Der Aufbau
Die Datenspeicherung erfolgt bei einer CD/CD-ROM digital in Form von sogenannten Pits. Das sind Vertiefungen in der Oberfläche. Die Spuren sind nur 0,6 tausendstel Millimeter breit.
Die Pits werden in die Kunststoffinnenlage der CD gepresst. Trifft beim Abtasten der Spur nun der Laserstrahl einen Pit, so wird er anders abgelenkt als wenn er von der ebenen Fläche reflektiert wird, der Unterschied in der Reflexion wird elektronisch ausgewertet.
Die Kodierung der Töne bei der Musik-CD sieht 44.100 Abtastungen
pro Sekunde vor. Jede Abtastung oder Sample wird als 16 bit Wort gespeichert.
Auf einer Musik-CD finden somit ca. 700 Megabyte an Daten Platz.
Die CD und ihre Standards
Audio-CD
Vor über zehn Jahren wurden die Standards für eine Audio-CD definiert. Dieser Standard wurde im sogenannten "Red-Book" niedergeschrieben und ist die Grundlage aller CDs.
Das "Red-Book" beschreibt, wie eine Audio CD aufgebaut sein muß. Die komplette CD wird dabei in gleich große Datenblöcke von jeweils 2.352 Bytes aufgeteilt. Musik wird mit 44,1 kHz gesampled (also in digitale Werte zerlegt).
Wegen der Stereoaufzeichnung fällt die doppelte Datenmenge an. Ein Datenblock von 2.352 Bytes entspricht exakt einer Spieldauer von 1/75 Sekunden. Jeder Datenblock unterteilt sich wiederum in 98 Frames, in denen die Einzeldaten mit einer bestimmten Fehlerkorrektur gespeichert sind.
Fehlererkennung und Korrektur arbeiten bei der Audio CD nach sogenannten CIRC-Kodierung (Cross Interleaved Reel Solomon Code). Später, genauer gesagt 1987, wurde aus den Definitionen im "Red-Book" die Norm IEC 908 entwickelt, die verbindlich ist für 120 mm- und 80 mm-CDs.
Die Red-Book Eckdaten:
Spielzeit max. 74 Minuten
Anzahl logischer Stücke 99
Kanäle 2 = Stereo
Abtastfrequenz 44,1 KHz
Nutz-Bytes pro Sektor 2.352
Error-Correction-Bytes/Sektor 784
Kontrollbytes pro Sekor 98
CD+G und CD+MIDI
CD+G steht für CD und Graphik. Zusätzlich zum Red-Book wurden 3.600 Bytes pro Sekunde für Graphik-Informationen bzw. für Texte untergebracht.
Diese Informationen können parallel zur Musik auf einem Fernseher wiedergegeben werden.
Gleiches gilt für CD+MIDI. Bei diesem Verfahren sollten
Midi-Informationen parallel zur Musik an Midi-Geräte weitergeleitet werden.
Beide Verfahren haben sich aber nicht durchgesetzt.
CD-I
1987 wurde im "Green Book" die CD-I definiert. 1992 erfolgte die Markteinführung.
CD-I erfordert neben einem speziellen CD-Player zusätzlich ein TV-Gerät. Die CD-I ist insbesondere als Marketing-Medium äußerst interessant. CD-I erlaubt es z.B. komplette Firmen- und Produktionsinformationen in Wort, Bild und Video abzulegen und durch den Nutzer am Point of Information (POI) oder Point of Sales (POS) abzurufen.
Ein Steuerprogramm (ebenfalls auf der CD-I) sorgt für die Führung durch die Präsentation. Die Benutzerinteraktion kann über Bildschirm und Tastatur aber auch per Touch-Screen erfolgen.
Portable CD-I Player sind besonders für den Außendienst geeignet. Anschlußmöglichkeiten an TV-Geräte oder Video-Beamer sind vorhanden.
Grundsätzlich sind CD-I Anwendungen auch mit CD-ROM und einem Farb-Notebook realisierbar, die Investitionskosten sprechen eindeutig für CD-I.
Steht einfache Handhabung und Akzeptanz bei computererfahrenen Nutzern im Vordergrund, ist wiederum die CD-I der eindeutige Sieger. Nachteilig für eine weitreichende Verbreitung dieses CD-Formates sind die hohen Entstehungskosten für interaktive Programme.
CD-ROM
Das "Yellow-Book" beschreibt die CD-Rom. Dabei sind 2 Modi zu unterscheiden.
Modus I Modus II
Nutzdaten/Sektor 2.048 Bytes 2.336 Bytes
Error Correction 784 + 280 Bytes 784 Bytes
Synchron Bytes/Sektor 12 12
Kontrollbytes/Sektor 98 98
Header-Bytes 4 4
Fehlerrate 10 - 12 10 - 8
Übertragungsrate 150 KByte/s 171 KByte/s
Grundsätzlich ist die CD-ROM wie eine Audio-CD aufgebaut. Die Lesegenauigkeit beträgt statistische 10 - 8. Das heißt, das bei 100 Mio Bytes eine Byte fehlerhaft und nicht korrigierbar ist.
Bei ca. 700 KB Kapazität sind das 6 bis 7 falsche Bytes.
Bei Musik werden Sie die Fehler nicht hören; bei reinen Daten kann dies
jedoch katastrophale Folgen haben.
Modus 1 garantiert maximal einen Fehler auf ein Gigabyte. Das ist akzeptabel.
CD-ROM/XA
XA steht für Extendet Architecture. Microsoft machte hier seinen Einfluß geltend und das Green-Book der CD-I stand Pate.
Zusätzlich zu allgemeinen Daten wurden Multimediainformationen wie Sprache/Musik und Video in speziell kodierter Form zugelassen. Die Audio-Daten werden komprimiert.
Die gemessen an der Audio-CD geringere Klangqualität führt zu erheblicher Ausweitung der Spielzeit. Es werden drei Level unterschieden:
Level A Level B Level C Audio-CD
Abtast-Freq.
in kHz 37,8 37,8 18,9 44,1
Bits/Kanal 8 4 4 16
Kompression 1:2 1:4 1:8 keine
Spielzeit Mono 4:48 9:36 19:12 -
Spielzeit Stereo 2:24 4:48 9:36 1:14
Heutige CD-ROM Laufwerke sind XA-fähig und werden auch als Multimode-Laufwerke bezeichnet.
CD-R
Die beschreibbaren CDs (CD-R = CD-Recordable) werden im "Orange Book" definiert. Dieser 1990 veröffentliche Standard beschreibt einerseits magneto-optische Speichermedien (sogenannte CD-MO), wobei die inneren Tracks einer CD-MO wie eine "normale" CD genutzt werden können.
Andererseits beschäftigt sich das Orange Book aber auch mit Festlegung der CD Write Once (besser bekannt als CD-R or CD-WORM). Das Orange Book legt sowohl single-session- als auch multi-session-CD-R fest.
CD-R können einmal in einem speziellen Gerät beschrieben werden und auf Standard-Playern gelesen werden.
Die Schreiber des "Orange Books" haben sich zum ersten
Mal Gedanken darüber gemacht, wie zu verfahren ist, wenn eine CD nicht
gepresst, sondern z.B. in einem CD-Brenner geschrieben werden soll.
Photo-CD
Kodak führte 1992 die CD-ROM als Speicher für Fotos ein. Technisch gesehen ist die Photo-CD eine CD-ROM/XA.
Das bedeutet, daß alle neuen CD-ROM Laufwerke Photo-CD fähig sind. Für ältere Abspielgeräte gibt es Treibersoftware, die zumindest für eine Single-Sessionfähigkeit sorgt.
Sie können Ihre Negative (bis zu 100 Stück) beim Fotohändler digitalisieren und auf eine CD "brennen" lassen. Zusätzlich zu den Fotos wird ein Verzeichnis angelegt.
Die Single-Session Laufwerke können leider nur das erste Verzeichnis finden. Sie müssten alle Photos "in einem Rutsch" auf die Scheibe bringen lassen.
(quelle:docdata2004)