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FHTW Berlin • »Studiengang Angewandte Informatik« • Doz. Herzog/Hübener
DVD-Technologie 3
1FHTW Berlin • »Studiengang Angewandte Informatik« • Doz. Herzog/Hübener
DVD-Technologie 3
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• DVD Medium
• DVD-ROM
• DVD-Video
• DVD Audio
• Herstellungsprozess CD/DVD
• Beschreibbare DVD-Medien
• Ausblick
• Kritik DVD
Übersicht »DVD-Technologie«
FHTW Berlin • »Studiengang Angewandte Informatik« • Doz. Herzog/Hübener
DVD-Technologie 3
3
• DVD-ROMBook A
• DVD-VideoBook B
• DVD-AudioBook C
• DVD-RBook D
• DVD-RW Book E
DVD-Audio (I)
• Eigenschaften von DVD Audio
• Vergleich vonCD-DADVD-VideoDVD-Audio
• Super Audio CD (SACD)
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DVD-Audio (II)
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• DVD-AudioKompression– unkomprimiert: LPCM– verlustfrei komprimiert (bis 2:1):
MLP (Meridian Lossless Packing)– verlustbehaftet komprimiert:
Dolby Digital, DTS, MPEG-2
Sampling Raten– 44.1, 48, 88.2, 96, 176,4, 192 KHz
Quantisierung– 10, 20 und 24 bit
mehrkanal-fähig– bis zu 6 Kanäle
Hintergrundinformationen – Video-Standbilder, Video-Clips, ...
DVD-Audio (III)
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• DVD-Audio • Eigenschaften im Vergleich
DVD-Audio (IV)
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• Content Protection for Pre-recorded Media (CPPM)
Von 4C Entity entwickelt (IBM, Intel, Matsushita und Toshiba) 56-bit Schlüssel, anstatt 40-bit bei CSS
• KomponentenMedien-ID im Lead-In Bereich der DVD: Nicht kopierbar!Medien-ID und CCI (Copy Control Information) im Klartext auf der DVDMedia Key Block (MKB) verschlüsselt auf der DVD (/Audio_TS/DVDAUDIO.MKB) Geräteschlüssel im Decoder
DVD-Audio Kopierschutz
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• Super-Audio-CD (SA-CD)Sony/Philips StandardDirect Stream Digital (DSD)2,8 MHz, 1-BitVerlustfreie Kompression (2:1)Text, Grafik und Video möglichKopierschutz durch digitales WasserzeichenPit Signal Processing (PSP)abwärtskompatibel zur Audio-CD (Hybrid)
DVD-Audio • SACD
DVD-9 SA-CD
• Herstellung der CD/DVD
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Produktionsprozess
?Inhaltserstellung Encoding Authoring Vervielfältigung
Analog Digital
Video
Storyboard
Audio
Grafik
Text
Video
Audio
Grafik
Text
Assets
Encoder
Encoder
Konverter
Konverter
MPEG
MPEG/AC-3
PCM
Menügrafik
Konverter Untertitel
Authoring-Software
?
?
Fertige
AnwendungTest
MasterTest
Ausgabe
aufDLT/
DVD-R
Press-
werk?
• Premastering/Authoring
• Glas-Mastering
• Galvanik
• Pressung
• Verspiegelung/Lackierung
• Bedruckung
• Verpackung
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Produktionsprozess Vervielfältigung I
• Premastering/AuthoringMedienaquiseBerechnung der mittleren Bitrate (Bitbudget)Vorbereitung (Schnitt) und Kodierung von AudioVorbereitung (Schnitt) und Kodierung von VideoVorbereitung und Kodierung von UntertitelnErstellung und Kodierung von Standbildern (Menüs)Erstellung des DVD-Video Programmablaufes (Authoring)Erstellung und Testen eines DVD-Video Disc ImagesErstellung eines Masters– DVD-R (A)– DLT– Festplatte
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Produktionsprozess Vervielfältigung II
• Glas-Mastering
Datenformatierung/Encoding
Laser-Belichtung
Entwicklung
Metallisierung
Galvanisierung
Erstellung der Pressmatrize
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Produktionsprozess Vervielfältigung III
• Glas-Mastering
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Produktionsprozess Vervielfältigung IV
• Vorbereitung des Glasmasters - Beschichtung mit einer photoresistenten Schicht
• Laserbelichtung - Schreiben der »Pits« mit dem Laser
• Entwicklung des Glas-Masters - freilegen der Pits auf dem Glas
• Metallisierung durch »Sputtering« - Nickel oder Nickel-Legierung
• Galvanisierung
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Produktionsprozess Vervielfältigung V
• Erstellung eines »Vaterabdruckes« - Galvanisierung eines Nickel-Abdruckes - Erstellung im Reinstraum - Oxydierung der Informationsschicht - Abdruck ist fertige Pressmatritze
• Erstellung eines »Mutterabdruckes« - nur bei grossen Stückzahlen für weitere Pressmatrize(n) erforderlich
• Pressung/Verspiegelung CD/DVDAufbau einer CD/DVD– Polykarbonat
– Aluminiumverspiegelung
– Schutzlack
– Labeldruck
Pressung– Einspritzen von flüssigem, Polykarbonat in Pressmatritze
– Formung mit Druck
– Abkühlung
– Bedampfung mit Aluminium
– Schutzlackierung mit UV-Lack
– Bedruckung
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Produktionsprozess Vervielfältigung VI
• Lackierung/Bedruckung CD/DVDAuftrag eines Schutzlackes– Verteilung durch Rotation– Härtung durch UV-Bestrahlung
Bedruckung– Bedruckung durch Siebdruck
• CMYK
• ggf. Unterdruckung mit Weiss– Bedruckung im Offset-Druck
• CMYK
• ggf. Unterdruckung mit Weiss
• beliebig viele Sonderfarben
• bessere Auflösung (photorealistisch)– Bedruckbarer Bereich:
• 118 mm Außendurchmesser mit 37 mm Innenloch (transparent)
• 118 mm Außendurchmesser mit 18 mm Innenloch (überdruckt)
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Produktionsprozess Vervielfältigung VII
• Pressung/Verspiegelung/Verklebung DVDAufbau einer DVD-9 (DL/SS)– Polykarbonat
– halbdurchlässige Verspiegelung (Gold, Silber, Silikon)
– Klebeschicht
– Polykarbonat-Scheibe mit Vollverspiegelung (Aluminium)
– Labeldruck
Pressung– Einspritzen von flüssigem Polykarbonat in Pressmatritze
– Formung mit Druck
– Abkühlung
– Bedampfung
– Verklebung mit vollverspiegelter Scheibe
– Bedruckung
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Produktionsprozess Vervielfältigung VIII
• Herstellungsprozess DVD/CD
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Produktionsprozess Vervielfältigung IX
• Bedruckung DVDLabeldruck einer DVD-5/9 (SS)– Siebdruck/Offsetdruck– CMYK/Sonderfarben– ggf. Unterdruckung mit Weiss– Druckbereich
• 188 mm Außendurchmeser
• 38 mm Innendurchmesser
• Labeldruck einer DVD-10/18 (DS)Druckverfahren wie bei DVD-5/9Druckbereich– 43,8 mm Außendurchmeser– 38 mm Innendurchmesser
• Burst Cutting AreaBarcode mit bis zu 128 Bytes Nutzinformationen
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Produktionsprozess Vervielfältigung IX
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• DVD-ROMBook A
• DVD-VideoBook B
• DVD-AudioBook C
• DVD-RBook D
• DVD-RW Book E
DVD Formate
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• DVD-R
• DVD-RW
• DVD+R
• DVD+RW
• DVD-RAM
Beschreibbare DVD-Medien
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• Single Layer Single Sided (SL/SS)
• DVD-R 1.0seit 1997, 3,95 GB, SS/SL, 635nm Laser
• DVD-R (A) 2.0for Authoringseit 1999, 4.7 GB, SS/SL, 635nm Laser
• DVD-R (G) 2.0for General keine Länderkodierung, keine VerschlüsselungSeit 2000, 4,7 GB, SS/SL (DS/SL), 650nm Laser
• vom DVD-Forum unterstütztes FormatApple Computer, Hitachi, NEC, Pioneer, Samsung, Sharp, Sony
Recordable DVD (DVD-R)
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• Dual Layer Single Sided (DL/SS)
• Vorstellung auf der CES 2004modifizierter Brenner A-06
• Abwärtskompatibel zu DVD-R SS/SLBrennerDVD-ROM
• Standard vom DVD-Forum verabschiedet
Recordable Dual-Layer DVD (DVD-R)
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• Single Layer Single Sided (SL/SS)
• Seit 1999 standardisiertKapazität 4,37 GB, etwa 1000 mal wiederbeschreibbar650nm Laserbasierend auf DVD-R Technologie, kompatibler zu Consumer-Abpielgeräten
• Physikalisches Format ist CLV (Constant Linear Velocity)konstante Bewegungsgeschwindigkeit des Schreib-/Lesekopfes von innen nach aussenvariable Drehgeschwindigkeit der Disk (innen schnell, außen langsamer)Format optimiert für kontinuierliches Lesen großer Datenmengen (Video/Audio)
• vom DVD-Forum unterstütztes Format
Re-Writeable (DVD-RW)
Re-Writeable (DVD+RW)
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• Single Layer Single Sided (SL/SS)Seit 2001 am MarktKapazität 4,37 GB, 650 nm Laseretwa 1000 mal wiederbeschreibbarbasierend auf CD-RW Technologie, kompatibler zu Computer-Abpielgeräten
• Rotations-Format ist CLV (siehe DVD-RW) oder CAV (Constant Angular Velocity)
konstante Drehgeschwindigkeit der Diskkonstante Datenmenge während einer Disk-RotationFormat optimiert für wahlfreien Zugriff (Random Access), Computerdaten
• Format eines Firmenkonsortiums– Hewlett-Packard, Philips, Sony, Verbatim, Ricoh, Yamaha
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• Single Layer Single Sided (SL/SS)Kapazität 4,37 GBeinmal beschreibbar635 nm Laserbasierend auf CD-RW Technologie, daher kompatibler zu Computer-Abpielgeräten
• Format eines FirmenkonsortiumsHewlett-Packard, Philips, Sony, Verbatim, Ricoh, Yamaha
Writeable (DVD+R)
Writeable (DVD+R 9)
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• Dual Layer Single Sided (DL/SS)Produkteinführung 2004Kapazität 8,5 GB, 30 mW Laserkompatibel zu DVD-ROM und DVD-Video
• 1-seitig oder 2-seitig im Caddy2,6 GB/5,2 GB4,7 GB/9,4 GB
• Schreibgeschwindigkeit: 695 kBs/1,38 MBs
• Lesegeschwindigkeit: 1,38 MBs/2,77 MBs
• etwa 100.000 mal wiederbeschreibbar
• basierend auf CD-RW Technologie, daher kompatibler zu Computer-Abpielgeräten
• Rotations-Format ist ZCLV (Zoned Constant Linear Velocity)
Hybridformat aus CLV und CAV drei verschiedene Zonen
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DVD-RAM
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• HD-DVDHigh Definition DVDEhemals »Advanced Optical Disc« (AOD)Entwicklung von Toshiba und NECblau-violetter Laser12 cm (4,7 inch) DurchmesserSingle Layer von 15 bis 20 GB– HD-DVD-ROM bis 15 GB/Seite/Layer
– HD-DVD-RW bis 20GB/Seite
– HD-DVD-R bis 15 GB/Seite
Dual Layer Dual Sided bis 60 GBUnterstütztes Format vom DVD-ForumHerstellungskompatibel zur DVDGeräte verfügbar 4. Quartal 2005
DVD-Ausblick (1)
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• Blu-ray DiscEntwicklung eines Firmenkonsortiums:Hitachi, Ltd., LG Electronics Inc., Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Mitsubishi Electric Corporation, Pioneer Corporation, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics Co., Ltd., Sharp Corporation, Sony Corporation, Thomsonblau-violetter Laser mit 405 nm12 cm (4,7 inch) DurchmesserSingle Layer bis 27 GBDual Layer bis 50 GBmax. Datenrate 36 MbpsEchtzeitaufnahme von HDTV-VideoMPEG-2 Format & andere (AVC?!?) Start der Lizensierung im Februar 2003Zunächst Datenträger mit Cartridgejetzt »blankes« Medium
DVD-Ausblick (2)
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• Blu-ray Disc (2)Video-Auflösungen– - 1920 x 1080 HD (50i, 60i und 24p)
- 1280 x 720 HD (50p, 60p und 24p)- 720 x 576/480 SD (50i oder 60i)
HDMV-Mode– kompatibel zu DVD– out-of-mux-reading– Button-Grafik & Sound– frei skalierbare & positionierbare Untertitel
BJ-Mode– Java 2 Micro Edition– Internet-Unterstützung durch TCP/IP & HTTP– Freie graphische Gestaltungs- und Interaktionsmöglichkeiten– Unterstützung von lokalem Speicher (Flash, HD)– ...
DVD-Ausblick (3)
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Vergleich HD-DVD/Blu-Ray Disc
substrate
DVD (4.7 GB) BD (25 GB)
optical transmission & protection layer
recordinglayer
in case of 27GB
minimum
pit length
0.15 µm
minimum
pit length
0.4 µm
track pitch
0.32 µm
track pitch
0.74 µm
• Holographische SpeicherEntwicklung von C3D»True 3D Volumetric Storage«-Technologie
FMCs (Fluorescent Multilayer Cards)
– bis 20 GB
FMDs(Fluorescent Multilayer Disks)
– bis 140 GB
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DVD-Ausblick (2)
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• Region Management
• Kopierschutz
• Verschiedene Videosysteme (PAL/NTSC)
• geringe Rolle von DVD-Audio
• Video-Recording ???
• Kompatibilitätsproblemebei der Wiedergabe (Video)Computerintegrationbeschreibbare Medien
• nicht HDTV-kompatibel
• kein Web-Standard
DVD-Kritik
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Literatur (1)
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Literatur (2)
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• www.dvddemystified.comDVD-FAQ
• www.disctronics.co.uk/technology/ CD/DVD-Technologie-Beschreibung
• www.osta.org UDF-Dateiformat
• www.4centity.com CPPM, CPRM
• www.dvdinformation.com
• www.dolby.com/digital/
• www.thx.com
• www.dtstech.com
• www.denon.de/seitenhifi/ background/dvd.html – Audio auf DVD-Video und DVD-Audio
• www.dvd-forum.ch
• www.dvd-tipps-tricks.de
• www.DigitalAudioGuide.com
• Blu-ray Disc Association http://www.blu-raydisc.com
• HD DVD Promotion Group - http://www.hddvdprg.com
Quellen/Links