20 Jahre CD

CD

1877 erfand Edison den Phonographen. Töne konnten erstmals auf einem Wachszylinder aufgezeichnet werden.

1887 ließ sich Emil Berliner ein Tonaufzeichnungsverfahren patentieren das Töne auf einer horizontalen Scheibe aufzeichnete. Die Schallplatte war geboren.

In Europe setzte sich der Begriff "Grammophon" für Berliners Erfindung durch, die Amis nannten sie aus Gewohnheit "Phonograph".

Die ersten Platte waren einseitig, erst 1928 waren zweiseitige Schallplatten zum Standard geworden.

Als allererstes musste einmal der Laser erfunden werden. 1958 war diese Hürde genommen. Im gleichen Jahr erblickte auch die Stereo-Schallplatte und der intergrierte Schaltkreis das Licht der Welt. Fürwahr ein wichtiges Jahr.

Klaas Compaan, ein holländischer Physiker, hat 1969 die Idee für die Compact Disc.

Im folgenden Jahr Klaas Compaan und Piet Kramer bei Philips den Prototyp einer Glas-Disc, deren Information nur mit einem Laser gelesen werden kann.

1972 produzieren Compaan und Kramer einen Prototyp der neuen Compact Disc Technologie.

1977 zeigen Mitsubishi, Hitachi & Sony digitale Audio Disc Prototypen auf der Tokyo Audio Fair.

1978 schlägt Philips auf der "Digital Audio Disc Convention" vor, daß ein weltweiter Standard für die Audio Disc gesetzt werden sollte.
Polygram (Philips) bekräftigt, daß Polykarbonat das beste Material für die CD sei. Außerdem fällt die Entscheidung, dass der Datenstrom auf der CD in der Innenseite beginnt und sich nach außen in Spiralen fortsetzt.
Der Durchmesser der Disc wird auf 115 mm festgelegt. Ein bestimmter Lasertypus wird für die CD-Player ausgewählt.

1979 wird der Prototyp eines CD-Systems in Europa und Japan vorgeführt.
Sony beteiligt sich an der Zusammenarbeit.
Der Durchmesser der Disc wechselt auf 120 mm, um 74 Minuten Spielzeit mit 16-bit Stereo Sound und einer Sampling Rate von 44,1 kHz zu ermöglichen.

Warum wurde die Größe der CD verändert? Sony Chef Norio Ohga legte nach endlosen Diskussionen fest: Auf einen Audiospeicher muss Beethovens Neunte Symphonie passen, und zwar eine ganz bestimmte Aufnahme mit Herbert von Karajan, Punkt. Diese Aufnahme dauert exakt 72 Minuten. Der Standard der CDs wurde deshalb mit 12 cm Durchmesser festgelegt, so passen 78 Minuten Audio-Spielzeit auf eine CD: Beethovens Neunte plus sechs Minuten.

Dramatische Folge dieser Entscheidung: Die Mitarbeiter von Sony hatten vorher Demo CDs bei Vorführungen locker aus der Brusttasche gezogen und das neue kleine Speichermedium präsentiert. Die neue CD-Größe passte aber nicht mehr in normale Brusttaschen. Also bekamen die Sony Mitarbeiter Hemden mit größeren Brusttaschen.

Die Compact Disc Technologie wird im Herbst 1982 in Europa und Japan eingeführt.

Die Compact Disc Technologie wird im Frühling 1983 in den USA vorgestellt, Sony verkauft den ersten Audio CD Player für $1.000. Der erste Audio CD Titel ist Billy Joel's "52nd Street".
Im ersten Jahr wurden 30.000 CD-Player und 800.000 CD´s in den USA verkauft.

Technische und andere Daten

Eine CD besteht aus einem 1,2 mm dicken Plastikträger in den winzige Vertiefungen gepresst werden, die später mit einem Laser abgetasten werden. Die gepressten Rohlinge werden dann mit Aluminium beschichten und erhalten zum Schluss eine Acrylschutzschicht.

Die Datenspur auf einer CD ist etwa 0,5 Micron breit und bis zu 5 km lang. Ein Micron ist 1 Millionstel Meter.

Die Vertiefungen auf der CD, die sogenannten "Pits" sind mindestens 0,83 Micron lang und 125 Nanometer tief.

Die CD läuft zwischen 300 und 599 Umdrehungen pro Minute, abhängig davon an welcher Stelle der Lesekopf gerade liest.

Die exakte Datenmenge auf einer vollen 74 Minuten CD ist 783,216,000 Byte.

Von 1982 bis 2001wurden mehr als 110 Milliarden CDs hergestellt.

Alleine 2001 wurden weltweit rund 25 Milliarden CDs produziert. Das ergibt aufeinandergestapelt einen Turm mit mehr als 30.000 Kilometer Höhe.

U.a. wurden dafür 1,9 Millionen Tonnen Polycarbonat verbraucht.

Ein Drittel alller CDs wird mit dem Polycarbonat Makrolon von Bayer hergestellt.

CD-Rs und DVDs haben einen Marktanteil von 30 Prozent.

1982 wurden von Universal in Hannover 376.000 CDs hergestellt, 2001 waren es 160 Millionen.

Produktion

Bei einer CD wird die Musikinformation als Pits gespeichert.

Und wie kommen die Pits auf die CD?

Zur Herstellung der Pitsmatrize braucht man eine Glasplatte, die mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen ist (wie ein fotografischer Film.)

Mit einem speziellen servogesteuerten Laser wird das Pitmuster über einen Modulator in Spiralform als fortlaufendes "Laser ein/Laser aus"-Muster auf diese lichtempfindliche Schicht übertragen. Danach wird diese Schicht an allen vom Laser belichteten Stellen auf chemischem Wege entfernt.

Die so erhaltene Glasmatrize ist eine erste, aber noch nicht sehr stabile Compact Disc.

Als nächstes wird sie galvanisch metallisiert, das ist der "Vater".

Von diesem "Vater" wird das Muster durch einen weiteren Metallisierungsschritt auf eine negative "Mutter" und von dort aus auf sogenannte "Söhne" übertragen.

Mit einer Sohn-Pressform wird das Pitmuster in einem Werkzeug in das heiße Polycarbonat abgeformt. Nach dem Abkühlen bleibt dieses Muster im Kunststoffmaterial fixiert.

Die CD wird dann mit einer dünnen Aluminiumschicht bedampft, damit das Licht des Lese-Lasers gut reflektiert werden kann.

Zum Schutz wird dann eine relativ dicke Acryllackschicht aufgebracht, die unter UV-Licht aushärtet. Als letztes wird das Label aufgedruckt.

Im Siebdruckverfahren können dafür nacheinander bis zu sechs Farben aufgebracht werden

DVD

Eine DVD hat eine viel höhere Informationsdichte, die Pits können bis zu 400nm klein sein, und der Spurabstand beträgt nur 740 nm. Folglich kann eine solche DVD etwa 4,7 Gigabyte Daten aufnehmen, mehr als siebenmal so viel wie eine normale CD.

Eine Datenmenge von 4,7 GB entspricht etwa 1,7 Millionen beschriebenen A4-Seiten.

Aufeinandergestapelt hätten diese Papierbögen eine Höhe von ca. 180m.

DVDs kann man auch doppelseitig bespielen, dann passen 9,4 Gigabyte drauf.

Für doppelseitige DVDs benötigt man aber entweder zwei Laser (einen oben, einen unten) oder einen der die DVD wendet.

Deshalb hat man zwei Schichten auf einer Seite durch eine halbdurchlässige Reflexionsschicht getrennt.

Die Speicherkapazität einer solchen DVD ist mit 8,5 GB jedoch etwas geringer.

Je nach der Justierung des Brennpunkts des Laserstrahls können die beiden Schichten unabhängig voneinander als unterschiedliche Datenregionen ausgelesen werden.

Natürlich geht das mit den zwei Schichen auch auf beiden Seiten (ergibt dann 1/GB Kapazität) aber dann braucht man wieder einen DVD-Wender.

--------------

CD-Player verwenden rote Laser mit einer Wellenlänge von 780 Nanometern,

DVD-Player-Laser arbeiten bei 650 Nanometern.

 

 

nach oben  Startseite