Wie funktionieren CDs, DVDs und Blu-rays? #8
brainfaqt
https://www.youtube.com/watch?v=Q2EaJ6aqbp4

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 in den letzten Wochen haben wir uns zwei verschiedene Speichermedien angeschaut die Festplatten und die Flashspeicher in SSD und USBStick es gibt aber noch eine
0:08 weitere Möglichkeit Daten zu speichern nämlich die optischen Speichermedien wie CDs DVDs und Blu-rays wie diese Scheiben und die dazugehörigen Laufwerke
0:18 funktionieren und wieso sie noch lange nicht das Zeitliche gesegnet haben seht ihr jetzt bei
0:24 [Musik] brainf die Grundlage aller optischen Datenspeicher stellt 1982 die Compact Disk oder CD dar diese 12 cm Scheibe mit
0:35 einer Dicke von 1,2 mm setzt sich zu einem großen Teil aus Polycarbonat zusammen auf diesem Grundmaterial befindet sich dann noch eine sehr dünne
0:44 Aluschicht ein Schutzlack und ein aufgedrucktes Label die Daten befinden sich nun auf einer spiralförmigen Bahn auf der Aluschicht dabei bewegt sie sich
0:52 vom CD inneren zum äußeren und setzt sich aus Pits und L zusammen pits sind dabei die Gruben also vertie in die Aluschicht und len sozusagen das
1:02 umgebende höhere Land da die Pits nur 0,833 bis 3,254 Mikrometer lang 0,5 mikromet breit und die einzelnen Spuren nur 1,6 mikromet voneinander entfernt
1:14 sind erstreckt sich die Datenspur auf einer CD über eine Länge von 6 km die Pits und LS ergeben auf dieser enormen Strecke schließlich einen seriellen Code
1:23 der wieder als Nullen und eins interpretiert werden kann der Übergang zwischen Pit und Land oder umgekehrt stellt eine ein da und aufeinander
1:31 folgende pits oder L stehen dann für eine Null so können auf einer herkömmlichen CD dann 700 megb Daten gespeichert werden jedoch wird nicht die
1:39 komplette Datenspur für die 700 MB benutzt am Anfang der Datenspur befinden sich nämlich immer ein Inhaltsverzeichnis das die Position der
1:47 Daten enthält und ein Verfahren zur Fehlerkorrektur das beschädigte Abschnitte wieder hererstellen bzw unterdrücken kann um solche eine CD nun
1:56 lesen zu können benötigt man ein optisches Laufwerk oder odd das für optical discdrive steht der erste wichtige Bestandteil eines optischen
2:04 Laufwerks ist zunächst einmal der Motor der die CD in Rotation bringt dabei wird ein Verfahren namens constant linear velocity kurz CLV benutzt wie der Name
2:14 schon sagt wird dabei eine konstante Bahngeschwindigkeit gewährleistet je weiter innen sich die gewünschten Daten also befinden desto schneller muss das
2:22 Laufwerk sich drehen und die weiter außen desto langsamer mit diesem Verfahren werden also Daten egal wo Sie sich befinden mit konstanter
2:30 Übertragungsgeschwindigkeit ausgelesen bei einer CD werden mit einfacher Geschwindigkeit in der Regel 150 KB Daten pro Sekunde übertragen
2:39 mittlerweile wurden die Geschwindigkeiten der Laufwerke jedoch drastisch erhöht und somit lässt sich nun eine bis zu 72 faache
2:45 Geschwindigkeit und demzufolge eine Datenrate von ca 11 megb pro Sekunde erzielen zum eigentlichen Auslesen der Daten wird nun eine Laserdiode benutzt
2:55 die zusammen mit einer Linse die Datenspur abtastet trifft der Laser da auf die Aluschicht wird er reflektiert durch ein halbdurchlässiges Prisma
3:03 geleitet und trifft schließlich auf einen lichtdetektor der aufgrund der dadurch erzeugten Spannung die Lichtintensität messen kann trifft der
3:10 Laser auf ein Pit dann wird der Strahl stärker gestreut als bei einem Land anhand der erzeugten Spannungsänderungen wird somit der binäre Code von der CD
3:19 abgelesen das tolle an einer CD ist nun aber nicht unbedingt dass man sie lesen kann sondern dass man sie auch beschreiben kann man nennt das dann
3:26 brennen dazu gibt es einmal beschreibbare cdrohlinge die man CDR nennt das R steht hierbei für recordable also beschreibbar den Unterschied zur
3:36 normalen CD macht eine Schicht unter dem Aluminium die aus organischem Farbstoff besteht dazu werden z.B zyaninfarbstoffe verwendet wenn nun ein intensiver
3:45 Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nanomet auf den Farbstoff trifft wird die Lichtenergie in Wärme umgewandelt und die Struktur des
3:53 Farbstoffs ändert sich an dieser Stelle dabei entsteht schließlich ein Pit dass die Reflexionseigenschaften des darüberliegenden manchmal auch eine
4:00 zusätzliche Schicht Silber verschlechtert das Auslesen funktioniert dann wieder wie bei einer normalen schon beschriebenen CD diese CDRs kann man nur
4:08 einmal beschreiben es gibt aber auch sogenannte CDRWs die bis zu 100.000 Mal wiederbeschreibbar sind das RW steht dementsprechend für rewriteable
4:18 abgesehen von ein paar unterstützenden Schichten ist eine CDRW im Grunde genommen wie eine normale CD aufgebaut mit dem Unterschied dass statt einer
4:25 Aluschicht eine silberindium Antimon telur Legierung benutzt wird in ihrem Ausgangszustand hat diese eine polykristalline Struktur und reflektiert
4:34 Licht sehr gut wenn man sie aber mit einem starken Laserstrahl auf 500 bis 700° Celsus erhitzt verflüssigt sie sich und geht in einen armorfen Zustand über
4:43 der den Laser deutlich schlechter reflektiert um die Legierung wieder in ihren Ausgangszustand zu bringen wird sie nun mit nur 200° Celsus erhitzt
4:51 wobei sie wieder in den polykristallinen Zustand zurückkört und Licht wieder besser reflektiert aufbauend auf die CD wurde
4:58 dann 199 die DVD entwickelt dabei steht das Kürzel für Digital versatile Disc es soll also eine sehr vielseitige Disk sein vor allem vermutlich weil sich bei
5:08 einer herkömmlichen DVD bis zu 4,7 GB speichern lassen dabei werden die Daten wie bei der CD gespeichert die speichervergrößerung erreichbar nur
5:17 durch die Verkleinerung der Datenstrukturen die Pits und auch der Abstand zwischen den Datenspuren werden dabei ca halbiert aufgrund der kleineren
5:25 Strukturen wird nun ein Laser mit 650 nanomet Wellenlänge benötigt und die Datenschicht befindet sich weiter unten ca mittig in der DVD da damit eine
5:34 präzisere Fokussierung des Lasers erzielt wird so eine einfache DVD nennt sich genauer gesagt auch single layer DVD da es nur eine Datenschicht gibt
5:43 folgang gibt es auch Double Layer DVDs bei der sich zwei Datenschichten übereinander in der DVD befinden die untere der beiden Schichten ist dabei
5:51 halbdurchlässig damit mit der richtigen Fokussierung des Lasers auch auf die darüberliegende zugegriffen werden kann eine doppelte Datenschicht verdoppelt
5:59 damit natürlich die Speichergröße es sind also 8,5 GB auf einer Double Layer DVD speicherbar außerdem gibt es da noch DVDs die man beitseitig lesen kann eine
6:09 maximale Größe von 17 GB sind somit erreichbar allerdings muss man sie für die zweite datenhälfte umdrehen die Krönung der optischen Datenspeicher
6:18 stellt aktuell die Blu-ray Disk da sie wurde 2002 entwickelt und hat sich seitdem auch weiterentwickelt ausschlaggebend für die
6:26 speichervergrößerung ist wieder einmal die Halbierung der pitgröße und des Abstands der Datenspuren da bei solch kleinen Strukturen der Laser natürlich
6:33 auch wieder dementsprechend präziser fokussiert werden muss wird dabei ein Laser mit 405 nanomet Wellenlänge benutzt und die Datenschicht befindet
6:41 sich nun fast am unteren Rand der Blu-ray ein Nachteil ist dabei allerdings dass sich nur noch eine 0,1 mm dicke Schutzschicht unter der
6:49 Datenschicht befindet dafür wurde die Speichergröße aber natürlich enorm erhöht ursprünglich waren mit einer single layer Blu-ray bis zu 25 GB Daten
6:57 speicherbar inzwischen gibt es aber auch duel und sogar Triple und Quad Layer wobei die letzten beiden meist als bdxl gekennzeichnet sind eine maximale
7:06 Speichergröße von 128 GB sind damit möglich und jetzt schauen wir uns mal ein sehr aktuelles Laufwerk an das alle genannten optischen Datenträger und
7:15 sogar mehr lesen und brennen kann und das mit einer extremen Geschwindigkeit auf zum speexcheck hier seht ihr eines der
7:23 modernsten optischen Laufwerke überhaupt aus dem Hause Asus hört es auf den Namen bw1 D1 HT mehr Informationen und den aktuellen Preis dazu findet ihr wie
7:34 immer in der Infobox dieses 5,25 Zoll Laufwerk ist sowohl ein Blu-ray Player wie auch ein Brenner und alle vorherigen Formate wie DVD und CD sind damit
7:43 natürlich auch lesbar und beschreibbar auf der Vorderseite gibt es eigentlich nur den Einschub für die Datenträger den man mit diesem Kopf öffnen und schließen
7:51 kann auf der Rückseite sieht man dann die gleiche anbendung wie bei Festplatten und SSDs ein SATA 3 Anschluss für die Datenübertragung und
7:58 ein 15 poliger SATA Stromstecker was nun aber alles in diesem unscheinbaren Kasten steckt sehen wir auf der Verpackung das große 16 mal weiß sofort
8:08 auf die sehr schnelle Schreibgeschwindigkeit für Blu-rays hin außerdem spart man dabei 50% der herkömmlichen Energiekosten hier steht
8:15 dann noch mal genauer dass man mit 16facher Geschwindigkeit Blu-rays brennen kann darunter die Kompatibilität zu den großen bdxl Blu-rays die bis zu
8:23 128 GB speichern können und darunter ist wohl die beste Funktion dieses Laufwerks es unter stützt nämlich mdisks meines Erachtens nach macht es nämlich nur noch
8:33 Sinn optische Datenträger zur Datensicherung zu nutzen und diese mdisks haben sich nochmals darauf spezialisiert sie schaffen es nämlich
8:40 die Daten bis zu 1000 Jahre verlustfrei zu speichern BluRays schaffen das im Vergleich nur 50 Jahre und damit ist die mdisk die absolute Oberklasse der
8:49 langfristigen Datensicherung und wird sich hoffentlich noch weiter durchsetzen als letztes gemick bei dem Laufwerk haben wir dann noch eine Disk encryption
8:57 mit der man den beschriebenen Datenträger verschlü Schüssen kann und der Zugriff dann nur noch mit einem gültigen Passwort möglich
9:03 ist erstmal danke fürs anschauen was haltet ihr denn davon wenn ich nächstes mal zur Abwechslung wieder ein normales Video zu irgendeinem nichttechnischen
9:12 Thema mache geht dazu doch bitte mal auf meine Facebookseite und stimmt da ab wollt ihr jetzt noch die Funktion von SSDs und usbsticks erfahren klickt links
9:20 oben zur Computer playaylist gelangt ja rechts oben und darunter erfahrt ihr heute wie es eigentlich zur Sekunde gekommen ist