DER NEWS-SERVICE von Ulrich v. Löhneysen, Journalist Unterhaltungselektronik Kino zu Hause AV-Technologien

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Extraseite: Musikscheiben (6. 2. 2004) DVD und CD gleichzeitig: Ein Vorschlag von Stefan Schreiber Eine "verbesserte DVD-plus" nennt Stefan Schreiber (links) seinen Überlegung: Wie es gelingen könnte, DVD und CD so zu kombinieren, dass eine neue, universell einsetzbare Disc entsteht. Stefan Schreiber ist Musiker in Lissabon Vorbemerkung: Dieser Text wurde von Stefan Schreiber Anfang Januar geschrieben, also bevor Warner mit seinem Testlauf für eine "Dual Disc" begann. Er gibt allein die Meinung des Autors wieder. Veröffentlicht wird er hier, weil die Idee einer Kombination dieser Disc-Formate sinnvoll erscheint; und weil ein Musiker nicht die Möglichkeiten der Öffentlichkeitsarbeit hat, wie sie bei den großen Firmen gegeben sind. nach oben Wie stelle ich eine CD her, die auch eine DVD ist? Seit längerem wird versucht, die Standards Compact Disc und DVD auf einem gemeinsamen Datenträger anzubieten. Seit 1999 existiert kommerziell die so genannte DVD-plus, bei der eine DVD-Halbplatte mit einem CD-Substrat verklebt wird. Man kann dies als eine DVD sehen, die Musik für die überaus zahlreichen CD-Spieler (weltweit weit mehr als eine Milliarde) enthält, oder als eine CD mit DVD-Extras, unter anderem Musikvideo im Standard DVD-Video, Versionen in Surround-Sound (etwa Dolby Digital oder DTS), Informationen über eine Platte oder Künstler oder eine Aufnahme, also Bonusmaterial im eigentlichen Sinne, wie man es im Prinzip bei fast jeder DVD-Video findet ("Making of Jurassic Park 27...", etc.). Dringend ist eine CD-kompatible Form für einen reinen Musikstandard wie DVD-Audio, denn die Konkurrenz SACD bietet eine solche Variante bereits. Eine einseitig gelesene Variante einer DVD-A/CD ("hybride DVD/CD"), die eine hybride SACD/CD nachahmt, wurde Ende 2002 ernsthaft vorgeschlagen und in einem technischen Komitee des DVD-Forums untersucht. Bei dieser Form befindet sich unter einer für einen (infraroten) CD-Laser praktisch durchlässigen DVD-Schicht, die aber selbstverständlich teilreflektiv für einen (roten) DVD-Laser ist, eine "rückwärtskompatible" CD-Schicht. Dies löste bei einigen Beobachtern, auch bei mir, einen gewissen Unglauben aus, denn es war bekannt, dass diese einseitige Form einer DVD/CD-Hybridplatte auf größere Probleme stoßen würde. Denn diese Fassung wurde zwar für die Schaffung des Standards DVD-Audio einmal in Erwägung gezogen, aber aus unterschiedlichen Gründen nicht in die finalen und standarddefinierenden Spezifikationen festgeschrieben. Etwas im Nachhinein "rückwirkend" einzuführen geht selten gut, auch in diesem Fall kam es, wie es kommen mußte. Die einseitig gelesene hybride DVD-A/CD (oder generell DVD/CD) stellte sich als zu wenig kompatibel zu DVD-Spielern heraus, denn in vielen oder sogar den meisten Fällen würde auch ein DVD-Player eine "Compact Disc" erkennen, und nicht das gewünschte neue Format DVD. Daneben gäbe es sogar noch andere Probleme, da diese Form DVD-Spezifikationen hinsichtlich den Reflexionswerten der DVD-Schicht verletzt. (Im Gegensatz zu häufig geäußerten Ansichten von Leuten, die alles "ganz genau" wissen, klappt hingegen die hybride einseitige DVD/CD hervorragend als CD, und ist praktisch immer kompatibel zu CD-Spielern!) Zweiseitige Disc: Bei DVD funktioniert es wunderbar, eine Disc von zwei Seiten lesen zu lassen; die Datenschicht liegt in jeweils 0,6 mm Tiefe. Einseitige Hybrid-Disc: Bei SACD funktioniert es, dass eine CD-Schicht mit einer Schicht in 0,6 mm kombiniert wird. Für DVD-Audio oder DVD-Video ist diese Lösung nicht möglich. Die Ablehnung der einseitigen DVD-CD hat ein neues Interesse für den breiteren Einsatz der unproblematischeren "zweiseitigen" DVD-CD Variante ("DVD-plus", "Dual Disc" etc.) geweckt. Auch hier gibt es aber gewisse Probleme, die bisher teilweise noch ungelöst waren. Die "DVD-plus" ist die Kombination einer DVD-Halbplatte mit einem CD-Substrat, als solches wäre sie ohne Änderungen 1,2mm + 0,6mm = 1,8mm dick, was eindeutig für viele Player zu viel wäre. Ein CD-Substrat kann laut dem CD-Standard minimal 1,1mm dick sein, insofern kann man eine DVD-plus auch in 1,7mm herstellen. Und erhält jeweils ein "korrektes" DVD- und CD-Substrat, die im Prinzip problemlos gelesen werden können, wenn nicht das leidige Problem mit der Gesamtdicke des Mediums bestehen würde. Diese bewegt sich außerhalb der CD- und DVD-Standards. Diese ist maximal 1,5mm, in beiden Fällen. (Die erlaubte Gesamtdicke einer DVD und CD ist aber klar größer als 1,2mm, auch dies wird gelegentlich falsch dargestellt. Die Standards sagen es eindeutig: 1,5mm Mediendicke.) Eine DVD-plus ist zwar in 1,7mm bereits kommerziell nutzbar, sie ist aber besonders zu vielen CD-Playern mit engen Dickentoleranzen nicht kompatibel, dazu zählen unter anderem tragbare Geräte, Car-Player, Laptops und auch CD-Wechsler. Die Kompatibilität zu DVD-Playern ist im allgemeinen höher. Es ist möglich, eine DVD-plus auszudünnen. Man nähert sich dabei der erlaubten Dicke von 1,5mm an, aber hauptsächlich, indem man das CD-Substrat dünner gestaltet, als die physikalischen Festlegungen für eine Compact Disc vorsehen. Man kann sich die Spezifikationen von CD-Audio oder CD-ROM übrigens in öffentlich zugänglichen Quellen anschauen, ich selbst verwende von der European Computer Manufacturers Association (ECMA) den Standard ECMA-130 (CD-ROM). Entsprechend kann man sich diverse DVD-Spezifikationen in ähnlichen Quellen ansehen, wenn man nur weiß wo. (DVD-Spezifikationen, zumindest physikalische, finden sich zum Beispiel in ECMA-267/268). Eine dünnere DVD-plus nähert sich daher der noch "erlaubten" Dicke einer CD oder DVD von 1,5mm an, gleichzeitig wird der CD-Standard bei der Dicke des Substrats (daher Teilsubstrates) verlassen, wobei sich die Lesbarkeit der CD verschlechtert. Eine heutige DVD-plus kann ohne weiteres in 1,6mm oder auch weniger (ca. 1,55mm) hergestellt werden, und sogar eine hohe Kompatibilität als CD aufweisen - sofern man es richtig macht. Man kann eine DVD-plus auch in 1,5mm oder (wie eine Firma schreibt) in 1,48mm herstellen, aber dies geschieht bereits klar auf Kosten der CD-Kompatibilität. Aber legal ist die Platte dann eine DVD. Das Ziel, eine DVD-CD in 1,5mm zu gestalten, hat nämlich nicht nur technische Gründe, sondern auch legale. Wenn es gelingt, ein DVD-CD herzustellen, die ein DVD-Teilsubstrat zum Beispiel mit einem 0,9mm CD-Substrat vereinigt, dann handelt es sich in der Tat um eine legale DVD, die man sogar mit einem DVD-Logo auf der Packung versehen könnte, zumindest wenn man alle DVD-Spezifikationen dabei einhält. Ein Format, das alle DVD-Spezifikationen einhält, ist auch eine DVD, da eine Datenschicht auf dem Dummy-Substrat nicht in den Spezifikationen ausgeschlossen wird - egal ob diese Schicht kompatibel zu anderen Standards ist, oder andere Standards wiederum verletzt. Das Format CD-Audio ist mittlerweile, auch wenn diese Aussage jetzt zwei bestimmten Firmen nicht gefallen dürfte, nach meinem besten Wissen nicht mehr lizenzgeschützt, denn Patente verfallen nach 20 oder auch 21 Jahren, das scheint hier klar der Fall zu sein. Insofern kann man inzwischen den Standard CD-Audio - sehr vereinfacht dargestellt- in einer DVD-CD auch abändern, auch die Substratdicke. (Viele, wenn nicht alle weiteren CD-Formate wie CD-ROM, CD-R, VCD und so weiter sind jedoch nach wie vor patentgeschützt.) Die DVD-plus ist bisher ein toleriertes Format, aber kein offiziell erlaubtes. Dies führt dazu, dass bei einer DVD-A/CD in 1,6mm der Widerstand im DVD-Forum besonders hoch gegen diese "Nichtstandard-Ausführung" ausfallen dürfte, da es in einen Formatkrieg eingreift, während eine DVD-V/CD den meisten Forumsmitgliedern relativ egal sein dürfte, da diese Kombination für alle akzeptabel ist. Denn niemand hat etwas gegen den Standard CD-Audio, und niemand gegen DVD-Video oder DVD-ROM. Eine DVD-A/CD-Hybridplatte ist aber von einigen Firmen gerade nicht erwünscht, und nicht einmal nur von typischen SACD-Firmen, sondern selbst von gewissen DVD-Audio Vertretern. Namen werden hier aus "Taktgründen" nicht genannt, es ist aber halt so. Im Prinzip kann jeder DVD-Rechtehalter seine Zustimmung für eine DVD-plus verweigern, sofern diese die DVD-Spezifikationen nicht einhält. (Dies ist wiederum leicht vereinfachend.) In diesem Artikel werden mehrere Vorschläge unterbreitet, eine zweiseitige DVD-CD in rund 1,5mm herzustellen. Es ist auch möglich, alle DVD-Spezifikationen einzuhalten, zumindest wenn man eine Kombination geeigneter Maßnahmen einsetzt. Endgültige Spezifikationen einer DVD-CD in maximal 1,5mm werden hier noch nicht festgelegt, aber eine Art "Toolbox", um dieses Ziel zu erreichen. Es handelt sich im Wesentlichen um drei Verbesserungen, die sich alle miteinander kombinieren lassen. Alle vorgestellten Verbesserungen sind zum Patent angemeldet. Im Zweifelsfalle sollte ein Interessent bei mir oder evtuell einer Firma, die sich in solchen Fragen auskennt, die Patentsituation bei DVD-plus klären. Kompatibilitätsuntersuchungen und technische Evaluierung und Tests der vorgestellten Verfahren sind willkommen! nach oben Erhöhung der Kompatibilität von dünnen CD-Substraten Der CD-Standard beinhaltet - mit voller Absicht - einige recht weit gewählte Toleranzen, da man Anfang der 80er Jahre die Herstellung von CDs und Abspielgeräten erleichtern wollte. Das Tracking bei CD-Laufwerken gestaltete sich später als leichter als ursprünglich angenommen, insofern hätte man die Datendichte der CD bereits am Anfang etwas höher gestalten können - da war der Standard aber schon fertig, angeblich mit "perfect sound forever". (Die Werbekampagne verlief im übrigen so erfolgreich, dass man in Computerforen immer noch als "Spinner" deklariert wird, wenn man die Perfektion der Sampling-Rate 44.1kHz/16Bit in Frage stellt, auch wenn es unter Experten unstrittig ist, dass es nicht immer reicht ...) Wenn man wirklich CD-Strukturen eng am optischen Limit herstellen wollte, wie es bei einer DVD der Fall ist, bei der man erklärtermassen eine möglichst hohe Kapazität erreichen wollte, dann könnte aus heutiger Sicht zum Beispiel der Trackabstand einer CD weit geringer sein, nämlich etwas unter 1,2 Mikrometer. Beweis beziehungsweise kleine Rechnung: Der DVD-Spurabstand ist 0,74 Mikrometer. Hochgerechnet auf CD-Verhältnisse wäre der Spurabstand (Pitch) bei Änderung der Laser-Wellenlänge auf 780nm statt 650nm und der Verringerung der numerischen Apertur auf 0,45 statt 0,6 also: 0,74 * (0,6 / 0,45) * (780 / 650) = 1,184 Mikrometer. Wenn der Trackabstand bei einer CD so gewählt wäre, dann hätte diese rund 35% mehr Kapazität. Entsprechend könnte man auch die lineare Dichte einer CD erhöhen, wenn man mehr an die Grenze der optischen Auflösung geht, um 30% oder sogar etwas mehr. Rein optisch, versteht sich, denn kein heutiges CD-Laufwerk "muss" das lesen können... Beim Verringern der Substratdicke verschlechtern sich die optischen Eigenschaften der Lesesignale zunehmend. Beim Fokusieren durch ein optisches Substrat entsteht nämlich (unvermeidbar) eine so genannte sphärische Aberration, abhängig von der Dicke des Substrats, und von Materialeigenschaften, konkret dem Brechungsindex, bei Polykarbonat 1,58. Ein CD-Spieler - oder auch ein DVD-Player - rechnet eine gewisse sphärische Aberration durch das Medium bereits ein, und korrigiert diese in der Linse. Wenn man ein CD-Substrat unter 1,2mm (beziehungsweise unter den noch erlaubten 1,1mm) herstellt, dann tritt eine zu geringe sphärische Aberration auf, und es wird zu einer Art Überkorrektur im optischen System kommen. Dass man ein CD-Substrat in der Praxis etwas dünner als 1,1mm gestalten kann, das liegt (unter anderem) daran, dass die Pit- und Land-Strukturen im CD-Standard nicht an der Auflösungsgrenze der Optik liegen, und insofern größereToleranzen in den CD-Standard bereits eingebaut ist. Aber wenn man das CD-Substrat auf 0,9mm ausdünnen möchte, dann ist die im CD-Standard eingebaute Toleranz nicht mehr ausreichend. Pitgrößen und Spurabstände: Wenn man die einzelnen Parameter leicht verändert, kann man die Lesbarkeit und Kapazität einer Disc verändern. Ich habe es zwar unabhängig von anderen gesehen, aber dies ist bereits "Stand der Technik": Eine heutige CD wird praktisch immer mit einem Spurabstand von 1,6 Mikrometer und der im CD-Standard vorgesehen geringsten linearen Dichte hergestellt, gleichbedeutend mit der geringsten linearen Lesegeschwindigkeit von 1,2m/s. (Die lineare Dichte einer CD und deren Spurabstand sind im Gegensatz zu den Verhältnissen bei der DVD etwas flexibel definiert, entsprechend der Idee von weiten Toleranzen. Wie gesagt liegen die geringste Spurbreite und lineare Dichte einer CD bei weitem nicht am optischen Limit, was noch nicht einmal bei einer DVD der Fall ist. Dort sind die Toleranzen aber generell viel enger.) Wenn man sich die aktuellen Spezifikationen der DVD-plus bei Sonopress ansieht (www.sonopress.de/spec_eng/dvse0025.pdf), dann liest man, diese habe "maximal 60 Minuten" Spieldauer. Das entspricht 525 Mbyte als CD-ROM. Eine normale CD hat in etwa 74,6 Minuten Spieldauer (kann natürlich etwas mehr sein) oder 650 Mbyte Kapazität als CD-ROM mit entsprechenden Datensektoren. (Bekanntlich gibt es bei CD-Audio gar keine Sektoren.) Dies Datei ist laut http://www.sonopress.de/spec_eng/ zuletzt am 26. November 2003 geändert worden, sie ist also die aktuelle Spezifikation. Was Sonopress hier konkret macht, kann man auch in dem in einer Patent-Applikation beschriebenenen "Stand der Technik" nachlesen, ich beziehe mich auf DE-10150025 von Dieter Dierks - hinreichend bekannt als ein Promotor dieses Formats. Diese Dokumente sind alle öffentlich zugänglich, ich darf sie daher zitieren, auch wenn es unter Umständen nicht jedem gefallen wird. In seiner Patentapplikation beschreibt Dieter Dierks, dass sich die optischen Eigenschaften beim Ausdünnen eines CD-Substrates verschlechtern. Ein Vergrößern der Pit- und Landstrukturen führt zu einer Verbesserung des Lesesignals, ich würde auch betonen, dass es auch eine bedeutende Verringerung des auftretenden Medienjitters zur Folge hat, nämlich um den "Vergrößerungsfaktor" * 2! In Herrn Dierks Worten geschieht also Folgendes: "Wenn die CD dünner als 1,2mm ausgeführt ist, sind die optischen Verhältnisse nicht mehr perfekt." Und: "Den hierdurch bewirkten Nachteil kann man dadurch kompensieren, dass man die optische Struktur, die aus Pits und Lands besteht, so groß wie innerhalb der Norm zulässig ausbildet." Ein klarer Nachteil wird auch beschrieben: "Eine vollwertige CD mit der Datenmenge, die bei einer einzelnen CD erreichbar ist, ist bei der Hybrid DVD-CD nach dem Stand der Technik nicht erreichbar. Das ist nachteilig." Ich meine aber, dass man um dieses Kapazitätsproblem durchaus herumkommt, dazu gleich mehr. Dierks gesteht noch zu, dass eine DVD-plus nach diesen Prinzipien nur schwer zur Einhaltung des 1,5mm-Limits führe, denn: "Tatsächlich hergestellte Hybrid-DVD-CDs haben eine Dicke, die ganz geringfügig oberhalb von 1,5mm liegt. Auch dies ist nachteilig." Die von Dierks vorgestellte "doppelt hybride" DVD-CD wird hier nicht besprochen. Sie ist theoretisch möglich, aber praktisch nur sehr schwer realisierbar. Es sieht für mich auch so aus, dass man für eine solche Platte ausserdem die Zustimmung Sonys bräuchte, aber dies führt hier sicher zu weit. Ansonsten handelt es sich aber um einen sehr interessanten Vorschlag. Im Gegensatz zu Dierks verwende ich weiterhin getrennte Plattensubstrate, keine für den jeweils anderen Laser durchlässige Schichten. Insofern bleibe ich bei einem klassischen und gut herstellbaren Ansatz. Sonopress scheint nun genau diese von Dierks beschriebene Vorgehensweise bei der aktuellen Fassung der DVD-plus zu befolgen: Die Pitstrukturen werden "so groß wie innerhalb der Norm zulässig" ausgebildet, um die Lesbarkeit der CD-Schicht - trotz nun auftretender sphärischer Aberration beim Lesen - so weit wie möglich zu erhöhen. Wenn es so weit wie "möglich" ist, wohlgemerkt ... Ohne dass es im Dokument von Sonopress so "konkret" steht, komme ich exakt auf 60 Minuten, wenn ich maximal große Strukturen laut CD-Standard verwende: -Einen Vergrösserungsfaktor von 0,972 / 0,833 bei der linearen Dichte (hier bezogen auf die sogenannte 3T-Längen), also ein Faktor von etwa 1,17. -Ein Trackabstand von 1,7 Mikrometer, anstatt 1,6 Mikrometer. Nachgerechnet, kommt man sehr genau auf 60 Minuten: 74,6 Minuten / 1,17 / (1,7 / 1,6) = 60 Minuten. Minimale Rundungsfehler seien verziehen, genau wären es 60,17 Minuten... (Aber da 74,6 Minuten auch nicht genau sind, fragt man sich wieder genaugenommen, was "genau" eigentlich ist, speziell wenn man noch das Filesystem TOC berücksichtigt, dass hier relativ gesehen mehr Platz belegt - für Schlaumeier). Man kann also getrost annehmen, dass unser kleines "Reverse Engineering" der Sonopress-Spezifikationen erfolgreich verlief! 60 Minuten bei maximal vergrößerten Datenstrukturen und maximal möglichen Trackabstand. nach oben Verbesserungsvorschläge Auch große Firmen kommen nicht immer auf das Naheliegende, so auch hier. Vielleicht, weil es gar nicht so naheliegend ist? Denn man muss auf eine hilfreiche Lösung erst einmal kommen, es ist nicht alles selbstverständlich, wie im Nachhinein oft gefolgert wird... Nicht nur Sonopress hat hier so manches übersehen, auch andere, Warner, vielleicht auch Firmen wie Philips und Panasonic, könnte man hinzufügen. Auch wenn man mich anschließend wieder als den Vertreter "uralter Ideen" (Schnapsideen?) darstellen wird, versprochen! 1. Verbesserung: Vergrösserung der Pitstruktur mit gleichzeitiger Verringerung des Trackabstandes führt zu einer normalen CD-Kapazität. Die Vergrösserung der Pitstrukturen in verdünnten CD-Substraten (eigentlich nur bei hybriden Platten notwendig) ist richtig, die Vergrößerung des Trackabstands ist aber unnötig. Anstatt diesen zu vergrößern, sollte man diesen aber verringern, auch wenn dies gegen die Intuition ist. Die Vergrößerung der Pit- und Landstrukturen ist notwendig, um das Lesesignal zu verbessern, und um den Jitter zu verringern - unter schwierigen Lesebedingungen ist das wichtig. Der Trackabstand hingegen ist dafür nicht oder kaum relevant. Man muss lediglich diesen groß genug gestalten, damit nicht gleichzeitig zwei Tracks von der Leseoptik gesehen werden, und er ist für das Tracking der CD-Optik unter Umständen relevant. Wie bereits besprochen, sind die Toleranzen bei der Compact Disc mit Absicht weit über den eigentlich möglichen Werten festgelegt worden, insofern besteht keine Notwendigkeit, über 1,6 Mikrometer hinauszugehen. Man sollte daher die linearen Strukturen vergrößern und den Spurabstand auf unter die üblichen 1,6 Mikrometer verringern. 1,5 Mikrometer wären dabei innerhalb des CD-Standards, es geht aber auch mit weniger. Für Spezialisten: CD-R90 Medien von TDK verwenden beispielsweise einen Spurabstand von nur 1,33 Mikrometern. Sie sind zwar nicht zu allen CD-Schreibern kompatibel, aber zu fast allen Lesegeräten. Wenn nicht, dürfte es weniger am geringen Spurabstand liegen, sondern an den Timecodes über 80 Minuten. Beim inzwischen definierten "High Capacity Recordable Disc" Standard verwendet man "offiziell" den Abstand 1,28 Mikrometer. Timecodes über 90 Minuten bereiten aber auch auf CD-Lesegeräten Probleme (Verwechslungsgefahr mit Lead-In), während bei der beschreibbaren CD-R (W) wegen der ATIP-Definitionen bereits Probleme bei mehr als 80 Minuten auftreten, was aber wiederum gar nichts mit CD-Lesen zu tun hat. Man kann bei der Vergrößerung der Pit- und Landstrukturen den beschriebenen Kapazitätsverlust also mit Hilfe engerer Tracks kompensieren, sogar vollständig! (Das Problem mit hohen Timecodes tritt hier gar nicht erst auf.) Ich habe mir überlegt, ob das CD-Tracking auch noch unter diesen Verhältnissen funktionieren wird, die Antwort scheint klar "ja" zu sein. Die genaue Diskussion dieser Frage führt hier zu weit. Kurz und vereinfacht dargestellt: Der Spurservo bemüht sich, den Laser "zentral" über eine Datenspur zu positionieren, und hängt vor allem vom Höhenunterschied zwischen Track und den umgebenden Land-Bereichen ab. Die Funktionsweise des Servos hängt bei allen gebräuchlichen Verfahren (1-Beam-, 3-Beam-Verfahren) relativ wenig vom Spurabstand ab, solange man nicht wirklich auf Werte wie 1,2 Mikrometer geht, was nicht notwendig ist. Werte bis 1,3 Mikrometer scheinen möglich. Solange man trotz auftetender sphärischer Aberration also noch zum Beispiel zwischen einem 5T und 6T Pit unterscheiden kann, solange klappt auch das (robustere) CD-Tracking. 2. Verbesserung: Vergrösserung der Pit- und Landstrukturen über den CD-Standard hinaus. Die Vergrösserung der Pitstrukturen ist beispielsweise auch von Yamaha bei "Audio Master Quality Recording" bekannt, wie hier beschrieben: http://www.yamaha.com/yec/musiccast/faq/faq_008.htm Hier wird bei einer CD-R74 (oder CD-R80) mit "maximal möglichen" Pit- und Land-Längen beschrieben, entsprechend der Lesegeschwindigkeit von 1,4m/s. Der Vergrösserungsfaktor von knapp 17% führt zu einer Verringerung des Medienjitters um das Doppelte, also wie bei Yamaha angegeben um rund 30%, sowie zu sauberen Lesesignalen. Ob der Medienjitter bei einem guten CD-Player hörbar sein sollte, bleibt dahingestellt. Er sollte es gerade nicht sein, oft ist er es eben doch. Insofern stellt Yamaha etwas Nützliches vor, denn selbst die unabhängige Taktung eines DACs kann schnell vom Medienjitter beeinflusst werden, je nach Design des Wandlers/Players. (Digitales Audio ist halt nicht immer so einfach, wie die "Spezialisten" im heise-Forum meinen.) Ein CD-Substrat in 0,9mm, wie es in einer hybriden DVD-CD in 1,5mm vorliegt, ist ohnehin außerhalb der CD-Standards, insofern kann man den Standard auch woanders verlassen, wenn dadurch die Kompatibilität steigt. Denn dann hat die Standardverletzung einen Sinn. Eine weitere Vergrößerung der Pistrukturen - also mehr als auf 0,972 - 3,564 Mikrometer, entsprechend den EFM-Längen 3T - 11T, entsprechend mehr als 1,4m/s linearer Abtastgeschwindigkeit - ist in diesem Falle sinnvoll, da sie insgesamt die Kompatibilität der Platte erhöht, beziehungsweise der in der Platte enthaltenen CD-Fassung der Musik. Man kann also eine 3T-Länge eines Pits oder Lands auch mit einem Mikrometer oder mehr definieren, es wird auf den meisten Playern natürlich gehen, sofern man dies nicht übertreibt. Wenn man zum Beispiel sagt, eine DVD-plus sei bei 1,54mm ausreichend kompatibel (etwas willkürlich), dann fehlen auf 1,5mm nur 4 Hundertstel Millimeter, und genau mit solchen Details gewinnt man diese entscheidenden Hundertstel Millimeter. Vorläufig wird vorgeschlagen, gegenüber den normalen Werten (3T = 0,833 Mikrometer) um 25% zu vergrössern, was einer Lesegeschwindigkeit von 1,5m/s entspricht. Der dadurch bedingte Kapazitätsverlust lässt sich - wie in der ersten Verbesserung beschrieben - vollständig ausgleichen. 3. Verbesserung: Ausgleich der Fokusierungsprobleme von CD-Playern mit engen Toleranzen. Wenn eine DVD-plus zu einem CD-Player nicht kompatibel ist, dann liegt es nicht immer oder automatisch an den Aberrationseffekten, wie sie in dünnen Substraten auftreten. Ein CD-Spieler erwartet eine CD-Schicht in 1,1mm - 1,3mm Tiefe. Der Fokusierungsbereich reicht selbstverständlich immer etwas weiter. Aber wenn beispielsweise 1,0mm noch gehen sollten, ist es bei 0,9mm überhaupt nicht gesagt... Gibt es eine Möglichkeit, den Fokusierungsbereich eines CD-Spielers zu erweitern? Einige Experten, inklusive mir selbst, haben sich dieses Problem angeschaut, und irgendwie sind wir alle zunächst nicht auf den richtigen Ansatz gekommen. Man kann beispielsweise den Brechungsindex des eingesetzten Discmaterials ändern, dies führt zu einer für den Player anderen "effektiven" Tiefe der Datenschicht, wie sie gesehen wird. Zunächst glauben die meisten Leute - mich selbst eingeschlossen - spontan, man müsse die "Dichte" des eingesetzten Materials bei einer dünneren Platte erhöhen. Wie man sich leicht veranschaulichen kann, ist die Intuition hier wieder genau falsch herum. Man kann in jedem Schwimmbad sehen, wie der Boden zu nah oder verkürzt erscheint, da Wasser einen höheren Brechungsindex als Luft hat. Bei einer CD "sieht" das optische System keine CD-Schicht in beispielsweise 1,2mm Tiefe, sondern wegen des Brechungsindexes 1,58 von Polykarbonat diesen Abstand entsprechend verkürzt, daher eine Schicht in "0,76 mm". Die Schichttiefe 1,1mm (erlaubt) sehen daher für den CD-Player wie knapp 0,7mm aus! Falls man die Substratdicke verringert, dann müßte man logischerweise den Brechungsindex etwas verringern, auf weniger als 1,58. Was dazu führte, dass viele Kollegen den Index etwas unkontrolliert auf viel zu niedrige Werte einstellten. Es geht hier nämlich um einen gegenläufigen Effekt, Fokusierung und Aberration betreffend! Die Verringerung des Brechungsindexes von 1,58 führt zu einer höheren "Überkorrektur" der im CD-Spieler erwarteten Aberration. Mithin hilft diese Maßnahme beim Fokusieren auf eine zu nahe Datenschicht, beziehungsweise erweitert sie den Nahsichtbereich des Players (die effektive Schichttiefe wird verlängert), aber die Aberrationseffekte werden gleichzeitig größer - ein gegenläufiger Effekt, der mathematisch als Optimierungsproblem behandelt werden muss! Falls man sagt, ein CD-Substrat in zumBeispiel 0,94mm sei "für den Fokus" ausreichend kompatibel, darunter gäbe es Probleme, dann muss man den Brechungsindex des Plattenmaterials entsprechend auf rund 1,51 erniedrigen, um auf 0,9mm zu kommen: 1,58 / (0,94 / 0,9) = 1,51. (Die Werte sind ein Beispiel.) Bei früheren Versuchen wurde regelmässig der Index viel zu stark erniedrigt, um auf effektive optische Längen von 1,1mm oder gar 1,2mm zu kommen. Und dies kann nicht funktionieren, die (sphärische) Aberration wird bei weitem zu hoch. Die Veränderung des Brechungsindexes oder des Substratmaterials "allein" ist generell nicht hilfreich. Eine Veränderung der Pit/Landstrukturen zusammen mit einer Veränderung des Indexes allerdings schon, und es ist beides zusammen notwendig. Wie bereits erwähnt, wollte man eine DVD-plus in 1,5mm oder sogar 1,2mm allein über solche Materialänderungen herstellen - die Versuche schlugen natürlich fehl. Man muss eben auch die Aberrationen berücksichtigen. Man braucht daher größere Datenstrukturen auf der CD-Schicht, und den korrekten Brechungsindex. Denn man kann diesen Wert nur kontrolliert verringern, nicht wild. "Viel" hilft hier gerade nichts, es handelt sich immer um abhängige Werte. nach oben Schlussfolgerungen Die zwei in Patentschrift DE-10150025 erwähnten Probleme, die sich in den Sonopress-Spezifikationen indirekt in der Praxis wiederfinden, lassen sich daher erfolgreich lösen. Ein zu dünnes CD-Substrat, wie es in einer 1,5mm DVD-plus vorliegen wird, wird immer vergrößerte Datenstrukturen (bei Pits und Lands) benötigen, wie es bereits Stand der Technik ist. Der Verlust von Kapazität lässt sich dabei relativ einfach ganz oder mindestens teilweise (wenn man zum Beispiel auf 1,5 Mikrometer Spurabstand geht) ausgleichen, wie in der ersten Verbesserung beschrieben. Es gibt keine grundsätzlichen Probleme, den "Vergrößerungsfaktor" für Pits und Lands über die im CD-Standard erlaubten Werte hinaus auszudehnen. Normalerweise wird eher das Gegenteil gemacht, eine Verkleinerung der Datenstrukturen unter den im CD-Standard erlaubten Werten. So auch bei der HCR-Disc von Philips (98,5 Minuten), hier wird der Trackabstand 1,28 Mikrometer herabgesetzt, kombiniert mit einer linearen Abspielgeschwindigkeit von 1,13m/s, das heißt eine Vergrößerung der linearen Dichte um 1,2 / 1,13 = 1,062, also um 6,2%. Umgekehrt schlage ich ebenfalls eine mäßige Verletzung des Standards nach oben vor, die eher weniger problematisch ist, und um vorläufig 7% gegenüber den maximal erlaubten Werten im CD-Standard. Es handeln sich aber um 25% gegenüber den Werten von 0,833 - 3,054 Mikrometer, wie bei einer Compact Disc fast immer üblich. Das ist einiges! Diese mäßigen Grenzverletzungen sollten fast immer tolerierbar sein. Im HCR-Standard geht es um eine möglichst große Plattenkapazität, bei mir um eine bessere Lesbarkeit und maximale Signalqualität, um auftretende Aberrationen zu kompensieren. Der Entschuldigungsgrund ist bei der DVD-plus schlagend: Man macht es nicht um zu ärgern, sondern wegen der höheren Kompatibilität. Die Standardverletzung ist daher gewollt. Da mittlerweile DVD-plus-Varianten in 1,54mm - eventuell sogar 1,52mm - als akzeptabel gelten, kann man zeigen, dass die Kombination von Verbesserung 2 mit 3 (Vergrößerungsfaktoren über 1,2, Brechungsindex von 1,5-1,55, vorläufig vorgeschlagen) zu einer DVD-plus in 1,5mm führen muss, mathematisch unausweichlich. Die Verringerung des Brechungsindexes ist eine Maßnahme für das Erweitern des Fokusierungsbereichs eines Players, die Vergrößerung von Pitsrukturen ist notwendig zum Ausgleich der auftretenden sphärischen Aberration. Für eine DVD-plus in 1,5mm oder weniger wird man möglicherweise beides zusammen benötigen, vielleicht reicht aber bereits Verbesserungsvorschlag 2. Vorschlag 1 ist von den beiden anderen völlig unabhängig zu sehen, und kann eingesetzt werden. Ob eine dünne DVD-plus bei rund 1,5mm hauptsächlich wegen Probleme mit der Fokuslänge (zu nahe Schicht) oder der unausweichlich auftretenden Aberration inkompatibel ist, diese Frage ist noch nicht einmal abschließend geklärt. Man kann es aber untersuchen, indem man einen Disc-Prototyp nach Verbesserungsvorschlag 2 herstellt, und einen Prototypen nach Verbesserungsvorschlag 2 + 3. Das statistische Verhalten auf verschiedenen Playern würde dann klären, wie wichtig das Fokusierungsproblem überhaupt ist. Wenn das DVD-Forum eine DVD-A/CD in etwas mehr als 1,5mm genehmigen sollte, dann reicht Verbesserungsvorschlag 1, wichtig für ein sinnvolles CD-Album, denn 60 Minuten sind definitiv zu wenig. Bei 1,5 Mikrometer Trackabstand wäre man bereits bei 68 Minuten, ein Trackabstand von beispielsweise 1,4 oder 1,3 Mikrometer sieht definitiv möglich aus. Und natürlich kann man eine DVD-plus nach dem bisherigen Stand der Technik herstellen. Ich verbiete das keinem, sinnvolle Verbesserungen gehören aber in einen Standard - falls es einen quasi-offiziellen Standard für DVD-plus jemals geben wird. Vielleicht braucht man ihn nicht, aber sinnvoll wäre er vielleicht doch. Das klingt nach japanischer Philosophie, und wendet sich an eine japanische Zielgruppe... Alles in allem war eine DVD-plus in 1,5mm Gesamtdicke bereits fast möglich, mit den beschriebenen Verbesserungsvorschlägen halte ich diese definitiv für herstellbar, auch in einer sinnvollen Spieldauer, was nicht ganz unwichtig ist. DVD-seitig sollte man auf die erlaubten Minimumwerte gehen, also 0,57mm für eine DVD-5 Halbplatte, 0,55mm für eine DVD-9 Halbplatte. Die Klebeschicht zwischen DVD und CD muss selbstverständlich so dünn wie möglich hergestellt werden, das ist sicher weniger als zum Beispiel bei einer DVD-10 üblich. Und es wird zum Teil bei der DVD-plus auch schon bereits so gemacht. Umgangssprachlich: Es soll also kleben, und es soll möglichst dünn sein. Eine minimale Dicke für eine DVD-9 Halbplatte ist laut DVD-Standards 0,59mm. Ich halte eine DVD-9/CD in 1,5mm in der Tat für möglich, hier muss man jedoch wirklich sehr geschickt optimieren. Eine DVD-5/CD ist von Haus aus etwas dünner und einfacher. Es gibt einige minimale Detailprobleme, z.B. ändert sich die minimale Dicke des DVD-Substrats leicht, wenn auch der Brechungsindex des Plattenmaterials geändert wird, siehe die Daten in ECMA-267/268! Eine SACD/CD/DVD in 1,5mm sollte auch möglich sein, sie ist aber noch aufwändiger als eine DVD-9/CD. Die beschriebenen Änderungen der Pitstruktur im 0,3mm (0,4mm...) CD-Substrat behalten ihre Gültigkeit, beim Ändern des Brechungsindexes gelten Besonderheiten, hier muss man im CD-Substrat mehr verändern, da der Lichtweg kürzer ist. Plattenmaterialien mit einem Brechungsindex in den interessanten Bereichen (1,5-1,55 bei DVD-CD, weniger als 1,5 bei SACD/CD/DVD, "exotischer Fall") gibt es bereits, einige dürften sogar auf bestehenden Anlagen einsetzbar sein. Einige wurden für Platten mit blauem Laser vorgeschlagen - und sind daher absolut praxisreif, keine Science Fiction. Insgesamt wird man bereits bei der Herstellung eines CD-Substrates in ca. 0,9mm Dicke oft neue Herstellungsanlagen benötigen, bei denen dann andere Parameter für die verwendeten Discmaterialien bereits eingeplant werden können. Bisher war dies keine Anforderung für DVD-Herstellungsanlagen. nach oben Anwendungen einer DVD-CD Eine DVD-A/CD ist ausdrücklich gewünscht, und wäre als DVD auch problemlos möglich, wenn die DVD-CD nicht dicker als 1,5mm ist, wie hier vorausgesetzt. Die Hauptanwendung ist aber der Verkauf als eine erweiterte DVD (sogar das DVD-Logo wäre für eine solche DVD-CD Kombination möglich). Wenn man nicht sagen kann, dass es sich um eine CD handelte, da es den CD-Standard verletzt, dann ist es eben eine DVD mit einer Datenschicht, die "zu den meisten CD-Spielern kompatibel" ist. Und man kann es auch als DVD-plus oder "Dual Disc" in eine CD-Abteilung stellen, mit einem für Standardschützer provokativen DVD-Logo auf der Packung. Es ist dann eine CD mit Musikvideo, Surround-Sound und Extras - in einem beliebigen DVD-Format, mit Dolby Digital oder DTS, mit Videoclips und Bonusmaterial. Eine solche Platte ließe sich gut herstellen, aber sie wäre über die gebotenen Extras auch "natürlich kopiergeschützt". Der Verkauf zweier getrennter Platten (CD und DVD) wäre natürlich möglich, ist aber für Plattenlabels wenig attraktiv, da man nicht die gleiche Musik als CD und in einer Musik-DVD Version für den im Wesentlichen gleichen Preis aus der Hand geben möchte - denn es sind dann zwei physikalische Kopien, eine DVD-plus hat vielleicht mehrere Formate, ist aber selbst nur ein Medium. Selbst Zersägen hilft da nicht weiter, die DVD wird dann zu dünn. Dickenmässig zu dünn, meine ich: Da helfen auch keine Tricks mit Pitstrukturen und Materialeigenschaften mehr weiter... nach oben Anmerkungen Ich möchte mich bei der Firma Singulus für die geleistete Unterstützung bedanken, auch wenn weder ich noch meine dortigen Gesprächspartner überhaupt viel Konkretes gesagt haben. Wenn man sich auskennt, dann kann man immer noch seine Schlüsse ziehen, das gilt wohl für beide Seiten... Es ist nicht selbstverständlich, dass eine Firma überhaupt eine E-mail beantwortet, während Singulus mich offensichtlich ernstgenommen hat - warum sollte das schädlich sein? Dass ich mit mit zwei führenden Managern der Firma unterhalten habe, dies lässt auf auf eine wirkliche, echte Bereitschaft zu Neuerungen schliessen. Es waren aber Leute von der technischen Fraktion, die leider in einer hinreichend großen Firma nie an die Macht gelangen würden. Da sind ganz andere Berufsgruppen am Drücker... Aber wenn ich mir andere typischen Firmenreaktionen anschaue, dann halten viele es mit Ludwig Wittgenstein, wahrscheinlich ohne diesen zu kennen: Worüber man nicht reden kann, darüber muss man schweigen. (Es klingt wieder beinahe japanisch, aber das ist nichts Neues.) Ich würde mich gern persönlich bei einem Firmenvertreter für eine sehr sinnvolle Kooperation bedanken. Da es seiner Firma möglicherweise missfällt und ich auch niemanden in Schwierigkeiten bringen möchte, erwähne ich daher weder die Firma noch die konkrete Person. Es ist schade, dass man sich aufgrund von Firmenpolitik teilweise nicht einmal mehr sinnvoll unterhalten kann - oder darf. (Schweigen muss man halt, siehe oben.) Meiner Freundin Maria del Mar Dank für ihre schier unendliche Geduld bei diversen Internet- und Patent-Eskapaden. Wenn du es liest: mir tut es beinahe leid! Aber schließlich weißt du, dass Männer alle große Kinder sind... Ich übersetze es dann noch ins Spanische, aber auf deutsch klingt es auch schon gut! (Und ich weiß, dass diese Interpretation mich in meinen Unternehmungen unterstützt...) Und ferner - last, but not least! - besten Dank auch an Ulrich v. Löhneysen, der mir trotz ständiger Belästigung durch E-mails immer gern antwortet, und teilweise wirklich weiterhilft. Abgesehen davon, dass er auch meine Texte veröffentlicht... Stefan Schreiber Lissabon, 13.1 2004 P.S.: Ach ja, das Forum könnte demnach eine DVD-CD offiziell definieren. Denn warum sollte eine "offizielle DVD" keinen "offiziellen Segen" im Forum erhalten? Es ist eine Frage des Stils, und wer weiß, vielleicht liest Toshiba ja mit. Angeblich will Warner ja eine DVD-A/CD. Also, macht mal, ich warte... nach oben zurück zur Startseite (Neues)