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Eine alte Spiel-CD, also Compact Disc, ein Film auf DVD oder ein Blu-ray-Film sehen wie einfache Scheiben aus. Trotzdem können sie Musik, Bilder und Programme speichern. Ein passendes Gerät liest die Daten mit Licht aus.
Was ist ein optischer Speicher?
Ein optischer Speicher ist ein Speichermedium, auf dem digitale Daten mit Licht gelesen oder geschrieben werden können. Die Scheibe selbst heißt Datenträger. Das Gerät zum Lesen oder Schreiben heißt Laufwerk.
Im Laufwerk dreht sich der Datenträger. Ein Laser ist eine Lichtquelle, die einen sehr gebündelten Lichtstrahl erzeugt. Das Laufwerk richtet diesen Strahl auf die Scheibe und untersucht das zurückkommende Licht.
- Du erklärst, warum CD DVD und Blu-ray optische Speicher sind.
- Du unterscheidest lesbare und beschreibbare Discs.
- Du beschreibst den Weg vom Laserlicht zu digitalen Daten.
- Du vergleichst CD DVD und Blu-ray.
Eine Musik-CD enthält keine kleinen Lautsprecher. Der CD-Player liest gespeicherte Daten mit einem Laser und wandelt sie wieder in hörbare Musik um.
Optische Speicher bewahren Daten auf einer Scheibe. Ein Laufwerk arbeitet dafür mit Licht.
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Lesen schreiben oder wiederverwenden?
Nicht jede Disc kann auf dieselbe Weise beschrieben werden. Nur lesbar bedeutet: Die Daten sind schon vorhanden und können nicht verändert werden. Das kennst du zum Beispiel von vielen gekauften Film-DVDs.
Einmal beschreibbar bedeutet: Du kannst Daten einmal speichern und danach oft lesen, aber nicht mehr ersetzen. Solche Medien tragen häufig ein R im Namen. Wiederbeschreibbar bedeutet: Daten können gelöscht und neu gespeichert werden. Dafür steht oft RW.
Du sicherst Fotos auf einer DVD-R. Danach kannst du die Fotos ansehen, aber den freien Platz nicht wie bei einem Heft wieder leer radieren. Bei einer DVD-RW kannst du die gespeicherten Daten dagegen löschen und die Disc erneut verwenden.
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ROM steht für nur lesbar. R steht meist für einmal beschreibbar. RW steht meist für wiederbeschreibbar.
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Die Datenspur auf der Scheibe
Eine CD besteht hauptsächlich aus durchsichtigem Kunststoff. Darauf liegen sehr dünne Schichten, die Licht zurückwerfen und die Daten schützen.
Die Daten liegen auf einer Datenspur. Das ist eine lange Linie, die sich wie eine Spirale von innen nach außen windet. Auf der Spur gibt es winzige Vertiefungen. Sie heißen Pits. Die flachen Bereiche zwischen ihnen heißen Lands.
Stell dir vor, du zeichnest eine Schnecke auf Papier, ohne den Stift abzusetzen. Die Linie läuft dabei immer weiter nach außen. Ähnlich verläuft die Datenspur auf einer CD.
Eine gewöhnliche CD hat ungefähr 12 Zentimeter Durchmesser. Ihre eng gewundene Datenspur kann trotzdem mehrere Kilometer lang sein.
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Pits und Lands sind keine sichtbaren Schriftzeichen. Sie bilden eine sehr feine Struktur auf der Datenspur.
Wie werden daraus Nullen und Einsen?
Das Laserlicht wird an der Datenspur zurückgeworfen. Eine Fotodiode ist ein Bauteil, das Licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Das Laufwerk misst, wie sich das zurückkehrende Licht verändert.
Aus den Messwerten erzeugt das Gerät einen Binärcode. Das ist eine Folge aus Nullen und Einsen. Computer speichern Texte, Bilder und Musik in solchen Folgen.
Bei einer CD ist ein wichtiger Punkt besonders spannend: Ein Pit ist nicht einfach immer eine Eins und ein Land nicht einfach immer eine Null. Die CD-Codierung wertet vor allem Übergänge zwischen Pit und Land aus. So kann das Laufwerk die Spur zuverlässig lesen. Andere optische Formate haben eigene technische Einzelheiten.
Der Laser folgt auf einer CD gedanklich dieser Reihe:
Land → Pit → Pit → Land
An den Übergängen verändert sich das gemessene Licht. Das Laufwerk verarbeitet viele solcher Veränderungen zu digitalen Daten.
Der Laser liest keine Wörter und keine Musik direkt. Er misst Lichtveränderungen, die das Laufwerk in Binärcode übersetzt.
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Warum passen auf Blu-ray mehr Daten?
Speicherkapazität beschreibt, wie viele Daten auf einen Datenträger passen. Sie wird oft in Megabyte oder Gigabyte angegeben. Datendichte bedeutet, wie dicht die Daten auf einer Fläche liegen.
CD, DVD und Blu-ray sind ähnlich groß. Ihre Datenstrukturen sind aber unterschiedlich fein. DVD und besonders Blu-ray verwenden Laserlicht mit kürzerer Wellenlänge sowie passende Optik. Dadurch kann das Laufwerk kleinere Strukturen erkennen. Die Spuren können enger liegen und die Scheibe speichert mehr Daten.
Eine CD fasst oft etwa 700 Megabyte. Eine DVD mit einer Datenschicht fasst häufig 4,7 Gigabyte. Eine Blu-ray mit einer Datenschicht fasst häufig 25 Gigabyte. Deshalb eignet sich eine Blu-ray besser für große Filmdateien.
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Mehr Speicherplatz entsteht vor allem durch feinere und dichtere Datenstrukturen, nicht durch eine viel größere Scheibe.
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Stärken und Grenzen
Beim Lesen berührt der Laser die Datenspur nicht. Das nennt man berührungsloses Lesen. Dadurch entsteht beim Abspielen keine Reibung an der Datenspur.
Trotzdem können Kratzer, Hitze, Feuchtigkeit oder beschädigte Schichten das Lesen erschweren. Viele Discs enthalten Fehlerkorrektur. Das sind zusätzliche Informationen, mit denen das Laufwerk kleine Fehler teilweise erkennen und ausgleichen kann.
Ein kleiner Kratzer auf einer CD bedeutet nicht sofort, dass ein Lied ausfällt. Das Laufwerk kann mit Fehlerkorrektur fehlende oder unsichere Daten manchmal ergänzen.
Optische Speicher sind heute oft langsamer und haben weniger Platz als moderne SSDs. Für Filme Musik Spiele oder Archive werden sie trotzdem noch verwendet.
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Zusammenfassung
Ein optischer Speicher ist ein Datenträger wie CD, DVD oder Blu-ray. Ein Laufwerk liest seine Daten mit einem Laser und misst zurückgeworfenes Licht.
Die Daten liegen auf einer spiralförmigen Spur mit winzigen Pits und Lands. Das Laufwerk übersetzt die Lichtveränderungen in Binärcode. CDs, DVDs und Blu-rays können nur lesbar, einmal beschreibbar oder wiederbeschreibbar sein. Blu-rays speichern meist am meisten, weil sie besonders feine und dichte Datenstrukturen nutzen.