FHTW 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«

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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