Interessantes rund um die CD

Bandwurm · 23. April 2003, 11:20

1877 erfand Edison den Phonographen. Töne konnten erstmals auf einem Wachszylinder aufgezeichnet werden.

1887 ließ sich Emil Berliner ein Tonaufzeichnungsverfahren patentieren das Töne auf einer horizontalen Scheibe aufzeichnete. Die Schallplatte war geboren.

In Europe setzte sich der Begriff "Grammophon" für Berliners Erfindung durch, die Amis nannten sie aus Gewohnheit "Phonograph".

Die ersten Platte waren einseitig, erst 1928 waren zweiseitige Schallplatten zum Standard geworden.

Als allererstes musste einmal der Laser erfunden werden. 1958 war diese Hürde genommen. Im gleichen Jahr erblickte auch die Stereo-Schallplatte und der intergrierte Schaltkreis das Licht der Welt. Fürwahr ein wichtiges Jahr.

Klaas Compaan, ein holländischer Physiker, hat 1969 die Idee für die Compact Disc.

Im folgenden Jahr Klaas Compaan und Piet Kramer bei Philips den Prototyp einer Glas-Disc, deren Information nur mit einem Laser gelesen werden kann.

1972 produzieren Compaan und Kramer einen Prototyp der neuen Compact Disc Technologie.

1977 zeigen Mitsubishi, Hitachi & Sony digitale Audio Disc Prototypen auf der Tokyo Audio Fair.

1978 schlägt Philips auf der "Digital Audio Disc Convention" vor, daß ein weltweiter Standard für die Audio Disc gesetzt werden sollte.
Polygram (Philips) bekräftigt, daß Polykarbonat das beste Material für die CD sei. Außerdem fällt die Entscheidung, dass der Datenstrom auf der CD in der Innenseite beginnt und sich nach außen in Spiralen fortsetzt.
Der Durchmesser der Disc wird auf 115 mm festgelegt. Ein bestimmter Lasertypus wird für die CD-Player ausgewählt.

1979 wird der Prototyp eines CD-Systems in Europa und Japan vorgeführt.
Sony beteiligt sich an der Zusammenarbeit.
Der Durchmesser der Disc wechselt auf 120 mm, um 74 Minuten Spielzeit mit 16-bit Stereo Sound und einer Sampling Rate von 44,1 kHz zu ermöglichen.

Warum wurde die Größe der CD verändert? Sony Chef Norio Ohga legte nach endlosen Diskussionen fest: Auf einen Audiospeicher muss Beethovens Neunte Symphonie passen, und zwar eine ganz bestimmte Aufnahme mit Herbert von Karajan, Punkt. Diese Aufnahme dauert exakt 72 Minuten. Der Standard der CDs wurde deshalb mit 12 cm Durchmesser festgelegt, so passen 78 Minuten Audio-Spielzeit auf eine CD: Beethovens Neunte plus sechs Minuten.

Dramatische Folge dieser Entscheidung: Die Mitarbeiter von Sony hatten vorher Demo CDs bei Vorführungen locker aus der Brusttasche gezogen und das neue kleine Speichermedium präsentiert. Die neue CD-Größe passte aber nicht mehr in normale Brusttaschen. Also bekamen die Sony Mitarbeiter Hemden mit größeren Brusttaschen.

Die Compact Disc Technologie wird im Herbst 1982 in Europa und Japan eingeführt.

Die Compact Disc Technologie wird im Frühling 1983 in den USA vorgestellt, Sony verkauft den ersten Audio CD Player für $1.000. Der erste Audio CD Titel ist Billy Joel's "52nd Street".
Im ersten Jahr wurden 30.000 CD-Player und 800.000 CD´s in den USA verkauft.
Technische und andere Daten

Eine CD besteht aus einem 1,2 mm dicken Plastikträger in den winzige Vertiefungen gepresst werden, die später mit einem Laser abgetasten werden. Die gepressten Rohlinge werden dann mit Aluminium beschichten und erhalten zum Schluss eine Acrylschutzschicht.

Die Datenspur auf einer CD ist etwa 0,5 Micron breit und bis zu 5 km lang. Ein Micron ist 1 Millionstel Meter.

Die Vertiefungen auf der CD, die sogenannten "Pits" sind mindestens 0,83 Micron lang und 125 Nanometer tief.

Die CD läuft zwischen 300 und 599 Umdrehungen pro Minute, abhängig davon an welcher Stelle der Lesekopf gerade liest.

Die exakte Datenmenge auf einer vollen 74 Minuten CD ist 783,216,000 Byte.

Von 1982 bis 2001wurden mehr als 110 Milliarden CDs hergestellt.

Alleine 2001 wurden weltweit rund 25 Milliarden CDs produziert. Das ergibt aufeinandergestapelt einen Turm mit mehr als 30.000 Kilometer Höhe.

U.a. wurden dafür 1,9 Millionen Tonnen Polycarbonat verbraucht.

Ein Drittel alller CDs wird mit dem Polycarbonat Makrolon von Bayer hergestellt.

CD-Rs und DVDs haben einen Marktanteil von 30 Prozent.

1982 wurden von Universal in Hannover 376.000 CDs hergestellt, 2001 waren es 160 Millionen.
Produktion

Bei einer CD wird die Musikinformation als Pits gespeichert.

Und wie kommen die Pits auf die CD?

Zur Herstellung der Pitsmatrize braucht man eine Glasplatte, die mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen ist (wie ein fotografischer Film.)

Mit einem speziellen servogesteuerten Laser wird das Pitmuster über einen Modulator in Spiralform als fortlaufendes "Laser ein/Laser aus"-Muster auf diese lichtempfindliche Schicht übertragen. Danach wird diese Schicht an allen vom Laser belichteten Stellen auf chemischem Wege entfernt.

Die so erhaltene Glasmatrize ist eine erste, aber noch nicht sehr stabile Compact Disc.

Als nächstes wird sie galvanisch metallisiert, das ist der "Vater".

Von diesem "Vater" wird das Muster durch einen weiteren Metallisierungsschritt auf eine negative "Mutter" und von dort aus auf sogenannte "Söhne" übertragen.

Mit einer Sohn-Pressform wird das Pitmuster in einem Werkzeug in das heiße Polycarbonat abgeformt. Nach dem Abkühlen bleibt dieses Muster im Kunststoffmaterial fixiert.

Die CD wird dann mit einer dünnen Aluminiumschicht bedampft, damit das Licht des Lese-Lasers gut reflektiert werden kann.

Zum Schutz wird dann eine relativ dicke Acryllackschicht aufgebracht, die unter UV-Licht aushärtet. Als letztes wird das Label aufgedruckt.

Im Siebdruckverfahren können dafür nacheinander bis zu sechs Farben aufgebracht werden
DVD

Eine DVD hat eine viel höhere Informationsdichte, die Pits können bis zu 400nm klein sein, und der Spurabstand beträgt nur 740 nm. Folglich kann eine solche DVD etwa 4,7 Gigabyte Daten aufnehmen, mehr als siebenmal so viel wie eine normale CD.

Eine Datenmenge von 4,7 GB entspricht etwa 1,7 Millionen beschriebenen A4-Seiten.

Aufeinandergestapelt hätten diese Papierbögen eine Höhe von ca. 180m.

DVDs kann man auch doppelseitig bespielen, dann passen 9,4 Gigabyte drauf.

Für doppelseitige DVDs benötigt man aber entweder zwei Laser (einen oben, einen unten) oder einen der die DVD wendet.

Deshalb hat man zwei Schichten auf einer Seite durch eine halbdurchlässige Reflexionsschicht getrennt.

Die Speicherkapazität einer solchen DVD ist mit 8,5 GB jedoch etwas geringer.

Je nach der Justierung des Brennpunkts des Laserstrahls können die beiden Schichten unabhängig voneinander als unterschiedliche Datenregionen ausgelesen werden.

Natürlich geht das mit den zwei Schichen auch auf beiden Seiten (ergibt dann 1/GB Kapazität) aber dann braucht man wieder einen DVD-Wender.

--------------

CD-Player verwenden rote Laser mit einer Wellenlänge von 780 Nanometern,

DVD-Player-Laser arbeiten bei 650 Nanometern.

niceguy · 26. April 2003, 13:15

Technisch sehr schön beschrieben - alle Achtung

Ergänzen könnte man noch, dass die CDs am Anfang unter Reinst-Raum-Bedingungen produziert werden musste, ein sehr aufwändiges, teures Verfahren.

Heutzutage können über die seit vielen Jahren übliche Metallmatrize kostengünstig und weitgehend automatisiert auch kleine Stückzahlen einer CD preiswert produziert werden.

Beachtet man den Preis einer Audio-CD, wird die Gewinnmarge für die Plattenfirmen schnell klar.

Als weiteres muss noch erklärt werden, wie Musik in hörbarer Form überhaupt auf die CD kommt. Dazu muss die analoge Musik, wie wir sie hören können in digitale Form gebracht werden. Digital heisst auch nicht anderes als Schritt(e). Siehe Digitalis - ein Herz(-schrittmacher-)Medikament.

Zum Digitalisieren wird ein bestimmtes Verfahren verwendet. Bei der CD ein lineares PCM-Verfahren - PulsCodeModulation. Bei einer Bandbreite von 16 bit Auflösung (anfangs sogar nur 14 bit bei Philips) und einer Abtastrate von 44,1 kHz wird also 44100-mal pro Sekunde das analoge Signal mit einer Auflösung von 16 bit (16 Stufen binär) abgefragt.

16 bit sind 2-hoch-16 = 65536 Lautstärkestufen des Signals.

Beim 'Hören einer CD' wird genau das entgegengesetzte Verfahren angewandt. Die Bits & Bytes, aus den Pits gelesen, werden durch einen oder mehrere Digital-Analog-Wandler (D/A) gejagt. Die Bits stehen jeweils für Lautstärke und Töne. Je besser, also exakter und linearer, der D/A-Wandler funktioniert, desto präziser ist das ursprünglich aufgezeichnete analoge Musiksignal wieder zu hören.

Das menschliche Ohr hat die Eigenschaft, bei sehr lauten Tönen beigemischte leise Töne nicht mehr wahrzunehmen. Leider hat man sich damals für lineares PCM entschieden, so dass sehr leise Passagen, wie z.B. bei Klassik, eine relativ grobe Auflösung haben. Sinnvoller wäre es gewesen, nichtlineare PCM-Kodierung zu nehmen, um leise Töne besser auflösen zu können.

Bei lauten Tönen, z.B. Heavy Metal, ist es eh wurscht. Ein Dynamikumfang von 2 dB braucht keine besonders feine Auflösung.

Neue Techniken wurden entworfen, um die Musikqualität nochmals deutlich nach oben zu schrauben. Wie so oft, konnte die Industrie sich nicht auf einen gemeinsamen Standard einigen.

Es gibt mittlerweile die SACD, die SuperAudioCD .
Sie verwendet Direct-Stream-Digital-Technologie (DSD).

Hier ein Auszug der Technik:
Bei der Aufzeichnung kommt ein 1-Bit-Analog-/Digitalwandler mit einer 2.8224-MHz-Sampling-Frequenz zum Einsatz: der so gewonnene hochauflösende Datenstrom wird direkt auf einem Super-Audio-CD-Master-Recorder aufgezeichnet. Dank der 1-Bit-Technologie von DSD ist der Impulsstrom außerordentlich präzise und originalgetreu, da überflüssige Quantisierungs- und Dezimierungsprozesse entfallen. Auf der Wiedergabeseite macht die Verwendung von DSD klangmindernde Interpolations- und Anti-Aliasing-Filter überflüssig, die bislang bei der herkömmlichen CD dazu verwendet werden, Frequenzen oberhalb 20 kHz abzutrennen. Im DSD-Format ist der Frequenzgang auf 100 kHz ausgeweitet, mit einem Dynamikbereich von 120 dB im hörbaren Frequenzbereich. Kurzum, DSD ermöglicht die direkte Aufzeichnung eines sehr präzisen, hochauflösenden Datenstroms, der dann in exzellenter Klangqualität wiedergegeben werden kann. Namhafte Toningenieure und Tonmeister wissen die außergewöhnliche Qualität der DSD-Technik schon länger zu schätzen. Viele haben bereits signalisiert, daß DSD alle Leistungsmerkmale eines zukunftsweisenden hochauflösenden Tonstandards besitzt.

Es wurden drei Super-Audio-CD-Typen festgeschrieben: einschichtig (single layer), doppelschichtig (dual layer) und Hybrid. Eine einschichtige Disc besteht aus einer einzigen High Density (HD)-Schicht mit 4,7 Gbyte Speicherkapazität. Die doppelschichtige Disc enthält zwei dieser Schichten mit einer Gesamtkapazität von 8,5 Gbyte. Die Hybrid-Disc enthält eine HD-Schicht und eine CD-Schicht, die eine Wiedergabe in herkömmlichen CD-Playern ermöglicht. Die einzelnen Musikfirmen können wählen, welche SACD sie produzieren möchten.

Zum zweiten die DVD-Audio, die Musiksignale bis zu 1000-mal feiner auflöst als eine Musik-CD herkömmlicher Art. In jedem Fall wird eine DVD-Audio-tauglicher Player erforderlich sein.

Technik-Zitat:
So wird bei DVD Audio linear codiert, und zwar mit Abtastraten von 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 und 192 kHz. Eine maximale Datenrate von 9,6 Mbit/s ist möglich. Damit ist allerdings klar, dass DVD Audio nicht in der Lage ist, für alle der maximal sechs möglichen Kanäle (5.1 Surround-Klang) die maximale Abtastrate (192 kHz) und die maximale Wortbreite (24 Bit) gleichzeitig zu verwenden. Es ist aber technisch möglich, die Abtastraten und die Wortbreiten für die Front- und die Surroundkanäle sowie den Subwooferkanal unterschiedlich zu codieren. Der Nutzen dieser Funktion wird beispielsweise bei Konzertaufnahmen deutlich: Die Frontkanäle dienen der Musikreproduktion, die Surroundkanäle aber ausschließlich der Abbildung des Raums und dem Klatschen des Publikums. In einem solchen Fall versieht der Masteringtechniker die Frontkanäle mit einer höheren Auflösung und Abtastrate als die Surroundkanäle, an die geringere Anforderungen gestellt werden. In der Praxis aber sind meist gleiche Abtastraten bei 5.1-DVD Audio-Discs zu beobachten (entweder 96 kHz/24-Bit oder 48 kHz/24-Bit pro Kanal).

Setzt man eine lineare Pulse Code Modulation (PCM)-Codierung voraus, so ergibt sich bei einer Single-Layer-DVD (DVD-5) bei Stereoausgangsmaterial und einer 48 kHz-Abtastrate sowie einer Wortbreite von 24 Bit eine Abspielzeit von 258 Minuten. Bei einer DVD-9 (Eine Seite, zwei Layer, das meistgebräuchliche Format für Spielfilme auf DVD Video) wächst die Spielzeit auf 469 Minuten an. Erhöht man die Abtastrate auf das bei DVD Audio mögliche Maximum von 192 kHz, bleiben im Falle DVD-5 noch 64 und im Falle DVD-9 noch 117 Minuten übrig. Dies gilt für eine Stereo-Aufnahme, anders sieht es im Mehrkanalmodus aus. Hier ist es zwar, wie schon erwähnt, wegen der maximalen Datenrate nicht möglich, mit einer Abtastfrequenz von 192 kHz zu arbeiten, 96 kHz, kombiniert mit einer Wortbreite von 24 Bit, sind aber realisierbar. Nutzt man dies aus, bliebe bei einer LPCM-DVD noch eine Spielzeit von 43 Minuten (DVD-5) beziehungsweise 78 Minuten auf einer DVD-9. Zu wenig, so die einhellige Meinung der DVD Audio-Macher, also musste die Spielzeit erhöht werden - aber bitte nicht mit Hilfe eines verlustbehafteten Komprimierungsverfahrens. Im Computerbereich sind verlustfreie Packing-Verfahren nichts besonders. Viele PC-Anwender werden das Programm "WinZip" kennen, mit dessen Hilfe Dateien effektiv "gepackt", das heißt in der Dateigröße reduziert werden können, um so den Versand via e-mail oder das Abspeichern auf einer CD-R oder einer Diskette zu erleichtern. Nach dem "Entpacken" des Programms ist dann wieder alles im Ursprungszustand, also kein Verlust ist durch das "packen" von Daten entstanden. Nach diesem Prinzip arbeitet nun auch "Meridian Lossless Packing", kurz MLP genannt. Hier ist das decodierte Audiosignal mit dem PCM-Signal bitidentisch, MLP decodiert mit hoher Präzision Bit für Bit. Wie stark komprimiert wird, hängt vom Programmmaterial und von den eingestellten Parametern ab. Umso höher die Bitrate und die Auflösung, umso höhere Bitraten lassen sich erreichen. Gebräuchlich sind Kompressionswerte zwischen 1,3 und 1,7 erreicht, aber teilweise auch deutlich höhere Werte bis zu 50 Prozent. Anders ausgedrückt: MLP kann die Spielzeit einer DVD Audio von 25 bis 55 Prozent erhöhen.

Liegt eine DVD Audio im Surroundformat vor, muss alternativ auch noch ein Stereosignal bereitstehen, um die Kompatibilität auch zu einer hochwertigen HiFi-Anlage sicherzustellen. Hier können zwei unterschiedliche Wege unterschiedlicher Güte beschritten werden: Der ein, klanglich weniger überzeugende Weg ist die Umkehrung der von Dolby ProLogic bekannten Matrixarbeit. Während bei ProLogic mit Hilfe einer Matrix aus den zwei Kanälen, in denen der Centerkanal und der monoaurale Kanal für die Surroundlautsprecher mitverschlüsselt sind, die vier Kanäle gewonnen werden, nutzt man hier ein Matrixverfahren, um aus dem Surround- ein Stereosignal zu gewinnen. Diese Verfahren ist auch vom sogenannten Downmix bei Dolby Digital bekannt. Die Qualität aber stellt den anspruchsvollen Musikliebhaber nicht zufrieden. Daher gibt es auch noch einen zweiten Weg, nämlich eine vollkommen unabhängig abgemischte Stereospur anzubieten. Über das Menü am DVD Audio-Player kann die Tonspur, die wiedergegeben werden soll, ausgewählt werden.

Inzwischen gibt es auch schon Hybrid-Player, die CD, DVD-Video, SACD und DVD-Audio wiedergeben können. Kosten derzeit aber mindestens 1000 Euro.

Nachteil ist bei beiden neuen Verfahren, dass man den Mehrkanalton NICHT digital an seinen Dolby-Digital-tauglichen Mehrkanalverstärker übergeben kann. Das Signal geht nur analog gewandelt als 5.1-Kanal-Verbindung zum Verstärker. Man kann also das Signal auch nicht so einfach digital auf den PC überspielen, was natürlich klasse wäre.

Sind und Zweck ist natürlich zu verhindern, dass digitale (Raub-)Kopien erstellt werden. Dank des neuen Urheberrechtsschutzgesetzes in Deutschland darf man solche Kopierschutzmechanismen nicht legal aushebeln - auch nicht für den ansonsten erlaubten Privatgebrauch.

Die Musikindustrie freuts natürlich, da kaufkräftige Käufer sich schon jetzt auf die neuen Techniken stürzen.

26. April 2003, 15:04

Soo viele Info's für so eine kleine Scheibe. Sehr beindruckend..

natürlich hätte ich das meisste auch gewusst

Ich war heute ein bisschen in Frankreich. Da heissen die Dinger Graveur CD

hehe, ich fand's lustig...

23. April 2003, 11:20	#1
Bandwurm Erde, Wind & Feuer Registriert seit: February 2002 Ort: Ockershausen Beiträge: 7.669	Interessantes rund um die CD 1877 erfand Edison den Phonographen. Töne konnten erstmals auf einem Wachszylinder aufgezeichnet werden. 1887 ließ sich Emil Berliner ein Tonaufzeichnungsverfahren patentieren das Töne auf einer horizontalen Scheibe aufzeichnete. Die Schallplatte war geboren. In Europe setzte sich der Begriff "Grammophon" für Berliners Erfindung durch, die Amis nannten sie aus Gewohnheit "Phonograph". Die ersten Platte waren einseitig, erst 1928 waren zweiseitige Schallplatten zum Standard geworden. Als allererstes musste einmal der Laser erfunden werden. 1958 war diese Hürde genommen. Im gleichen Jahr erblickte auch die Stereo-Schallplatte und der intergrierte Schaltkreis das Licht der Welt. Fürwahr ein wichtiges Jahr. Klaas Compaan, ein holländischer Physiker, hat 1969 die Idee für die Compact Disc. Im folgenden Jahr Klaas Compaan und Piet Kramer bei Philips den Prototyp einer Glas-Disc, deren Information nur mit einem Laser gelesen werden kann. 1972 produzieren Compaan und Kramer einen Prototyp der neuen Compact Disc Technologie. 1977 zeigen Mitsubishi, Hitachi & Sony digitale Audio Disc Prototypen auf der Tokyo Audio Fair. 1978 schlägt Philips auf der "Digital Audio Disc Convention" vor, daß ein weltweiter Standard für die Audio Disc gesetzt werden sollte. Polygram (Philips) bekräftigt, daß Polykarbonat das beste Material für die CD sei. Außerdem fällt die Entscheidung, dass der Datenstrom auf der CD in der Innenseite beginnt und sich nach außen in Spiralen fortsetzt. Der Durchmesser der Disc wird auf 115 mm festgelegt. Ein bestimmter Lasertypus wird für die CD-Player ausgewählt. 1979 wird der Prototyp eines CD-Systems in Europa und Japan vorgeführt. Sony beteiligt sich an der Zusammenarbeit. Der Durchmesser der Disc wechselt auf 120 mm, um 74 Minuten Spielzeit mit 16-bit Stereo Sound und einer Sampling Rate von 44,1 kHz zu ermöglichen. Warum wurde die Größe der CD verändert? Sony Chef Norio Ohga legte nach endlosen Diskussionen fest: Auf einen Audiospeicher muss Beethovens Neunte Symphonie passen, und zwar eine ganz bestimmte Aufnahme mit Herbert von Karajan, Punkt. Diese Aufnahme dauert exakt 72 Minuten. Der Standard der CDs wurde deshalb mit 12 cm Durchmesser festgelegt, so passen 78 Minuten Audio-Spielzeit auf eine CD: Beethovens Neunte plus sechs Minuten. Dramatische Folge dieser Entscheidung: Die Mitarbeiter von Sony hatten vorher Demo CDs bei Vorführungen locker aus der Brusttasche gezogen und das neue kleine Speichermedium präsentiert. Die neue CD-Größe passte aber nicht mehr in normale Brusttaschen. Also bekamen die Sony Mitarbeiter Hemden mit größeren Brusttaschen. Die Compact Disc Technologie wird im Herbst 1982 in Europa und Japan eingeführt. Die Compact Disc Technologie wird im Frühling 1983 in den USA vorgestellt, Sony verkauft den ersten Audio CD Player für $1.000. Der erste Audio CD Titel ist Billy Joel's "52nd Street". Im ersten Jahr wurden 30.000 CD-Player und 800.000 CD´s in den USA verkauft. Technische und andere Daten Eine CD besteht aus einem 1,2 mm dicken Plastikträger in den winzige Vertiefungen gepresst werden, die später mit einem Laser abgetasten werden. Die gepressten Rohlinge werden dann mit Aluminium beschichten und erhalten zum Schluss eine Acrylschutzschicht. Die Datenspur auf einer CD ist etwa 0,5 Micron breit und bis zu 5 km lang. Ein Micron ist 1 Millionstel Meter. Die Vertiefungen auf der CD, die sogenannten "Pits" sind mindestens 0,83 Micron lang und 125 Nanometer tief. Die CD läuft zwischen 300 und 599 Umdrehungen pro Minute, abhängig davon an welcher Stelle der Lesekopf gerade liest. Die exakte Datenmenge auf einer vollen 74 Minuten CD ist 783,216,000 Byte. Von 1982 bis 2001wurden mehr als 110 Milliarden CDs hergestellt. Alleine 2001 wurden weltweit rund 25 Milliarden CDs produziert. Das ergibt aufeinandergestapelt einen Turm mit mehr als 30.000 Kilometer Höhe. U.a. wurden dafür 1,9 Millionen Tonnen Polycarbonat verbraucht. Ein Drittel alller CDs wird mit dem Polycarbonat Makrolon von Bayer hergestellt. CD-Rs und DVDs haben einen Marktanteil von 30 Prozent. 1982 wurden von Universal in Hannover 376.000 CDs hergestellt, 2001 waren es 160 Millionen. Produktion Bei einer CD wird die Musikinformation als Pits gespeichert. Und wie kommen die Pits auf die CD? Zur Herstellung der Pitsmatrize braucht man eine Glasplatte, die mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen ist (wie ein fotografischer Film.) Mit einem speziellen servogesteuerten Laser wird das Pitmuster über einen Modulator in Spiralform als fortlaufendes "Laser ein/Laser aus"-Muster auf diese lichtempfindliche Schicht übertragen. Danach wird diese Schicht an allen vom Laser belichteten Stellen auf chemischem Wege entfernt. Die so erhaltene Glasmatrize ist eine erste, aber noch nicht sehr stabile Compact Disc. Als nächstes wird sie galvanisch metallisiert, das ist der "Vater". Von diesem "Vater" wird das Muster durch einen weiteren Metallisierungsschritt auf eine negative "Mutter" und von dort aus auf sogenannte "Söhne" übertragen. Mit einer Sohn-Pressform wird das Pitmuster in einem Werkzeug in das heiße Polycarbonat abgeformt. Nach dem Abkühlen bleibt dieses Muster im Kunststoffmaterial fixiert. Die CD wird dann mit einer dünnen Aluminiumschicht bedampft, damit das Licht des Lese-Lasers gut reflektiert werden kann. Zum Schutz wird dann eine relativ dicke Acryllackschicht aufgebracht, die unter UV-Licht aushärtet. Als letztes wird das Label aufgedruckt. Im Siebdruckverfahren können dafür nacheinander bis zu sechs Farben aufgebracht werden DVD Eine DVD hat eine viel höhere Informationsdichte, die Pits können bis zu 400nm klein sein, und der Spurabstand beträgt nur 740 nm. Folglich kann eine solche DVD etwa 4,7 Gigabyte Daten aufnehmen, mehr als siebenmal so viel wie eine normale CD. Eine Datenmenge von 4,7 GB entspricht etwa 1,7 Millionen beschriebenen A4-Seiten. Aufeinandergestapelt hätten diese Papierbögen eine Höhe von ca. 180m. DVDs kann man auch doppelseitig bespielen, dann passen 9,4 Gigabyte drauf. Für doppelseitige DVDs benötigt man aber entweder zwei Laser (einen oben, einen unten) oder einen der die DVD wendet. Deshalb hat man zwei Schichten auf einer Seite durch eine halbdurchlässige Reflexionsschicht getrennt. Die Speicherkapazität einer solchen DVD ist mit 8,5 GB jedoch etwas geringer. Je nach der Justierung des Brennpunkts des Laserstrahls können die beiden Schichten unabhängig voneinander als unterschiedliche Datenregionen ausgelesen werden. Natürlich geht das mit den zwei Schichen auch auf beiden Seiten (ergibt dann 1/GB Kapazität) aber dann braucht man wieder einen DVD-Wender. -------------- CD-Player verwenden rote Laser mit einer Wellenlänge von 780 Nanometern, DVD-Player-Laser arbeiten bei 650 Nanometern.

26. April 2003, 13:15	#2
niceguy Ungültige E-Mail Angabe Registriert seit: May 2002 Beiträge: 231	Technisch sehr schön beschrieben - alle Achtung Ergänzen könnte man noch, dass die CDs am Anfang unter Reinst-Raum-Bedingungen produziert werden musste, ein sehr aufwändiges, teures Verfahren. Heutzutage können über die seit vielen Jahren übliche Metallmatrize kostengünstig und weitgehend automatisiert auch kleine Stückzahlen einer CD preiswert produziert werden. Beachtet man den Preis einer Audio-CD, wird die Gewinnmarge für die Plattenfirmen schnell klar. Als weiteres muss noch erklärt werden, wie Musik in hörbarer Form überhaupt auf die CD kommt. Dazu muss die analoge Musik, wie wir sie hören können in digitale Form gebracht werden. Digital heisst auch nicht anderes als Schritt(e). Siehe Digitalis - ein Herz(-schrittmacher-)Medikament. Zum Digitalisieren wird ein bestimmtes Verfahren verwendet. Bei der CD ein lineares PCM-Verfahren - PulsCodeModulation. Bei einer Bandbreite von 16 bit Auflösung (anfangs sogar nur 14 bit bei Philips) und einer Abtastrate von 44,1 kHz wird also 44100-mal pro Sekunde das analoge Signal mit einer Auflösung von 16 bit (16 Stufen binär) abgefragt. 16 bit sind 2-hoch-16 = 65536 Lautstärkestufen des Signals. Beim 'Hören einer CD' wird genau das entgegengesetzte Verfahren angewandt. Die Bits & Bytes, aus den Pits gelesen, werden durch einen oder mehrere Digital-Analog-Wandler (D/A) gejagt. Die Bits stehen jeweils für Lautstärke und Töne. Je besser, also exakter und linearer, der D/A-Wandler funktioniert, desto präziser ist das ursprünglich aufgezeichnete analoge Musiksignal wieder zu hören. Das menschliche Ohr hat die Eigenschaft, bei sehr lauten Tönen beigemischte leise Töne nicht mehr wahrzunehmen. Leider hat man sich damals für lineares PCM entschieden, so dass sehr leise Passagen, wie z.B. bei Klassik, eine relativ grobe Auflösung haben. Sinnvoller wäre es gewesen, nichtlineare PCM-Kodierung zu nehmen, um leise Töne besser auflösen zu können. Bei lauten Tönen, z.B. Heavy Metal, ist es eh wurscht. Ein Dynamikumfang von 2 dB braucht keine besonders feine Auflösung. Neue Techniken wurden entworfen, um die Musikqualität nochmals deutlich nach oben zu schrauben. Wie so oft, konnte die Industrie sich nicht auf einen gemeinsamen Standard einigen. Es gibt mittlerweile die SACD, die SuperAudioCD . Sie verwendet Direct-Stream-Digital-Technologie (DSD). Hier ein Auszug der Technik: Bei der Aufzeichnung kommt ein 1-Bit-Analog-/Digitalwandler mit einer 2.8224-MHz-Sampling-Frequenz zum Einsatz: der so gewonnene hochauflösende Datenstrom wird direkt auf einem Super-Audio-CD-Master-Recorder aufgezeichnet. Dank der 1-Bit-Technologie von DSD ist der Impulsstrom außerordentlich präzise und originalgetreu, da überflüssige Quantisierungs- und Dezimierungsprozesse entfallen. Auf der Wiedergabeseite macht die Verwendung von DSD klangmindernde Interpolations- und Anti-Aliasing-Filter überflüssig, die bislang bei der herkömmlichen CD dazu verwendet werden, Frequenzen oberhalb 20 kHz abzutrennen. Im DSD-Format ist der Frequenzgang auf 100 kHz ausgeweitet, mit einem Dynamikbereich von 120 dB im hörbaren Frequenzbereich. Kurzum, DSD ermöglicht die direkte Aufzeichnung eines sehr präzisen, hochauflösenden Datenstroms, der dann in exzellenter Klangqualität wiedergegeben werden kann. Namhafte Toningenieure und Tonmeister wissen die außergewöhnliche Qualität der DSD-Technik schon länger zu schätzen. Viele haben bereits signalisiert, daß DSD alle Leistungsmerkmale eines zukunftsweisenden hochauflösenden Tonstandards besitzt. Es wurden drei Super-Audio-CD-Typen festgeschrieben: einschichtig (single layer), doppelschichtig (dual layer) und Hybrid. Eine einschichtige Disc besteht aus einer einzigen High Density (HD)-Schicht mit 4,7 Gbyte Speicherkapazität. Die doppelschichtige Disc enthält zwei dieser Schichten mit einer Gesamtkapazität von 8,5 Gbyte. Die Hybrid-Disc enthält eine HD-Schicht und eine CD-Schicht, die eine Wiedergabe in herkömmlichen CD-Playern ermöglicht. Die einzelnen Musikfirmen können wählen, welche SACD sie produzieren möchten. Zum zweiten die DVD-Audio, die Musiksignale bis zu 1000-mal feiner auflöst als eine Musik-CD herkömmlicher Art. In jedem Fall wird eine DVD-Audio-tauglicher Player erforderlich sein. Technik-Zitat: So wird bei DVD Audio linear codiert, und zwar mit Abtastraten von 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 und 192 kHz. Eine maximale Datenrate von 9,6 Mbit/s ist möglich. Damit ist allerdings klar, dass DVD Audio nicht in der Lage ist, für alle der maximal sechs möglichen Kanäle (5.1 Surround-Klang) die maximale Abtastrate (192 kHz) und die maximale Wortbreite (24 Bit) gleichzeitig zu verwenden. Es ist aber technisch möglich, die Abtastraten und die Wortbreiten für die Front- und die Surroundkanäle sowie den Subwooferkanal unterschiedlich zu codieren. Der Nutzen dieser Funktion wird beispielsweise bei Konzertaufnahmen deutlich: Die Frontkanäle dienen der Musikreproduktion, die Surroundkanäle aber ausschließlich der Abbildung des Raums und dem Klatschen des Publikums. In einem solchen Fall versieht der Masteringtechniker die Frontkanäle mit einer höheren Auflösung und Abtastrate als die Surroundkanäle, an die geringere Anforderungen gestellt werden. In der Praxis aber sind meist gleiche Abtastraten bei 5.1-DVD Audio-Discs zu beobachten (entweder 96 kHz/24-Bit oder 48 kHz/24-Bit pro Kanal). Setzt man eine lineare Pulse Code Modulation (PCM)-Codierung voraus, so ergibt sich bei einer Single-Layer-DVD (DVD-5) bei Stereoausgangsmaterial und einer 48 kHz-Abtastrate sowie einer Wortbreite von 24 Bit eine Abspielzeit von 258 Minuten. Bei einer DVD-9 (Eine Seite, zwei Layer, das meistgebräuchliche Format für Spielfilme auf DVD Video) wächst die Spielzeit auf 469 Minuten an. Erhöht man die Abtastrate auf das bei DVD Audio mögliche Maximum von 192 kHz, bleiben im Falle DVD-5 noch 64 und im Falle DVD-9 noch 117 Minuten übrig. Dies gilt für eine Stereo-Aufnahme, anders sieht es im Mehrkanalmodus aus. Hier ist es zwar, wie schon erwähnt, wegen der maximalen Datenrate nicht möglich, mit einer Abtastfrequenz von 192 kHz zu arbeiten, 96 kHz, kombiniert mit einer Wortbreite von 24 Bit, sind aber realisierbar. Nutzt man dies aus, bliebe bei einer LPCM-DVD noch eine Spielzeit von 43 Minuten (DVD-5) beziehungsweise 78 Minuten auf einer DVD-9. Zu wenig, so die einhellige Meinung der DVD Audio-Macher, also musste die Spielzeit erhöht werden - aber bitte nicht mit Hilfe eines verlustbehafteten Komprimierungsverfahrens. Im Computerbereich sind verlustfreie Packing-Verfahren nichts besonders. Viele PC-Anwender werden das Programm "WinZip" kennen, mit dessen Hilfe Dateien effektiv "gepackt", das heißt in der Dateigröße reduziert werden können, um so den Versand via e-mail oder das Abspeichern auf einer CD-R oder einer Diskette zu erleichtern. Nach dem "Entpacken" des Programms ist dann wieder alles im Ursprungszustand, also kein Verlust ist durch das "packen" von Daten entstanden. Nach diesem Prinzip arbeitet nun auch "Meridian Lossless Packing", kurz MLP genannt. Hier ist das decodierte Audiosignal mit dem PCM-Signal bitidentisch, MLP decodiert mit hoher Präzision Bit für Bit. Wie stark komprimiert wird, hängt vom Programmmaterial und von den eingestellten Parametern ab. Umso höher die Bitrate und die Auflösung, umso höhere Bitraten lassen sich erreichen. Gebräuchlich sind Kompressionswerte zwischen 1,3 und 1,7 erreicht, aber teilweise auch deutlich höhere Werte bis zu 50 Prozent. Anders ausgedrückt: MLP kann die Spielzeit einer DVD Audio von 25 bis 55 Prozent erhöhen. Liegt eine DVD Audio im Surroundformat vor, muss alternativ auch noch ein Stereosignal bereitstehen, um die Kompatibilität auch zu einer hochwertigen HiFi-Anlage sicherzustellen. Hier können zwei unterschiedliche Wege unterschiedlicher Güte beschritten werden: Der ein, klanglich weniger überzeugende Weg ist die Umkehrung der von Dolby ProLogic bekannten Matrixarbeit. Während bei ProLogic mit Hilfe einer Matrix aus den zwei Kanälen, in denen der Centerkanal und der monoaurale Kanal für die Surroundlautsprecher mitverschlüsselt sind, die vier Kanäle gewonnen werden, nutzt man hier ein Matrixverfahren, um aus dem Surround- ein Stereosignal zu gewinnen. Diese Verfahren ist auch vom sogenannten Downmix bei Dolby Digital bekannt. Die Qualität aber stellt den anspruchsvollen Musikliebhaber nicht zufrieden. Daher gibt es auch noch einen zweiten Weg, nämlich eine vollkommen unabhängig abgemischte Stereospur anzubieten. Über das Menü am DVD Audio-Player kann die Tonspur, die wiedergegeben werden soll, ausgewählt werden. Inzwischen gibt es auch schon Hybrid-Player, die CD, DVD-Video, SACD und DVD-Audio wiedergeben können. Kosten derzeit aber mindestens 1000 Euro. Nachteil ist bei beiden neuen Verfahren, dass man den Mehrkanalton NICHT digital an seinen Dolby-Digital-tauglichen Mehrkanalverstärker übergeben kann. Das Signal geht nur analog gewandelt als 5.1-Kanal-Verbindung zum Verstärker. Man kann also das Signal auch nicht so einfach digital auf den PC überspielen, was natürlich klasse wäre. Sind und Zweck ist natürlich zu verhindern, dass digitale (Raub-)Kopien erstellt werden. Dank des neuen Urheberrechtsschutzgesetzes in Deutschland darf man solche Kopierschutzmechanismen nicht legal aushebeln - auch nicht für den ansonsten erlaubten Privatgebrauch. Die Musikindustrie freuts natürlich, da kaufkräftige Käufer sich schon jetzt auf die neuen Techniken stürzen.

26. April 2003, 15:04	#3
Lucy Beiträge: n/a	Soo viele Info's für so eine kleine Scheibe. Sehr beindruckend.. natürlich hätte ich das meisste auch gewusst Ich war heute ein bisschen in Frankreich. Da heissen die Dinger Graveur CD hehe, ich fand's lustig...