Knowledge zu DVD
Die DVD ist ein digitales Speichermedium, das einer CD ähnelt, aber über eine deutlich höhere Speicherkapazität verfügt. Sie zählt zu den optischen Datenspeichern. Das Backronym „DVD“ geht auf die Abkürzung von Digital Versatile Disc (engl. für digitale vielseitige Scheibe) zurück, ist seit 1999 aber nach Angaben des DVD-Forums ein eigenständiger Begriff ohne Langform. In der Alltagssprache wird der Ausdruck „DVD“ im Zusammenhang mit Filmen häufig im Sinne des logischen Formats DVD-Video verwendet.
DVD-Formate
Die DVD gibt es in zahlreichen Varianten, die als DVD-Formate bezeichnet werden:
* Spezielle DVD-Formate, die für bestimmte Verwendungszwecke optimierte Datenstrukturen aufweisen (und ursprünglich nur Lesezugriff erlaubten): DVD-Video, DVD-Audio, DVD-ROM und Hybrid-DVD
* Für den Konsumenten beschreibbare DVD-Formate: DVD-RAM, DVD−R, DVD+R, DVD−RW, DVD+RW, DVD−R DL, DVD+R DL
Besonders die einmal beschreibbaren Formate und die DVD-RAM lassen sich mit dem bloßen Auge von den gepressten anhand ihrer Datenseite unterscheiden, da diese aufgrund ihrer Legierungen Farben wie etwa blau, violett oder braun aufweisen. Die DVD-RAM hat außerdem charakteristische sichtbare Sektormarken.
DVD-Datenstrukturen
Die DVD wird für folgende drei Verwendungszwecke eingesetzt, für die jeweils eigene DVD-Formate für spezielle Datenstrukturen geschaffen wurden:
* DVD-Video ermöglicht die Wiedergabe von bewegten Bildern und Ton mit DVD-Video-fähigen Abspielgeräten.
* DVD-Audio ermöglicht die Wiedergabe von Standbildern und Ton in sehr hoher Qualität mit DVD-Audio-fähigen Abspielgeräten.
* DVD-ROM ermöglicht das Lesen von allgemeinen Daten (Computerdaten).
Der AUDIO_TS-Ordner spielt bei Audio-DVDs eine zentrale Rolle. Bei der DVD-Video sind jedoch auch die Audiodaten im VIDEO_TS-Ordner zu finden, genauso wie die diversen Sprachversionen, Untertitel, Kapitelinformationen und Sonderfeatures (alle innerhalb sogenannter „VOB-Containerdateien“). Das bei DVDs üblicherweise eingesetzte Kompressionsformat ist MPEG-2, nach dem DVD-Standard ist jedoch auch noch das qualitativ weit unterlegene MPEG-1-Format vorgesehen, das ansonsten vor allem bei Video-CDs Anwendung findet. Der MPEG-2-Videostream (das Videobild) wird bei der Erstellung einer Video-DVD gemeinsam mit dem Audiostream und gegebenenfalls mit anderen Datenblöcken verwoben („gemuxt“, s. Multiplexing) und in einer .VOB-Datei („Video Object“) angelegt, die laut DVD-Standard nie größer als 1 Gigabyte sein darf. Wird diese Datenmenge überschritten, wird in den Programmen zur DVD-Erstellung (DVD Authoring Software) automatisch eine neue .VOB-Datei angelegt. Die .VOB-Datei dient also als „Containerdatei“ aller Programmströme.
Beim Wechsel der Dateien ist der Übergang wegen des in den DVD-Playern integrierten Buffers nicht wahrnehmbar. Beim Abspielen werden abwechselnd Video-, Audio- und gegebenenfalls Steuerungsinformationen ausgelesen, zwischengespeichert und wiedergegeben. Der VIDEO_TS-Ordner enthält außerdem die .IFO-Datei mit der Menüführung und meist mehrere .BUP-Dateien, die jedoch nur als Backup der .IFO-Datei dienen.
Als Tonspuren sind mehrere Formate zugelassen; neben dem datenintensiven – weil unkomprimierten – LPCM-Verfahren gibt es noch mehrere Komprimierungsverfahren: mp2 (meist 192–256 Kbit/s) in beliebigen Bitraten, AC3-Komprimierung bei Dolby Surround/Mehrkanalton (meist 448 Kbit/s) oder DTS bei 6.1 Surround Sound. Auch SDDS ist für die DVD spezifiziert, es gibt jedoch für den Heimbereich weder entsprechende Decoder noch DVDs mit SDDS-Tonspur.
Insgesamt stehen für den gesamten Datenstrom 10,08 Mbit/s zur Verfügung, für den Audiostrom maximal 6144 Kbit/s. Die Bildqualität der Video-DVD hängt nicht so sehr von der Bandbreite des Video-Streams als vielmehr von der Effizienz der Komprimierung ab. Oft wird mittels MPEG-Encoder in mehreren Durchläufen kodiert, um ein Höchstmaß an Effizienz zu erreichen. Bei MPEG-2 können die Datenströme im VBR-Verfahren komprimiert werden, d. h., dass die Bandbreite an verschiedenen Stellen des Films stark abweichen kann (variable Bitrate).
Die Bitrate hängt dabei von der gerade anfallenden Datenmenge ab, so dass zum Beispiel bei bewegungsarmen Szenen Bandbreite und damit Speicherplatz auf der DVD gespart werden kann. Bei MPEG-2 werden bei aufeinanderfolgenden Bildern in der Regel nur die Unterschiede zum vorausgehenden Bild gespeichert (P- oder B-Frames), um auf der Disc Platz zu sparen. Mehr Informationen dazu im Artikel DVD-Video.
Daten-DVDs (DVD-ROM) sind anders als Video-DVDs keinen Restriktionen unterworfen und können beliebige Ordner und Dateien enthalten. Als Dateisysteme werden entweder die im Computerbereich vorherrschenden Formate ISO 9660 und ISO/Joliet oder UDF verwendet; beide Systeme können innerhalb des UDF Bridge-Formates (ISO 9660 Level 3 Layer) kombiniert werden. Ebenso wie CDs können auch DVDs in mehreren Sessionen (Sitzungen) beschrieben werden (Multiborder, analog zu Multisession bei CDs). Einige ältere Betriebssysteme oder DVD-Player können jedoch nur auf die erste Session zugreifen, weshalb es sich in diesem Fall empfiehlt, die DVD in einem Zug zu beschreiben. Zum Auslesen der restlichen Sessions dienen Zusatzprogramme wie IsoBuster, die auch unter älteren Betriebssystemen laufen.
Beschreibbare DVD-Formate
Der Endbenutzer kann nicht nur käufliche DVDs abspielen (die im Presswerk hergestellt wurden), sondern er kann mit einem DVD-Brenner auch eigene DVD-Videos, DVD-Audio oder DVD-ROMs erstellen. DVD-Brenner sind beispielsweise in Computern und Hi-Fi-DVD-Rekordern eingebaut und benötigen beschreibbare DVD-Formate. Historisch haben sich aus Kostengründen die fünf verschiedenen DVD-Formate DVD−R, DVD+R, DVD−RW, DVD+RW und DVD-RAM mit einfacher und doppelter Speicherkapazität (DL - Double Layer) entwickelt.
Die drei DVD-Formate, die vom DVD-Forum stammen, werden auch als Minus-Standard bezeichnet. Nur diese Formate dürfen auch das offizielle DVD-Logo tragen. Entsprechend werden die zwei DVD-Formate von der DVD+RW-Allianz mit einem „+“ auch als Plus-Standard bezeichnet. Die DVD-Formate nach dem Plus-Standard sind technisch einfacher aufgebaut, wodurch zum Beispiel die DVD+RW andere Schreibmethoden als die DVD-RW unterstützt. Auch sind die Lizenzgebühren für die Patentnutzung bedeutend niedriger. Diese anfänglichen Preisvorteile des Plus-Standards gibt es inzwischen durch den harten Wettbewerb mit dem Minus-Standard nicht mehr.
Die Formatvielfalt führte anfangs zu einer Kaufzurückhaltung bei den Konsumenten, da unklar war, welches beschreibbare DVD-Format die größere Investitionssicherheit aufweist. Die Industrie reagierte seit 2003 darauf mit (preisgünstigen) Multi-Brennern, die sowohl das Minus- als auch das Plus-Format unterstützten.
Lebensdauer
Der Medienhersteller Imation gewährt auf CD-R, CD-RW, DVD−R, DVD−RW, DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM derzeit eine Garantie von zehn Jahren[3]. Dies gilt allerdings nicht für die Daten, sondern beschränkt sich auf die haptischen Bauteile. Zur Langzeitarchivierung sind oben genannte DVD-Formate nach einhelliger Expertenmeinung nicht geeignet, einzige Ausnahme könnte eventuell die DVD-RAM darstellen, wobei auch hier die Langzeithaltbarkeit nicht sicher erwiesen ist. Verbatim bietet sogar eine lebenslange Garantie, die allerdings in Deutschland nicht gilt (aber sehr wohl in Österreich und der Schweiz). Diese gilt für alle von Verbatim hergestellten optischen Datenträger, deckt allerdings nur Herstellungsfehler ab, jedoch nicht normale Abnutzung und unsachgemäße Behandlung. Im ungünstigsten Fall können DVD±R und DVD±RW auch schon nach wenigen Monaten Datendefekte aufweisen.
Duplikationsverfahren
* DVD-Pressung: Die Herstellung einer DVD oder einer CD (ROM und Video) besteht aus vier Schritten nach Anlieferung der Master-DVD-R beziehungsweise eines Streamer-Tapes („DLT“-Format) an das Presswerk.
* Premastering: Zuerst wird geprüft, ob der Standard (das Book) erfüllt ist, das heißt, ob der Datenträger den Spezifikationen entspricht. Danach wird mit der Berechnung des EDC (Error Detection Code) und ECC (Error Correction Code) begonnen. Dies dauerte ursprünglich zwischen fünf und 16 Stunden. Anschließend werden Time-Code, Inhaltsinformation der Tracks und TOC (Table of contents) usw. generiert und ein Image der DVD/CD erstellt. Die Daten können nun dem Mastering zugeführt werden.
* Mastering: Die aufbereiteten Daten aus dem Premastering werden auf einen Glasmaster (eine Glasscheibe) übertragen, indem ein modulierter Laserstrahl die darauf aufgetragene Substratschicht (ein Farbstoff) von innen nach außen belichtet. Im Entwicklungsbad werden dann die belichteten Stellen ausgewaschen, die Pits entstehen. Anschließend wird der Glasmaster mit einer 100 nm dicken Silberschicht bedampft. Im Anschluss daran folgt ein erstes Auslesen als Qualitätsprüfung. Die Kosten für die Glasmasterproduktion (zwischen 300 und etwa 3.000 €) werden bei geringen Auflagen von den meisten Presswerken in Rechnung gestellt.
* Galvanik: Es werden nun Negative des Glasmasters erstellt, die für die Pressung als Stempel verwendet werden können.
Serienanfertigung
Generell werden die Discs aller DVD-Formate aus zwei einzelnen aus Polycarbonat gespritzten Kunststoffscheiben von etwa 0,6 mm Dicke hergestellt. Dabei hat die untere „Halbscheibe“ (Layer 0) einen Stapelring als Abstandshalter. Die obere „Halbscheibe“ (Layer 1) trägt bei dem Format DVD-5 keine nutzbaren Informationen und wird daher als „Dummy“ bezeichnet. Die eigentliche DVD entsteht, wenn beide Hälften mit unter UV-Licht aushärtendem Lack verklebt werden („bonden“; Schichtdicke etwa 50 µm). Um eine gleichbleibende Qualität der hergestellten Scheiben zu gewährleisten, sind in den Produktionsanlagen üblicherweise hochauflösende Kamerasysteme, so genannte Inline Scanner, integriert. Stichprobenartig kommen auch Offline-Messlaufwerke zum Einsatz, um die elektrischen Signale der DVD zu analysieren. Sollte sich beim Verkleben der zwei Layers Luft einschleichen (ein so genannter Bondingfehler), kann die DVD schnell Schaden nehmen. So kann beispielsweise beim Einlegen der DVD ein Teil eines Layers absplittern. Hierdurch kann eine Unwucht entstehen, die zu weiteren Schäden an der DVD oder sogar am Abspielgerät führen kann. Allerdings sind diese Fehler in der Regel nur ein optisches Problem und haben keinen Einfluss auf die Abspielbarkeit der DVD.
Beim Herstellvorgang gibt es große Unterschiede zwischen bespielten Medien („Kauf-Videos“) und unbespielten/wiederbeschreibbaren Scheiben („Rohlinge“). Die Formate DVD-5, -9 und -10 können meist auf derselben Maschine hergestellt werden. Dabei werden die Informationen mit Matrizen („Stamper“) in das heiße Polycarbonat gepresst (Spritzprägen). Um die Daten für die Laufwerke lesbar zu machen, werden die Halbscheiben mit Metall beschichtet („sputtern“). Bei DVD-5, DVD-10 und dem Layer 1 bei DVD-9 wird Aluminium vollreflektierend gesputtert (etwa 50 nm). Da bei DVD-9 beide Informationsschichten von einer Seite gelesen werden, wird die untere („Layer 0“) halb-transparent mit Gold, Silizium oder Silber-Legierungen beschichtet (etwa 10–15 nm). DVD-14 und DVD-18 erhält man, indem zwischen die Halbscheiben eine mit DVD-Strukturen versehene Folie eingebracht wird.
DVD-Brennen
Beim Brennen ist kein Glasmaster erforderlich, sondern nur ein Computer, ein DVD-Brenner und ein Brennprogramm.
Für das Brennen benötigt man DVD-Rohlinge, die in unterschiedlichen Qualitäten als DVD−R, DVD+R, DVD−RW, DVD+RW und DVD-RAM erhältlich sind. Durch die verschiedenen DVD-Formate und die Tatsache, dass diese z.T. erst nach der Definition des ursprünglichen DVD-Regelwerks spezifiziert wurden und Varianten desselben sind, besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass die gebrannte DVD auf einigen DVD-Playern nicht abspielbar sein wird. Deswegen sollte man sich nach der Kompatibilität des Brenners und der gewünschten Abspielgeräte vor dem Kauf der Rohlinge genau erkundigen. Einige DVD-Brenner bieten die Möglichkeit, DVD+R- und DVD+RW-Rohlinge mit dem Book Type DVD-ROM zu kennzeichnen und dadurch deren Akzeptanz durch ältere DVD-Abspielgeräte deutlich zu erhöhen.
Häufig müssen die DVDs nach dem Brennen finalisiert werden. Bei RWs soll dies nicht nötig sein.
Labelaufdruck / Beschriftung [Bearbeiten]
Für den Labelaufdruck bei der DVD stehen ebenso wie bei der CD verschiedene Drucktechniken zur Verfügung:
* Siebdruck: Im Siebdruck sind bis zu sechs Labelfarben möglich, es können Schmuckfarben (HKS oder Pantone) gewählt werden. Siebdruck ist derzeit die gängigste Variante, um CDs oder DVDs zu bedrucken, wird aber zunehmend vom Offsetdruck verdrängt. Der Siebdruck ist geeignet für gepresste CDs und DVDs; auch die Rohlingsbedruckung im Siebdruck ist möglich. Im Siebdruck sind die Farben sehr brillant.
* Trockenoffsetdruck: Im Trockenoffset sind vier Labelfarben möglich (CMYK-Farbmodell), kombiniert mit dem Siebdruck bis zu 6 Labelfarben (CMYK im Offset und zusätzlich weiß Vollfläche und eine Schmuckfarbe oder Glanzlack im Siebdruck). Auf Grund der höheren Auflösung als im Siebdruck ist der Offsetdruck ideal für fotorealistische Darstellungen. Seit Anfang 2004 ist der Offsetdruck nicht nur für gepresste CDs und DVDs, sondern auch für CD-Rohlinge und DVD-Rohlinge möglich.
* Thermotransferdruck: Bei diesem Druckverfahren wird mit einem speziellen Drucker Farbe von einem Farbband durch Erhitzung des Druckkopfes auf die CD oder DVD übertragen. Technisch bedingt ist das Druckverfahren eher für Schriften und Logos geeignet. In der Praxis wird dieses Verfahren bei kleinen Auflagen (gebrannte CDs und DVDs) angewendet.
* Thermoretransferdruck: Der Thermoretransferdruck ist die Weiterentwicklung des Thermotransferdrucks. Das Labelmotiv wird im Thermotransferdruckverfahren auf ein Übertragungsband gedruckt und davon dann eine Folie auf die CD oder DVD aufgebracht. Durch diese Technik ist eine bessere Auflösung möglich. So kann bereits bei Kleinauflagen ein fotorealistischer Druck erreicht werden.
* Tintenstrahldruck: Es gibt spezielle DVD- bzw. CD-Rohlinge, welche gegenüber der Datenseite eine weiße Druckseite besitzen. Diese besteht aus einem speziellen, saugfähigen Material, welches ein Verlaufen der Tinte verhindern soll. Zum Bedrucken sind spezielle Drucker nötig, deren Technologie sich kaum von der unterscheidet, die zum Bedrucken von Papier genutzt wird. Entsprechend gibt es auch Drucker, die sowohl CDs, DVDs als auch Papier bedrucken können. Praktisch findet dieses Verfahren nur bei Heimanwendern und sehr kleinen Auflagen von gebrannten Medien eine Anwendung.
* Aufklebe-Label: Diese Methode ist für den Heimanwender nicht zu empfehlen. Wie bei einem Bimetall wölbt sich die DVD bei Temperaturunterschieden, da sich der Aufkleber und die Polycarbonat-Scheibe unterschiedlich stark ausdehnen. Im Gegensatz zu normalen CDs reichen bei einer DVD schon geringe Verzerrungen aus, dass der Player die Daten nicht mehr lesen kann. Dieser Effekt wird durch die Wärme im Inneren des DVD-Players noch verstärkt, so dass beklebte DVDs häufig erst nach einer gewissen Spieldauer ausfallen. Um dies zu verhindern, sind spezielle DVD-Aufkleber aus Kunststofffolie erhältlich, die sich gleichmäßig mit der Scheibe ausdehnen sollen. Nachteilig ist zudem, dass in der Regel durch den Aufkleber eine Unwucht entsteht. In DVD-Laufwerken kann diese Unwucht bei hohen Drehzahlen zu einer Ablösung des Aufklebers oder sogar einem Zerreißen der DVD führen.
* Manuelle Beschriftung: Mit Folienstiften, CD-Markern und anderen Schreibern für glatte Flächen können DVDs natürlich auch von Hand beschriftet und bemalt werden. Dies ist die günstigste und schnellste Methode. DVDs sind – anders als CDs – recht unempfindlich gegen Stifte, die die Oberfläche verkratzen oder chemisch angreifen, da ihre Datenschicht mittig liegt und somit von einer relativ dicken Kunststoffschicht geschützt ist.
* Laser-Label: Beschriftung des Datenträgers durch den Laser direkt im Laufwerk. Dies setzt einen speziellen Brenner und geeignete Rohlinge voraus, die ein solches Verfahren beherrschen.
o LightScribe: Das erste Laser-Beschriftungssystem hat Hewlett-Packard unter dem Namen Lightscribe entwickelt, bei dem die Labelseite durch die Beschriftung geschwärzt wird. Verbreitet sind im unbeschrifteten Zustand bronzefarbene Datenträger. Es gibt eine Reihe andersfarbiger Medien, die jedoch wesentlich seltener im Handel anzutreffen sind. Je nach Qualitätsstufe dauert eine Beschriftung zwischen 17 und 32 Minuten.
o Labelflash: An dieses Verfahren anknüpfend, hat Yamaha eine ähnliche Technologie namens Labelflash entwickelt. Auch mit ihr wird der Rohling im Brenner per Laser beschriftet, erzeugt jedoch einen blauen Aufdruck auf der Label-Seite. Die Beschriftungsdauer liegt bei fünf Minuten in der besten Qualität, welche 1000 dpi mit 256 Helligkeitsstufen bietet.
o Vorteile: Bedrucken auch in mobilen Betrieb, keine zusätzliche Investition für Drucker notwendig, Drucken in mehreren Sessions möglich (Lightscribe)
o Nachteile: technisch nur monochromer Druck möglich, geringe Qualität (Brillanz), langsamer Druck, teure Rohlinge, optimaler Kontrast nur bei >30 min. Druckzeit
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