DieCompact Disc (kurzCD,englisch fürkompakte Scheibe) ist einOptischer Datenspeicher, der 1982 als ersterdigitaler Tonträger vonPhilips/Polygram undSony in Zusammenarbeit mit dem ChemiekonzernBayer in den Tonträgermarkt eingeführt wurde und dieSchallplatte ablösen sollte. Von den frühen 1990er Jahren bis in die früheren 2010er Jahre war die Compact Disc einer der meistgenutzten Ton- und Datenträger. Später wurde sie durchDVDs,USB-Sticks,MP3-Player undCloudspeicher zunehmend abgelöst.
Bei Einführung einfach als CD bezeichnet, kamen mit jeder weiteren Nutzungsmöglichkeit neue Bezeichnungen hinzu (z. B.CD-ROM,VCD,CD-i,CD-R), wobei dem originären Tonträger zur Klarstellung die BezeichnungCD-DA bzw. Audio-CD zugeteilt wurde. Im allgemeinen Sprachgebrauch setzte sich mit der Zeit die kurze Urbezeichnung CD für alle Formate durch.[1]
EineCompactDisc (CD)Allgemeine Struktur vonPolycarbonaten.R steht für denRest der zur Synthese eingesetzten, kleineren Moleküle. Dasn zeigt an, dass sich der gekennzeichnete Abschnittn-Fach wiederholt (im Fall vonPolymeren sehr oft)
CDs bestehen ausPolycarbonat sowie einer dünnen Metallschicht (z. B. Aluminiumbedampfung) mit Schutzlack und Druckfarben. Sie werden – im Gegensatz zu Schallplatten – nicht gepresst, sondern inSpritzgussmaschinen in Form auf die Vater-Matrize gespritzt. Die Anlagen zur Herstellung optischer Datenträger werdenReplikationslinie genannt.
Die Informationen der CD, das sogenannte „Programm“, sind auf einer spiralförmig nach außen verlaufenden Spur angeordnet; sie belegen maximal 85 % der CD-Gesamtfläche. Der Programmbereich reflektiert Licht mit deutlichen Farberscheinungen wegen seiner Mikrostruktur, den Pits. Länge und Abstand dieser kleinen Vertiefungen bilden einen seriellen digitalen Code, der die gespeicherte Information repräsentiert. Auf einer Audio-CD können maximal 99 Musiktitel gespeichert werden; dazu hat jede Scheibe ein Inhaltsverzeichnis (TOC, table of contents) und einen in der Information eingelagertenZeitcode. Texteinblendungen und weitergehende Informationen können optional aufgebracht werden. Die Abtastung der CD erfolgt kontaktlos über einen der Spur nachgeführten Laser-Interferenzdetektor von der spiegelnden Unterseite her. Die Geschwindigkeit, mit der die Daten eingelesen werden, hängt von der Drehzahl der CD ab; diese wird traditionellerweise so geregelt, dass eine vorgegebeneDatenrate eingehalten wird. Die Datenspur hat einekonstante Bahngeschwindigkeit (englischconstant linear velocity, CLV). Dadurch ergibt sich bei nach außen fahrendem Abtastsystem eine Drosselung der Drehzahl. Bei Verfahren ähnlich der Analogschallplatte spricht man hingegen vonkonstanter Winkelgeschwindigkeit (CAV).
Technische Angaben
Querschnitt einer Compact Disc mit Laserstrahlengang
Fehler in quasi allen Darstellungen: Die Abtastlinse für CDs hat eine übliche Brennweite von ≈6 mm und schwebt damit reichlich 4 CD-Dicken über der Oberfläche. Bei DVD reduziert sich diese Brennweite auf ≈1,25 mm, das entspricht einer Flughöhe von 0,7 DVD-Dicken und bei einer Blu-ray auf ≈0,3 mm, das entspricht einer Flughöhe von 0,2 Blu-ray-Dicken. In dieser Darstellung sind es aber weniger als 0,04 CD-Dicken!
Bei einer CD werden Daten mit Hilfe einer von innen nach außen laufenden Spiralspur gespeichert (also umgekehrt als bei der Schallplatte). Die Spiralspur besteht ausPits (Gruben) undLands (Flächen), die auf demPolycarbonat aufgebracht sind. Die Pits haben eine Länge von 0,833 bis 3,054 µm und eine Breite von 0,5 µm. Eine Audio-CD mit 60 min Musik hat etwa 3 Milliarden Pits.[3] Die Spiralspur hat etwa eine Länge von sechs Kilometern. Je nachdem, wie die CD erstellt wird, entstehen die Pits. Bei der industriellen Herstellung werden zunächst auf photochemischem Wege ein Glas-Master und darauf dann auf galvanischem Wege ein oder auch mehrere Stamper (Negativ) gefertigt. Anschließend wird damit inReplikationslinien per Spritzverfahren eine Polycarbonatscheibegeprägt und die Reflexions- und Schutzschicht angefügt.
Eine CD besteht demnach zum größten Teil aus Polycarbonat. Die Reflexionsschicht darüber besteht aus einer im Vakuum aufgedampften Aluminiumschicht.
Zwischen dem Aufdruck (Grafik und Text) und der Aluminiumschicht (Dicke der Reflexionsschicht: 50 bis 100 nm) befindet sich noch eine Schutzlackschicht, um das Aluminium vor äußeren Einflüssen zu schützen. Der Abschluss ist der Aufdruck, der mit demSiebdruckverfahren (bis zu sechs Farben) aufgebracht wird. Alternativ kann hier auch dasOffsetdruckverfahren eingesetzt werden.
Lichtmikroskopische Aufnahme im Randbereich der DatenMikroaufnahme vonPits undLands einer CDAuslesevorgang bei einer CD
Das Abtasten einer CD erfolgt mittels einerLaserdiode (Wellenlänge 780 nm), wobei die CD von unten gelesen wird. Der Laserstrahl wird an der CD reflektiert und mit einem halbdurchlässigen Spiegel in eine Anordnung mehrererPhotodioden gebündelt. Die Fotodioden registrieren Schwankungen in der Helligkeit. Die Helligkeitsschwankungen entstehen teilweise aufgrund von destruktiverInterferenz des Laserstrahls mit sich selbst: Der Fokus des Laserstrahls ist etwa zwei- bis dreimal so groß wie die Breite eines Pits. Wird gerade einPit ausgelesen, dann wird der Laserstrahl teilweise vomPit und teilweise vom umliegendenLand reflektiert. Dann kommen zwei Teilwellen zurück, die einen leicht unterschiedlichen Laufweg haben. Der Höhenunterschied zwischenPit undLand ist so gewählt, dass der Laufzeitunterschied etwa eine halbe Wellenlänge beträgt (siehe auch Abschnitt „Funktionsweise“), so dass wegen destruktiver Interferenz die Intensität des reflektierten Lichts abnimmt. Zusätzlich wird bei denPits ein Teil des Lichtes an dessen Kanten weggestreut. Die Fotodioden registrieren also auf denPits eine reduzierte Helligkeit. Da die CDs von der Oberseite gepresst werden, sind die Pits (Vertiefungen) von der Unterseite her als Hügel zu erkennen.
Durch eine spezielle Lichtführung auf die Fotodioden, beispielsweise durch einenAstigmaten auf eine quadratische Anordnung von vier Fotodioden, können durch Differenzbildung der Signale unterschiedlicher Fotodioden neben dem Nutzsignal (Summe aller Signale) auchStellgrößen für die Spurführung und denFokus (richtigen Abstand zwischen CD und Leseoptik) ermittelt werden.
Die Laseroptik bewegt sich beim Abspielen der Spiralspur vom ersten zum letztenTitel von innen nach außen – im Gegensatz zurSchallplatte. Die Daten werden mit ≈1,3 m/s (±0,1 m/s) mit nahezu gleichbleibenderBahngeschwindigkeit (CLV) ausgelesen und fließen erst einmal in einenFIFO-Pufferspeicher. Ein Regelkreis passt die Lesegeschwindigkeit im Bereich ±0,1 m/s kontinuierlich so an, dass der Pufferspeicher einerseits immer ausreichend gefüllt ist, andererseits aber auch nicht überläuft. DieGleichlaufschwankungen spielen keine Rolle, weil der Datenstrom aus dem Pufferspeicherquarzgetaktet in das analoge Musiksignal gewandelt wird.
Durch die konstanteBahngeschwindigkeit (CLV) muss die Scheibendrehzahl der jeweiligen Position des Lesekopfs angepasst werden. Wenn der Lesekopf weiter außen auf der CD liest, wird die CD also langsamer gedreht. Auf diese Weise kann überall auf der CD mit gleicher Aufzeichnungsdichte gearbeitet werden, und es ist ein konstanter Datenstrom gewährleistet, wie er bei Audio-CDs benötigt wird. Das ergibt Umdrehungsgeschwindigkeiten von ≈500 min−1 am Anfang der Audio-CD (im Innenbereich) bis ≈200 min−1 am Außenrand.
Viele moderne CD-ROM-Laufwerke, ab etwa 32-facher Lesegeschwindigkeit, lesen Daten-CDs hingegen mit konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit, um das zeitraubende Beschleunigen und Abbremsen der CD beim Hin- und Herspringen der Leseposition (aufgrund des notwendigenwahlfreien Zugriffs) zu vermeiden. Dadurch hängt bei Daten-CDs die Datenrate von der Position des Lesekopfes, also letztlich der Position auf der CD, ab. Die auf der Verpackung angegebene Geschwindigkeit ist üblicherweise die maximale, nicht die durchschnittliche.
Durch die mechanische Festigkeit der CD sind der Steigerung der Lesegeschwindigkeit durch Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit Grenzen gesetzt. Sogenannte „52-fach“-Laufwerke drehen die CD mit bis zu 10.000 min−1. Bei diesen Drehzahlen führen selbst kleinste Unwuchten der CD zu starken Vibrationen, die einerseits deutlich hörbar sind und zum anderen auf Dauer sowohl Laufwerk als auch Medium beschädigen können.
Augendiagramm des Signals des optischen Abtasters; die Eigenschaft der Kodierung, dass Pit und Land mindestens je die dreifache Länge einer Bitdauer (ca. 232 ns) haben, führt dazu, dass im Augendiagramm erst ca. 696 ns nach dem Triggerzeitpunkt (am linken Bildschirmrand) der frühestmögliche Nulldurchgang erfolgt. Zusammen mit der hier benutzten Triggerung auf lediglich die steigende Signalflanke führt dies dazu, dass die ersten „Augen“ erst nach dem dritten Kästchen zu erkennen sind.
Datenübertragungsraten von CD-Laufwerken (Beispiele)
Geschwindigkeitsfaktor
Datenrate
Audio-CD
≈172 KiB/s
CD-ROM ×1
150 KiB/s
×4
600 KiB/s
×16
≈2,3 MiB/s
×32
≈4,7 MiB/s
×52
≈7,6 MiB/s
Der dekodierte Nutzdatenstrom einer Audio-CD hat eineDatenübertragungsrate von 176.400 Byte/s (≈172,3 KiB/s). Bei CD-ROMs ist durch eine weitereFehlerkorrektur-Ebene die Netto-Blockgröße geringer als bei Audio-CDs (2048 statt 2352 Bytes); daraus folgt bei gleicher Blockrate (75 pro Sekunde) eine Datenübertragungsrate von 153.600 Byte/s (=150 KiB/s). Diese Basisrate wirdeinfache Geschwindigkeit genannt, die Geschwindigkeitsangaben bei CD-ROM-Laufwerken sind Vielfache davon; siehe dazu auch nebenstehende TabelleDatenübertragungsraten von CD-Laufwerken.
Damit sich Kratzer und Produktionsfehler nicht negativ auf die Lesbarkeit der Daten auswirken, sind die Daten mittels Reed-Solomon-Fehlerkorrektur gesichert, so dassBitfehler erkannt und korrigiert werden können. Weiterhin sind aufeinanderfolgende Datenbytes perInterleaving auf eine größere Länge verteilt. DerCross-interleaved Reed-Solomon Code (CIRC) ist dadurch in der Lage, einen Fehler von bis zu 3500 Bit (das entspricht einer Spurlänge von etwa 2,4 mm) zu korrigieren und Fehler von bis zu 12000 Bit (etwa 8,5 mm Spurlänge) bei derAudio-CD zu verdecken. Bei der Verdeckung wird der Fehler nicht korrigiert, sondern es wird versucht, ihn unhörbar zu machen, zum Beispiel über eineInterpolation. Falls der Datenträger von der Unterseite sehr stark verkratzt ist, ist er nur eingeschränkt oder nicht mehr lesbar.
Im Laufe der Zeit können sich CDs zersetzen. Trotz der starken Zersetzung waren hier noch zwei Minuten abspielbar.
Man unterscheidet zwischen C1- und C2-Fehlern. C1-Fehler geben singuläre Einzelfehler an (beispielsweise kleine Kratzer), C2 größere Blockfehler, welche von der ersten Korrekturstufe nicht mehr korrigiert werden konnten.[5][6] Die Fehler vom Typ C1 können nur von wenigen Laufwerken gemeldet werden, zum Beispiel von aufPlextor oderLite-On basierenden mit spezieller Software (Cdrtools, Plextools, k-probe,Nero DiscSpeed[7] undQPxTool).[8][9][10] C2-Fehler können von den meisten Laufwerken bestimmt werden, und es gibt Software für sogenannte C2-Scans, zum Beispielreadcd,Nero CD-Speed oderCD-Doctor.
Informationen, die sich aus C1- oder C2-Fehlern ableiten lassen, geben Auskunft über den Zustand der optischen Datenträger (beeinflusst durch Alterung, Kratzer etc.), über die prinzipielle Lese- oder Brennqualität eines optischen Laufwerks in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (beispielsweise über eine C2-Statistik vieler Medien) und über die Qualität von frisch gebrannten Medien für eine langfristige Datenspeicherung (große C1-/C2-Werte nach dem Brennen weisen auf eine nur begrenzte langfristige Datensicherheit hin). Ein Problem ist, dass sich die Fehlerursachen nur schwer oder gar nicht trennen lassen. So kann beispielsweise ein Rohlingstyp, der mit einem spezifischen Brenner schlechte Werte erzielt, mit einem anderen Brenner-Typ trotzdem gute Ergebnisse erreichen. Außerdem lassen sich die C2-Informationen verwenden, um beimÜbertragen von Audiomaterial auf einen Computer auf die Güte zu schließen, mit der Audiodaten von CD ausgelesen wurden. Dadurch können kritische Stellen ggf. erneut gelesen werden bzw. andersherum das erneute Lesen auf die kritischen Stellen eingeschränkt werden.
Bei der Interpretation für Medien gilt, dass neue CDs maximal 250 C1-Fehler pro Sekunde und keine C2-Fehler aufweisen sollten. Ein häufiges Auftreten von C2-Fehlern kann ein Indikator für eine fortschreitende Alterung des Mediums darstellen. Zur Datensicherung empfiehlt sich ein Umkopieren auf ein neues Medium. Eine solche Datensicherung sollte auch sofort nach dem Kauf von Medien erfolgen, die mit einem „Kopierschutz“-Mechanismus ausgestattet sind („Un-CDs“), da diese meist absichtlich mit weit über 250 C1-Fehlern pro Sekunde produziert werden und daher schon eine geringe Menge sonst harmloser Kratzer solche Medien unlesbar machen kann. Ferner ist die Verwendung eines Reparatursprays oder von Schleif- und Poliergeräten möglich, um eine beschädigte CD oderDVD zu retten. Zufriedenstellende Ergebnisse können jedoch nicht in jedem Fall garantiert werden.
CDs gibt es in zwei verschiedenen Größen, am weitesten verbreitet ist die Version mit einemDurchmesser von 120 mm und 15 Gramm Gewicht, seltener dieMini-CD mit einem Durchmesser von 80 mm und 30 % derSpeicherkapazität bei einem Gewicht von 6,7 Gramm.
Daneben gibt es auch CDs, die eine andere Form als eine runde Scheibe haben. Diese sogenanntenShape-CDs fanden aber aufgrund von Abspielproblemen (Unwucht, kein Einzug in Slot-Laufwerke) nur eine geringe Verbreitung.
Die erstenCD-Verpackungen erlaubten die Beilage eines Booklets. DasJewelcase genannte Format war 142 mm breit, 125 mm hoch und 10 mm dick. Weitere gängige Verpackungstypen leiteten sich davon ab.
Die Format-Spezifikationen derAudio-CD (kurzCD-DA), bekannt als „Red Book“-Standard, wurde von dem niederländischen ElektronikunternehmenPhilips entworfen. Philips besitzt auch das Recht der Lizenzierung des „Compact Disc Digital Audio“-Logos. Die Musikinformationen werden in 16-Bit-Stereo (Quantisierung mit 216 = 65.536 Stufen) und einerAbtastrate von 44,1 Kilohertz gespeichert.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Audio-CD-Inhalte und CD-ROM-Inhalte auf einer Scheibe zu kombinieren. Die einfachste Möglichkeit ist, einen Datentrack mit dem CD-ROM-Inhalt als ersten Track auf die CD zu bringen (Mixed Mode CD, von einigen Herstellern auchEnhanced CD genannt). Dem inzwischen praktisch nichtigen Vorteil, dass der CD-ROM-Teil auch in ausschließlich Single-Session-fähigen CD-ROM-Laufwerken gelesen werden kann, steht der vergleichsweise große Nachteil der Sichtbarkeit dieses Datentracks für normale Audio-CD-Spieler entgegen, insbesondere da manche ältere CD-Spieler die CD-ROM-Daten fälschlich als Audio-Daten interpretieren. Die unbeabsichtigte Wiedergabe der Nicht-Audio-Daten führt im Ergebnis je nach Lautstärke zu ohrenbetäubendem und die Lautsprecher gefährdenden Krach.
Als Weiterentwicklung wurde der Datentrack mit einer Index-Position von 0 versehen, wodurch dieser nicht ohne Weiteres vom CD-Spieler angefahren wird(i-Trax). Das Audiomaterial beginnt, wie bei einfachen Audio-CDs, an Index-Position 1 von Track 1. (Problematisch für die Abspielkompatibilität könnte die Tatsache sein, dass innerhalb des Tracks der Modus vonCD-ROM Mode 1 aufAudio wechselt.)
Inzwischen werden zu diesem Zwecke praktisch ausschließlich Multisession-CDs benutzt – die Audio-Daten liegen in der erstenSession, während die CD-ROM-Daten in einer zweiten Session enthalten sind, die nicht von Audio-CD-Spielern gelesen wird (CD-Extra,CD-Plus). Natürlich wird für den CD-ROM-Teil ein multisessionfähiges CD-ROM-Laufwerk benötigt.
Eine Mischform ist dieCD+G (CD+Graphics). Diese CD stellt zeitgleich zur Musik grafische Daten, wie beispielsweise den Liedtext, auf einem Bildschirm dar. Häufigste Anwendung dieses Formats istKaraoke. In einem normalen CD-Spieler ist die CD+G als normaleAudio-CD abspielbar. Auf speziellen Geräten (in jüngerer Zeit auch auf einigenDVD-Spielern) ist zur Musik auch die Grafik auf dem Bildschirm sichtbar. Die zusätzlichen Daten sind imSubcode der CD gespeichert, d. h., sie sind im Gegensatz zum Inhalt von Datentracks nicht ohne weiteres für ein Betriebssystem sichtbar.
Deutlich häufiger anzutreffen sind dagegen CDs mitCD-Text. Dabei werden imSubcode der CD (meistens imLead-in) zusätzliche Informationen gespeichert, beispielsweise Titel und Künstler. Diese Informationen werden dann von geeigneten Geräten während des Abspielens der CD angezeigt.
Daneben gibt es noch sogenannteHDCD-CDs. Diese sind mit echten 20-Bit-Musik-Information kodiert (anstatt mit 16) und sollen in Verbindung mit entsprechenden CD-Playern besser klingen. HDCD-CDs sind vollständig kompatibel mit „normalen“ CD-Spielern.
Weiterentwicklungen der CD sind dieDVD-Audio und dieSuper Audio Compact Disc (SACD).DVD-Medien bieten wesentlich größere Speicherkapazitäten von 4,7 (eine Schicht) bis 8,5 Gigabyte (zwei Schichten). Der Hauptvorteil ist dabei nicht eine längere Spielzeit, sondern dass die Audiodaten im5.1-Soundformat vorliegen. Während die Super-Audio-CD und DVD-Audio ausschließlich für Audiodaten verwendet werden, sind bei der DVD verschiedene Datenarten möglich (DVD Data, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-ROM, DVD+/-R(W)). Allerdings hat sich die DVD im Audiobereich nicht durchgesetzt.
Eine vonSony weiterentwickelte Variante der CD war dieDouble Density Compact Disc (DDCD). Die Speicherkapazität beträgt das Doppelte der Speicherkapazität der 640-MB-CD. Sie war in zwei Varianten erhältlich (eine beschreibbare DDCD-R und eine wiederbeschreibbare DDCD-RW), konnte sich jedoch nicht gegen die DVD durchsetzen.
Eine weitere von Sony entwickelte Variante ist dieBlu-spec CD, die 2008 im Markt eingeführt wurde.
DasCD-Videoformat ist (im Gegensatz zurVideo-CD) keine Compact Disc, sondern eine LV/LD (Bildplatte) mit analogen Videodaten und digitalen Audio-Daten.
Die CD-Standards sehen keinenKopierschutz vor, da zur Zeit ihrer Festlegung Anfang der 1980er Jahre noch nicht absehbar war, dass in näherer Zukunft beschreibbare digitale Speichermedien mit der nötigen Datenkapazität für den Endverbraucher erschwinglich sein würden. Es blieb nur die qualitativ schlechtere und nicht beliebig wiederholbare Analogkopie auf Audiokassetten, die sich technisch nicht verhindern lässt und ebenso wie bei Schallplatten in Kauf genommen wurde. Das Aufkommen vonCD-Brennern,Festplatten mit immer größerem Speicherinhalt, Kompressionsverfahren wie etwaMP3 und Internet-Tauschbörsen hatte diese Situation in den 1990er Jahren entscheidend geändert.
Ab 2001 wurden in Deutschland auch Medien im Format der CD verkauft, die einen Kopierschutz enthalten, welcher das digitale Auslesen der Audiodaten (und damit das Kopieren der Daten) verhindern sollte. Diese wurden zwar teils ebenfalls alsAudio-CD bezeichnet, entsprechen aber nicht den Bestimmungen desRed Book und sind daher in diesem Sinne keine echten Audio-CDs. Diese CDs werden daher auch als „Un-CDs“[16](Nicht-CDs) bezeichnet.
Der Kopierschutz wurde realisiert, indem Fehler oder eine zweite fehlerhafteSession eingebracht werden. Auch Abweichungen vom Red-Book-Standard kamen vor, aber eher selten. Diese Fehler sollten bewirken, dass sich die Scheiben zwar in Audio-CD-Spielern, aber nicht mehr in dem CD-Laufwerk eines PCs abspielen lassen, welche seinerzeit für das Kopieren genutzt wurden. Manche CD-Laufwerke und die meisten DVD-Laufwerke ließen sich davon aber nicht beeinflussen und konnten die Daten trotzdem lesen, wodurch diese Idee des „Kopierschutzes“ vielfach ihren Zweck verfehlte.
Hinzu kam, dass die Fehler auf der „kopiergeschützten“ CD Probleme auf zahlreichen normalen Audio-CD-Spielern und vielen Autoradios mit integrierter CD-Einheit verursachten. Diese konnten diese Medien entweder gar nicht oder nur teilweise abspielen; in Einzelfällen entstanden sogar ernsthafte Hardware-Defekte, etwa wenn dieFirmware des CD-Spielers abstürzte und sich das Medium nicht mehr auswerfen ließ. Außerdem litten unter Umständen die Tonqualität und die Lebensdauer des Abspielgerätes unter dem Kopierschutz. Das von Sony Music verwendeteXCP konnte auch das Windows-Betriebssystem kompromittieren.
Seit dem 1. November 2003 sind die Hersteller in Deutschland durch § 95d UrhG gesetzlich verpflichtet, kopiergeschützte Medien als solche zu kennzeichnen. Solchen Kennzeichnungen ist jedoch kaum zu entnehmen, welche Probleme im Einzelfall mit Autoradios, MP3-CD-Spielern, DVD-Spielern und anderen Geräten auftreten können.
Da der Kopierschutz in der Praxis kaum wirksam war, immer wieder zu Problemen beim Abspielen führte, häufig Lizenzgebühren kostete und auch eine teilweise Kaufzurückhaltung zur Folge hatte, verschwand ab ca. 2009 das Konzept „kopiergeschützte CD“ wieder vom Markt.
Rückseite einer handelsüblichen Compact Disc[17] mit verschiedenen Identifizierungs-merkmalen 1 =Label (hierEMI) 2 =CD-Presswerk (hierUden) 3 = Katalog-Nr. (hier 8937272) 4 =IFPI-Kennung (hier L047) 5 =Ländercode (hier NL fürNiederlande)
Die meisten CDs sind auf dem Innenring der Abtastseite mit Angaben zumHersteller, dem Produktionsland (zum BeispielMade in Germany by EDC,Made in France by PDO oderMastered byDADC Austria) und weiteren Kennungen (zum BeispielKatalog-Nr.,IFPI-Kennung,Source Identification Code (SID)) versehen. DieseIdentifizierungsmerkmale befinden sich i. d. R. auf einem etwa 5 mm breiten Kreis (dem Spiegel) und sind mit dem bloßen Auge nur schwer zu erkennen.
Gerade fürSammler von CDs sind solche Hinweise teilweise sehr wichtig, da man daran zum einen dielegal hergestellte CD von einerSchwarzkopie unterscheiden und zum anderen „Sonderpressungen“ erkennen kann. Oft werden CDs einesInterpreten mit gleichem Inhalt in verschiedenen Ländern produziert. Die Auflagen können unterschiedlich hoch und dementsprechend wertvoll für Sammler undFans sein.
CD-RW mit sichtbar dunklerer Datenoberfläche alsCD-R und fabrizierteCD-ROM.
Beschreibbare CDs gibt es in einer einmal beschreibbaren Variante (CD-R: CD recordable) und in einer mehrfach wiederbeschreibbaren Variante (CD-RW: CD rewritable). Während die Reflexionseigenschaften einer CD-R denen einer normalen CD nahezu gleichen und diese somit auch in vielen älteren CD-Laufwerken gelesen werden kann, ist das Lesekopf-Ausgangssignal einer CD-RW weitaus schwächer, so dass diese Medien nur von entsprechend ausgestatteten (neueren) Laufwerken bzw. Spielern gelesen werden können.
Zum Beschreiben einer CD ist ein sogenannter »CD-Brenner« (bzw.CD-Rekorder) notwendig. CD-Brenner können CDs nicht nur beschreiben, sondern auch lesen; daher sind reine CD-ROM-Lesegeräte für Computer eher selten geworden.
Beschreibbare CDs können – im Gegensatz zu Festplatten – nicht blockweise beschrieben werden. Außerdem gestattet dasISO-9660-Dateiformat einer CD-ROM keine nachträglichen Änderungen. Deshalb muss erst einSpeicherabbild angelegt werden, das eine exakte Kopie der auf die CD zu brennenden Daten enthält. Dieses Abbild kann dann (als eine Spur) in einem Durchgang auf die CD „gebrannt“ werden. Dafür sind spezielle CD-Brennprogramme nötig. Manche Brennprogramme beherrschen das Erstellen des Abbildes „on-the-fly“, das heißt, dasISO-Abbild wird während des Schreibens erzeugt.
Solange die CD nicht abgeschlossen („finalisiert“) wurde, kann man mit einem weiteren Schreibvorgang (Session) nachträglich – in einem weiteren Track der CD – ein neues Dateisystem erzeugen. Die Verzeichnisse dieses neuen Dateisystems können auch auf Dateien in den älteren Tracks referenzieren. Da beim normalen Betrieb immer das Dateisystem des letzten Tracks benutzt wird, ist es so möglich, Dateien hinzuzufügen, umzubenennen, zu „löschen“ und zu „überschreiben“. Natürlich kann der belegte Platz nicht erneut benutzt werden. Mit spezieller Software (zum BeispielIsoBuster unter Windows oderISO Master unter Linux) kann auch auf die älteren Dateisysteme zugegriffen werden, das heißt, die „gelöschten“ Dateien bzw. die älteren Versionen „überschriebener“ Dateien sind damit noch erreichbar (Multisession-CD).
Alternativ können die Dateisysteme in den Tracks einer CD (analog zu Partitionen einer Festplatte) als unterschiedliche virtuelle Laufwerke betrachtet werden (Multivolume-CD). Dieses Verfahren wurde zum Beispiel beimklassischen Mac OS in den Versionen 8 und 9 eingesetzt, ist jedoch sonst kaum verbreitet.
Für den Labelaufdruck bei der CD stehen, ebenso wie bei der DVD, verschiedeneDrucktechniken zur Auswahl:
Siebdruck: Im Siebdruck sind bis zu sechs Labelfarben möglich, es können Schmuckfarben (HKS oderPantone) gewählt werden. Siebdruck ist derzeit die gängigste Variante, um CDs oder DVDs zu bedrucken, wird aber mehr und mehr vom Offsetdruck verdrängt. Siebdruck ist geeignet für gepresste CDs und DVDs, auch Rohlingsbedruckung ist möglich. Beim Siebdruck sind die Farben sehr brillant.
Trockenoffsetdruck: Im Trockenoffset sind vier Labelfarben möglich (CMYK), kombiniert mit Siebdruck bis zu sechs (CMYK im Offset, zusätzlich weiße Vollfläche und eine Schmuckfarbe im Siebdruck). Auf Grund der höheren Auflösung verglichen mit Siebdruck ist Offsetdruck ideal für fotorealistische Darstellungen. Seit Anfang 2004 ist Offsetdruck nicht nur für gepresste CDs und DVDs, sondern auch für CD-Rohlinge und DVD-Rohlinge möglich.
Thermotransferdruck: Bei diesem Druckverfahren wird mit einem speziellen Drucker Farbe von einem speziellen Farbband durch punktuelles Erhitzen mit einem Druckkopf auf die CD oder DVD übertragen. Technisch bedingt ist dieses Druckverfahren eher für Schriften und Logos geeignet. In der Praxis wird es bei kleinen Auflagen (selbst gebrannte CDs und DVDs) angewendet.
Thermoretransferdruck: Der Thermoretransferdruck ist die Weiterentwicklung des Thermotransferdrucks. Das Labelmotiv wird im Thermotransfer-Druckverfahren auf ein Übertragungsband gedruckt und davon dann eine Folie auf die CD aufgebracht. Durch diese Technik ist eine bessere Auflösung möglich. So kann bereits bei Kleinauflagen ein fotorealistischer Druck erreicht werden.
Tintenstrahldruck: Einige Hersteller bieten Rohlinge mit papierähnlich beschichteter Oberfläche an. Derartige Rohlinge, die meistens mit „printable“ o. ä. bezeichnet werden, können in geeigneten Tintenstrahldruckern mit recht ansehnlichen Ergebnissen vollfarbig bedruckt werden. Fotorealistische Bildwiedergabe ist die Regel.
LightScribe-Verfahren: Bei diesem Verfahren brennt der Laser eines LightScribe-fähigen CD-Brenners auf die Vorderseite entsprechender Rohlinge eine beliebige Graustufengrafik, die mittels entsprechender Software entworfen und an den Brenner übertragen wird. Der Brennvorgang dauert etwa 15 Minuten. Neuerdings sind auch farbige Rohlinge vorhanden.
Die Compact Disc besteht hauptsächlich aus dem wertvollenKunststoffPolycarbonat. Ein sortenreinesRecycling lohnt sich zwar nicht für die Herstellung neuer Compact Discs, jedoch kann der sehr hochwertige Rohstoff in der Medizin, der PC- und der Autoindustrie verwendet werden. Verschiedene Firmen bieten Sammelsysteme an. Dabei werden Sammelbehälter kostenlos bereitgestellt.[18][19] Sammelstellen (zum Beispiel Betriebe oder Kommunen) haben somit keinerlei Risiko, sondern müssen nur eine entsprechende Fläche für den Sammelbehälter vorhalten. Die Deutsche Telekom nimmt eigene CDs in ihren Shops zurück, AOL-CDs können unfrei an AOL gesendet werden.[20]
Da eine CD auch vertrauliche Daten enthalten kann, muss es sichere Verfahren geben, um diese Daten vor der Entsorgung unleserlich zu machen, sei es, weil die Daten nicht mehr benötigt werden oder weil sie gelöscht werden müssen.
Bemalen ist praktisch wirkungslos, selbst mit wasserfestenFilzstiften wie einemEdding, da die Spurrillen beim Bemalen erhalten bleiben und nur gering beschädigt werden. Mit speziellen Reinigungsmitteln kann die Farbschicht entfernt werden, dabei werden die Spurrillen nur geringfügig beschädigt. Festes Aufdrücken mit einem Bunt-, Bleistift oder Kugelschreiber kann aber die Datenschicht teilweise beschädigen.
Zerkratzen auf der Unterseite ist, wenn die Kratzer nicht sehr tief sind, nahezu wirkungslos. Selbst bei vielen und tiefen Kratzern können mit Spezialprogrammen und -werkzeugen oft beachtliche Teile der Daten wiederhergestellt werden. Zerkratzen auf der Oberseite hilft, aber auch dort können nicht zerkratzte Teilbereiche mit speziellen Verfahren noch gelesen werden.
Zerschneiden ist ebenfalls recht wirkungslos, da die großen Stücke recht gut ausgewertet werden können, dies wird aber umso schwieriger, je kleiner die Stücke sind.
CD-Brenner – Seit einiger Zeit bieten diverse Hersteller von CD-Brennern auch Zusatzfunktionen(Smart-Erase) in den Laufwerken an, mit denen ein bereits beschriebenes CD-R-Medium erneut „überbrannt“ werden kann, um die darauf gespeicherten Daten endgültig zu vernichten. Das funktioniert nicht mit gepressten CDs. Sicheres Löschen aufwiederbeschreibbaren CDs ist mit jedem CD-Brenner durch einfaches Überschreiben der Daten möglich.[21]
Zerbrechen (evtl. mit Hammer) ist eine relativ sichere Methode, wobei die Sicherheit umso höher ist, je kleiner die Teile sind. Es besteht aber Verletzungsgefahr für Hände und Augen durch umherfliegende scharfkantige Polycarbonatsplitter, weshalb man eine Schutzbrille und Handschuhe tragen und die CD in einen Umschlag oder Beutel stecken oder in Wasser legen sollte.
Schreddern – Für extrem sensible Daten existieren spezielle CD-Schredder, die CDs und andere optische Datenträger in so kleine Stücke häckseln, dass die Datenträger als zuverlässig vernichtet gelten können, wobei die Recyclingfähigkeit des Datenträgers erhalten bleibt.[22] Auch manche herkömmliche Papierschredder können CDs zerkleinern. Die Tauglichkeit eines bestimmten Modells für diesen Zweck ist der Gebrauchsanweisung zu entnehmen.
Reiben – Man reibt die Labelseite der CD solange an einer rauen Fläche (z. B. einerRaspel, einemZiegelstein o. Ä.), bis die CD vollständig durchsichtig und dadurch unbrauchbar ist.
Mikrowellenherd oderVerbrennen – funktioniert sowohl bei gepressten als auch bei selbstgebrannten CDs. Dabei wird die Metallschicht aufgrund der Hitzeentwicklung durch die elektromagnetischen Wellen bzw. des Feuers zerstört. Dieses Verfahren ist im Grunde sehr effektiv und im Notfall durchaus geeignet, allerdings entstehen dabei gesundheitsschädliche Dämpfe. Darüber hinaus besteht die Gefahr eines Brandes.[23]
Verätzen – Dabei wird die CD in eine starkeSäure oderBase gelegt. Der Vorteil ist, dass die Datenschicht praktisch unlesbar wird, und eine Wiederherstellung der CD als extrem aufwendig gilt und nur in Bruchstücken möglich wäre. Allerdings sind das Material (Säure/Base und spezielles Gefäß sowie Werkzeug) und das Verfahren kostenintensiv und bedürfen Sicherheitsvorkehrungen wie Augenschutz undAbzug.
Hartmut Gieselmann:Gegen das Vergessen. US-Forscher prüfen Lebensdauer von [beschreibbaren] CDs und DVDs. In:c’t, 1/2005, Heise-Verlag, S. 44
Jürgen Karl Lang:Das Compact Disc Digital Audio System: ein Beispiel für die Entwicklung hochtechnologischer Konsumelektronik. Hochschulbibliothek der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen 2012,ISBN 3-00-001052-1DNB1020294728 (DissertationRWTH Aachen, Lehrstuhl für Geschichte der Technik, 1996, 306 Seiten;rwth-aachen.de (PDF; 21 MB; 153 [Doppel-]Seiten) PDF).
Rolf Müller:Musik und Technik. Die Gitarre und die silberne Scheibe. nova giulianiad, 1/83,ISSN0254-9565, S. 54 ff.
Ken C. Pohlmann:Compact-Disc-Handbuch: Grundlagen des digitalen Audio, technischer Aufbau von CD-Playern, CD-Rom, CD-I, Photo-CD (Originaltitel:The Compact Disc Handbook, übersetzt von Martin Schaefer) IWT, Vaterstetten 1994,ISBN 3-88322-500-2.
↑Definition of: CD. In: PC Magazine bzw. PCMag.com Encyclopedia.Ziff Davis, abgerufen am 13. Dezember 2017 (englisch): „(A Note on Terminology) In the early 1990s when CD-ROMs first became popular, "CD" meant music, and "CD-ROM" meant data. Today, "CD" refers to both audio CDs and data CD-ROMs, which also include CD-R and CD-RW media.“
↑What is k-probe? In: k-probe.com. 2007, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 22. Januar 2018; abgerufen am 21. Januar 2018 (englisch).Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäßAnleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.k-probe.com
