Die Evolution optischer Speichermedien - Entwicklungspotential nach Blue-Ray

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Name des Autors / der Autoren: Alexander Grüner
Titel der Arbeit: "Die Evolution optischer Speichermedien - Entwicklungspotential nach Blu-ray"
Hochschule und Studienort: FOM Düsseldorf


Inhaltsverzeichnis


1 Einleitung

Seitdem Daten digital gespeichert werden, geschah dies hauptsächlich auf magnetischen Medien, da diese einerseits für Ihre hohe Datensicherheit und ihre lange Lebensdauer bekannt waren und andererseits, weil es zunächst noch keine wirkliche Alternative gab. Die Anfänge hatten die Optischen Speichermedien allerdings nicht, wie häufig vermutet wird, in der Computerbranche, sondern zunächst in der Musikbranche der Unterhaltungsindustrie. Da die Audiodaten zunächst auf Magnetbändern (Audiokasetten) gespeichert wurden und da dies analog geschah, gab es zwei wesentliche Probleme: Die Audiobearbeitung war relativ aufwendig, da hierfür zwangsläufig mehrere Speichermedien benutzt werden mussten und durch die physische Abtastung der Magnetbänder beim Abspielen dieser, was relativ häufig geschah, da es sich ja um ein Konsumgut handelte, kam es zu einem hohen Verschleiss. Demnach war eine Alternative von Nöten, welche einerseits kostengünstig zu produzieren sein musste, denn das Produkt sollte ja für die Massenproduktion tauglich sein und andererseits eine einfachere Vervielfältigung seitens des Herstellers erlaubte. Dies führte letztendlich zu der Entwicklung der optischen Speichermedien, welche auch den Weg in die Computerbranche, als alternatives Speichermedium, fanden. In dieser Hausarbeit wird die Evolution dieser optischen Speichermedien behandelt, wobei in der hier behandelten Evolution, einige Schritte ausgelassen werden, da diese entweder in der heutigen Praxis keinerlei Relevanz mehr haben oder keine wirklich evolutionären Entwicklungen darstellten. wurde darauf verzichtet, auf die Evolution hybrider Speichermedien, wie beispielsweise die Magneto-Optical Disc (MO-D), einzugehen, da es sich bei diesen Speichermedien um keine rein optischen Speichermedien handelt. Ziel dieser Arbeit ist es, dem Leser einen Überblick über die wesentlichen Entwicklungen der optischen Speichermedien, bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften, ihrer Speicherkapazität sowie der verwendeten Technik, zu verschaffen sowie abschließend noch die Tauglichkeit der optischen Speichermedien als Langzeitspeichermedium zu überprüfen.

2 Grundstein moderner, optischer Speichermedien - Compact Disc

Grundstein moderner, optischer Speichermedien - Compact Disc Die Compact Disc (CD) entstand 1982 aus einer Zusammenarbeit zwischen den Unternehmen Philips[1] und Sony[2]. Grund für die Zusammenarbeit war zum einen, das mögliche Ausnutzen von Synergieeffekten aufgrund der verschiedenen Spezialisierungen von Philips und Sony. Zum anderen fehlte ein Standard, welcher festlegte, wie Daten auf einer optischen Bildplatte (optical disc) strukturiert sein sollen. Spezifiziert wurde „die erste CD“ als Compact Disc Digital Audio System (CD-DA), da sich ihr Anwendungsbereich auf die Speicherung von Audiodaten beschränkte. Die Ausdehnung des Anwendungsbereichs der CD als optisches Speichermedium begann erst 3 Jahre später (1985) mit der Einführung des CD-ROM Standards. Hierzu später mehr. Im Folgenden wird zunächst der physikalische Aufbau sowie die Speicher- und Auslesetechnik einer CD und ihrer Daten, erläutert. An dieser Stelle wird bewusst genauer auf den physikalischen Aufbau sowie die Speicher- und Lesetechnik der Compact Disc eingegangen, da diese sich im Laufe der Zeit kaum verändert hat und somit immer noch, auch bei aktuellen Speichermedien, wie der Digital Versatile Disc, der Blu-ray Disc und der High Definition Digital Versatile Disc, Anwendung findet.

2.1 Physikalischer Aufbau & Speichertechnik

Abbildung 1: Physikalischer Aufbau einer CD
Abbildung 1: Physikalischer Aufbau einer CD

Physikalisch sind alle (read-only) CDs gleich aufgebaut, wobei sich der logische Aufbau, die Sektorierung, von CD-Format zu CD-Format unterscheidet. CDs bestehen aus vier Schichten, welche zusammen eine Gesamttiefe von \approx1,2 mm ergeben (Bottom-Up Sicht):

  1. Schicht: Polycarbonatschicht(\approx1,2 mm), dient als eigentliche Informationsträgerschicht, auf ihr sind die Pits und Lands eingeprägt.
  2. Schicht: Aluminiumschicht (\approx50-70 nm), dient als Reflexionsschicht zur Reflektion des Laser Strahls
  3. Schicht: Acryllackschicht (\approx5 μm), Dient zum Schutz der Aluminiumschicht vor äußeren Einflüssen
  4. Schicht: Label/Etikett

Die eigentlichen Daten befinden sich auf der Polycarbonatschicht der CD, in Form von Pits und Lands. Bei einem „Pit“ handelt es sich um eine Vertiefung auf der Polycarbonatschicht der CD, während ein „Land“ die Ebene der Polycarbonatschicht bezeichnet, vergleichbar mit einer Straße, auf welcher sich Schlaglöcher befinden. Ein Land wäre hier die Straßenebene und die Schlaglöcher würden die Pits darstellen. Die Bezeichnung der Pits und Lands basiert allerdings auf der Sichtperspektive Label\RightarrowPolycarbonatschicht. Beim Lesen der Daten ist genau das Gegenteil der Fall: Ein Land repräsentiert hier eine Vertiefung und ein Pit die Normalebene. Die Pits und Lands sind in spiralförmigen Spuren, von innen nach außen, auf der CD angeordnet. Die Abstände zwischen den einzelnen Spuren werden Pitch genannt. Die Dimensionierung der Pits, Lands und Pitches sind zusammen mit den Spezifikationen der CD, bezüglich Durchmesser, Tiefe, etc., im Red Book-Standard festgehalten.

2.2 Auslesen der Daten

Abbildung 2: CD-Abtaster
Abbildung 2: CD-Abtaster

Ausgelesen werden die Daten auf einer CD mittels eines Laserstrahls, dessen Wellenlänge (mit 780 nm) im Infrarotbereich. Die Leseeinheit eines CD-Abtasters besteht im Wesentlichen aus 5 Einheiten:

  1. Laserdiode
  2. Fokussierungslinse
  3. Fotodiode
  4. Halbdurchlässiger Spiegel
  5. Spiegel

Das Abtasten der Spuren auf einer CD (ebenso wie bei allen nachfolgenden optischen Speichermedien, bis einschließlich der Blu-ray Disc) geschieht nach folgendem Prinzip: Die Laserdiode erzeugt einen Laserstrahl, welcher durch den halbdurchlässigen Spiegel hindurch, auf ein Pit oder ein Land trifft und von der dahinter liegenden Aluminiumschicht reflektiert wird. Zuvor wird der Laserstrahl allerdings durch eine Linse entsprechend fokussiert (um einen möglichst kleinen Abtastpunkt möglich zu machen und somit feinere Strukturen auf der CD unterbringen zu können). Gleichzeitig wird der Laserstrahl auf einen Spiegel rechtsseitig der Laserdiode reflektiert und von diesem aus, durch den halbdurchlässigen Spiegel hindurch, in Richtung Fotodiode. Der von der Aluminiumschicht reflektierte Laserstrahl wird zurück auf den halbdurchlässigen Spiegel reflektiert (diesmal trifft er allerdings auf die reflektierende Seite des Spiegels) und von diesem aus ebenfalls in Richtung Fotodiode. Innerhalb der Fotodiode wird nun festgestellt, ob der auftreffende, kombinierte Laserstrahl, als "1" oder "0" zu interpretieren ist. Aufgrund des Reflexionsverhaltens beim Umsprung von Pit auf Land und von Land auf Pit kommt es zwischen dem reflektierten und dem originalen Laserstrahl zu Interferenzen[3] und dadurch zur teilweisen Auslöschung der Lichtwellen (destruktive Interferenz). Diese Interferenzen werden genutzt um eine logische "1" darzustellen. Wie bereits erwähnt, kommt es nur beim Umspringen zwischen Pit und Land zu Interferenzen, welche als "1" interpretiert werden. Während des Auslesens auf einem Pit oder einem Land wird immer eine "0" ausgegeben. Um eine sichere Identifizierung eines Umsprungs gewährleisten zu können wurden Konventionen vereinbart, welche unter anderem besagen, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden, logischen „1“ mindestens zwei logische „0“ liegen müssen. Aus diesen Konventionen heraus Entwickelte sich beispielsweise das EFM (Eight-To-Fourteen-Modulation) Codierungsverfahren[4] bei welchem 8 Datenbits zu 14 moduliert werden (also 6 Bit Overhead pro Byte). Sinn dieser Konventionen ist zum einen, sicherzustellen, dass keine zu schnellen, aufeinanderfolgenden Wechsel zwischen Pit und Land stattfinden und andererseits dafür zu sorgen, dass nicht zu lange Pits/Lands entstehen. Um beim Lesevorgang den Datendurchsatz konstant zu halten, wird das Constant Linear Velocity (CLV) Verfahren angewendet[5].

2.3 Evolution innerhalb der CD-Formate

Auch innerhalb der CD-Formate gab es eine gewisse Art der Evolution, beispielsweise was die Verwendungszwecke der Formate betrifft. Im Folgenden werden nun die relevantesten CD-Formate vorgestellt.

2.3.1 Compact Disc Digital Audio (CD-DA)

Die Compact Disc Digital Audio (CD-DA) ist ein 1982 von Philips[1] & Sony[2] entwickeltes, spezifiziertes und veröffentlichtes CD-Format. Es stellt den Urvater aller standardisierten CDs dar. Spezifiziert ist die CD-DA im sogenannten Red Book-Standard[6], auch bekannt als IEC 60908[7]. Die Hauptparameter der CD-DA sind ebenfalls die Hauptparameter nachfolgender CD-Formate, da diese auf der CD-DA aufbauen. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über die Hauptparameter einer CD-DA.[8]

Leseverfahren CLV
Lesegeschwindigkeit konstant (zwischen 1,2 -1,4 m/s)
Rotationsgeschwindigkeit ( = Drehzahl) variabel von 530 bis 200 Umdrehungen pro Minute (von innen nach außen abnehmend)
Drehsinn gegen den Uhrzeigersinn
Leseverlauf Von innen nach außen
Durchmesser 120 mm
Innenlochdurchmesser 15 mm
Stärke (= Höhe bzw. Dicke) 1,2 mm
Breite eines Pits (= Spurbreite) 0,6 µm
Länge eines Pits 0,833 – 3,56 µm
Tiefe eines Pits 0,12 µm
Spurabstand (von Pitmitte zu Pitmitte) 1,6 µm
Anzahl der Spurwindungen auf 1 cm CD-Durchmesser 6.250
Spurlänge auf einer Disc = 7 km

Tabelle 1: CD-DA Hauptparameter

Abbildung 3: Sektoraufbau einer CD-DA
Abbildung 3: Sektoraufbau einer CD-DA

CD-DA spezifische Parameter sind unter anderem: Art der gespeicherten Daten (hier Audiodaten), Frequenzbereich (hier 5 Hz – 20 KHz), Abtastungsrate (hier 44,1 KHz )sowie Abtastauflösung/Digitalisierungstiefe/Samplingtiefe (hier 16 Bit pro Abtastwert, bei 2 Kanälen). Die CD-DA fasst so bis zu 74 Minuten Audiodaten und teilt sich in gleich große Sektoren auf. Jeder Sektor verfügt über ein Gesamtspeichervermögen von 3234 Bytes, von denen allerdings nur 2352 Bytes effektive Nutzdaten sind, welche zur Speicherung von Audiodaten verwendet werden können. Die restlichen 882 Byte teilen sich auf in: 784 Fehlererkennungs- und Korrekturbytes sowie 98 Kontrollbytes. Mehrere Sektoren werden zu sogenannten Tracks zusammengefasst, was bei der CD-DA jeweils einem Musikstück entspricht (1 logischer Track = 1 Musikstück). Ein Sektor wird über folgendes Format adressiert: MM:SS:BB (Minute, Sekunde, Block). Bei Computerdaten muss dies allerdings nicht der Fall sein (Bsp.: 1 Datei muss nicht unbedingt einem Track entsprechen). Der Aufbau einer CD-DA eine Ebene über der logischen Sektorierung ist dagegen relativ simpel gehalten; er setzt sich lediglich aus 3 Komponenten zusammen: Lead-In-Area (enthält das Disc-Label und die Table of Contents[8]), Program-Area (kann bis zu 99 Musikstücke enthalten) und Lead-Out Area (Ende der CD).

2.3.2 Compact Disc plus Graphics

Die nächste Evolutionsstufe innerhalb der CD-Formate war die Compact Disc plus Graphics, auch als CD+G, CD + Graphics, CD-DA mit Grafik bezeichnet und wurde von Sony und Philips entwickelt. Sie ist ebenfalls im Red Book-Standard spezifiziert. Bei der CD+G war es, im Gegensatz zur CD-DA, möglich, zusätzlich zu den Audiodaten, auch Grafikdaten auf der CD zu speichern. Zur Speicherung der Grafikdaten werden die 98 Kontrollbytes pro Sektor verwendet, welche auch als Subcode-Channels[9] bezeichnet werden. Die CD+G ist abwärtskompatibel zur CD-DA, allerdings wird zum Abrufen und Anzeigen der zusätzlich vorhandenen Grafikdaten ein CD+G kompatibles Abspielgerät benötigt. Ansonsten entsprechen ihre Sektorierung sowie ihr physikalischer Aufbau, dem der CD-DA.

2.3.3 Compact Disc Read Only Memory

Abbildung 4: Speichercharakteristika einer CD-ROM
Abbildung 4: Speichercharakteristika einer CD-ROM

1985 vollzogen Sony & Philips einen bis heute prägenden, evolutionären Schritt: Sie entwickelten und spezifizierten die Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM). Spezifiziert ist die CD-ROM im Yellow Book, auch bekannt als ECMA-130[10] bzw. ISO 10149[11]). Im Gegensatz zu ihren Vorgängern, war die CD-ROM plattformübergreifend und nun war es auch erstmals möglich, die CD, als Speichermedium, in der Computerbranche zu nutzen. Das Dateisystem, in welchem Computerdaten auf eine CD-ROM geschrieben werden, ist im ECMA-119[12] Standard, auch bekannt als ISO 9660[13], definiert. Im Wesentlichen Unterscheidet sich die CD-ROM von der CD-DA in der Unterteilung der 2.352 Bytes Nutzdaten eines Sektors. Die eigentliche Sektorgröße von 3.234 Bytes deckt sich mit der der CD-DA. Die CD-ROM unterstützt 2 Modi, in welchen Daten auf ihr gespeichert werden können, wobei Mode 1 der verwendete Mode zum Abspeichern von Computerdaten und Mode 2 zum Abspeichern von Video- und Audiodaten verwendet wird. Weiterhin unterscheiden sich die beiden Modi in Sachen effektive Nutzdaten und Fehlerhandling. So stehen im Mode 1 lediglich 2048 Bytes Nutzdaten / Sektor zur Verfügung, während in Modus 2 2.336 Bytes Nutzdaten zur Verfügung stehen. Dass auch in Mode 2 nicht die vollen 2.352 Bytes als Nutzdaten verwendet werden können liegt daran, dass 12 Bytes für einen Synchronisationsblock und 4 Bytes für einen Sektorheader benötigt werden. Im Sektorheader liegen sowohl die Adressierungsdaten des Sektors sowie auch die Bezeichnung des Modes, in welchem die Daten in diesem Sektor geschrieben wurde. Die restlichen 288 Bytes, welche in Mode 1 nicht als Nutzdaten verfügbar sind, dienen zur zusätzlichen Absicherung in Form von Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturbytes. Abbildung 4 zeigt eine Übersicht über die Charakteristika der Modi 1 und 2: Die Werte aus Abbildung 4 ergeben sich dabei wie folgt: Pro Sekunde werden standardmäßig 75 Sektoren ausgelesen[14], was bei einer Sektorgröße von 2048 (Mode 1) / 2336 (Mode 2) Bytes pro Sektor, 153600 / 175200 Bytes pro Sekunde entspricht. Gehen wir nun von einer Laufzeit Spieldauer von 60 Minuten aus, ergeben sich für die Gesamte Abspielzeit 552960000 / 630720000 ausgelesene Bytes, bzw. 540000/615937,5 KiB oder 527,34 / 601.50 MiB. Die Berechnung zur Kapazität bei einer Spieldauer von 74 Minuten ist hierzu analog. Die auf einer CD-ROM gespeicherten Audiodaten können allerdings nicht, wie es bei einer CD-DA der Fall ist, auf einem normalen CD-Player abgespielt werden. Mit Betrachtung dieses Punktes stellt die CD-ROM sowohl einen Fort- als auch in gewisser Weise einen Rückschritt gleichzeitig dar. Es war nun zwar möglich, CDs auch zum abspeichern von Computerdaten zu verwenden, aber es war immer nur eine von beiden Varianten pro CD möglich: Audio-CD | Daten-CD. Abhilfe schaffte erst die Mixed Mode-CD.

2.3.4 Mixed Mode CD

Eine Mixed Mode CD ist sowohl eine CD-DA, als auch eine CD-ROM und kann sowohl von handelsüblichen CD-Playern, als auch von PCs gelesen werden. Um sicherzustellen, dass die CD von einem PC auch als CD-ROM erkannt wird, muss der erste Track der CD als Daten Track in Mode 1 geschrieben werden. Alle CD-DA konformen Audiodaten werden anschließen an diesen Track abgespeichert. Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings, dass der Daten Track von CD-Playern gelesen wird und verschiedene CD-Player ebenfalls versuchen diesen auszuwerten. Beim Nutzen der Mixed Mode-CD an einem PC wird mit Hilfe einer sogenannten Mixed Mode Software eine parallele Nutzung der Computer- und Audiodaten realisiert. Dabei gibt es 2 Prinzipien, nach welchen diese Software funktioniert:

  1. Sämtliche Audiodaten werden in den Arbeitsspeicher kopiert, um eine parallele Nutzung von Audio- und Computerdaten zu erreichen, ohne dass lange Wartezeiten (zum Ansteuern der verschiedenen Sektoren (Mode 1 / 2) ) auftreten[15]
  2. Es erfolgt ein alternierender Zugriff auf Computer- und Audiodaten, was allerdings beim Neu laden von Programmsegmenten den Nachteil hat, dass die Audiowiedergabe während des Ladens unterbrochen werden muss.[15]

2.3.5 CD-ROM Extended Architecture

1989 entwickelten Sony, Philips und Microsoft das CD-ROM Extended Architecture (CD-ROM/XA) Dateiformat, welches erstmals die Mischung von Audio-/Videodaten und Computerdaten innerhalb eines Tracks erlaubte. Der Standard für das CD-ROM/XA CD-Format ist im sogenannten Extended Yellow Book[16] festgehalten (Nicht öffentlich verfügbar). Das CD-ROM/XA CD-Format definiert zwei neue Sektor Typen:

  • CD-ROM/XA Mode 2, Form 1
  • CD-ROM/XA Mode 2, Form 2

Die Sektor typen einer CD-ROM/XA sind an die des CD-ROM Mode 2 angelehnt, wobei CD-ROM/XA Mode 2, Form 1 / 2 über einen 8-Byte Subheader verfügen. Diese 8 Bytes fehlen dafür bei den zur Verfügung stehenden Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturbytes. CD-ROM/XA Mode 2, Form 1 wird zum Speichern von Computerdaten, CD-ROM/XA Mode 2, Form 2 zum Speichern von Audio-/Videodaten verwendet. Zur Unterscheidung, ob es sich bei einem gelesenen Sektor um einen Sektor der Form 1 oder der Form 2 handelt, wird mit Hilfe der im Subheader enthaltenen Informationen erreicht. Weiterhin wurden die folgenden drei Audiodaten Kompressionsstufen unterstützt:

  • a mit 44,1 KHz Abtastrate, 20 kHz Bandbreite[17]
  • b mit 37,8 KHz Abtastrate, 17 kHz Bandbreite[17]
  • c mit 37,8 KHz Abtastrate, 8,5 kHz Bandbreite[17]

Die CD-ROM/XA bildete somit die Grundlage für die später im Multimedia Bereich eingesetzten CD-Formate. Allerdings verlor man durch sie ein Stück weit an Flexibilität, da eine CD-ROM/XA auf die Benutzung am PC beschränkt ist.

2.3.6 CD-Interactive

Die CD-Interactive (CD-I) ist ein 1987 von Philips und Sony veröffentlichtes CD-Format. Sie ist im sogenannten Green Book spezifiziert. Ihre Spezifikationen Auf Sektor ebene stimmen mit denen der CD-ROM/XA überein. Der Unterschied zur CD-ROM/XA bestand hauptsächlich in ihrem Anwendungsgebiet: Die CD-I wurde hauptsächlich für den Home Media Bereich entwickelt und wurde mittels eines an einen Fernseher angeschlossenen CD-I Players abgespielt.

2.3.7 Video-CD

Die Video-CD ist ein CD-Format, welches 1993 von Philips, Sony und JVC entwickelt wurde und in dem sogenannten White Book spezifiziert ist. Die Spezifizierung sieht vor, dass eine Video-CD bis zu 74 Minuten Videodaten, sowie dazugehörige Audiodaten, welche im MPEG-1[18] Format vorliegen, speichern kann.[19]

2.3.8 CD-Recordable / CD-ReWriteable

Eine der wohl bahnbrechendsten Evolutionen innerhalb der CD-Formate brachte die CD-Recordable (CD-R) bzw. Die CD-ReWriteable (CD-RW) mit sich. Diese CD-Formate wurden 1990 (CD-R) und 1996 (CD-RW) mit dem sogenannten Orange Book eingeführt. Mit diesen CD-Formaten war es dem Heimnutzer von nun an auch möglich selbst CDs zu erstellen, da bisher immer nur das lesen bereits erstellter CDs möglich war. Eine CD-R entscheidet sich (erstmals) hinsichtlich ihres physikalischen Aufbaus von einer CD-ROM: Die Daten werden nicht direkt in Pits und Lands gespeichert, welche in die Polycarbonatschicht der CD eingeprägt sind, sondern sie werden durch unterschiedlich stark reflektierende Bereiche auf einer, über der Polycarbonatschicht befindlichen Schicht, aufgebrachten organischen Schicht, dargestellt. Diese organische Schicht verändert ihre Reflexionseigenschaften bei Erwärmung. In diesem Fall wird die Schicht durch die Bestrahlung mit einem Infrarot-Laserstrahl erwärmt. Diese Veränderung der Reflexionseigenschaft ist allerdings nicht umkehrbar, was eine CD-R nur einmalig beschreibbar macht. Die Leseverfügbarkeit der geschriebenen Daten ist dagegen nahezu unbeschränkt. Weiterhin macht diese organische Schicht die CD-R empfindlich gegen Sonneneinstrahlung, da Sonnenlicht ebenfalls Infrarot-Strahlung enthält. Bei längerer Sonneneinstrahlung kann es daher vorkommen, dass sich weitere Bereiche auf der organischen Schicht bezüglich ihrer Reflexionseigenschaften verändern und die auf der CD-R befindlichen Daten somit unbrauchbar machen. Bei einer CD-RW hingegen ist der Vorgang des Beschreibens umkehrbar, was sie wiederbeschreibbar macht. Der Unterschied zur CD-R besteht in der Art des für die organische Schicht verwendeten Materials. Dieses Material ermöglicht es eine CD-RW mit der sogenannten Phase-change technology[20] zu beschreiben, bei welcher es möglich ist, das organische Material wieder in seinen Ursprungszustand zurück zu versetzen.

3 Weltweiter Standard für digitales Video - Digital Versatile Disc

1997 veröffentlichte das DVD Forum[21], den Standard für die Spezifikationen einer Digital Versatile Disc (DVD). Die DVD bildet das nachfolgende Evolutionsglied der CD. Es ist möglich auf einer DVD mehrere Stunden Videodaten zu speichern, was einerseits an der generell höheren Speicherkapazität der DVD im Gegensatz zur CD liegt, zum anderen aber auch an der Unterstützung des MPEG-1[18] und MPEG-2[22] Videokompressionsverfahrens von Seiten des Dateisystems. Mit der geplanten Standardisierung für digitales Video in Form der DVD wurde zugleich ein universelles Dateisystem für Computerdaten DVDs (DVD-ROM) eingeführt, welches plattformübergreifend einsetzbar ist, das Universal Disc Format (UDF), spezifiziert als ECMA-167[23] bzw. ISO/IEC 13346[24]. Prinzipiell gleicht das Lese-/Schreib- sowie auch das Speicherprinzip dem der CD, allerdings mit kleinen Abwandlungen und Verbesserungen. Beispielsweise unterscheidet sich die DVD in Sachen Speicherkapazität deutlich von der CD. Eine Standard DVD hat eine Speicherkapazität von 4,7 GB, während eine als eine CD, bei einer Spieldauer von maximal 74 Minuten, nur 650,4 MiB (Mode 1) speichern kann. Die DVD fasst somit etwa 7x soviel Daten, wie eine CD-ROM im Mode 1. Dies konnte man durch eine Verkürzung der Pits/Lands/Pitches erreichen, was allerdings nur durch den Einsatz eines Lasers mit geringerer Wellenlänge möglich war (CD 780 nm Wellenlänge, DVD 635 nm Wellenlänge). Während die minimale Länge eines Pits auf einer CD 0,833 mm beträgt, liegt die minimale Länge eines Pits, auf einer DVD, bei 0,4 mm. Gleichzeitig wurde auch der Spurabstand von 1,6 µm (CD) auf 0,74 µm verkleinert. Eine weitere Erhöhung der Speicherkapazität wurde durch das Hinzufügen weiterer Informationsspeicherschichten, auch Layer genannt, erreicht. Dazu aber später mehr.

3.1 Physikalischer Aufbau

Der physikalische Aufbau einer DVD gleicht dem einer CD: Eine DVD hat ebenfalls einen Durchmesser von 120 mm und eine Gesamttiefe von 1,2 mm. Dies ermöglichte die Herstellung von DVD abspielgeräten, welche ebenfalls in der Lage waren CDs auszulesen (Abwärtskompatibilität), da diese über selbige physikalische Parameter verfügten. Auch die einzelnen Schichten einer DVD sind an die einer CD angelehnt. Der Hauptunterschied zwischen CD und DVD, bezüglich des physikalischen Aufbaus, liegt in der Aufteilung der Polycarbonatschicht (1,2 mm) in zwei gleich starke Polycarbonatschichten (0,6 mm). Dies geschah hauptsächlich aus Sicherheitsgründen, um die DVD unanfälliger gegen Äußere Einflüsse zu machen, da bei der CD lediglich die Unterseite einen passablen Schutz der Informationsschicht gewährleistete. Bei der DVD ergeben ebenfalls 4 Schichten (Bottom-Up Sicht):

  1. Schicht: Polycarbonatschicht(≈0,6 mm), Ihre Oberseite dient als Informationsträgerschicht (Layer 0). Auf ihr sind die Pits und Lands eingeprägt (bei gepressten Medien). Der Rest des Materials dient als Schutzschicht.
  2. Schicht: Reflexions- und Klebeschicht (≈55 nm), dient als Reflexionsschicht zur Reflektion des Laserstrahls. Ebenso ist hier eine dünne Klebeschicht vorhanden, welche die beiden Polycarbonatschichten zusammen hält (Der Kleber beeinflusst den Laserstrahl nicht).
  3. Schicht: Polycarbonatschicht(≈0,6 mm), Ihre Unterseite dient als Informationsträgerschicht (Layer 1). Auf ihr sind die Pits und Lands eingeprägt (bei gepressten Medien). Der Rest des Materials dient als Schutzschicht. Sie ersetzt die bei der CD vorhandene, dünne Acryllackschicht.
  4. Schicht: Label/Etikett

3.2 DVD-Formate

Bei der DVD wird zwischen den folgenden, bekanntesten Formaten unterschieden:

  • DVD-ROM
  • DVD Video
  • DVD Audio
  • DVD-R
  • DVD-RW
  • DVD+R
  • DVD+RW
  • DVD-Random Access Memory (DVD-RAM)

Für jedes der DVD Formate gibt es die Typ-Unterteilung in DVD-5, DVD-9, DVD-10 und DVD-18 Medien, um die wichtigsten zu nennen. Neben den genannten gibt es noch DVD-1, DVD-2, DVD-3, DVD-4 und DVD-14, welche allerdings lediglich „Randtypen“ bilden, da ihre Verbreitung in der Praxis nicht sonderlich relevant ist. Die Typ-Bezeichnungen beziehen sich auf die jeweilige Speicherkapazität der DVD:

  • DVD-5: 4,7 GB, die Standard DVD, verfügt über ein Layer
  • DVD-9: 8,5 GB, verfügt über 2 Layer (jede der 0.6 mm starken Polycarbonatschichten bildet hierbei das Trägermaterial für jeweils ein Layer)
  • DVD-10: 9,4 GB, doppelseitige DVD, auf beiden Seiten befindet sich jeweils ein Layer (Selbes Prinzip wie bei der DVD-9, um das jeweils andere Layer lesen zu können, muss die DVD allerdings gewendet werden)
  • DVD-18: 17 GB, doppelseitige DVD, bei welcher sich jeweils 2 Layer auf jeder Seite befinden (Auf jeder Polycarbonatschicht befinden sich 2 Informationsschichten die voneinander durch eine weitere, dünne Polycarbonatschicht getrennt sind)

3.2.1 Das neue Element - Layer

Zustande kommen die verschiedenen Speicherkapazitäten der DVD durch Hinzunahme weiterer Layer, welche auf der DVD vorhanden sind. Bei einem Layer handelt es sich um die Schicht auf der DVD, auf welcher die Daten abgespeichert sind. Eine DVD besteht, im Gegensatz zur CD, allerdings nicht aus einer sondern aus zwei Polycarbonatschichten (jeweils 0,6 mm tief), wobei auf jeder dieser Schichten Daten abgespeichert werden können (Dual-Layer). Die hinter der ersten Polycarbonatschicht liegende Reflexionsschicht ist zudem, je nach Fokussierung des Laserstrahls, für diesen halb durchlässig, was ein Lesen des zweiten Layers erst ermöglicht. Hinter den eingeprägten Pits und Lands der oberen Polycarbonatschicht befindet sich dann eine vollständig lichtundurchlässige Schicht. Bei einer DVD-5 beispielsweise, ist bereits die erste Reflexionsschicht lichtundurchlässig und es sind auch keine Daten auf der zweiten Polycarbonatschicht abgespeichert (1 Layer). Eine DVD-9 hingegen verfügt über zwei Layer. Die unterschiedliche Fokussierung des Laserstrahls, bei der DVD, wird durch eine zusätzliche Linse in die Abtastvorrichtung ermöglicht.

3.2.2 Verlauf des 2. Layers

Das 2. Layer, wenn vorhanden, muss im Gegensatz zum ersten, nicht zwangsläufig von innen nach außen gelesen werden. Die Spur kann auch von außen nach innen verlaufen. Generell kann beim 2. Layer zwischen 2 Verlaufsformen unterschieden werden:

3.2.2.1 Parallel Track Path (PTP)

Die zweite Spur verläuft jeweils parallel zur ersten, so dass während des Lesevorgangs ein Springen zwischen Spuren möglich ist (z.B. zur Wahl verschiedener Kameraperspektiven) ohne, dass es dadurch zu merklichen Unterbrechungen in der Wiedergabe kommt.

3.2.2.2 Opposite Track Path (OTP)

Die Opposite Track Path Methode legt fest, dass die Spur auf dem zweiten Layer (die 2. Spur) von außen nach innen verläuft und somit auch von außen nach innen gelesen werden muss. Dies hat den Vorteil, dass der Laser, nach Abspielen des ersten Layers, nicht erst zum Ursprung zurück gefahren werden muss, was eine Unterbrechung der Wiedergabe zur Folge hätte, sondern geradezu nahtlos in die Wiedergabe des zweiten Layers übergehen kann.

3.2.3 DVD-ROM

Die DVD-ROM bildet den DVD-Komplementär zur CD-ROM und dient zur Speicherung von Computerdaten. Unterstützt wird neben dem ECMA-119[12] bzw. ISO 9660[13] Format auch das UDF Dateisystem[23][24]. Die DVD-ROM ist definiert im Book A, auch als ECMA-267[25] bekannt. Da das UDF[23][24] Format auf dem ECMA-119[12] bzw. ISO 9660[13] Format aufbaut und quasi eine Erweiterung des Selben ist, entspricht die Größe eines Sektors auf einer DVD-ROM der, eines Sektors auf einer CD-ROM im Mode 1 (2048 Bytes). Die DVD-ROM bildet gleichzeitig die Grundlage für alle weiteren DVD-Formate, welche alle auf diesem aufbauen.

3.2.4 DVD-Video

Sie enthält dieselben Spezifikationen, wie die DVD-ROM und ist definiert im Book B. Darin ist unter anderem festgelegt, dass die Audio- und Videokompressionsverfahren MPEG-1[18] und MPEG-2[22] unterstützt werden, sowie der Einsatz bestimmter Ländercodes und Kopierschutzmechanismen vorgesehen ist. Dies stellt ebenfalls einen sehr bedeutenden, evolutionären Schritt nach der CD dar, da es vor Einführung des DVD Video Formats so gut wie keinen Einsatz von Kopierschutzmechanismen gab (weder bei der CD, noch bei der DVD). Im Folgenden sind einige der eingesetzten Kopierschutzmechanismen genannt, welche allerdings nicht näher erläutert werden, da dies über den eigentlichen Themenbereich hinausgehen würde:

  • Analog Copy Protection System (ACPS)[26]
  • Content Scrambling System (CSS)[27]
  • Digital Copy Protection System (DCPS)[28]
  • Copy Generation Management System (CGMS)[29]
  • Advanced Access Content System (AACS)[30]

Zusätzlich, zu den Kopierschutzmechanismen, wurden sogenannte DVD-Regionalcodes eingeführt, welche verhindern, dass eine DVD von Geräten abgespielt werden kann, welche aus einem anderen Regionalcodebereich kommen und somit auch einen nicht-passenden Gerätecode haben. Tabelle 2 zeigt eine Übersicht über die Regionalcodes und deren Regionalbereich:

Leseverfahren CLV
Gerätecode Bereich
Code 0 Informal term meaning "playable in all regions"
Code 1 Bermuda, Canada, United States and U.S. territories
Code 2 The Middle East, Western Europe, Central Europe, Egypt, French overseas territories, Greenland, Japan, Lesotho, South Africa and Swaziland
Code 3 Southeast Asia, Hong Kong, Macau, South Korea and Taiwan
Code 4 Australasia, Central America, the Caribbean, Mexico, Oceania, South America
Code 5 The rest of Africa, Former Soviet Union, the Indian subcontinent, Mongolia, North Korea
Code 6 Mainland China
Code 7 Reserved for future use (found in use on protected screener copies of MPAA-related DVDs, and "media-copies" of pre-releases in Asia)
Code 8 International venues such as aircraft, cruise ships, etc
Code 9 Reserved for future-use; currently used for region-free

Tabelle 2: DVD Regionalcodes

3.2.5 DVD-Audio

Das DVD-Audio Format verfügt über die Audioformatspezifikationen der im Book B definierten Video-DVD und ist selbst im Book C definiert. Sie unterstützt, bei der Aufnahme von Audiodaten, eine Samplingtiefe von bis zu 24 Bit (zum Vergleich: CD 16 Bit), bei einer Abtastungsrate von bis zu 192 kHz, sowie die zusätzlichen Audiokomprimierungsverfahren Dolby Digital und DTS.

3.2.6 DVD-R

Die DVD-R ist im Book D spezifiziert (auch bekannt als ECMA-359[31]) und folgt dem im Book A definierten Standard bezüglich Dateiformats Fehlerkorrekturverfahren. Sie ist, genau wie die CD-R, nur einmalig beschreibbar, kann aber beliebig oft ausgelesen werden. Das Verfahren zum Beschreiben der DVD-R gleicht dem der CD-R: Die Reflexionseigenschaft der organischen Zwischenschicht (Layer) wird durch punktuelle Erhitzung verändert. Durch die Verwendung einer organischen Substanz, als Informationsschicht, ist die DVD-R allerdings, ebenso wie die CD-R, emfpindlich gegenüber Sonnenlichteinstrahlung.

3.2.7 DVD-RW

Die DVD-RW bildet den evolutionären Komplementär zur CD-RW und stellt ebenfalls ein wiederbeschreibbares, optisches Speichermedium dar. Definiert ist sie im Book F (auch bekannt als ECMA-338[32]). Ein gravierender Unterschied zur CD-RW (und anderen DVD-Verwandten) besteht allerdings darin, dass bei einer DVD-RW (ebenso DVD+RW und DVD-RAM) die Informationsschicht, zum Speichern der Daten, nicht von organischer Beschaffenheit sondern von metallischer Beschaffenheit ist, was sie unempfindlich gegenüber Sonneneinstrahlung macht. Allerdings kann es bei manchen Abspielgeräten zu Problemen kommen, beim Versuch eine DVD-RW abzuspielen, da diese einer DVD-ROM DVD-9 ähnelt, was ihre Reflexionseigenschaften betrifft. Dieses Problem wurde erst durch die Entwicklung und Einführung der DVD+RW gelöst.

3.2.8 DVD+R / DVD+RW

Das DVD+RW Format ist, zusammen mit dem DVD+R Format, das einzige nicht vom DVD Forum entwickelte DVD Format und ist im ISO/IEC 17341[33] definiert. Entwickelt wurde dieses Format von der DVD+RW Alliance, mit dem Hintergrund, die im Zusammenhang mit DVD-RW Medien bekannten Probleme, beim Abspielen dieser, zu beseitigen. Evolutionär an dem DVD+RW Format ist allerdings nicht nur die Kompatibilität mit sämtlichen DVD+RW abspielfähigen Geräten, sondern vielmehr auch, dass es dem Nutzer erlaubt gezielt Daten von der DVD zu löschen. Es ist also nicht zwingend notwendig die gesamte DVD+RW zu löschen, wenn einzelne Daten im Nachhinein editiert/aktualisiert/entfernt werden sollen. Weiterhin sind die Sektoren einer DVD+RW im CAV Verfahren formatiert. „CAV steht wie auch bei CD- und DVD-ROM-Laufwerken für ‚Constant Angular Velocity‘. Das bedeutet, dass sich die Platte mit konstanter Geschwindigkeit dreht. […] Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der schnelleren Positionierung der Laser-Einheit, da lediglich die Position des Lasers, nicht aber die Drehgeschwindigkeit der DVD geändert werden muss.“[34] Hinzu kommt, dass eine DVD+RW von Werk aus mit einer Art Pits und Lands ausgestattet ist. Allerdings werden diese Lands als „Groove“ bezeichnet. In den Grooves verläuft die eigentliche Datenspur in Form von Pits und Lands. Die Datenspuren, sowie die vorgepressten Spuren verlaufen ebenfalls spiralförmig von innen nach außen, sind allerdings selbst zusätzlich noch sinusförmig verlaufend.
Hauptunterschied zwischen DVD+R und DVD+RW
Der wesentliche Unterschied zwischen einer DVD+R und einer DVD+RW besteht einerseits in der Wiederbeschreibbarkeit der DVD+RW (analog zu DVD-R und DVD-RW) und in der Beschaffenheit des verwendeten Materials der Informationsschicht. Analog zur DVD-R wird bei der DVD+R ein organisches Material und bei der DVD-RW / DVD+RW ein anorganisches Material verwendet. Abgesehen von diesen Unterschieden sind die DVD+R und die DVD+RW nahezu identisch.

3.2.9 DVD-RAM

Bei der DVD-RAM handelt es sich ebenfalls um ein DVD-Format für wiederbeschreibbare DVD-Medien, entwickelt 1996 vom DVD Forum. Definiert ist die DVD-RAM im Book E, auch bekannt als ISO/IEC 17592[35] Standard. Gegensatz zu ihren Verwandten, DVD-RW und DVD+RW, ist es bei der DVD-RAM erstmals möglich Daten gezielt zu löschen und zu schreiben (Wahlfreier/Zufälliger Datenzugriff = Random Access Memory), was sie besonders im Bereich der Videobearbeitung attraktiv macht, da mit diesem Format eine Problemlose Nachbearbeitung von Videomaterial möglich ist. Weiterhin sind die Sektoren der DVD-RAM nicht, wie bei allen anderen DVD- und CD-Formaten der Fall, spiralförmig angeordnet sondern kreisförmig, wie bei einer Festplatte. Aufgrund der im Zoned-CLV Verfahren (Mischung aus CAV und CLV) formatierten Sektoren ist es möglich, eine DVD-RAM so schnell zu beschreiben/auszulesen, dass ein beinahe paralleles Beschreiben und gleichzeitige Wiedergabe möglich ist. Tatsächlich ist die Wiedergabe aber leicht zeitversetzt. Trotz ihrer Inkompatibilität zu anderen DVD+-RW Medien bestehen Ähnlichkeiten bezüglich der physikalischen Beschaffenheit: Wie bei der DVD+RW, sind auf einer DVD-RAM bereits von Werk aus, in sich sinusförmig verlaufende, Spuren vorgepresst, zusätzlich zur DVD+RW werden nicht nur die Grooves sondern auch die vorgepressten Lands zur Speicherung der Daten verwendet. Weiterhin hat die DVD-RAM ihren Verwandten voraus, dass sie bis zu 100000-mal wiederbeschrieben werden kann. Von DVD-RAM Medien sind derzeit allerdings nur Medien mit einem Layer verfügbar, welche über eine maximale Speicherkapazität von 4.7 GB verfügen.

3.3 Übersicht über die evolutionärsten Unterschiede zwischen der DVD und ihren Vorgängern

  • 7x höhere Speicherkapazität als eine CD
  • Einsatz eines Laserstrahls mit kürzerer Wellenlänge (635 nm, roter Laser)
  • Verkürzung der Pits (von0,833 mm auf 0,4 mm), Lands und Pitches (von 1,6µm auf 0,74 µm)
  • Gezieltes löschen von einzelnen Daten auf einer wiederbeschreibbaren DVD möglich (DVD+RW)
  • Unterstützung von Videokompressionsverfahren (MPEG-1[18] und MPEG-2[22])
  • Unterstützung von Gerätecodes (zur Marktkontrolle, um Billigkäufe aus anderen Staaten zu vermeiden)
  • Plattformübergreifendes Dateisystem bei Computerdaten DVDs (DVD-ROM)
  • Einführung eines 2-Linsen Systems bei der Abtastvorrichtung
  • Speicherung der Daten auf mehreren Layern möglich (bis zu 2 pro Seite)
  • Medien mit einer Anzahl von bis zu 100000 Beschreibungsvorgängen (DVD-RAM)

4 Anbruch des blauen Zeitalters, die Blu-ray Disc

Die Blu-ray Disc (BD) wurde 2004 von der Blu-ray Disc Association (BDA)[36] entwickelt und stellt den evolutionären Nachfolger der DVD dar. Grund für die Entwicklung der BD war unter anderem die Entwicklung und Einführung des High Definition Video Formats, für welches DVDs keinen ausreichenden Speicherplatz bieten. Allerdings macht nicht nur ihre hohe Speicherkapazität die BD zu einem, für HD-Video taugliches, Medium sondern auch ihre erweiterte Unterstützung von Audio- und Videoformaten. Die BD unterscheidet sich in ihrem Schreib-/Leseverfahren nicht von ihren Vorgängern. allerdings wurde die Wellenlänge des eingesetzten Lasers, bei der BD auf 405 nm reduziert, was eine noch engere Spurlegung gegenüber der DVD erlaubt. Hinzu kommt, dass die in sich sinusförmig verlaufenden, von Werk aus vorgepressten Spuren (Pits und Grooves), welche bei einer DVD+RW vorhanden sind, bei einer BD zum Standard geworden und bei jedem BD-Format vorhanden sind. Ebenso ist entweder eine Aufzeichnung in den vorgepressten Pits oder den vorgepressten Grooves möglich.

4.1 Neuerungen gegenüber der DVD

  • Unterstützung weiterer/zusätzlicher Videoformate (MPEG-4[37], AVC (MPEG-4 Part 10), SMPTE, VC-1).
  • Unterstützung weiterer Audioformate (Dolby Digital Plus[38], Dolby True HD[39], DTS-HD Master Audio[40]).
  • Erhöhte Absicherung gegenüber unerlaubte Vervielfältigung durch die Entwicklung und Einführung drei neuer Kopierschutzmechanismen: AACS[30], BD+[41], ROM Mark[42]
  • Erhöhte Speicherkapazität gegenüber der DVD, 25 GB pro Layer.
  • Verringerung des Spurabstands auf 0.32 µm
  • Verlegung der Informationsschicht auf 0.1 mm über der Unterseite der BD. Dadurch war es möglich, kostenkünstigere Linsen einzusetzen, da der Laserstrahl nicht mehr einen weit entfernten Punkt gebündelt werden musste. Allerdings machte dies die BD anfälliger gegen Äußere Einflüsse, wie beispielsweise Kratzer.

Weiterhin wurde die Regionalcodierung der BD-Medien im Vergleich zur DVD wieder vereinfacht, indem die 10 Regionalcodes (DVD) auf 3 reduziert wurden:

Regionalcode Länder
1 Amerika, Korea, Japan, Südost-Asien
2 Europa, Mittlerer Osten, Afrika, Australien, Neuseeland
3 Indien, China, Russland & alle anderen Länder

Tabelle 3: Blu-ray Regionalcodes

4.2 Physikalischer Aufbau

Der Physikalische Aufbau einer Blu-ray Disc ist dem der DVD nachempfunden. Allerdings wurde die Informationsschicht wieder von der Mitte wegpositioniert. Er befindet sich nun 0,1 mm vom unteren Rand der Blu-ray Disc entfernt. Dies geschah vor allem aus Kosten- und Datensicherheitsgründen, da bei dieser Lage der Informationsschicht, preiswertere Linsen eingesetzt werden können, da die Fokussierung des Laserstrahls weniger aufwendig ist. Die 0,1 mm Substratschicht, welche zwischen Informationsschicht und (Schreib-)Lese-Einheit befindet, ist allerdings nicht mehr zwangsläufig aus Polycarbonat. Häufig werden für diese Schicht besonders kratzfeste und teilweise auch UV-undurchlässige Materialien eingesetzt. Für die Blu-ray Disc ergeben sich somit ebenfalls vier Schichten (Bottom-Up Sicht):

  1. 100 µm Hard-Coat und Cover Schicht
  2. Informationsschicht
  3. Polycarbonat
  4. Etikett/Label

4.3 BD-Formate

Die BD ist derzeit in folgenden Formaten verfügbar:

  • BD-Read Only Memory (BD-ROM)
  • BD-Recordable (BD-R)
  • BD-ReWritable (BD-RE)

Alle drei BD-Formate gibt es sowohl mit einem als auch mit zwei Layern. Abgesehen von den zuvor genannten Unterschieden zwischen DVD und BD hinsichtlich physikalischer/logischer Spezifikationen, sind die BD-Formate mit den komplementären DVD-Formaten vergleichbar. ECMA oder ISO Standards zu den verschiedenen BD-Formaten existieren nicht. Die Spezifikationen zu den drei Blu-ray Disc Formaten sind auf der Homepage der BDA[36] in Form von "Technical Whitepapers" verfügbar.

Jedoch sind die Möglichkeiten der Blu-ray Disc mit den bereits erschienen Medien noch nicht ausgeschöpft. So ist beispielsweise geplant, dass Blu-ray Discs mit vier bzw. 8 Layern in Massenproduktion gefertigt werden sollen, welche eine Kapazität von 200 GB hätten.

4.4 Formatkrieg: High Definition DVD versus BD

Das wohl stärkste Konkurrenzprodukt der BD stellt(e) die High Definition DVD (HD DVD) dar, welches von der HD DVD Promotion Group entwickelt und spezifiziert wurde. welche ebenfalls einen blau-violetten Laser mit einer Wellenlänge von 405 nm nutzt. Die Besonderheit der HD DVD stellt die Möglichkeit dar, ein Layer als DVD zu beschreiben, was eine vollständige Abwärtskompatibilität zur DVD möglich macht. Gegenüber der BD liegt die Speicherkapazität einer HD DVD allerdings bei 15 GB (1 Layer) bzw. 30 GB (2 Layer) und somit bei knapp 10 GB weniger pro Layer, als bei der BD. Auch bezüglich der Unterstützung von Audio- und Videoformaten ist die HD DVD mit der BD gleich auf. Der Formatkrieg zwischen HD DVD und Blu-ray wurde endgültig Anfang des Jahres 2008 entschieden. Einerseits gab die Nummer eins der Video-Branche des US-Amerikanischen Marktes, das Hollywood-Studio Warner Bros., bekannt, dass sie komplett auf Blu-ray umsteigen werden.[43] Hinzu kommt, dass Toshiba am 19. Februar 2008 selbst bekannt gab, dass die Entwicklung und Produktion von HD-DVD-Geräten Seitens Toshiba eingestellt wird[44]. Im März 2008 kam es schließlich zur Auflösung der HD DVD Promotion Group. Der Sieg von BD ist allerdings weniger auf technische Unterschiede zwischen HD DVD und BD (Dateiformat) zurückzuführen, als vielmehr auf die, aufgrund der Verkaufszahlen, gefällten Entscheidungen innerhalb der Videobranche des US-amerikanischen Marktes.

5 Blu-ray, und was kommt dann?

Auch mit Blu-ray sind die Grenzen der optischen Speichertechnik noch nicht erreicht. Während Blu-ray noch dabei ist den derzeitigen DVD-Markt zu übernehmen, sind bereits Nachfolger der BD in Entwicklung. Im Folgenden werden nun einige dieser Nachfolgemedien, sowie die verwendete Technik vorgestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sowie um den Rahmen dieser Hausarbeit nicht zu sprengen, werden lediglich drei mögliche Nachfolger der BD vorgestellt:

  • Holographic Versatile Disc (HVD)
  • TeraDisc
  • Protein-coated Disc (PCD)

5.1 Holographic Versatile Disc

Entwickelt wurde die HVD von dem japanischen Unternehmen Optware Corporation[45]. Um die Entwicklung der HVD zu beschleunigen wurde 2005 die HVD Alliance (inzwischen HSD Forum)[46] gegründet, welches damals aus folgenden sechs Unternehmen bestand: CMC Magnetics, Fuji Photo Film, Nippon Paint, Optware[45], Pulstec und Toagosei. Die derzeitig standardisierten Speicherkapazitäten der HVD sind 100 GB für eine HVD-ROM, festgehalten im ECMA-378[47] Standard und 200 GB für eine HVD Recordable Cartridge (HDC), festgehalten im ECMA-377[48] Standard. Geplant ist zudem, bis zum Jahr 2010 HVD-R Medien mit einer Kapazität von bis zu 2 TB zu entwickeln.

5.1.1 Physikalischer Aufbau & Speichertechnik

Abbildung 5: Aufbau und Funktionsweise einer HVD
Abbildung 5: Aufbau und Funktionsweise einer HVD

Die Holographic Versatile Disc (HVD) unterscheidet sich erstmals in der eigentlichen Speicher- und Lesetechnik von den zuvor behandelten optischen Speichermedien (CD, DVD, BD). Neuartig an der HVD ist, dass die Daten nicht mehr auf einer einzelnen Informationsschicht gespeichert sind, sondern eine komplette Substratschicht (ähnlich wie die Polycarbonatschicht der CD/DVD) als Informationsschicht dient und die Daten in Form eines Hologramms[49] abgespeichert werden. Bei diesem Verfahren lassen sich wesentlich mehr Informationen auf der HVD, bei gleicher Größe wie eine DVD, unterbringen. Die HVD ist, wie ihre Vorgänger auch, 1.2mm dick und besteht aus 6 Schichten (Bottom-Up Sicht):

  1. Cover Layer
  2. Recording Layer
  3. Gap Layer
  4. Dichroic Mirror Layer[50]
  5. Gap Layer
  6. Subtrat + Reflektionslayer

Das zwischen den Gap Layern liegende „Dichroic Mirror Layer“[50] (Schicht 4) ist ein halb-lichtdurchlässiges Spiegel-Layer, welches bei der HVD so konzipiert ist, dass nur der rote Laser durchgelassen, der grüne/blaue hingegen reflektiert wird. Die obere Substratschicht (Schicht 6) ist wie die Datenschicht einer DVD aufgebaut und dient zum Speichern von Zusatzdaten (Adressinformationen/Sektorierungsinformationen etc.). Abbildung 5 zeigt den schematischen Aufbau einer HVD.

5.1.2 Auslesen der Daten

Zum Lesen der Daten wird entweder ein grüner Laser bzw. ein blauer Laser (derzeit noch in der Experimentierphase, um noch feinere Hologrammdaten lesen zu können und dadurch die Speicherkapazität der HVD steigern zu können) verwendet. Weiterhin wird der grüne/blaue Laser mit einem roten Laser überlagert, um mit diesem Zusatzdaten von Schicht 6 zu lesen. Es wurde besonders darauf geachtet, dass das Dichroic Mirror Layer[50] für den grünen/blauen Laser vollkommen lichtundurchlässig ist, um zu verhindern, dass der grüne/blaue Laser das Lesen der Zusatzdaten stört.

5.2 TeraDisc

Bei der TeraDisc handelt es sich um ein optisches Speichermedium, welches auf einer gewöhnlichen DVD basiert. Entwickelt wurde die TeraDisc von dem israelischen Unternehmen Mempile[51]. Revolutionär an dem Speichersystem der TeraDisc ist, dass es keine physikalischen Layer gibt, auf denen die Daten gespeichert sind, sondern dass die Daten dreidimensional in einer Substratschicht gespeichert werden. Dadurch entstehen so genannte „virtuelle Layer“ mit welchen es, laut Mempile[51], möglich sein soll, bis zu 5 TB Daten auf einer TeraDisc zu speichern.[52] Derzeit ist die Speicherkapazität der TeraDisc allerdings noch auf 1 TB (bei 200 virtuellen Layern) „beschränkt“, wobei auch dies die Speicherkapazität einer Blu-ray Disc bei weitem übersteigt.

5.2.1 Physikalischer Aufbau & Speichertechnik

Abbildung 6: Funktionsweise einer TeraDisc
Abbildung 6: Funktionsweise einer TeraDisc

Der exakte physikalische Aufbau einer TeraDisc ist von seiten Mempiles noch nicht genau spezifiziert. Allerdings ist keine extra Reflexionsschicht mehr notwendig (dazu später mehr) und laut Mempile ist es bereits gelungen, auf einer 0.6 mm starken Substratschicht, 100 virtuelle Layer unterzubringen. Insofern ist es auch durchaus denkbar, dass eine TeraDisc mit einer Stärke von 1.2 mm ohne jegliche Zusatzschichten auskommt und bereits einsatzfähig wäre. Die Trägersubstanz ("Datenschicht") einer TeraDisc besteht aus einem photochemischen Material, welches so genannte Chromophoren[53] enthält. Bei diesen Chromophoren[53] handelt es sich um Moleküle, welche eigens von Mempile entwickelt wurden, die ihre chemische Struktur, bei einer Zwei-Photonen-Reaktion[54] mit einem roten Laser, ändern. Durch diese Strukturveränderung ist die Fluoreszenz[55] der Moleküle unterschiedlich stark, was bei der Digitalisierung der Information als unterschiedliche Binärzustände interpretiert werden kann.[52] Die 3-dimensionale Speicherung der Daten ist möglich, da die zuvor erwähnte Zwei-Photonen-Reaktion[54] geradezu molekülgenau ist und nur den, tatsächlich im Brennpunkt des Lasers liegenden Bereich, des Materials betrifft. Umliegende Bereiche (unabhängig davon, ob horizontal oder vertikal) sind nicht betroffen und haben keinen Einfluss auf den Photonenstrom.

5.2.2 Auslesen der Daten

Das Lesen der Daten erfolgt, wie bei der HVD, mit zwei Lasern, die überlagert werden. Die hier eingesetzten Laser liegen im roten bzw. Infraroten Lichtspektrum. Der Infrarote Laser ist der so genannte "Tracking Laser" und wird verwendet, um die Sektoradressen der TeraDisc auszulesen. Der rote Laser hingegen dient zum Auslesen der eigentlichen Nutzdaten. Dieser Laser kann mit unterschiedlicher Intensität genutzt werden, was es möglich macht ihn sowohl als Lese- als auch Schreiblaser einzusetzen. Sollte er zum Lesen eingesetzt werden, ist er nicht energiereich genug, um die chemische Struktur der Chromophoren[53] zu beeinflussen. Bei dieser Lesetechnik kommt es zu keiner direkten Reflektion des Lasers an einer Relektionsschicht sondern durch eine indirekte Reflektion, durch das Fluoreszieren der Chromophoren[53].

5.3 Protein-coated Disc

Bei der Protein-coated Disc (PCD) (zu Deutsch: Protein bedeckte Scheibe), welche von „Renugopalakrishnan, der an der Florida International University lehrt und forscht“ [56] in Zusammenarbeit „mit dem Children´s Hospital der amerikanischen Harvard Universität in Boston“[56], entwickelt wurde, handelt es sich um ein optisches Speichermedium, welches (bisher) die 20-fache Speicherkapazität einer BD zur Verfügung stellt. In Zukunft soll es möglich sein bis zu 50 TB Daten auf einer PCD abzuspeichern.

5.3.1 Physikalischer Aufbau & Speichertechnik

Über den physikalischen Aufbau der PCD (Materialien, verschiedenartige Schichten, etc.) ist noch nichts näheres bekannt. Zum Speichern der Informationen wird eine dünne Eiweißschicht verwendet, welche Proteine (Bacteriorhodopsin) des Bakteriums Halobacterium salinarum enthält. Diese Moleküle ändern, bei Kontakt mit Licht, ihre chemische Struktur, was es ermöglicht, die verschiedenen chemischen Zustände als binäre Zustände zu interpretieren. Da sich die Änderung der Struktur auf einzelne Moleküle beschränkt, können wesentlich mehr Informationen auf einer DVD-großen Disc untergebracht werden. Allerdings sind diese chemischen Änderungen derzeit auf wenige Stunden/Tage beschränkt, was die PCD als langfristiges Speichermedium untauglich macht. „Doch Renugopalakrishnan und sein Team veränderten die Bakterien-DNS so, dass dieser, für die Speicherung so wichtigen Zustand nun sogar jahrelang anhalten könnte“[56]. Es bleibt also abzuwarten, ob es tatsächlich gelingt, den Zustand der Proteine längerfristig zu erhalten, da die PCD sonst wohl kaum zu einem Speichermedium taugen dürfte.

5.3.2 Auslesen der Daten

Mit was für einem Laser die Auslesung der Daten erfolgen soll ist derzeit noch nicht bekannt, es ist aber zu erwarten, das es sich hierbei um einen Laser jenseits des blauen Lichtspektrums handeln wird, da es sonst kaum möglich sein dürfte, Strukturunterschiede zwischen einzelnen Molekülen via Laser zu erkennen. Denkbar wäre der Einsatz eines ultravioletten Lasers (400 nm Wellenlänge und kleiner).

6 Fazit

Nach ausführlicher Betrachtung der Evolution optischer Speichermedien, lässt sich abschließend, folgendes zusammenfassen: Beginnend mit der CD, die das erste, universell einsetzbare, optische Speichermedium bildet, hat sich der Einsatz von optischen Speichermedien als alternatives Speichermedium zur Festplatte ,vom industriellen Bereich auch auf den privaten Anwenderbereich ausgebreitet. Nachdem es mit der CD-R(W) auch Privatanwendern möglich war, selbst Daten zu speichern, stiegen allerdings auch die Ansprüche an die optischen Speichermedien. Während die CD-RW noch empfindlich gegen UV-Strahlung war, aufgrund der organischen Speicherschicht, war die nächste Evolutionsstufe (DVD-RW/DVD+RW) bereits in vielerlei Hinsicht, besser für den Privatgebrauch nutzbar, da die organische Schicht durch eine metallische ersetzt wurde. Gleichzeitig wurde die Datensicherheit durch das Einführen einer zusätzliche Polycarbonat-Schutzschicht erhöht, da nun auch ein erhöhter Schutz gegen Äußere Einflüsse, wie beispielsweise Kratzer, bestand. Nachdem allerdings die erhöhte Datensicherheit gewährleistet war und die durch die DVD ebenfalls erhöhte Speicherkapazität, stiegen ebenfalls die Speicherkapazitätsanforderungen an optische Datenträger, da diese nun als wirkliche Alternative zu bisher magnetischen Datenträgern betrachtet werden konnten. Mit Einführung der Blu-ray Disc wurde dieses „Problem“ vorerst gelöst, es ist allerdings zu erwarten, dass auch ihre Kapazitäten, auf lange Sicht nicht ausreichen, da der Speicherbedarf in der Informationstechnik stetig steigt. Weiterhin zeigen sich zwei Trends hinsichtlich der verwendeten Technik bei optischen Speichermedien. Einerseits wird auf eine immer engere Anordnung der Pits und Lands gesetzt, um die Speicherkapazität der Datenträger zu erhöhen, was die Verwendung von Lasern mit immer geringerer Wellenlänge und einen immer höheren technischen Aufwand zum realisieren dieser, mit sich zieht. Der zweite Trend geht in die Richtung einer alternativen Speichermöglichkeit auf dem Medium selbst. Es wird versucht von der herkömmlichen Methode, die Daten auf einer metallischen Schicht zu speichern, wegzukommen. Einerseits geht der Trend zurück zu organischen Materialien (vgl. PCD), andererseits wird auch in Betracht gezogen das gesamte Substrat zur Speicherung der Daten zu verwenden und somit Daten dreidimensional abspeichern zu können (vgl. TeraDisc, HVD). Weiterhin sind die magnetischen Datenträger (Festplatte) in ihrer Kapazität, Datenübertragungsrate und Erschwinglichkeit auch deutlich gestiegen, was die optischen Speichermedien in eine direkte Konkurrenzsituation, als Zukunftsspeichermedium versetzt. Dennoch genießen optische Speichermedien gegenüber den, noch immer hauptsächlich eingesetzten magnetischen, entscheidende Vorteile:

  • Unempfindlichkeit gegenüber magnetischen Feldern (Daten bleiben lesbar)
  • Einfachere Lagerung, da die Standard-optischen-Medien lediglich eine Dicke von 1,2 mm sowie einen Durchmesser von 12 cm haben.
  • Höhere Ausfallsicherheit, da keine elektronischen Bauteile verschleißen können

Allerdings haben optische Speichermedien auch einige Besonderheiten, welche beim Einsetzen dieser als langfristige Speichermedien bedacht werden sollten:

  • Medien können zerkratzen und dadurch das Lesen der Daten erschweren bzw. unmöglich machen.
  • Anfälliger gegen Korrosion als magnetische Speichermedien da das Polycarbonat schneller „altert“ als die magnetischen Platten und elektronischen Bauteile einer Festplatte. Das Polycarbonat wird mit der Zeit spröde und es kann passieren, dass sich die einzelnen Schichten eines optischen Speichermediums voneinander trennen und es somit unleserlich machen.
  • Begrenzte Wiederverwertbarkeit, da Medien entweder nur einmal oder einige hundert Male beschreibbar sind (Ausnahme DVD-RAM). Eine Festplatte hingegen kann nahezu unendlich oft wiederbeschrieben werden.
  • Daten im Nachhinein nicht mehr zu editieren, ohne vorher das gesamte Medium zu löschen (Ausnahme DVD+RW und DVD-RAM).

Der gravierendste Nachteil der optischen Speichermedien, gegenüber ihrer magnetischen Verwandten, ist ihre schnelle „Alterung“ sowie deren sehr begrenzte Wiederverwendbarkeit. Dies sind die Hauptgründe dafür, dass die optischen Speichermedien die magnetischen, als Archivierungsmedien, nicht abgelöst haben. Allerdings ist die DVD-RAM, trotz ihrer relativ geringen Speicherkapazität gegenüber neueren, optischen Speichermedien, durchaus eine attraktive Alternative zu magnetischen Speichermedien, da sie sich wie eine Festplatte verwenden lässt. Die folgende Tabelle zeigt noch einmal eine kurze Übersicht, über die Evolution der optischen Speichermedien bezüglich Speicherkapazität, Datenübertragungsrate, (Wieder)beschreibbarkeit und verwendetem Laser licht.

Speichermedium Speicherkapazität Datenübertragungsrate (bei Normalgeschwindigkeit) (Wieder)beschreibbare Formate Laser licht Entwicklungsjahr
CD 552,96 - 681,984 MB (Mode 1)
630,72 - 777,89 MB (Mode 2) 		1,23 MBit/s (Mode 1)
1,4 MBit/s (Mode 2) 		CD-R CD-RW Infrarot (780 nm Wellenlänge) 1982
DVD 4,7 – 17 GB 11,08 MBit/s DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM Rot (635 nm) 1997
PCD Bis 50 TB ? ? Ultraviolett ( < 400 nm Wellenlänge) 2003
BD 25 - 50 GB 36,0 MBit/s BD-R, BD-RE Blau-Violett (405 nm Wellenlänge) 2004
HVD 100 – 200 GB
geplant: 2 TB 		Bis zu 1 GBit/s geplant Grün/Blau (? nm), Rot (635 nm) 2004
TeraDisc 1 TB
geplant: 5 TB 		? ? Infrarot und Rot überlagert (780 nm, 635 nm) 2007

Tabelle 4: Übersicht Evolution optischer Speichermedien

7 Fußnoten

  1. ↑ 1,0 1,1 Philips, Elektronik Konzern Homepage
  2. ↑ 2,0 2,1 Sony, Elektronik Konzern Homepage
  3. ↑ Überlagerung von Wellen http://timms.uni-tuebingen.de/List/List01.aspx?rpattern=UT_200[34]_____00[12]_physik3_000_
  4. ↑ Eight-To-Fourteen-Modulation[Butz, P. (11. 07 2007), S.46]
  5. ↑ IT-Wissen Constant Linear Velocity
  6. ↑ Vgl. Schreder, G. (1995), S.28
  7. ↑ Audio recording - Compact disc digital audio system IEC 60908 Ed. 2.0 b:1999
  8. ↑ 8,0 8,1 Vgl. Schreder, G. (1995), S.29
  9. ↑ Vgl. Schreder, G. (1995), S.30
  10. ↑ Data Interchange on Read-only 120 mm Optical Data Disks (CD-ROM) ECMA-130 2nd Edition June 1996
  11. ↑ Information technology -- Data interchange on read-only 120 mm optical data disks (CD-ROM) ISO/IEC 10149:1995
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 Volume and File Structure of CDROM for Information Interchange ECMA-119
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 Information processing -- Volume and file structure of CD-ROM for information interchange ISO 9660:1988
  14. ↑ Vgl. Hahn, H. (1994), S.231
  15. ↑ 15,0 15,1 Vgl. Schreder, G. (1995), S.49f
  16. ↑ Vgl. Schreder, G. (1995), S.50
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 IT Wissen Bandbreite
  18. ↑ 18,0 18,1 18,2 18,3 Information technology -- Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1,5 Mbit/s -- Part 1: Systems ISO/IEC 11172-1 Ed. 1.0
  19. ↑ Vgl. Unitele. (kein Datum).
  20. ↑ Phase-Change Definition / Erklärung - Blu-ray Lexikon. http://www.bluray-disc.de/lexikon/phase-change
  21. ↑ DVD Forum Homepage
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 MPEG-2 Standard ISO/IEC 13818-1:2000/Cor 1:2002
  23. ↑ 23,0 23,1 23,2 Volume and File Structure for Write-Once and Rewritable Media using Non-Sequential Recording for Information Interchange ECMA-167
  24. ↑ 24,0 24,1 24,2 Information technology -- Volume and file structure of write-once and rewritable media using non-sequential recording for information interchange -- Part 2: Volume and boot block recognition ISO/IEC 13346-2:1999
  25. ↑ 120 mm DVD - Read-Only Disk ECMA-267
  26. ↑ Analog Copy Protection Homepage
  27. ↑ Content Scrambling System Homepage
  28. ↑ Digital Copy Protection System Homepage
  29. ↑ Copy Generation Management System Homepage
  30. ↑ 30,0 30,1 Advanced Access Content System Homepage
  31. ↑ 80mm und 120mm DVD Recordable Disc (DVD-R) ECMA-359
  32. ↑ 80mm und 120mm DVD Re-recordable Disk (DVD-RW) ECMA-338
  33. ↑ Information technology -- Data Interchange on 120 mm and 80 mm Optical Disk using +RW Format -- Capacity: 4,7 Gbytes and 1,46 Gbytes per Side (Recording speed up to 4X) ISO/IEC 17341:2006
  34. ↑ Vgl. Schweiz, D.-F. (kein Datum).
  35. ↑ Information technology -- 120 mm (4,7 Gbytes per side) and 80 mm (1,46 Gbytes per side) DVD rewritable disk (DVD-RAM) ISO/IEC 17592:2004
  36. ↑ 36,0 36,1 Blue Ray Disc Association Homepage
  37. ↑ Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 12: ISO base media file format ISO/IEC 14496-12:2005
  38. ↑ Dolby Digital Plus Cinefreaks Website, Dolby Formate im Vergleich
  39. ↑ Dolby True HD Website
  40. ↑ DTS-HD Whitepaper
  41. ↑ BD+, Kopierschutzmechanismus für Blu-ray Medien. Entwickelt von Cryptography Research Cryptography Research Website
  42. ↑ ROM Mark, Kopierschutz in Form eines, speziell auf ein Layer der BD aufgebrachten, Wasserzeichens. Heise Artikel zu ROM Mark
  43. ↑ Vgl. Sokolow, A. (17. 02. 2008).
  44. ↑ Vgl. tagesschau.de. (19. 02. 2008).
  45. ↑ 45,0 45,1 Optware Corporation Homepage, General info
  46. ↑ HSD Forum Homepage
  47. ↑ Information Interchange on Read-Only Memory Holographic Versatile Disc (HVD-ROM) – Capacity: 100 Gbytes per disk ECMA-378
  48. ↑ Information Interchange on Holographic Versatile Disc (HVD) Recordable Cartridges – Capacity: 200 Gbytes per Cartridge ECMA-377
  49. ↑ http://electronics.howstuffworks.com/hvd1.htm
  50. ↑ 50,0 50,1 50,2 How does the Dichroic Layer work http://www.hvd-forum.org/abouthvd/technology.html
  51. ↑ 51,0 51,1 Mempile Homepage
  52. ↑ 52,0 52,1 Vgl. Mempile. (2007).
  53. ↑ 53,0 53,1 53,2 53,3 Vgl. Mempile. The Chromophore (2007).
  54. ↑ 54,0 54,1 Vgl. Mempile Two-photon optics. (2007).
  55. ↑ Fluoreszenz Erklärung Friedrich-Schiller-Universität Jena Homepage
  56. ↑ 56,0 56,1 56,2 Vgl. Lauerer, M. (10. 09. 2007).

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9 Abbildungsverzeichnis

Abbilung-Nr.Abbildung
1Physikalischer Aufbau einer CD. Vgl. Frenger, L. (01. 08. 2005)., S. 9
2CD-Abtaster. Vgl. Frenger, L. (01. 08. 2005)., S. 14
3Sektoraufbau einer CD-DA. Vgl. Schreder, G. (1995), S. 29
4Speichercharakteristika einer CD-ROM. Vgl. Schreder, G. (1995), S. 36
5Aufbau und Funktionsweise einer HVD. Vgl. forum, H. (2008).
6Funktionsweise einer TeraDisc. Mempile. (2007).

10 Tabellenverzeichnis

Tabelle-Nr.Quelle
1CD-DA Hauptparameter. Vgl. Schreder, G. (1995), S.29
2DVD Regionalcodes Library, P. U. (13. Februar 2008).
3Blu-ray Regionalcodes. Vgl. Association, B.-r. D. (2008).
4Übersicht Evolution optischer Speichermedien. -

11 Abkürzungsverzeichnis

AbkürzungBedeutung
BitKleinste Informationseinheit in der Informatik (1 oder 0)
Byte (B)1\,Byte = 8 \times 1\,Bit
Kilobyte (KB)1\,KB = 1 \times 10^{3}\,B
Megabyte (MB)1\,MB = 1 \times 10^{6}\,B
Gigabyte (GB)1\,GB = 1 \times 10^{9}\,B
Terabyte (TB)1\,TB = 1 \times 10^{12}\,B
Kilobit (Kbit)1\,Kbit = 1 \times 10^{3}\,Bit
Megabit (Mbit)1\,Mbit = 1 \times 10^{6}\,Bit
Gigabit (Gbit)1\,Gbit = 1 \times 10^{9}\,Bit
Kilobinärbyte (KiB)1\,KiB = 1 \times 2^{10}\,B
Megabinärbyte (MiB)1\,MiB = 1 \times 2^{20}\,B
Gigabinärbyte (GiB)1\,GiB = 1 \times 2^{30}\,B
Terabinärbyte (TiB)1\,TiB = 1 \times 2^{40}\,B
Kilobinärbit (Kibit)1\,Kibit = 1 \times 2^{10}\,Bit
Megabinärbit (Mibit)1\,Mibit = 1 \times 2^{20}\,Bit
Gigabinärbit (Gibit)1\,GiBit = 1 \times 2^{30}\,Bit
Hertz (Hz)Kleinste Frequenzeinheit
Kilohertz (kHz)1\,kHz = 1 \times 10^3\,Hz
Kilometer (km)1\,km = 1 \times 10^3\,m
Zentimeter (cm)1\,cm = 1 \times 10^{-2}\,m
Millimeter (mm)1\,mm = 1 \times 10^{-3}\,m
Mikrometer (µm)1\,\mu m = 1 \times 10^{-6}\,m
Nanometer (nm)1\,{nm} = 1 \times 10^{-9}\,m
Von „http://winfwiki.wi-fom.de/index.php/Die_Evolution_optischer_Speichermedien_-_Entwicklungspotential_nach_Blue-Ray“
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