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Teil II Die Grundlagen

Im Kapitel 2 wurden die wesentlichen Elemente des CIMEDIA-Lernprogramms vorgestellt. Schon beim Design einer derartigen CD-i-Applikation müssen viele Eigenheiten der CD-i-Spezifikation berücksichtigt werden. In diesem Grundlagenteil werden daher die wichtigsten und interessantesten Teile der CD-i-Spezifikation vorgestellt.

Das im Kapitel 3 eingeführte spezielle CD-i-Disc-Format mit den sogenannten RTF-Dateien ermöglicht die einfache Synchronisation der Video- und Audiodaten. Im Kapitel 4 werden die Hardware und das Betriebssystem der CD-i-Geräte erläutert. Insbesondere die verschiedenen Bildformate und die Möglichkeiten zur Darstellung der Bilder in zwei Bildebenen müssen schon bei der Planung einer CD-i-Applikation berücksichtigt werden.

3 CD-Formate

Optische Lesespeicher wie die CD [21] sind schon seit Mitte der achtziger Jahre im professionellen Einsatz. Ihre Vorteile sind nebst der hohen Speicherdichte das berührungs- und dadurch verschleissfreie Auslesen der Daten. Um den verschiedenen Bedürfnissen und Anforderungen der Industrie und Anwender gerecht zu werden, wurde innerhalb nur weniger Jahre eine ganze Reihe unterschiedlicher Compact-Disc [22]-Formate spezifiziert. Die ersten vier werden in Abbildung 3-1 mit einigen Eigenschaften präsentiert. In diesem Kapitel wird erläutert, wie die CD-i aus der CD-DA und der CD-ROM entstand. Als Quelle wurde vor allem [GreenBook90] verwendet. Weitere Informationen über die verschiedenen CD-Formate können aber auch aus [GibTsi94], [Burger93], [FraPau93], [Steinbrink92] und [BörSchn92] entnommen werden.

Abbildung 3-1: Entwicklung der ersten CD-Formate

Die Audio-CD war die erste CD auf der alle Daten digital gespeichert wurden.. Sie wurde 1982 von Philips im sogenannten Red Book spezifiziert. Darauf aufbauend wurde drei Jahre später die berühmte CD-ROM erstmals vorgestellt. Schon im folgenden Jahr wurde das CD-i-System im Green Book festgelegt. Als bisher einzige Spezifikation definiert sie ein eigenständiges Hard- und Softwaresystem inklusive mehrerer internationaler Audio- und Videostandards. Einige Vorteile der CD-i wurden kurz darauf in einer Erweiterung des Yellow Book in den CD-ROM-Standard übernommen.

3.1 CD-DA

Philips führte 1982 die klassische Musik-CD, die CD-DA [23], auf dem Unterhaltungselektronik-Markt ein. Sie ermöglicht die Musikwiedergabe in HIFI-Qualität [24] mit 2 Tonkanälen [25]. Da die Musik in beiden Kanälen je mit einer Auflösung von 16 Bit und einer Abtastrate von 44'100 Hz digitalisiert [26] wird, muss ein CD-DA-Spieler bei der Wiedergabe eines Musikstückes in jeder Sekunde 176'400 Byte [27] digitale Audiodaten verarbeiten. Nebst diesem Audiostandard wird im Red Book auch ein Format festgelegt, wie diese digitalen Daten auf einer CD gespeichert werden müssen.

Da die CD-i-Spezifikation auf diesem Format aufbaut, werden in den folgenden Abschnitten die wichtigsten Eigenheiten der CD-DA erläutert [28]. Insbesondere die Bereichseinteilung [29] und das Sektorformat [30] werden vom CD-i-Standard übernommen, respektive erweitert.

3.1.1 Physikalische Grössen

Jede CD-Scheibe besteht aus drei Schichten. Als Trägermaterial wird ein 1,2 mm dünner, durchsichtiger Kunststoff verwendet. Darauf wird eine reflektierende Aluminiumschicht aufgetragen, die mit einem 200 µm dünnen Schutzlack überzogen wird.

Abbildung 3-2: Querschnitt einer CD

Auf der in Abbildung 3-2 mit Aufdruck bezeichneten Seite wird meist ein farbiger Werbedruck aufgebracht.

Die Daten werden durch die in der Aluminiumschicht vorhandenen Erhebungen (Lands) und Vertiefungen (Pits) repräsentiert. Die Pits können entweder vor dem Auftragen der Schutzschicht gepresst oder durch ein Schreibgerät eingebrannt werden [31]. Der Scheibendurchmesser beträgt normalerweise [32] 12 cm.

3.1.2 Bereichseinteilung

Die CD-DA-Oberfläche wird in drei Bereiche eingeteilt:

  1. Lead-In-Bereich
    Er belegt die inneren 4 mm der Scheibe und speichert ein Inhaltsverzeichnis der Musikstücke. Der CD-ROM-Standard wird diesen Bereich um einen Table-Of-Contents-Teil erweitern [33].
  2. Daten- oder Programmbereich
    Hier werden die einzelnen Musikstücke und später auch die Computerdaten gespeichert.
  3. Lead-Out-Bereich
    Mit diesem Bereich wird die Aufzeichnung der CD abgeschlossen. Er belegt mindestens einen Millimeter am äusseren Rand.

Die digitalisierten Audiodaten werden wie bei einer Schallplatte spiralförmig in einer 6 km langen Rille von innen nach aussen angeordnet. Bei der Datenaufzeichnung auf einem runden Medium wird zwischen dem CLV- [34] und CAV- [35]Verfahren unterschieden.

3.1.3 Lesen einer CD

Beim Lesen der CD wird ein Laserstrahl entlang der Rille geführt. Dieser wird von der Aluminiumschicht reflektiert und trifft dann auf eine Photozelle, mit deren Hilfe das eintreffende Licht in elektrische Impulse umgewandelt wird. Der Durchmesser des Strahls ist etwas grösser als die Breite einer Rille, aber kleiner als der Abstand zwischen zwei Windungen. Eine sehr feine mechanische Steuerung muss den Laserstrahl immer genau über der Rille positioniert halten.

Abbildung 3-3: Lands und Pits einer CD-Oberfläche

Wie in Abbildung 3-3 schematisch dargestellt wird, sind in der Rille unterschiedlich lange Lands und Pits angeordnet. Da die Tiefe eines Pits genau ein Viertel der Wellenlänge des Laserlichtes beträgt, ergibt sich bei jedem Land/Pit- oder Pit/Land-Übergang eine Phasenverschiebung mit der halben Wellenlänge. Das derart phasenverschobene Licht hebt sich durch die Wirkung der Interferenz auf. Dieses Prinzip wird in der Abbildung 3-4 visualisiert.

Da die Daten digital gespeichert werden, können letztendlich nur die Zustände '0' und '1' verwendet werden. Eine '1' liegt vor, wenn die Photozelle kein Licht registriert, also immer bei einem Übergang. Eine Strecke ohne Wechsel repräsentiert eine '0'. Ein derartiges Bit wird als Channelbit bezeichnet und gilt für jede in mit Abbildung 3-4 Channelbit-Länge beschriftete Strecke.

Abbildung 3-4: Abtastung der CD-Oberfläche mit einem Laserstrahl

Diese Channelbit übernehmen nicht nur die Speicherung der Daten, sondern auch einen Teil der Synchronisation, die empfindlich gestört werden kann, wenn zu viele '0' nacheinander auftreten. Im Red Book wird festgelegt, dass sich höchstens elf '0' folgen dürfen. Da es wegen der äusserst feinen Struktur der Lands und Pits nicht möglich ist, beliebige Anordnungen auf die CD zu pressen, dürfen nie zwei '1' aufeinanderfolgen. Dies führt also zu der Einschränkung, dass jede zusammenhängende Struktur mindestens zwei und höchstens elf Channelbit lang sein darf.

Diese Rahmenbedingung verbietet natürlich viele Kombinationen der Channelbit. Sie können somit nicht direkt zur Speicherung der eigentlichen Daten verwendet werden. Durch Anwendung einer sogenannten EFM [39]-Codierung werden je 8 Datenbit in 14 Channelbit übersetzt, so dass sich nie zwei Channelbit '1' folgen und nie mehr als elf Channelbit '0' hintereinander vorkommen. Da nun aber immer noch zwei benachbarte 14-Channelbit-Folgen zu nicht erlaubten Kombinationen führen können, werden nach jeder Folge zusätzlich noch drei Mergebit eingefügt, so dass die oben genannte Einschränkung eingehalten wird.

3.1.4 CD-DA-Sektor

Die kleinste Einheit einer CD-DA ist der Frame [40]. Er fasst 33 Byte zusammen, aufgeteilt in 24 Datenbyte, 8 Byte CIRC- [41]Code zur Fehlerkorrektur und ein sogenanntes Subchannel-Byte.

Abbildung 3-5: Struktur eines CD-Frames

Da zu diesen 33 Byte (561 Channelbit [42]) noch 27 Synchbit hinzugefügt werden, ergibt sich eine Framelänge von 588 Channelbit.

Im sogenannten Sektor werden 98 solcher Frames zusammengefasst.

Abbildung 3-6: Format eines CD-DA-Sektors

Im 3234 [43] Byte grossen Sektor können insgesamt 2352 [44] Datenbyte gespeichert werden. Pro nutzbares Datenbit werden ca. drei Channelbit benötigt [45].

Die Informationen des Subchannel-Byte werden als einzelne Bitkanäle gelesen. Alle 98 Bit1 ergeben den P-Channel, die Bit2 definieren den Q-Channel und die Bit4 bis Bit8 werden im R-Thru-W-Channel zusammengefasst.

Im Q-Channel wird ein Zeitcode mit einer Genauigkeit von einer Sekunde gespeichert. Dieser Zeitcode ermöglicht den CD-Geräten die aktuelle Position anzuzeigen. Die zwei anderen Channel wurden für Erweiterungen vorgesehen. Der P-Channel wird heute zur Unterscheidung verwendet, ob die Datenbytes Musik- oder Computerdaten repräsentieren. Der R-Thru-W-Channel wird von den CD-G [46]- und CD-MIDI [47]-Formaten verwendet.

3.1.5 Durchsatzrate

Wie schon zu Beginn dieses Kapitels erwähnt, verarbeitet ein CD-DA-Gerät 176'400 Datenbyte pro Sekunde. Es werden also genau 75 Sektoren [48] pro Sekunde gelesen.

3.1.6 Datenkapazität

Früher konnte der äussere Bereich der CD-Scheiben nicht fehlerfrei gepresst werden. In den ersten Jahren wurden darum nur etwa 60 Minuten Musik auf einer CD gespeichert. Heute können problemlos bis zu 75 Minuten auf einer CD-Scheibe untergebracht werden. Die Datenkapazität einer CD-DA liegt somit zwischen 605 MByte [49] und 757 MByte [50].

3.2 CD-ROM

Die Computerindustrie wollte die Datenkapazität der CD-DA für sich nutzbar machen. Aufbauend auf die Red Book-Spezifikation wurde im Yellow Book die CD-ROM [51] festgelegt. Neu wurden ein TOC [52]-Teil und zwei Modi (Mode 1 und Mode 2) definiert.

TOC

Im Lead-In-Bereich wird eine Inhaltstabelle gespeichert, die auf alle Inhaltsverzeichnisse [53] der CD verweist. Zudem werden in einem Labelteil zusätzliche Informationen über den Namen der Disc, die Version, den Autor, den Verleger und über das Datum der Publikation aufgenommen.

3.2.1 Mode 2

In einem Mode-2-Sektor können nur noch 2336 Byte Nutzdaten gespeichert werden, da nun neu 12 Byte zur Synchronisation auf Sektorebene und 4 Byte zur Speicherung eines Headers verwendet werden [54].

Abbildung 3-7: Format eines CD-ROM-Mode-2-Sektors

Header

Im Header werden vier Werte (Minute, Sekunde, Sektornummer und Mode) gespeichert. Mit den ersten drei wird die genaue Position eines Sektors angegeben. Zum Beispiel bezeichnet 30:20:10 den Sektor bei 30 Minuten, 20 Sekunden und 10 Sektoren [55]. Dies ist notwendig, da im Q-Channel die Zeitangaben nur mit einer Genauigkeit von einer Sekunde gespeichert werden.

3.2.2 Mode 1

Mit dem Modewert des Headers kann zwischen den beiden Mode-1- und Mode-2-Formaten gewechselt werden. Im Gegensatz zum Mode-2-Format, welches nur den von der CD-DA übernommenen CIRC-Code zur Fehlerkorrektur verwendet, wird im Mode-1-Format die Qualität dieser Korrektur erheblich verbessert. In der Abbildung 3-8 wird die Struktur eines CD-ROM-Mode-1-Sektors dargestellt.

Abbildung 3-8: Format eines CD-ROM-Mode-1-Sektors

EDC [56]/ ECC [57]

Da zur Speicherung des zusätzlichen EDC-/ECC-Codes 288 Byte verwendet werden, stehen pro Mode-1-Sektor nur noch 2048 Byte Nutzdaten zur Verfügung. Damit ergibt sich eine Durchsatzrate [58] von 150 KByte/s [59] und eine Datenkapazität von 660 MByte [60] pro CD-ROM-Mode-1-Scheibe.

3.2.3 Dateisysteme

Damit die Daten ab einer CD-ROM in einen Computer eingelesen werden können, muss ein Dateisystem vorhanden sein. Dieses legt den Gebrauch der Datei- und Verzeichnisnamen fest. In der Yellow Book-Spezifikation wurde aber kein spezielles Dateisystem ausgewählt. Um den Dateizugriff unter den verschiedenen Plattformen zu ermöglichen, wurden einige Standards definiert, die alle auf das Mode-1-Sektorformat der CD-ROM aufbauen. Diese Standards werden in der Abbildung 3-9 aufgezählt und anschliessend erläutert.

Abbildung 3-9: Hierarchie der CD-ROM-Dateisysteme

High-Sierra

Zunächst erarbeiteten verschiedene Industrievertreter 1986 den sogenannten High-Sierra-Vorschlag [61]. Dieser Standard definiert ein vom DOS [62]-Betriebssystem abgeleitetes, hierarchisches Dateisystem mit Verzeichnissen, Unterverzeichnissen und Pfaden. Die maximale Verzeichnistiefe ist auf acht Ebenen beschränkt. Für die Namen der Dateien und Verzeichnisse dürfen höchstens acht Zeichen verwendet werden. Drei weitere Zeichen dienen zur Angabe des Dateityps.

ISO-9660-Level-1

Der High-Sierra-Vorschlag wurde mit einigen Modifikationen und Erweiterungen, die den Zugriff verschiedener Betriebssysteme ermöglichen, als ISO-9660-Level-1-Standard übernommen. Wegen diesen Änderungen sind High-Sierra und ISO-9660-Level-1 nicht vollständig kompatibel. Dieser Standard hat sich heute durchgesetzt.

ISO-9660-Level-2

Die Beschränkung der Namen auf acht Zeichen entfällt mit dem Level 2, der nun bis zu 31 Zeichen für die Bezeichner zulässt. Das einzige System, welches diesen Standard verwendet, ist CD-TV [63].

HFS

Als einziges Herstellerformat konnte sich nur das HFS [64]-System des Apple Macintosh etablieren.

RRIP

Da in den ISO-9660-Standards keine UNIX-Dateiattribute oder Softlinks vorgesehen sind, erarbeitete anfangs der neunziger Jahre eine Gruppe von Interessenvertretern der Industrie die sogenannte RRIP [65]-Spezifikation. Jede RRIP-Disc ist zu 100% ISO-9660-kompatibel, verfügt aber zusätzlich über die oben erwähnten UNIX-Dateiangaben.

CD-i

Die im Green Book definierte CD-i-Disc, deren Format im Kapitel 3.3 beschrieben wird, verwendet ein eigenes, zum ISO-9660-Standard nicht kompatibles Dateisystem. Bei einer sogenannten Bridge-CD-i-Disc wird zusätzlich ein ISO-9660 System auf die CD-Scheibe geschrieben, damit auch normale CD-ROM-Geräte die CD-i-Daten lesen können.

3.3 CD-i

Die Spezifikation der CD-i-Disc baut auf den Mode 2 der CD-ROM auf. Zusätzlich werden ein Subheader-Teil und zwei neue Sektortypen (Form 1 und Form 2) verwendet.

3.3.1 Form 1

Die Abbildung 3-10 zeigt die Struktur eines solchen Mode-2-Form-1-Sektors.

Abbildung 3-10: Format eines CD-i-Mode-2-Form-1-Sektors

Für den Form-1-Typ werden dieselben Möglichkeiten zur Fehlerkorrektur angewendet wie für die Mode-1-Sektoren. Neu hingegen sind die 8 Byte Subheader-Informationen, die auf der Seite 27 erläutert werden.

Alle Daten, die absolut korrekt gelesen werden müssen, wie dies beispielsweise für Programmdaten notwendig ist, sind im Form-1-Typ zu speichern. Daher wird beispielsweise der Programmcode der CIMEDIA-Applikation unter Verwendung dieses Sektortyps auf der CD-Scheibe gespeichert.

3.3.2 Form 2

In der Abbildung 3-11 wird das Format des Form-2-Sektortyps dargestellt.

Abbildung 3-11: Format eines CD-i-Mode-2-Form-2-Sektors

Sektoren vom Typ Form 2 benützen nur den CIRC-Code zur Fehlererkennung und Korrektur, wie er auch für die CD-DA und den Mode 2 der CD-ROM verwendet wird. Der CD-i-Standard empfiehlt die Nutzung der 4 reservierten Byte zur Angabe eines EDC-Codes, schreibt dies aber nicht zwingend vor. Der Form-2-Typ wird vor allem für die Speicherung der RTF-Dateien verwendet.

3.3.3 RTF-Dateien

Die wichtigste Innovation, die mit dem CD-i-Disc-Format eingeführt wird, ist die neue RTF [66]-Dateistruktur. Im Datenstrom der CD werden durch ein Datei-Interleaving die Daten mehrerer Dateien gleichzeitig und miteinander synchronisiert gelesen. So können zur Wiedergabe eines lippensynchronen Films die Audio- mit den Videodaten gemischt und genau aufeinander abgestimmt werden. Die einzelnen Audio- und Videodateien werden dabei in einer einzigen RTF-Datei gespeichert.

Abbildung 3-12: Das Prinzip einer RTF-Datei

In der Abbildung 3-12 wird der Beginn einer RTF-Datei dargestellt. Alle Sektoren werden nacheinander, von links nach rechts, gelesen. Zuerst werden im Sektor '0' Kanal '31' die Daten einer Datei D1 gelesen. In dieser soll die Farbtabelle [67] für die nächsten Bilder gespeichert sein. Nun folgt im Kanal '0' der erste Teil einer Datei A1, die Audiodaten enthält. Je nachdem, welche Audioqualität gewünscht wird, müssen nun 1, 3, 7 oder 15 Sektoren [68] übersprungen werden, bis der nächste Teil derselben Audiodatei wieder gespeichert werden kann. Während die dazwischenliegenden Sektoren gelesen werden, wird der letzte Teil der Audiodaten durch den Audioprozessor bearbeitet und ausgegeben. Durch Anwendung eines Kanalfilters können die Daten einzelner Kanäle ausgeblendet werden. So wird zum Beispiel der Wechsel zwischen deutscher (A1) und englischer (A2) Sprache sehr einfach ermöglicht.

In der Abbildung 3-12 wird auch gezeigt, wie in den oben erwähnten Zwischenräumen nun verschiedene Videodateien (V1 bis V3) aufgenommen werden können. Die Daten verschiedener Dateien werden also in einer einzigen RTF-Datei gespeichert. Dadurch wird erreicht, dass sie automatisch in der richtigen Reihenfolge und zum richtigen Zeitpunkt gelesen werden.

Insgesamt stehen 32 Kanäle zur Verfügung, allerdings können (gemäss der CD-i-Spezifikation) nur die ersten 16 zur Speicherung der Audiodaten verwendet werden.

Subheader

Erst der Subheader ermöglicht die Speicherung der RTF-Dateien, indem mit seiner Hilfe die folgenden Werte definiert werden können:

  1. Filenumber
    Diese Nummer dient zur Identifikation aller Sektoren, die zu einer bestimmten RTF-Datei gehören.
  2. Channelnumber
    Dieser Wert definiert den Kanal eines Sektors.
  3. Submode
    Im Submode-Byte werden verschiedene Attribute in einer Bitmaske gespeichert.
  4. Coding Information
    Definiert das Datenformat der Nutzdaten [69].

Jeder dieser Wert benötigt ein Byte zur Speicherung. Da die Informationen jedoch zwecks Fehlererkennung zweimal gespeichert werden, ergibt sich für den Subheader eine Grösse von 8 Byte.

Submode-Bitmaske

Die acht Bit des Submode-Byte haben folgende Bedeutung:

  1. End Of File (EOF)
    Am Ende einer RTF-Datei wird das EOF-Bit auf '1' gesetzt.
  2. Realtime Sector
    Dieses Bit wird für alle Sektoren, die in Echtzeit gelesen werden müssen, auf '1' gesetzt. Unter Echtzeit wird dabei verstanden, dass genau 75 Sektoren pro Sekunde gelesen werden. Dies ist insbesondere für alle Audiodaten sehr wichtig, da sie sonst nicht korrekt wiedergegeben werden können.
  3. Form
    Dieses Bit definiert, welcher Typ (Form 1 oder Form 2) für den Sektor verwendet wird.
  4. Trigger
    Wird das Triggerbit auf '1' gesetzt, dann wird beim Lesen des Sektors ein Software-Interrupt ausgelöst, der von der CD-i-Applikation zur Synchronisation verwendet werden kann.
  5. Data
    Das Databit definiert, wie auch das Audio- und Videobit, den Datentyp des Sektors. Der Typ Data wird für Daten verwendet, die absolut korrekt gelesen werden müssen.
  6. Audio
    Für alle Sektoren, die Audiodaten enthalten, muss das Audiobit auf '1' gesetzt werden.
  7. Video
    Alle Sektoren mit Videodaten müssen das Videobit auf '1' gesetzt haben. Von den drei Bit 5 bis 7 darf höchstens eines gleichzeitig gesetzt sein. Falls alle den Wert '0' aufweisen, dann wird dadurch der Datentyp Empty [70] oder Message [71] definiert.
  8. End Of Record (EOR)
    Das EOR-Bit zeigt das Ende eines Records innerhalb einer RTF-Datei an. Mehrere Audio- und Videodateien werden zu einem Recordset zusammengefasst. Eine RTF-Datei kann sich aus mehreren solcher Sets zusammensetzten [72].

Erlaubte Kombinationen

Wie in der Tabelle 3-1 aufgezeigt wird, sind nicht alle Kombinationsmöglichkeiten erlaubt, die sich aus den verschiedenen Datentypen, der Echtzeiteigenschaft und des Formtyps ergeben.

Tabelle 3-1: Mögliche Kombinationen der CD-i-Daten- und -Formtypen

Wird Formtyp 1 verwendet, bei dem die Daten dank Fehlerkorrektur exakt gelesen werden, dann können keine Audiodaten gespeichert werden. Ausserdem können RTF-Dateien nur verwendet werden, wenn der CD-i-Spieler über zusätzliche Hardware verfügt. Leider kann in Form 2 Sektoren der Datentyp Data nicht gespeichert werden.

Die Synchronisierung der Audio- mit den Videodaten in den RTF-Dateien ist sicher die wichtigste Neuerung des CD-i-Disc-Formates und sollte eigentlich von jeder CD-i-Applikation verwendet werden. Allerdings muss der Nachteil akzeptiert werden, dass die Videodaten eben nicht immer exakt gelesen werden.

3.4 CD-ROM/XA

In einer Erweiterung zum Yellow Book wurde 1989 von den Firmen Microsoft, Philips und Sony die CD-ROM/XA [73]-Spezifikation definiert. Die Möglichkeiten der RTF-Dateien können damit auch von anderen Computersystemen verwendet werden. Allerdings werden für den Einsatz spezielle Kontroller benötigt, die Video- und Tondaten zwischenspeichern können.

3.5 Photo-CD

Die Photo-CD wurde von der Firma Kodak entworfen, um Fotografien direkt ab dem Negativ in sehr hochwertiger digitaler Form auf einer CD speichern zu können. Die Entwickler verfolgten zwei Ziele:

  1. Bridge-Disc
    Eine Photo-CD soll von möglichst vielen Systemen gelesen werden können. Es wurde nach einem Format gesucht, welches sowohl für CD-ROM/XA-Geräte als auch für CD-i-Spieler lesbar ist. Solche CD-Scheiben werden mit Bridge-Disc bezeichnet und dienen als Brücken zwischen den verschiedenen Systemen.
  2. Multisession
    Es soll möglich sein, die Fotografien in mehreren Durchgängen auf der Photo-CD zu speichern. Der Benutzer kann also jeden Film einzeln auf dieselbe CD brennen lassen, bis diese komplett mit den Bilddaten gefüllt ist. Da ein einmal definiertes Inhaltsverzeichnis auf einer CD nicht ohne weiteres um zusätzliche Einträge ergänzt werden kann, musste nach einer Lösung gesucht werden, bei der mehrere Inhaltsverzeichnisse erlaubt sind. Die entwickelte Multisession-Fähigkeit definiert einen Standard, wie diese Inhaltsverzeichnisse auf der CD anzulegen sind.

Das gesamte Bildmaterial des CIMEDIA-Projektes wurde auf solchen Photo-CD-Scheiben in digitaler Form gespeichert.


Fussnoten

[21] Compact Disc.

[22] Alle optisch ausgelesenen Scheiben werden mit Disc bezeichnet. Im Gegensatz dazu werden die nach den magnetischen Verfahren arbeitenden Festplatten mit k, also Disk (Harddisk), geschrieben.

[23] Compact Disc Digital Audio.

[24] High Fidelity.

[25] Zur Stereowiedergabe wird ein linker und ein rechter Kanal verwendet.

[26] Einige Grundlagen zur Digitalisierung von Audiosignalen werden im Anhang B beschrieben.

[27] 2 Kanäle *16 Bit * 44'100 Hz = 1'411'200 Bit/s = 176'400 Byte/s.

[28] Da das Red Book nicht als Quelle herangezogen werden konnte, wurden die CD-DA spezifischen Informationen aus [Steinbrink93] entnommen. Im Internet können auch direkt von Philips (The Compact Disc, http://www.philips.com/sv/newtech/cd.html) einige Angaben über die CD-DA bezogen werden.

[29] Vergleiche hierzu Abschnitt 3.1.2.

[30] Vergleiche hierzu Abschnitt 3.1.4.

[31] Eine CD-DA wird üblicherweise gepresst. Heute können aber spezielle CD-Scheiben mit Schreibgeräten gebrannt werden.

[32] Es existieren auch sogenannte Singles mit nur 8 cm Durchmesser. Diese werden allerdings nur noch selten hergestellt.

[33] Vergleiche hierzu Abschnitt 3.2.

[34] Constant Linear Velocity.

[35] Constant Angular Velocity.

[36] Die Auslesegeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich die Scheibe unter dem Lesekopf dreht. Sie beträgt bei einer CD normalerweise 1,3 m/s.

[37] Die Umdrehungsgeschwindigkeit definiert die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit.

[38] Die Trägheit der Scheibe verhindert den schnellen Wechsel der Drehzahl.

[39] Eight to Fourteen Modulation.

[40] Der Begriff Frame wird später auch zur Bezeichnung einzelner Bilder eines Films verwendet.

[41] Cross Interleaved Reed-Solomon Code.

[42] Da zur Speicherung von 8 Datenbit 14 Channelbit plus 3 Mergebit verwendet werden, ergibt sich 33 * (14 + 3) = 561.

[43] 98 Frames * 33 Byte = 3234 Byte pro Sektor.

[44] 98 Frames * 24 Datenbyte = 2352 Datenbyte pro Sektor.

[45] Pro Sektor können 2352 * 8 = 18816 Datenbit gespeichert werden.
Damit sind 588 Channelbit * 98 Frames = 57624 Channelbit pro Sektor enthalten. Es ergibt sich also ein Verhältnis von 3,0625 Channelbit pro Datenbit.

[46] CD-G: Compact Disc plus Graphic. Dieses nicht mehr verwendete Format ermöglicht die Speicherung von Graphikdaten im R-Thru-W-Channel.

[47] CD-MIDI: Compact Disc plus MIDI. Mit diesem Format können MIDI-Informationen (siehe Anhang B, Abschnitt B.10) zur Steuerung von Synthesizern im R-Thru-W-Channel gespeichert werden.

[48] 176'400 Datenbyte pro Sekunde / 2352 Datenbyte pro Sektor = 75 Sektoren pro Sekunde.

[49] 60 Minuten * 60 Sekunden * 75 Sektoren * 2352 Datenbyte / 10242 = 605 MByte.

[50] 75 Minuten * 60 Sekunden * 75 Sektoren * 2352 Datenbyte / 10242 = 757 MByte.

[51] Compact Disc Read Only Memory.

[52] Table Of Contents.

[53] Die Art der Inhaltsverzeichnisse hängt vom verwendeten Dateisystem ab. Diese werden im Abschnitt 3.2.3 erläutert.

[54] Die Sektorgrösse von 3234 Byte wird beibehalten.

[55] 75 Sektoren ergeben eine Sekunde.

[56] Error Dedection Code.

[57] Error Correction Code.

[58] Die Durchsatzrate wird für den single speed mode berechnet. Moderne CD-ROM-Geräte lesen mit der achtfachen Geschwindigkeit.

[59] 75 Sektoren pro Sekunde * 2048 Datenbyte pro Sektor / 1024 = 150 KByte pro Sekunde.

[60] 75 Minuten * 60 Sekunden * 75 Sektoren * 2048 Datenbyte = 660 MByte.

[61] Der High-Sierra-Vorschlag wurde nach dem Tagungshotel in Nevada benannt.

[62] Disk Operating System. DOS bezeichnet das von den IBM-kompatiblen Personal Computern (PC) verwendete Betriebssystem.

[63] Commodore Dynamic Total Vision. Dieses Abspielsystem für Multimedia-Programme der Firma Commodore basiert auf dem Amiga-Rechner und wird nicht mehr angeboten.

[64] Hierarchical File System.

[65] Rock Ridge Interchange Protocol.

[66] Realtime File.

[67] Vergleiche hierzu Abschnitt 4.3.2.3.

[68] Vergleiche hierzu Abschnitt 4.2.

[69] Die möglichen Audioformate werden im Abschnitt 4.2 vorgestellt. Die zur Verfügung stehenden Videoformate werden im Abschnitt 4.3.2 präsentiert.

[70] Empty-Sektoren enthalten keine Daten.

[71] Message-Sektoren enthalten eine Nachricht im Audioformat CD-DA. Daher können sie von einem Audio-CD-Gerät wiedergegeben werden.

[72] Vergleiche hierzu Abschnitt 5.4.2.

[73] Extended Architecture.


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