Computerhardware: CD und Nachfolger

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Vergangenheit und Zukunft[Bearbeiten]

CD[Bearbeiten]

Die CD (Compact Disc) wurde von Philips und Sony zu einer Zeit entwickelt, als man Musik noch auf Vinyl-Schallplatten kaufte. Die Musik-CD sollte die Schallplatte ablösen. Um die Entwicklungskosten gering zu halten, wurden nur wenige Änderungen vorgenommen. Die Spirale ist geblieben, die Windungen konnten näher zusammenrücken. Die Herstellung der Platten ist geblieben: Es werden Vertiefungen in die Scheibe gepresst. Im Unterschied zur Vinyl-Platte wird die Musik digital gespeichert. Die Abtastung erfolgte berührungslos mit Laser statt mit einer kratzenden Nadel. Die Musik-CD erreichte 1983 die Marktreife. Die Idee war naheliegend, die CD-Laufwerke auch für Daten zu nutzen. Allerdings kamen auf Musik-CDs kleine Datenfehler vor. Beim Anhören von Musik stört es kaum, wenn für weniger als eine tausendstel Sekunde der Ton nicht stimmt. Für die Sicherheit von Daten sind die Anforderungen höher. Deshalb wurden zusätzliche Fehlerkorrekturmethoden entwickelt. 1982 wurden die ersten CD-ROM-Laufwerke auf Messen gezeigt. Anfangs kosteten sie über 1000 DM. 1992 konnte man die ersten CD-Brenner für 22 000 Mark[1] kaufen, ein einzelner Rohling kostete 20 bis 50 Mark.

DVD[Bearbeiten]

Für Filme, Lexika, Routenplaner und andere große Datenmengen reichte die Kapazität eine CD-ROM bald nicht mehr aus. Die Digital Versatile Disc (etwa digitale vielseitige Disk) kurz DVD wurde entwickelt. „Vielseitig“ deshalb, weil sie gleichermaßen für Daten, Musik und Videos geeignet ist. Die ersten DVD-Laufwerke kamen 1996 in den Handel. 1999 wurden die ersten DVD-Brenner für 2500 DM verkauft. Im Laufe der Jahre sind die Preise gefallen. Im Sommer 2011 kostete ein DVD-Laufwerk noch 15 Euro, ein Brenner mittlerer Qualität 25 Euro.

Blu-Ray[Bearbeiten]

Inzwischen ist die Speicherkapazität von DVDs nicht mehr für alle Zwecke ausreichend. Das normale Fernsehbild (Auflösung 720 × 576) kommt mit weniger als einer halben Million Bildpunkte aus, der neue hochauflösende Fernsehstandard HDTV (Auflösung 1920 x 1080) hat 2 Millionen Bildpunkte pro Bild. Die verfünffachte Datenmenge passt nicht mehr auf eine DVD.

Zwei konkurrierende Formate wurden von der Industrie entwickelt: Blu-ray und HD-DVD. Die beiden Technologien waren etwa gleichwertig. Mitte 2006 kamen die ersten Player auf den Markt. Eine Zeit lang gab es Filme in beiden Formaten zu kaufen. Nachdem immer mehr Filmstudios vom HD-DVD-Lager zu Blu-ray gewechselt sind, hat Toshiba am 20. Februar 2008 offiziell den Stopp der HD-DVD-Produktion verkündet. Allerdings gibt es inzwischen zahlreiche Filme, die auf HD-DVD erschienen sind. Die Firma LG hat als erste einen Kombi-Brenner angeboten: Eine Technik namens „Super Multi Blue“ liest und schreibt BD, DVD+, DVD-, DVD-RAM und CD, zusätzlich werden auch HD-DVD gelesen. Mit diesem oder vergleichbaren Geräten ist man für alles gerüstet.

Beachten Sie: Damit BD-Filme nicht kopiert werden können, sind sie verschlüsselt. Um Filme ansehen zu können, müssen Grafikkarte und Bildschirm die Kopierschutztechnik „HDCP“ beherrschen und digital verbunden sein (per DVI, Displayport oder HDMI).

Blu-Ray-Brenner kosten im Sommer 2011 etwa 100 €. Nur unwesentlich weniger, etwa 80 €, kosten DVD-Brenner, die BD nur lesen, aber nicht schreiben können.

BD-Scheiben haben eine Kapazität von 25 GB. Mit mehreren übereinandergelegten Schichten wächst die Kapazität entsprechend. Zwei-lagige Scheiben gibt es schon, an der Entwicklung drei- und vierlagiger Schichten wird gearbeitet.

Funktionsprinzip[Bearbeiten]

Querschnitt einer CD. Die Laserabtastung erfolgt von unten.
Beschreibbare DVD im Querschnitt (Single Layer)

Ob CD, DVD, Blu-Ray-Disk oder HD-DVD - all diese Datenträger funktionieren nach dem gleichen Prinzip, lediglich die Abstände der Bits unterscheiden sich. Der Datenträger besteht aus mehreren Schichten.

  • Bei der industriellen Fertigung wird, ebenso wie bei der Fertigung von Schallplatten, eine genaue Musterscheibe hergestellt, die als Druckstempel oder Gießform verwendet wird. Die Vertiefungen werden Pits (dt.: Gruben) genannt, die verbleibende ebene Fläche zwischen den Pits heißt Land. Das Muster wird auf eine Aluminiumschicht übertragen, die als Reflexionsschicht dient. Glasklares Polycarbonat dient als Schutzschicht. Beim Lesen wird die Oberfläche der Aluminiumschicht mit einem Laser abgetastet. Von der glatten Oberfläche (Land) wird er reflektiert, an den Pits wird der Laserstrahl zerstreut. Das reflektierte Licht wird von einer Photodiode ausgewertet.
  • Bei beschreibbaren Rohlingen besteht die reflektierende Schicht aus einem wärmeempfindlichen Material. Durch Erhitzen der Schicht mit einem Laser wird punktweise die Farbe verändert.

Die Daten sind in einer Spirale angeordnet, die von innen nach außen verläuft. Sind wenig Daten auf der Scheibe, bleibt der äußere Teil ungenutzt. Dadurch ist es möglich, kleinere CDs mit 8 cm Durchmesser herzustellen. Zu Werbezwecken werden sogar CDs in rechteckiger Form hergestellt, in der Größe von Kreditkarten oder noch kleiner.

Was bedeuten die Bezeichnungen auf den Verpackungen von CD und DVD Rohlingen?

  - alle CD-Formate, die DVD-Formate vom DVD-Forum und Blu-ray
  + alle DVD-Formate von der konkurrierenden DVD-Alliance
  ± alle DVD-Formate
  R Recordable, d. h. beschreibbar (aber nur einmal)
  ROM Read Only Memory, d. h. nur lesbar
  RW Rewritable, d. h. wiederbeschreibbar (gewöhnlich etwa 30 mal)
  RAM Random Access Memory, d. h. direktes Schreiben und Lesen wie auf Festplatte
  DL Dual Layer, d. h. zwei Datenschichten pro Seite

Was für Scheiben gibt es?

  • Die Scheibe heißt CD, wenn sie Musik enthält und in einem CD-Player abspielbar ist.
  • Eine industriell beschriebene Datenscheibe mit unveränderlichen Daten heißt CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory) bzw. DVD.
  • Einmalig beschreibbare Scheiben: Die CD-R, DVD-R und DVD+R
Die organische Farbschicht wird punktweise auf 500 bis 700 Grad Celsius erhitzt. Dadurch entsteht ein Bitmuster aus dunklen Punkten auf dem unveränderten hellem Untergrund.
  • Mehrfach (aber nur im Ganzen) beschreibbare Scheiben: Die CD-RW, DVD-RW und DVD+RW
Durch gleichmäßiges Erwärmen der gesamten Fläche auf „nur“ 200 Grad Celsius kehrt das Material in seinen Urzustand zurück. Die gesamte Schicht verfügt wieder über gleichmäßige Reflexionseigenschaften und kann erneut gebrannt werden. Das Löschen eines Teils der Scheibe ist nicht möglich.
  • Mehrfach, auch partiell beschreibbare Scheiben: Die DVD-RAM
Jeder Sektor lässt sich einzeln, unabhängig von anderen, löschen und beschreiben.

Weil das Beschreiben von Rohlingen mit Hitze verbunden ist, nennt man den Vorgang „Brennen“. Auch das Laufwerk, der „Brenner“, heizt sich auf und beginnt sich durch Wärmeausdehnung zu verformen. Handelsübliche Brenner sind nicht für den Dauereinsatz gebaut. Deshalb wird empfohlen, nicht mehr als zwei bis maximal drei CD oder DVD nacheinander zu brennen, sonst könnte das Resultat minderwertig sein. Gönnen Sie Ihrem Brenner danach mindestens 30 Minuten Abkühlpause, sonst könnte er Schaden nehmen.

Wie schnell muss ein Laufwerk sein?[Bearbeiten]

Die CDs wurden ursprünglich für die Speicherung von Musik entworfen. Auf jeden Zentimeter der Spur passt die gleiche Musikdauer. Weil aber die äußere Spur etwa 2,5 mal länger als die Innenspur ist, muss die Drehzahl variieren, um eine gleichmäßige Datenübertragungsrate zu erreichen. Das Abspielen einer Audio-CD beginnt innen mit 520 Umdrehungen pro Minute. Der Lesekopf bewegt sich ganz gemächlich auf seiner Spur nach außen. Dabei verringert sich die Drehzahl allmählich bis auf etwa 210 U/min.

Als Maß für die Geschwindigkeit gilt die „einfache Geschwindigkeit”. Sie wird anhand der Datenübertragungsrate festgelegt:

  • Eine Musik-CD liefert 150 kByte/s,
  • eine Film-DVD bringt es auf 1350 kByte/s (das ist das 9-fache einer Musik-CD)

Ein DVD-Laufwerk mit 4-facher Geschwindigkeit liefert die Daten also ebenso schnell wie ein CD-ROM-Laufwerk mit 4 x 9 = 36-facher Geschwindigkeit.

Handelt es sich aber um eine Datenscheibe, soll der Lesekopf möglichst schnell die gewünschte Position erreichen. Im Mittel braucht der Kopf 50 bis 100 ms, um die gewünschte Spur zu erreichen. Die Scheibe dreht rasend schnell, um eine hohe Datenrate zu erreichen. Es werden Drehzahlen bis 10.000 U/min erreicht, was einer Umfangsgeschwindigkeit von 225 km/h entspricht. Zum Vergleich: Ein Automotor erreicht bei Vollgas im Leerlauf etwa 7.000 rpm (rotation per minute, deutsch: Umdrehungen pro Minute). Wie gut, dass die Scheiben außen keine Sägezähne haben und sich die Schublade normalerweise erst öffnet, wenn die Scheibe stillsteht!

Warum sind so hohe Geschwindigkeiten nötig?
Um ein neues Programm zu installieren, muss das Laufwerk nicht besonders schnell sein. Wenn Sie aber eine DVD mit einem Lexikon, einem Telefonbuch oder einem Routenplaner einlegen, wird Ihnen auch ein schnelles Laufwerk die Daten möglicherweise nicht schnell genug lesen. Wenn Sie massig Platz auf der Festplatte haben, kann man bei vielen Programmen während der Installation wählen, ob die Daten von der DVD (fast) komplett auf die Festplatte kopiert werden sollen.

Für jede Sorte Rohlinge hat der Hersteller eine maximale Schreibgeschwindigkeit festgelegt, die auf der Verpackung aufgedruckt und auf dem Rohling kodiert ist. Der Brenner liest diese Info und prüft dann, ob der Rohling tatsächlich dieser Geschwindigkeit gewachsen ist, indem er in einem reservierten Bereich am Innenrand ein paar Probe-Zentimeter brennt.

Bei einem Brenner lohnt es selten, den hohen Preis für den schnellsten verfügbaren Brenner zu zahlen. Der zweitschnellste Brenner ist deutlich günstiger und reicht vermutlich auch. Ein DVD-Brenner mit 4x Geschwindigkeit braucht 15 Minuten für eine volle DVD, mit 8x noch 8 Minuten, mit 16x noch 6 Minuten. Rohlinge, die mit den hohen Brenngeschwindigkeiten klarkommen, sind teurer. Berücksichtigen Sie auch, dass die Brenner ihre Höchstgeschwindigkeit nur im letzten (äußeren) Drittel erreichen. Wenn die Scheibe nur halb voll ist, sind die Unterschiede gering.

Ein externer Brenner ist nur dann sinnvoll, wenn Sie ihn tatsächlich im Wechsel für mehrere PCs verwenden wollen. Einbau-Laufwerke sind billiger (weil das Gehäuse und das Netzteil wegfallen) und schneller: Die USB-Schnittstelle schafft eine Datenübertragungsrate von 40 bis 45 MByte/s, interne Schnittstellen je nach Typ von 100 MB/s bis 300 MB/s.

Beschriftung oder Aufkleber?[Bearbeiten]

CD und DVD nicht mit Kuli beschriften oder mit harten Gegenständen misshandeln! Die Oberfläche ist sehr empfindlich! Beschriftung mit einem CD-Marker ist optimal. Faserschreiber von Markenherstellern sind ebenfalls geeignet. Neue Techniken wie „Lightscribe“ oder „Laserflash“ verwenden den vorhandenen Laser. Nach dem Brennen der Daten wird die Scheibe gewendet, damit der Laser die Beschriftung in die Oberseite brennen kann. Das geht aber nur einfarbig, wenn auch mit 256 Helligkeitsabstufungen. Bei hohen Ansprüchen an die Beschriftungsqualität gibt es spezielle beschichtete Rohlinge, die etwas teurer sind und die in vielen neueren Tintendruckern bedruckt werden können.

CD-Aufkleber sind aus mehreren Gründen nicht empfehlenswert:

  • Bei der hohen Drehzahl sind selbst kleine Unwuchten kritisch und können die CD unlesbar machen.
  • Alterung oder Hitze können zu Luftblasen unter dem Label führen. Wird die Blase zu hoch, stößt sie mit dem Laser zusammen, der bei der hohen Drehzahl zerstört oder dejustiert wird.
  • Das Label kann sich ablösen und dabei das Laufwerk beschädigen. Besonders bei Hitze (im Auto!) ist die Gefahr groß.

Ein Aufkleber auf einer DVD ist noch weniger ratsam als auf einer CD. Die sechsfach höhere Datendichte macht die DVD deutlich empfindlicher gegen Unwuchten als eine CD.

  • Die Scheibe erwärmt sich im Laufwerk. Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Papier und Plaste verzieht sie sich.

Der Unterschied zwischen CD, DVD, Blu Ray und HD-DVD[Bearbeiten]

Der wesentliche Unterschied betrifft die Abstände zwischen den Spuren sowie ­zwischen den Bits innerhalb der Spur. Eine DVD hat im Vergleich zur CD einen halb so großen Abstand ­zwischen den Spuren sowie den halben Abstand der Bits innerhalb der Spur, wodurch die höhere Kapazität erreicht wird. Blu-ray hat noch kleinere Abstände zwischen den Pits und den Spuren. Die DVD-Laser können den Strahl nicht klein genug bündeln, nur kurzwellige, blaue Laser sind dazu in der Lage. Andererseits ist der Lichtpunkt des blauen Lasers zu klein für die „groben“ Strukturen von CD und DVD. Deshalb hat jedes Blu-ray-Laufwerk einen zweiten Laser für CD und DVD.

Nutzbare Kapazität[Bearbeiten]

CD 0,64 GB einseitig einschichtig
CD 0,70 GB einseitig einschichtig
CD 0,80 GB einseitig einschichtig
DVD-RAM 4,70 GB einseitig einschichtig
DVD-5 4,70 GB einseitig einschichtig
DVD-9 8,50 GB einseitig zweischichtig
DVD-RAM 9,40 GB beidseitig einschichtig
DVD-10 9,40 GB beidseitig einschichtig
DVD-18 17,00 GB beidseitig zweischichtig
DVD-plus 5,38 GB Hybrid 1 Schicht
Blu-ray 25 GB einseitig einschichtig
Blu-ray 50 GB einseitig zweischichtig
Blu-ray 100 GB einseitig vierschichtig

Die Kapazität einer CD-ROM beträgt 640, 700 oder 800 MB, was einer Musik-Abspielzeit von 72, 80 oder 99 Minuten entspricht. Die heute üblichen CD-Rohlinge haben meist eine Kapazität von 700 MB = 80 Minuten Musik.

Eine einfache DVD (DVD-5) hat eine Kapazität von 4,7 GB. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Kapazität zu erhöhen: Zwei Schichten übereinander und/oder Benutzung von Ober- und Unterseite.

Beidseitige DVDs werden im Presswerk aus zwei einseitigen DVDs zusammengeklebt. Zum Lesen beider Seiten muss die DVD gewendet werden. Beidseitig beschreibbare Rohlinge gibt es nicht, sie waren im Standard nie vorgesehen gewesen.

Bei einer zweischichtigen DVD (Dual Layer) liegen auf einer oder beiden Seiten je zwei Aufzeichnungsebenen übereinander. Zum Abtasten der zweiten Ebene wird der Laser schräg gestellt, um durch die Lücke zwischen den oberen Spuren auf die untere Ebene zu blicken. Die untere, versteckte Schicht hat nur eine reduzierte Kapazität von 3,8 GB, plus 4,7 GB der oberen Schicht ergibt 8,5 GB pro Seite.

Haben Sie schon einmal durch einen Maschendrahtzaun fotografiert? Wenn man nah genug am Zaun ist, sieht man die Maschen nicht auf dem Foto. Ähnlich funktionieren mehrschichtige Datenträger. Bei Blu-ray ist der Laser äußerst dicht an die Scheibe herangerückt, so kann er sehr genau auf die gewünschte Lesetiefe eingestellt werden. Außerdem wird der Laser schräg gestellt. Der Hersteller Pioneer testet BDs (Blu-ray-Disks) mit 16 übereinander gestapelten Schichten.

Ein interessantes Detail zu den Dual Layer DVD: Wenn es sich um eine Daten-Disk handelt, werden beide Schichten von innen nach außen gelesen. Bei einer Video-DVD wird die äußere Schicht von innen nach außen gelesen und dann die innere Schicht von außen nach innen, um die Umschaltpause zu minimieren.

DVD-plus, Sony nennt sie „DualDisk“, bestehen aus eine DVD-5 und einer CD mit 682 MB Kapazität, die zusammengeklebt sind. Diese Scheiben sind etwas dicker als die normalen 1,2 mm. Verwenden Sie diese nicht in Slot-In-Laufwerken (Laufwerken mit Einzugsschlitz), sie könnten das Laufwerk beschädigen!

Bei Blu-ray können noch mehr Schichten übereinander gestapelt werden. Weil der Laser äußerst dicht an die Scheibe herangerückt ist, kann er genau genug auf die gewünschte Lesetiefe eingestellt werden. Bei HD-DVD sind sogar schon Muster mit 200 GB (acht Schichten) vorgestellt worden.

Praxis-Tipp

Industriell gefertigte DVDs lassen sich auf jedem Gerät wiedergeben. Selbstgebrannte CDs und DVDs, gleichgültig welchen Typs, lassen sich in jedem Computerlaufwerk lesen. Mit DVD-Playern gibt es mitunter Probleme. Oft werden Laufwerke eingebaut, die nicht alle Standards beherrschen. DVD-RAM, DVD+R und mehrmals beschreibbare DVD werden nicht immer erkannt. Mit DVD-R haben Sie die größte Erfolgschance.

Die Lebensdauer der Daten (und manchmal auch die Kompatibilität zu fremden Playern) kann man verbessern, indem man die DVD mit gedrosselter Geschwindigkeit brennt. Es ist logisch, dass bei halber Geschwindigkeit die Bits mit saubereren Kanten und tieferem Schwarz gebrannt werden.

Manchmal sind die Rohlinge von schlechter Qualität. Vor dem Kauf einer größeren Menge Rohlinge sollte man Testberichte in Fachzeitschriften lesen oder eigene Tests durchführen. Allerdings kann man sich auf die Tests nicht vollständig verlassen. Die großen Hersteller haben Fabriken in mehreren Ländern mit unterschiedlich stark verschlissenen Fließbändern, die alle unter dem gleichen Label produzieren. Getestet wurde z. B. eine Charge aus Indonesien, doch eine Woche später liegt die Charge aus Pakistan in den Läden, die vielleicht eine schlechtere Qualität hat.

Die Lebensdauer der Daten (und manchmal auch die Kompatibilität zu fremden Playern) kann man verbessern, indem man den Brenner mit gedrosselter Geschwindigkeit betreibt. Es ist logisch, dass bei halber Geschwindigkeit die Bits mit saubereren Kanten und tieferem Schwarz gebrannt werden.

Datensicherheit[Bearbeiten]

Fehlerkorrektur[Bearbeiten]

Realistisch betrachtet lassen sich kleinste und größere Kratzer nicht vermeiden. Deshalb werden die Daten in mehreren Stufen mit zusätzlichen Fehlerkorrekturbits versehen. In der ersten Stufe werden je acht Bit mit sechs redundanten Bits ergänzt. 24 dieser 14-Bit-Bytes werden zu Fehlerkorrektur-Rahmen zusammengefasst und um vier Paritätsbyte ergänzt. Diese Rahmen werden untereinander vermischt, d. h. ursprünglich aufeinanderfolgende Byte liegen nun zwei Zentimeter auseinander. Warum? Ein größerer Kratzer wirkt dadurch wie viele winzige auf den Umfang verteilte Kratzer, die leichter korrigiert werden können.

Dann werden weitere Paritätsbytes hinzugefügt und und und ... Meine Beschreibung ist stark vereinfacht. Das Verfahren basiert auf dem „Reed-Solomon-Code“ (der auch bei Mobilfunk und DSL zum Einsatz kommt) und wurde 1980 in den Standards „Red Book“ und „Yellow Book“ von Philips und Sony beschrieben.

Insgesamt ist fast die Hälfte einer CD mit Fehlerkorrekturbits gefüllt. Diese Redundanz macht es möglich, einen einzelnen radialen Kratzer von 2,4 mm Breite (3500 aufeinanderfolgende Bits) automatisch zu korrigieren, oder mehrere kleinere Kratzer.

Qualität der Rohlinge[Bearbeiten]

Sie hängt von der gleichmäßigen Verteilung des Farbstoffs und der Präzision der Führungsrille ab. Wenn die Fertigungsmaschinen gestartet werden – nach Wartungsarbeiten oder Schichtwechsel – entstehen einige tausend minderwertige Rohlinge, bis die Maschinen optimal justiert sind. Die zweitklassigen Rohlinge werden nicht entsorgt (Entsorgung ist teuer). Sie werden als No-Name-Material unter einem Phantasienamen billig verkauft.

Kratzer und andere Schäden[Bearbeiten]

In der Beschichtung gibt es stets kleine Abweichungen. Gleich nach dem Beschreiben gibt es bereits die ersten „schwächelnden“ Sektoren. Viele Fachzeitschriften ermitteln und vergleichen die „Rohfehlerrate“ von Brennern. Im Laufe der Zeit kommen dann noch die Kratzer auf den Scheiben dazu. Die ­Elektronik des Laufwerks erkennt Lesefehler und korrigiert kleine Schäden automatisch. Bei mittelgroßen Schäden werden mehrere Leseversuche unternommen. Manche Brenner führen jeden Leseversuch mit der halben Drehzahl des vorhergehenden Versuches durch. Gelingt die Korrektur auch bei der geringsten Drehzahl nicht, wird ein Lesefehler gemeldet.

Allerdings gibt es seltene Ausnahmen: Mitunter ist das Fehlermuster so speziell, dass die Korrektur fehlschlägt, aber die Korrekturelektronik hält den Fehler für repariert. Das Ergebnis: Ein Programm lässt sich partout nicht installieren oder stürzt ständig ab, obwohl Sie bei der Installation keine Fehlermeldung bekommen haben.

Die Scheibe reinigen[Bearbeiten]

Ist die Scheibe verstaubt, verschmutzt oder verfettet, legt man die CD oder DVD zur Reinigung auf eine ebene, weiche Unterlage und wischt sie vorsichtig von innen nach außen mit einem staubfreien Tuch ab.

Es kann auch ein alkokolgetränktes Tuch (Brillenputztuch) oder ein feuchtes Tuch sein. Fensterreiniger und Spülmittel sollen ebenfalls geeignet sein. Lassen Sie die Scheibe vor der Benutzung gründlich trocknen, aber ohne Hitzeeinwirkung. Unterwegs kann man sie auch mal an einem Baumwollhemd abwischen. Vorsicht! Niemals mit ­kreisförmigen Bewegungen reinigen, sondern immer radial. Kreisförmig verlaufende Kratzer können eine sehr lange Strecke einer Spur zerstören, was die Korrekturelektronik vor eine besonders schwere Aufgabe stellt.

Ist der Brenner in Ordnung?[Bearbeiten]

Wenn eine Scheibe Probleme macht, gibt es im Wesentlichen zwei mögliche Ursachen:

  1. Die Schwachstelle am Laufwerk ist die optische Linse, welche – ähnlich wie der Bildschirm eines Röhren-Fernsehers – Staub, Kondensat und Nikotin geradezu anzieht. Diesen Schmutz entfernt man am besten von Zeit zu Zeit mit Pressluft. Mit den weitverbreiteten Reinigungs-CDs erreicht man meist eine Verbesserung, mitunter wird aber die Linsenführung verbogen oder das Öl der Führungsschienen auf die Linse geschmiert.
  2. Die Linse wird im Betrieb sehr warm. Durch thermische Mikrorisse wird die Linse nach einigen Jahren trüb, unabhängig vom Staubanfall. Glaslinsen sind langlebiger, aber Linsen aus Plaste werden anscheinend häufiger verbaut, weil sie billiger sind.

Beide Ursachen können gleichzeitig wirken. Die Reinigung bringt nicht immer eine Verbesserung. Wenn Sie öfter Probleme haben und Ihr Laufwerk schon älter ist, sollten Sie überlegen, ob Sie statt eines Reinigungssets für 10 Euro lieber ein neues Laufwerk kaufen sollten. Ein DVD-Brenner kostet etwa 15 Euro, ein BD-Brenner etwa 85 Euro. Ein Kombigerät, das DVD brennen und BD nur lesen kann, gibt es für 60 Euro.

Wenn Sie sowohl ein Lese-Laufwerk als auch einen Brenner haben, sollten Sie zum Lesen vorrangig das Lese-Laufwerk verwenden. Das höhere Gewicht des Brenn-Lasers führt zu einem schnelleren Verschleiß der Mechanik, und aus dem gleichen Grund ist der Brenner vermutlich auch langsamer beim Lesen. Andererseits kommt der Brenner oft besser mit der Fehlerkorrektur mangelhafter Scheiben zurecht.


Die größte Datensicherheit erreichen Sie mit DVD-RAM, im Gegensatz zu den beiden anderen wiederbeschreibbaren DVD-Varianten DVD-RW und DVD+RW. Eine DVD-RAM ist mindestens 30 Jahre lagerfähig, mindestens 10 000 mal beschreibbar und hat das beste Fehlermanagement. Auf der Oberfläche erkennt man kleine Rechtecke. Durch diese Markierungen kann jeder Sektor zielgenau erreicht, geschrieben und gelesen werden. Jeder Sektor kann einzeln beschrieben werden. Vor allem wird jeder Sektor nach dem Beschreiben kontrollgelesen, so dass bei mangelhafter Aufzeichnungsqualität auf einen anderen Sektor ausgewichen werden kann.

Langlebige Medien[Bearbeiten]

M-Disk: tausend Jahre haltbar?[Bearbeiten]

Seit 2011 gibt es die „M-Disk“-Rohlinge. Die organische Schicht, die in den herkömmlichen Rohlingen die Daten speichert, wird bei der „M-Disk“ durch eine anorganische, metallhaltige, „gesteinsähnliche“ Schicht ersetzt. Diese Schicht ist gegen Sauerstoff, Stickstoff und Wasser beständig.

Tests nach der Branchennorm ISO/IEC 10995 ergaben eine „Lebenserwartung“ von 1332 Jahren. Es gibt eine gewisse Streuung, doch mindestens 95 % der Datenträger halten 667 Jahre ohne Datenverlust durch. Geworben wird mit „mindestens 1000 Jahre Haltbarkeit“. Auf der Website http://millenniata.com/ wird gezeigt, dass die M-Disk flüssigen Stickstoff und kochendes Wasser übersteht. Diverse Institutionen, darunter das US-Militär und die USGS (die US-Geologen – die verstehen etwas von Gesteinen), haben die M-Disk geprüft und der 1000-Jahr-Prognose des Herstellers nicht widersprochen. Vielleicht werden die 1000 Jahre nicht ganz erreicht und auch kaum benötigt, doch eine kleine Sicherheitsreserve ist beruhigend.

Zum Beschreiben wird ein Brenner mit extrem starkem Laser benötigt, der bei 500 °C Mikrolöcher in die Oberfläche brennt. Das ist gewissermaßen die moderne Methode, Informationen in Stein zu meißeln. Anfangs war LG die einzige Firma, die geeignete Brenner herstellt. Alle neuen Brenner von LG können die M-Disk beschreiben, und viele ältere Brenner von LG können es nach einem Firmware-Update. Inzwischen haben weitere Firmen diese Technologie lizensiert. Auf www.mdisc.com/m-ready/ finden Sie eine Liste der kompatiblen Laufwerke. Eine gebrannte M-Disk wird in DVD-Laufwerken jedes Herstellers gelesen.

Die DVD-Rohlinge werden hauptsächlich von der Firma „Milleniata“ hergestellt. Sie kosten im Zehnerpack etwa 40 Euro und haben wie die DVD eine Kapazität von 4,7 GB. Im Fachhandel gibt es sie selten, man kann sie bei Conrad, Amazon und eBay bestellen. Seit März 2014 verkaufen mehrere Hersteller die M-Disk mit der Blu-ray-Kapazität von 25 GB. Ein BD-Rohling kostet etwa 5 Euro. Mehr dazu: http://www.computerbase.de/news/2011-08/m-disc-verspricht-1.000-jahre-datenbestaendigkeit/

Sandisk Memory Vault[Bearbeiten]

Die Firma Sandisk hat im Jahr 2011 einen Speicherstick „Sandisk Memory Vault mit Chronolock-Technologie“ herausgebracht, „der die kostbarsten Erinnerungen in Originalqualität bis zu 100 Jahre speichern kann“ (siehe https://www.sandisk.com/about/media-center/press-releases/2011/2011-09-14-sandisk-memory-vault-preserves-photos-for-up-to-100-years). „Kann“, wohlgemerkt. „bis zu“, wohlgemerkt.

Viel interessanter ist die Methode, wie die Lebensdauer ermittelt wurde. Das ist genau beschrieben auf http://forums.sandisk.com/t5/All-SanDisk-USB-Flash-Drives/Technology-amp-Life-Testing/td-p/245746. Es wurden 30 Sticks in 336 Stunden (das sind 14 Tage) bei 125 °C getestet. Daraus wurde mit der Arrhenius-Gleichung eine Lebensdauer von 104 Jahren ermittelt. Irgendwie will es mir nicht einleuchten, dass sich die vielfältigen Ursachen, die zu einem Ausfall führen können, mit einer einzigen Formel berücksichtigen lassen. Dass man nur 30 Sticks nur 14 Tage lang getestet hat, verstärkt mein Vertrauen auch nicht.

Es ist anzunehmen, dass alle Hersteller diese Gleichung benutzen, um die Lebensdauer von Festplatten, DVDs und anderen Datenträgern zu prognostizieren.

Langzeit-Lagerung[Bearbeiten]

Industriell gefertigte Scheiben sind sehr lange haltbar, denn die Daten werden mechanisch in die Scheibe gepresst. Selbstgebrannte Scheiben basieren auf chemischen Prozessen (die Aufzeichnungsschicht besteht aus organischen, hochkomplexen Molekülen). Deshalb sind sie bestenfalls wenige Jahre haltbar. Das Material verfärbt sich vor allem durch die Hitze des Brenn-Laserstrahls. Allerdings verfärbt sich die Datenschicht auch bei geringeren Temperaturen und durch Lichteinwirkung, wenn auch sehr langsam. Besonders gefährlich ist das energiereiche ultraviolette Licht. Langzeitversuche ergaben eine Vergrößerung der Blockfehlerrate und eine Verringerung der Spurstabilität. Auch langanhaltende Feuchtigkeit ist problematisch: Wenn die Feuchtigkeit zwischen die Schichten eindringt, kann es das Ende der Daten bedeuten.

Ein weiteres Problem sind die verwendeten Kunststoffe. Einige Bestandteile gasen aus, und das Polycarbonat, das Trägermaterial, wird selbst bei normaler Lagerung spröde.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass einige selbstgebrannte DVDs nach ein bis zwei Jahren nicht mehr fehlerfrei gelesen werden können. Viele Untersuchungen geben zwar eine Haltbarkeit von dutzenden Jahren an, aber fast alle derartigen Tests werden von den Rohlingsherstellern bezahlt und setzen ideale Lagerbedingungen voraus. Können Sie die Scheiben bei einer Temperatur von 4 °C bis 25 °C ohne Temperaturschwankungen, bei 20 % bis 50 % Luftfeuchtigkeit und in völliger Dunkelheit aufbewahren?

Die Hersteller experimentieren mit einer großen Anzahl verschiedener Farbstoffverbindungen. Deshalb sind allgemeingültige Angaben zur Haltbarkeit schwierig. Die Stiftung Warentest hat in einer umfangreichen Testreihe festgestellt, dass die meisten einmal beschreibbaren Rohlinge eine miserable Lichtbeständigkeit haben, während die RW-Rohlinge höchst empfindlich gegen Wärme und Kälte sind. Da eine Lagerung bei konstanter Temperatur in der Wohnung kaum möglich ist, vor allem im Sommer, sind DVD-R und DVD+R nach der DVD-RAM die zweitbeste Wahl. Denn eine Lagerung im Dunkeln sollte kein Problem sein.

Was sollten Sie sonst noch beachten, wenn Sie eine längere Lagerung planen?

  • Für eigene Aufzeichnungen sind DVD-RAM eindeutig die beste Wahl. Allerdings sind die DVD-RAM-Scheiben etwas teurer als DVD-RW.
  • Ordnen und sortieren Sie Ihre Daten. Je kleiner die zu archivierenden Datenmengen, desto wahrscheinlicher gelingt es Ihnen, die benötigten Daten wiederzufinden.
  • Vielleicht sollten Sie den einen oder anderen Ordner umbenennen, damit deutlicher wird, was er enthält. Bei manchen Ordnernamen kann es sinnvoll sein, sie um eine Jahreszahl zu ergänzen.
  • Verfassen Sie ein Verzeichnis und/oder eine Beschreibung, wo welche Daten sind und wie diese geordnet sind. Sonst könnte die Suche nach einem Text, dessen Dateinamen Sie nicht mehr wissen, zehn Jahre später zu einem Albtraum werden.
  • Verwenden Sie Markenmaterial.
  • Verwenden Sie Rohlinge mit einem speziellen UV-Schutz.
  • Kaufen Sie Rohlinge mit harter, kratzfester Oberfläche.
  • Lagern Sie die DVD stehend, nicht waagerecht oder in einer Spindel. Ein „Jewel Case“ ist optimal.
  • Fachzeitschriften verwenden praktische, platzsparende Hüllen aus Plastefolie, Papier oder Pappe. Doch für eine Langzeitlagerung sind sie nicht geeignet. Nichts sollte die Oberfläche der DVD berühren.
  • Brennen Sie die Rohlinge nicht mit der höchsten Geschwindigkeit. Die Hälfte der maximal möglichen Geschwindigkeit bringt bessere Ergebnisse.
  • Machen Sie Pausen, lassen Sie den Brenner nicht zu heiß werden.
  • Von allen wichtigen Daten sollten Sie eine zweite Kopie haben. Verwenden Sie möglichst einen Rohling eines anderen Herstellers – Ihre Lieblingsmarke könnte einer weniger guten Charge entstammen.
  • Lagern Sie die zweite Kopie außer Haus für den Fall von Einbruch, Feuer oder Überschwemmung.
  • Schalten Sie hin und wieder das Kontrolllesen nach dem Brennen ein.
  • Testen Sie mindestens jährlich, ob Ihr Brenner noch kompatibel zu anderen ist: Probieren Sie mit dem Brenner eines Bekannten, ob sich Ihre frisch gebrannte DVD vollständig lesen lässt.
  • Kopieren Sie das Wichtigste nach zwei bis drei Jahren auf einen neuen Datenträger.
  • Drucken Sie die unersetzlichsten Texte und Fotos aus. Papier ist haltbarer als sämtliche optischen oder magnetischen Medien. Ein verblasstes oder beschädigtes Papierbild ist noch nutzbar, während ein einziges defektes Bit auf einer DVD die gesamte enthaltene Information unbrauchbar machen kann.
  • Fassen Sie die Daten nicht zu komprimierten Archiven zusammen.

Es gibt Verfahren, die Lebensdauer der Aufzeichnung deutlich zu erhöhen. Brennern der Firma LG liegt ein Programm „SecurDisk“ bei. Wer einen Brenner einer anderen Firma hat, kann das Programm DVDISASTER von http://dvdisaster.net/de/index.html kostenlos herunterladen. Diese Programme nutzen einen Teil der Kapazität des Rohlings, um zusätzliche Fehlerkorrekturdaten zu speichern. Mit deren Hilfe sind Daten auch dann noch mit einer hohen Wahrscheinlichkeit wiederherstellbar, wenn der Datenträger bereits Lesefehler verursacht. Die Sicherheitsstufe der Fehlerkorrektur ist einstellbar, mindestens 15 Prozent der Kapazität des Rohlings werden benötigt. Um die DVD zu lesen, muss das Programm installiert sein. Sicherheitshalber sollten Sie auch eine Kopie des Programms aufheben, falls das Programm in zwei Jahren nicht mehr im Internet zu finden ist.

Die Firma Mitsui bietet spezielle goldbeschichtete Rohlinge für die Langzeitarchivierung an. Mitsui gibt eine Haltbarkeit von 100 Jahren für Gold-DVD an.

Entsorgung und Vernichtung[Bearbeiten]

Polycarbonat ist ein wertvoller Rohstoff und gut für Recycling geeignet. CDs und DVDs aus Zeitschriften o. ä. kann man auf einer Spindel sammeln und in vielen Elektronikmärkten oder Sammelstellen abgeben. Bei Scheiben mit persönlichen Daten zerkratzt man die Oberfläche mit einem Messer oder Schraubendreher. Für besonders kritische Daten (Patientenlisten, Geschäftsberichte) zerschneidet man die Scheiben zwei oder mehr Stücke und entsorgt die Hälfte sofort, die andere Hälfe einem späteren Zeitpunkten. Man kann die Scheiben auch zerbrechen, aber dazu sollte man sie vorsichtshalber in eine Tüte stecken, denn die entstehenden Splitter sind sehr spitz und erreichen eine große „Sprungweite“.

Lohnt sich Blu-ray?[Bearbeiten]

Im Sommer 2011 wurden erstmals mehr Blu-ray-Player verkauft als DVD-Player. Doch im PC ist Blu-ray selten. 2009 hatten weniger als 4 % aller verkauften PC ein Blu-ray-Laufwerk. 2010 waren es etwa 6 %. Das Statistik-Portal „statista“ hat die Deutschen gefragt, wer die feste Absicht hat, in den nächsten zwölf Monaten ein Blu-ray-Laufwerk zu kaufen. Der Anteil ist von 1,3 % im Jahr 2010 auf 0,5 % im Jahr 2015 gesunken.

Warum eigentlich so wenig?

  • Für die Datensicherung sind sie nicht optimal. Ein Privatanwender kauft sich lieber eine externe Festplatte, die ist billiger, schneller und flexibler. Für die Datensicherung von Firmen sind 25 oder 50 GB zu wenig und das Brennen dauert zu lange. Auch für Firmen sind Festplattenlösungen günstiger.
  • Die Filmindustrie verlangt unangemessen hohe Preise. Die Firma csmproduction bietet die Herstellung einer Kleinserie von 1000 Blu-ray für nur 88 Cent pro Stück. Im Handel kostete ein Film 2010 im Schnitt 16 €. Auch 2016 kosteten aktuelle Filme noch immer 10 bis 20 €. Was für eine gewaltige Gewinnspanne!
  • Wenn ich eine BD einlege, passiert eine Weile nichts, dann kommt eine nicht überspringbare Werbung und ein Hinweis, dass Raubkopierer schlimmer als Kinderschänder sind. Dann folgen noch einige Trailer für Filme, die in ein paar Jahren laufen werden oder die seit einigen Jahren niemand mehr kennt ... und wenn endlich der Film beginnt, habe ich fast schon die Lust verloren, ihn zu sehen.

Um Filme anzusehen, gibt es dank schnellem Internet inzwischen Alternativen. In einer Online-Videothek hat man mit einem Premium-Monats-Abo für 20 € Zugriff auf zehntausende Videos und Serien, oder man bezahlt zwei bis fünf Euro pro Film, den man 24 Stunden lang ansehen kann. Bei Amazon Prime gibt es zwar nicht die neuesten Filme, dafür kostet das Jahresabo nur 50 €. Ist es ein Wunder, dass von 2004 bis 2014 der Verkauf von Filmen auf DVD und Blu-ray um 40 % gesunken ist? Marktforscher rechnen damit, dass der Umsatz in den nächsten vier Jahren um weitere 40 % einbricht, während der Online-Umsatz um 260 % steigt.

Bedenken Sie auch den schnellen Wechsel der Technologien. Haben Sie noch ein Gerät, um Videokassetten und Schallplatten abzuspielen, oder haben Sie Ihre Sammlung schon weggeworfen? In wie wenigen Jahren werden Sie Ihre Blu-ray-Filmesammlung wegwerfen, weil es keine Abspielgeräte mehr gibt?

In letzter Zeit gibt es eine neue Technologie: „echtes“ 3D-Fernsehen. Dem rechten und dem linken Auge werden unterschiedliche Bilder gezeigt, was die benötigte Datenmenge verdoppelt. Ein Spielfilm in 3D passt nicht mehr auf eine DVD. Dadurch könnte der Absatz von Blu-ray-Playern steigen. Ob sich das auf die Ausstattung von PCs auswirkt, ist nicht abzusehen.

In den Kinos hat die Begeisterung für 3D nachgelassen. Im Jahr 2012 kamen 41 3D-Filme in die Kinos, 2013 noch 25 und 2014 noch 28 Filme − unter jährlich 700 Neuerscheinungen kaum erwähnenswert.

Bei Bildschirmen und Fernsehern geht die Tendenz zur „UHD-4k-Auflösung“ mit 3840 × 2160 Pixeln. Dafür wird die vierfache Datenmenge wie bei HD-Auflösung (1920 × 1080) benötigt. Diese Datenmenge passt nur auf Blu-ray. Auch einige Videoportale bieten die UHD-Auflösung an.

Seit April 2016 gibt es erste UHD-Player mit HDR (High Dynamic Range, deutsch: „erweiterter Kontrast“). Filme in dieser Qualität sind außergewöhnlich. Was ist HDR?

Ein High Dynamic Range Image (HDRI), deutsch: Hochkontrastbild, ist ein Bild mit hohem Kontrastumfang. Das Auge kann Helligkeitsunterschiede von mehr als 1 : 100 000 unterscheiden, während Displays und Drucker mit 8 Bit pro Farbe nur mit 256 Helligkeitsstufen pro Farbe darstellen können. Wenn ein Bild sowohl sehr helle und sehr dunkle Bereiche enthält, sind auf Bildschirmen Details in sehr hellen und sehr dunklen Bereichen nicht sichtbar. Kinoprojektoren bewältigen einen etwas besseren Kontrastumfang. Doch wenn Kameramänner extremen Kontrast (z. B. Gegenlichtaufnahmen) nicht vermeiden können, muss das Bild zur Kontrastreduzierung nachbearbeitet werden. Übrigens müssen auch Tonaufnahmen aus Konzertsälen nachbearbeitet werden, damit man leise Abschnitte hören kann, ohne dass bei anschließenden lauten Tönen die Lautsprecher durchbrennen. Das nennt man „Dynamikkompression“.

4k-Bildschirme mit höherem Kontrastumfang sind in Entwicklung. Seit einiger Zeit gibt es Bildschirme und Fernseher mit „Direct-LED“: Die Hintergrundbeleuchtung besteht aus vielen LEDs, die einzeln in der Helligkeit steuerbar sind. An dunklen Bildstellen können die LED gedimmt werden.

Im Sommer 2016 gab es etwa 25 Filme auf Blu-ray, auf denen der Kontrastumfang nicht oder nur wenig reduziert worden ist. Eine Blu-ray mit HDR, geeignete Player und Ausgabegeräte ergeben laut Testbericht ein eindrucksvolles Filmerlebnis „mit umwerfender Detailfülle“. Dafür sind Blu-rays mit 100 GB Kapazität notwendig, notfalls reichen 50 GB. Streamingdienste können die benötigten Datenmengen gegenwärtig nicht übertragen.

Auch Computerlaufwerke könnten UHD-HDR abspielen. Ob das zu vermehrtem Verkauf von Computerlaufwerken führt, scheint unwahrscheinlich.

Einen älteren Rechner mit Blu-ray nachzurüsten ist kaum sinnvoll. Blu-ray stellt höchste Anforderungen an die Rechenleistung des PC und an die Grafikkarte. Die hohe Anforderung kommt durch den Verschlüsselungsprozess zustande, der illegales Kopieren verhindern soll.

Die Zukunft optischer Medien[Bearbeiten]

Seit 2010 ist die BDXL mit 100 GB Kapazität im Handel. Hersteller arbeiten an Kapazitäten bis 1000 GB. Ein „Archival Disk“ wird von Sony und Panasonic als Nachfolger von Blu-ray entwickelt. Sie soll Kapazitäten von 300, 500 und 1000 GB ermöglichen, bei wesentlich gesteigerter Datenhaltbarkeit.

In Deutschland wurden 2005 etwa eine Milliarde CD- oder DVD-Rohlinge verkauft. Im Jahr 2013 waren es nur noch 230 Millionen Rohlinge, CD und DVD etwa gleich viel. Ursache für das allmähliche „Sterben“ ist die wachsende Bedeutung von Cloud-Diensten und das Kapazitätswachstum externer Festplatten. Auf einer Terabyte-Festplatte lassen sich mehr als 200 DVDs komplett abspeichern, und mit USB 3.0 geht das richtig schnell. Außerdem gibt es vermutlich keine moderne Software mehr, die sich nicht direkt aus dem Internet installieren lässt.

Wenn man den PC nicht zum Abspielen von Video- und Musik-DVD benutzt, könnte man mit dem Verzicht auf ein DVD-Laufwerk locker 15 Euro an der Ausstattung seines PCs sparen. Um tatsächlich auf ein Laufwerk zu verzichten, muss man ganz fest glauben, dass man niemals Windows neu installieren muss. Dass man niemals mit einer Live-CD seine Daten retten muss. Und dass man genug Geld hat, einen Fachmann für Datenrettung und Neuinstallation zu bezahlen, wenn der feste Glauben nicht ausgereicht hat, um den PC vor jedem Unglück zu beschützen.


Quellen
  1. 22000 DM für einen CD-Brenner http://de.wikipedia.org/wiki/Brenner_(Hardware)