DVD-Datencodierung

Aus Gründen der Datensicherheit folgen die Informationen einer DVD nicht sequenziell aufeinander. In einem aufwendigen Prozess werden zusammengehörige Datenpakete über die DVD verteilt. Im Folgenden erklären wir, wie die Nutzdaten in verschiedenen Stufen formatiert werden, bis sie letztendlich auf einer DVD "liegen".

Datenframes

Im ersten Schritt werden die Informationen in einem Datenframe zusammengefasst. Jedes Datenframe besteht aus 2064 Byte. Diese sind in 12 Reihen zu je 172 Byte angeordnet. In der ersten Reihe befinden sich 160 Byte Nutzdaten. Ihnen ist ein Header von 12 Byte vorangestellt. Dessen erste 4 Byte enthalten Informationen zum Beispiel über die Anzahl der Layer und die Reflektionseigenschaften der DVD sowie die Art der Daten ("read-only", Lead-in, Lead-out, Mittelzone, Datenbereich).

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Reed-Solomon Product-Code

Insgesamt besteht jedes Frame aus 2048 Byte Nutzdaten. Die 2048 Byte folgen nicht sequenziell aufeinander, sondern liegen zerstückelt vor. Die Verteilung übernimmt ein Feedback-Shift-Register. Auf den Seiten der Princeton University finden Sie ein kleines Java Applet, das die Funktionsweise eines solchen Registers veranschaulicht.

 

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ECC-Block

Die Daten werden durch Fehlerkorrekturcode verschlüsselt, der unter und hinter die zusammengefassten Frames geschrieben wird.
Im nächsten Schritt wird der ECC-Block gebildet. Dazu werden 16 aufeinander folgende Frames zusammengefasst. Sie sind in 192 Reihen zu je 172 Byte angeordnet. Es entstehen 172 Spalten. An jede der 172 Spalten werden in 16 Zeilen 16 Byte des so genannten Parity of Outer Code ( PO) geschrieben. Aus den 192 Reihen der Frames und den 16 Reihen des PO sind nun insgesamt 208 Reihen entstanden. An diese hängt sich der Parity of Inner Code ( PI) mit 10 Byte an. PO und PI dienen zur Fehlerkorrektur. Die Verschlüsselung der eigentlichen Daten (192 Zeilen mal 172 Spalten) in letztendlich 208 Zeilen mal 182 Reihen nennt man Reed-Solomon Product-Code (RS-PC). Für die Ver- und Entschlüsselung der Daten ist ein spezieller RS-PC-Chip im Laufwerk zuständig. zum Seitenanfang

 

Recording Frame

Im nächsten Schritt entstehen so genannte Recording Frames. Ausgangspunkt ist der ECC-Block, der aus 16 Datenframes zu je 12 Zeilen und den Fehlerkorrekturdaten Parity Inner (PI) und Parity Outer (PO) besteht. Ein Recording Frame entsteht indem man nach 12 Reihen Daten und PI jeweils eine der 16 Reihen des PO setzt. Dadurch entstehen aus den 37856 Byte eines ECC Blocks 16 Recording Frames mit je 2366 Byte. Jeder Recording Frame besteht aus einer Anordnung von 13 Reihen, wobei jede Reihe 182 Byte umfasst. zum Seitenanfang

 

8/16-Modulation

Jedes Byte des Recording Frames besteht aus 8 Bit. Diese werden nun in 16 Bit breite Wörter (Code Words) umcodiert. Bei dem verwendeten Code stehen zwischen zwei Einsen mindestens zwei und höchstens 10 Nullen. Mit Hilfe einer Übersetzungstabelle ("Main Conversation table") und einer Ersetzungstabelle ("Substitution table") werden die Daten moduliert und können später anhand der Tabellen wieder rekonstruiert werden.
Für jedes 8-Bit-Byte enthält die Übersetzungstabelle das zugehörige Code Word und einen Verweis auf das nächste zu ver- oder entschlüsselnde Byte. Im letzten Schritt werden die 16 Bit breiten Wörter in die NRZI-Form gewandelt und als Channel-Bits auf die DVD geschrieben.

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