, MMVF...) Medien beschreiben können, sondern auch die alten CD-Rs und CD-RWs. Das
war bisher nicht möglich, da die Beschichtung der "alten" Medien zuviel von dem roten Laserlicht
absorbierte. Dieses Problem wurde gelöst, indem den neuen Geräten ein zweiter Laser, ein Infrarot
Laser, eingebaut wurde.
Das Beschreiben von DVD-RAM Medien verläuft nach dem Wobbled-Land-and-Groove-
Verfahren.
einseitige
Zweischichtendisc:
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
11
Diese Grooves werden nicht vom DVD-RAM Recorder "gebrannt", sondern sind auf den leeren Discs
bereits ab Werk vorgepreßt. Bei jeder Umdrehung wechselt der Laserstrahl von Land zu Groove und
umgekehrt. Dieses Verfahren soll bewirken, daß sich die beiden nebeneinander liegenden Spuren
durch den Höhenunterschied zueinander weniger beeinflussen.
Wichtig:
Diese Wobble-Land-and-Groove-Technik darf nicht mit der Technik einer
zweischichtigen DVD verwechselt werden.
Bei beiden Techniken muß der Brennpunkt des Lasers verändert werden. Bei Land-
and-Groove handelt es sich aber nur um eine beschriebene Schicht, auf der die
Datenspuren abwechselnd auf verschiedenen Höhenebenen liegen, nicht in
verschiedenen Schichten!
Problem hierbei war, den DVD-ROM Playern "klar" zu machen, daß es sich bei
der eingelegten Disc nicht um eine zweischichtige Disc handelt, sondern um
eine Einschichtige, die mit zwei verschiedenen Fokussierebenen arbeitet.
Trotz einiger Bedenken von Gegnern dieses Verfahrens, hat es sich heute durchgesetzt. Die neuen
DVD-ROM Player erkennen den Unterschied zwischen zwei Schichten und zwei Fokussierebenen.
Die Fehlerkorrektur bei DVDs läuft nach dem Reed-Solomon-Product-Code,
welcher ca. zehnmal leistungsfähiger ist als bei normalen CD-ROMs.
3.3
Verschiedene Arten der DVD
So wie bei CDs Unterschiede zwischen CD-DA, CD-R, CD-ROM etc. vorhanden sind, gibt es auch
hier eine Menge unterschiedliche DVD-Arten,
-Formate und Speichervarianten.
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
12
Für die DVDs verschiedener "Größe" gibt es spezielle Bezeichnungen:
·
DVD-5: kleinste aller DVDs, faßt 4,7 GB an Daten.
·
DVD-9: ist doppelschichtig, faßt auf der unteren Schicht soviel wie
eine DVD-5, auf der transparenten darüber etwas weniger.
·
DVD-10: beidseitig beschrieben, faßt auf jeder Seite eine DVD-5.
·
DVD-18: doppelseitig und doppelschichtig, ca. 17GB, im September
kam das erste Video auf einer DVD-18 auf den Markt;
20-Stunden-Video von tropischen Fischen!!!
Zum einen gibt es die DVD-ROM, sie entsprich der CD-ROM, d.h. sie kann nur
gelesen werden. Einziger Unterschied ist eigentlich nur die Speicherkapazität bzw. das Ein-, Zwei-
oder Vierschichten-System (siehe Bild auf Seite 15).
Die meisten im Handel erhältlichen DVD-ROM Player sind abwärtskompatibel, was bedeutet, daß
sie durch ein Zwei-Linsen-System in der Lage sind auch CD-ROMs oder CD-DAs zu lesen.
DVD-ROMs sind durch ihr hohes "Fassungsvermögen" in der Computerindustrie sehr gefragt. Zum
einen als Backup-Medien zur Datensicherung und zum anderen als Medium für Computerspiele,
welche immer noch höherauflösende Grafiken verwenden und bisweilen riesige Video- und
Audiosequenzen enthalten. Auch die Videoindusrie hat großes Interesse an der DVD-ROM... (siehe
Kapitel 3.4)
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
13
Für die Jahrtausendwende ist ein neuer DVD-Audio Standart geplant, der wie z.Zt. VHS-Videos,
Surround-Klänge wiedergeben kann.
Desweiteren gibt es die DVD-R, sie ist wie die CD-R nur einmal beschreibbar.
Die Technik wurde von den CD-Recordern übernommen, sie soll auf allen DVD-Playern lesbar sein.
Die komplexeste Variante der DVD ist die DVD-RAM. Sie entspricht der CD-RW und kann fast
beliebig oft gelöscht und wiederbeschrieben werden.
Wie in Kapitel 3.1 erwähnt, gibt es mehrere, von verschiedenen Herstellern festgelgte DVD-RAM-
Formate. Im Dezember diesen Jahres sollen z.B. bei Philips die ersten DVD+RW Recorder und
Medien auf dem Europäischen Markt erscheinen.
Der Preis wird bei ca. DM 1500,- für den Recorder und DM 60,- für die Medien liegen. Eine sehr
große Preissenkung, wenn man bedenkt, daß ein DVD-R-Recorder vor 15 Monaten noch ca. DM
30.000,- gekostet hat.
Die einzelnen DVD-Formate wie DVD+RW (Philips), DVD/RW (Pioneer) etc. sind untereinander
nicht kompatibel, manche arbeiten mit Cardridges, andere ohne. Ein gemeinsames Format ist wie
gesagt noch nicht gefunden.
3.4
Die DVD im digitalen Heim-Kino-Bereich
Die DVD setzt vor allem im Heim-Video(Kino)-Bereich neue Maßstäbe.
Durch die digitale Übertragung gehören unscharfe Bilder und Nebengeräusche wie bei VHS-Geräten,
sowie das lästige Spulen der Vergangenheit an.
Auf Grund des fast nichtexistenten Qualitätsverlustes ist auch die 1.000ste Wiederholung des
eigenen Lieblingsfilm so gut wie die erste.
Bis zu neun verschiedene Perspektiven einer Szene sind möglich (Multiple Angle), was meist bei
Sportdokumentationen oder Musikvideos der Fall ist.
Weiterhin verfügen DVD-Player über eine "Parental-Lock" Funktion, was bedeutet, daß Filme ab
einer bestimmten Altersgrenze erst nach Eingabe eines Passwortes zu sehen sind.
Das möglicherweise wichtigste Merkmal einer DVD sind ihre bis zu acht Audiospuren. Hierdurch ist
es möglich einen Film in Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch oder auch in Kisuaheli (
J) auf
ein und der selben Disc unterbringen. Jede dieser Audiospuren kann wiederum ein anderes Format
benutzen, was Bitauflösung oder Anzahl der Audiokanäle anbelangt.
Gängigste Variante sind zwei Kanäle, also Stereo. Möglich sind auch fünf plus ein Kanal (zwei
Lautsprecher vorne, zwei hinten, ein Center-Speaker plus einem Tieftöner; Dolby Digital 5.1). Dies ist
der Kinoübliche Raumklang bei dem es auch wieder verschiedene Formate gibt (Unterschied in der zu
übertragenen Datenrate).
Die bekanntesten sind wohl Dolby Digital, dts (Digital Theater Systems), und SDDS (Sony Dynamic
Digital Sound), wobei Dolby Digital unbestrittener Marktführer ist.
Ganz neu ist die Dolby Digital Surround EX 6.1 Technik die bei dem Film
"Star Wars: Episode I" zum ersten Mal zum Einsatz kam.
Hierbei gibt es zusätzlich zu den Lautsprechern "links und rechts hinten" noch einen für "Mitte
hinten".
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
14
Um den eigenen PC DVD-Kino tauglich zu machen wird entweder ein Hardware- oder Software-
Decoder benötigt (und natürlich ein DVD-ROM). Um einen Film mit Hilfe eines Software-Decoders
auf einem 200MHz Rechner zu sehen, braucht man eine sehr leistungsfähige Grafikkarte, ohne diese
gleicht der Film eher einer Diashow. Hier wären dann schon 400MHz und höher gefragt.
Ein Hardware-Decoder ist eine Steckkarte, die die CPU, also insbesondere ältere Modelle, entlastet.
Da der Anschaffungspreis eines Hardware-Decoders an die DM 500,- betragen kann, sollte man sich
überlegen, ob nicht direkt die Anschaffung eines DVD-Players zum Anschluß an die SCART-Buchse
des Fernsehers am geeignetsten ist...
3.5
Speichertechnologien der Zukunft
Eine Osloer Firma arbeitet an der Entwicklung eines Proteinspeichers auf Molekülebene. Wie beim
Phase-Change-Verfahren sollen hier die Moleküle mit Hilfe von Licht in zwei verschiedene Zustände
versetzt werden.
Sollte es irgendwann soweit sein, ist es theoretisch denkbar, daß dieser Proteinspeicher die bisherigen
Speichermedien (auch Festplatten) ablöst.
Eine einzige Chipkarte bestückt mit Proteinspeichern hätte ein Speichervolumen von 170 Tera Bytes
und die Dicke eines Speichers soll nur 350nm betragen
(zum Vergleich: DVD = 1.200.000nm; oder um auf die Dicke einer DVD zu kommen müßte man
3428 Proteinspeicher aufeinander legen).
Problem ist, daß es bist jetzt noch keine Transistoren in dieser Größenordnung gibt. Zur Zeit sind nur
Transistoren bis 250nm verfügbar.
Ein weiteres Speichermedium könnte der Holospeicher sein.
Hier sollen Daten nicht in einer Spur sondern in einer Art Muster gespeichert werden, was zur Folge
hätte das dieses Muster sehr viel schneller zu Lesen und Schreiben wäre. Dies ist vor allem bei großen
Datenmengen, z.B. Videobildern oder Fernsehübertragungen, von großem Vorteil.
Das "Los Alamos National Laboratory" für unveränderliche Datenbestände hat das HD-ROM (High
Density) entwickelt. Hierbei handelt es sich um Stahlstifte aus rostfreiem Stahl oder Iridium, denen die
Daten mittels Ionenstrahltechnik auf die Oberfläche "graviert" werden. Diese Stahlstifte sind nicht
entflammbar, wasserunempfindlich, schwer verformbar und sollen die Daten angeblich ca. 5.000 Jahre
speichern. Die Speicherdichte ist 200 Mal höher als bei einer CD-ROM.
Ein HD-ROM mit der Fläche einer CD-ROM hätte eine Speicherkapazität von 127 GB.
Weiterhin im Gespräch ist eine Hybrid-CD-ROM. Diese hat eine integrierte Onlineverbindung, mit
anderen Worten ist sie, solange sie in einem Laufwerk liegt, ununterbrochen online und wird ständig
aktualisiert.
Besonders interessant ist diese Technik für Reiseinfos, Hotelbuchungen, Software-Updates und
Werbung, halt für alle sich ständig ändernden Daten.
4. Literaturverzeichnis
Internet:
·
www.sony.de/prod_special/dvd/pl_intro.html
·
www.referate.heim.at/html/c/cdrom01.htm
Referat CD-ROM, CD-RW, DVD
Florian Gabriel
Oktober 1999
15
·
www.htw-dresden.de/~htw8939/projekte/klimsa/osmedia/cdformate.html
·
www.fh-hamburg.de/m/pers/bornmueller/cd-rom/ueberbli.htm
·
http://members.aol.com/mediapgs/private/technik/dvd.htm
·
www.zdnet.de/news/trend/009/cd-rw-wc.htm
·
http://raden-online.de/technik/hard/cd_rw.htm
·
www.dvd-nextgen.de/inhalt/features.htm
·
www.uni-weimar.de/~petter/opti_SP.html
·
www.heise.de/ct/99/20/100/
·
www.heise.de/ct/art_ab97/9713044/
·
www.heise.de/ct/art_ab97/9705018/
·
wwwai.wu-wien.ac.at/inf_wirt/03.04.html
·
www.pc-egge.ch/support/DVD-funktion.htm
·
www.pcspiele.de/produkte/artikel/prph/9801/pdlfw-wf.htm
Zeitschriften:
·
,,Das große Computer-Lexikon ´98", Andreas Voss, 1. Auflage, DATA BECKER
·
c´t 1998, Heft 4
·
c´t 1998, Heft 7
·
c´t 1998, Heft 26
·
c´t 1999, Heft 20
0 Kommentare