Jaro´s Techno-Ecke - 6. Akt Jeder der schon mal versucht hat, seine CDs im altehrwürdigen Plattenspieler zum Klingen zu bringen, muß unweigerlich einen herben Kulturschock durchlebt haben. Nicht nur, daß das Mittelloch viel größer ist als gewohnt und die CD dadurch eiert, auch die erzeugten Töne sind das Geld nicht wert. Spätestens jetzt lohnt es sich, zwei Gedanken an die kleinen Scheiben zu verwenden. Informationen (selbst Techno-Pop kann man unter Entropie- Gesichtspunkten als Information betrachten) werden auf einer CD nicht durch die Form einer Rille gespeichert, sondern digital in ganz ordinären Bits. Auf der Oberfläche einer Compact Disc befindet sich eine spiralförmige Spur, in der die Bits durch sogenannte "Pits" (ja - mit *P*) und "Lands" gespeichert sind. Pits sind mikroskopisch kleine Versenkungen in der Oberfläche, dem Land. Das Licht eines Lasers der beim Abspielen über die Oberfläche streicht wird von den Pits weniger reflektiert als vom Land. Die Reflexion wird von einem Photoelement aufgefangen und ausgewertet. Jeweils nur der Übergang von Land zu Pit wird als logische "1" gewertet. Strecken von mehreren Pits oder Lands sind dann entsprechend viele logische "0"en. Die Pits werden beim Produktionsprozeß in eine dünne Metallschicht (Aluminiumlegierung auf einem Polycarbonat- Träger) gepreßt und anschließend mit einem durchsichtigen Lack versiegelt. All das natürlich unter Reinstraumbedingungen. Trotzdem sind die Fehlerzahlen sehr hoch, nämlich ca. 220 pro 10 Sekunden Spielzeit. Dies ist die "Block Error Rate (BLER)". Um zu verhindern, daß der gute alte Beethoven wie Die Toten Hosen klingt, werden in die Daten zusätzlich Informationen zur Fehlerkorrektur (ECC - Error Correcting Code, für Profis: Reed- Solomon!) eingebaut. Mit deren Hilfe reduziert sich die Fehlerzahl auf ca. 1 Fehler pro Milliarde Bits bei Audio- bzw. pro Billion Bits bei Daten-CDs. Statistisch ist das also ein Fehler pro ca. 100 CDs. Es gibt zwei CD-Typen, nämlich mit 63 bzw. 74 Minuten Länge (entspricht 580 bzw. 660 Megabyte). Diese sind in Abschnitte zu 60 Sekunden unterteilt, jede Sekunde wiederum in 75 Sektoren. Jeder Sektor enthält inklusive ECC und Kontrollbytes (z.B. zur Synchronisation) 3234 Bytes. Darin sind die Nutzdaten (also die Musik) in Frames zu 24 Bytes eingeteilt. Zu jedem Frame gehören noch 8 ECC-Bytes. Diese 32-Byte-Frames sind die Blöcke, die in die BLER-Berechnung eingehen. Durch eine geschickte Anordnung der Frames und einer zweistufigen Fehlerkorrektur können bis zu 450 aufeinanderfolgende fehlerhafte Bits als solche erkannt und korrekt errechnet werden! Ist durch längere Fehler (=Kratzer) mal die Korrektur nicht möglich, so werden fehlende Töne aus zwei benachbarten Frames interpoliert. Bei Audio-CDs merkt das keiner, bei Daten-CDs wäre es katastrophal. Deswegen wird hier noch ein zusätzlicher Mechanismus eingebaut, der für Korrektheit sorgt. CDs die nach dem Pressen trotz der Korrekturmechanismen als fehlerhaft zu erkennen sind, werden schlicht und ergreifend weggeworfen. Jetzt müßtet Ihr die Preisfrage beantworten können: Warum darf man CDs nicht so wie Schallplatten durch kreisförmiges Wischen vom Staub befreien? Ganz einfach: Alle Daten (also auch die ECCs) sind spiralförmig hintereinander in Pits eingebrannt. Durch kreisförmiges Wischen kann man sowohl die Daten als auch die ECC-Infos zerkratzen, so daß eine Korrektur nicht mehr möglich ist! Ergo: Immer radial abwischen. Überhaupt sollte man so ´ne CD pflegen: Jede Chemikalie (z.B. Lacke, Aufkleber, Filzstifte, Pril, etc.) können u.U. den Schutzlack durchknabbern. Die hauchdünne Metallschicht gibt dann bei geringsten mechanischen oder chemischen Belastungen (auch Oxydation) den Löffel ab. Die Schätzungen, wie lange eine CD hält belaufen sich auf zwischen 10 und mehrere 100 Jahre. Aber da z.B. jeder Hersteller andere Druckfarben benutzt ist eine seriöse Garantie wohl kaum möglich. Zusätzlich zu den normalen CD-ROMs (Read Only Memory) gibt es seit einiger Zeit auch noch beschreibbare CDs. Auf diesen befindet sich direkt auf dem Träger in einer spiralförmigen Furche ein organischer Lack (Cyanin-Verbindung, Firmengeheimnis), die sogenannte "dye". Darüber ist eine reflektierende Goldschicht und dann erst kommt der Schutzlack. Beim Schreiben von Daten werden mit einem speziellen Schreiblaser mit etwa 250 Grad Celsius die Pits in die Farbschicht eingebrannt, was wiederum zu einer Änderung der Reflexionseigenschaften führt. Bei WO-Disks (Write Once) ist dieser Vorgang nicht umkehrbar, so daß sie eben nur einmal beschrieben werden können. Da die dye photosensitiv ist, sollte man WOs im Dunkeln (und unter 40 Grad Celsius) lagern, um Zerstörung durch Licht zu vermeiden. Für besonders wichtige Exemplare wird übrigens Glas als Träger verwendet, da hier die Gefahr des Durchätzens des Drucklackes entfällt. Die Haltbarkeit soll dafür über 20 Jahre betragen. Mehrfach beschreibbare CDs sind zwar seit einiger Zeit im Gespräch, aber haben sich kommerziell noch nicht durchgesetzt. Von IBM ist in den letzten Wochen gemeldet worden, daß ein neuer CD-Typ entwickelt wurde, bei dem sich im Prinzip zehn reflektierende Schichten übereinander befinden. D.h. die Kapazität wird dadurch auch ungefähr verzehnfacht (also 6,5 Gigabyte)! Nun noch ein paar Erklärungen zu Begriffen, die im Zusammenhang mit CDs immer wieder auftauchen: High Sierra: kommt gleich ISO-9660: Ein offizieller Standard für CD-Dateisysteme, der mit leichten Modifikationen aus High Sierra abgeleitet wurde. ISO- 9660 Ebene 1 entspricht einem DOS-Dateisystem mit den üblichen DOS-Dateinamenskonventionen. Es sind bis zu 8 Verzeichnisebenen möglich. Ebene 2 CDs ermöglichen Dateinamen bis zu 32 Zeichen Länge. Dadurch sind die Disks auf DOS-Systemen praktisch nicht nutzbar. HFS: Ist ein CD-Format für Apple Macintosh´s Hierarchical Filing System. Es ist nicht mit ISO-9660 verwandt. Red Book: Allgemeine Bezeichnung für den "Compact Disc Digital Audio Standard". Disks die diesem Standard entsprechen, haben den Aufdruck "digital audio" unter dem "disc" Logo. (Die aufgeführten Farb-Bücher haben übrigens nichts mit der gleichnamigen Regenbogen-Serie zur Computersicherheit der National Security Agency zu tun.) Yellow Book: Beschreibt den Standard für CD-ROMs". Disks die diesem Standard entsprechen, haben manchmal den Aufdruck "data storage" unter dem "disc" Logo. "Mode-1" ist für Computerdaten, "Mode-2" ist für komprimierte Audio-, Video- und Bilddaten. Eine Disk kann nur Mode-1 oder Mode-2 Daten enthalten. Green Book: Beschreibt den Standard für CD-I (siehe unten). Orange Book: Beschreibt den Standard für WO-CDs. Blue Book: Beschreibt den Standard für LaserDisc. Ihr wißt schon - die großen Scheiben mit Spielfilmen und Videoclips CD-I (eine Philips-Erfindung) steht für "Compact Disc Interactive". Ist gedacht für komplette Multimedia-Anwendungen (Spiele, Messestände, etc.). Der Standard beschreibt sowohl Datenformate als auch Aufbau und Funktionsweise der gesamten Hardware, die man zum Abspielen benötigt. CD-ROM/XA (eXtended Architecture) ist eine Erweiterung des Yellow Book Standards. Dabei kann eine CD sowohl Computerdaten als auch komprimierte Audio- und Video- bzw. Bilddaten enthalten (also Mode-1 und Mode-2). Rock Ridge: Dies ist eine Erweiterung von ISO-9660 zur Benutzung der CDs in Unix Systemen (Unix-Dateinamen, symbolische Links, tiefe Verzeichnisse). "Rock Ridge" ist ohne besonderen Grund nach der Stadt im Film "Blazing Saddles" benannt. (Weiß jemand den deutschen Titel?) ECMA 168: Ein (europäischer) Standard für das Dateisystem von WO-Disks nach dem Orange Book und Rock Ridge. Das Format ist nicht kompatibel zu ISO-9660. (Klar ist ja auch europäisch.) Photo-CD: Ein 35mm Film (Negativ, Dia, etc.) wird eingescannt und im XA-Format auf CD-ROMs gebrannt (nicht gepreßt). Jede Aufnahme wird in 5 Auflösungen gespeichert: Base/16, Base/4, Base, 4Base und 16Base. "Base" ist die normale Auflösung, "Base/16" ist nur ein Sechzehntel davon (also unschärfer). Die hohen Auflösungen sind für Vergrößerungen oder Darstellung auf HDTV interessant. Multisession CD Laufwerk: Eine CD hat einen Index, in dem z.B. die Titel und ihre Position auf der CD verzeichnet sind. Dieser Index wird beim Einlegen der Disk erst mal ausgewertet. Nun ist es z.B. bei Photo-CDs möglich die Bilder in mehreren Sitzungen aufzubrennen, was zwangsläufig zu mehreren Indizes führt. Ein Multisession Laufwerk ist einfach in der Lage damit klarzukommen. So - da hab ich Euch wieder mit Begriffen zugeworfen. Ich verspreche, daß es beim nächsten Mal etwas leichter wird (z.B. "Funktionsweise und Bedienung eines Spatens"). Und bitte nicht mehr die besten Stellen auf geliehenen CDs mit dem Schraubenzieher ankreuzen. JARO