Was passiert beim Brennen einer CD?
CD-Herstellung
Die Herstellung der CD unterscheidet sich nur minimal von der Schallplatte: Auf die Master-CD mit den Erhöhungen und Vertiefungen wird das Trägermaterial aufgetragen. Anschließend wird auf der Oberseite mit den Pits und Lands eine Reflektionsschicht aus Aluminium aufgedampft und schließlich mit einem UV-beständigen Schutzlack versehen. Die Pits und Lands sind also nur durch die Reflektionsschicht und den Schutzlack geschützt, weshalb die Oberseite entgegen der landläufigen Meinung deutlich empfindlicher ist als die Unterseite.
Der Abtast-Laser wird beim CD-ROM-Lauferk so fokusiert, dass die Vertiefungen (Pits) das Licht anders reflektieren als die Erhöhungen (Lands). Daran erkennt das Laufwerk Eins und Null. Zudem kommt eine Fehlerkorrektur zum Einsatz, die im Falle von Verkratzen oder Verschmutzen der CD die Daten noch in weiten Grenzen rekonstruieren kann.
Organische Zwischenschicht
CD-Brenner müssen also in den Rohlingen die Pits mittels Laser generieren. Dazu hat man den Aufbau der CD geringfügig geändert. Wie in Abbildung 1 zu sehen, gibt es nun eine dritte, organische Schicht, die zwischen Träger-Substrat und Reflektionsschicht eingebettet ist.
Abb. 1: Aufbau einer CD-R: Das Polycarbonat-Substrat dient hauptsächlich der mechanischen Stabilität, erst die organische Schicht mit den vorgefertigten Spuren (Grooves) nimmt die Daten in Form von Vertiefungen (Pits) auf. Die Reflektionsschicht besteht meist aus Gold oder Silber.
In der organischen Schicht, oft als Dye-Layer bezeichnet, gibt es eine Art Vorformatierung. Dabei handelt es sich um eine Spur (Groove oder Pregroove), an der sich der CD-Brenner förmlich entlang hangelt. Das Groove dient unter anderem als Rückmeldung über die Geschwindigkeit, mit der der Laser aktuell über die CD-Oberfläche streicht. Dies ist entscheidend, da die CD von innen nach außen gedrosselt werden muss, um die Schreibgeschwindigkeit konstant zu halten.
Gold und Silber lieb ich sehr...
In der organischen Schicht wirft der Laser beim Brennen nun kleine Blasen auf, die genau wie Pits den Abtast-Laser entsprechend reflektieren. Leider kommen nicht alle Laufwerke mit allen CD-Rohlingen klar. Bedingt durch die organische Schicht ist der Anteil des reflektierten Laser-Lichts deutlich geringer als in gepressten CDs. Deshalb kommen auch hochwertige Reflektionsmaterialien -- meist Gold oder Silber -- zum Einsatz, um die Lichtausbeute beim Lesen so hoch wie möglich zu halten. Kann ein altes CD-ROM oder ein alter CD-Player eine CD-R nicht lesen, hilft es oft, einfach eine andere Rohling-Sorte auszuprobieren. Heute haben sich die CD-Rs mit blauer organischer Schicht und Silber als Reflektionsschicht durchgesetzt, bei ihnen ist die Lichtausbeute vergleichsweise hoch.
Eine oft unterschätzte Eigenschaft ist die vom Hersteller angegebene minimale und maximale Brenngeschwindigkeit einer CD. So sind moderne 12x-Rohlinge nicht von 2x-Brennern zu beschreiben, umgekehrt kann man 2x-Rohlinge nicht zuverlässig mit 12-facher oder gar 16-facher Beschleunigung brennen. Der Grund liegt im Aufbau der organischen Schicht. Die Stärke der Laser ist auf wenige Milliwatt begrenzt, und je höher die Brenngeschwindigkeit ist, desto geringer wird die Einwirkung des Lasers auf das jeweilige Pit. Deshalb verbrennt ein 2x-Brenner das 12x-Medium förmlich, während der 16x-Brenner beim 2x-Medium fast keine Wirkung erzielt.
Noch problematischer hinsichtlich der optischen Eigenschaften sind die wiederbeschreibbaren CD-RW. Hier ist die organische Schicht deutlich dicker als bei den CD-R, im Gegensatz zur CD-R lassen sich die Pits aber wieder "ausbügeln". Ältere CD-Player kommen mit CD-RW meist nicht zurecht.
Und BURN-Proof?
Die Daten einer CD-R müssen laut Spezifikation am Stück geschrieben werden. Ein Grund dafür ist, dass sich beim Ausbilden der Blasen im Rohling die optischen Eigenschaften leicht verändern. Wird nun der Datenstrom unterbrochen, kann nicht unmittelbar hinter dem letzten Pit weiter gemacht werden. Zudem fehlen die Informationen, wo genau der Brennvorgang beendet wurde, auch ist eine Positionierung des Lasers nicht vorgesehen.
Bei Burn-Proof-Brennern wurde dafür ein zusätzlicher Controller eingebaut, der den Schreibpuffer stets überwacht. Unterschreitet der Puffer eine Mindestgrenze, schreibt der Brenner noch das letzte Datenpaket auf den Rohling und schaltet den Laser ab, ohne ihn weiter zu bewegen. Die Position auf der CD wird zudem gespeichert. Sind wieder genügend Daten vorhanden, wird mit einem Abstand von etwa 20 Mikrometern weiter geschrieben. Dabei wird die Fehlerkorrektur der CD-Laufwerke ausgenutzt, sie ist in der Lage, deutlich größere "Störungen" zu meistern.
Da der Laser während der Brennpause nicht bewegt wird, ist es wichtig, in der Zeit die CD zum Beispiel nicht per Not-Auswurf zu entnehmen. Selbst Erschütterungen können problematisch sein. Auch der verwendete Rohling spielt eine Rolle, je nach verwendeter organischer Schicht ist der Abstand möglicherweise nicht ausreichend.
Um BURN-Proof oder ähnliche Techniken wie zum Beispiel JustLink von Ricoh einsetzen zu können, muss auch die Brenn-Software mitspielen. Unter Linux kommen hier nur cdrecord und cdrdao in Frage. Beide unterstützen aktuell jedoch nur BURN-Proof. Für die meisten Anwender wird ein Standard-Brenner ohne BURN-Proof jedoch ausreichen -- so lange man sich während des Brenn-Vorgangs nicht noch Videos ansieht, sollten heutige PCs schnell genug sein.
(Quelle: Linux New Media AG, Mirko Dölle)
Verfasser: Malte Köhne, 08/2002
