Optische speichermedien

Die CD Der Aufbau einer CD-ROM Eine CD ist eine runde Scheibe, die aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff Polycarbonat besteht, mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von ca. 1,2 mm. Auf diesem Kunststoff sind auf einer Seite in Form einer Spirale extrem kleine Vertiefungen, auch Pits ge-nannt, eingeprägt. Die geprägte Seite wird mit Aluminium beschichtet, so dass sich eine reflektierende Schicht ergibt. Das Aluminium wird durch eine Lackschicht vor Umwelteinflüssen geschützt. Von einer CD-ROM (Compact Disc - Read only Memory) kann man nur lesen.

Das Beschreiben einer CD-ROM ist nicht möglich. Die Daten, diese bestehen nur aus Lands und Pits, sind in einer einzigen Spur, die wie schon oben beschrieben in Form einer Spirale, auf einer Seite einer CD vorhanden ist. Die-se Spirale verläuft von innen nach außen. Die Spur hat einen Eigenabstand von 1,6 Mikrometer. Ein ein-zelner Pit ist 0,83 Mikrometer lang. Es gibt 2 verschiedene CD Größen einmal 120 mm und einmal 80 mm.

Beide Standards können von ein und demselben Lesegerät gelesen werden. Aufbau einer CD-R Zusätzliche Schutzschicht Lack ? Schutzschicht Reflektierende Goldschicht lichtempfindlicher organischer Werkstoff Disc- Substrat Eine CD-R besteht aus 5 Schichten im Gegensatz zur CD-ROM, die nur aus 3 Schichten besteht. Die CD-R hat noch eine zusätzliche Schutzschicht und einen lichtempfindlichen organischen Werkstoff. Im ?ungebrannten? Zustand hat der Werkstoff nur Lands. Die Pits werden erst beim Brennen erzeugt. Aufbau einer CD-RW Die CD-RW besteht aus den gleichen Sichten wie eine CD-R.

Der einzige Unterschied liegt darin, dass die reflektierende Schicht aus einer Silber-Indium-Antimonium-Tellurium-Legierung besteht. Diese Le-gierung hat im ursprünglichen Zustand eine polykristalline Struktur und reflektierende Eigenschaften. Das Lesen einer CD Lesengeräte, wie z.B. CD-ROM Laufwerk oder CD-Player, lesen die Daten mit Hilfe eines sehr stark fokussierten und feinen Laserstrahls. Dieser Strahl läuft beim Lesen von innen nach außen.

Die Laser-quelle sendet ein Laserstrahl los und dieser trifft zunächst auf einen halbdurchlässigen Spiegel. Der Strahl wird jetzt zur CD reflektiert. Als nächstes wird der Laserstrahl durch eine Sammellinse gebündelt. Nun wird dieser Strahl entweder auf ein ?Land? oder ein ?Pit? - diese liegen auf der CD - treffen. Ein ?Land? hat eine andere Reflektiereigenschaft als ein ?Pit?. Wenn der Strahl auf ein ?Land? trifft, wird er stärker reflektiert als bei einem ?Pit?.

Nun kehrt der Laserstrahl zurück in den Lesekopf. Wenn der Strahl auf den halbdurchlässigen Spiegel trifft, dann wird er nicht zur Laserquelle reflektiert, sondern geht einfach durch den Spiegel durch. Unter diesem befindet sich eine Photodiode. Sie nimmt die unter-schiedliche Intensität des Lasers war. Bei einem Übergang von ?Land? nach ?Pits? oder umgekehrt, sen-det die Photodiode den Bitwert ?1? an den Controller. Alles andere hat den Bitwert ?0?.

Das Beschreiben einer CD-R Beim Beschreiben einer CD-R wird, wie beim Lesen, ein Laser benötigt. Dieser Laser ist immer auf die Stelle ausgerichtet, wo ein ?Pit? sein soll. Dann wird diese Stelle durch den Laser erhitzt. Durch diese Erwärmung kommt es zu einer chemischen Reaktion. Wenn diese Reaktion vollendet ist, besitzt diese Stelle ein ähnliches Reflektionsverhalten wie ein ?Pit?. Das Beschreiben einer CD-RW Das Beschreiben einer CD-RW ist so ähnlich wie bei einer CD-R.

Hier wird der Laser auf die Stelle ausgerichtet wo später ein ?Pit? seien soll. Dann erhitzt der Laser mit seiner gesamten Leistung diese Stelle auf 500 ? 700 °C. Durch diese Erhitzung Verflüssigt sich die Silber-Indium-Antimonium-Tellurium-Legierung. Wenn diese Legierung flüssig ist, hat sie nicht mehr eine polykristalline Struktur, sondern sie nimmt einen amorphen Zustand an. Die polykristalline Struktur besitzt Reflektionseigen-schaften, dadurch werden die ?Pits? dargestellt. Die amorphe Struktur reflektieren nicht, dadurch wer-den die ?Lands? simuliert.

Diese Vorgehensweise nennt man Phasenänderungs - Aufzeichnungsverfah-ren. Um eine CD-RW wieder Löschen zu können, wird der Laser auf eine amorphe Stelle ausgerichtet und dann mit ca. 200°C erhitzt. Dadurch kehrt diese Stelle wieder in die polykristalline Form zurück. Dies wird dann mit allen amorphen Stellen gemacht und man hat wieder eine leer wieder beschreibbare CD. Die verschiedene CD Standards Die CD braucht ein Ordnungssystem, mit dem die einzelnen Sektoren verwaltet und interpretiert wer-den.

Nach und nach haben verschiedene Firmen unterschiedliche Formate entwickelt. Diese werden in den so genannten ?Books? zusammengefasst. Es gibt sechs verschiedene ?Bücher?, die anhand der Far-be des Umschlags bezeichnet werden. Red Book 1982 haben Sony und Philips diesen Standard entwickelt. Er definiert den ANSI-Standard für Audio-CDs. Dieses ?Buch? legt die Organisation von Daten auf einer CD fest.

Dank diesem ?Book? kann jede Audio-CD in jedem Audio-CD-Player und auch in jedem CD-ROM-Laufwerk abgespielt werden. Yellow Book Das ?gelbe Buch? wurde im Jahre 1984 ebenfalls von Philips und Sony vorgestellt. Dieser Standard de-finiert den ANSI-Standard für Daten-CDs. Das ?Buch? besitzt zwei verschiedene Sektoren-Typen: Mode 1: Mode 1 wurde für die Computerdaten (2048 Byte) angelegt. Mode 2: Dieser Mode wurde für komprimierte Audio- und Video-/Bild-Daten (2336 Byte) angelegt. Diese beiden Sektoren-Typen können nicht auf eine Spur gelegt werden.

Daraus folgt, dass das Gleichzeitige abspielen der verschiedene Typen nicht möglich ist. 1991 entwickelten Sony, Philips und Microsoft die CD-ROM/XA Level 2 (eXtended Architecture). Die-se ist eine Erweiterung des ?gelben Buches?. Das Ziel dieser Erweiterung war es eine gleichzeitige Wie-dergabe von Audio-, Video- und Computerdaten zu ermöglichen. Dadurch, dass die CD-ROM/XA-Definition die Blöcke mit den Formaten Form 1 und 2 unterscheidet und nur den Mode 2 benutzt, ist es ihnen gelungen ihr Ziel zu erfüllen. Mode 2 / Form 1: Sektor für Computer-Daten mit Fehlerkorrektur-Mechanismen (2048 Byte) Mode 2 / Form 2: Sektor für komprimierte Audio-/Video-Daten (2324 Byte) Da beide Daten-Typen den Mode 2 benutzten, kann man sie auf eine Spur legen.

Green Book 1987 hat Philips das ?grüne Buch? entwickelt. Es definiert den Standard CD-i (CD-Interacitve). Das ?Green Book? wurde für interaktive Multimedia-Anwendungen, z.B. Computerspiele, hergestellt. White Book 1993 wurde dieser Standard von Philips und JVC definiert.

Es beschreibt den Standard zur Erstellung von Video-CDs. Eine Video-CD ist wie folgt aufgebaut: Erste Spur: Ein ISO-9660-Dateisystem mit den Verzeichnissen CDI, MPEGAV und VCD. Weitere Spuren: CD-Rom/XA-Sektoren des Typs Mode 2 / Form 2 mit den MPEG-kodierten Audio-/Video-Sequenzen, die im MPEGAV gespeichert sind. Orange Book 1990 hat Phillips und Sony das ?orange Buch? entwickelt. Dieser Standard erklärt die Beschreibungs-technik für magneto-optische Medien, CD-R und CD-RW. Blue Book Das ?blaue Buch? definiert eine Spezifikation, bei der Audio- und Datenspuren getrennt voneinander auf einer CD sind.

Dies ist nur durch eine Multi-Session-CD möglich. Dadurch ist ein Betrieb sowohl in ei-nem CD-Player (für die Audiospuren) als auch in einem CD-ROM-Laufwerk (für die Datenspuren) möglich. Diese CD nennt man, wenn sie nach dem ?Blue Book? erstellt wurde, CD-Extra. Begriffserklärung ?Disk at once?: Bei diesem Schreibverfahren wird eine CD von Anfang bis Ende unter Kontrolle der Software geschrie-ben. Dadurch können zum Beispiel Audio-CDs geschrieben werden, die keine Pause zwischen den ein-zelnen Tracks enthalten. Dies war bei älteren Brennern im Track at once Modus nicht möglich.

?Track at once?: Bei ?Track at once? Aufzeichnungen werden Aufzeichnungen der Schreiblaser nach jedem Track ge-stoppt. Bei der Aufnahme des nächsten Tracks wird der Laser neu ausgerichtet und eine neue Aufzeich-nung wird initialisiert. Der ?Lead in? der CD wird nach dem Schreiben des letzten Tracks hinzugefügt. Durch ?Track at Once? ist es möglich erst die halbe CD zu füllen und erst später die andere Hälfte. ?Lead in?: Der ?Lead in? wird bei jeder CD am Anfang, also auf die innerste Spur, geschrieben. Es fungiert als ein Inhaltsverzeichnis.

In diesem Verzeichnis stehen die Positionen der Daten. Dadurch weiß z.B. eine CD-Player, wo sich die einzelnen Lieder der Audio-CD befinden. ?Lead out?: Der ?Lead out? definiert das Ende einer CD. Folglich befindet sich der ?Lead out? am Ende einer CD.

?On the fly?: ?On the fly? heißt, dass man direkt, ohne Zwischenspeichern auf einer Festplatte, eine CD brennt, also das Quelllaufwerk ist z.B. ein CD-ROM-Laufwerk oder DVD-Laufwerk und das Ziellaufwerk ist der Brenner. Der Buffer-Underrun Normalerweise werden die Daten während des gesamten Brennvorganges mit einer gleich bleibenden Geschwindigkeit von einem Quelllaufwerk zu dem CD-Brenner gesendet. Es kann vorkommen, dass der Datenfluss abbricht und dann kann der Puffer des CD-Brenners für kurze Zeit den Datenfluss aufrecht-erhalten. Sobald aber der Puffer leer ist und das Quelllaufwerk noch immer keine Daten sendet, dann bricht der Recorder den Brennvorgang ab.

Die unvollständige CD kann man nicht mehr weiter brennen und auch nicht lesen. Dieses Problem nennt man Buffer-Underrun. Es gibt unterschiedliche Verfahren mit dem man nach einem Buffer-Underrun den Brennvorgang wieder aufnehmen kann, wie z.B.: BURN-Proof, JustLink, SeamlessLink, Safeburn, ExacLink, SmartBurn, HP BUP und PowerBurn. Hier werden wir nur das Verfahren BURN-Proof uns genauer ansehen.

Im Jahre 2000 wurde BURN-Proof von Sanyo hergestellt. Es war die erste Technologie, die einen Bren-ner vor Buffer-Underrun schützt. Alle anderen Technologien bauen auf diese auf. Ein Controller, welcher sich im Chipsatz des Recorders befindet, überprüft beim Brennen den Datenpuf-fer. Ist der Puffer unter 10% gefüllt, wird der Schreibvorgang unterbrochen und eine Markierung (Flag) gesetzt. Danach wartet der Brenner bis der Datenpuffer wieder gefüllt ist.

Gleichzeitig wird der Laser-Kopf neu Positioniert. Dies passiert indem das Laufwerk die letzten Brennschritte rekonstruiert, die ge-schriebenen Daten mit dem im Puffer synchronisiert und der Lese/Schreibkopf wird hinter dem zuletzt geschriebenen Sektor positioniert. Die DVD Aufbau einer DVD Im Grunde genommen ist die DVD (Digital Versatile Disc) fast gleich aufgebaut wie eine CD. Der ein-zige Unterschied liegt darin, dass der eigen Abstand der Spuren und die Pit-Länge kleiner sind (siehe Bild). Ein weiterer Vorteil einer DVD ist, dass die DVD auch zweiseitig beschreibbar ist und das jede Seite zwei Schichten haben kann. Die erste Schicht ist halb durchlässig.

Um die zweite Schicht lesen zu können, muss der Laser sich neu fokussieren. Ein DVD-Laufwerk kann auch alle anderen Arten von CD´s lesen. Die DVDs werden hinsichtlich ihrer Größe und ihrer Kapazität unterschieden: Bezeichnung Durchmesser Kapazität Aufzeichnung DVD-1 8 cm 1,4 Gbyte Einseitig, eine Informationsschicht DVD-2 8 cm 2,7 Gbyte Einseitig, zwei Informationsschicht DVD-3 8 cm 2,9 Gbyte Doppelseitig, je eine Informationsschicht DVD-4 8 cm 5,3 Gbyte Doppelseitig, je zwei Informationsschicht DVD-5 12 cm 4,7 Gbyte Einseitig, eine Informationsschicht DVD-9 12 cm 8,5 Gbyte Einseitig, zwei Informationsschicht DVD-10 12 cm 9,4 Gbyte Zweiseitig, eine Informationsschicht DVD-14 12 cm 13,2 Gbyte Halb DVD-5, halb DVD-9 DVD-18 12 cm 17 Gbyte Zweiseitig, zwei Informationsschichten Der Ländercode Die Filmgesellschaft hat die Welt in sechs DVD-Regionen unterteilt. Jede DVD, die z.B. in Region 1 erworben wurde, kann nur auf einem DVD-Player abgespielt werden, der die Region 1 unterstützt.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Unterteilungen der DVD-Regionen. Ländercode Region 0 Diese DVDs sind überall abspielbar 1 USA, Kanada 2 Japan, Europa, Naher Osten, Südafrika 3 Südostasien 4 Australien, Mit-tel- und Süd-amerika, Neu-seeland 5 Nordwestasien, Nordafrika 6 China Der Ländercode wurde eingeführt, da z.B. ein Film in den USA, also Region 1, schon auf DVD lieferbar ist, wenn der Film erst in mehreren Wochen nach Deutschland ins Kino kommt. Man könnte nun herge-hen und sich den Film aus den USA bestellen (meist aber nur auf Englisch). Dies hat wirtschaftliche Gründe.

Man könnte sich billiger Filme aus dem Ausland beschaffen, die entweder zusätzlich deutschen Untertitel und/oder Sprachausgabe haben. Dadurch würde die deutsche DVD-Industrie nicht mehr so-viel Geld mit den in Deutschland verkauften DVD verdienen. Es gibt aber heutzutage Möglichkeiten diesen Ländercode zu umgehen. Manche Firmen verkaufen schon ?Ländercode-Freie? DVD-Player oder man kann sich bei diversen Firmen Umbausätze kaufen und ein-bauen lassen, mit dem man den Ländercode frei auswählen kann.

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