Computer-Systeme Teil 9: CD und DVD

Transkript

1 Computer-Systeme Teil 9: CD und DVD Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD

2 Übersicht Audio-CD CDROM und Verwandte DVD Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 2

3 Compact Disk (CD) - Geschichte 1973 Bildplatte Video Long Play 1982 Compact Disk Digital Audio: CD-DA, Red book, Philips, Sony (IEC-908) 1984 Compact Disk Read Only Memory: CD-ROM Yellow Book, ISO/IEC 10149, ECMA-119 Logisches Format: High Sierra Vorschlag, ISO Compact Disk Interactive: CD-I, Green Book 1989 CD-ROM Extended Architecture: CD-ROM/XA 1990 CD Magneto Optical: CD-MO, Orange Book, ISO/IEC CD Read Write: CD-RW, Orange Book 1997 DVD-Spezifikationen Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 3

4 Compact Disk Digital Audio (CD-DA) Philips und Sony haben die CD entwickelt. Drehrichtung: entgegen dem Uhrzeigersinn 12 cm Durchmesser: Spielzeit max. 74 Min. 8 cm Durchmesser: Spielzeit max. 21 Min. Abtastung des Audiosignals: 16 bit pro Kanal 44,1 khz Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 4

5 Physikalische Codierung Oben Label Reflexionsschicht Schutzschicht Land Pit Substrat Schnitt durch die CD Unten Laserlinse Fokus Land Pit Land Pit Land Pit Land Spur Blick auf Unterseite Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 5

6 Pits und Lands Es werden Vertiefungen in eine Reflexionsschicht gebracht, so dass eine "Hügellandschaft" bestehend aus Erhöhungen (Lands) und Vertiefungen (Pits) entsteht. Ein Laserstrahl wird auf die Erhöhungen fokussiert, so dass beim einem Land eine gute und bei einem Pit eine unscharfe Reflexion entsteht bzw. starkes oder ein schwaches Licht empfangen wird. Die Lichtquelle ist ca. 1mm von der Unterseite entfernt, setzt also nicht auf. Pits können unterschiedlich lang sein; es wird eine Zeiteinheit definiert, die für das Kodieren eines Bits benutzt wird (Länge auf der Spur: 0,6 µm). Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 6

7 Spuren und Aufzeichnungsdichte Es gibt nur eine Spur, die sich als Spirale von Innen nach Außen windet. Dies unterstützt eine kontinuierliche Datenrate. Die Breite der Spur ist 0,6 µm, der Abstand zwischen zwei Windungen ist 1,6 µm, so dass bei einer 650 MB-CD (74 Min.) ca Windungen vorhanden sind; eine Venyl-LP hat ca Der Laser tastet die Spirale mit konstanter Geschwindigkeit ab, so dass unabhängig von der Windung (Innen und Außen) eine gleichgroße Datenrate erreicht wird. Es gibt nur eine Spur (Track) Wird die Spur außen abgetastet, so dreht sich die CD langsamer, wird eine innere Windung gelesen, schneller. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 7

8 Rotationsgeschwindigkeit bei CD-DA Um einen kontinuierlichen Datenstrom am Kopf zu erzeugen, dreht sich während des Abspielens die CD-DA unterschiedlich schnell: Innenabtastung: ca. 500 U/Min. Außenabtastung: ca. 215 U/Min. Der Datenstrom muss deshalb kontinuierlich sein, da die Musik bzw. die Videos dies benötigt (Siehe Pulscode- Modulation). Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 8

9 Kodierung der Bits Der Übergang zwischen Land und Pit bzw. umgekehrt codiert eine 1 - Land bzw. Pit allein eine 0. Die "Bitbreite" ist eine Länge auf der Spur (0,6 µm) bzw. eine Zeiteinheit bei konstanter Bahngeschwindigkeit. Oben Label Reflexionsschicht Pit Land Unten Abtastrichtung ,3µm "Bitbreite" Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 9

10 Synchronisation Pits und Lands dürfen nicht zu dicht aufeinander folgen, d.h. es können nur begrenzt lange 1-Folgen realisiert werden: Es müssen immer mind. 2 Lands und 2 Pits in Folge auftreten (zwischen 2 Einsen befinden sich mindestens 2 Nullen). Pits und Lands selbst dürfen nicht zu lang sein, da dann die Leseeinheit "außer Takt" geraten kann: max. 10 Nullen hintereinander. Daher werden 8 Datenbits mit 14 Bits codiert. Einem Byte entsprechen 14 Bits auf der CD (Scrambling). Audiobits Modulierte Bits Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 10

11 Füllbits Zwischen zwei 14-bit-Einheiten werden noch weitere 3 bit in Abhängigkeit von den umgebenden Werten eingefügt. Audiobits Modulierte Bits Füllbits Kanalbits Land/Pits LPPPLLLPPPPLLLLLLPPPLLLLLPPPPPPPPP Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 11

12 Frames und Fehlerkorrektur Neben den Audiodaten werden noch Zusatzdaten eingefügt, um Fehler zu erkennen und zu korrigieren: Dies führt zur Fehlerrate von ca Audio Bytes werden in ein Frame mit 588 bit zusammengefasst. Korrektur bei größeren Fehlern (Burst, durch Kratzer) wird dadurch realisiert, dass die Daten auf mehrere Frames verteilt werden, so dass die Daten verzahnt auf der CD liegen. Ein zerstörter Bereich von max. 7,7 mm 2 kann korrigiert werden, m.a.w. es kann ein Loch mit dem Durchmesser von 2 mm in die CD gebohrt werden, ohne dass Datenverluste auftreten (theoretisch). Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 12

13 Aufbau eines Frames Zum Beginn eines Frames werden noch 12 Einsen, gefolgt von 12 Nullen, gefolgt von 3 Füllbits eingefügt (zur Synchronisation). Zur Darstellung von max. 8 unterschiedlichen Daten-/Audioströmen (Subchannel) werden noch 8 Control-Bits eingefügt. Die Audiodaten werden in 2 Päckchen a 12 byte zusammengefasst, die jeweils 4 byte Daten zur Korrektur besitzen. Audiobits Modulierte Bits Füllbits Kanalbits Synchronisation 27 Control *Audio 12*8 12*(14+3) 204 4*Fehlerbehandlung 4*8 4*(14+3) 68 12*Audio 12*8 12*(14+3) 204 4*Fehlerbehandlung 4*8 4*(14+3) 68 Summe 588 Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 13

14 Frames und Tracks Eine Reihe von Frames bilden einen Track. Ein Track ist ein Abschnitt auf der CD-Spirale und entspricht einem Lied oder Symphoniesatz. Auf Tracks kann positioniert werden. Nicht verwechseln mit Track im Sinne einer physikalischen Spur: Davon gibt es nur eine! Aufbau einer CD-DA: Lead-in-Bereich: Inhaltsverzeichnis mit Angaben der Beginn der Tracks (Stücke) Programmbereich: Max. 99 Tracks (Stücke) Lead-out-Bereich: Markierung des Endes, 90 s Stille Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 14

15 Ebenen einer CD-DA Auch eine Audio-CD kann in der Ebene-Weise dargestellt werden: Es gibt drei Ebenen, die sich auf der obersten entsprechend den drei Abschnitten einer CD aufteilen. Ebenen für den Programmbereich Tracks Frames Ebenen für die Lead-Bereiche Lead-In/Out Frames Pits und Lands 8 in 14-Code Pits und Lands 8 in 14-Code Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 15

16 CDROM Die CD-DA muss für Computeranwendungen geändert werden: Viel niedrigere Fehlerquote ist erforderlich: mind Schnellere Positionierung für wahlfreien Zugriff 98 Frames bilden einen Block, der bei den Platten einem Sektor entspricht. Ein Block ist byte lang. Davon sind byte (2 Kbyte) Nutzdaten Rest: Identifikation, Fehlerkorrektur 75 Blöcke entsprechen 1 Minute Audio. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 16

17 CDROM-Modi I CDROM-Mode 0 Sync 12 Header 4 NULL EDC 4 Leer 8 ECC 276 CDROM-Mode 1 Sync 12 Header 4 Nutzdaten EDC 4 Leer 8 ECC 276 CDROM-Mode 2 Sync 12 Header byte Nutzdaten Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 17

18 CDROM-Modi II Mode 0 hat alle Nutzdaten auf 0 und dient zur Trennung zwischen Bereichen. Mode 1 dient der Ablage von Computer-Daten 12 byte Anfangskennung des Blocks 4 byte Header: Nummer des Blocks, Minuten, Sekunden und Modus 2048 byte Daten 4 byte zur Fehlererkennung (EDC = Error Detection Code) 8 byte ungenutzt 276 byte zur Fehlerbehebung (ECC = Error Correction Code): Fehlerrate Bei Spieldauer von 74 Min. gibt es Blöcke (650 Mbyte) Mode 2 dient für andere Datenarten ohne Fehlerkorrektur; Blöcke ergeben 740 Mbyte. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 18

19 Bemerkungen zur Fehlerkorrektur Fehlerrate bedeutet, dass alle Bits ein Fehler nicht erkannt bzw. korrigiert werden kann. Bei magnetischen Medien liegt dieser Wert in derselben Größenordnung. Die Haltbarkeit von CDs soll bei 30 Jahren liegen (hier gibt es noch keine Erfahrungen, da die CD erst 1982 erfunden wurde, in 2 Jahren wissen wir mehr). In jedem Falle soll die Haltbarkeit länger als bei den Magnetbändern sein. Die Erfahrungen haben aber gezeigt, dass dies eine Wunschvorstellung ist. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 19

20 Gerät mit Anschluss (IDE-Version) IDE Stromversorgung Audio-Schnittstelle Jumper Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 20

21 Beispiel einer Bauform Kleine CDROM (8 cm) Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 21

22 Caddy Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 22

23 Geschwindigkeit bei CDROM I Ältere Laufwerke variieren die Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Entfernung zum Innenring: je weiter außen, desto geringer die Umdrehungsgeschwindigkeit. (CLV = Constant Linear Velocity) Geschwindigkeit 1-fach Außen 200 Innen 530 Umdrehungen pro Minute 2-fach fach fach fach Neuere und schnellere Laufwerke arbeiten mit konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit. Dadurch sinkt die Positionierungszeit, da kein Beschleunigen/Bremsen der CD erforderlich ist. (CAV = Constant Angular Velocity) Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 23

24 Bemerkung zu den Geschwindigkeiten Viele Laufwerke können beide Modi: Konstante und variable Rotationsgeschwindigkeit. Neuere Laufwerke gehen bei Leseproblemen automatisch auf eine niedrigere Geschwindigkeit (ähnlich zu den CD- Brennern). Die maximale Übertragungsrate haben CDROM nur im äußeren Bereich der Spirale - durchschnittlich über die ganze CD gesehen sind die Raten viel kleiner. Player für CDROM und CD-DA unterscheiden sich etwas (Firmware), so dass gepresste Audio-CDs manchmal nicht in CDROM-Laufwerken abspielbar sind. In Playern für Autos werden häufig (Computer-)CDROM- Laufwerke eingebaut, was bei einigen gepressten Audio-CDs zu Abspielproblemen führt. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 24

25 Geschwindigkeit bei CDROM II Geschwindigkeit 1x 2x 3x 4x 8x 10x 12x 16x 24x 32x 48x Max. Übertragungsrate 150 KByte/s 300 KByte/s 450 KByte/s 600 KByte/s 1200 KByte/s 1500 KByte/s 1800 KByte/s 2400 KByte/s 3600 KByte/s 4800 KByte/s 7200 KByte/s Min. Zugriffszeit 600 ms 300 ms 200 ms 150 ms 100 ms 100 ms 80 ms 80 ms 80 ms 80 ms 80 ms Das sind theoretische Werte... Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 25

26 Geschwindigkeit bei CDROM III Variable Rotationsgeschwindigkeit Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 26

27 Geschwindigkeit bei CDROM IV - Fehler Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 27

28 Ebenen einer CDROM In Blöcken werden zusätzliche Informationen, wie z. B. Inhaltsverzeichnisse, Rechte etc. neben den Dateien bzw. Daten abgelegt. Diese Struktur wird Dateisystem genannt. ISO 9660 mit zahlreichen Erweiterungen und Änderungen: Joliet (Microsoft) Rock Ridge (für UNIX-Systeme) Apple-Erweiterungen El Torito Erweiterung Dateisystem Blocks ISO 9660, Joliet etc. 98 Frames = 1 Block Frames Pits und Lands 8 in 14-Code Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 28

29 ISO Dateisystem Es wird ein hierarchisches Dateisystem unterstützt. Der gesamte Ordnerbaum wird in gepackter Form in einer Pfadtabelle abgelegt, zusätzlich werden noch Verzeichnisse benutzt. Blöcke 0 bis 15 bilden die System Area; hier werden Deskriptoren zur Beschreibung des gesamten Aufbaus sowie die Angabe von anderen Dateisystemen abgelegt. Logische Blockgröße ist byte, praktisch aber immer nur 2048 byte. ISO 9660 definiert 3 Levels (Niveaus). Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 29

30 Levels von ISO 9660 Level 1: 8.3-Zeichen lange Dateinamen Ordnernamen nur 8 Zeichen lang ohne Erweiterung Zeichen: A bis Z, 0 bis 9 und der Unterstrich _ Dateien müssen in einem Stück auf dem Medium sein. Level 2: Bis zu 31 Zeichen dürfen die Dateinamen haben. Mehr Sonderzeichen sind erlaubt. Dateien müssen in einem Stück auf dem Medium sein. Level 3: Dateien können auf Medien verteilt sein. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 30

31 Grenzen von CDROM CDROMs sind trotz 50-facher Datenrate langsam. Rotationsverzögerung sowie Zeit für Synchronisation Bei 40-fach: 9000 Umdrehungen/min.: 6.3 ms Positionierungszeit = Zeit zur Einstellung des exakten Radius an der betreffenden Stelle: bis zu 100ms Zugriffszeit hängt wesentlich von der Positionierungszeit ab. Diese ist fast unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit. Diese wiederum bestimmt nur die Datenrate beim Lesen. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 31

32 Industrielle Fertigung von CD-DA/CDROM 1. Premastering 1. Berechnung der EDC/ECC-Bereiche 2. Einfügen von Synchronisationsbits 3. Erstellung von Verzeichnissen (Lead-In) 2. Mastering 1. Nach Premaster-Image wird ein Glasmaster mit Laser belichtet 2. Belichtete Stellen (spätere Pits) werden entwickelt und ausgewaschen 3. Bedampfen mit Silberschicht und Qualitätsprüfung 3. Herstellung der Matrizen (Stamper, Negative des Glasmasters) 4. Pressen der CD mit den Stamper 5. Bedrucken und Verpacken Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 32

33 CD Recordable (CD-R) CD-DA/CDROM werden industriell durch "Pressen" mit Matrizen gefertigt, danach können sie nur noch gelesen werden. CD-R gibt es seit ca CD-R können einmal beschrieben werden (brennen): Dies erfolgt innerhalb einer vorher eingravierten Spur. Der Laser verändert unabänderbar das Reflexionsverhalten einer Absorptionsschicht, die sich zwischen Substrat und der Reflexionsschicht befindet, so dass das Licht bei einem Pit (gebrannte Stelle) schlecht und bei einem Land gut reflektiert wird. Dies erfolgt durch Erhitzung auf über 250 C. Die Pits und Lands liegen auf derselben Höhe (nämlich im Graben) und haben ein unterschiedliches Reflektionsverhalten. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 33

34 Bemerkungen Technologisch gibt es nur 3 CD-Sorten (ohne magnetisch-optische CD): Gepresste CD Einmal-gebrannte CD Mehrfach-brennbare CD Auf den drei möglichen CD-Sorten können Daten in verschiedenen Formaten gebracht werden, wobei alle Kombinationen erlaubt sind: So kann eine Audio-CD mit einer gepressten, 1x gebrannten oder mehrfach-brennbaren CD realisiert werden. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 34

35 Physikalische Codierung (CD-R) Oben Schutzschicht Land Pit Reflektionsschicht Absorptionsschicht Schnitt durch CD-R Substrat Unten Laserlinse Land Pit Land Pit Land Pit Land Spur Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 35

36 Bemerkungen I Die Absorptionsschicht besteht aus einem organischen Farbstoff, dessen optisches Verhalten gleich dem des normalen Substrats ist. Die Reflexionsschicht besteht je nach Typ der CD-R aus Gold oder Silber. Der Laser ist auf die "Tiefe" eines CD-DA-Lands fokussiert. Bei CD-R gibt es keine Höhen und Tiefen, sondern nur unterschiedliches Reflektionsverhalten. Die Vorgravierung (Graben, Rille) verläuft in der Spirale leicht wellenförmig und wird während des Brennens abgetastet, um den Laser auf die Spurmitte zu positionieren. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 36

37 Bemerkungen II Eine 74-Minuten CD-R unterscheidet sich von einer 80- Minuten CD-R durch die unterschiedliche Länge der vorgefertigten Rille. Eine 60-Minuten CD-R unterscheidet sich von einer 74/80- Minuten CD-R durch die andere Art der Schlangen (wobble) in der Rille, diese dienen der zeitlichen Steuerung beim Brennen. Beim Rohling ist eine Beschreibung des Mediums vorne unveränderbar eingebracht worden. Eine CD-R wird nicht nur anders hergestellt, sie arbeitet auch anders als eine CD-DA. Es wird aber dasselbe Reflektionsverhalten nachgebildet, so dass der Leser keinen optischen Unterschied zur gepressten CD bemerkt. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 37

38 Sitzungen (Sessions) Da in mehreren Schritten die CD-R hintereinander beschrieben werden kann, wiederholt sich die globale Struktur der CD-DA bei der CD-R. Session = Geschriebener Bereich bestehend aus einem Lead- In, Programm (Information) und Lead-Out. Es können max. 99 Sessions geschrieben werden; aufgrund des Platzbedarfs von Lead-In und Lead-Out: max. 46 Lead-In Daten Lead-Out Lead-In Daten Lead-Out Session 1 Session 2 Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 38

39 Bemerkung Multi-Session-CDs müssen vom Betriebssystem als solche behandelt werden. Es gibt zwei Fälle: Die letzte Session wird als einzige in das Dateisystem eingebunden. Alle Sessions werden zugreifbar eingebunden. Audio-Player kommen normalerweise mit Sessions nicht klar, so dass diese die erste Session als die einzige ansehen. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 39

40 CD Rewritable (CD-RW) CD-RW gibt es seit Theoretisch bis zu 1000x beschreibbar Reflektierende Schicht ist eine Silber-Indium-Antimonium- Tellurium-Legierung, die folgende Zustände annehmen kann: Kristallin und gut reflektierend (ursprünglicher Zustand) Amorph und schlecht reflektierend Diese reflektierende Schicht wird nach Erwärmung mit einem Laser auf C flüssig, wobei der kristalline Zustand in den amorphen übergeht (Pit). Wird diese Stelle später mit 200 C erwärmt, so bleibt die Stelle fest, geht aber in die kristalline Struktur wieder zurück (gute Reflektion, Land). Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 40

41 Physikalische Codierung Oben Unten Schutzschicht Reflektionsschicht Chemische Isolierschicht Land Pit Speicherschicht Chemische Isolierschicht Substrat Laserlinse Schnitt durch CD-RW Land Pit Land Pit Land Pit Land Spur Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 41

42 Bemerkungen Die Speicherschicht ist von zwei chemischen Schutzschichten umgeben. Da insgesamt die Fähigkeit zur Reflektion geringer als bei CD-DA und CD-R ist, kann nicht jedes altes Gerät CD-RW lesen. Heutige Laufwerke können "alles". Typ CD-DA CD-R CD-RW Reflektionsfähigkeit 70% 65% 15-20% Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 42

43 Behandlung von CDs I CDs sollten grundsätzlich sorgsam behandelt werden: In Hüllen zum Schutz gegen Zerkratzen Sauber und Fettfrei Normale Zimmertemperaturen Zerstören von CD* Zerbrechen (in einem umwickelten Tuch) Zerkratzen der Reflexionsschicht mit Nagelschere o.ä. Daher Vorsicht beim Beschriften: Faserstift, kein Kugelschreiber! Durch Druck bei gleichzeitiger Wärme werden die Informationen bei einer CD-R(W) gelöscht. Feine Risse am Innenloch können zur Zerstörungen der CD in schnellen Laufwerken führen: CD-Splitter sowie auch kaputte Laufwerke - also Vorsicht bei Rissen. Dann mit langsamen Laufwerken eine Kopie anfertigen. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 43

44 Behandlung von CDs II - Brennen Grundsätzlich gilt: Je geringer die Brenngeschwindigkeit ist desto geringer die Fehlerwahrscheinlichkeit. Bei wichtigen Daten: sich Zeit lassen! CD-RW können wie folgt gelöscht werden Schnell: TOC (Table of contents) im Lead-In wird gelöscht Vollständig: entspricht dem Formatieren Da das Verhalten beim Brennen leicht von der Anzahl der Brennzyklen abhängt (bei DVD*RW ist das noch schlimmer), sollte immer vollständig gelöscht werden. Immer nach dem Brennen den Inhalt mit der Vorlage vergleichen! Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 44

45 Löschen von RW-Medien Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 45

46 Probleme mit CDs Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 46

47 Digital Versatile Disk (DVD) Frühere Bezeichnung: Digital Video Disk [versatile = vielseitig] Ab 1996 Langsame Zugriffszeiten: 200ms Es gibt viele Standards, die wie bei der CD in Büchern, die hier durchbuchstabiert werden, beschrieben sind: DVD Read Only (DVD-ROM), Buch A, 1996 DVD Video Spezifikation (DVD-Video), Buch B, 1996 DVD Audio Spezifikation (DVD-Audio), Buch C, 1996 DVD Recordable (DVD-R), Buch D, 1997 DVD Rewritetable (DVD-RAM), Buch E, 1997 DVD Rewritetable (DVD-RW), Buch F DVD Rewritetable (DVD+RW), Buch G (nicht vom DVD-Forum) Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 47

48 Technische Grundlagen Kleinere Pits, höhere Trackdichte, vergrößerter Datenbereich, effizientere Bitcodierung als bei der CD In den Funktionsprinzipien sehr den CDs ähnlich Durchmesser 8 cm und 12 cm Codierung: für 1 byte jetzt 16 bit (statt 17 bit: 14+3) Lead-In und Lead-Out etwas kleiner als bei der CD Doppelseitige DVDs möglich, z. Z. ist zum Oberflächenwechsel die DVD manuell umzudrehen Jede Seite kann zwei übereinander liegende Schichten haben, die getrennt fokussierbar sind. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 48

49 2-schichtige DVD-ROM Oben Reflektionsschicht Schutzschicht Land Pit Land Pit Pit Schnitt durch die DVD Land Substrat Unten Laserlinse für Layer 1 Fokus Laserlinse für Layer 0 Fokus Die versetzte, innere Schicht 1 kann etwas weniger Daten aufnehmen. Die vordere Reflektionsschicht ist semireflektiv, die zweite vollständig reflektiv. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 49

50 Kapazitäten Name Durchmesser Seiten Schichten Größe [GB] DVD-1 8 cm SS SL 1,40 DVD-2 8 cm SS DL 2,70 DVD-3 8 cm DS SL 2,90 DVD-4 8 cm DS DL 5,30 DVD-5 12 cm SS SL 4,38 DVD-9 12 cm SS DL 7,95 DVD cm DS SL 8,75 DVD cm DS DL 15,90 SS = Single Side, DS = Double Side SL = Single Layer, DL = Double Layer Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 50

51 DVD-R(W) oder DVD+R(W) Es gibt zwei konkurrierende Formate: + oder - Das Minus-Format ist vom DVD-Forum verabschiedet und darf das DVD-Logo tragen, das Plus-Format nicht. Unterschiede Wobble ist anders (+: stärkerer Wobble) Markierung der Sektoren (-: mit kleinen Höckern) Besondere Sektoren (linking sectors, +: keine derartigen Sektoren) Für das Verfahren ohne Höcker und ohne Linking Sectors besitzt Philipps ein Patent, was die Minus-Fraktion nicht bezahlen will Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 51

52 DVD-RAM Inkompatibles Format zum mehrfachen Beschreiben des Mediums: Eigene Geräte erforderlich Bauweise im Caddy, aber auch ohne Caddy Daten werden im Groove, aber auch auf den Lands zwischen den Groove-Umdrehungen geschrieben. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 52

53 Geschwindigkeiten I - DVD-ROM DVD-ROM DVD-RW Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 53

54 Flash eines Laufwerks Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 54

55 Besonderheiten I Ländercodierungen (bestimmte Bitmuster sollen Dekoder das Darstellen von Videodaten auf bestimmte Bereiche der Erde beschränken) RegiCodeEnhancement (RCE): DVD-Player "entscheidet" über die korrekte Zone. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 55

56 Besonderheiten II - Kopierschutz Arten der DVD-R: Authoring (DVD-R(A)): Vollständig beschreibbare DVD General Use (DVD-R(G)): Innerer Ring ist beim Rohling schon beschrieben Übliche Rohlinge und Brenner entsprechen dem General Use- Medien, so dass keine vollständigen Kopien von Authoring- DVDs möglich sind. Authoring-Rohlinge und Brenner sind so teuer, dass sich Raubkopieren nicht lohnt. Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 56

57 Besonderheiten III Verschlüsselung als Kopierschutz CSS = Content Scrambling Verfahren II (DVD-Video) Codes im Lead-In (Innenring) versteckt Verfahren nur für Hersteller zugänglich (geheim) Geknackt, das Verfahren veröffentlicht und Software zum Entschlüsseln geschrieben: DeCSS Kindersicherung mit 8 Stufen Neben CSS gibt es noch weitere Verfahren (Beispiele): ACPS (Analog Copy Protection System) DCPS (Digital Copy Protection System) CGMS (Copy Generation Management System) Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 57

58 Nach dieser Anstrengung etwas Entspannung... Computer-Systeme WS 12/13 - Teil 9/CD und DVD 58