Optischer Datenspeicher

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Beschreibbare optische Datenträger
Größenvergleich zwischen Laserdisc (30 Zentimeter Durchmesser) und CD/DVD (12 Zentimeter Durchmesser)

Als optischer Datenspeicher werden auswechselbare Massenspeicher bezeichnet, die durch optische Abtastung (meist mittels Laser) gelesen oder beschrieben werden. Neben optischen Platten gab es auch Entwicklungen von optischen Bändern, die hier nicht beschrieben werden.

Die bekanntesten optischen Speichermedien sind die CD-ROM (Beginn der nennenswerten Verbreitung seit etwa 1981) und deren Weiterentwicklungen DVD (seit etwa 1996) und Blu-ray Disc (seit etwa 2007). Daneben wurden noch diverse andere Medien und auch die Hybridvariante der Magneto-Optical Disc entwickelt. Diese haben jedoch in der Praxis eine geringere Bedeutung. Nur einmal beschreibbare optische Speichermedien werden WORM (vom englischen write once, read many, deutsch einmal schreiben, vielfach lesen) genannt und für die Archivierung von digitalen Informationen eingesetzt.

Optische Speichermedien sind zwar nicht anfällig für Datenverluste aufgrund eines mechanischen Versagens des Magnetkopfes wie bei Festplatten oder dem Versagen von Schaltkreisen wie bei Flash-Speichern, allerdings sind sie der natürlichen Alterung ausgesetzt und anfällig für Kratzer auf der Oberfläche. Bei einem möglichen Defekt eines optisches Laufwerkes bleibt die Datenscheibe jedoch unversehrt. Zudem bewahren Verfahren zur digitalen Fehlerkorrektur die vollständige Datenkonsistenz bei mäßigen Oberflächenkratzern auf.[1] Datenträger mit höherer Datendichte wie Blu-ray Discs sind mit entsprechend höherer Fehlertoleranz ausgestattet.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Unternehmen Foto-Mem wurde 1967 mit dem Ziel gegründet, Massenspeicher für Computer zu entwickeln, die im Gegensatz zu den damals üblichen Verfahren Daten nicht magnetisch auf Trommeln, Bändern oder Platten speichern, sondern auf optischen Medien. Anfang der 1970er Jahre gelang es Foto-Mem, eines seiner FM-360-Systeme an die New York Times zu verkaufen, die damit Inhalte alter Ausgaben archivieren wollte. Schließlich ging Foto-Mem das Geld aus und die Firma musste 1973 Konkurs anmelden, ohne je ein vollständig funktionierendes Gerät installiert zu haben.

Typen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Tabelle der gebräuchlichsten Formate[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es gibt viele verschiedene Formate optischer Platten:

Name Ursprünglich
für
Kapazitäta
[GB]
Nicht
beschreibbar
Einmal-
beschreibbar
Wieder-
beschreibbar
RAM-Version Größere Versionb
CD Audio 0,7 CD-DA (Audio)
CD-ROM (Daten)
CD-R CD-RW
DVD Video 4,7 DVD-Video
DVD-Audio
DVD-ROM
DVD+Rc
DVD-R
DVD+RWc
DVD-RW
DVD-RAM DL (8,5 GB)
DL Flipper (2 × 8,5 GB)
BD HD-Video 25 BD-ROM BD-R BD-RE DL (50 GB)
BDXL (100–128 GB)
a Die wirklichen Kapazitäten können je nach Fabrikat um einige Prozent von den angegebenen abweichen. CD-Rs gibt es z. B. u. a. mit 650 MB oder 700 MB.
b Die größeren Versionen gibt es i. A. sowohl als ROM, einmal- oder wiederbeschreibbare Version.
c Die Hersteller konnten sich bei den beschreibbaren Versionen der DVD nicht auf ein Format einigen, so gibt es die Plus- und die Minus-Variante.

Übersicht optischer Datenspeicher[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Name Kapazitäta Experimentellb Zeitraumc
Laserdisc (LD) 300 MB 1971–2001
Compact Disc (CD) 650–900 MB seit 1981
MiniDisc (MD) 140 MB seit 1989
Magneto Optical Disc (MOD) 0,1–16,7 GB seit 1990
Phasewriter Dual (PD) 600 MB 1995–1999
Digital Versatile Disc (DVD) 4,7–17 GB seit 1995
Laser Intensity Modulation Direct OverWrite (Limdow-Disc) 2,6 GB 10 GB seit 1996
GD-ROM 1,2 GB seit 1997
Fluorescent Multilayer Disc 50–140 GB 1998–2003
Versatile Multilayer Disc (VMD) 5–20 GB 100 GB 1999–2010
Ultra Density Optical (UDO) 30–60 GB seit 2000
HD-FVD (FVD) 5,4–15 GB seit 2001
Enhanced Versatile Disc (EVD) DVD 2002–2004
HD DVD 15–51 GB 1 TB 2002–2008
Blu-ray Disc (BD) 25–100 GB 400 GB seit 2002
Professional Disc for Data (PDD) 23 GB 2003–2006
Digital Multilayer Disk 22–32 GB 2004–2007
Multiplexed Optical Data Storage (MODS-Disc) 250 GB – 1 TB seit 2004
Universal Media Disc (UMD) 900 MB – 1,8 GB seit 2004
Holographic Versatile Disc (HVD) 3,9 TB seit 2004
Protein-coated Disc (PCD) 50 TB seit 2005
M-DISC 4,7 GB (DVD-Format), 25 GB (Blu-Ray-Format),

100 GB (Blu-ray – BD-R XL)

seit 2009
a Die wirklichen Kapazitäten können je nach Fabrikat um einige Prozent von den angegebenen abweichen. CD-Rs gibt es z. B. u. a. mit 650 MB oder 700 MB.
b Das beinhaltet Prototypen und theoretische Größen.
c Angaben von Beginn der Entwicklung bis zu Vermarktungsende oder Aufgabe der Entwicklung.

Vorteile[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Geringe Abnutzung durch berührungsloses Lesen
  • Geringe Medienkosten

Nachteile[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Einige beschreibbare und wiederbeschreibbare Medien – hier vor allem CD-R, CD-RW, DVD±R und DVD±RW – haben nur eine begrenzte zeitliche Haltbarkeit.
  • Bei unsachgemäßer Lagerung können Probleme während des Lesevorganges auftreten.
  • Begrenzte Zahl an Schreibzyklen bei wiederbeschreibbaren Medien (DVD-RAM max. 1.000.000, andere CD/DVD-Formate max. 1.000, in der Realität meistens deutlich weniger).

Vergleichstabelle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

CD DVD HD DVD Blu-ray Disc[2]
Speicherkapazität (SL/DL/TL/QL): 540–900 MB 4,7/8,5 GB 15/30/51 GB 25/50 & 66/100 & 128/200 GB
Markteinführung: 1982
(noch erhältlich)
1996
(noch erhältlich)
2005
(bereits eingestellt)
2006
(noch erhältlich)
Datenrate (1×): 1,228 MBit/s (Daten),
1,411 MBit/s (PCM-Audio)
11,08 MBit/s 36,55 MBit/s 36 MBit/s
Lesemethode: CAV/CLV
Laser-Wellenlänge: 780 nm (Nahes Infrarot) 650 nm (Rot) 405 nm (Violett) 405 nm (Violett)
Numerische Apertur (NA): 0,45 0,60 0,65 0,85
Fokusdurchmesser: 650 nm 542 nm 312 nm 238 nm
Spurabstand: 1,60 µm 0,74 µm 0,40 µm 0,32 µm
Laserpunkt: 2,11 µm Laserspot.CD.svg 1,32 µm Laserspot.DVD.svg 0,76 µm Laserspot.BD.svg 0,58 µm Laserspot.BD.svg
Video-
codec
:
MPEG-1 Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
MPEG-2 Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
H.264/MPEG-4 AVC Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
VC-1 Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
Audio-
codec
:
Linear PCM Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
Dolby TrueHD Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
DTS-HD Master Audio Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
Dolby Digital Grünes Häkchensymbol für ja (siehe AC-3 CD) Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
DTS Grünes Häkchensymbol für ja (siehe DTS-CD) Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
Dolby Digital Plus Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Rotes X oder Kreuzchensymbol für nein Grünes Häkchensymbol für ja Grünes Häkchensymbol für ja
Maximale Videoauflösung: 480 × 576 (PAL)A
480 × 480 (NTSC)
720 × 576 (PAL)
720 × 480 (NTSC)A
1920 × 1080 (Full HD)
Bildwiederholrate: 25 Hz (PAL)
29,97 Hz (NTSC)
24/25/30p, 50/60i 24/30/50/60p, 50/60i
DRM: keine CSS AACS AACS / BD+
Datenblockgröße: 2048 Byte

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Optical Storage Media. (PDF; 424 kB) In: Rheinisch-Westfaelische Technische Hochschule Aachen — Lehrstuhl für Informatik. Abgerufen am 25. Dezember 2020.
  2. White Paper: Blu-ray Disc™ Format, 4th Edition (PDF). (PDF) August 2015, archiviert vom Original am 20. Oktober 2020; abgerufen am 18. Januar 2021.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.blu-raydisc.com