Optische Datenspeicher Aufbau Qualitt Haltbarkeit CD DVD und

Optische Datenspeicher Aufbau, Qualität, Haltbarkeit CD, DVD und Blu-ray Disc von Hartmut Gieselmann

Entwicklung n 1980: Audio-CD: Musik-Alben, 650 MByte (74 min. ) 1985: CD-ROM: Computerdaten, 700 MByte 1990: CD-R: Computerdaten, Musik 1996: DVD-ROM: Daten, Videos, bis 8, 5 GByte 1997: DVD-R: Daten, Videos, 8, 5 GByte (DL) 1998: DVD-RAM: Computerdaten, 4, 4 GByte 2006: Blu-ray Disc: HD-Filme, Daten, 50 GByte 2006: HD DVD: HD-Filme, 30 GByte n Profispeicher: MO-Disc, UDO, Pro. Data n n n n

Optische Datenabtastung

Eigenschaften n n n Berührungslose Abtastung hohe Datendichte kurze Zugriffszeiten Dokumenten-Echtheit möglich (WORM) billigster Massenspeicher Trennung Datenträger / Laufwerk

Physikalischer Aufbau Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Aufbau R / RW-Medien Bild: Blu-ray Disc Association

Formate n n n ROM: Markierungen mechanisch in PC gepresst R: Laser brennt Markierungen in organischen Farbstoff (Dye) RAM/RW/RE: Laser wandelt Struktur eines anorganischen Phase-Change. Mediums

Speicherkapazität -Der Fokussierbarkeit des Lasers -Der Wellenlänge des Lasers -Dem Abstand der Linse -Der Linsenöffnung -Dem Brechungsindex Bild: Blu-ray Disc Association

Numerische Apertur (NA) Bild: Blu-ray Disc Association

Datendichte Bild: Blu-ray Disc Association

Das Datensignal Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Analoges Datensignal Bilder: Blu-ray Disc Association

Das Datenformat n n Binäre Daten werden in Sektoren aufgezeichnet Jeder Sektor enthält eine Adresse, Nutzdaten, Prüf- und Korrekturcode. 8 -Bit-Folge wird auf 12 bis 16 Bit erweitert. Sektoren werden gemischt, und großflächig auf der Disc verteilt.

Datensektor (DVD) Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Defekt-Management Bild: Blu-ray Disc Association

Die Audio-CD n n n keine Bitgenaue Korrektur einfache Fehlerkorrektur, Interpolation Keine genaue Position der Sektoren 1: 1 -Kopie sehr schwer zu erstellen Kratzer ab etwa 1 bis 1, 2 mm nicht mehr lesbar, ab 3 bis 4 mm deutlich hörbar.

CD-ROM / CD-RW n n n Bitgenaue Fehlerkorrektur kein Defekt-Management Spezifikation bis 700 MByte, Übergrößen Problematisch gute Brennerkompatibilität CD-RW in der Praxis problematisch schlechtes Paket-Writing

DVD-ROM / RW n n n hoher mechanischer Schutz verbesserte Fehlerkorrektur Zweilagige Medien mit 8, 5 GByte Zwei unterschiedliche Aufnahmeformate (DVD+R / DVD-R) Starke Qualitätsunterschiede bei Rohlingen und Brennern

DVD-RAM n n n n Vorgeprägte Sektoren Aufwendige Layerstruktur Defekt-Management Cartridge möglich Automatische Datenüberprüfung Ideale Backup-Lösung Inkompatibel zur DVD-ROM Qualitätsmessungen kaum möglich

Blu-ray Disc: BD-R, BD-RE n n n sehr hohe Datendichte, viele Layer kratzfeste Oberfläche Defekt-Management Aufwendige Produktion sehr teure Laufwerke bis 200 GByte in Planung

HD DVD n n n n Aufgebohrte DVD relativ einfache Produktion günstigere Laufwerke bisher nur HD DVD-ROM Aufnahmemedien kommen 2007 Lange Zugriffszeiten schlechtes Aufnahmesignal

Aufbau Bild: Audiodev

Formatunterschiede DVD HD DVD-ROM /R Blu-ray Disc (BD) Wellenlänge 650 nm 405 nm Schutzschicht 0, 6 mm 0, 1 mm Abstand Linse-Disc bis 1, 7 mm 1, 6 mm bis 0, 5 mm Numerische Apertur 0, 6 bis 0, 65 0, 85 Kapazität pro Layer 4, 7 GByte 15 GByte 25 GByte Transferrate (1 X) 11, 08 MBit/s 36, 55 MBit/s 35, 96 MBit/s Lesetempo 3, 49 m/s 6, 61 m/s 4, 92 m/s

Filmformate DVD HD DVD Blu-ray Disc Video-Codec MPEG-2 VC-1, H. 264/AVC, MPEG-2, VC-1, MPEG-2 H. 264/AVC Bevorzugte Tonformate Dolby Digital, DTS, PCM DD+, True. HD, DTS HD, Dolby Digital, PCM, (DD+, True. HD, DTS HD) Navigation DVD-Menüs i. HD HDMV, BD-J Kopierschutz CSS AACS, BD+, ROM -Mark

Kopierschutz §Der CSS-Schutz der DVD wird abgelöst vom Advanced Access Content System (AACS). §AACS berücksichtigt Kopien auf Rohlingen durch Nutzungsbeschränkungen (Digital Rights Management). §HD-Ausgabe digital nur über HDMI oder DVI mit HDCP. §Bis 2010 analoge HD-Ausgabe über YUV-Komponente, VGA fraglich. §Verschlüsselte Inhalte können online freigeschaltet werden. §Windows Vista (64 Bit) nutzt Protected Media Path (PMP). §Bei geknackten Geräten kann der Kodierschlüssel auf eine Blacklist gesetzt werden – danach ist ein Update notwendig.

Qualitätsprüfung Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Das HF-Signal Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Qualitätskriterien n n Kritisch: Signal der kurzen Pits Jitter (abhängig von Amplitude) Rohdatenfehler (BLER, PI Sum 8, RSER 10 K) Unkorrigierbare Fehler (E 23, POF, UNC) Blu-ray Disc: Burst-Fehler

Der Jitter Abweichung der Signalzeit vom Grundraster T Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Grenzwerte n CD: BLER: 220 / Jitter: 35 ns n DVD: PI Sum 8: 280 / Jitter: 9 % n Blu-ray Disc: RSER 10 K: 2 E-4 / Jitter: 6, 5 %

DVD-Laufwerke n n n Firmware-Updates mit Brennrezepten Langsames Brennen: CD bis 24 X, DVD bis 8 X Probleme mit RW- und DL-Medien

Eigene Messungen n n Ermöglicht frühzeitige Erkennung Fehlerrate von CDs und DVDs Messung mit Plextools, CD-DVDSpeed Messung abhängig vom Laufwerk bei zu hohen Fehlern umkopieren

Messkurven Plextools Bild: c‘t – magazin für computertechnik

Lebensdauer n Abhängig von ¡ Aufnahmequalität n n ¡ Lagerbedingungen n ¡ Qualität des Rohlings Qualität des Brenners Temperatur Luftfeuchte UV-Strahlung Lesegerät n Qualität des Leselaufwerks

Klimakammer Alterungsbestimmung nach Arrhenius

Materialunterschiede CD-R Quelle: c‘t – magazin für computertechnik

Unwägbarkeiten n n n Brenner muss Laser genau anpassen Rohlingsmarken mit wechselnden Herstellern Unterschiede in der Massenproduktion schnelle Produktzyklen enormer Preisdruck Verlagerung nach Südostasien, China

Optimale Lagerung n n n vor Sonnenlicht schützen kühler, trockener Raum Überprüfung alle 2 bis 3 Jahre

Alternativen n MO-Laufwerke (Fujitsu-Siemens) ¡ n UDO (Plasmon) ¡ n sehr robust, Cartridge, bis 2, 3 GByte, geringe Transferrate 2 x 15 GByte, 5, 24“ Cartridge, optischer Nachfolger der MO, geringe Zugriffszeiten, True. WORM, sehr teuer Pro. Data (Sony) ¡ Profi Blu-ray Disc, Cartdridge, 23 GByte, sehr teuer, Entwicklung eingestellt

Optische Datenträger Vielen Dank! Hartmut Gieselmann Kontakt: hag@heise. de Copyright Hartmut Gieselmann, alle Bildrechte liegen bei den jeweiligen Urhebern.