In vielen Archiven und privaten Sammlungen lagern Compact Discs, DVD’s und Blu-ray Discs (kurz CD, DVD und BD). Diese Bild- und Tonträger werden gemeinhin als optische Medien oder optische Datenträger bezeichnet. Als erstes kam die Compact Disc Anfang der 1980er Jahre als digitaler Tonträger auf den Markt. Aus ihr entwickelte sich in den folgenden Jahren eine ganze Familie von Datenträgern – eben die optischen Disc Formate.

Beim Lesen einer CD wird das Licht eines Lasers verwendet, welches auf das Medium trifft und reflektiert wird. Eine lichtempfindliche Fotodiode übersetzt das reflektierte Licht in elektrische Impulse welche dann denn Ton ergeben. Das Verfahren ist bei allen optischen Disc-Formaten ähnlich und unterscheidet sich also grundsätzlich von anderen Verfahren, wie den mechanischen Verfahren (Schallplatte mit Rille) oder den magnetischen (Ton- oder Videoband mit einer magnetisierten Informationsschicht). (Vgl. IASA TC-05, Behandlung und Lagerung von Audio- und Videoträgern, Kapitel 3.2 Optischer Träger)

Die CD ersetzte in erster Linie die Schallplatte mit gekaufter Musik und wurde in grossen Mengen industriell hergestellt.

Ab dem Ende der 1980er Jahre wurden Unterformate der CD auf den Markt gebracht, die selbst bespielt werden konnten. Die erste und sehr weit verbreitete Form war die CD-R (Compact Disc Recordable). Sie war anfänglich dafür gedacht, Musik darauf zu speichern und die Musikkassette abzulösen. Schon bald wurde sie dafür benutzt um auch andere als nur Audiodaten zu speichern: Fotos, Verwaltungsdaten, Schriftdokumente etc. wurden in immer grösseren Mengen von Firmen, Bibliotheken und Archiven auf CD-Rs gebrannt. Auf die CD-R folgte auch bald schon die mehrfach beschreibbare Schwester, die CD-RW (Compact Disc ReWritable). Der Grund für das rasche Anwachsen der Verkäufe von CD-R und CD-RW war die rasche Digitalisierung der Bürokommunikation in den 1990er Jahren; das Schlagwort des papierlosen Büros machte die Runde. CD-R und etwas später CD-RW hatten auch deswegen grossen kommerziellen Erfolg als universelle Speichermedien, weil sie dem grossen Bedürfnis nach wachsenden Speicherkapazitäten entsprachen und im Vergleich mit anderen Medien (z.B. externen Festplatten) verhältnismässig günstig und einfach zu produzieren waren.

Die rasche Verbreitung von Computern in privaten Haushalten und die Ausweitung digitaler Produktion von Inhalten im Bereich des Audiovisuellen hatte bald auch Auswirkungen auf die Fotografie und den Film. Schon 1995 wurde die DVD lanciert und in den 2000er Jahren die Blu-ray Disc (BD oder Blu-ray). Anfänglich von der Filmindustrie mit Filmen bespielt, kamen im Windschatten von DVD und Blu-ray Disc rasch auch im Bereich der bewegten Bilder die selbst bespielbaren Formate auf (DVD−R, DVD−RW, BD-R und als wieder beschreibbare die BD-RE). Sie sollen an dieser Stelle als Familie – eben optische Disc Formate – bezeichnet werden. Sie unterscheiden sich zwar in technischen Details, funktionieren aber in wesentlichen Punkten recht ähnlich und haben deshalb auch sehr vergleichbare Probleme wie die CD-R und die CD-RW.

Obwohl bereits zu dieser Zeit, also in den 2000er Jahren, viele computerlesbare Audio- und Videoformate am Markt waren und auch die Speichertechniken auf Basis von computerlesbaren Files sich rasch entwickelten, blieb es sehr beliebt und praktisch, Daten auf optischen Medien zu speichern. Archive, Bibliotheken, Radiosender und Private begannen damit, Archive anzulegen, obwohl bespielbare Disc Formate nicht für diesen Zweck geeignet sind. Wie wir heute wissen, ist es mit erheblichen Risiken verbunden, Daten so zu speichern, falls diese für eine längere Zeit aufbewahrt werden sollen.

Dazu kommt, dass der Verkauf von Leertonträgern (Rohlingen) seit Jahren stark abnimmt; das Ende dieser Technik ist absehbar. Die Technologie der silbernen Scheiben wird damit vom ähnlichen, doppelten Schicksal ereilt wie viele Technologien vor ihr: Zerfall der Träger und Obsoleszenz der Abspieltechnologie.

Im Folgenden wird schwerpunktmässig von der CD-R und der CD-RW gesprochen werden, stellvertretend für DVD−R, DVD−RW, BD-R und BD-RE.

Unterschiede zwischen gebrannten und gepressten optischen Trägern

Käufliche, also seriell reproduzierte, meist mit Musik bespielte CDs sind heute relativ stabile Tonträger, die von der Industrie seit ca. 1982 in grossen Mengen produziert und verkauft wurden. Die Herstellung der CD wurde durch die Industrie (Sony and Philips) mit dem so genannten Red Book Standard normiert. Die Audio-CD besteht aus einer Stereo-Tonspur im Format PCM (Pulse Code Modulation) mit einer Auflösung von 16 Bit und einer Abtastrate von 44,1 kHz. Zu Beginn ermöglichte die Spezifikation eine maximale Spieldauer von 74 Minuten, d. h. eine maximale Kapazität von 650 MB. In der Folge ist man von dieser ursprünglichen Spezifikation abgewichen und hat die Aufzeichnungsdichte von CDs erhöht, um eine Kapazität von etwa 700 MB (80 Minuten Spielzeit für Musik) zu erreichen.

CDs werden auch als CD-DA bezeichnet (für Compact Disc Digital Audio) oder auch als Audio-CD. Diese Art von Scheiben können von der Industrie grundsätzlich auch mit anderen Daten als Audio beschrieben bzw. geprägt werden, z.B. Computerprogrammen, Betriebsanleitungen etc. Sie werden dann CD-ROM (für read-only-memory) genannt. CDs und CD-ROMs werden von einem Glasmaster abgeprägt.

Der Träger ist ein transparentes Substrat aus Polycarbonat, in welchem eine spiralförmige Spur aus Vertiefungen und ebenen Stellen ‘pits’ und ‘lands’ in verschiedener Länge eingeprägt ist. Darüber liegt eine reflektierende Schicht aus Aluminium und darauf eine Schutzschicht mit Informationen zum Inhalt. Solche industriell vervielfältigten Träger können nur gelesen, aber nicht selbst beschrieben werden. Sie sind im Vergleich mit den beschreibbaren CD-R’s und CD-RW’s relativ stabil. Aber es kommt immer wieder vor, dass Farbe (z.B. Beschriftungen) auf CDs aus der Frühzeit der Technik, also aus den 1980 und 1990er Jahren, sich durch die Schichten des Trägers frisst und so das Tonsignal zerstört.

Die frühen CDs aus den 1980er Jahren sind heute als gefährdet zu taxieren. Das Problem wurde von der Industrie erkannt und die Degradation des Trägers spielt bei neueren CDs keine so starke Rolle mehr. Ganz anders verhält es sich bei der CD-R und der CD-RW.

CD-R und CD-RW sind grundsätzlich instabile Datenträger. Ihre Lebensdauer ist begrenzt, oft tauchen schon nach kurzer Zeit die ersten Fehler auf. Fachkreise gehen von einer Lebensdauer von 5 Jahren aus (ARSC Guide to Audio Preservation, S. 28). Dies ist je nach Umständen bereits eine optimistische Annahme. Vor allem Licht, aber auch andere Umwelteinflüsse können schon nach wenigen Wochen die organische Schicht der CD-R zerstören, welche die Informationen enthält (Drago Kunej, Drago Instability and Vulnerability of CD-R Carriers to Sunlight). Ausserdem gibt es bei heutigen Computern kaum noch Laufwerke, um CDs oder DVDs zu lesen. Laufwerke sind zwar günstig, aber nicht unbedingt für das Abspielen älterer CDs, CD-R und CD-RW optimiert. Sie erzielen zwar dank hochentwickelten Mechanismen zur Fehlerkorrektur oft gut hörbare Resultate; dies bedeutet aber nicht, dass das Audiosignal optimal übertragen wird. Es bedeutet vielmehr, dass fehlende Teile mit errechneten Teilen ersetzt werden, um das Anhören nicht zu stören. Es kann also vorkommen, dass bestimmte Discs, die auf einem bestimmten, älteren Laufwerk erstellt wurden, auch schlechte Duplikate erzeugen oder sogar auf anderen Laufwerken nicht lesbar sind. Die hohe Fehlerquote bzw. das Problem der Laufwerkskompatibilität kann wegen Software-Problemen, alternden Teilen, insbesondere abnehmender Laserleistung, oder besonderen Implementierungen wie ungenau codierten Kalibrierungsinformationen etc. auftreten (siehe IASA TC 04, Kapitel 8.1.7 Disc and Drive Compatibility). Vor allem wenn optische Träger schon älter sind oder der Verdacht besteht, dass sie beschädigt sind, empfiehlt sich die Verwendung von professionellen Werkzeugen für den Kopiervorgang. Diese arbeiten mit Software, die eine Qualitätsanalyse durchführt und entscheidet, mit welcher Geschwindigkeit der Tonträger gelesen werden soll. Das klappt auch mit PC-Laufwerken. Wenn die Disc also ein wenig beschädigt ist, wird sie langsamer gelesen. In einzelnen Ausnahmefällen, ist es für spezialisierte Institutionen auch möglich, defekte CDs oder CD-Rs etc. zu lesen. Dafür braucht es aber ganz bestimmte Player bei denen Kalibrierungen vorgenommen werden können, um zu versuchen das Lesen zu verbessern.

Obwohl CD’s, CD-R’s und CD-RW’s sich auf den ersten Blick äusserlich ähnlich sehen und vom Prinzip her mit demselben Lesevorgang funktionieren, handelt es sich um gänzlich andere Techniken was den Aufbau des Trägers betrifft. CD-R und CD-RW (Compact Disc ReWritable), sind Selbstaufnahme-Medien. Die CD-R kann nur einmal beschrieben und dann nicht mehr verändert werden. Die Daten werden mit hoher Energie von einem Laser in eine organische Zwischenschicht gebrannt. Dabei entsteht durch Hitze eine Blase, die platzt; es entsteht in der vorgespurten Rille (im so genannten ‘pregroove’) ein Loch, ein so genanntes ‘Pit’ welches die reflektierende Schicht aus Silber oder Gold freilegt und die vom Laser so zum Auslesen der Informationen genutzt wird. Die Ränder dieser ‘Pits’ sind weichkantig, also etwas unpräzis.

Dadurch kann unter Umständen eine Art Flattern entstehen (im Fachjargon Jitter genannt) das den Auslesevorgang verzögert bzw. die Fehlerkorrektur aktiviert; ein Zeichen, dass die korrekte Wiedergabe bereits in Gefahr ist. Die CD-RW kann mehrfach beschrieben werden (RW steht für re-writable). Dafür wird eine spezielle Metalllegierung als Zwischenschicht verwendet. Diese verändert ihre Struktur durch die Einwirkung von Hitze durch den schreibenden Laser von amorph zu kristallin. So entsteht eine in 0 und 1 differenzierbare, verschieden reflektierende Datenspur, welche der lesende Laser wieder als Signal interpretieren kann. Rein physikalisch gesehen ist eine CD-RW stabiler als eine CD-R, in der Praxis hat sich aber gezeigt, dass die Lesegeräte nicht selten Probleme mit dem korrekten Auslesen der Daten bekunden. Beispielsweise ist der Schutzlack der reflektierenden Metallschicht sehr dünn und für Kratzer anfällig. Beschädigungen des Lacks können zu Informationsverlusten führen oder sogar bewirken, dass die CD-RW überhaupt nicht mehr lesbar ist.

Die je spezifischen Zwischenschichten der CD-R bzw. der CD-RW sind der Grund für die kurze Lebensdauer von CD-R und CD-RW. Beide sind wenig stabil bzw. anfällig auf Lesefehler. 

Insbesondere die CD-R, aber auch alle weiteren beschreibbaren Disc-Formate sind sehr sensibel auf UV-Licht, welches die organische Zwischenschicht angreift; sie können deshalb schon nach kurzer Zeit – unter Umständen schon nach wenigen Tagen - Schaden nehmen, besonders wenn Hitze dazu kommt (Byers, Care and Handling, S. 17f.). Nicht selten nimmt auch die reflektierende Metallschicht Schaden. Dies meist bei Kontakt mit Sauerstoff; also Luft. Dann wird die Reflexionsfähigkeit der hauchdünnen reflektierenden Metallschicht durch Oxydation vermindert. Dies geschieht, weil die Qualität des Herstellungsprozesses nicht immer garantiert ist. Dies gilt sowohl für industriell gefertigte CDs mit Aluminiumschicht als auch für die beschreibbaren Discs mit Silber- oder Goldschicht. Das als Träger dienende Polycarbonatsubstrat seinerseits ist empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, was zu einem Verlust der Transparenz und damit ebenfalls zu Störungen bei der Übertragung des Laserstrahls führt. Feuchtigkeit kann auch zu einer Oxidation des Metallfilms führen, was manchmal am Rand der Disc sichtbar wird. Im Übrigen sind Compact Discs jeglichen Formats sensibel auf das Verbiegen, wenn sie falsch gehandhabt werden. Es entstehen dann Mikrorisse im Schutzlack die bald zu einer Ausweitung des Schadens führen, weil Feuchtigkeit eindringen und die Schutzschicht zerstören kann.

Entgegen langjähriger Werbung der CD-Industrie ist also keines der diversen selbst beschreibbaren CD bzw. Disc-Formate wirklich solid. Zur Zeit der Lancierung dieser Träger, war noch nicht abschätzbar wie der komplexe Material-Mix, der auf engstem Raum zusammengepresst ist, auf die lange Sicht in sich reagiert (siehe: Deutsches Musikarchiv: CD-Zerfall). Wir haben es mit einer hochkomplexen und stark miniaturisierten Kulturtechnik zu tun. Diese unterliegt einem kaum beeinflussbaren Wechselspiel zwischen Physik, Elektronik und programmierter Intelligenz. 

Neben den physikalischen Eigenschaften entscheiden also auch informationstechnologische Faktoren über die Stabilität und Lebensdauer von CD-R und CD-RW. Ton wurde vor allem in der Anfangszeit der CD-Technik als Audiodaten-Stream aufgezeichnet (CD-A). Es war in den 1990er Jahren nicht selten, dass der CD-R Brenner dabei zu wenig gut aufbereitete Daten erhielt, oder aber seine Brennleistung am Abnehmen war, was schon beim Schreiben zu fehlerhaften oder unsicheren Daten führte. Da die Reflexionsfähigkeit der CD-R mit dem Altern abnimmt, wirkt sich dies doppelt ungünstig auf die festgehaltenen Daten aus. Das Abspielen durch einen CD-Player geschah genau gleich wie bei der industriell gefertigten CD. Mit dem Aufkommen der computergestützten Audioproduktion und der zunehmenden Verbreitung von PCs mit eingebauten CD-Brenn- und -Lesegeräten seit Mitte der 1990er Jahre (erstes Apple-Laptop mit CD-Laufwerk kam 1996, siehe MacWelt vom 6.12.2026) wurden vermehrt Audio-Files produziert, die auf Homecomputern und mobilen Notebooks ausgelesen werden konnten. Damit änderte sich auch die interne Datenstruktur der Klänge: Statt einem fortlaufenden Stream wurden nun vermehrt Audiofiles z.B. im Format MP3 oder Wave (.WAV) aufgezeichnet. Diese lassen sich vergleichsweise unproblematisch auslesen. Der Grund ist, dass sich auf einer Audio-CD (CD-A) kein Dateisystem befindet, welches dem Lesegerät genauere Angaben liefert, wie die Daten auszulesen sind. Die Betriebssoftware des CD-Players muss den Bitstrom der CD-A in Echtzeit als Ganzes interpretieren. Bei Fileformaten gibt es hingegen zusätzliche Informationen wie das Lesegerät die Datei interpretieren soll und - vor allem - es gibt eine wesentlich ausgereiftere Fehlerkorrektur mit Redundanz. Die Verwendung des früher verbreiteten, heute aber seltener gewordenen, CD-A Formats schränkt auch die Möglichkeiten des Online-Zugriffs ein oder kann zu einem Migrationsproblem führen, wenn der nächste Trägerwechsel bzw. der nächste Migrationsschritt ansteht (siehe IASA TC-04, Kapitel 8.1.2. CDR-R and DVD-R).

Zwar gab es auch für CD-R und CD-RW gewisse Standards, diese waren aber nicht auf die Dauerhaftigkeit der Information ausgelegt. So geht z.B. der «Orange-Book-Standard» auf einen Entscheid des deutschen Bundesgerichtshofs BGH von 2009 über die Wechselwirkung zwischen Patentrecht und technischen Normen zurück. Der Name «Orange-Book-Standard» stammt von dem Orange Book, das die Formatspezifikationen für CD-Rs enthielt. Es gibt auch Standards, die das Zusammenspiel von Discs und Brennern einerseits und Lesegeräten andererseits erleichtern. Es gibt jedoch keine strikten Normen für die Brenner oder Lesegeräte selbst. Die Hersteller entwickelten Geräte mit verschiedenen Brenn- und Lesegeschwindigkeiten, so dass frühere Discs oder Brenner nicht ohne weiteres mit späteren, schnelleren Geschwindigkeiten kompatibel sind. Da half auch der Orange-Book-Standard nur bedingt. Infolgedessen kann es sein, dass eine CD-R nicht von jedem Lesegerät korrekt ausgelesen werden kann (ARSC Guide to Audio Preservation, S. 30). Insbesondere sind nicht alle CD-Laufwerke für CD-DA in der Lage, Daten-CDs zu lesen. Wird eine CD-R zu schnell gebrannt, entstehen zu kleine ‘Pits’ und es entstehen Fehler beim Auslesen der Daten. Dasselbe gilt auch, wenn die Schreibgeschwindigkeit zu langsam ist: Dann entstehen verkohlte Rückstände der organischen Schicht, welche das Auslesen ebenfalls fehleranfällig machen. Dieses komplexe und schlussendlich wenig normierte Zusammenspiel zwischen, Physik, Mechanik, Informationstechnik und Produktionsqualität der CD-R- und CD-RW-Rohlinge und den entsprechenden Geräten hat zur Folge, dass grössere Sammlungen zu einer Hypothek für die Langzeitarchivierung wurden. Dazu kommt, dass es schwierig ist, die Kontrolle darüber zu behalten, welche Teile eines Archivs in welchem Zustand sind. Genaueres über den Zustand und die Lebensdauer von selbstgebrannten Discs zu sagen, ist ohne vertiefende Analysen nicht möglich.

Ähnliches wie für die CD-Medien gilt auch für die Familien der DVD- und BluRay-Discs. DVD-R und BD-R (einmal bespielbar) sowie DVD-RAM und BD-RE (mehrfach bespielbar) ist gemeinsam, dass sie instabil sind, komplexe interne informationstechnische Strukturen wie Inhaltsverzeichnisse und Steuerungen für die Lesegeräte enthalten, die mit den Lesegräten interagieren. Somit wären oft angepasste Geräte nötig, um sie optimal auszulesen. Deshalb sind auch sie nicht für die Langzeitspeicherung geeignet und Memoriav empfiehlt alle optischen Träger dieser Produkte-Familien zu überspielen. Namentlich CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD−RW, DVD-RAM und beschreibbare Bluray-discs wie BD-R (einmal beschreibbar), BD-RE (mehrfach beschreibbar) sowie die bereits obsolete, damals für professionelle Speicherlösungen in Unternehmen geschaffene PDD (Professional Disc for Data).

Bibliografie und Links

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• ARSC Guide to Audio Preservation. Editors: Sam Brylawski, Maya Lerman, Robin Pike, Kathlin Smith, 2015. Online, Stand: 19.12.2024

• Byers, Fred R.: Care and Handling of CDs and DVDs, National Institute of Standards and Technology (NIST), 2003, S. 17 f. Online, Stand: 19.12.2024

• Deutsches Musikarchiv: CD-Zerfall bedroht Kulturerbe. Online, Stand: 19.12.2024

• IASA TC-04, Guidelines on the Production and Preservation of Digital Audio Objects, Kapitel 8.1.2 CD/DVD Recordables. Online, Stand: 19.12.2024

• IASA TC-05, Behandlung und Lagerung von Audio- und Videoträgern, Kapitel 2.3 Optische Träger. Online, Stand: 19.12.2024

• Kunej, Drago: Instability and Vulnerability of CD-R Carriers to Sunlight. In: Proceedings of the AES 20th International Conference, Archiving Restoration, and New Methods of Archiving, Budapest, 5-7 October 2001, AES New York 2001, 18-25.

Letzte Anpassung: Januar 2025