This cache has been archived.

MNZL: Die Alltags-Serie liegt nun seit über 10 Jahren... Da ich nicht mehr in Recklinghausen wohne, ist die Wartung für mich schwierig geworden. Deshalb ist an dieser Stelle Schluß - und damit auch Platz für was Neues.

Auch wenn es sicherlich noch viele gibt, die die Lösung in der Schublade liegen haben - den wichtigsten Teil des Caches habt ihr gemacht: Ihr habt verstanden, wie unser Alltag funktioniert.

Ich möchte mich bei allen Loggern bedanken, für die netten Logs, und das eine oder andere Gespräch bei der Unterstützung auf dem Weg zur Lösung [:)]

Schönen Gruß und bis Bald im Wald,

MNZL

GC1NE4G ▼

A cache by MNZL Message this owner

Hidden : 3/17/2009

Difficulty:

Terrain:

Size: Size: micro (micro)

Join now to view geocache location details. It's free!

Watch

How Geocaching Works

Please note Use of geocaching.com services is subject to the terms and conditions in our disclaimer.

Geocache Description:

Diese kleine Cache-Serie soll euch die Augen dafür öffnen, wie einige Dinge, die wir im Alltag benutzen, funktionieren.

Wie funktioniert unser Alltag?

Teil 8 - EFM

So, ein letztes Mal habt ihr die Chance, ein Rätsel aus dem Alltag zu lösen. Ideen hätte ich zwar noch genug, aber irgendwann muß ja auch mal gut sein...

Heute beschäftigen wir uns Audio-CDs, oder besser "Compact Disc Digital Audio", denn so heißen sie richtig. Wie kommt eigentlich die ganze Musik auf den kleinen Silberling?

Wie der Name schon sagt, sind die Musikinformationen auf einer CD digital gespeichert, das heißt, die Informationen auf der CD sind Computerbytes. Diese werden von einem Digital-Analog-Wandler in hörbare Signale umgewandelt, vom Verstärker lauter gemacht und über die Lautsprecher wiedergegeben. Aber das soll uns hier nicht weiter stören. Hier geht es darum, wie die Daten auf der CD gespeichert sind.

Eine CD besteht hauptsächlich aus einer dicken Schicht Polycarbonat, einem glasklarem und widerstandsfähigen Kunststoff. Diese Schicht dient sozusagen als Trägerschicht. Die Daten könnten auch ohne diese Schicht gespeichert werden, aber dann wäre die CD eine wabbelige Scheibe, die in der Praxis nicht handhabbar wäre. Auf diese Trägerschicht ist ein dünner Aluminiumfilm aufgebracht, der die Daten beinhaltet. Darauf ist eine Schutzlackierung angebracht, damit der Aluminiumfilm nicht beschädigt wird. Und auf dem Schutzlack schließlich ist der Druck aufgebracht, das Bild oder der Text, der auf der CD oben drauf ist.

Würde man eine CD durchschneiden und von der Seite betrachten, sähe das etwa so aus:

Querschnitt einer CD

Hier sieht man sehr deutlich, daß die Polycarbonatschicht einen Großteil der CD ausmacht. Und wo wir gerade dabei sind, können wir auch gleich mal mit einem großen Irrglauben aufräumen: Ein Kratzer auf der Unterseite der CD ist zwar ärgerlich, er ist aber "nur" in dem Polycarbonat. Selbst wenn der CD-Spieler die CD nicht mehr lesen kann und an der Stelle springt, kann man den Kratzer einfach wieder rauspolieren. Viel wichtiger ist, daß die empfindliche und viel dünnere Oberseite der CD geschützt wird, denn wenn der Aluminiumfilm beschädigt ist, sind die Daten verloren.

In die Aluminiumschicht ist eine spiralförmige Spur eingeprägt, ähnlich wie bei einer Schallplatte, aber mit einem entscheidenden Unterschied: Sie verläuft von der Mitte der CD nach außen, nicht wie bei der Schallplatte von außen nach innen. So wie die Nadel des Plattenspielers der Spur von außen nach innen folgt, so folgt der Laser, der zum Auslesen der Daten benötigt wird, der Spur von innen nach außen. Übrigens: Diese Spur ist bei einer vollen CD ca 6 Kilometer lang!

Schematische Darstellund der Spur auf einer CD

Schematische Darstellund der Spur auf einer CD

Doch wie sieht diese Spur aus? Bei einer Schallplatte kann man sie ja deutlich erkennen, auf einer CD aber nicht... In die Aluminiumschicht sind bei gepressten Orginal-CDs Vertiefungen eingeprägt. Bei gebrannten CDs funktioniert es etwas anders, aber das ist hier auch nicht von Bedeutung. Hier mal eine mikroskopische Aufnahme von der Oberfläche einer CD:

Die Oberfläche auf einer CD unter dem Mikroskop

Die Oberfläche auf einer CD unter dem Mikroskop

Die Aluminiumschicht auf der CD reflektiert das Licht des Lasers, ähnlich wie ein Spiegel. Er leuchtet die ganze Zeit auf die Spur, und eine Fotodiode erkennt das reflektierte Licht des Lasers. Sie kann zwar nicht erkennen, ob das Licht gerade von einer Vertiefung reflektiert wird oder nicht, aber sie bemerkt, wenn eine Verteifung beginnt bzw endet. Und genau aus diesen Informationen erhält sie die Bytes, die auf der CD gespeichert sind.

Wie wir schon oft bei den Caches dieser Serie gelernt haben, kann ein Byte durch acht Bit dargestellt werden. Ein Byte ist eine Zahl zwischen 0 und 255, ein Bit ist eine Null oder eine Eins. Jetzt könnte man denken, daß die Vertiefungen eine Eins bedeuten, alles andere ist eine Null, und aus acht Bit werden dann wie immer über das Binärsystem ein Byte... Leider nein.

Da die Fotodiode nicht erkennen kann, ob der Laser nun auf eine Vertiefung leuchtet oder nicht, sind die Übergänge zwischen der normalen Aluminiumschicht und der Vertiefung darin das Entscheidende. Das heißt: Wenn die Fotodiode merkt, daß der Laser von der normalen Aluminiumschicht in eine Vertiefung rutscht oder umgekehrt, bedeutet das eine Eins. Ändert sich in einem bestimmten Abstand nichts, bedeutet es eine Null. Dieser bestimmte Abstand ist mit 300 Nanometern festgelegt, das sind 0,0003 Millimeter.

NRZ-M-Codierung

Jetzt gibt es immer noch ein Problem: Da sich die CD mit einer Geschwindigkeit von bis zu 500 Umdrehungen pro Minute dreht, könnte die Fotodiode den Wechsel von normaler Aluminiumschicht zur Vertiefung und direkt darauf folgend den Wechsel von der Vertiefung zurück zur normalen Aluminiumschicht (also erst eine Eins und danach wieder eine Eins) nicht zuverlässig erkennen. Deshalb müssen sich zwischen den beiden Einsen laut Standard mindestens 2 (und höchstens 10) Nullen befinden.

Da die normalen 8 Binärzahlen, die sonst ein Byte repräsentieren, oft zwei aufeinanderfolgende Einsen haben, müssen die Daten künstlich "aufgebläht" werden. Dafür gibt es eine bestimmte Tabelle: Hier klicken.

Wie man in der Tabelle sehen kann, ist es möglich, mit 14 Nullen und Einsen (14 Bit), die diese Bedingung erfüllen, 256 verschiedene Zahlen darzustellen. Deshalb nennt man diese Codierungsmethode auch "Eight-To-Fourteen-Modulation" (EFM).

Wenn die Spur auf der CD-Oberfläche über 0,0042 Millimeter (14 x 0,0003 Millimeter) so aussehen würde, dann wäre das eine 196:

196 auf der CD-Oberfläche

In der Realität kommen dann auf der CD-Oberfläche zwischen dem einen und dem nächsten Byte (14 Bit) noch drei Trennbits, aber das soll uns hier auch nicht interessieren.

Die Dose findet ihr bei

N51°34.402-X
E007°11.541+X

Den fehlenden Wert X liefert euch diese Spur:

Rätsel

Eure Lösung für die Koordinaten könnt ihr auf Geochecker.com überprüfen.

Bei den Mystery-Koordinaten ist ein großer Parkplatz. Zwar eigentlich nur für "Kunden", aber wenn ihr da ein paar Minuten steht, sagt sicherlich niemand was. Bitte bringt einen Stift mit.

Update 16.12.2009: Aufgrund von baulichen Veränderungen am Finale wurde die Dose verlegt. Das Rätsel ist gleich geblieben, aber die Formel hat sich verändert! Bitte Überprüft eure neuen Finale-Koordinaten im Geochecker, bevor ihr losgeht!
Update 30.07.2010: Die Baustelle an den alten Koordinaten will einfach nicht weitergehen. Deshalb liegt die Dose jetzt an einer ganz neuen Location. Das Rätsel ist gleich geblieben, nur die Formel hat sich wieder verändert! Bitte überprüft eure Koordinaten mit dem Geochecker, bevor ihr losgeht...
Update 15.08.2011: Da irgendwelche Spielverderber die Dose regelmäßig geklaut haben, ist es jetzt wieder ein neues Versteck, aber ganz in der Nähe. Das Rätsel ist gleich geblieben, nur die Formel hat sich wieder verändert! Bitte überprüft eure Koordinaten mit dem Geochecker, bevor ihr losgeht...

Übrigens: Es handelt sich hierbei um eine Cache-Serie. Weitere Caches:

Wie funktioniert unser Alltag? Teil 1 (RGB)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 2 (MFV)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 3 (RC5)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 4 (CES)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 5 (SMS)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 6 (EAN)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 7 (ZZS)
Wie funktioniert unser Alltag? Teil 8 (EFM)
Wie funktioniert unser Alltag? BONUS

Ganz wichtig: In jedem dieser Caches findet ihr auch eine Bonuszahl, die ihr euch notieren solltet. Denn ohne die könnt ihr den Bonus-Cache nicht finden...

Ich stehe zwar immer noch für alle Fragen zur Verfügung, aber da ich nicht mehr in Recklinghausen wohne, kümmert sich nun tlas um die Wartung der Dosen vor Ort. Vielen Dank dafür...

Additional Hints (Decrypt)

tnam anu orvz "F" iba "Fnyragvafgenßr", zntargvfpu Trug qnuvagre...

Decryption Key

A|B|C|D|E|F|G|H|I|J|K|L|M
-------------------------
N|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z

(letter above equals below, and vice versa)