CD Systeme
FHTW,Uni Linz
Die Gesellschaft entwickelt sich immer mehr mit den neuen Technologien und Medien zu einem weltumspannenden Netz von Informationen. Um der Informationsflut Herr zu werden, sucht man nach Wegen, effizient nahezu jede Information sicher und abrufbereit aufzubewahren oder zu transferieren. Die CD und ihre Eigenschaften spielen eine immer größere Rolle im Bereich der Datenhaltung. Dazu zählen nicht nur die Unterhaltungselektronik mit dem Speichern von Video und Audio zum Abspielen im Heimbereich, sondern genauso die Computerbranche. Zuerst standen die Eigenschaften der optischen Aufzeichnung und Abspielung im Bereich Musik im Vordergrund. Hier löste die CD allmählich die Schallplatte ab. Die CD setzte mit ihren robusten, leicht bedienbaren, digitalen und recht preiswerten Endgeräten einen entscheidenden Maßstab für ihre weitere Entwicklung. Im Studiobereich wechselten sich die Generationen des klassischen analogen Studiobetriebes und des digitalen, teilweise sogar vollautomatische Betriebes, ab. Dann versuchten zahlreiche Firmen und Labore den Anlauf, um auch noch eine probates qualitativ besseres System der Videokassette entgegenzusetzen. Dabei wurde deutlich, daß entweder die ensprechende Hardware oder Länge des Filmmateriales ein Problem darstellten. Einzug hielt mittlerweile die CD als Datenträger in der Computerbranche in Verbindung mit den multimedialen Entwicklungen. Sie erforderten immer stärker größere Datenträgerkapazitäten um die Musik, Geräsche, Bilder und Animationen darzustellen. Sofort setzte ein Boom in der Industrie und der Gesellschaft ein um durch die immer leistungsfähigeren Hardware- und Softwarekomponenten und deren Algorithmen nicht nur zur Unterhaltung zu nutzen. Heute entwickeln immer mehr Firmen ökologisch bessere und effektivere Verfahren in Verbindung mit CD Systemen. Noch stecken wir in den Anfängen dieser Entwicklung und Nutzung der neuen Technologieen.
Dieses Dokument soll ein weinig Einblick geben, um das Verständinis für die Entwicklungen und deren Funktion zu ermöglichen. Ich habe die Daten sowohl aus Zeitschriften als auch aus anderen HTML Seiten herausgefiltert. Alle hier verwendete Literatur steht unten in der Liste schön an einander gereiht.
Aufbau eines CD Mediums
Als beschreibbar bezeichne ich all jene Medien, die ohne in Anspruchnahme von Dienstleistungen Daten aufnehmen und abspielen können.
Das Gewicht des Mediums soll zwischen 14 und 32 g liegen und Temperaturen von -40 bis +70 Grad bei einer Luftfeuchtigkeit zwischen 10% und 70%. Das CD Medium wird wie im kleinen Ausschnitt oben als Schneckenrille von innen nach außen gelesen. Die Kunststoffschicht dient dem Schutz und der Stabilität als Füllung zwischen Basis und Reflexionsschicht des Mediums. Der eigentliche Datenträger ist die Aluminiumschicht, die auf der Basis aufgedampft wird und mit einem starkem Laser eine schneckenartige Spur eingebrannt wird. Sie besteht aus dualen Werten. Die 120 nm tiefen Löcher, Pits genannt, und die Nicht-Löcher, Lands genannt, stellen einen abtastbaren Stream (übersetzt Datenfluß) dar. Beim Abspielen tastet ein viel schwächerer Laser die CD-Spur mit einem Spurabstand von ca. 1,6 um von ab und liest den Stream der dualen Daten mit einer Geschwindigkeit zwischen 1,2 m/s und 1,4 m/s ( Abweichung 0,1 m/s) ein.
Eine kurze Übersicht über die Kodaktechnologie der Photo CD in Bezug auf deren Farbpalettentechnologie.
Die WORM und MO Laufwerke können Daten auf dem Medium speichern. Während die WORM Laufwerke genau den gleichen einmaligen technologischen Schritt des einbrennens von Pits wie beim Herstellen einer CD vollführen, gehen die MO Laufwerke einen anderen Weg. Sie benutzen auch nicht immer das Medium der CD. Es gibt sie häfig in kleineren Formaten und oft auch mit einer Hülle umgeben. Sie nutzen den Kerreffekt aus. Der <u>Kerreffekt beinhaltet folgende Schritte :
Durch die multimediale Entwicklung auf dem Computersektor sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich erfordert einen Datenträger, der große Datenmengen speichern kann. Dabei sollen Video- und Audiodaten verknüpft und gemeinsam verwaltet werden. Bei den neuen Standards nutzt man eine Layertechnik, um mehr Daten auf eine CD speichern zu können. Es werden halbdurchläßige Reflexionsschichten verwendet. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verringerung der Spurabstände oder auch die schnellere Abtastung der Datenspur. Die Abwärtskompatibilität ist entscheidend am Interesse der Konsumenten beteiligt. Verständlich, wenn man bedenkt wie viele CDs seit dem Erscheinen 1982 verkauft wurden. Es wurde weiterhin ein unbedingt benötigter Digital Video Disc Standard spezifiziert. Die MMCD besitzt zwei Formate.
Übersicht über die Formatstruktur
Als beschreibbar bezeichne ich all jene Medien, die ohne in Anspruchnahme von Dienstleistungen Daten aufnehmen und abspielen können.
Ebenen :
Die Multimediastandards aus dem PC Konsortium stellten bis jetzt zwei gültige Voraussetzungsparameterlisten bereit.
MPC 1
CDROM Laufwerke mit einer Übertragungsrate von mindestens 150 KByte je Sekunde und < 1 Sekunde soll der Zugriff von Spur zu Spursein.
MPC 2
CDROM Laufwerke mit einer Übertragungsrate von mindestens 300 KByte je Sekunde und < 0,4 Sekunde soll der Zugriff von Spur zu Spursein. Hinzukommt eine Soundkarte mit 16bit Verarbeitung und OPL 3 Kompatibilität
Die Entwicklungsstadien werden derzeit an der Datenübertragungsrate und xfachen Rotation gegenüber des normalen Audiolaufwerkes gemessen und angegeben.
Mit dem Red Book begann 1982 die Ära der Colored Books.
In diesem Buch steht die Spezifikation der Audio CD oder auch CDDA.
Aber auch grundlegende Charakteristika, wie zum Beispiel Sektoren, Blöcke oder Fehlererkennung, werden in ihm und in der IEC 908 festgelegt.
Die CD ROM (definiert als Compact Disc ReadOnlyMemory) ist eine Abwandlung der normalen CD aus dem Red Book.
Hinzukommen noch die Modi : Mixed, Mode 1 und 2.
Die Mode 1 Variante benutzt man vorzugsweise für die Programme, da sie besonders mit Fehleralgorithmen ausgestattet ist.
Dieser Mode ist in der ISO Norm Nummer 9660 definiert.
Der Mode 2 wird selten allein verwendet.
Die CD ROM besitzt ein Dateisystem zum Verwalten von Dateien und Verzeichnissen.
Das Dateisystem nennt man CDFS.
Nach einem absuchen nach einem Protokoll für CDFS werden einfach die logischen Sektoren abesucht.
Beide Formate sowohl Audio CD als auch das CDFS können gleichzeitig auf einem Medium existieren. Diese Möglichkeit der Benutzbarkeit von CDs definiert man als X/A fähig.
Die beiden Modi 1 und 2 unterscheiden in der Struktur wie folgt :
| Mode | Sync | Header | Data |
|---|---|---|---|
| 1 | 12 | 4 | 2048 + 4 (EDC)+ 8 + 276 (EDC) |
| 2336 | |||
CD interactive(definiert als Compact Disc interactive) ist eine Spielkonsolenentwicklung von "Philips" mit dem auch Videos und Musik abgespielt werden können.
Einzelne Gerä und mit dem Computer plus CDROM Laufwerk und dem richtigen Treiber lassen sich Musik, Spiele und Videos betrachten und steuern.
Dazu werden Red, Yellow Book Mode 2 (beide Formen) und der X/A Standard benötigt.
Um die Daten richtig übertragen zu können, zeichnet man die verschiedenen Datentypen verschachtelt (interleaved) auf.
Die Interaktivität bezieht sich auf das Steuern der CDi entweder durch das Programm oder die Konsole (CD und Video - Steuermodule).
Das White Book auch Bridgeformat genannt, verbindet den Green und den Yellow book Standard zum Extended Standard.
Es gab mehrere Video Formate auf verschiedenen Datenträgern.
Das aktuelle Format setzt auf dem normalen CD Medium auf.
Die Video CD besteht aus Filmen, die im MPEG 1/2 Format komprimiert sind.
Dabei können bis zu 72 min. auf ein Medium gepresst werden.
Im MPEG (definiert als Motion Picture E Group) werden auch synchron der Ton mitgeführt.
Damit ein wirklich angenehmes Sehen gewährleistet werden kann, sollte man eine Decoderkarte installieren und eine Übetragungsrate von wenigstens 300 KByte je sec vom Laufwerk erreichen.
Die Photo CD ist ein von "Kodak" entwickeltes Format zum Speichern von Fotos.
Dabei nutzt man den zusätzlich eingefürten Standard des Multisessionmodes.
Eine Photo CD entsteht im Photo Labor, wo von den Filmnegativen eine Entwicklung direkt auf die Photo CD und ein Inhaltsverzeichnis inklusive Betrachtungssoftware ausgeliefert werden.
Im Schnitt passen auf eine Photo CD 100 Bilder.
Sollte nicht der gesamte Speicherbedarf verbraucht worden sein, kann noch an die bestehenden Daten weitere hinzugefügt werden. Das nennt man Multisession.
Die Fotos besitzen die Extension [.pcd].
Die WORM Disc (definiert als Write Once Read Multiple) wurde als Alternative zu Streamern entwickelt. Dabei ist von entscheidender Bedeutung die (nahzu) Unverwüstlichkeit und relativ hohe Datenkapazität der Disc, die allerdings nicht löschbar ist. Ist jedoch kein Multissessionbetrieb möglich, dann kann sie nur einmal beschrieben werden.
Die MO Disc (definiert als Magno-Optical Discs) ist eine wiederbeschreibbares CD Medium, welches im 5,25" und auch im 3,5" Format erhältlich ist. Allerdings sind die Zugriffszeiten noch im Bereich sehr langsamer Festplatten. Auch nutzen sie ähnlich der Wechselfestplatten kleinere Datenkapazitäten. Trotzdem entscheiden sich immer mehr Nutzer für sie, weil sie zuverlässig, robust, mobil und einfacher Zugriff vorweisen kann. Die geringen Kapazitätskosten bei zuhnemenden Datengrößen fördert deren Entwicklung.
Vorgesehen sind Fähigkeiten, die Mehraudiospuren für mehrsprachige Audiospuren auf sich vereinen. Damit realisiert man mehrere bisher getrennte Medien vereint auf einem Medium. Die Bildsequenzen sollen mit MPEG 2 kodiert werden. Dafür braucht man Datenübertragungsraten von 1 bis 10 MByte pro Sekunde. Mit 3 MByte die Sekunde erreicht man heute Heimvideostandard.
| Option | MMCD | SDCD | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| bespielte Seiten | 1 | | Layer je Seite | 1-2 | 1-2 | Speichervolumen | in GByte je Layer 3,7 | Gesamtspeichervolumen | in GByte bis 7,4 | Spieldauer Video | bis 4,5h | unterschiedlich | |
Die SDCD unterscheidet nach mehreren Formaten für verschiedene Anwendungsfälle.
| Bezeichnung | Optionen | Kapazität |
|---|---|---|
| SD 5 | einschichtig aufnehmbar für Audio und Video | 5 GByte |
| SD 9 | zweischichtig (eine aufnehmbar) für Spiele mit Video | 9 GByte |
| SD 10 | einschichtig zweiseitig aufnehmbar für Audio und Video | 10 GByte |
| SD 18 | zweischichtig zweiseitig (eine aufnehmbar) für Spiele mit Video, Anwendungen | 18 GByte |
| SD R | zweiseitiges einmal beschreibbares WORM | 4 GByte je Seite |
| SD RAM | zweiseitige wiederbeschreibbare MO | 5,2 GByte |
