Die Technologie der nächsten Generation
überblick
Schauen wir uns zunächst einige der Faktoren an, die optischen Discs das Speichern von so vielen Daten erlauben.
Die Optik
Zuerst haben wir das Laserlicht, das zum Brennen und Lesen von Daten von einer optischen Disc dient. Eng damit verbunden ist die Linse, mit der das Laserlicht verwendet wird, um den Brennpunkt auf der Disc herzustellen. Die Parameter, die beeinflussen, wie viele Daten auf einer Disc gespeichert werden können, sind die Wellenlänge des Laserlichts sowie die sogenannte numerische Apertur der Linse.
Sie wissen vielleicht bereits, dass die Wellenlänge des Lichts und deren Farben zusammenhängen. Ein Licht mit einer niedrigeren Wellenlänge neigt eher zur Farbe rot, während eine höhere Wellenlänge eher blau oder violett erscheint (siehe Infrarot und Ultraviolett). Allerdings ist Ihnen die numerische Apertur vielleicht neu. Die numerische Apertur (NA) einer optischen Linse in unserem Fall ist die Fähigkeit dieser Linse, Licht an einem bestimmten Punkt in einem bestimmten Abstand zu fokussieren – kürzere Abstände führen zu größeren numerischen Apertur (NA)-Werten.
Je größer der NA-Wert und je kürzer die Laserwellenlänge, desto kleiner der Brennpunkt (höhere Präzision). Der winzige Kreis des Laserlichts, der während der Aufzeichnung auf die Datenspur trifft und die winzigen Löcher erzeugt, die Bits genannt werden, nennt sich Laserstrahlmittelstück. Der Radius dieses Strahlenmittelstücks ist die Laserlichtwellenlänge dividiert durch die numerische Apertur. Daher erhalten Sie kleinere "Datenlöcher", wenn die Laserwellenlänge kleiner und der NA-Wert größer ist. Dies bedeutet ebenfalls, dass der Spurenabstand (Track Pitch) auf einer optischen Disc kleiner sein kann.
Dieser Spurenabstand bezieht sich auf den Abstand zwischen zwei Datenspuren auf einer optischen Disc. Daten auf einer optischen Disc werden so ähnlich gespeichert, wie die spiralförmigen Spuren auf einer alten Langspielplatte, nur, dass diese Spiralen in der Mitte beginnen.
Die tatsächlichen Daten auf einer Disc werden in Form von winzigen Löchern oder "Vertiefungen" entlang der Datenspur gespeichert (gebrannt). Vertiefungen werden durch Bereiche entlang der Datenspuren getrennt, die man "Land" nennt. Laserlicht wird von der Reihe von Vertiefungen reflektiert und dann als 0er und 1er interpretiert, je nach der Vertiefungslänge. Je kleiner die Mindestvertiefungslänge, desto mehr Daten können auf der Disc gespeichert werden.
Die Disc
Die optische Disc selbst ist ebenfalls ein entscheidender Faktor in der Gleichung. Zum Beispiel, je dicker die Schutzbeschichtung auf der Disc und je tiefer der Daten-Layer eingebettet ist, desto leistungsstärker muss der Laser sein und desto mehr Energie verbraucht das optische Laufwerk.
Eine dickere Schicht bedeutet ebenfalls einen weiteren Abstand zwischen Linse und Daten-Layer, so dass die numerische Apertur kleiner, der Brennpunkt größer und somit der Abstand zwischen den Datenspuren breiter ist. Auf der anderen Seite ist die numerische Apertur größer und es können mehr Daten auf der optischen Disc gespeichert werden, wenn die Schutzbeschichtung dünner ist und der Daten-Layer näher an der Oberfläche liegt.
Eine Disc kann auch mehrere Layer enthalten, je nachdem, wie dick die optische Disc ist. Bei herkömmlichen DVDs sehen wir dies bei doppellagigen Discs, die ca. zweimal soviel Kapazität aufweisen wie einlagige Discs.
Sehen wir uns nun den Abstand zwischen der Linse und dem Daten-Layer an. Wir alle wissen, dass CDs und DVDs keine Kratzer und keinen Staub vertragen. Je näher sich die Linse an der optischen Discoberfläche befindet, und von der anderen Seite aus – je näher der Daten-Layer an der Oberfläche liegt, desto anfälliger ist die Disc für Staub und Kratzer. Also wird eine starke Schutzschicht benötigt.
Andere Faktoren
Also gut, Komprimierung hängt nicht unbedingt direkt mit der Disc oder dem Brenner selbst zusammen, sondern eher mit Software-Algorithmen; allerdings spielen von optischen Discs unterstützte Komprimierungstechniken auch eine Rolle. Je besser die unterstützten Komprimierungstechniken, desto mehr Daten passen auf die Disc.
Datenübertragungsraten auf optischen Discs hängen von einigen der o.g. Funktionen, wie z. B. Mindestvertiefungslängen, ab und davon, wie schnell sich die optische Disc dreht. Je schneller sie sich dreht, desto schneller können Daten auf ihr gebrannt oder von ihr gelesen werden. Je kleiner die Vertiefungslängen, desto schneller können Daten gelesen oder gebrannt werden.
Brennen
Jetzt sind wir soweit – wir können erklären, wie das Brennen funktioniert. Aufzeichnungsfähige Discs sind einfach Discs mit einer "leeren" Datenspur. Ein reflektiver Daten-Layer wird mit einem Farbstoff beschichtet, der lichtempfindlich ist. Beim Brennen wird der Farbstoff gebrannt und es entstehen reflektive Vertiefungen. Man kann dies als einen ähnlichen Prozess wie Fotografie oder die Herstellung von Platinen betrachten.
Während dieser Vorgang auf einer R-Disc nicht rückgängig gemacht werden kann, wird der Daten-Layer von RW-Discs mit einer speziellen Metallschicht (Legierung) beschichtet, die nach dem Brennen wieder in der Originalzustand versetzt (gelöscht) werden kann. Die Metalllegierung verändert auch die Art und Weise, wie Licht reflektiert wird – basierend auf der Hitze des Schreiblasers während des Brennvorgangs. So werden "Vertiefungen" erzeugt. Während dem Löschen kehrt die Metalllegierung in ihren Originalzustand zurück.
So, das war nun so ziemlich alles, was Sie über die Grundsätze des Brennens wissen müssen. Nun sind wir in der Lage, uns Blu-ray Discs näher anzuschauen.
