30.03.2005, 19:38
C1-Fehler werden definitiv über die zusätzlich abgespeicherten Korrekturworte komplett auskorrigiert, so dass die CD wieder denselben Bitcode an den DA-Wandler liefert wie ohne diese Korrektur. Anschaulich gesprochen kann man sich diesen Korrekturvorgang so vorstellen, dass auf dem Supermarktkasselzettel ein Zahlenwert vom Druckwerk nicht gedruckt wurde, aber durch das Subtrahieren des Rechnungsgesamtbetrages vom (lesbaren) Restbetrag der Rechnung problemlos und völlig eindeutig ermittelt werden kann.
Diesen Redundanzgrad und seine Beschaffenheit (in zusätzlich aus dem Datenstrom ermittelten Paritätsworten) legt man bei Audioübertragungen/-speicherungen nach den Eigenschaften des jeweiligen Übertragungskanales fest. Überfordert man die Korrekturkapazität der zyklischen Redundanzprüfung, muss interpoliert werden, also der Pegelpunkt beim Abreißen des Datenstroms mit demjenigen bei Wiederaufnahme einwandfreien Lesens verbunden werden. Überfordert man auch diese Korrekturebene, besteht nurmehr die Möglichkeit der "Korrektur durch Nullsetzung" also der Unterdrückung des Ausgangssignales.
Durch den auch bei der CD eingesetzten Cross-interleaving-Reed-Solomon-Code zerlegt man in der Abspeicherungsmatrix den Datenstrom so ('kreuz und quer'), dass die Beschädigung des Datenspeichers an einer Stelle viele Datenworte unwesentlich (also via Ebene C1 korrigierbar) und nicht wenige dramatisch (also potenziell nicht mehr korrigierbar) beeinträchtigt. Zudem werden die CRC- (Korrektur- bzw. Paritäts)-Worte an wiederum anderer Stelle abgespeichert, wobei auch die CRC-Abspeicherung ("Cyclic Redundancy Check") zusätzlich dem Interleaving Code unterworfen ist. Eine Veränderung an diesem 'ziemlich stählernen' Bit-Code durch Störungen von außen wird immer als zu korrigierender 'Fehler' erkannt werden, es sei denn, der durch eine von außen kommende Störung entstandene Fehler wurde genau invers zu den Strategien jener Detektionsstrategie in die Übertragungskette eingekoppelt. Das ist angesichts der komplizierten Verhältnisse aber in überschaubaren Zeiten unmöglich.
Im Einzelnen wurde für die CD im Fehlerkorrekturbereich folgendes spezifiziert:
Maximallänge C1-korrigierbarer Fehlerbündel (BER): 4000 Datenbits, entsprechend 2,5 mm Spurlänge)
Maximallänge interpolierbarer Fehlerbündel (BER): 12300 Datenbits, entsprechend 7,7 mm)
Nicht erkannte, falsche Abtastwerte (Clicks): 1 in 750 Stunden
Durch Paritätsworte gesicherte Redundanz: 25 % (25% der Gesamtmodulation einer CD sind demnach ein zweites Mal da.)
Jene zwei Korrekturebenen reichen für Audio-CDs aus, genügen aber für Daten-CDs nicht mehr, wo Programme für die zu gewährleistende Verwendbarkeit absolut fehlerfrei übertragen werden müssen. (Gigantisches Problem der Magnetbandler bei der Diskettenfertigung gewesen. BASF fand sich dabei nach zweckdienlichen Überlegungen plötzlich und unversehens in der Weltspitzenklasse wieder!) Interpolation scheidet hier als 'Korrektur' aus. Man sah hier daher einen erweiterten Standard vor, der eine weitere Ebene vollständiger Korrektur kennt. Daran, dass die Programme gepresster Daten-CDs nahezu ausnahmslos laufen (wenn nicht, liegt das so gut wie immer an etwas anderem), erkennt man die Zuverlässigkeit des Verfahrens. Im Problemfalle genügt ja ein (1) verändertes Bit im Strom, und das Programm wäre nicht mehr lesbar.
Das Korrekturverfahren der CD wurde gewählt, um Korrekturen von Fehlern zu gewährleisten, die nach dem Aufbringen der Modulation auf das Glasmaster auftreten, weshalb auch jede digitale Übertragung bzw. -Speicherung der Bereitstellung ihrer eigenen Fehlerkorrekturstrategien bedarf, um eine Funktion der Übertragung über sich hinaus zu gewährleisten.
Das bedeutete zum Beispiel, dass bei einer Magnetbandspeicherung eines Digitalesignales als Pseudovideosignal (PCM 10, PCM 100, PCM 1600/1610/1630, PCM F-1) niemals das Videoband 'einfach so' mit zwei Videorecordern kopiert werden durfte. Man musste immer den digitalen Datenstrom rekonstruieren, mit Hilfe des zusätzlich ('für'n Notfall') übertragenen CRC-Paritäts-Materials fehlerkorrigieren und konnte erst dann wieder in ein kopierbares Videosignal zurückverwandeln. Immer also musste für die Kopie der 'Digitalprofessor' zwischengeschaltet werden, um einen 100-prozentig einwandfreien Datenstrom zu rekonstruieren. Weiterhin musste bei den eingesetzten Videorecordern peinlich darauf geachtet werden, die Dropout-Kompensation der Videorecorder (Zeilenwiederholung durch Einfügung der Vorgängerzeile des Bildes) abzuschalten, weil dies das komplex-intelligente Cross-interleaving gegebenenfalls soweit durcheinanderbrachte, dass die Korrektur nicht mehr (ausreichend) funktionierte.
(Na ja, andere schreiben Bücher drüber...)
Hans-Joachim
Diesen Redundanzgrad und seine Beschaffenheit (in zusätzlich aus dem Datenstrom ermittelten Paritätsworten) legt man bei Audioübertragungen/-speicherungen nach den Eigenschaften des jeweiligen Übertragungskanales fest. Überfordert man die Korrekturkapazität der zyklischen Redundanzprüfung, muss interpoliert werden, also der Pegelpunkt beim Abreißen des Datenstroms mit demjenigen bei Wiederaufnahme einwandfreien Lesens verbunden werden. Überfordert man auch diese Korrekturebene, besteht nurmehr die Möglichkeit der "Korrektur durch Nullsetzung" also der Unterdrückung des Ausgangssignales.
Durch den auch bei der CD eingesetzten Cross-interleaving-Reed-Solomon-Code zerlegt man in der Abspeicherungsmatrix den Datenstrom so ('kreuz und quer'), dass die Beschädigung des Datenspeichers an einer Stelle viele Datenworte unwesentlich (also via Ebene C1 korrigierbar) und nicht wenige dramatisch (also potenziell nicht mehr korrigierbar) beeinträchtigt. Zudem werden die CRC- (Korrektur- bzw. Paritäts)-Worte an wiederum anderer Stelle abgespeichert, wobei auch die CRC-Abspeicherung ("Cyclic Redundancy Check") zusätzlich dem Interleaving Code unterworfen ist. Eine Veränderung an diesem 'ziemlich stählernen' Bit-Code durch Störungen von außen wird immer als zu korrigierender 'Fehler' erkannt werden, es sei denn, der durch eine von außen kommende Störung entstandene Fehler wurde genau invers zu den Strategien jener Detektionsstrategie in die Übertragungskette eingekoppelt. Das ist angesichts der komplizierten Verhältnisse aber in überschaubaren Zeiten unmöglich.
Im Einzelnen wurde für die CD im Fehlerkorrekturbereich folgendes spezifiziert:
Maximallänge C1-korrigierbarer Fehlerbündel (BER): 4000 Datenbits, entsprechend 2,5 mm Spurlänge)
Maximallänge interpolierbarer Fehlerbündel (BER): 12300 Datenbits, entsprechend 7,7 mm)
Nicht erkannte, falsche Abtastwerte (Clicks): 1 in 750 Stunden
Durch Paritätsworte gesicherte Redundanz: 25 % (25% der Gesamtmodulation einer CD sind demnach ein zweites Mal da.)
Jene zwei Korrekturebenen reichen für Audio-CDs aus, genügen aber für Daten-CDs nicht mehr, wo Programme für die zu gewährleistende Verwendbarkeit absolut fehlerfrei übertragen werden müssen. (Gigantisches Problem der Magnetbandler bei der Diskettenfertigung gewesen. BASF fand sich dabei nach zweckdienlichen Überlegungen plötzlich und unversehens in der Weltspitzenklasse wieder!) Interpolation scheidet hier als 'Korrektur' aus. Man sah hier daher einen erweiterten Standard vor, der eine weitere Ebene vollständiger Korrektur kennt. Daran, dass die Programme gepresster Daten-CDs nahezu ausnahmslos laufen (wenn nicht, liegt das so gut wie immer an etwas anderem), erkennt man die Zuverlässigkeit des Verfahrens. Im Problemfalle genügt ja ein (1) verändertes Bit im Strom, und das Programm wäre nicht mehr lesbar.
Das Korrekturverfahren der CD wurde gewählt, um Korrekturen von Fehlern zu gewährleisten, die nach dem Aufbringen der Modulation auf das Glasmaster auftreten, weshalb auch jede digitale Übertragung bzw. -Speicherung der Bereitstellung ihrer eigenen Fehlerkorrekturstrategien bedarf, um eine Funktion der Übertragung über sich hinaus zu gewährleisten.
Das bedeutete zum Beispiel, dass bei einer Magnetbandspeicherung eines Digitalesignales als Pseudovideosignal (PCM 10, PCM 100, PCM 1600/1610/1630, PCM F-1) niemals das Videoband 'einfach so' mit zwei Videorecordern kopiert werden durfte. Man musste immer den digitalen Datenstrom rekonstruieren, mit Hilfe des zusätzlich ('für'n Notfall') übertragenen CRC-Paritäts-Materials fehlerkorrigieren und konnte erst dann wieder in ein kopierbares Videosignal zurückverwandeln. Immer also musste für die Kopie der 'Digitalprofessor' zwischengeschaltet werden, um einen 100-prozentig einwandfreien Datenstrom zu rekonstruieren. Weiterhin musste bei den eingesetzten Videorecordern peinlich darauf geachtet werden, die Dropout-Kompensation der Videorecorder (Zeilenwiederholung durch Einfügung der Vorgängerzeile des Bildes) abzuschalten, weil dies das komplex-intelligente Cross-interleaving gegebenenfalls soweit durcheinanderbrachte, dass die Korrektur nicht mehr (ausreichend) funktionierte.
(Na ja, andere schreiben Bücher drüber...)
Hans-Joachim