Mini Disc

Speichermedium MiniDisc
Allgemeines
Typ	Magneto-Optisches Speichermedium
Kapazität	60 / 74 / 80 min (Audio)
Größe	72 × 68 × 5 mm
Gebrauch	Audio
Ursprung
Entwickler	Sony
Vorstellung	1991
Markteinführung	1992
Vorgänger	Compact Cassette, Digital_Audio_Tape
Nachfolger	Hi-MD

Sony MZ-1 - erster MiniDisc-Rekorder (1992)

Die MiniDisc [ˈmɪnɪˈdɪsk] (MD) ist ein, durch die Firma Sony entwickeltes, magneto-optisches Speichermedium zur digitalen Aufnahme und Wiedergabe von Musik.

Die MD wurde im Mai 1991 vorgestellt, der Verkauf begann ein Jahr darauf mit dem Sony MZ-1. Sie wurde als Nachfolger der Compact Cassette (CC) positioniert, ist aber eigentlich als Nachfolger der DAT-Kassette für den Privatbereich entwickelt, nachdem der Erfolg der DAT-Technik dort ausgeblieben war. Wegen der einfachen Handhabung beim Schneiden und Aufnehmen verbreitete die MiniDisc sich auch im Radio- und Tonstudiobereich.

Das Angebot an Wiedergabe- und Aufnahmegeräten ist jedoch durch das Aufkommen der MP3-Player seit 2003 stark zurückgegangen, und in Europa brachte nur noch Sony selbst MD-Rekorder heraus (die Produktion wurde 2007 eingestellt). In Japan dagegen war die MiniDisc ähnlich stark verbreitet wie in Deutschland die CD, wodurch immer noch jedes Jahr (Stand 2007) neue Produkte auf den Markt kommen, jedoch drängen auch hier MP3-Player die MiniDisc zurück.

Es gibt auch Datenlaufwerke auf Basis der MiniDisc sowie spezielle Data-MiniDiscs, die sich jedoch in Europa kaum durchgesetzt haben.

Aufbau

Sony Mini Disc 74 Digital Audio

Die MiniDisc besteht aus einem Kunststoffgehäuse mit 72 × 68 mm Kantenlänge und 5 mm Dicke, ähnlich dem einer 3,5-Zoll-Diskette, in dem die eigentliche Disc mit 64 mm (2,5 Zoll) Durchmesser geschützt untergebracht ist. Das Gehäuse besitzt eine bzw. zwei durch einen Schieber verschlossene Aussparungen, durch die die Disc zugänglich ist. Der Schieber wird erst vom Aufnahme- oder Wiedergabegerät geöffnet, um ein Eindringen von Staub zu verhindern. Die Disc besitzt eine Gesamtdicke von 1,2 mm, die zum größten Teil vom transparenten Polycarbonat-Trägermaterial eingenommen wird. Auf der Oberseite der Disc befindet sich wie bei einer CD die Datenschicht, die durch eine Deckschicht vor Umwelteinflüssen und mechanischer Beschädigung geschützt wird. Die Daten werden digital gespeichert und von der Unterseite der MiniDisc berührungslos durch einen infraroten Laser ausgelesen. Der Abstand zwischen den Datenspuren beträgt dabei, abhängig von der Spieldauer der MiniDisc, 1,5 oder 1,6 µm. Sowohl der Schreib- als auch der Lesevorgang erfolgen mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit (CLV) der MiniDisc von 1,2 bis 1,4 m/s.

Audio-Minidisc

Sony NetMD Walkman MZ-N510, MiniDisc-Rekorder

Es gibt bespielbare Audio-MDs mit 60, 74 und 80 Minuten Kapazität, wovon erstere aber nicht mehr produziert werden. Die Musik wird im komprimierten ATRAC-Format gespeichert, damit die Daten einer normalen Musik-CD (650 bis 700 MB) auf eine MiniDisc (164 bis 177 MB) passen.

ATRAC benutzt, ähnlich wie AAC, ein psychoakustisches Modell, um die zwar vom menschlichen Ohr wahrnehmbaren, aber nicht mehr vom Gehirn verarbeitbaren Anteile der Musik zu entfernen und damit Speicherplatz zu sparen.

Der ATRAC-Codec wurde seit der Einführung der MD im Jahre 1992 ständig weiterentwickelt. Standard-ATRAC verwendet eine Datenrate von 292 kbps. Nachträglich wurde dann das MDLP-Format (ATRAC3) eingeführt, mit dem auf eine 80-Minuten-Disc 160 (LP2) bzw. 320 (LP4) Minuten Musik passen. Die Abkürzung LP steht in diesem Falle für "Longplay". Dabei wird die Musik mit 132 (LP2) bzw. 66 kbps (LP4) komprimiert, was jedoch besonders im LP4-Modus eine deutlich hörbare Verschlechterung der Tonqualität bewirkt.

MiniDisc-Typen

Es existieren zwei Typen von MiniDiscs, die sich grundsätzlich in der Art der Datenspeicherung unterscheiden:

Fertig bespielte MiniDiscs

Wie bei der CD gibt es auch bei der MD fertig bespielte Medien (pre-recorded MiniDiscs, pre-mastered MiniDiscs). Sie werden wie eine fertig bespielte CD maschinell gepresst und verfügen wie diese über eine strukturierte Oberfläche mit „Pits“ und „Lands“. Der Auslesevorgang beruht ebenfalls wie bei einer CD darauf, dass an den Übergängen von Pits und Lands eine Auslöschung des infraroten Laserlichts durch Verschiebung um eine halbe Wellenlänge stattfindet. Fertig bespielte MiniDiscs werden auch als „High Reflective Type“ bezeichnet, der Laser arbeitet beim Lesevorgang mit einer Leistung von etwa 0,4 mW.

Wiederbeschreibbare MiniDisc

Die bespielbare MD (recordable MiniDisc) enthält unterhalb der Reflexionsschicht eine magnetisierbare Schicht aus einer Eisen-Terbium-Kobalt-Legierung mit einer relativ geringen Curie-Temperatur von etwa 185 °C. Wird diese Schicht bei einer Temperatur oberhalb des Curiepunkts einem Magnetfeld ausgesetzt, so bleibt die Magnetisierung auch nach der Abkühlung erhalten. Beim Auslesevorgang muss das Laserlicht auf dem Weg zur Reflexionsschicht der MD und zurück die magnetisierte Schicht durchlaufen. Der magnetooptische Kerr-Effekt bewirkt dabei eine Änderung der Polarisation des Laserlichts in Abhängigkeit von der Magnetisierungsrichtung, die über eine spezielle Optik mit Wollaston-Prisma zur Signalgewinnung nutzbar gemacht wird. Wiederbespielbare MiniDiscs werden auch als „Low Reflective Type“ bezeichnet, der Laser arbeitet beim Lesevorgang mit einer Leistung von etwa 0,8 mW.

Codierung

Da für beide MiniDisc-Typen unterschiedliche optische Leseverfahren nötig sind, ist der MD-Typ über eine Bohrung in ihrem Gehäuse mechanisch codiert und wird durch einen Schalter vom abspielenden Gerät ausgelesen.

Eine weitere Bohrung im Gehäuse dient als Indikator, ob die MiniDisc beschrieben werden darf, und wird ebenfalls durch einen Schalter abgetastet. Im Falle von wiederbeschreibbaren MDs lässt sie sich durch einen Schieber öffnen und schließen und dient so als Schutz gegen versehentliches Überschreiben einer vorhandenen Aufnahme, bei fertig bespielten MDs ist sie stets offen.

Geräte

MiniDisc-Deck MDS-JE780

Für Audio-MiniDiscs sind sowohl stationäre MiniDisc-Decks als auch portable MiniDisc-Walkman (mit oder ohne Aufnahmefunktion) erhältlich.

Die MiniDisc-Geräte hatten als erste Audiogeräte einen eingebauten Puffer (bei stationären Abspielgeräten in der Regel sechs Sekunden und bei heutigen tragbaren Geräten über 200 Sekunden), der das fehlerfreie Abspielen bei Vibrationen oder Stößen ermöglichte. Die Audiodaten werden mit höherer Geschwindigkeit, als für die eigentliche Klangwiedergabe benötigt, in den Speicher eingelesen, bevor sie in normaler Geschwindigkeit (je nach Datenrate) für die Digital-Analog-Wandlung wieder ausgelesen werden. Wenn der Pufferspeicher voll ist, können Antriebsmotor und Laser vorübergehend gestoppt werden. Sie müssen erst wieder arbeiten, wenn der Speicher fast ausgelesen ist. Diese Technik ermöglicht eine Energieeinsparung, die bei portablen Geräten die Wiedergabezeit verlängert.

Der Pufferspeicher lässt sich auch für die Aufnahme nutzen. Durch die als „Time Machine Recording“ bezeichnete Funktion lässt sich der Startzeitpunkt der Aufnahme um den Inhalt des Pufferspeicher vorverschieben, das heißt, die Aufnahme beinhaltet auch die letzten Sekunden vor dem Druck auf die Aufnahmetaste.

NetMD

Seit 2001 gibt es die Möglichkeit, MiniDiscs direkt vom PC über USB zu bespielen (NetMD). Dabei gilt es aber mehrere Einschränkungen zu beachten:

1. Auf MD übertragene Audio-Daten lassen sich nicht auf einen anderen PC transferieren.
2. Über den Mikrofon-Eingang aufgenommene Mitschnitte lassen sich nicht per USB auf den Computer transferieren. Die Produktbeschreibung wie auch das Handbuch der NetMD-Modelle wies nicht klar auf diesen Umstand hin, so dass es in der Folge zu massenhaften Beschwerden kam. Sony reagierte insofern, als sie für die Nachfolgemodelle mit der Bezeichnung Hi-MD ein Hilfsprogramm (file conversion tool) bereitstellte, mit dem es möglich ist, unter den von Sony festgelegten Voraussetzungen analog aufgenommene Mitschnitte über ein USB-Kabel auf den Rechner zu kopieren und dort in WAV-Dateien umzuwandeln. Das Programm funktioniert nicht mit den NetMD-Modellen. In den USA existiert jedoch für NetMD-Geräte eine Hardwarelösung (Xitel MD-Port I/O, eine USB-Soundkarte mit analogem Eingang und optischem Toslink-Ausgang).
3. Die Übertragungsqualität ist auf maximal 132 kbps limitiert, entspricht also LP2. Man kann aber auch im SP-Modus Musik übertragen, um die Kompatibilität zu älteren MD-Geräten zu wahren. Die Qualität bleibt jedoch auf dem Niveau von 132 kbps.
4. Es können nur MP3-, WMA- und WAV-Dateien auf MD übertragen werden, und auch das nur innerhalb festgelegter Bitraten und Frequenzen. Ein Überspielen von Audio-CDs ist ebenfalls möglich.
5. Es werden nicht die ursprünglichen Dateien übertragen, sondern es findet stattdessen eine verlustbehaftete Umwandlung in das ATRAC3-Format statt.
6. Eine Übertragungssoftware wird benötigt, welche die Audiodateien in ATRAC umwandelt und die Daten auf die MD überträgt. Der Benutzer kann zwischen verschiedenen Programmen wählen. Die gängigsten sind OpenMG Jukebox, SonicStage und NetMD Simple Burner. Außerdem gibt es ein Plugin für den RealPlayer.
7. Eine MD, die per NetMD bespielt wurde, lässt sich an nicht-NetMD-fähigen Geräten nicht mehr bearbeiten oder löschen. Der Grund ist, dass ansonsten die ebenfalls auf dieser MD gespeicherten Übertragungsrechte, die beim Löschen der MD am PC rückübertragen werden, verlorenginge und man so unbeabsichtigt Schritt für Schritt die NetMD-Übertragungsrechte verlieren könnte. Diese Sperre war noch sinnvoll, als maximal drei Übertragungsvorgänge pro Musikstück durch die Sony-Software erlaubt waren. Inzwischen ist diese Beschränkung weggefallen. Es gibt jedoch auch die Möglichkeit, Musik online in Sonys eigenem "Music Store" zu kaufen. Dort heruntergeladene Dateien sind in der Regel wieder in ihren Übertragungsrechten eingeschränkt.

Daten-MiniDisc

MDs wurden auch zur Datenspeicherung verwendet, wobei die Kapazität ca. 170 MB beträgt. Diese MD-Data genannten Disks unterscheiden sich in der Farbe des Gehäuses von den Musik-MDs. Es gab Laufwerke für Computer, Kameras mit MDs als Speichermedium, Scanner, die Daten auf MD speichern, und anderes. Ebenso verwendeten manche Mehrspur-Aufnahmegeräte MD-Data zur Speicherung.

Durch den hohen Preis der Laufwerke, auch bedingt durch das Lizenzierungsverhalten seitens Sony, sowie ausreichende Verfügbarkeit anderer, ähnlicher Datenträger (Zip, LS120, MO, später auch CD-R), konnte sich diese Anwendung jedoch nicht durchsetzen.

Aufzeichnungs- bzw. Speicherverfahren

Beschreibbare MiniDiscs nutzen zur Speicherung der Daten ein magneto-optisches Verfahren wie bei der MO-Disk. Beim Schreibvorgang arbeitet der Laser auf der Unterseite der MiniDisc mit erhöhter Leistung (etwa 7 mW), um deren magnetisierbare Schicht punktuell auf eine Temperatur oberhalb ihres Curiepunkts aufzuheizen. Als Führung für den Laser dient dabei eine bei der Fertigung der MiniDisc aufgebrachte Führungsspur (Pregroove). Von der Oberseite der MiniDisc werden dann durch das wechselnde Feld eines kleinen Elektromagneten, der an einem Schreibarm federnd auf der rotierenden MiniDisc aufliegt, die Daten aufmoduliert. Nach dem Abkühlen bleibt die Magnetisierung der einzelnen Felder erhalten und ist unempfindlich gegen äußere Magnetfelder.

Vor dem erneuten vollständigen oder teilweisen Beschreiben einer bereits bespielten MiniDisc ist kein Löschvorgang notwendig, da die betroffenen Datenbereiche ohnehin vollständig neu magnetisiert werden. Die Daten auf einer MiniDisc sind ähnlich wie bei einer Diskette in Sektoren organisiert, die Belegung der MiniDisc wird in einem Inhaltsverzeichnis (User Table of Contents, UTOC) abgelegt. Im Gegensatz zur Audio-CD, auf der die Daten sequentiell auf einer spiralförmigen Spur abgelegt sind, können dadurch einzelne Titel auf der MD gelöscht, zusammengefügt, geteilt und verschoben werden. Das Aktualisieren des UTOC geschieht, abhängig vom Aufnahmegerät, entweder direkt im Anschluss an den Aufnahme- oder Editiervorgang oder erst vor dem Auswerfen der MiniDisc aus dem Aufnahmegerät bzw. nach dessen nächstem Einschalten. Im letzteren Fall werden die aktuellen UTOC-Daten in einem batteriegepufferten RAM des Aufnahmegeräts zwischengespeichert.

Durch das magneto-optische Verfahren wird eine hohe Sicherheit und Langlebigkeit der gespeicherten Daten erreicht, es werden typisch 30 Jahre Datenerhalt und mehr als eine Million Schreibvorgänge angegeben. Diese Zahlen sind deutlich höher als die der wiederbeschreibbaren CD-RW, die rein optisch arbeitet.

Serial Copy Management System (SCMS)

Audio-MiniDisc-Geräte verfügen über einen Kopierschutzmechanismus, das Serial Copy Management System (SCMS). Dieses Verfahren erlaubt ein einmaliges Überspielen von mittels digitaler Signale erstellten Datenträgen (CD, MD, DCC oder DAT). Ein weiteres Kopieren zur Erstellung einer zweiten Kopiegeneration ist nur noch über einen analogen Ausgang möglich.

SCMS betrifft jedoch nur den Consumer-Bereich. Studio-Equipment ignoriert in der Regel SCMS-Beschränkungen. Bis zur Einführung der neuen Urheberrechtgesetze, die jede Art der Umgehung eines Kopierschutzes verbieten, wurden auch Geräte angeboten, die das SCMS-Bit aus dem digitalen Datenstrom herausfilterten bzw. es auf „00“ setzten (Bedeutung: beliebig oft kopierbar), um so das SCMS zu umgehen. Durch die hohe Verbreitung von PCs mit digitale Ton-Ein- und Ausgängen ist SCMS allerdings heutzutage ein sehr unwirksamer Kopierschutz.

Seit Mitte 2005 hat Sony auch für Endanwender den restriktiven Kopierschutz für MD-zu-MD-Kopien gelockert. Der Benutzer kann seit SonicStage 3.2 bestimmen, ob der Kopierschutz gesetzt wird oder nicht.

Das Kopieren von kopiergeschützen CDs auf MD wird von den meisten aktuellen CD-Kopierschutzmechanismen durch „illegale“, nicht der CD-Spezifikation im Red Book entsprechende Daten auf der jeweiligen CD verhindert. Der Sony-eigene Kopierschutz Key2Audio hingegen macht sich das SCMS zunutze. Er bewirkt durch ein gesetztes Copy-Bit, dass die Original-CD vom SCMS bereits als Kopie angesehen wird und deshalb nicht digital kopiert werden kann.

Vor- und Nachteile

Die Vorteile der MiniDisc sind ihre Robustheit, Unanfälligkeit gegenüber Schmutz und die gegenüber der CD geringeren Abmessungen, die sie für den mobilen Einsatz prädestinieren. Die leichte Editierbarkeit (Titel verschieben, Titel löschen, Titel trennen, Titel zusammenführen, abschnittsweises Löschen, Texteditierung für Titel usw.) direkt an den Aufnahmegeräten ermöglichen nur wenige andere Aufnahmemedien. Ebenso zu nennen ist auch die praktisch unbegrenzte Wiederbespielbarkeit (etwa 1.000.000 mal), der gegenüber DAT schnelle Titelzugriff sowie die 1:1-Aufnahmemöglichkeit.

Portable MiniDisc-Geräte (MiniDisc Walkman) ermöglichen eine extrem lange Akkulaufzeit (bis zu 135 Stunden). Ebenfalls hervorzuheben ist, dass das ATRAC-Format im Gegensatz zu den anderen aktuell auf mobilen Abspielgeräten verbreiteten verlustbehafteten Formaten AAC, MP3 und WMA ohne Umwege Gapless Playback beherrscht. Mit diversen Software-Playern lässt sich dies für das MP3-Format lediglich simulieren.

Ein Nachteil besteht in der verlustbehafteten Kompression der Audiodaten. Damit ist die MiniDisc für Studiozwecke weniger geeignet, wird wegen ihrer einfachen Handhabung dort ebenso noch verwendet wie DAT und Festplattenrecording. Dieser Nachteil wurde aber zum Teil mit der neuen Hi-MD beseitigt, da damit auch die unkomprimierte 1:1-Aufnahme in PCM möglich ist. Ein weiterer Nachteil der MD besteht in der im Vergleich zum DAT niedrigeren Standardsamplingfrequenz (44,1 kHz im Vergleich zu 48 kHz) bei Aufzeichnungen von analogen Quellen. Die Auflösung der auf der MD aufgezeichneten Daten liegt wie bei der CD bei 16 Bit.

Ein gravierender Nachteil gegenüber DAT ist, dass bei den meisten älteren Aufnahmegeräten nach Stromausfall oder versehentlicher Trennung vom Netz, bevor der UTOC (User Table of Contents) abgespeichert wurde, die gesamte Aufnahme verloren ist, bei neueren werden diese Informationen anscheinend in einem Flash-Speicher gehalten. Dieses Problem hat MiniDisc allerdings mit CD-, CompactFlash- und Harddisc-Recordern gemeinsam. Ausgenommen hiervon sind einige professionelle MiniDisc-Aufnahmegeräte und die Geräte ab der NetMD-Generation, die bereits vor oder während der Aufnahme das vorläufige, geänderte „Pre-UTOC“ im Gerätespeicher ablegen, so dass die Aufnahme in jedem Fall erhalten bleibt. Im Internet kursieren zudem Anleitungen, um verlorene Audiodaten wiederherzustellen (TOC-Cloning).

Weblinks

• Kompletter MD / Hi-MD F.A.Q.
• Deutschlands größtes MiniDisc-Forum
• Informationsquelle über MiniDisc und Hi-MD - engl.
• Geschichte der MiniDisc - engl.