Silberpressung: Die Entstehung einer CD

Die Produktionstätten von Sonopress. Hier der Neubau für die CD-ROM-Produktion, die einen höheren Qualitätsanspruch hat als die Audio-CD-Produktion.

Sinkende Hardware-Preise machen auch vor CD-Writern nicht halt. Mittlerweile gibt es die ersten Geräte schon für unter 3000,- DM; sie rücken somit in die Preisregion, wo sich technikbegeisterte Computeranwender so ein Gerät neben den Rechner stellen könnten. Die Anwendungsgebiete sind klar: Unverwüstliches Backup der Festplattendaten oder Dienstleistung im Premastering.

Nachdem es schon länger Software für Macs und DOSen gibt, existiert nun auch die erste Lösung für ATARIs. Die Software nennt sich sinnigerweise CD-Recorder und lag uns in der noch sehr frischen Version 1.04 vor. Das 100 KB große Programm ist schnell von Diskette in einen Ordner kopiert und wäre damit auch sofort einsatzbereit. Um aber tatsächlich loslegen zu können, muß zuvor der Plattentreiber von Uwe Seimet in seiner neuesten Version (>= 4.05) installiert werden. Dies hat seinen Grund in der Recorder-Ansteuerung. Diese erfolgt über direkte SCSI-Kommandos vom Programm aus, und momentan läßt dies nur der Treiber von Uwe Seimet zu.

Teil 1 - Premastering

Aufgrund dieser Prämisse ist es auch nicht möglich, diese Lösung auf einem Macintosh unter MagiCMac zu benutzen. Aber für den Macintosh existieren eigene Lösungen, und diese werden wir zu gegebener Zeit in Mac-OPEN vorstellen.

Leider gibt es zur Zeit auch noch Probleme auf dem Falcon030. Da dies aber wahrscheinlich ein Fehler des Festplattentreibers ist, ist mit Erscheinen dieser Ausgabe das Problem behoben.

Um tatsächlich eine CD zu produzieren, muß dem Anwender klar sein, daß er eine Partition zur Verfügung haben muß, die ca. 650 MB freien Speicherplatz hat (für den Fall, daß eine CD mit weniger Daten produziert werden soll, reicht auch eine kleinere Partition). Dies macht zur Bedingung, daß TOS 4.x installiert ist oder ein Betriebssystem, welches diese Partitionsgrößen unterstützt. Wir haben CDs auf einem TT mit Magic als Betriebssystem produziert. Eine Unterstützung von MultiTOS oder Minix (lange Dateinamen) ist momentan nicht im Programm enthalten.

ISO 9660: ja oder nein?

CD-Recorder erlaubt das Erzeugen von CDs nach dem IS0-966O-Standard. Für viele Produzenten würde dies aber das Ende ihrer Arbeit bedeuten, denn eine Einhaltung des ISO-9660-Formats bedeutet, mehrere Punkte zu beachten.

Entweder man produziert eine Audio-CD (CD-DA), eine Daten-CD (CD-ROM) oder eine MixedMode-CD.

Dies sind nur ein paar der wichtigsten Vorgaben für das ISO-9660-Format. Da sich aber heutzutage keiner mehr die Mühe machen will, alle Daten formatgerecht zu bearbeiten, gibt es bei fast allen CD-Schreiblösungen inkl. CD-Recorder die Möglichkeit, die Toleranz bei der Abweichung zu erhöhen. CD-Recorder bietet insgesamt vier Schreibformate. Neben dem Exchange-Format (streng ISO 9660) gibt es noch ATARI, DOS und BACKUP. Dabei wird auf die entsprechenden Sonderzeichen der Systeme Rücksicht genommen, d.h. sie werden akzeptiert. Das BACKUP-Format ist die „wildeste" Einstellung. Dabei wird alles genommen, was das Betriebssystem zuläßt. Jeder sollte sich aber darüber im klaren sein, daß eine Abweichung vom Standard zu Komplikationen auf anderen Systemen führen kann! CD-Recorder überprüft vor dem Schreiben einer CD die angegebenen Ausgangsdaten und teilt Probleme sofort in einem Fenster mit. Hier wäre es wünschenswert, wenn eine Liste erzeugt würde, anhand derer man später alle Daten korrigieren könnte. Dies während der Arbeit mit der Schreibsoftware machen zu müssen, hat zwei gravierende Nachteile:

  1. Der Recorder mitsamt der Software ist blockiert, und andere Aufträge können nicht sofort erledigt werden.
  2. Dem Dienstleister entstehen Kosten für die Nachbearbeitung, wobei nicht sichergestellt wäre, ob die Änderungen auch dem Kundenwunsch entsprechen würden.

Ist man sich über das Format einig geworden, so sollten vor der Datenauswahl noch zwei bis drei Einstellungen vorgenommen werden. Zum einen ist die Angabe eines Arbeitsverzeichnisses sinnvoll, da dort Parameterdateien und Programmdaten zentral aufbewahrt werden können und sofort vom Programm gefunden werden. Das Image-Verzeichnis ist der Pfad mit der Ortsangabe, wo das CD-Image vordem Brennen hingeschrieben wird. Dazu sei erklärt, daß es zwei Möglichkeiten gibt, eine CD zu brennen.

Möglichkeit 1 ist die allgemein gebräuchlichere und sicherere Lösung des Erzeugens einer Image-Datei. Diese Image-Datei ist ein komplettes Bündel aus Informationen und Daten, aus denen eine Schreib-Software eine CD brennt. Theoretisch ist damit sogar ein Austausch zwischen 08/15-User und Dienstleister möglich. Der Heimanwender erzeugt solch ein Im-gae und gibt nur dieses an einen CD-Schreibservice, der daraus die Scheibe produziert.

Möglichkeit 2 ist das direkte Schreiben auf CD. Hier verbirgt sich eine große Gefahr. Ist der Datenfluß nicht schnell genug, und hat der Recorder keine Daten mehr im Puffer anliegen, so wird die CD ein Teil des örtlichen Polycarbonat-Recycling-Dealers. Mit anderen Worten: Die CD wurde nicht ordnungsgemäß abgeschlossen und ist unvollständig. Dies ist nicht reparabel. Unsere CD-Recorder-Version hatte noch eine Spezialfunktion mit dem schönen Namen RECOVER. Damit wird versucht die CD mindestens ordnungsgemäß zu schließen und den Rest der CD verwertbar zu machen. Eine Garantie auf Erfolg gibt es aber nicht. Ob die Recover-Funktion immer ein Teil des Programms bleibt, war zu diesem Zeitpunkt noch fraglich.

Auf direktem Weg

Direktes Schreiben lohnt sich also nur in ganz speziellen Fällen. Dazu sollte es nur wenig Dateien geben, die entsprechend groß sind und eine möglichst geringe Beanspruchungder Festplatte verlangen. Die Produktion einer CD-DA (Audio-CD) wäre das beste Beispiel. Man hat 10 oder 15 Files (im Falle von CD-Recorder WAV-Dateien) und läßt diese gleich auf die CD schreiben. Ein Mixed-Mode-CD (Daten und Musik auf einer CD) ist natürlich auch mit CD-Recorder möglich. Erkannt wird dies entweder automatisch oder durch eine Vorgabe in den Sessions-Einstellungen.

Das Programm CD-Recorder läuft komplett in Fenstern. Links unten drei Symbole für Computerdaten, Musikdaten und CD-Image-Datei.

Sind alle wesentlich Einstellungen vorgenommen, sollten nun die Dateien ausgewählt werden. Dazu muß man lediglich das Ordner-Symbol (im Hauptfenster unten ganz links) in das Fenster legen. Daraufhin öffnet sich der Fileselector und man kann sich den gewünschten Ordner oder die gewünschte Datei aussuchen. Wurden alle Daten selektiert, sollte man noch einmal die Recorder-Einstellungen überprüfen.

Die momentan unterstützten Modelle sind der Philips CD522 und der Ricoh 9200CD. Weitere Modelle (Sony, JVC, Yamaha, Kodak, Reflex) sind gerade in Arbeit und dürften in wenigen Wochen erfaßt worden sein. Eingestellt werden muß neben der SCSI-ID die Schreibgeschwindigkeit des Recorders. Dies geht von einfach bis vierfach. Die Transferraten sind ein Abbild der Transferraten bei den CD-Laufwerken. Ein 4fach-Schreiber schaufelt die Daten also mit600 KB/secauf die CD. Das Kreuzchen bei ‘via Image’ entscheidet über die schon beschriebene Möglichkeit zur Direktbeschreibung. Alternativ kann als Recorder auch eine Image-Datei angegeben werde, wobei die SCSI-ID und ‘via Image’ überflüssig werden.

Das geschriebene Image wird nach dem Brennvorgang nicht gelöscht und könnte theoretisch archiviert werden (z.B. auf einem Streamer), um weitere CDs mit den gleichen Daten zu erzeugen. Dazu muß statt dem Ordner- oder Musiksymbol das Bandsymbol ins Fenstergelegt werden. Unlogisch ist, daß das Imgae dann nicht direkt im Image-Pfad gesucht wird, sondern im Programmpfad.

Wer solch eine Lösung für Backups benutzen will, wird sich über die Parametersicherung freuen. In Set-Dateien werden alle Einstellung inkl. Pfaden von Daten gesichert und können natürlich auch wieder geladen werden. Dies war auch in unserem Test sehr praktisch, da wir sehr viele Daten von verschiedenen Partitionen und übers Netz (z.B. MIDI-COM-ROM-Port) geholt haben. Als Testgerät stand uns ein Ricoh 9200CD zur Verfügung. Dieser Recorder schreibt nur mit einfacher Geschwindigkeit. Ein neues Modell soll bald verfügbar sein.

Quintessenz

Um es kurz und klar zu machen: CD-Recorder hat uns überzeugt und wieder einmal gezeigt, daß auch auf dem ATARI professionell gearbeitet werden kann. Die Software lief stabil und läßt noch genug Raum für Erweiterungen. Das Handbuch ist gut gegliedert und erklärt alle Funktionen ausreichend gut. Wer der Meinung ist, daß der Preis zu hoch angesiedelt sei, der sollte sich vor Augen halten, daß schon nach kurzer Zeit oder wenigen CD-Produktionen die Kosten für das Programm eingefahren sind. Zur Richtigstellung müssen wir an dieser Stelle auch noch sagen, daß bis zu dieser Stelle der Begriff CD nicht ganz korrekt ist. Es wurde selbstverständlich auf eine CD-R (CD-Recordable) geschrieben und sich bei allen Erklärungen auf eine CD-R bezogen. Solch eine CD-R wird in einem CD-Laufwerk wie eine CD behandelt. Aber es läßt sich keine handelsübliche CD einfach mit einem Recorder beschreiben.

Ein einzelnes Exemplar einer CD ist ja ganz nett, aber Geld hat man damit noch nicht verdient. Und ein paar hundert CDs per CD-R zu produzieren kostet zuviel Geld und Zeit. Um wirkliche Mengen zu erhalten, bleibt nur der Weg zum Vervielfältiger. Diese Art der Dienstleistung ist der Schritt in Richtung Premastern einer CD. Hier erfolgt i.d.R. das Mastering und die CD-ROM-Produktion. Natürlich bieten diese Firmen auch den Service des Premastems an, allerdings übergehen wir diesen Schritt, da wir ja eben unsere CD-R gefertigt haben. Wir waren für Sie bei der Firma Sonopress in Gütersloh und haben uns mal umgeschaut und informiert, wie denn nun massenweise CDs produziert werden.

Teil 2 - Mastering

Aufgrund der schon bem Kunden produzierten CD-R wird nur noch eine Eingangsqualitätsprüfung der CD-R vorgenommen. Mastering ist das Herzstück einer CD-Produktion. Die CD-R-Informationen werden auf ein Glas-Master übertragen. Das Glas-Master ist eine hochpolierte Glasscheibe, deren Oberflächengüte vergleichbarmit der eines astronomischen Spiegels ist. Die Scheibe wird mit Fotoresist (lichtempfindliches Substrat) beschichtet. Die Beschichtung erfolgt im Spincoating-Verfahren (Substanz wird durch die Rotation der Scheibe verteilt). Dies sorgt für eine absolut gleichmäßige Fotoresist-Schicht von ca. 130 Nanometern Dicke. Diese Schichtdicke bestimmt die spätere Tiefe der Pits auf der CD-ROM.

Die Erstellung des Recorder-Modells und von dessen SCSI-ID ist unabdingbar.

Der Laserbeamrecorder belichtet die Fotoresist-Schicht mit einem modulierten Laserstrahl. Der Laser wird also einfach nur ein- und ausgeschaltet. Wie bei der späteren CD-ROM erfolgt auch hier die Belichtung spiralförmig von innen nach außen. Daß folgende Entwicklungsbad wäscht die belichteten Stellen aus. Daraus resultieren die Pits. Eine optisch gesteuerte Elektronik regelt diese Entwicklung und stoppt den Fertigungsprozeß bei Erreichen des vorgegebenen Pit-Volumens. Die seitliche Ausformung der Pitflanke wird auch durch Parameter kontrolliert.

Nachdem das Master getrocknet wurde, erfolgt die Metallisierung per Sputtering-Verfahren (beschleunigte Argonionen schlagen Nickelatome aus ihrem Gitterverband heraus, die sich auf der entwickelten Glasplatte absetzen). Auf dem Glas-Master befindet sich nun eine Nickelschicht. Auf galvanischem Wege erhält man vom Glas-Masterdie Nickelproduktionsmatrizen. Die Matrize ist nun ein Produktions-Master, der erst mit einem speziellen Masterdisc-Player ausgelesen wird. Eine anschließende Qualitätsüberprüfung überprüft den Master. Dieser ist für alle weiteren Fertigungsstufen qualitätsentscheidend.

Alle Arbeitsschritte bis zu diesem Punkt fanden in speziellen Räumen statt. Die vollklimatisierte Luft muß fast vollständig rein sein. Zugelassen sind lediglich 100 Teilchen (>0,5pm) pro 28 Liter. Die Räume werden ausschließlich mit gelbem Licht ausgeleuchtet, da der Fotoresist blauempfindlich ist. Das Wasser zur Behandlung der Glasscheiben ist absolut entionisiert und keimfrei.

Galvanik

Bei der Galvanik entsteht aus dem mechanisch nicht belastbaren Glas-Master die Produktionsmatrize, die widerstandsfähig genug ist, um die Pit-Struktur in das Polycarbonat zu pressen. In einem galvanischen Bad mit einer Nickelanode wird die Nickelschicht des Glas-Masters als Kathode geschaltet. Der angelegte Strom bewirkt eine Nickelionenwanderung zur Kathode, so daß die Nickelschicht auf dem Glas-Master wächst. Hat die Nickelschicht die erforderliche Dicke erreicht, wird die Nickelschicht vom Glas-Master getrennt. Die Glasscheibe verliert die Informationen und steht nach dem Reinigen für eine neue Produktion zur Verfügung.

Das erste Galvano, welches direkt vom Glas-Master stammt, heißt ‘Original’ oder auch ‘Vater’, Die Pits sind hier als Erhebungen sichtbar, und der Vater ist als Negativ theoretisch für die Serienproduktion geeignet. Durch eventuelle Schäden während der Produktion müßte aber der gesamte Mastering-Durchlauf wiederholt werden. Um dies zu vermeiden, wird durch einen weiteren galvanischen Schritt eine Mutter erzeugt. Von dieser Mutter werden Matrizen erzeugt. Die Matrizen gleichen dem Vater und werden als Werkzeug in Spritzgußmaschinen eingesetzt. Vorher wird jedoch noch das Mittelloch mit einer Genauigkeit von 20pm ausgestanzt.

Teil 3 - CD-ROM-Serienfertigung

Eine CD ist ein physikalisches Meisterstück. Die mikroskopisch kleinen Vertiefungen, Pits genannt, sind auf einer Seite der CD eingepreßt. Die ca. 4 bis 5 Milliarden Pits sind spiralförmig von innen nach außen mit einer Pit-Breite von 0,6pm und einem seitlichen Abstand von l,6pm angeordnet. Eine Reflexionsschicht überzieht die Informationsseite, welche wiederum von einem Schutzlack vor Umwelteinflüssen geschützt wird.

Die CD-ROM-Produktion erfolgt komplett in einer Maschinengruppe. Die erste Einheit ist eine Spritzgußmaschine, in der die CD-Informationen in das Polycarbonat gepreßt werden. Alternativ kann auch eine Spritzprägemaschine verwendet werden. Als nächstes erhält die Kunststoffscheibe eine 40 bis 50 Nanometer dicke Aluminiumschicht. Dies geschieht in einem Vakuum von ca. 10 Torr. Dort wird Aluminium atomisiert und beschichtet die Scheibe. Dies ähnelt der Beschichtung des Glas-Masters mit Nickel. Um die Schicht gegen Oxidation zu schützen, wird per Spincoating ein Schutzlack aufgebracht. Die Schicht erreicht eine Dicke von ca. 10pm. Dieser Lack wird durch UV-Licht ausgehärtet. Ab diesem Fertigungsschritt sind keine Reinraumbedingungen mehr notwendig. Als nächster Schritt erfolgt die Lackierung per Siebdruck oder Offset-Verfahren. Dies richtet sich je nach Anzahl der Farben und der Qualität des Aufdrucks. Abschließend werden die CDs von einem Laser auf Beschädigungen geprüft.

In 150er-Stapeln geht es zum Konfektionieren. Dort werden je nach Auftrag Disketten, Aufkleber und Booklets in die CD-Hüllen gelegt und verschweißt. Eine abschließende Kartonierung und Etikettierung schließt die Produktion ab. Tage oderWochen später stehen die CDs im Regal und warten auf den Käufer. Die komplette Produktion vom Mastering bis zur Auslieferung dauert im Normalfall ca. 7 Arbeitstage. Gegen entsprechende Aufschläge werden auch 24-Stunden-Produktionen angeboten. Dies resultiert unter anderem aus der Tatsache, daß in diesem Fall der Vater als Produktionsmatrize verwendet wird. Dadurch werden einige Stunden Galvanik-Prozeß eingespart. Zur Zeit ist die Firma Sonopress in der Lage, ein Gesamtvolumen von ca. 600.000 CDs pro 24 Stunden zu fertigen!

Dies war der Einblick in eine komplette CD-Produktion. Wir hoffen, daß Sie Gefallen daran gefunden haben und den kleinen Silberling mit etwas anderen Augen sehen. Jedesmal, wenn Sie eine CD hören oder in das CD-ROM-Laufwerkeinlegen, halten Sie ein Stück High-Tech in der Hand!

Wir möchten uns an dieser Stelle bei der Firma Sonopress herzlich bedanken.

JH

Preise:
Software: 498,- DM
Hardware: 3998,- DM

Software + Phillips CDDS22
CD Service Bernd Lohrum
Blumenstr. 25
66482 Zweibrücken

Infos zum Presswerk:
Sonopress
Hr. Didier Lorge
Carl-Bertelsmann-Str. 161
33311 Gütersloh

CD-Recorder

Positiv:
einfache Bedienung
Abspeichern von Einstellung samt Datenpfaden
gutes Handbuch

Negativ:
keine Fehlerliste bei Problemen mit ISO 9660
keine Unterstützung von langen Dateinamen
z.Zt keine Falcon-Unterstützung



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