DVD

Was ist DVD?!?

Seit der Einführung der Audio Compact Disc im Jahre 1982 und der CD-ROM im Jahre 1985 ist die 12 cm große Scheibe zu dem populärsten Universalträger für Musik, Daten und Multimedia geworden. Doch primär im Bereich der Video-Wiedergabe stieß die CD sehr schnell an ihre Grenzen. Deshalb wurde Anfang der 90er Jahre aus Hollywoods Unterhaltungsindustrie, der Computerindustrie und den großen Unterhaltungselektronik-Anbietern ein Komitee gebildet, um den Nachfolger der CD zu definieren. Ein weiterer Grund für diesen Zusammenschluss war auch die Entwicklung eines neuen einheitlichen Weltstandards, um die Fehler bei der Einführung der Videocassette nicht zu wiederholen.

So entwickelten Philips und Sony an dem MMCD-(Multimedia-CD)-Standard und eine Gruppe von 7 anderen Firmen an einer Normempfehlung für die sogenannte 'SD'. Die Normempfehlung für die MMCD (Sony/Philips) wurde im Dezember 1994 vorgestellt, im Januar 1995 war die Empfehlung für die SD ausgearbeitet. Die oben erwähnten 7 Firmen waren:

Toshiba, Pioneer, Matsushita Electric, Hitachi, MCA Inc., Thomson Consumer Electronics S.A. und Time Warner Inc..

Im August 1994 gründeten 7 der führenden Studios Hollywood's ein Beratungskomitee. Auf der Wunschliste des Komitees standen folgende Merkmale, die von dem neuen optischen Speichermedium verlangt wurden:

Die Mindestkapazität für die Daten aufzeichnung muß 135 Minuten pro Seite betragen.

Die Bildqualität muß besser sein als bei der LD, sofern man MPEG2 verwendet.

Verlangt wird ein digitaler 5.1 Kanal Surround Sound.

Es müssen Spuren für die Speicherung von 3-5 Sprachen vorgesehen werden.

Das Medium muß dieselbe Größe wie die CD haben (also 12cm bzw. 5 Zoll Durchmesser).

Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen erzielte man am 15. September 1995 eine Übereinkunft (SD/MMCD) über den neuen Standard: Die DVD [Digital Versatile (deutsch: vielseitig) Disc] war geboren. Bei der entgültigen Abfassung der DVD-Norm waren auch JVC und Mitsubishi Electronics beteiligt.

Nach verschiedenen Vorschlägen einigte man sich im Dezember 1995 auf die generellen Standards der neuen Disc. Die DVD (Digital Versatile (deutsch: vielseitig) Disc) wurde geboren.
Zum ersten Mal erhält der Konsument höchste digitale Bildqualität mit digitalem Surround-Sound auf einer interaktiven Disc, die sowohl im Unterhaltungsbereich zu Hause (DVD-Player) als auch in der PC-Welt (DVD-ROM Laufwerke) Anwendung findet.

Auf den ersten Blick sieht die DVD genauso aus, wie eine herkömmliche CD. Die DVD hat die gleichen Maße wie die CD (12 bzw. 8cm Durchmesser, 1,2mm dick), die Daten sind auch (wie der Name schon sagt) digital gespeichert. Die DVD bietet die Vorteile der CD (verlustfrei, kompakte Größe, berührungsfreie Abtastung,), und noch viel mehr:

Bei der DVD sind die Daten jedoch viel dichter gespeichert, die DVD hat daher eine größere Datendichte, man kann also mehr Daten speichern. Außerdem kann eine DVD mehrschichtig (mehrere 'Layer' / Informationsebenen auf einer Seite) sein, auch beidseitiges Bespielen ist möglich.

Die Wellenlänge des Lasers beträgt bei der DVD 650 bzw. 635 nm (Rot), bei der CD-ROM ist die Wellenlänge 780nm (Infrarot).

Die DVD-Familie besteht aus verschiedenen Formaten:

pre-recorded formats:

Book A: DVD-ROM Specifiation (physical book)
Book B: DVD-Video Specifiation
Book C: DVD-Audio Specifiation

recordable formats:

Book D: DVD-R Specifiation (write-once) (physical book)
Book E: DVD-RAM Specifiation (eraseable) (physical book)

Für die physikalischen Bücher (A/D/E) ist im Jahr 2000 eine Version für einen blauen Laser zu erwarten.

DVD-ROM

Die DVD-ROM ist ein Nur-Lese-Medium, der Standard hierfür ist im sogenannten 'Book A' festgelegt. Im folgenden eine Aufstellung der verschiedenen DVD-ROM-Formate:

SS=Single Sided, DS=Double Sided, SL=Single Layer, DL=Dual Layer

DVD-5: 12cm, SS/SL 4,4GB
DVD-9: 12cm, SS/DL 8,0GB
DVD-10: 12cm, DS/SL 8,8GB
DVD-18: 12cm, DS/DL 15,9GB
DVD-1: 8cm, SS/SL 1,4GB
DVD-2: 8cm, SS/DL 2,5GB
DVD-3: 8cm, DS/SL 2,7GB
DVD-4: 8cm, DS/DL 5,0GB

DVD-RAM

Entspricht dem im 'Book E' festgelegten Standard für eine wiederbeschreibbare DVD. Der Speicherplatz auf so einer DVD beträgt 2,4/4,8GB (SS/DS), der Durchmesser beträgt 12cm.
Die DVD-RAM-Laufwerke können natürlich u.a. folgende Formate lesen: DVD-RAM, DVD-ROM, CD, CD-R, CD-RW und so fort.

DVD-R

'Book D': einmal beschreibbare DVD; Es gibt sie als 12cm-Disc (3,7/7,4GB (SS/DS)) und als 8cm-Disc (1,2/2,3GB (SS/DS)). Die DVD-R wird nach dem Prinzip der CD-R arbeiten, also mit einer Farbstoffbeschichtung (Dye), die allerdings für einen Laser mit der Wellenlänge von 635 bis 650nm ausgelegt ist.

DVD+RW

Dieser 'Standard' gehört offiziell nicht zur DVD-Familie. Es ist wie die DVD-RAM wiederbeschreibbar; die DVD+RW ist eine Entwicklung von Sony, Philips, HP und anderen. Sie faßt 3,0GB Daten (12cm, SS), erste Recorder werden erst 1999 in Deutschland auf den Markt kommen.

DVD-Video

Der DVD-Video-Standard ist im 'Book B' beschrieben. DVD-Video ist eine besondere Anwendung der DVD-ROM (beinhaltet nur bestimmte Daten-Typen, ist für die Wiedergabe am TV gedacht, DVD-Video eben):

- Die Video-DVD bietet (je nach Kompressionsrate, die mögliche Laufzeit des Videos kann sich zugunsten/zulasten der Bild-Qualität verkürzen/verlängern) Platz für etwa 2 Stunden Video in hervorragender Qualität, bei Dual-Layer-DVDs (zwei Informationsebenen auf einer Seite, siehe unter 1.1.) sogar ca. 4 Stunden. Ist die DVD zugleich noch zweiseitig, haben sogar 8 Stunden Platz :-). Das Bildformat ist 4:3 und/oder 16:9 (für Standard- oder Breitbild-Fernseher).

- Neben dem Bild kann man natürlich auch Ton-Daten speichern, DVD-Video bietet bis zu 8 verschiedene Audio-Tracks (z.B. für verschiedene Sprachen, Kommentare,). Jeder dieser 8 Tracks kann bis zu 8 Kanäle enthalten, in der Regel werden 6 davon genutzt: Vorne Links/Rechts, Mitte (Center), Surround (Hinten) Links/Rechts und noch ein Subwoofer-Kanal (Tiefbaß). Dieser 6-Kanal-Sound (meist sagt man 5.1-Kanal, '.1' steht für den Subwoofer-Kanal) ist üblicherweise im AC3-Format (auch: 'Dolby Digital') gespeichert, aber auch DTS ist ein zulässiges Format (Für detailiertere Informationen über die Tonformate siehe unter 1.4.). Beinhaltet die DVD mehrere Sprachen, so sind die zusätzlichen Sprachen manchmal nur 2-Kanal-Tracks.

- Ein weiteres Feature sind die Untertitel: bis zu 32 Untertitel können auf der DVD gespeichert werden, mehr Platz benötigt man sicherlich nicht, ich kenne keine DVD, die mehr als 14 Untertitel hat.

- Der Film-Ablauf kann sich verzweigen, z.B. für verschiedene Handlungsabläufe oder Alterseinstufungen oder sowas, dieses Feature ist aber in der Regel ungenutzt.

- Während der Wiedergabe ist es möglich, sich einen aus bis zu 9 verschiedenen Kamera-Winkeln anzusehen, dies ist bei Sport-Videos sinnvoll, aber da es davon nicht allzuviele gibt, ist auch dieses Feature nicht oft genutzt.

- Die DVD-Video kann Menüs enthalten, die (eingeschränkt) interaktiv sein können, um z.B. gezielt ein Kapitel aus der Kapitelübersicht auszuwählen, um Schauspieler-Infos oder Zusatzvideos (Making Of,) abzurufen, die Sprache auszuwählen, sogar kleine Spiele sind möglich. Die Menüs können dabei auch animiert sein und mit Musik hinterlegt sein. Bis auf ein paar Ausnahmen hat jede DVD-Video ein (mehr oder weniger umfangreich ausgestattetes) Menü. Eine DVD kann Menüs für verschiedene Sprachen beinhalten.

- Die DVD bietet außerdem diverse Bedienungsfunktionen wie Vor-/Rücklauf in verschiedenen Geschwindigkeiten, Standbild, direkter Kapitelzugriff und und und, ähnlich, wie man das von der Musik-CD kennt. Diese Funktionen können aber auch gezielt gesperrt werden, z.Zt. ist dies, wenn überhaupt, nur bei den ©opyright-Hinweisen der Fall.

DVD-Audio

Der DVD-Audio-Standard ('Book C') ist noch nicht vollständig fertig (entgültige Verabschiedung nicht vor Frühjahr '99), daher nur ein paar grundlegende Informationen. Die DVD-Audio ist auch eine spezielle Anwendung der DVD-ROM, sie ist vergleichbar mit der Musik-CD (Audio-CD). Die Tondaten können in verschiedenen Formaten gespeichert sein:
LPCM: 8 Kanäle, 44.1 bis 192 kHz Sample Rate bei 16/20/24bit Sample-Größe.
Optional darf die DVD-Audio auch die Audio-Formate der DVD-Video enthalten: Dolby Digital bis 5.1-Kanal, MPEG2 bis 5.1/7.1, DTS und SDDS.

Über DVD-Video

Die Bild-Daten werden mittels MPEG2 in ihrem Datenvolumen stark reduziert und danach auf DVD gespeichert. Die Datenreduktion von MPEG2 entfernt unnötige Bildinformationen wie z.B. sich nicht verändernde Flächen, Bildänderungen, die das menschliche Auge nicht wahrnimmt usw. Bei zu starker Kompressionsrate (unter 3,5 Mbit/s) kann man ab und zu Bildrauschen oder Kompressionsartefakte sehen. Werden bei einer DVD zwei Layer genutzt, so ist die Datenrate kein Problem mehr, für einen Film in allerbester Bild-Qualität mit vielen Extras ist dann genug Platz. Die Produktion von DVDs mit mehreren Layern ist nicht ganz so einfach wie bei einschichtigen DVDs. Z.Zt. können längst nicht alle DVD-Fabriken DVDs mit mehreren Schichten produzieren, außerdem sind 25% der gepressten Scheiben Ausschuß, diese Kinderkrankheiten sollten aber bald kein Thema mehr sein.

Wenn das MPEG2-Video sorgfältig komprimiert wird, so ist auch bei einer niedrigen Bitrate eine optimale Bildqualität zu erreichen, ein sehr gutes Beispiel dafür ist die DVD 'The Fifth Element', mehr als 2 Stunden Film in bester Qualität incl. einem 6- und einem 2-Kanal-Soundtrack fanden auf einem Layer Platz (die Widescreen- und P&S- (Pan&Scan) Fassung wurden dann jede für sich auf einer eigenen Seite untergebracht). Eine gut gemasterte DVD steckt in Sachen Bildqualität jede VHS-/SVHS-Cassette, jedes Fernsehbild und sogar jede Laserdisc locker in die Tasche (bei gleichem Ausgangsmaterial beim Mastering). Manchmal sehen DVD-Videos nicht besonders gut aus (z.B. in Kaufhäusern), was oft daran liegt, daß z.B. der Fernseher nicht optimal eingestellt ist (Helligkeit/Kontrast/Schärfe) oder daß schlechte Kabel verwendet wurden (seltener der Fall); vielfach ist auch der DVD-Player noch falsch eingestellt.

Das Video kann auf der DVD im 4:3- oder im 16:9-Format gespeichert sein, wobei das 16:9-Format 'anamorph', also horizontal auf 4:3-Format gestaucht, gespeichert wird. Das anamorphe Bild wird auf einem 16:9-TV (oder 4:3-TV mit 16:9-Umschaltung) wieder auf das Seitenverhältnis 16:9 'gezogen'. Der Vorteil von anamorphen Bildern ist, daß die 'schwarzen Balken' nicht mitübertragen werden und so die mögliche Zeilenanzahl voll genutzt wird. Anamorphe DVDs sind oft mit der Bezeichnung '16/9-enhanced' gekennzeichnet. Filme die in Cinemascope gedreht wurden, weisen aber trotz anamorphem Format selbst auf 16:9 Fernsehern noch 'schwarze Balken' auf, wenn sie im Originalformat auf der DVD enthalten sind. Das Cinemascope Bild hat ein Seitenverhältnis von 2.35 zu 1, während ein 16:9 Bild umgerechnet ein Seitenverhältniss von 1.77 zu 1 aufweist. Ein normales 4:3 Bild hat demnach umgerechnet ein Seitenverhältniss von 1.33 zu 1.

Widescreen oder Cinemascope Format (2.35:1)
Vollbild Format (4:3)

Auflösung des Video-Bildes: 720x480 (bei 29,97 fps => NTSC) bzw. 720x576 (bei 25 fps => PAL)

Video-Bitrate Ausgangssignal (unkomprimiert): 124Mbit/s (Video; 30 fps NTSC, 25 fps PAL), 119Mbit/s (Film; 24 fps NTSC/PAL)

Bitrate komprimiert (MPEG2): Maximum: 9,8Mbit/s, Durchschnitt: 3,5Mbit/s (36:1/28:1 Video/Film)

Über DVD-Audio

Auf jeder DVD können bis zu 8 Audio-Tracks vorhanden sein, folgende Multichannel-Formate sind zur Zeit zulässig:

LPCM

Dolby Digital (hieß früher AC3, wird auch heute noch sehr oft so genannt)

MPEG-Audio

DTS

SDDS

LPCM
Das LPCM (linear pulse code modulation)-Format ist mit dem der Audio-CD identisch, jedoch kann ein PCM-Track auf der DVD bis zu 8 Kanäle besitzen (Audio-CD: 2 Kanäle) bei 48, 96 oder sogar 192 kHz Sample-Frequenz (auch möglich: 44,1/88,2/176,4 kHz) (Audio-CD: 44,1 kHz) und 16, 20 oder 24 Bit Auflösung (Audio-CD: 16 bit). Dieses Tonformat ist nicht komprimiert. Die maximale Bitrate beträgt 6,144 Mbit/s.

Dolby Digital (hieß früher AC3, wird auch heute noch sehr oft so genannt)
AC3 steht für 'Audio Coding 3' und wurde von Dolby Laboratories entwickelt. Dieses Multichannel-Format ist komprimiert und besitzt eine Abtastfrequenz von 48 kHz bei bis zu 24 Bit (DVD: 16bit). Ein DD-Audio-Track kann bis zu 5.1-Kanäle besitzen ('.1' steht für den Subwoofer-Kanal). Die Datenrate reicht von 64 bis zu 448 kbit/s, wobei 384 kbit/s die normale (DVD)-Datenrate ist (bei 5.1-Kanal). Die allermeisten Video-DVDs enthalten mindestens einen AC3-Track.
Die digitalen Dolby Digital-Signale müssen erst von einem Decoder in (meist 6) separate analoge Kanäle umgewandelt werden. Es gibt Verstärker/Receiver mit integriertem AC3-Decoder, in diesem Fall muß man nur den Digitalausgang des DVD-Players mit dem entsprechenden Digital-Eingang des Verstärkers verbinden (optische oder koaxiale Verbindung) und den Rest übernimmt der Verstärker.
Besitzt der Verstärker keinen integrierten AC3-Decoder, so kann man auch einen separaten Decoder zwischen DVD-Player und Verstärker dazwischenschalten; Voraussetzung hierfür ist allerdings ein 6-Kanal-Eingang am Verstärker. Ist ein solcher Eingang vorhanden, so kann man sich den extra Decoder auch sparen, sofern der DVD-Player einen integrierten AC3-Decoder hat. Hier muß man die 6 Ausgänge des DVD-Players mit den 6 Eingängen des Verstärkers verbinden. Da die Richtlinien für AC3-Decoder in DVD-Playern nicht so streng sind, klingen separate Geräte meist eine Idee besser.
Nähere Infos zu Dolby Digital findet man unter http://www.atsc.org/document.html.

MPEG-Audio
Dies ist auch ein komprimiertes Audio-Format. Auf der DVD sind 2 MPEG-Audio-Formate erlaubt: MPEG-1- und MPEG-2-Audio. Bei beiden beträgt die Sample-Frequenz 48 kHz, die minimale Bitrate ist bei beiden 32 kbit/s, das Maximum ist bei MPEG-1 384 kbit/s, bei MPEG-2 sind es 912 kbit/s. Die Bitrate ist variabel, ist also nicht (wie bei AC3) fest bei einem bestimmten Wert. Die mittlere Durchschnitts-Bitrate bei MPEG-2 beträgt 384 kbit/s. Die Sample-Auflösung beträgt 16 Bit. Ein MPEG-2-Track kann bis zu 7.1-Kanäle besitzen (zusätzlich zu 5.1-Kanal-Sound mit Center Links/Rechts), jedoch wird man im Heimkino-Bereich nie mehr als 5.1-Kanal-Ton zu hören bekommen. Die MPEG-2-Audio-Surround-Kanäle basieren auf den MPEG-1-Stereo-Kanälen, wobei MPEG-2-Audio mit MPEG-1-Hardware kompatibel ist (MPEG-1-Hardware kann auch MPEG-2-Daten abspielen, wobei nur die Stereo-Kanäle berücksichtigt werden).

DTS
Dies ist ein weiteres Format mit konstanter Bitrate (64 bis 1536 kbit/s, DVD: 384 oder 448kbit/s (?)), auch hier beträgt die Sample-Frequenz 48 kHz, die Auflösung kann maximal 20 Bit (DVD: 16bit (?)) sein. Kanalanzahl: maximal (und AFAIK immer) 5.1-Kanal. DTS kann allerdings nicht von Geräten der ersten und zweiten Generation wiedergegeben werden, nur neuere Geräte sind dazu fähig. Es ist theoretisch auch möglich, den DTS-Datenstrom in einem LPCM-Track zu 'verstecken', der Player meint, es sei LPCM, in Wirklichkeit ist es aber DTS; dieses 'Fake-DTS' kann von jedem Player wiedergegeben werden, jedoch werden DTS-DVDs wohl nur als DTS 'deklarierte' Tracks enthalten. DTS-CDs wiederum kann jeder DVD-Player wiedergeben. Mehr Infos unter http://www.dtstech.com/.

SDDS
Sony Dynamic Digital Sound. 5.1- oder 7.1-Kanal-Sound-Format, Datenrate bis zu 1280 kbit/s. Sony kündigte bis heute allerdings keine Unterstützung für SDDS-DVDs an.

Aufbau der DVD:

Die DVD enthält immer eine fest vorgeschriebene Struktur, was Filme angeht. Bei DVD-ROMs ist das anders. Eine DVD hat die anzuzeigenden Daten immer in VOB Dateien, dazu werden noch IFO Dateien abgelegt, die Navigationsdaten enthalten. Diese werden noch einmal als BUP Dateien zusätzlich abgelegt (backup). Aus den .ifo kann also ausgelesen werden, an welchen Stellen der eigentliche Datenstrom in den VOBs für die Anzeige eines bestimmten Programms oder Programmteils zu lesen ist. Damit Unterabschnitte im Hauptfilm oder Trailer etc. angesprungen werden können, ist der Strom in viele Blöcke unterteilt. Die Dateigröße ist auf 1 GB geschränkt, der Hauptfilm muß deswegen in einer Sequenz von Dateien abgelegt werden. Meist werden die verschiedenen Programme auf einer DVD in unterschiedlichen Sequenzen abgelegt, z.B. vts_01_1.vob bis vts_01_5.vob für dern Film und vts_02_1.vob für einen Trailer, wobei in vts_xx_o.vob dann jeweils das Menü und die Standbilder abgespeichert werden. Manchmal werden Trailer etc jedoch dem Film vorangestellt oder angehängt.

Zukunft der DVD

Für Experten geht es nicht mehr darum, ob der Markt DVD akzeptiert, sondern vielmehr, wie schnell das geschieht. Sie rechnen damit, daß die DVD für die VHS-Kassetten die Bedeutung haben wird , die die CD für die analoge Langspielplatte hatte. Auch als Speichermedium bietet die DVD erhebliche Vorteile. Die physikalische Speicherkapazität ist ihr wichtigstes Feature. Eine zweischichtige, beidseitig bespielbare DVD kann eine Datenmenge von fast 17 Gbyte speichern. Das entspricht wie gesagt 8 Stunden Video in Studio-Masterqualität, 26 Audio-CDs oder, um es etwas bildlicher auszudrücken, einem 1,4 km hohen Stapel von zweiseitig beschriebenen Schreibmaschienenseiten. Die Produktion von DVDs und CDs unterscheidet sich nur geringfügig, so daß die Übergangsphase relativ problemlos vonstatten gehen dürfte. Die Umstellung der Serienproduktion ist mit einer einmaligen Investition verbunden, und dadurch, daß die Fertigungsvorrichtungen für CDs relativ einfach auf die von DVDs umgestellt erden können, bringt dieser Prozess keine großen finanziellen Risiken mit sich. Bei der DVD wird diese erste Einführungsphase kürzer als bei den ersten CDs und CD-ROMs sein. Da die meisten Leute mittlerweile mit der CD-Technologie vertraut sind, erfordert der Umgang mit dem neuen Standard kein spezielles Training. Durch die Abwärtskompatibilität der DVD können die Anwender sich auch weiterhin an ihren bereits existierenden CD-Sammlungen erfreuen. Es ist wichtig, darüber nachzudenken, wie DVD sich in den bestehenden Markt einfügen wird. Weltweit  gibt es, nur um einen Vergleich anzustellen, etwa 600 Millionen Audio-CD-Player und 100 Millionen CD-ROM-Laufwerke. Damit wird auch deutlich, warum die Abwärtskompatibilität bei der DVD-Technologie ein absolutes Muß darstellte. Experten rechnen bis zur Jahrhundertwende mit einer Marktdurchdringung von 100 Millionen DVD-ROM-Laufwerken.