Integration der DVD-Technologie in einen Studiokomplex des SWR Baden-Baden

Diplomarbeit von Jens Schulz

Zusammenfassung:

Seit geraumer Zeit werden in den verschiedenen Rundfunk- und Fernsehanstalten vermehrt computerbasierte Systeme eingesetzt. Die meist zur Editing- und Nachbearbeitung genutzten Systeme waren bis vor kurzem nur Insellösungen. Aufgrund der nun stärker einsetzenden Vernetzung der einzelnen Schnittsysteme und der serverbasierten Playout-Stationen wird der Schritt, den man beim Hörfunk bereits getätigt hat, immer mehr auch für eine Fernsehanstalt interessant. Nicht zuletzt hängt vieles von den hervorragenden Datenreduktions-Algorithmen ab, die es ermöglichen, die Bildinformationen enorm zu komprimieren. Die Reduktionsalgorithmen und -techniken sind mittlerweile so gut, dass kaum die Bildqualität darunter leidet. Daraus ergeben sich vermehrt Anwendungen im Bereich der schmalbandigen Internetverbindungen. Aus diesem Grund und aus der bereits fast abgeschlossenen Umstellung auf eine digitale Übertragungs- und Aufzeichnungstechnik verschmilzt die Computer- und Fernsehtechnikwelt immer mehr.

Diese Überschneidung wird noch wesentlich verstärkt und vorangetrieben durch den Einsatz des wahrscheinlich populärsten Datenträgers der Welt, der Digital Versatile Disc (DVD). Der Name dieser 12 cm großen Scheibe verrät schon die Vielfältigkeit ihrer Verwendung und wird deswegen zur Speicherung und Verteilung von Video-, Musik-, Daten- und Multimedia-Anwendungen eingesetzt. Die DVD ist das optimale Medium, um dieses Zusammenwachsen der beiden Techniken weiter voran zu treiben. Im Bereich der Cosumer-Elektronik gibt es täglich viele Angebote, die das Medium DVD stärker auf dem Massenmarkt etablieren sollen. Aufgrund einer hohen Bild- und Tonqualität überragt die DVD in dem Consumer-Marktsegment das Video Home System (VHS) und wird dieses in absehbarer Zeit vollständig verdrängen. Aber auch die Musik-CD sowie CD-ROMs und PC-Wechselplatten könnten gegenüber der DVD in den Hintergrund treten.

Im Bereich der professionellen Nutzung hinkt die Verbreitung der DVD-Technik etwas hinterher, aber hier werden auch höhere Anforderungen an solche Systemkomponenten gestellt. Dennoch gibt es auch auf dem professionellen Broadcastmarkt etliche Anwendungen, die die hohe Speicherdichte und das ausgezeichnete Format der DVD nutzen könnten. Der Südwestrundfunk (SWR) möchte mit diesem auf den DVD-Files basierendem Serverkonzept erste Erfahrungen sammeln und den Produktionsprozess in mehrerlei Hinsicht weiter optimieren, dabei spielen Produktionskosten, sowie Arbeitszeitaufwendungen eine wesentliche Rolle.

Inhaltsverzeichnis:

	Vorwort	7
TEIL 1:	Grundlagen der DVD-Technik
1.	Einführung in die Thematik	10
1.1	Herkunft der DVD	10
1.2	Verwendungszweck einer DVD	11
1.3	Das DVD-Forum	12
1.4	DVD-Format-Spezifikation	14
2.	Physikalischer Aufbau einer Disc	16
2.1	Physikalische Abmessungen	16
2.2	Pits und Lands	17
2.3	Daten-Layer	18
2.4	Disc-Typen	19
2.5	Schichtaufbau einer DVD	21
2.6	Physikalische Eigenschaften einer DVD-Disc	23
2.6.1	Umgebungsbereich	23
2.6.2	Haltbarkeit	24
2.6.3	Reflexionsfähigkeit	24
3.	Datenformatierung der Disc	25
3.1	Aufteilung einer Disc	25
3.2	Anfangs-, Mittel- und Endbereich	25
3.2.1	Lead-in-Bereich	25
3.2.2	Middle- und Lead-out-Bereich	27
3.3	Datenbereich (User-Data)	27
3.3.1	Modulation	29
3.3.2	Fehlererkennung und Fehlerkorrektur	30
3.4	Das Datei-System	31
4.	Prerecorded DVD	33
4.1	DVD-ROM	33
4.2	DVD-Video	33
4.2.1	Video-Spezifikation	33
4.2.2	Audio-Spezifikation	35
4.2.3	Features einer DVD-Video	39
4.2.4	Kopierschutz	42
4.2.4.1	Analog Protection System	42
4.2.4.2	Content Scrambling System	43
4.2.4.3	Content Protection für Recordable Media	43
4.2.4.4	Copy Generation Management	44
4.2.4.5	Wasserzeichen	45
4.2.4.6	Digital Transmission Content Protection	45
4.2.4.7	High-Bandwidth Digital Content Protection	45
4.2.5	Struktur einer DVD-Video	46
4.2.5.1	Benutzer- Inhaltstruktur	46
4.2.5.2	Interne physikalische Inhaltsstruktur	46
4.2.5.3	Interne logische Inhaltsstruktur	48
4.3	DVD-Audio	52
4.3.1	Audio-Spezifikation	53
4.3.2	Features einer DVD-Audio	54
4.3.3	Kopierschutz	55
4.3.4	Struktur einer DVD-Audio	55
4.3.4.1	Benutzer-Inhaltsstruktur	55
4.3.4.2	Interne physikalische Inhaltsstruktur	56
4.3.4.3	Interne logische Inhaltsstruktur	57
4.4	Hybrid DVD	58
5.	Recordable DVD	60
5.1	DVD-R Authoring	60
5.2	DVD-RGeneral	60
5.3	Prinzip der Datenspeicherung	61
6.	Rewriteable DVD	62
6.1	Phase-Change Technologie	62
6.2	DVD-RW und DVD+RW	63
6.3	DVD-RAM	65
6.3.1	Fehlermanagement	66
6.3.2	Datenzone	67
6.3.3	Sektor-Format	68
6.3.3.1	Header Format	69
6.3.4	Aufnahmeverfahren	69
7.	Herstellungsprozeß	71
7.1	Premastering im DVD-Studio	71
7.1.1	Projekt-Plannung	71
7.1.2	Bit-Budgetierung	72
7.1.3	Vorbereitung des Ausgangsmaterial	74
7.1.3.1	Video-Encoding	74
7.1.3.2	Audio-Encoding	75
7.1.4	Authoring	75
7.2	Vervielfältigung im Presswerk	78
7.2.1	Glas-Mastering	78
7.2.2	Galvanik	79
7.2.3	Replikation	79
7.2.4	Labeldruck	80
7.2.5	Konfektionierung und Packaging	80
8.	Hardware zur Nutzung von DVD-Disc	83
8.1	Wichtige Funktionseinheiten der Hardware	84
8.1.1	Laser-Abtasteinheit	84
8.1.2	Signalverarbeitung	85
8.1.3	Der Track Buffer	86
8.2	Verschiedene DVD-Geräte	86
8.2.1	DVD-Laufwerke	86
8.2.2	DVD-Brenner	86
8.2.3	DVD-Video-Player	87
8.2.4	DVD-Audio-Player	87
8.2.5	DVD-VideoRecorder	88
9.	Vergleich verschiedener Systeme	90
9.1	Video-CD, Super Video-CD und DVD	90
9.2	Laserdisc und DVD	90
9.3	VHS-Kassette und DVD	91
TEIL II:	Entwicklung eines Software-Tools
1.	Einführung in die Software-Entwicklung	94
2.	DirectX	95
2.1	Component Object Model	96
2.2	Objekte und Interface	97
2.3	Globally Unique Identifier	97
2.4	Direct Show	98
2.4.1	Software Bausteine	98
2.4.2	DVD-Applikation	100
2.4.2.1	Interfaces	102
2.4.2.2	Strategien für bestimmte Programmteile	104
3.	Die Entwicklungsumgebung	106
4.	Das DVD-Tool	109
4.1	Aufbau des Software-Tools	109
4.2	Programmablauf	113
4.3	Wichtige Details zur Programmierung	114
5.	Verfügbare Software	117
5.1	Professionelle Software-Programme	117
5.1.1	SURVEYOR	117
5.1.2	MPROBE	117
5.2	Download Software aus dem Internet	118
5.2.1	DVD Genie 3.81	118
5.2.2	Drive Info 1.1	118
5.2.3	Bbmpeg 1.22	118
5.2.4	MP3Yam 1.02	118
5.2.5	Y-Tool 0.96	119
5.2.6	PowerDVD 3.0	119
5.2.7	WinDVD 2.3	119
5.2.8	Hyper Snap-DX Pro 4.01.09	119
5.2.9	Flask MPEG 0.594	119
5.2.10	Glad DVD 1.71	120
5.2.11	Snoop DVD	120
TEIL III:	Integration des DVD-Playout-Server
1.	Einführung in die Studio-Planung	122
2.	Interessen des Südwestrundfunk	123
2.1	Gründe für die Anschaffung	123
2.2	Technische Anforderungen an das System	124
2.3	Meßtechnische Überprüfung	125
3.	Einbindung des DVD-Playout-Servers	127
3.1	Bildspeicher	127
3.2	DVD-Playout-Server	128
3.2.1	Details zum Servers	129
3.2.2	Probleme des Servers	129
3.2.2.1	Hardware-Probleme	130
3.2.2.2	Software-Bugs	132
3.3	Integration in den Studiokomplex 5/6	134
3.4	Generierung der VOB-Dateien	136
3.4.1	FAST Silver Schnittsystem	136
3.4.2	Bildmaterial-Abschätzung	138
	Schlusswort	139
TEIL IV:	Anhang
	Anhang A	141
	DVD-Forumsmitglieder	141
	Physikalische Parameter einer DVD	146
	DVD-Format Vergleich	147
	DVD-RAM Standard Versionen	148
	Anhang B	149
	Microsoft Foundation Class Bibliothek	149
	Anhang C	150
	Anschlußübersicht des DVD-Playout-Servers	150
	Anschlußübersicht des Bildspeicher-System	151
	Liste mit Problemen des DVD-Playout-Server	152
	Messung des Augendiagramms des SDI-Videoausgang	154
	Messung des SDI Format des SDI-Videoausgang	155
	Messung des Augendiagramms des AES/EBU-Audioausgang	156
	Messung des Jitters am AES/EBU-Audioausgang	157
	Anhang D	158
	Literaturverzeichnis	158
	Abkürzungsverzeichnis	162
	Abbildungsverzeichnis	166
	Tabellenverzeichnis	169