DVD-Audio

Die DVD-Audio ist eine DVD-Variante, die zur Wiedergabe von Musik dient. Sie gilt als ein Nachfolger der Audio-CD (Compact Disc).

Aufbau der DVD-Audio

Eine DVD-Audio ist eine DVD-ROM, die in einem speziellen Unterverzeichnis (AUDIO_TS) gewisse Dateien mit einer vorgegebenen Struktur (AOB-Dateien) enthält und auf einem DVD-Audio-Spieler abgespielt werden kann.
Diese Daten enthalten nichtdatenreduzierte Audiosignale und Standbilder.

Eine DVD-Video ist eine DVD-ROM, die in einem speziellen Unterverzeichnis (VIDEO_TS) gewisse Dateien mit einer vorgegebenen Struktur (VOB-Dateien) enthält und auf einem DVD-Video-Spieler abgespielt werden kann.
Diese Daten enthalten nichtdatenreduzierte oder datenreduzierte Audiosignale, Stand- oder Bewegtbilder sowie optionale Untertitel.

Eine Hybrid-DVD enthält sowohl einen DVD-Audio- wie einen DVD-Video-Teil und ist damit sowohl auf DVD-Video-Playern wie auf DVD-Audio-Playern abspielbar. Praktisch alle DVD-Audio im Handel sind Hybride.

Geschichte

Entwicklungsziel
Knacken des Kopierschutzes und Verzögerungen ...
Konkurrenten
Probleme beim Marketing:

Dass (noch) keine prominenten Befürworter in Erscheinung getreten sind, mag ein Grund dafür sein, dass das Format bis jetzt ein Stiefmütterchendasein fristet. So war es Anfang der 1980er Jahre Herbert von Karajan, der der Audio-CD den Weg zum Ruhm "freidirigierte".

Unterschiede in den Fähigkeiten zur DVD-Video

Unterstützung von 44,1 kHz und 88,2 kHz als Abtastfrequenz (bis 6 Kanäle) [DVD-V unterstützt nur 48 und 96 kHz]
Unterstützung von 176,4 kHz und 192 kHz als Abtastfrequenz (bis 2 Kanäle) [DVD-V unterstützt maximal 96 kHz]
Unterstützung von maximal 6 diskreten Kanälen [DVD-V unterstützt "theoretisch" max. 8 (LPCM) und faktisch max. 7 (DTS)]
Unterstützung von verlustfreier Komprimierung (MLP) [DVD-V hat nichts dergleichen]
keine verlustbehaftete Audiokompression (MPEG Audio, Dolby Digital, DTS o.ä.)
Maximale Datenrate für Audio von 9,8 Mbps [DVD-V max. 6,144 Mbps], mit MLP ergibt das die Möglichkeit für Modi wie 6 x 16 bit x 96 kHz oder 6 x 24 bit x 96 kHz
Standbild-Galerie pro Titel (für Liedtexte etc.) [DVD-V hat nichts dergleichen]
Kodierte Untertitel (als ASCII) [DVD-V hat nichts dergleichen]
ausgeklügelteres Lautsprechermanagement für 2.0 oder 2.1-Konfigurationen
kein Bewegtbild
keine Graphikuntertitel
kein Lautsprechermanagement für 4.0 oder 4.1-Konfigurationen
keine Regionalcodes wie bei DVD-V (wegen der Standbilder gibt es jedoch NTSC und PAL Scheiben)
robustere Kopierschutzmechanismen dank CPPM und digitalem Wasserzeichen [DVD-V verwendet CSS]

Die Spieldauer ist wesentlich flexibler als die der SACD (deren theoretisches Limit bei 111 min für Stereo und 101 min für Mehrkanalaufnahmen liegen). Sie beträgt pro Seite

2x 16 bit x 44,1 kHz: ohne MLP 13,4 Stunden, mit MLP 18...27 Stunden
6x 16 bit x 48 kHz: ohne MLP 4,1 Stunden, mit MLP 6,5 bis 10 Stunden
6x 24 bit x 48 kHz: ohne MLP ---, mit MLP 3,3 bis 4,1 Stunden
6x 24 bit x 96 kHz: ohne MLP ---, mit MLP 1,9 bis 2,5 Stunden
2x 24 bit x 192 kHz: ohne MLP ca. 65 Minuten, mit MLP 3,5 bis 5 Stunden

LPCM
Abtastfrequenz	Auflösung
Abtastfrequenz	16 bit	20 bit	24 bit
44,1 kHz	max. 6 Kanäle
48,0 kHz	max. 6 Kanäle
88,2 kHz	max. 6 Kanäle	max. 4 Kanäle
96,0 kHz	max. 6 Kanäle	max. 4 Kanäle
176,4 kHz	max. 2 Kanäle
192,0 kHz

MLP
Abtastfrequenz	Auflösung
Abtastfrequenz	16 bit	20 bit	24 bit
44,1 kHz	max. 6 Kanäle
48,0 kHz
88,2 kHz
96,0 kHz
176,4 kHz	max. 2 Kanäle
192,0 kHz	max. 2 Kanäle

LPCM = Linear Pulse Code Modulation

MLP = Meridian Lossless Packing manchmal auch PPCM (Packed Pulse Code Modulation) genannt.

Optionale Features

Das oben schon erwähnte Meridian Lossless Packing (MLP) zur verlustfreien Kompression
- Ermöglicht hohe Spielzeiten (z.B. für Hörbücher), obwohl Datenreduktion à la DD oder dts fehlt
- Notwendig für alle Modi, deren unkomprimierte Datenrate sonst oberhalb 9,8 Mbps liegt
- Tonformat für die Zukunft? Die neue HD-DVD benutzt Dolby TrueHD, ein MLP-Derivat, als obligatorisches verlustfreies Tonformat. Demzufolge muss sich ein TrueHD Decoder in jedem zertifizierten HD-DVD Player befinden. Ähnlich wie bei AC-3 und LPCM auf der DVD-Video, jeder DVD-V Spieler muss diese "Pflichtformate" beherrschen (in Europa kommt sogar MPEG-2 Audio hinzu). Folglich wären HD-DVD Geräte prädestinierte DVD-A Spieler, vorausgesetzt dass die Hersteller dieses Zusatzmerkmal ermöglichen.

Kopierschutz

Inhalte auf einer DVD-Audio, das heißt alles im AUDIO_TS Ordner, können nach Wahl des Herausgebers durch mehrere digitale Kopierschutzmechanismen vor unerwünschter Verbreitung und Vervielfältigung geschützt werden;

- Als äußere Schutzschicht wird das CPPM (Content Protection for Pre-Recorded Media) Verfahren von 4C (Einem Konsortium bestehend aus IBM, Intel, MEI and Toshiba) verwendet. Player und Disk tauschen 56bit Schlüssel um sich aufs Abspielen zu einigen. Zusätlich wird geprüft ob die "Player ID" nicht bereits kompromittiert wurde anhand einer "Schwarzen Liste" die sich auf dem Medium befindet, ist dieses der Fall erfolgt keine Wiedergabe. Ursprünglich war für diesen Einsatz CSS II vorgesehen, nach auftauchen des Computerprogramms DeCSS verwarf man jedoch diese Pläne und nahm lieber einen verzögerten Produktstart im Jahre 2000 in Kauf um eine bessere Methode zu finden. Zwischenzeitlich soll auch CPPM als "geknackt" gelten.
- Den Innenschutz bildet ein digitales Wasserzeichen von Verance. Hierzu befinden sich Zusatzinfos im Audiostream um vor allem analoge Aufnahmen zu beeinträchtigen.

Die Verwendung beider oder nur einer Kopierschutzoption ist auch bei industriell gefertigten DVD-Audios nicht zwingend.

Daten außerhalb der Verzeichnisse AUDIO_TS und VIDEO_TS für Computernutzung
- Wie auf einer CD, und DVD-V sind auch auf einer DVD-A Daten auf einem optionalen Computer-only Track speicherbar. Eine Möglichkeit ist, die Audiodaten datenreduziert in einer so genannten Compressed Zone durch DRM geschützt abzuspeichern.

Auf CD-Spielern abspielbare Versionen (CD-Hybride)

Bei der so genannten Flip Disc (Dual Disc) handelt es sich um einen Sandwich aus einer herkömmlichen Audio-CD und einer DVD-Audio; diese Scheiben sind allerdings wegen zu großer Dicke (1,2 mm + 0,6 mm) nicht standardkonform. Das führt zu Problemen bei Geräten, die die CD auf der Laserseite einspannen.

Denkbar ist auch eine Version, die eine für rotes Licht durchlässige Schicht in 0,6 mm Tiefe für DVD-A-Spieler und eine vollreflektierende in 1,2 mm Tiefe für CD-Spieler hat. Probleme bekommt man aber bei DVD-Video-Playern, die erst die DVD-Schicht suchen und dort nichts finden. Eine ähnliche Variante existiert bereits seit längerem bei der Super-Audio-CD.

Vorteile und Nachteile der DVD-A gegenüber der CD-DA

Nachweisbare technische Vorteile

längere Spielzeit als die CD

CD-Audio ►► DVD-Audio
CD	→ 16bit PCM-Stereo @ 44.1kHz →	DVD5	DVD9	DVD10	DVD18
80 min		♪ LPCM¹ ♪
		~7 h	~12 h	~14 h	~24 h
		♫ MLP² ♫
		~14 h	~24 h	~28 h	~48 h

¹Für die Modellrechnung wird eine reine DVD-Audio zugrundegelegt, demzufolge ist der VIDEO_TS Ordner leer.

²Ebenfalls keine Hybrid DVD mit angenommenem günstigen Kompressionsverhältnis von 2:1. In Wahrheit ist diese Rate jedoch variabel und hängt vom Musikstück ab.
Bspw. ist Klassik mit ruhigen Passagen besser komprimierbar als Rock mit voller "Dröhnung".

diskrete verlustfreie Mehrkanaltechnik möglich

Die Urfassung des RedBook Standards erlaubt zwar Quadrophonie, allerdings existiert diese diskrete Vierkanaloption nur auf dem Papier, da weder solche Medien noch Geräte erschienen sind.Dolby Surround, Dolby PL I,II und IIx geben zwar einen ersten Geschmack auf mehr Kanäle sind aber matrixkodiert. Wirklich diskrete Mehrkanaltauglichkeit wurde auf der CD erst Mitte der 1990er mit dts erreicht. DTS-CDs sind zwar weitestgehenst RedBook konform, jedoch verlustbehaftet weil nicht PCM zum Einsatz kommt - daher ist ein zusätlicher dts Decoder erforderlich.

DVD-Audio hat eine höhere Bandbreite von bis zu 85kHz und einen besseren Dynamikbereich von bis zu ca. 147 dB als die Audio-CD.

In wie weit dieses zu hörbaren Unterschieden zur Audio-CD führt wird z.T. angezweifelt, da die Performanz der DVD-Audio weit jenseits der Grenzen des menschlichen Gehörs sowie üblicher Mikrofone und Lautsprecher liegen.

(noch) keine nachträglich entwickelte, standardwidrige Kopierschutzmethoden

wie bei der Audio-CD, die grobe Kompatibitätsprobleme betreffend der Abspielfähigkeit oder -qualität eines Mediums verursachen können.

Praktische Vorteile

sinnvollere Portabilität

Nach Fassungsvermögen: Portable DVD-Audio Player im Notebook Format oder gar DVD-A Sound Systeme in Automobilen (Acura). So ließe sich beispielsweise in einem Fahrzeug gleich auf ein Dutzend Audio-CDs zugunsten einer DVD-Audio verzichten - Wechslersysteme wären also obsolet.

Nach Größe: Bildhaft gesprochen passt auf eine 8cm DVD-A eine 12 cm CD-A gleich zweifach "drauf". Mini-Scheiben (8cm) sind als Audio MiniCD eher selten vorzufinden (meistens Singles) und als DVD-Audio quasi nicht existent da es keine portablen Abpspielgeräte im Sinne eines DVD-A tauglichen Discmans / Walkmans gibt wofür diese Mini-Scheiben wohl am ehesten prädestiniert wären.

bessere Integration von Computerdaten

Die DVD-A benutzt das gleiche Dateisystem, nämlich UDF genau wie die DVD-V und DVD-ROM. Folglich gibt es keine Probleme wie einst bei der Mixed Mode CD, wo der erste Track Computerdaten und alle weiteren Tracks Audiodaten enthalten. Diese einsitzige Art der Aufzeichnung vorursachte bei frühen CD-Spielermodellen häufig Tonprobleme, da diese versuchten den Datentrack ebenfalls abzuspielen. Dieses Manko wurde mit der multisessionfähigen Enhanced CD / CD-EXTRA gelöst, hier sitzt der Datentrack in einer zweiten Session und ist für CD-Audio Spieler "unsichtbar", da diese nur die erste Sitzung mit den Audiodaten lesen.

einfache Archivierung von CD-Audio Material

Da bei der DVD-A ebenfalls PCM zum Einsatz kommt, sind DVD-A Archivierungskopien von Audio-CDs nicht nur platz- und kostensparender sondern auch ökologisch sinnvoller als wiederum CDs zu benutzen. Anzumerken wäre, das selbst Erweiterungsfinessen wie DTS-CDs (Mehrkanal CDs) oder HDCDs (pseudo 20bit CDs) auf einer DVD-A "intakt" bleiben und mit den nötigen Decodern natürlich auch wieder abgespielt werden können.

DVD-A Spieler sind eigentlich immer Universal-DVD Spieler

d.h. DVD-Vs sowie CD-As können abgespielt werden. Als Obskuritäten zu betrachteten sind wohl DVD-A Player die auch SACD abspielen können (Pioneer) als auch DVD-V Player die SACDs annehmen aber keine DVD-As (Philips]).

Nachteile

erfordert spezielle Abspielgeräte, die wesentlich seltener als CD-Spieler sind
vollständige Bedienung eines DVD-A-Spielers erfordert häufig einen Fernseher
vollständiger Hörgenuß einer DVD-A erfordert meistens auch einen neuen Verstärker / Receiver (Stichwort: Firewire bzw. HDMI Verbindung)

Verbreitung und Alternativen

Die DVD-A ist derzeit (2006) ein Nischenprodukt, was mit nur einigen 100 Neuerscheinungen pro Jahr (in allen Musikbereichen zusammen) in starker Konkurrenz zur SACD steht, die vor allem im Klassikbereich höhere Verkaufzahlen hat. Das am wenigsten vertretene Genre auf DVD-Audio sind Filmsoundtracks, auch hier hat die SACD ein festeres Standbein. Allerdings hat die DVD-A auf dem wichtigen US-amerikanischen Markt einen Vorsprung. In Europa dagegen spielt sie bisher kaum eine Rolle. Welches Medium sich durchsetzen wird, scheint offen zu sein, möglicherweise werden beide auch durch neuere Entwicklungen abgelöst wie etwa der DVD+Audio, der HD DVD und der Blu-ray Disc.

Software für den PC

Mittlerweile ist die DVD-Audio auch am PC einsetzbar - ganz im Gegensatz zum Haupkontrahenten SACD die nicht einmal lesbar ist.

Zum Abspielen:

PowerDVD
WinDVD

Zum Erstellen:

CubeDVD-A
DigiOnAudio
discWelder
DVD-Audio Creator
DVD-Audio Solo
Samplitude
WaveLab
dvda-author (open source)

Sonstiges:

Meridian DVD-Audio Project Calculator - engl.
DVD+Audio - verwendet das lizenzfreie, quelloffene Audiokompressionsformat WavPack statt des mit hohen Softwarelizenzkosten verbundenen Meridian Lossless Packing

Weblinks