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LaserDisc (LD) - Optische Aufzeichnungsverfahren

Inhaltsverzeichnis

2.1. LaserDisc (LD)

Abb. 2.1.0: Logo Laser Disc
Abb. 2.1.0: Logo Laser Disc [1]

Die LaserDisc ist eine Entwicklung aus den späten 1970er Jahren. Es ist das erste kommerziell vertriebene Video-Wiedergabesystem mit einem optischen Massenspeicher. Philips hatte dieses System mit MCU, einem amerikanischen Plattenhersteller, zur Marktreife gebracht. Es war gedacht, das System nicht nur als Videoabspieler für den Heimgebrauch zu vermarkten, sondern auch als elektronischen Katalog, für Präsentationen in Verkaufsräumen und Museen, Schulungen (z.B. Verkäuferschulungen bei GM/Cadillac) und andere Zwecke anzubieten. Die MCU/Philips-Kooperation war allerdings nicht sehr erfolgreich und wurde nach einigen Jahren beendet. Zitat von Kees A. Schouhamer Immink (einem "Mitvater" der CD) in "The CD Story": "And then came the launch of Laservision in 1975, which was a monumental flop. It flopped hugely, ... . After two years the Philips management decided to throw in the towel, and withdraw it from the market..."

Die japanische Firma Pioneer übernahm das System 1977 und entwickelte die LaserDisc zum massenmarktfähigen Produkt weiter. In den USA und in Japan konnte die LaserDisc unter verschiedenen Namen (LaserVision, Laser VideoDisc, DiscoVision) in bis zu 10% der Haushalte vordringen. In Europa hat die LaserDisc keine große Rolle gespielt. Pioneer produzierte LaserDisc-Geräte bis die Technologie in den späten 80ern von der DVD abgelöst wurde.

2.1.1. Das Medium

Abb. 2.1.1: Aufbau einer Laserdisc (nicht maßstäblich)
Abb. 2.1.1: Aufbau einer Laserdisc (nicht maßstäblich)

Das Speichermedium sind steife Scheiben von 30 cm, 20 cm oder (selten) 12 cm Durchmesser (CDV). Eine  LaserDisc besteht aus zwei, je 1,2mm starken, miteinander verklebten, aluminiumbeschichteten Kunststoffscheiben (Acryl). Auf jeder der Scheiben befindet sich eine einzige spiralförmige Spur. Der Spurabstand beträgt ca. 1,6 µm. Die Spur selber besteht aus ovalen Vertiefungen (pit in lands) in einem Abstand ca. 1,3 µm zueinander.

Prinzip der Aufzeichnung

Abb. 2.1.2: Kodierung des Laser-Signals
Abb. 2.1.2: Kodierung des Laser-Signals

Das Videosignal ist unkomprimiert analog in einer Puls-FM gespeichert. Das Audiosignal ist, abhängig von der Gerätegeneration, analog oder digital gespeichert. Vereinfacht dargestellt, liegt die Videoinformation im Abstand der Mitten der Vertiefungen zueinander, die Audioinformation liegt in der Differenz der Pit/Land-Länge (Abb.2.1.2).
Abbildung 2.1.2 zeigt die Stufen der Signalverarbeitung  um den Master für eine LaserDisc zu erstellen. Zunächst wird das Videosignal per Frequenzmodulation einem Hochfrequenzträger (8,3 MHz, ca. 2 MHz Hub) aufgeprägt. Die FM gewährleitet eine stabile Signalamplitude unter allen Bedingungen.
Analoge Audioinformationen werden getrennt nach Kanälen auf eigenen FM-Subträgern (2,3MHz /2,8MHz) addiert.
Digitale Audioinformation wie PCM oder DTS/Dolby Digital (nur bei NTSC) werden dem Bildträger einfach überlagert. Dieses kombinierte Signal wird in einem Begrenzer zu einer Pulsweitenmodulation umgewandelt. Die PWM steuert einen starken Gas-Laser an, der die Pits in einen Glassmaster brennt. Der Glassmaster dient als Basis für die in der Produktion der LaserDisc werdenden Spritzformen ("Stempel").

Aufzeichnungsverfahren und Spielzeit

Die Spielzeit einer LaserDisc ist abhängig vom Disk-Durchmesser, der Konstruktion der Disk (einseitig oder zweiseitig) und dem verwendeten Auszeichnungsverfahren (CAV oder CLV).
Im CAV- (Constant Angular Velocity) Verfahren rotiert die Disk mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1500 U/min. Pro Umdrehung wird ein Vollbild wiedergegeben. Die Kapazität einer 30 cm-Platte reicht für ca. 36 Minuten Video pro Seite. Das Besondere an diesem Modus ist, dass neben dem normalen Schnellen Suchlauf auch ein Suchlauf mit variablen Geschwindigkeiten bis zur Zeitlupe und eine Standbildwiedergabe (ohne digitalen Bildspeicher!) möglich war. Nachteil dieses Aufzeichnungsverfahren ist die beschränkte Aufnahmezeit einer Disk und die lauten Betriebsgeräusche des Players.
Im CLV- (Constant Linear Velocity) Verfahren wird die Disk mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10,74 m/s ausgelesen. Der Auslesevorgang beginnt mit 1500 U/min innen in der Spur und endet mit ca. 500 U/min außen in der Spur. Das bei diesem Verfahren innen in der Spur zwar auch nur ein Vollbild pro Umdrehung passte, sich aber außen in der  Spur drei Bilder befanden, war die Speicherdichte auf einer CLV-Disk wesentlich höher als bei CAV. Mit über 63 Minuten Spielzeit pro Seite finden auch lange Spielfilme Platz auf einer Disk. Variabler Suchlauf und Standbild ist bei diesem Verfahren (zumindest bei frühen Geräten ohne digitalen Halbbildspeicher) nicht möglich.

Abb. 2.1.3: LaserDisc mit CAV-Aufzeichnung (Quelle: LaserDisc F.A.Q von Bob Niland)
Abb. 2.1.3: LaserDisc mit CAV-Aufzeichnung (Quelle: LaserDisc F.A.Q von Bob Niland)

Beim CAV-Verfahren wird pro Umdrehung ein Bild aufgezeichnet. Auf der Vergrößerung der Oberflächenstruktur einer CAV-Disk werden in der rechten Bildhälfte die Vertikal-Synchronsignale sichtbar. Die hellen nach außen gehenden Strahlen in der linken Bildhälfte sind die Horizontal-Synchronsignale.

Abb. 2.1.4: LaserDisc mit CLV-Aufzeichnung (Quelle: LaserDisc F.A.Q von Bob Niland)
Abb. 2.1.4: LaserDisc mit CLV-Aufzeichnung (Quelle: LaserDisc F.A.Q von Bob Niland)

Auch CLV-LaserDiscs haben aus Kompatibilitätsgründen immer ein Lead-In (Startbereich am Anfang der Spur) im CAV-Format. In diesem Bereich jeder Disk ist beschrieben von welchen Typ die jeweilige Disk ist. So kann der Player selber herausfinden, welches Leseverfahren zur Anwendung kommen muss. Nach dem Lead-In-Bereich löst sich die geordnete sichtbare Struktur schnell auf.

2.1.2 Wiedergabe

Anfangs wurde die Spur mit einem gelb-orange (632nm) Helium-Neon Gas-Laser ausgelesen, in späteren Jahren wurden Infrarot-Halbleiterlaser verwendet. Der Laser Pickup von vielen LaserDisc-Player weisen neben den Fokus- und Trackingaktuatoren meist noch einen Aktuator/ Servokreis auf, der die Senkrechtstellung des Pickups zur Disk optimieren soll. Dies ist notwendig, da das Videosignal ja analog auf der Disk gespeichert ist und somit eine Fehlerkorrektur wie bei digitalen Medien nicht möglich ist. Größere Trackingfehler und oder eine Neigung des Pickups führen zu einem Übersprechen der benachbarten Spuren. Dieses macht sich als Bildstörung (Geisterbilder) bemerkbar.

Abb. 2.1.5: Laser-Abtaster in einem LaserDisc-Gerät
Abb. 2.1.5: Laser-Abtaster in einem LaserDisc-Gerät [4]

Wiedergabequalität

Die Video-Wiedergabequalität von LaserDiscs ist mit einer Auflösung von 640 Pixeln ("Zeilen") horizontal im Vergleich zu anderen typischen Videoquellen (VHS: 320 Pixel, S-VHS: 530 Pixel, DVD: 720 Pixel) sehr gut. Voraussetzung ist natürlich, dass das TV-Gerät diese hohe Qualität überhaupt anzeigen kann und die Verbindung der Geräte über S-Video oder RGB erfolgt. Als typische Systemfehler können Flächenflimmern und Geisterbilder durch Übersprechen von Nachbarspuren festgestellt werden.
Auch die Audio-Wiedergabequalität der LaserDisc ist sehr gut. In der PAL-Version können entweder zwei analoge Audiosignale (Rechts/Links oder Mono) oder ein digitales Signal in linearer PCM (44,1kHz) wiedergegeben werden. NTSC-Geräte verfügten teilweise auch über Dolby Digital (AC-3) und auch DTS.

Die für seine Zeit hervorragenden Wiedergabeeigenschaften ließen bald einen regelrechen Kult um die LaserDisc entstehen. Um die Vorzüge der LaserDisc in vollen Umfang nutzen zu können, waren adäquate TV-Geräte und Soundsysteme notwendig. Die Geräte und auch die Disks selber waren recht teuer und daher wurde das System überwiegend von High-End-Usern verwendet.

Die letzte LaserDisc wurde im September 2001 in Japan veröffentlicht (Quelle: wikipedia.de).

REFERENZEN

Abbildungen:

[1] Das LaserDisc Logo ist ein Warenzeichen der Philips N.V. und Panasonic, Quelle: via Wikimedia Commons" Lizenz: Public Domain:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ALaser_Disc.svg

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[4] Gerätefoto: Copyright Samuel M. Goldwasser Lizenztext:
Preface
Author and Copyright
Author: Samuel M. Goldwasser For contact info, please see the Sci.Electronics.Repair FAQ Email Links Page. Copyright ©; 1997-2013 All Rights Reserved Reproduction of this document in whole or in part is permitted if both of the following conditions are satisfied:
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