Compact Disc

Compact Disc

Optisk lagermedie. Processen med at skrive og læse information udføres ved hjælp af en laser
Medietype optisk disk
Indholdsformat forskellige
Kapacitet typisk op til 700 MB (op til 80 minutters lyd)
Læsemekanisme laser, bølgelængde 780 nm (infrarød), 150 KiB /s (1×)
Optagelsesmekanisme fra 150 (1×) til 8400 KiB /s (56×)
international standard Regnbue bøger
Designet Sony , Philips
Størrelsen diameter 120 mm, tykkelse 1,2 mm
Ansøgning lagring af lyd, video og data
Udgivelsesår 1982
 Mediefiler på Wikimedia Commons

En compact disc ( engelsk  Compact Disc, CD ) er et optisk lagringsmedie i form af en plastikdisk med et hul i midten, hvis proces med optagelse og læsning af information udføres ved hjælp af en laser . Yderligere udvikling af cd'en blev DVD og Blu-ray , og dens nærmeste "forfader" - LaserDisc .

Oprindeligt blev CD'en skabt til at gemme lydoptagelser i digital form (kendt som CD-Audio ), men senere blev den meget brugt som et medium til lagring af data ( filer ) i binær form (den såkaldte CD-ROM  - engelsk ).  Compact Disc Read Only Memory , skrivebeskyttet CD ). Senere dukkede cd'er op med evnen til ikke kun at læse oplysningerne, når de først var indtastet på dem, men også til at optage ( CD-R  - English  Compact Disc-Recordable , en skrivbar cd) og omskrive ( CD-RW  - engelsk  Compact Disc-ReWritable , genskrivbar cd).

Filformatet på en cd-rom er forskelligt fra optagelsesformatet på en lyd-cd, og derfor kan en almindelig lyd-cd-afspiller ikke afspille de oplysninger, der er gemt på dem - dette kræver et specialiseret drev (enhed) for at læse sådanne diske.

Historie

Udviklingen af ​​cd'er begyndte i slutningen af ​​1970'erne, og i begyndelsen af ​​1979 var der lavet prototyper, der adskilte sig i størrelse og karakteristika [1] . Standard-cd'en blev udviklet og introduceret i 1980 af Philips og Sony . Signalkodningsmetoden er pulskodemodulation (PCM; engelsk  pulskodemodulation , PCM). Udgivelsen af ​​den første kommercielle (prototype-cd'er blev produceret tidligere) musik-cd blev annonceret den 20. juni 1982, og den 17. august samme år på fabrikken hos pladeselskabet Polygram , beliggende i Langenhagen nær Hannover , verdens første reklamefilm. compact blev udgivet, bestilt af Philips -disk, og lagde dermed grundlaget for deres masseproduktion. Æren at blive udgivet på CD for første gang fik ABBA med deres album The Visitors [2] [ 3] .

Den første cd, der kom på pladebutikkens hylder, var Billy Joels album 52nd Street fra 1978 . CD-salget af denne indspilning begyndte i Japan den 1. oktober 1982 [4] .

Brothers in Arms var et af de første digitalt indspillede album af rockbandet Dire Straits ; dette skyldtes Mark Knopflers ønske om at forbedre lydkvaliteten. Sangen af ​​samme navn anses for at være verdens første single udgivet på cd. I Storbritannien blev den distribueret som en salgsfremmende cd med Live in '85 tour-logoet . Disken indeholdt kun fire sange og havde meget begrænset udbredelse.

Ifølge Philips er der blevet solgt mere end 200 milliarder cd'er på verdensplan på 25 år. Selvom flere og flere mennesker vælger at købe musikfiler over internettet , udgjorde cd-salget ifølge IFPI omkring 70 % af alt musiksalg i 2007 [5] .

Betydelige bidrag til populariseringen af ​​cd'er blev givet af Microsoft og Apple Computer . I 1987 sagde John Scully , dengang administrerende direktør for Apple Computer, at cd'er ville revolutionere den personlige computerverden . En af de første almindelige multimediecomputere /underholdningscentre til at bruge CD var Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), senere CD'er blev brugt i Panasonic 3DO og Amiga CD32 spilkonsoller .

I Rusland, siden midten af ​​1990'erne, kom hovedindkomsten i den indenlandske forlagsvirksomhed fra salg af album fra kunstnere og musiksamlinger på cd'er som medier, selvom Alla Pugacheva blev tildelt udgivelsen af ​​sine album på cd lidt tidligere . I 1988, i Japan , udgav Victor Entertainment sin samling " Million Roses " på CD, som blev udgivet i 1983 i samme land som en LP, og i 1989 udgav All-Union Recording Company " Melody " endnu et nummereret album på CD-sanger. , kaldet " Alla ".

James Russell version

Der er en version om, at cd'en slet ikke er opfundet af Philips og Sony, men af ​​den amerikanske fysiker James Russell , som arbejdede hos Optical Recording. Allerede i 1971 demonstrerede han sin opfindelse til datalagring. Han gjorde dette af "personlige" formål, fordi han ville forhindre, at hans optegnelser blev ridset af pickupnåle . Og otte år senere blev en lignende enhed "uafhængigt" opfundet af Philips og Sony [6] .

Beethovens niende symfoni

Øjenvidner og forhandlere om CD-formatet vidner om, at Philips og Sony indtil maj 1980 ikke havde enighed om diskens ydre diameter . Fra Sonys ingeniørers synspunkt var en diameter på 100 mm tilstrækkelig, da det tillader miniaturisering af en bærbar afspiller. Fra topledelsen i Philips kom ideen om at lave disken ikke større end diagonalstørrelsen på en standard lydkassette (115 mm), hvilket var en stor succes på markedet. Derudover svarer disken i dette tilfælde til den normale serie af lineære dimensioner af DIN -systemet .

Sonys vicepræsident Norio Oga [7] , en musiker [8] , mente til gengæld, at disken skulle kunne rumme Beethovens symfoni nr. 9 . I dette tilfælde kan op til 95% af de klassiske værker efter hans mening distribueres på diske [9] [10] . Yderligere forskning viste, at for eksempel den niende symfoni fremført af Berlin Philharmonic Orchestra under ledelse af Herbert von Karajan havde en spilletid på 66 minutter. Den længste forestilling var en symfoni dirigeret af Wilhelm Furtwängler , opført på Bayreuth Festival  - 74 minutter. Dette var det afgørende argument, da man besluttede sig for diskens kapacitet [11] [12]

“Som med de fleste ting har en smuk historie intet at gøre med det virkelige liv. Denne historie kom fra Philips PR-folks penne,” siger den tidligere Philips-ingeniør Kees Immink . Virkeligheden var efter hans mening anderledes. I nærheden af ​​Hannover havde Philips allerede etableret en cd-produktionslinje på PolyGram -fabrikken . På kortest mulig tid var det muligt at lancere produktionen af ​​115 mm skiver. Frigivelsen af ​​120 mm skiver krævede en betydelig investering af penge og tid, da det var forbundet med udskiftning af værktøj. Ifølge Imminck ønskede Sony ikke at acceptere den situation, at Philips ville have en fordel ved at komme ind på markedet [13] .

Hvorom alting er, blev den endelige diskstørrelse i maj 1980 med et pennestrøg fra virksomhedens øverste ledelse sat til 120 mm med en kapacitet på 74 minutters lydoptagelse og en samplinghastighed på 44,1 kHz. Alle andre tekniske parametre blev genberegnet baseret på aftalte data.

Datalagringskapacitet

Cd'er er 12 cm i diameter og rummede oprindeligt op til 650  MB information (eller 74 minutters lydoptagelse). Fra omkring 2000 er 700 MB-diske, som kan optage 80 minutters lyd, dog blevet mere og mere almindelige, og de erstatter efterfølgende 650 MB-disken fuldstændigt. Der er også medier på 800 megabyte (90 minutter) eller mere, men de kan muligvis ikke læses på nogle cd-drev. Der er også singler med en diameter på 8,9 cm (må ikke forveksles med minidiscs med en diameter på 8 cm), som rummer omkring 140 eller 210 MB data eller 21 minutters lyd, og cd'er formet som kreditkort (såkaldte visitkortdiske) ).

Forøgelsen af ​​kapaciteten af ​​lagret information er blevet mulig på grund af den fulde brug af tolerancer til fremstilling af diske. Så for eksempel er afstanden mellem spor i henhold til ECMA-130-standarden 1,6 ± 0,1 mikrometer , den lineære hastighed af diskrotation er 1,2 eller 1,4 m/s ± 0,01 m/s med en gennemstrømning på 4,3218 Mbps/With. En kapacitet på 650 MB svarer til en hastighed på 1,41 m/s og en afstand mellem spor på 1,7 mikron, og en kapacitet på 800 MB svarer til en hastighed på 1,39 m/s og afstanden mellem sporene i 1,5 mikron.

Type Varighed,
minutter 		Sektorer Maks. CD-DA størrelse Maks. datastørrelse
bytes MiB bytes MiB
21 94 500 222 264 000 212,0 193 536 000 184,6
63 283 500 666 792 000 635,9 580 608 000 553,7
"650 MB" 74 333.000 783 216 000 746,9 681 984 000 650,3
"700 MB" 80 360.000 846 720 000 807,4 737 280 000 703,1
800 MB 90 405.000 952 560 000 908,4 829 440 000 791,0
900 MB 99 445 500 1.047.816.000 999,3 912 384 000 870,1

Tekniske detaljer

Diskgeometri

CD'en er et polycarbonatsubstrat , 1,2 mm tykt og 120 mm i diameter, dækket med et tyndt lag metal ( aluminium , guld , sølv osv.), beskyttet af et lag lak, hvorpå en grafisk gengivelse af indholdet af disk anvendes normalt. Princippet om at læse gennem substratet gør det meget enkelt og effektivt at beskytte informationsstrukturen og fjerne den fra diskens ydre overflade. Strålediameteren på den ydre overflade af disken er omkring 0,7 mm, hvilket øger systemets støjimmunitet over for støv og ridser. Derudover er der på den ydre overflade et ringformet fremspring 0,2 mm højt, som gør det muligt for skiven, placeret på en flad overflade, ikke at røre denne overflade. I midten af ​​disken er der et hul med en diameter på 15 mm (diameteren af ​​en menneskelig finger). Vægten af ​​skiven uden æsken er ~15,7 g. Vægten af ​​skiven i en almindelig juvelæske (ikke slank) er ~74 g.

Informationskodning

Disklagerformatet kendt som Red Book blev udviklet af Sony . Formatet er baseret på de digitale lydstandarder, der bruges i set- top-bokse (PCM-processorer ) til PCM-optagelse på forbrugervideooptagere: bitdybde 14 eller 16 bit, samplingfrekvens 44.056 eller 44.100 Hz. I overensstemmelse med Red Book kan en CD optage lyd i to kanaler med 16-bit pulskodemodulation (PCM) og en samplingfrekvens på 44,1 kHz. Takket være fejlkorrektion ved hjælp af Reed-Solomon-koden påvirker lette radiale ridser ikke diskens læsbarhed. I tilfælde af fejlagtige PCM -signalværdier, som ikke kunne korrigeres af fejlkorrektionssystemet, erstattes de af omtrentlige værdier opnået ved at interpolere de korrekte data. Philips ejer også alle rettigheder til mærket "Compact disc digital audio", logoet for lyd-cd-formatet.

Informationsstruktur

Informationen på disken er skrevet i form af et spiralspor af gruber ( eng.  pit  - uddybning), ekstruderet i en polycarbonatbase. Hver pit er cirka 100 nm dyb og 500 nm bred. Grubens længde varierer fra 850 nm til 3,5 µm . Mellemrummene mellem gruberne kaldes land ( engelsk  land  - space, base). Sporenes stigning i helixen er 1,6 µm. Gruberne spreder eller absorberer lyset, der falder på dem, mens underlaget reflekterer. Derfor er den indspillede CD et eksempel på et reflekterende diffraktionsgitter med en periode på 1,6 μm. Til sammenligning har en DVD en periode på 0,74 mikron.

Der er skrivebeskyttede diske ("aluminium"), CD-R  - til skrivning én gang, CD-RW  - til flere optagelser. De sidste to typer diske er designet til optagelse på specielle optagere. Nogle cd-afspillere og musikcentre afspiller muligvis ikke sådanne diske (på det seneste har alle producenter af forbrugermusikcentre og cd-afspillere understøttet læsning af cd-r/rw i deres enheder).

Læseoplysninger

Data fra disken læses ved hjælp af en laserstråle med en bølgelængde på 780 nm udsendt af en halvlederlaser . Princippet med at læse information med en laser for alle typer medier er at registrere ændringer i intensiteten af ​​reflekteret lys . Laserstrålen er fokuseret på informationslaget til en plet ~1,2 µm i diameter. Hvis lyset fokuseres mellem hullerne (på linsen), så registrerer den modtagende fotodiode det maksimale signal. I tilfælde af at lys rammer pit, registrerer fotodioden en lavere lysintensitet.

Forskellen mellem skrivebeskyttede diske (CD) og genskrivbare diske (CD-R/RW) ligger i den måde, hvorpå hullerne er dannet. I en skrivebeskyttet disk er hulkerne en slags reliefstruktur (fasediffraktionsgitter ) , hvor den optiske dybde af hvert hul er lidt mindre end en fjerdedel af laserlysets bølgelængde, hvilket resulterer i en faseforskel på en halv bølgelængde mellem lyset reflekteret fra brønden og lyset reflekteret fra land. Som et resultat observeres effekten af ​​destruktiv interferens i fotodetektorens plan, og et fald i signalniveauet registreres. I tilfældet med CD-R/RW er pit et område med mere lysabsorption end jorden (amplitudediffraktionsgitter). Som et resultat registrerer fotodioden også et fald i intensiteten af ​​lys, der reflekteres fra disken. Længden af ​​pit ændrer både amplituden og varigheden af ​​det optagede signal.

CD'ens læse-/skrivehastighed er angivet som et multiplum af 150 KiB /s (dvs. 153.600 bytes/s). Dette er 75 sektorer i sekundet, hver - 2048 bytes. For eksempel giver et 48-speed drev en maksimal læse- eller skrivehastighed på 48 × 150 = 7200 KiB /s (7,03 MiB/s).

Rengøringsdisk

Der findes også rense-cd'er, som har en renseanordning fastgjort til overfladen for at rense sensorlinsen (se billede).

Kopibeskyttelse

CD-specifikationen giver ikke nogen kopibeskyttelsesmekanisme  - diske kan frit duplikeres og afspilles. Men fra 2002 begyndte forskellige vestlige pladeselskaber at gøre forsøg på at skabe kopibeskyttede cd'er. Essensen af ​​næsten alle metoder er bevidst at indføre fejl i de data, der er skrevet til disken, så disken afspilles på en husstands CD-afspiller eller musikcenter, men ikke på en computer. Som følge heraf er sådanne diske langt fra at blive læst på alle forbrugerafspillere, og på nogle computere bliver de læst; der kommer software ud, der giver dig mulighed for at kopiere selv beskyttede diske osv. Ikke desto mindre fortsætter optageindustrien med at prøve nye metoder.

Philips har udtalt, at sådanne diske, der ikke er i overensstemmelse med "Red book"-specifikationerne, muligvis ikke bærer mærket "Compact disc digital audio".

For datadiske er der forskellige metoder til kopibeskyttelse, f.eks. metoden til måling af dataposition, StarForce - teknologier , SecurDisc osv.

CD-Audio-formatet (før fremkomsten af ​​cd-grabber-programmer) var en slags copyright-beskyttelse og tillod ikke at udpakke lydfiler fra en disk, for eksempel ved hjælp af Windows Stifinder-applikationen.

Stadier af CD-produktion

  1. Mastering  er processen med at forberede data til lancering i en serie. ( se også SPARS-kode )
  2. Fotolitografi  er processen med at lave et diskstempel. Et lag fotoresist påføres glasskiven , hvorpå information registreres. Fotoresist er et lysfølsomt polymermateriale , der ændrer dets fysiske og kemiske egenskaber under påvirkning af lys.
  3. Optagelse af information. Optagelsen udføres af en laserstråle, hvis effekt moduleres af den information, der optages. For at skabe en pit øges laserkraften, hvilket fører til ødelæggelsen af ​​de kemiske bindinger af fotoresistmolekylerne , som et resultat af hvilken den "dubber".
  4. Fotoresist udvikling. Overfladen af ​​fotoresisten udsættes for ætsning (syre, alkali, plasma), som fjerner de områder af fotoresisten, som ikke blev udsat for laserstrålen.
  5. Galvanoplastik . Den udviklede glasmasterskive placeres i et pletteringsbad, hvor et tyndt lag nikkel aflejres elektrolytisk på overfladen .
  6. Stempling af skiver ved sprøjtestøbning ved hjælp af den resulterende matrice .
  7. Sputtering af et spejlmetal ( aluminium , guld , sølv osv.) lag på informationslaget.
  8. Påføring af beskyttende lak .
  9. Tegning af et grafisk billede - en etiket (fra engelsk.  Label ).

Brænding til cd'er

Der er også diske designet til hjemmeoptagelse: CD-R (Compact Disc Recordable) til enkelt optagelse og CD-RW (Compact Disc ReWritable) til flere optagelser. Disse diske bruger et særligt aktivt materiale, der giver dig mulighed for at optage/omskrive information. Skelne skiver med organisk (hovedsageligt CD-R-type skiver) og uorganisk (hovedsageligt CD-RW-skiver) aktivt materiale.

Ved brug af et organisk aktivt materiale udføres registreringen ved at bryde materialets kemiske bindinger, hvilket fører til dets mørkere (ændring i materialets reflektans ). Ved anvendelse af et uorganisk aktivt materiale udføres registreringen ved at ændre reflektansen af ​​materialet som følge af dets overgang fra en amorf aggregeringstilstand til en krystallinsk tilstand og omvendt. I begge tilfælde sker optagelsen ved at modulere lasereffekten.

I daglig tale omtales sådanne optagelige diske som "blanks". Optagelsesprocessen kaldes "brænding" (fra engelsk  til at brænde ) en disk.

HD-BURN teknologi [14]

Essensen af ​​højdensitetsoptagelsesteknologi er anvendelsen af ​​to nye principper, der giver dig mulighed for at optage dobbelt så meget information på et konventionelt medie - en CD-R-disk.

  1. Længden af ​​pit på skiven reduceres til 0,62 µm.[ klargør ] Længden af ​​pit på en almindelig CD er 0,83 µm.[ afklar ] Det betyder, at HD-BURN øger diskens kapacitet med 1,35 gange. 0,62 µm pit-længden blev valgt, så alle eksisterende DVD-videoafspillere og DVD-ROM-drev kunne læse HD-BURN-diske med en mindre opgradering.
  2. Der anvendes et andet fejlkorrektionssystem: i stedet for CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code - interleaved Reed-Solomon kode), bruges RS-PC (RS-PRODUCT Code) med 8-16 modulering. Dette gjorde det muligt at øge kapaciteten med yderligere 1,49 gange. Ifølge Sanyo er RS-PC fejlkorrektionssystemet ikke kun mere kompakt, men også mere effektivt end CIRC.

Som følge heraf er kapaciteten af ​​en CD, der er optaget i HD-BURN-tilstand, dobbelt så stor som en CD, der er optaget i normal tilstand.

Shape CD

Shaped CD (figured compact disc) - en CD-ROM-disk, men ikke strengt rund, men af ​​en vilkårlig form, med en omrids af den ydre kontur i form af forskellige objekter, såsom silhuetter, biler, fly , hjerter, stjerner, ovaler, i form af kreditkort osv. [15] Anvendes normalt i showbusiness som transportør af lyd- og videoinformation. Den blev patenteret af pladeproducer Mario Koss i Tyskland (1995).

Generelt anbefales diske med en anden form end rund ikke til brug i cd-rom-drev, da disken ved høje hastigheder kan briste og helt deaktivere drevet. Derfor, før du indsætter Shape CD'en i drevet, bør du kraftigt begrænse diskens rotationshastighed ved hjælp af specielle programmer. Denne foranstaltning garanterer dog ikke cd-drevets sikkerhed.

Nuværende position

Cd'er er nu forældede lagringsmedier. Deres betydning forsvinder, computerindustrien er mindre og mindre fokuseret på cd'ens kapacitet. Operativsystembilleder vokser ud over cd'en: siden Ubuntu 12.10 er billedet blevet større end 700 MB. Windows 7 understøtter ikke længere officielt installation fra en cd - det sidste operativsystem i familien, der kan installeres fra en cd, er Windows Vista (via et valgfrit cd-sæt). Computerdrev, der kun kan fungere med cd'er, er ikke længere tilgængelige. Musikafspillere bliver allerede gjort USB / TF - orienterede uden et drev, hvilket får CD til at vige for DVD- og flashdrev.

Derudover er cd'er i sig selv upålidelige: hyppig installation / fjernelse fra drevnavet slider gradvist monteringshullet ud, som et resultat, over tid, sikres en tæt pasform ikke, og disken, der roterer med høj hastighed, kan kollapse inde i drevet og beskadige den med dens fragmenter. Et andet problem er laserstrålen, der læser/skriver. Den brænder gradvist igennem skivens overflade og efterlader koncentriske spor på den, hvilket i sidste ende fører til, at skiven bliver ubrugelig ("skiven er slidt").

Se også

Noter

  1. ↑ Videodiske // Radiomagasin, nr. 4, 1979. s. 37-38
  2. ↑ 17. august i Historie: Første CD... Arkiveret 18. august 2015 på Wayback Machine // Ferra. RUC"
  3. ↑ CD fylder 25. Arkiveret 27. oktober 2010 på Wayback Machine | magasinet "Computer Review"
  4. ↑ 1000 og 1 fakta (ikke tilgængeligt link) . Hentet 2. august 2011. Arkiveret fra originalen 19. november 2011. 
  5. ↑ Den 17. august 2007 blev den mest almindelige lydbærer i dag et kvart århundrede gammel  (utilgængeligt link)
  6. ↑ Opfinderen af ​​cd'en tjente ikke en skilling på den Arkiveret 27. december 2007 på Wayback Machine | MEMBRANA
  7. ↑ Der er mange legender med mindst fire karakterer eller kombinationer af dem: Norio Oga, hans kone, hustruen til Sonys formand Akio Morita og Berlin Philharmonic- dirigenten Herbert von Karajan, der indspillede musik under en kontrakt med Philips datterselskab Polygram . .
  8. ↑ Sony-formand Norio Ohga modtager æresdoktor fra McGill University i Canada Arkiveret 21. maj 2008 på Wayback Machine 
  9. ↑ Sony History Arkiveret 23. december 2008 på Wayback Machine 
  10. ↑ Optisk optagelse: Beethovens niende symfoni af større betydning end teknologi 
  11. ↑ Beethovens fødsel i Bonn fører til længere  cd'er
  12. ↑ Beethovens niende symfoni af større betydning end teknologi (downlink) . Arkiveret fra originalen den 12. december 2010. 
  13. ↑ Shannon, Beethoven og Compact Disc arkiveret 4. november 2014.  (Engelsk)
  14. ↑ HD-BURN - Ny CD-R-brændingsteknologi (link utilgængeligt) . Hentet 22. marts 2009. Arkiveret fra originalen 17. december 2011. 
  15. ↑ Industriel produktion af Shape CD i Rusland. Teknologier og produktionsfunktioner (utilgængeligt link) . Hentet 9. maj 2017. Arkiveret fra originalen 31. juli 2017. 

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier