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DVD-Technologie und DVD-Brenner - Referat
DVD-Technologie und DVD-Brenner
Inhaltsverzeichnis
1. Was bedeutet DVD?
2. Die Entstehung der DVD
2.1 Regionalcode
2.2 Lange Spielzeit
3. Daten über die DVD
3.1 DVD-Typen
3.2 Spezifikation der DVD
4. DVD brennen
5. Zukunft Blu-Ray
6. Quellen
1. Was bedeutet DVD
DVD bedeutet "DIGITAL VERSATILE DISC" (Digitale vielseitige Scheibe) Eine DVD ist ein Speichermedium wie die CD oder CD-Rom. Die Speicherkapazität einer DVD ist im Gegensatz zu den herkömmlichen Datenträgern aber um ein vielfaches höher. Zur Zeit wird die DVD hauptsächlich für die Speicherung von digitalisierten Filmen verwendet (Video-DVD). Doch in naher Zukunft wird die DVD die CD auch als Speichermedium für Musik oder Computerspiele ablösen, und somit die gesamte Multimediawelt revolutionieren.
Ihre Speicher-Kapazität ist bis zu 25 Mal so groß wie die einer CD. Das reicht nach heutiger CD-Technik bequem für sämtliche 41 Symphonien von Mozart auf einer einzigen DVD. Natürlich ist das aber nicht der Sinn der Sache. Sinnvoll und notwendig ist diese Daten-Kapazität im Wesentlichen für zwei Dinge: Für Video- und für Computeranwendungen.
2. Entstehung der DVD:
Seit der Einführung der Audio Compact Disc im Jahre 1982 und der CD-ROM im Jahre 1985 ist die 12 cm große Scheibe zu dem populärsten Universalträger für Musik, Daten und Multimedia geworden. Doch primär im Bereich der Video-Wiedergabe stieß die CD sehr schnell an ihre Grenzen, zur Speicherung von kompletten Spielfilmen in perfekter Qualität reichte ihre Kapazität nicht aus. Deshalb wurde Anfang der 90er Jahre ein Komitee aus Hollywoods Unterhaltungsindustrie, der Computerindustrie und den großen Unterhaltungselektronik-Anbietern gebildet, um den Nachfolger der CD - aber auch der Laserdisc - in einem neuen, einheitlichen Weltstandard zu definieren.
Von MMCD und SD zur DVD
Im August 1994 gründeten sieben der führenden Hollywood-Studios ein Beratungskomitee, das eine Reihe von Anforderungen an das neue optische Speichermedium formulierte. Sie umfassten folgende Punkte:
· Die Mindestkapazität für die Videodaten muss 135 Minuten pro Seite betragen.
· Die Bildqualität muss besser sein als bei der LD (Laserdisc).
· Verlangt wird ein digitaler 5.1 Kanal Surround Sound.
· Es müssen Spuren für die Speicherung von 3-5 Sprachen vorgesehen werden.
· Das Medium muss die gleiche Größe wie die CD haben (also 12 cm bzw. 5 Zoll Durchmesser, 1,2 mm Dicke).
Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen erzielten alle Beteiligten am 15. September 1995 eine Übereinkunft über den neuen Standard. Sie enthielt wesentliche Elemente aus beiden Formatvorschlägen, also sowohl der SD als auch der MMCD. Damit war die DVD geboren.
Die Abkürzung DVD stand anfangs für Digital Video Disc, denn als Videoträger war sie ja zunächst konzipiert. Doch schon bald war klar, dass aus der Videoscheibe eine ganze Formatfamilie für alle erdenklichen Anwendungen erwachsen würde. Eine ähnliche Entwicklung hatte die CD ja bereits hinter sich. Folglich wurde DVD zum Kürzel für "Digital Versatile Disc" umgewidmet. Versatile heißt vielseitig, und das trifft auf die Eigenschaften des neuen Mediums wahrlich zu.
Die Videoscheibe und alle späteren Mitglieder der DVD-Familie bekamen dann Namensergänzungen, um ihren jeweiligen Zweck zu verdeutlichen. Der Datenträger für Spielfilme und andere Videoproduktionen heißt seither DVD-Video und ist im Grunde der direkte Nachfolger der Laserdisc. Im Herbst 1996 lag die Version 1.0 der DVD-Video-Spezifikation vor. An ihrer Abfassung hatten sich nun auch JVC und Mitsubishi Electronics beteiligt. Dadurch wird die Kompatibilität der DVD für alle auf dem internationalen Markt befindlichen Geräte garantiert.
Zum ersten Mal erhält der Konsument höchste digitale Bildqualität mit digitalem Surround-Sound auf einer interaktiven Disc, die sowohl im Unterhaltungsbereich zu Hause (DVD-Player) als auch in der PC-Welt (DVD-ROM Laufwerke) Anwendung findet.
2.1 Regionalcode:
Jede DVD-Video trägt einen Regionalcode in Form einer Kennziffer. Jeder DVD-Player ist ebenfalls mit einem Regionalcode gekennzeichnet. Die Wiedergabe erfolgt nur, wenn der Regionalcode der DVD mit dem des Gerätes übereinstimmt.
2.2 Lange Spielzeit:
Die DVD-Video bietet Platz für etwa 2 Stunden Video in hervorragender Bild- und Ton-Qualität. Die genaue Spielzeit ist jedoch abhängig von der verwendeten Kompressionsrate, die zugunsten bzw. zulasten der Bildqualität erhöht oder verringert werden kann. Verwendet man eine DVD mit zwei Layern, so finden sogar 4 Stunden Video auf einer Disc Platz. Wird die DVD dann noch zweiseitig mit je zwei Layern bespielt, verdoppelt sich die Kapazität auf ganze 8 Stunden.
3. Daten über die DVD:
Oberflächlich betrachtet sieht eine DVD gleich aus wie eine Compact Disc. Eine optische Platte von 12 Zentimetern Durchmesser und mit einer Dicke von 1,2 Millimetern. Bei näherer Betrachtung erlebt man jedoch ein paar dicke Überraschungen:
· Die DVD besteht aus zwei 0,6 mm dicken Platten, die Rücken an Rücken aneinandergeklebt sind. Das verbessert die Verwindungssteifheit.
· Die DVD kann pro Seite zwei Informationsebenen enthalten. Das verdoppelt ihre Speicherkapazität. Schon eine Informationsebene auf einer Seite bietet die Kapazität von ca. 7 CDs. Bei beidseitig 2 Informationsebenen ergibt sich die Kapazität von etwa 26 CDs
· Die DVD kann die in ihr gespeicherten Informationen ca. 10x so schnell ausgeben wie eine CD.
· Die DVD wurde von Anfang an als Multimedia-Datenträger konzipiert, sodass sie gleichermassen in der Unterhaltungselektronik wie in der Computertechnik zur Anwendung kommen und diese beiden Branchen weiter verschmelzen wird.
· Die DVD bietet eine etwa 10 Mal größere Störungssicherheit als die CD.
3.1 DVD-Typen:
DVD-5: Diese speichert bis zu 4,7 GByte. Sie besteht zu einer Hälfte aus einem Trägermaterial - meist ein Polycarbonat, auf das eine
Aufzeichnungsschicht aus Aluminium gedampft ist. Zur anderen Hälfte besteht sie aus einem Dummy-Substrat.
DVD-9: Diese kann bis zu 8,5 GByte speichern. Sie besitzt zwei Datenebenen, die ein Laserstrahl von einer Seite aus lesen kann. Die erste
Datenebene ist halbdurchlässig, die zweite vollreflektierend. Die halbdurchlässige Schicht bezeichnet man als Layer 0. Sie liegt der
Leseoberfläche näher als die Vollreflektierende Datenebene Layer 1. Der Vorteil dieser Technik ist, dass sie bei der Wiedergabe nicht mehr
gewendet werden muss wie die DVD-10.
DVD-10: Die Kapazität der DVD-10 beträgt 9,4 GByte. Das Medium besitzt auf beiden Oberflächen Aufzeichnungsschichten. Um beide
Seiten der DVD abzuspielen, muss sie im Player gewendet werden. Man erkennt sie auch daran, dass keine der beiden Seiten bedruckt ist.
DVD-14: Bei der DVD-14 handelt es sich einfach um eine Kombination von DVD-9 und DVD-5. Auf einer der beiden Seiten liegt ein Layer,
auf der anderen Seite liegen zwei Layer. Praktisches Einsatzgebiet sind DVDs, die auf der einen Seite einen längeren Film gespeichert haben
und auf der anderen Seite z.B. Bonusmaterial enthalten.
DVD-18: Auf einer DVD-18 lassen sich bis zu 17,0 GByte speichern. Die DVD-18 eine Kombination zweier DVD-9-Hälften. Zum Lesen beider
übereinander liegenden Datenebenen auf einer DVD-Seite kann der Laser durch das semitransparente Material auf die darunter liegende
Aufzeichnungsschicht fokussieren. Für das Lesen der zweiten DVD-Seite muss das Medium wie eine DVD-10 gewendet werden. Wie bei der
DVD-10 ist keine der beiden Seiten bedruckt.
DVD-R: Die DVD-R lässt sich nur einmal beschreiben. Gedacht ist sie damit für Archivierungszwecke. Entwickelt wurde sie 1997 von Pioneer und
kann in der zweiten Generation bis zu 4,7 GB an Daten speichern. Daneben existieren zwei unterschiedliche Varianten: Typ A, der nur im
professionellen Einsatz verwendet wird und Typ G für den privaten Bereich.
DVD-RW: Die widerbeschreibbare DVD-RW wurde ebenfalls von Pioneer entwickelt. Laut Herstellerangaben ist die DVD-RW mindestens 1000-mal
widerbeschreibbar. Sie fasst ebenfalls bis zu 4,7 GB an Daten pro Seite. Alle DVD-RW-Schreibgeräte verarbeiten daneben auch DVD-Rs.
DVD-RW Medien sind zwar theoretisch in den meisten DVD-Playern spielbar, doch tauchen häufig Probleme auf.
DVD-RAM: Die DVD-RAM wird offiziell unter dem Namen DVD rewritable geführt. 1998 auf den Markt gebracht, war sie das erste widerbeschreibbare Medium. Ihre Schöpfer waren Hitachi, Panasonic und Toshiba. Medien der zweiten Generation können auch wieder bis zu 4,7 GB an Daten
speichern und sind bis zu 100.000-mal widerbeschreibbar. Je nach Medientyp muss die DVD-RAM allerdings in ein Cartridge eingelegt
werden. Die DVD-Ram ist jedoch zu den meisten Home DVD-Playern nicht kompatibel.
3.2 Spezifikationen der DVD:
Auf den ersten Blick sieht die DVD genauso aus wie eine herkömmliche CD. Die DVD hat die gleichen Maße wie die CD, 12 cm Durchmesser und 1,2 mm Dicke. Die Daten sind auch - wie der Name schon sagt - digital gespeichert: Die Bild- und Toninformationen werden durch eine bestimmte Abfolge von Kombinationen aus Erhöhungen (Pits) und Vertiefungen (Lands) in der DVD-Oberfläche erzeugt. Die DVD bietet auch die Vorteile der CD:
· verlust- und verschleißfrei durch optische - also berührungslose - Abtastung mittels Laserstrahl
· kompakte Größe, leicht und handlich
· großer Bedienkomfort
und noch vieles mehr. Doch wo liegen die Unterschiede zur CD?
Bei der DVD sind die Daten sehr viel dichter gespeichert, weshalb die DVD auch eine größere Datendichte als eine normale CD besitzt, man kann also mehr Daten auf einer Disc speichern.
Die höhere Datendichte kann man mit bloßem Auge natürlich nicht erkennen. Im Bild rechts sieht man eine 6500fache Vergrößerung der Oberfläche einer CD (daneben die Oberfläche einer DVD). Man kann die so genannten Pits der CD erkennen. Die Pits sind Erhöhungen in der CD-Oberfläche. Die Pits stellen die auf der CD gespeicherten Informationen dar. Die Pits sind auf einer Linie, die spiralförmig vom Inneren der Disc nach außen verläuft, angeordnet. Der Abstand zwischen den einzelnen Spuren der Spirale beträgt 1,6 Micrometer (µm), ein menschliches Haar ist etwa 40 bis 60mal so breit.
Die Mindestlänge der Pits beträgt bei der CD 0,83 µm. Im Vergleich dazu nun die Oberfläche einer DVD: Es ist deutlich zu erkennen, dass die Pits auf der DVD um ein Vielfaches dichter angeordnet sind, als bei der CD. Durch die höhere Datendichte kann man auf der DVD weitaus mehr Informationen unterbringen.
4. DVD brennen:
DVDs stellen die beiden verschiedenen Reflexionszustände (Pits und Lands) mit Hilfe einer Farbstoffschicht her, die auf einen Polycarbonat-Träger aufgebracht wird. Beginnt der Brennvorgang, wird die Farbstoffschicht auf der DVD durch einen pulsierenden Laser angeregt. Dadurch kommt es zu
einer chemischen Reaktion, und die Kunststoffschicht ändert an dieser Position ihre Struktur und damit ihre Reflexionseigenschaften. Abkühlung fixiert den Farbstoff. Wie bei einer gepressten DVD sind nun Pits und Lands entstanden. Der einzigste Unterschied zu einer DVD ist die Wellenlänge des Lasers. Ein CD wir mit 700nm Wellenlänge gebrannt. Eine DVD mit 635-650nm. Eine Möglichkeit, zwei Schichten pro Seite zu schreiben (entsprechend der DVD-9), gibt es bei der beschreibbaren DVD nicht.
Gebrannte DVDs haben den Nachteil, dass nicht jeder DVD-Player die DVDs lesen kann. Nachteile bei den Formaten DVD-RAM und DVD+RW ist, dass die Reflexionseigenschaften der Schreibschicht (18 bis 30% Reflexion) etwa der der halbtransparenten Schicht einer DVD-9 entsprechen. Ältere DVD-Laufwerke halten die DVD daher für eine solche Zweischicht-DVD und suchen vergeblich nach dem zweiten Layer, bis sie mit einer Fehlermeldung aufgeben.
5. Zukunft Blu-ray:
Am 19. Februar 2002 haben sich 9 bedeutende Firmen der Heimelektronik auf einen gemeinsamen Standard für die DVD der nächsten Generation geeinigt. Diese Geräte sollen mit blauem Laser von 405 Nanometern Wellenlänge bei einer numerischen Apertur von 0,85 arbeiten und auf einer einseitigen DVD 27 GB Speicherkapazität bieten, was gut 13 Stunden Fernsehaufnahmen oder gut 2 Stunden High Definition Video ermöglicht. Später sind auch Speichermedien vorgesehen, die auf einer Seite 2 Informationsschichten und darauf insgesamt 50 GB Kapazität bieten. Die Informationsschicht befindet sich unter einer 0,1 mm dicken Schutzschicht (bisher 0,6 mm), der Spurabstand ist mit 0,32 Mikrometer etwa halb so gross wie bei einer klassischen DVD. Die Daten-Transferrate beträgt 36 MBit/sec., sodass man ein konventionelles Videoprogramm aufnehmen und zugleich editieren kann. Die "Blu-ray Disc" getauften Platten sind grundsätzlich in einer Cartridge geschützt. Hitachi, LG, Matsushita (Panasonic), Philips, Pioneer, Samsung, Sharp, Sony und Thomson haben allerdings nur die Basis-Spezifikationen festgeschrieben. Bis der neue Standard festgelegt und veröffentlicht werden kann, ist also noch viel Detailarbeit zu leisten. Im April 2003 hat Sony den ersten Blu-ray Recorder in Japan auf den Markt gebracht, ausserdem ist am 28. Mai 2003 Mitsubishi dem Blu-ray Konsortium beigetreten. Die Einführung von Blu-ray ist vor allem für Japan von Interesse, wo sie die dort bereits regulär ausgestrahlten hochauflösenden Fernsehsendungen aufnehmen könnten. Da Europa erst 2004 sehr langsam und vorsichtig mit High Definition Fernsehprogramme beginnen wird, könnte die Einführung dieser Geräte hier noch viel später stattfinden. Als selbstverständlich gilt, dass die neuen Geräte alle bisherigen DVDs werden abspielen können.
Dass man die größere Speicherdichte nicht nur zur Erhöhung der Kapazität, sondern auch zur Verkleinerung von Geräten und Speichermedien einsetzen kann, hat Philips an der japanischen CEATEC 2002 im Oktober 2002 vorgeführt. Die "Small Form Factor Optical Storage" (SFFOS) fasst bei einem Durchmesser von 3 Zentimetern bis zu 1 Gigabyte an Daten. Das System ist in zukünftigen mobilen Geräten als Alternative zu Speicherkarten zu dienen.
Am 26. August 2002 haben Toshiba und NEC an einer gemeinsamen Pressekonferenz ein neues DVD-Format vorgestellt, das mit einem blauen Laser von 405 nm Wellenlänge arbeitet und sowohl vorbespielte als auch widerbeschreibbare Platten umfasst. Einen Namen gab es zu diesem Zeitpunkt noch nicht, der wurde erst Anfang Oktober an der CEATEC-Messe in Tokyo bekannt: Advanced Optical Disc (AOD). Es wurde mitgeteilt, man könne solche DVDs bereits 2003, sogar auf bestehenden Fertigungsanlagen, fabrizieren und man erreiche mit ihnen eine bessere Kompatibilität mit den bisherigen DVDs als mit der "Blu-ray Disc". Nicht ganz klar war zunächst die Positionierung gegenüber der "Blu-ray Disc" An der Pressekonferenz war noch verlautbart worden, Toshiba könne sich das konkurrierende Format "Blu-ray Disc" in ein paar Jahren durchaus als neuen Weltstandard vorstellen, ein genauerer Blick auf die Spezifikationen zeigt aber, dass das Toshiba-Format durchaus als direkte Konkurrenz zur "Blu-ray Disc" zu sehen ist: Die Toshiba/NEC Platten bestehen, wie die heutige DVD, aus zwei, Rücken an Rücken zusammengeklebten, jeweils 0,6 mm dicken Teilen, Aufnahme und Wiedergabe erfolgen mit einem blauen Laser von 405 nm Wellenlänge und einem Objektiv mit einer Numerischen Apertur von 0,65. Anders als bei der "Blu-ray Disc", das nur als Aufnahmesystem vorgesehen ist, soll es nach dem Toshiba-/NEC System auch vorbespielte Platten geben. Die Speicherkapazitäten lauten: Für vorbespielte Platten 15 GB für die einseitige, einschichtige Version und 30 GB für die einseitige, zweischichtige Variante. Für widerbespielbare Platten sind 20 GB bzw. 40 GB vorgesehen. Die Tatsache, dass diese Werte leicht unter denen der "Blu-ray Disc" liegen, soll mit einer höheren Daten-Kompressionsrate und mit der Möglichkeit, auf Wunsch auch MPEG-4 einzusetzen, aufgewogen werden. Toshiba und NEC wollen ihren Vorschlag dem DVD-Forum unterbreiten und hoffen, eine Standardisierung durch dieses Gremium zu erreichen, was jedoch bisher nicht gelungen ist. Im November 2003 wurde das System offiziell in "HD-DVD" umbenannt. Das *HD" soll bei Videoaufzeichnung "High Definition" bedeuten, bei ROM-Anwendungen im Computer hingegen "High Density". Parallel zu dieser Ankündigung hat Toshiba allerdings bekräftigt, weiterhin auch an der Entwicklung der konkurrierenden "Blue-Ray-Disc" mitzuarbeiten.
Quelle(n) für dieses Referat: Internet: u.a. www.wissen.de,
Burosch Audio und Video Technik
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