DVD - Aufbau

Die DVD kann bekanntermaßen sehr viel mehr Daten speichern als eine CD-Rom. Dies wurde möglich durch diverse Verbesserungen in der Technik, die vor allem neue Anforderungen an die Technik, in erster Linie an die DVD-Player stellt.
DVD Grundlagen
DVDs werden aus Polycarbonat hergestellt. Sie besteht aus zwei Rücken an Rücken aufeinander geklebten Schichten. Hier gibt es die einseitigen DVDs mit einer Datenschicht. Hier enthält nur eine Seite eine Datenschicht. Auf dieser Datenschicht befinden sich die sogenannten Pits, die die binären Daten repräsentieren. Im Gegensatz zu der CD wurde hier die minimale Pitlänge von 0,83 µm auf 0,4 µm reduziert. Außerdem konnte man die Trackbreite von 1,6 µm auf 0,74 µm verringern. Dies ist möglich, da der Laser in einem anderen Wellenbereich arbeitet, als der der CD-Rom. Die Laserwellenlänge der DVD liegt bei 650 bzw. 635 nm. Im Vergleich hierzu die Wellenlänge bei der CD 780 nm
DVD im Detail
Durch die geringere Dicke bis zur Datenschicht, nämlich 6 mm, hat die DVD einen geringeren Brechungswinkel. Hierdurch resultiert eine geringere Fehlerrate.

Der Fokusradius des Lasers sich proportional zur Wellenlänge und umgekehrt proportional zur Apetur der Fokuslinse. Diese Beträgt bei der DVD 0,6 und bei der CD-Rom 0,45 (numerisch). Daraus folgt, das der Laserfokus der DVD kleiner als bei der CD-Rom ist und so die höhere Speicherdichte ermöglicht (Faktor ca. 4,6).

Um das mögliche Datenvolumen zu erhöhen, wird zum einen die Möglichkeit genutzt, die DVD beidseitig zu beschreiben. Hierbei befindet sich auf beiden aneinandergeklebten Schichten je eine Datenschicht. Aber damit noch nicht genug. Ein weiterer Fortschritt, der letztendlich die Speicherkapazität bis zu 17 GB möglich macht, ist die Verwendung von zwei Datenschichten pro Seite. Hierbei liegen die beiden Schichten übereinander. Hierzu muss natürlich die erste Schicht halbdurchlässig sein, damit der Laser auch auf die tiefer liegende Schicht fokussiert werden kann.

Grundsätzlich wird die erste Schicht von innen nach außen geschrieben. Die zweite Datenschicht kann entweder paralleler zur ersten auch von innen nach außen geschrieben werden oder aber von außen nach innen. Dies liegt ganz im Ermessen des Softwareherstellers, welches Verfahren für seine Daten am geeignetsten ist. Hierbei ist zu bemerken, dass das entgegengesetzte Schreiben bei DVD-Video stattfindet. Dies ist erforderlich, da der Bitstrom nicht abreißen darf, da sonst das Videobild nicht kontinuierlich dargestellt werden könnte. Der Lesekopf muss nicht wieder in die Mitte der DVD zurückfahren und dort neu fokussiert werden, sondern kann einfach auf die tiefer gelegene Ebene justiert werden und umgehen mit dem auslesen der Daten fortfahren.
DVD Codierungsverfahren
Zur Codierung der Daten wird das sogenannte EFM Plus-Verfahren verwendet. Hierbei wer-den 8 Datenbits in 16 Codebits umgerechnet. Das EFM Plus-Verfahren ist eine Weiterent-wicklung des EFM-Verfahrens, das bei der CD-Rom Anwendung findet. Hier werden 8 Bits in 14 Bits umgerechnet. Das EFM Plus-Verfahren ist jedoch effizienter als das alte. Weiterhin werden die Bits im sogenannten NRZ – Non Return to Zero – Verfahren Codiert. Dabei be-deutet lediglich eine Kante in einem Pit eine 1, der Rest wird als 0 interpretiert. D. h. dass entweder der Wechsel von Pit zu Land als 1 gelesen wird oder umgekehrt. Solange kein Wechsel stattfindet, wird die 0 gelesen.

Die Fehlerkorrektur geschieht nach dem RS-PC (Reed Solomon Product Code). Er ist eine Weiterentwicklung des CIRC (Cross Interleave Reed Solomon Code), wie er bei der CD Rom verwendet wird. Dies bedeutet, dass nicht wie bei CIRC 2 mm lange Datenspuren korrigiert werden können, sondern sogar 6 mm lange.
DVD Regionalcodes
DVD Player müssen den sogenannten Regionalcode beachten. Hierzu wird die Welt in verschiedene Zonen „aufgeteilt“. Wird nun eine DVD-Video in für eine bestimmte Region produziert, so erhält sie den zugehörigen Regionalcode. In den einzelnen Regionen werden allgemein nur Abspielgeräte verkauft, die lediglich den eigenen Regionalcode akzeptieren. Fremde DVDs werden nicht abgespielt. Dies soll verhindern, dass DVDs aus anderen Regionen importiert werden. Das hat vor allem für neue DVD-Titel eine Bedeutung, die in Amerika schon erhältlich sind, in Deutschland z. B. aber nicht, da hier der Film erst in die Kinos kommt. Es gibt auch Player und DVD-Rom-Laufwerke, die den Code erst nach einer gewissen Anzahl von Regionalcodewechseln festlegen. D. h. man kann z. B. insgesamt fünf mal eine DVD abspielen, die einen anderen Regionalcode hat, als die zuvor abgespielte. Dann ist aber Sense!

Die Welt wurde hierzu in folgende Regionen unterteilt:




Region 1 : Nordamerika
Region 2 : Europa, Japan, Nordafrika, Südafrika, Mittlerer Osten
Region 3 : Südostasien (u.a. Südkorea, Indonesien, Hongkong)
Region 4 : Australien, Mittel- und Südamerika
Region 5 : Afrika, Ruþland, Indien, Nepal, Nordkorea u.a.
Region 6 : China, Tibet
DVD Anwendungsbereiche
Es gibt verschiedene Arten, sich die DVD-Technik speziell im Video-Bereich zunutze zu machen. Den Bezug zu Softwareanwendungen zu machen ist ohnehin nicht bedeutsam, da es noch keine nennenswerte Anzahl an Applikationen gibt, die sich dieses Mediums bedienen.

Auf der einen Seite stehen die HiFi-DVD-Player, die nur zum Zweck des Videogenusses dienen. Sie nehmen quasi den Platz neben dem Videoredorder ein. Dort sind bei den meisten Geräten auch digitale Ausgänge vorhanden, die bei entsprechender Ausrüstung auch akustisch das Heimkinovergnügen komplettieren. Sie haben den MPEG2 Decoder zum umsetzen der Verschlüsselten Videodaten schon integriert.

Andererseits stehen ihnen die Computer-DVD-Laufwerke gegenüber. Mit diesen kann man Daten-DVD’s lesen aber mit der entsprechenden Hardware auch DVD-Videos auf seinem PC betrachten kann. Hier kann man auf zwei verschiedenen Wegen die bewegten Bilder auf sei-nen Bildschirm bringen. Die erste – und heute wohl auch nicht mehr allzu problematische - Lösung sind die sogenannten Software-Decoder. Dies sind Programme, die den Entschlüsselungsalgorithmus zum Lesen der DVDs beherrschen. Natürlich geht hierbei viel Rechenzeit verloren und früher bestand das Problem, dass die Umrechnung zu lange dauerte, was zu ruk-kelnden Bildern führen konnte. Mittlerweile sind aber die Standard PCs so gut mit Rechenleistung bestückt, dass dies wohl keine Schwierigkeiten bereiten sollte.

Auf der anderen Seite gibt es auch die Hardwarelösungen. Diese sogenannten Hardwaredecoder sind Steckkarten für den PC, die die Umrechnung der komprimierten Daten außerhalb der CPU vornehmen und direkt an die Grafikkarte weiterleiten. Dies hat den Vorteil, dass solche Karten auch auf relativ langsamen PCs noch einen störungsfreien Videogenuss ermöglichen. Allerdings kosten sie auch ein wenig mehr, als die Softwarelösung.