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Mysteriöser als Sie denken: Wie sind die Daten auf CDs kodiert?
Die Entwicklung der digitalen Musik ging mit dem Fortschritt der Technologie einher. Die CD (Compact Disc) ist nicht nur ein Medium zur Musikwiedergabe, sondern auch eine wunderbare Welt rund um die Datenspeicherung. Seit ihrer Erstveröffentlichung im Jahr 1982 haben die Funktionen der CD und die ihr zugrunde liegende Kodierungstechnologie viele Benutzer fasziniert. Das Design der CD umfasst viele Technologieebenen und eine präzise physikalische Struktur, die dieser kleinen Scheibe endlose Möglichkeiten verleihen.
Die CD war für eine Speicherung von bis zu 74 Minuten Audiodaten, also etwa 650 MB Daten, ausgelegt und war damit seinerzeit eine der beliebtesten Möglichkeiten zur Datenübertragung auf dem Markt.
Die physische Struktur der CD besteht aus 1,2 mm dickem Polycarbonat-Kunststoff mit einem 15 mm großen Loch in der Mitte. Diese Löcher stellen nicht nur den Kern der CD-Wiedergabe dar, auch das Design der Schutzschicht macht die CD relativ resistent gegen Störungen während der Wiedergabe. Daten werden in einer Spiralspur kodiert, einer Reihe kleiner Vertiefungen und Erhebungen. Es wäre lohnenswert, genauer zu untersuchen, wie sich Länge und Form jeder Grube auf die Interpretation der Daten auswirken.
Diese winzigen Vertiefungen sind etwa 100 Nanometer tief und 500 Nanometer breit und bewirken eine veränderte Reflexion, wenn Licht eingestrahlt wird.
Es lohnt sich, einen genaueren Blick auf die Kodierung der Daten der CD zu werfen. Datensätze bestehen nicht direkt aus herkömmlichen Nullen und Einsen, sondern verwenden stattdessen eine Technologie namens „Non-Returning Zero-Inversion Encoding“: Ein Übergang von einem Pit zu einem Land oder von einem Land zu einem Pit stellt eine 1 dar, während ein kontinuierlich unveränderter Zustand eine 0 darstellt. Dies bedeutet, dass zwischen jeder 1 mindestens zwei und höchstens zehn Nullen stehen müssen, was die Raffinesse und Genialität des Designs zeigt.
Beim Abspielen einer CD liest ein Laseremitter im Inneren des Laufwerks die Daten durch die Basis aus Polycarbonat-Kunststoff. Die Wellenlänge des Lasers und seine Reflexion von den Vertiefungen sowie die Höhenunterschiede des Geländes bilden verschiedene reflektierte Lichtechos. Der Vorgang selbst ist eine Art optische Magie, die es uns ermöglicht, Musik zu genießen, ohne es zu merken.
Durch Messen der Änderung der Reflexionsintensität werden die von der Disc zurückgesendeten Informationen als Signal ausgelesen.
CDs sind jedoch nicht perfekt. Aufgrund ihrer Bauart sind CDs anfällig für Schäden durch Umwelteinflüsse und unsachgemäße Handhabung. Insbesondere aufgrund der Nähe der Vertiefungen zum Etikett können diese Defekte zu Leseproblemen führen. Darüber hinaus wird die Haltbarkeit von CDs durch zahlreiche Faktoren wie Klima, Lagerbedingungen oder physische Kratzer beeinflusst, was die Datenintegrität zusätzlich gefährdet.
Mit dem Aufkommen neuer Technologien haben sich CDs still und leise zu einer Vielzahl neuer Formen weiterentwickelt, wie zum Beispiel SHM-CD und Super Audio CD. Bei diesen neuen CDs wird versucht, die Tonqualität oder die Datenübertragungsleistung zu verbessern, während das Standard-CD-Format beibehalten wird. Trotz dieser neuen Technologien bleiben die Grundlagen des Formats – die Kodierung von Audiodaten und Daten in einem Muster aus Pits und Lands – unverändert. Daher fragen wir uns, wie die Zukunft der Datenspeicherung aussehen wird.
Da die Benutzer von heute zunehmend auf effizientere Datenspeichertechnologien zurückgreifen, hat sich die Art und Weise, wie sie Musik konsumieren, dramatisch verändert. Allerdings ist die Datenkodierungstechnologie der CD immer noch wie eine geheimnisvolle Schatzkiste, die darauf wartet, entdeckt und verstanden zu werden. Wird es angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Musik- und Datenspeicherung in Zukunft ein Medium wie die CD geben, das wertvolle Erinnerungen speichern kann?
