Im Zusammenhang mit CD-Formaten tauchen oft die so genannten "bunten Bücher" auf: Red Book, Yellow Book, Blue Book und so weiter. Die Farben beziehen sich auf die Umschlagfarben der Bücher, in denen die Spezifikationen beschrieben sind.
Der grundsätzliche Aufbau einer CD ist im Red Book standardisiert und beschreibt eine Audio-CD. Im Laufe der Zeit entwickelten hauptsächlich Philips und Sony weitere Sektorformate, die aber aus dem Red Book hervorgehen. Die Unterscheidungsmerkmale der restlichen Colour Books liegen weit gehend in einer erweiterten Fehlererkennung und -korrektur und zusätzlichen Informationen am Anfang des Sektors.
Auf den folgenden Seiten stellen wir die wichtigsten CD-ROM-Formate vor. Die Audio-CD ist im Red Book spezifiziert, die CD-ROM im Yellow Book. Bei der CD-ROM unterscheidet man auf Grund verschiedener Einsatzbereiche und Anwendungen zwischen Mode-1 und Mode-2, CD-ROM/XA und CD-I. Im White Book ist die Video-CD standardisiert und im Blue Book die CD Extra. Die einzelnen Dateisysteme, logischen und beschreibbaren Formate des Orange Book mit PhaseChange- und MO-Technologie stellen wir in einem späteren Artikel vor.
CD-DA - das Red Book
Alle CD-Formate basieren auf der Spezifikation der CD-DA. Das Aufzeichnungsformat ist weiter oben beschrieben und im so genannten Red Book festgelegt. Von den 3234 Byte eines physikalischen Sektors sind 2352 Byte für Nutzdaten vorgesehen. Die verbleibenden Byte dienen der Fehlererkennung und -korrektur oder gehören zum Subcode.
Die Audio-CD funktioniert nach dem CLV-Verfahren. Pro Sekunde liest das Abspielgerät 75 Sektoren. Da Musikinformationen in der Regel mit zwei Stereo-Kanälen, 44,1 kHz und in 16 Bit Tiefe digital gesamplet sind, ergibt das eine Datenübertragungsrate von 2 (Kanäle) x 44100 (Hz) x 16 (Bit) = 1.411.200 Bits pro Sekunde. Das entspricht einer Transferrate von 172,26 KByte/s.
Jedes Musikstück ist in einem Track untergebracht. Die Adressierung erfolgt über Minuten, Sekunden und Sektoren. Sie beinhaltet neben der absoluten Zeit seit dem Anfang des ersten Tracks auch die relative Zeit seit Anfang des aktuellen Tracks. Eine CD kann bis zu 99 Tracks enthalten.
Das Red Book spezifiziert auch die CD+G- und CD+MIDI-Formate als Erweiterungen zur CD-DA. Hierbei handelt es sich um Audio-CDs, bei denen in den R-W-Subchannels Bild-, Text- oder MIDI-Informationen übertragen werden.
CD-ROM - das Yellow Book
Die Speicherung von Computerdaten auf CD ist im Yellow Book standardisiert. Das Yellow Book unterscheidet sich im Hinblick auf den physikalischen Aufbau und der Einteilung der Daten in Frames und Sektoren nicht vom Red Book. Somit kann jedes CD-ROM-Laufwerk auch Audio-Daten lesen.
Außerdem muss bei der CD-ROM im Gegensatz zur CD-DA jeder Sektor einzeln ansprechbar sein. Deswegen stehen am Anfang jedes Sektors auf der CD-ROM 12 Byte zur Synchronisation und vier Header-Byte zur Identifikation des Sektors.
Für Daten legt das Yellow Book zwei Aufzeichnungsverfahren fest. Der Mode-1 benutzt noch zusätzlich Platz für Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturcodes. Beim Mode-2 wird auf diese zusätzliche Sicherheit verzichtet.
CD-ROM Mode-1
Zu den 882 Byte für Fehlererkennung und Fehlerkorrektur, die im Red Book vorgesehen sind, kommen hier zusätzlich 280 Byte hinzu. Diese zweite Sicherheitsebene ist im CD-ROM-Treiber oder in der Firmware des Laufwerks implementiert und heißt LEC für Layered Error Correction. Durch diese zusätzliche Ebene wird die Fehlerquote von 10E-8, die aus CIRC resultiert, auf 10E-12 reduziert. Das bedeutet, dass durchschnittlich pro einer Billion (10E12) übertragenen Byte eines fehlerhaft gelesen wird. Somit liegt die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaft gelesenen Byte pro CD unter 0,1 Prozent.
CD-ROM Mode-2
Bei der CD-ROM Mode-2 wird auf die Layered Error Correction verzichtet. Die Sync- und Header-Byte sind aber auch hier erforderlich, um jeden Sektor einzeln anzusprechen.
Dieser Modus wird mittlerweile nicht mehr verwendet. Wenn im Zusammenhang mit CD-ROM von Mode-2 die Rede ist, bezieht sich das auf CD-ROM/XA oder CD-I.
CD-ROM/XA
Die CD-ROM/XA stellt eine Weiterentwicklung des klassischen CD-ROM Mode-2-Formates dar und ist in einer erweiterten Version des Yellow Book spezifiziert.
Eine CD-ROM/XA kann neben den Audiodaten auch Bilder, Videos, Texte oder andere Daten speichern. Durch die Verwendung des ADPCM-Audio-Formats wird die Audiowiedergabe beim Zugriff auf diese Daten nicht unterbrochen. Damit ist das Format wie geschaffen für Multimedia-CDs.
Es gibt zwei Sektorformate für CD-ROM/XA und CD-I: Form 1 für Computerdaten und Form 2 für komprimierte Audio-, Video-, und Grafikdaten. Das Neue an beiden Formaten sind die acht Subheader-Byte. Der Subheader eines Sektors setzt die Art der darin enthaltenen Datei fest, sowie ob die Datei fortlaufend oder interleaved gespeichert wird.
Die Form 2 bietet im Gegensatz zur Form 1 nur einen LEC-Fehlererkennungscode, keinen zusätzlichen Korrekturcode an.
CD-I
Das CD-I-Format ist im Green Book spezifiziert. Darin wird nicht nur die Sektoraufteilung festgehalten, sondern auch die Eigenschaften der Hard- und Softwarekomponenten. Die CD-I ermöglicht sowohl Red-Book-Audio als auch ADPCM-Audiokodierung sowie MPEG-Videokomprimierung. Als Sektorformat wird je nach Dateninhalt entweder CD-ROM/XA Form 1 oder CD-ROM/XA Form 2 verwendet.
Da die CD-I-Player an Fernseher angeschlossen werden können, orientieren sich die verwendeten Grafikauflösungen an den Fernsehnormen:
Auflösung | PAL | NTSC |
|---|---|---|
| ||
Normale | 384x280 | 384x240 |
Doppelte | 768x280 | 768x240 |
Hohe | 768x560 | 768x480 |
Video-CD - das White Book
Das Video-CD-Format wurde 1993 im White Book spezifiziert. Das Sektorformat entspricht dem der CD-ROM/XA Mode-2 Form 2. Auf einer Video-CD sind bis zu 74 Minuten MPEG-1-komprimiertes Video gespeichert. Die Videodaten sind je nach Herkunftsland im PAL- oder NTSC-Format abgelegt. Video-CDs sind entweder mit CD-I-Playern oder CD-ROM-Laufwerken lesbar. Die Video-CD ist nicht mit der CD-Video der 80er-Jahre zu verwechseln.
CD Extra / Enhanced CD - das Blue Book
Die CD Extra / Enhanced CD-Spezifikation ist seit 1996 im Blue Book festgehalten. Eine CD Extra ist eine Multisession-CD, bei welcher die erste Session Audio-CD-Daten und die zweite Session Daten im CD-ROM/XA-Format enthält. Die Audio-Tracks können in allen CD-Playern abgespielt werden, für die CD-ROM/XA-Daten ist ein entsprechendes CD-ROM-Laufwerk erforderlich.
Das CD Extra-Format ermöglicht etwa Künstlern, dem Käufer neben der Musik auch Bild- und Textmaterial zur Verfügung zu stellen und so einen weiteren Kaufanreiz zu schaffen. Ein Beispiel für eine solche CD ist "4:99" von den Fantastischen Vier.
Ausblick
Die CD hat in den letzten Jahren viel erlebt und ist erwachsen geworden. Anfangs ließen sich nur Musik-Stücke auf eine CD pressen. Der CD-Player gab die einzelnen Lieder mit so klanglosen Namen wie "Track 1" oder "Track 12" wieder. Heute liefern Musiker wie "Iron Maiden" oder "The Watchmen" ihre Audio-CDs mit Videos, Tour-Daten und Bildschirmschonern für den PC aus.
Sonys CD-Text macht es möglich, dass die Songs mit Titel auf dem Display angezeigt werden. Für eine zukünftige Playergeneration erlaubt das CD-Textformat auch die Verwendung von JPEG-kodierten Bildern und Menüs. Und für den asiatischen Mark haben sich die Entwickler was Besonderes einfallen lassen: Sogar die Song-Texte erscheinen dort auf dem Display des CD-Players und der Zuhörer kann in bester Karaoke-Manier mitgrölen. (nha)