DVD, Audio-DVD, Video-DVD und DVD-ROM
Die DVD ist ebenso wie die CD ein optischer Datenträger, unterscheidet sich von ihr aber in einigen wesentlichen Punkten. Hier erfahren Sie mehr über dieses Speicherformat.
- Vorstellung der DVD
- Physische Struktur
- DVD-Standardformate
- Standardformate für beschreibbare DVDs
- DVD-R und DVD-RW
- DVD+R und DVD+RW
- Unterschiede zwischen DVD+ und DVD-
- DVD DL
- Logische Struktur
- Datei- und Verzeichnissystem
- Struktur einer Video-DVD
- Unterschied zwischen DVD und Blu-ray-Disk
- Zonen für DVDs
Vorstellung der DVD
Die DVD (Digital Versatile Disc, zu Deutsch digitale vielseitige Scheibe) ist eine Alternative zur Compact Disc (CD), hat aber eine sechsmal höhere Kapazität als eine CD (das gilt für den einfachen DVD-Träger von geringer Kapazität, einseitig und einschichtig).
Das DVD-Format ist vorgesehen als Universal-Speicherträger, während die CD ursprünglich nur als Audio-Träger geplant war. Eine DVD kann Daten zufallsbedingt adressierbar und zugänglich zu machen (auf nicht sequenzielle Art). Sie besitzt eine komplexe Struktur, die eine umfangreiche Interaktivität ermöglicht, aber die Verwendung von hochentwickelten Mikroprozessoren voraussetzt.
Das DVD-Format wurde ursprünglich (ab dem 15. September 1995) von einem Konsortium von zehn Firmen der Multimedia-Welt getragen: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner und Toshiba. Ab 1997 übernahm ein neues Konsortium mit dem Namen DVD Forum die Rolle des ursprünglichen Konsortiums.
Eine DVD kann leicht mit einer CD verwechselt werden, da beide Träger Plastikscheiben von 12 Zentimetern Durchmesser und 1,2 Millimetern Dicke sind und ihr Ablesen auf der Benutzung eines Laserstrahls beruht. Allerdings benutzen CDs einen Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 780 Nanometer (nm), während DVD-Brenner einen Rotlaser mit einer Wellenlänge von 635 nm oder 650 nm verwenden. Außerdem benutzen CD-Player meist eine Linse mit einer Brennweite von 0,5 Millimetern, während DVD-Player sich auf eine Linse stützen, deren Brennweite 0,6 beträgt. So besitzen die DVD auch Gruben, deren Mindestgröße bei 0,40 Mikrometer (µm) liegt, bei einem Abstand von 0,74 µm, gegen 0,834 µm und 1,6 µm für die CD.
Der Vorteil der DVD liegt hauptsächlich in ihrer Speicherkapazität, die aus ihr den Video-Träger schlechthin macht. Eine DVD mit 4,7 GB ermöglicht es, mehr als zwei Stunden komprimierte Videodaten in MPEG-2 (Motion Picture Experts Group) zu speichern, ein Format, mit dem die Bilder komprimiert werden können, aber trotzdem eine hohe Bildqualität behalten.
Physische Struktur
Die DVD gibt es in einfach beschichteter Version und doppelt beschichtet als DL (dual layer). Letztere bestehen aus einer halbdurchsichtigen und halbreflektierenden Schicht auf Goldbasis und einer reflektierenden und lichtundurchlässigen Schicht auf Silberbasis, getrennt durch eine Verbindungsschicht (bonding layer). Um beide Schichten lesen zu können, verfügt das Laufwerk über einen Laser, der seine Intensität, Frequenz und Brennweite ändern kann: Bei geringer Intensität wird der Strahl von der oberen, goldenen Oberfläche reflektiert. Bei einer höheren Intensität durchdringt der Strahl die erste Schicht und wird von der inneren, silbernen Schicht reflektiert.
Die untere, silberne Schicht hat jedoch eine geringere Dichte. Außerdem wird die Information dort umgekehrt gespeichert, auf einer umgekehrten Spirale, um die Latenzzeit beim Übergang von einer Schicht auf die andere zu reduzieren.
Ferner gibt es die DVD in einseitiger oder zweiseitiger Version, so wie die Vinyl-Schallplatten. In letzterem Fall wird die Information auf beiden Seiten des Trägers gespeichert.
Man unterscheidet allgemein vier große DVD-Trägerfamilien, die je nach ihren physischen Merkmalen verschiedene Kapazitäten besitzen:
| Trägertyp | Eigenschaften | Kapazität | Entsprechende Musikspielzeit | Entsprechende CD-Anzahl |
|---|---|---|---|---|
| CD | 650 MB | 1 h 14 min. | 1 | |
| DVD-5 | einseitig, einschichtig | 4,7 GB | 9 h 30 min. | 7 |
| DVD-9 | einseitig, doppelschichtig | 8,5 GB | 17 h 30 min. | 13 |
| DVD-10 | doppelseitig, doppelschichtig | 9,4 GB | 19 h | 14 |
| DVD-17 | doppelseitig, doppelschichtig | 18 GB | 35 h | 26 |
DVD-Standardformate
Die offiziellen Spezifizierungen der DVD werden in fünf Büchern definiert:
das Buch-A (Book A) für die DVD-ROM;
das Buch-B (Book B) für die Video-DVD;
das Buch-C (Book C) für die Audio-DVD;
das Buch-D (Book D) für die beschreibbare DVD-R (recordable) und die wiederbeschreibbare DVD-RW (rewritable). Das Format DVD-R ist ein einmal beschreibbares Format (Write-once), während das Format DVD-RW ein wiederbeschreibbares Format ist, mit dem es möglich ist, Daten zu löschen oder zu ändern, dank einer Phase, die ihren Zustand ändern kann;
das Buch-E (Book E) für die wiederbeschreibbare DVD-RAM (DVD Random Access Memory). Die DVD-RAM ist ein wiederbeschreibbarer Träger, der eine Phasenwechseltechnologie zur Datenaufnahme verwendet. Die DVD-RAM sind tatsächlich Kartuschen, die aus einem Gehäuse und einer DVD bestehen. Manche Kartuschen sind abnehmbar, damit das Ablesen der DVD-RAM in Privathaushalten üblichen DVD-Playern gewährleistet ist.
Standardformate für beschreibbare DVDs
Es gibt derzeit drei Formate für beschreibbare DVDs:
DVD-RAM von Toshiba und Matsushita. Es handelt sich um ein Format, das hauptsächlich in Japan verwendet wird.
DVD-R bzw. DVD-RW, getragen vom DVD Forum. DVDs im Format DVD-R sind einmal beschreibbar, während DVDs im Format DVD-RW wiederbeschreibbar sind und bis zu rund 1.000 Aufnahmevorgänge erlauben. Die Formate DVD-R und DVD-RW bieten eine Gesamtkapazität von 4,7 GB.
DVD+R bzw. DVD+RW, getragen von Sony und </ital>Philips</ital> innerhalb der DVD+RW-Allianz, der zusätzlich noch die Firmen Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi/Verbatim, Ricoh, Thomson und Yamaha angehören.
Diese drei Formate sind trotz vergleichbarer Leistungen nicht untereinander kompatibel. Das Format DVD-RAM wird nicht detailliert ausgeführt, da es hauptsächlich in Japan benutzt wird. Die Formate DVD-R(W) und DVD+R(W) sind in Europa weit verbreitet.
DVD-R und DVD-RW
Das Format DVD-R bzw. DVD-RW basiert auf der sogenannten Pre-Pit-Technik. So wie die beschreibbaren CDs (CD-R) benutzen die beschreibbaren und wiederbeschreibbaren DVDs eine auf den Träger vorgebrannte Spirale (pre-groove), die sich nach einer Sinuskurve wellt, die Wobble genannt wird. Mit der Pregroove kann die Positionierung des Schreibkopfes auf dem Träger definiert werden (tracking), während die Schwingungsfrequenz es dem Brenner ermöglicht, seine Geschwindigkeit anzupassen.
Die Adressierinformationen (Position der Daten) werden allerdings über die auf den Träger vorgebrannten Gruben definiert, in den Vertiefungen (lands) zwischen den Rillen (grooves) der Platte. Das Verfahren nennt man LPP (land pre-pits).
Die Pre-Pits sind also ein zweites Signal, das zur Positionierung der Daten dient. Wenn der Laser einem Pre-Pit begegnet, erscheint ein Hochpunkt im Ausmaß der Schwingungen, der dem Brenner angibt, wo die Daten gebrannt werden sollen. Die Spezifikationen der DVD-R geben an, dass ein Pre-Pit eine Länge von mindestens einer Periode (1T) besitzen muss.
Das Format DVD-R/DVD-RW bietet Fehlerverwaltungsfunktionen an, hauptsächlich auf Software-Basis (Persistent-DM und DRT-DM).
DVD+R und DVD+RW
Das Format DVD+R bzw. DVD+RW benutzt eine Spirale, deren Schwingung (Wobble) über eine sehr viel höhere Frequenz verfügt als die DVD-R (817,4 kHz für die DVD+R gegen 140,6 für die DVD-R). Außerdem nimmt sie die Adressierung dank einer Modulation der Schwingungsphase vor, das heißt eine Codierung durch Umkehrung der Phase, genannt ADIP (Address in pre-groove). Die Umkehrung der Phase erscheint alle 32 Perioden (32T).
Das Format DVD+RW bietet ein Fehlerkorrekturfunktion an, genannt DVD+MRW (Mount Rainier for DVD+RW), mit der defekte Blöcke markiert werden können. Wenn sich lesbare Daten auf diesem Block befinden, ermöglicht es ein Mechanismus, diese auf einen gesunden Block zu verschieben und das Datei-Zuordnungsverzeichnis zu aktualisieren (man spricht dann von Logical to Physical
Address Translation).
Eine Hintergrundsüberprüfung ist außerdem in den Spezifikationen vorgesehen. Sie erlaubt es zu überprüfen, ob Fehler auf der Platte bestehen, ohne dass das Laufwerk aktiv ist. Der Benutzer kann trotzdem den Träger jederzeit lesen oder auswerfen - in diesem Fall wird die Überprüfung fortgesetzt, sobald das Laufwerk wieder in Funktionsbereitschaft ist.
Unterschiede zwischen DVD+ und DVD-
Die von der DVD+R verwendete Adressierungsmethode (Phasenmodulation) besitzt allgemein eine bessere Resistenz gegenüber elektromagnetischen Störungen als die Pre-Pits-Methode. Während des Brennvorgangs muss der Brenner auch die Pre-Pits lesen, um die Daten ordnungsgemäß auf dem Träger zu positionieren. Das vom Laser ausgehende Licht kann allerdings zu Störungen führen.
Angesichts der Periode, die der Länge eines Pre-Pits entspricht (1T), sind die Pre-Pits außerdem umso schwerer zu finden, je höher die Lesegeschwindigkeit ist. Es ist also nicht verwunderlich, dass der erste kommerzialisierte Brenner 16x im Format DVD+RW war.
So verfügt das Format DVD+R(W) - mit neueren Spezifikationen - über bessere Leistungen sowie zusätzliche Funktionen. Das Format DVD-R(W) ist jedoch vom DVD-Forum ratifiziert und entspricht dem ursprünglichen Format, so dass die meisten Lesegeräte, vor allem für den privaten Gebrauch, kompatibel sind.
DVD-Brenner nehmen meist beide Plattenformate an. Abschließend kann man sagen, dass das Format DVD-R(W) wegen seiner besseren Kompatibilität mit üblichen Lesegeräten für Video-DVDs vorzuziehen ist, während das Format DVD+R(W) Vorteile für die Herstellung von Daten-DVDs mit sich bringt.
DVD DL
Der Begriff DVD DL (DVD Dual Layer) bezeichnet die beschreibbaren, doppelschichtigen DVDs. Diese Träger bieten eine größere Speicherkapazität als die einfachen, einschichtigen DVDs und verwenden eine Technologie, die sich der DVD-9 (DVD doppelschichtig gepresst) annähert.
Logische Struktur
Eine DVD besteht hauptsächlich aus drei Zonen, die die Informationszone (information area) darstellen.
Die Zone Lead-in Area (manchmal LIA abgekürzt) enthält ausschließlich Informationen, die den Inhalt des Trägers beschreiben. Diese Informationen sind im TOC (Table of Contents, also Inhaltsverzeichnis) gespeichert. Die Zone Lead-in ist dazu da, dass der CD-Player die spiralförmigen Vertiefungen verfolgen kann, um sich mit den Daten zu synchronisieren, die sich in der Programmzone befinden.
Die Programmzone (Program Area) ist die Zone, die die Daten enthält.
Die Zone Lead-Out (manchmal LOA abgekürzt) enthält Nulldaten (Pausen bei einer Audio-DVD) und markiert das Ende der CD.
Eine beschreibbare DVD enthält - zusätzlich zu den drei oben beschriebenen Zonen - eine Zone, die als PCA (Power Calibration Area) bezeichnet wird, sowie eine Zone RMA (Recording Management Area), die sich vor der Lead-In-Zone befindet.
Die PCA kann wie eine Testzone für den Laser aufgefasst werden, damit er seine Leistung an den Trägertyp anpassen kann. Dank dieser Zone ist es möglich, Rohträger zu kommerzialisieren, die verschiedene organische Farbstoffe und reflektierende Schichten verwenden. Bei jeder Kalibrierung notiert der Brenner, dass er einen Test gemacht hat. Maximal 99 Tests pro Medium sind erlaubt.
Datei- und Verzeichnissystem
DVDs benutzen das Dateisystem UDF (Universal Disk Format). Um eine gewisse Kompatibilität mit älteren Betriebssystemen aufrechtzuerhalten, ist ein hybrides Dateisystem entwickelt worden, genannt UDF Bridge, welches sowohl UDF als auch das von CD-ROMs benutzte Dateisystem ISO 9660 unterstützt. DVD-Video- und DVD-Audio-Player unterstützen allerdings nur das UDF-System.
Struktur einer Video-DVD
Eine Video-DVD kann Daten enthalten, die für private DVD-Player bestimmt sind, sowie zusätzliche Daten, die am Computer gelesen werden können.
Eine Video-DVD besitzt eine hierarchische Organisation in Verzeichnisse, in denen Audio und Videodaten gespeichert werden. Sie beruht gewöhnlich auf der folgenden Struktur:
Das Hauptverzeichnis, genannt VIDEO_TS (Video Title Sets), ist für die Dateien der Video-DVD bestimmt.
Das Verzeichnis AUDIO_TS betrifft die Audio-DVD, wird aber von manchen herkömmlichen DVD-Playern verlangt.
JACKET_P enthält die Bilder des DVD-Umschlags. Man kann außerdem auch noch andere Verzeichnisse hinzufügen, die am Computer gelesen werden können.
Im Verzeichnis VIDEO_TS befinden sich die folgenden Elemente:
Der Video-Verwalter oder VMG (Video Manager) enthält meist das oder die Einführungsvideos sowie das Menü mit dem Zugang zu den anderen Video-Titeln (inbegriffen die Untermenüs).
Eine oder mehrere Gruppen von Video-Titeln oder VTS (video titles sets) beinhalten die Video-Titel. Die Video-Titel entsprechen Filmen, Videos oder Alben. Ein Titel besteht aus einer Gruppe von Video-Objekten oder VOBS (Video Object Block Sets), die wiederum bestehen aus:
einer Kontrolldatei oder VTSI (Video Title Set Information), die Navigationsdaten enthält;
einer Kopie vom VTSI oder VTSI Backup;
einem oder mehreren Video-Objekten oder VOB (Video Object Block). Das Video-Objekt VOB ist das Basiselement der DVD. Es enthält die Video- und Audiodaten und die Multiplexbilder im Format MPEG2. Eine VOB-Datei kann von einer Video-Lese-Software gelesen werden, indem die Erweiterung in MPG geändert wird. Die Spezifizierungen der DVD erlauben nicht, dass eine VOB-Datei mehr als ein Gigabyte wiegt. Jeder VOB besteht selbst aus Zellen (cells), die die verschiedenen Video- oder Audio-Clips darstellen, aus denen der VOB besteht, zum Beispiel die Video-Kapitel oder die Tracks auf einem Album.
Eine DVD kann bis zu 99 Titel enthalten (VTS), jeder unterteilt in bis zu zehn Kapitel.
So enthält das Verzeichnis VIDEO_TS gewöhnlich drei Dateitypen mit folgenden Erweiterungen:
IFO mit den Navigationsinformationen (entspricht dem Video Manager);
VOB enthält die Video-Flüsse, die verschiedenen Audio-Kanäle
sowie die Untertitel eines Video-Titels;
BUP (Backup) enthält eine Sicherungskopie der IFO-Dateien für den Fall, dass diese unlesbar wären.
Eine besondere Datei, genannt VIDEO_TS.IFO (wobei IFO Information bedeutet), enthält die für das Lesegerät nötigen Informationen zur Anzeige des Hauptmenüs. Sie wird von der Datei VIDEO_TS.VOB begleitet, die den einführenden Animationsclip sowie eine Sicherungskopie (genannt VIDEO_TS.BUP) enthält.
Unterschied zwischen DVD und Blu-ray-Disk
Der Unterschied zwischen der Blu-ray-Disk und der DVD ist die atemberaubende Bildqualität der Blu-ray. Diese bietet eine bis zu fünfmal höhere Auflösung als eine DVD. Zudem ist die Audioqualität bei Blu-rays wesentlich hochwertiger. Die Blu-ray-Disc hat eine höhere Speicherkapazität als eine DVD. Auf insgesamt 25 Gigabyte (Single Layer) bzw. 50 Gigabyte (Double Layer) können einfach viel mehr Daten und Informationen gespeichert werden, die zur Qualitätsoptimierung beitragen.
Zonen für DVDs
Video-DVDs sind dafür bestimmt, nur in gewissen Teilen der Welt gelesen werden zu können. Diese Zonenaufteilung war ursprünglich dazu gedacht, die Verbreitung von Raubkopien zu begrenzen. So ist es theoretisch unmöglich, eine DVD einer Zone zu lesen, wenn man sich in einer anderen befindet. Allerdings können so gut wie alle DVD-Computerlaufwerke und eine große Anzahl von herkömmlichen DVD-Playern mit Dienstprogrammen sozusagen "entzont" werden.
Foto: © danielmenr - 123RF.com
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