Disc compact

Disc compact

Mediu de stocare optic. Procesul de scriere și citire a informațiilor se realizează cu ajutorul unui laser
Tip media disc optic
Format de conținut diferit
Capacitate de obicei, până la 700 MB (până la 80 de minute audio)
Mecanism de citire laser, lungime de undă 780 nm (infraroșu), 150 KiB /s (1×)
Mecanism de înregistrare de la 150 (1×) la 8400 KiB /s (56×)
standard international Cărți Curcubeu
Proiectat Sony , Philips
Marimea diametru 120 mm, grosime 1,2 mm
Aplicație stocare audio, video și date
Anul emiterii 1982
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Un disc compact ( în engleză  Compact Disc, CD ) este un mediu optic de stocare sub forma unui disc de plastic cu o gaură în centru, al cărui proces de înregistrare și citire a informațiilor se realizează cu ajutorul unui laser . Dezvoltarea ulterioară a CD-ului a devenit DVD și Blu-ray și cel mai apropiat „strămoș” al său - LaserDisc .

Inițial, CD-ul a fost creat pentru a stoca înregistrări audio în formă digitală (cunoscut sub numele de CD-Audio ), dar mai târziu a devenit utilizat pe scară largă ca suport pentru stocarea oricăror date ( fișiere ) în formă binară (așa-numitul CD-ROM  - engleză ).  Compact Disc Memorie numai pentru citire , CD numai pentru citire ). Mai târziu, CD-urile au apărut cu capacitatea nu numai de a citi informațiile odată introduse pe ele, ci și de a înregistra ( CD-R  - engleză  Compact Disc-Recordable , un CD care poate fi înregistrat) și rescrie ( CD-RW  - engleză  Compact Disc-ReWritable , CD reinscriptibil).

Formatul de fișier de pe un CD-ROM este diferit de formatul de înregistrare al unui CD audio și, prin urmare, un player CD audio obișnuit nu poate reda informațiile stocate pe ele - acest lucru necesită o unitate (dispozitiv) specializată pentru a citi astfel de discuri.

Istorie

Dezvoltarea CD-urilor a început la sfârșitul anilor 1970, iar până la începutul anului 1979 au fost realizate prototipuri care diferă ca mărime și caracteristici [1] . CD-ul standard a fost dezvoltat și introdus în 1980 de Philips și Sony . Metoda de codificare a semnalului este modularea codului de impuls (PCM; engleză  Pulse Code Modulation , PCM). Lansarea primului CD de muzică comercială (prototipurile CD-uri au fost produse mai devreme) a fost anunțată pe 20 iunie 1982 și pe 17 august același an la uzina casei de discuri Polygram , situată în Langenhagen , lângă Hanovra , prima reclamă din lume. compact a fost lansat, comandat de Philips -disk, punând astfel bazele producției lor în masă. Onoarea de a fi lansat pe CD pentru prima dată a fost acordată ABBA cu albumul The Visitors [2] [ 3] .

Primul CD care a ajuns pe rafturile magazinelor de discuri a fost albumul lui Billy Joel din 1978, 52nd Street . Vânzările de CD ale acestei înregistrări au început în Japonia la 1 octombrie 1982 [4] .

Brothers in Arms a fost unul dintre primele albume înregistrate digital de trupa rock Dire Straits ; acest lucru s-a datorat dorinței lui Mark Knopfler de a îmbunătăți calitatea sunetului. Cântecul cu același nume este considerat primul single din lume lansat pe CD. În Marea Britanie, a fost distribuit ca un CD promoțional cu sigla turneului Live in '85 . Discul a inclus doar patru melodii și a avut un tiraj foarte limitat.

Potrivit Philips, peste 200 de miliarde de CD-uri au fost vândute în întreaga lume în 25 de ani. Deși tot mai mulți oameni aleg să achiziționeze fișiere muzicale prin Internet , conform IFPI , vânzările de CD-uri au reprezentat aproximativ 70% din toate vânzările de muzică în 2007 [5] .

Contribuții semnificative la popularizarea CD-urilor au avut Microsoft și Apple Computer . În 1987, John Scully , pe atunci CEO al Apple Computer, a spus că CD-urile vor revoluționa lumea computerelor personale . Unul dintre primele computere /centre de divertisment multimedia principale care a folosit CD-ul a fost Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), ulterior CD-urile au fost folosite în consolele de jocuri Panasonic 3DO și Amiga CD32 .

În Rusia, de la mijlocul anilor 1990, principalul venit în industria de spectacole internă a editurii a provenit din vânzarea albumelor interpreților și a colecțiilor de muzică pe CD-uri ca media, deși Alla Pugacheva a fost premiată cu publicarea albumelor sale pe CD puțin mai devreme. . În 1988, în Japonia , Victor Entertainment și-a publicat colecția „ Million Roses ” pe CD, care a fost lansată în 1983 în aceeași țară ca un LP, iar în 1989, compania All-Union Recording „ Melody ” a lansat un alt album numerotat pe CD cântăreață , numit " Alla ".

Versiunea James Russell

Există o versiune conform căreia CD-ul nu a fost inventat deloc de Philips și Sony, ci de fizicianul american James Russell , care a lucrat la Optical Recording. Deja în 1971, și-a demonstrat invenția pentru stocarea datelor. A făcut acest lucru în scopuri „personale”, dorind să împiedice înregistrările sale să fie zgâriate de ace de pickup . Și opt ani mai târziu, un dispozitiv similar a fost inventat „independent” de Philips și Sony [6] .

Simfonia a IX-a a lui Beethoven

Martorii oculari și negociatorii pe formatul CD mărturisesc că până în mai 1980, Philips și Sony nu au avut un consens cu privire la diametrul exterior al discului. Din punctul de vedere al inginerilor Sony, un diametru de 100 mm a fost suficient, deoarece permite miniaturizarea unui player portabil. De la conducerea de vârf a Philips a venit ideea de a face discul să nu fie mai mare decât dimensiunea diagonală a unei casete audio standard (115 mm), ceea ce a avut un mare succes pe piață. În plus, în acest caz, discul corespunde seriilor normale de dimensiuni liniare ale sistemului DIN .

Vicepreședintele Sony Norio Oga [7] , un muzician [8] , a crezut, la rândul său, că discul ar trebui să poată găzdui Simfonia nr. 9 a lui Beethoven . În acest caz, în opinia sa, până la 95% din lucrările clasice pot fi distribuite pe discuri [9] [10] . Cercetările ulterioare au arătat că, de exemplu, a noua simfonie interpretată de Orchestra Filarmonicii din Berlin sub conducerea lui Herbert von Karajan a avut o durată de 66 de minute. Cea mai lungă reprezentație a fost o simfonie dirijată de Wilhelm Furtwängler , interpretată la Festivalul de la Bayreuth  - 74 de minute. Acesta a fost argumentul decisiv atunci când am decis asupra capacității discului [11] [12]

„La fel ca în majoritatea lucrurilor, o poveste frumoasă nu are nimic de-a face cu viața reală. Această poveste a venit din pixul oamenilor de PR Philips”, spune fostul inginer Philips Kees Immink . Realitatea, în opinia lui, era alta. În apropiere de Hanovra , Philips înființase deja o linie de producție de CD-uri la fabrica PolyGram . În cel mai scurt timp posibil a fost posibilă lansarea producției de discuri de 115 mm. Eliberarea discurilor de 120 mm a necesitat o investiție semnificativă de bani și timp, deoarece a fost asociată cu înlocuirea sculelor. Potrivit lui Imminck, Sony nu a vrut să accepte situația că Philips ar avea un avantaj la intrarea pe piață [13] .

Oricum ar fi, în mai 1980, cu o lovitură de stilou a conducerii de vârf a companiei, dimensiunea finală a discului a fost stabilită la 120 mm cu o capacitate de 74 de minute de înregistrare audio și o frecvență de eșantionare de 44,1 kHz. Toți ceilalți parametri tehnici au fost recalculați pe baza datelor convenite.

Capacitatea de stocare a datelor

CD-urile au un diametru de 12 cm și au stocat inițial până la 650  MB de informații (sau 74 de minute de înregistrare audio). Cu toate acestea, începând cu anul 2000, discurile de 700 MB, care pot înregistra 80 de minute audio, au devenit din ce în ce mai frecvente, înlocuind ulterior complet discul de 650 MB. Există, de asemenea, medii de 800 de megaocteți (90 de minute) sau mai mult, dar este posibil să nu fie citite pe unele unități CD. Există și single-uri cu diametrul de 8,9 cm (a nu se confunda cu minidiscurile cu diametrul de 8 cm), care dețin aproximativ 140 sau 210 MB de date sau 21 de minute de audio și CD-uri în formă de cărți de credit (așa-numitele discuri pentru cărți de vizită) ).

Creșterea capacității informațiilor stocate a devenit posibilă datorită utilizării depline a toleranțelor pentru fabricarea discurilor. Deci, de exemplu, distanța dintre piste conform standardului ECMA-130 este de 1,6 ± 0,1 micrometri , viteza liniară de rotație a discului este de 1,2 sau 1,4 m / s ± 0,01 m / s cu un debit de 4,3218 Mbps / Cu. O capacitate de 650 MB corespunde unei viteze de 1,41 m/s și unei distanțe între piste de 1,7 microni, iar o capacitate de 800 MB corespunde unei viteze de 1,39 m/s. si distanta dintre piste in 1,5 microni.

Tip de Durata,
minute 		Sectoare Max. Dimensiunea CD-DA Max. dimensiunea datelor
octeți MiB octeți 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

Detalii tehnice

Geometria discului

CD-ul este un substrat de policarbonat de 1,2 mm grosime și 120 mm în diametru, acoperit cu un strat subțire de metal ( aluminiu , aur , argint etc.), protejat de un strat de lac, pe care este reprezentată grafică conținutul se aplică de obicei disc. Principiul citirii prin substrat face foarte simplă și eficientă protejarea structurii informaționale și îndepărtarea acesteia de pe suprafața exterioară a discului. Diametrul fasciculului pe suprafața exterioară a discului este de aproximativ 0,7 mm, ceea ce crește imunitatea la zgomot a sistemului la praf și zgârieturi. În plus, pe suprafața exterioară există o proeminență inelară de 0,2 mm înălțime, care permite discului, așezat pe o suprafață plană, să nu atingă această suprafață. În centrul discului există o gaură cu un diametru de 15 mm (diametrul unui deget uman). Greutatea discului fără cutie este de ~15,7 g. Greutatea discului într-o cutie de bijuterii obișnuită (nu subțire) este de ~74 g.

Codificarea informațiilor

Formatul de stocare pe disc cunoscut sub numele de Red Book a fost dezvoltat de Sony . Formatul se bazează pe standardele audio digitale utilizate în set- top box-uri (procesoare PCM ) pentru înregistrarea PCM pe video recorderele de consum: adâncime de biți 14 sau 16 biți, frecvența de eșantionare 44.056 sau 44.100 Hz. În conformitate cu Cartea Roșie, un CD poate înregistra sunet pe două canale cu modulație de cod de impuls (PCM) de 16 biți și o frecvență de eșantionare de 44,1 kHz. Datorită corectării erorilor folosind codul Reed-Solomon, zgârieturile radiale ușoare nu afectează lizibilitatea discului. În cazul unor valori eronate ale semnalului PCM care nu au putut fi corectate de sistemul de corectare a erorilor, acestea sunt înlocuite cu valori aproximative obținute prin interpolarea datelor corecte. Philips deține, de asemenea, toate drepturile asupra mărcii „Compact disc digital audio”, sigla formatului CD audio.

Structura informației

Informațiile de pe disc sunt scrise sub forma unei piste spiralate de gropi ( ing.  groapă  - adâncire), extrudată într-o bază de policarbonat. Fiecare groapă are aproximativ 100 nm adâncime și 500 nm lățime. Lungimea gropii variază de la 850 nm la 3,5 µm . Golurile dintre gropi se numesc teren ( în engleză  teren  - spațiu, bază). Pasul pistelor din helix este de 1,6 µm. Gropile împrăștie sau absorb lumina care cade asupra lor, în timp ce substratul se reflectă. Prin urmare, CD-ul înregistrat este un exemplu de rețea de difracție reflexivă cu o perioadă de 1,6 μm. Pentru comparație, un DVD are o perioadă de 0,74 microni.

Există discuri doar pentru citire („aluminiu”), CD-R  - pentru scriere o singură dată, CD-RW  - pentru înregistrări multiple. Ultimele două tipuri de discuri sunt concepute pentru înregistrarea pe recordere speciale. Este posibil ca unele CD playere și centre de muzică să nu reda astfel de discuri (recent, toți producătorii de centre de muzică pentru consumatori și CD playere includ suport pentru citirea CD-R / RW în dispozitivele lor).

Citirea informațiilor

Datele de pe disc sunt citite folosind un fascicul laser cu o lungime de undă de 780 nm emis de un laser semiconductor . Principiul citirii informațiilor cu un laser pentru toate tipurile de medii este de a înregistra modificările intensității luminii reflectate . Raza laser este focalizată pe stratul de informații într-un punct de ~1,2 µm în diametru. Dacă lumina este focalizată între gropi (pe lentilă), atunci fotodioda de recepție înregistrează semnalul maxim. În cazul în care lumina ajunge în groapă, fotodioda înregistrează o intensitate mai mică a luminii.

Diferența dintre discurile doar pentru citire (CD) și discurile reinscriptibile (CD-R/RW) constă în modul în care sunt formate gropile. Într-un disc de doar citire, gropile sunt un fel de structură de relief ( rețeaua de difracție de fază ), cu adâncimea optică a fiecărei gropi fiind puțin mai mică de un sfert din lungimea de undă a luminii laser, rezultând o diferență de fază de jumătate de lungimea de undă dintre lumina reflectată din groapă și lumina reflectată de pe uscat. Ca urmare, efectul interferenței distructive este observat în planul fotodetectorului și se înregistrează o scădere a nivelului semnalului. În cazul CD-R/RW, groapa este o zonă cu mai multă absorbție a luminii decât pământul (rețeaua de difracție a amplitudinii). Ca urmare, fotodioda înregistrează și o scădere a intensității luminii reflectate de pe disc. Lungimea gropii modifică atât amplitudinea, cât și durata semnalului înregistrat.

Viteza de citire/scriere CD este specificată ca un multiplu de 150 KiB /s (adică 153.600 octeți/s). Aceasta este de 75 de sectoare pe secundă, fiecare - 2048 de octeți. De exemplu, o unitate cu 48 de viteze oferă o viteză maximă de citire sau scriere de 48 × 150 = 7200 KiB /s (7,03 MiB/s).

Disc de curățare

Există și CD-uri de curățare care au un dispozitiv de curățare atașat la suprafață pentru a curăța lentila senzorului (vezi foto).

Protecție împotriva copierii

Specificația CD-ului nu prevede niciun mecanism de protecție împotriva copierii  - discurile pot fi duplicate și redate liber. Cu toate acestea, începând cu 2002, diverse case de discuri occidentale au început să încerce să creeze CD-uri protejate la copiere. Esența aproape tuturor metodelor este de a introduce în mod deliberat erori în datele scrise pe disc, astfel încât discul să fie redat pe un CD player de uz casnic sau pe un centru muzical, dar nu pe un computer. Ca urmare, astfel de discuri sunt departe de a fi citite pe toate playerele de consum, iar pe unele computere sunt citite; apare un software care vă permite să copiați chiar și discuri protejate etc. Cu toate acestea, industria înregistrărilor continuă să încerce noi metode.

Philips a declarat că este posibil ca astfel de discuri care nu sunt conforme cu specificațiile „Carte roșie” să nu poarte marca „Compact disc digital audio”.

Pentru discurile de date, există diverse metode de protecție împotriva copierii, de exemplu, metoda de măsurare a poziției datelor , tehnologii StarForce , SecurDisc etc.

Formatul CD-Audio (înainte de apariția programelor cd-grabber) era un fel de protecție a drepturilor de autor și nu permitea extragerea fișierelor audio de pe un disc, de exemplu, folosind aplicația Windows Explorer.

Etapele producerii CD-urilor

  1. Stăpânirea  este procesul de pregătire a datelor pentru lansarea într-o serie. ( vezi și codul SPARS )
  2. Fotolitografia  este procesul de realizare a unei ștampile pe disc. Pe discul de sticlă este aplicat un strat de fotorezist , pe care sunt înregistrate informații. Fotorezistul este un material polimer fotosensibil care își modifică proprietățile fizice și chimice sub influența luminii.
  3. Înregistrarea informațiilor. Înregistrarea este realizată de un fascicul laser, a cărui putere este modulată de informațiile înregistrate. Pentru a crea o groapă, puterea laserului este crescută, ceea ce duce la distrugerea legăturilor chimice ale moleculelor de fotorezist , ca urmare a „duburilor”.
  4. Dezvoltare fotorezist. Suprafața fotorezistului este supusă gravării (acid, alcalin, plasmă), care îndepărtează acele zone ale fotorezistului care nu au fost expuse la raza laser.
  5. Galvanoplastie . Discul principal de sticlă dezvoltat este plasat într-o baie de placare, unde un strat subțire de nichel este depus electrolitic pe suprafața sa .
  6. Ștanțarea discurilor prin turnare prin injecție folosind matrița rezultată .
  7. Pulverizarea unui strat de metal oglindă ( aluminiu , aur , argint etc.) pe stratul de informații.
  8. Aplicarea lacului protector .
  9. Desenarea unei imagini grafice - o etichetă (din engleză.  Label ).

Inscripționare pe CD-uri

Există și discuri concepute pentru înregistrarea acasă: CD-R (Compact Disc Recordable) pentru o singură înregistrare și CD-RW (Compact Disc ReWritable) pentru înregistrări multiple. Aceste discuri folosesc un material activ special care vă permite să înregistrați/rescrieți informații. Distingeți discurile cu material activ organic (în principal discuri de tip CD-R) și anorganic (în principal discuri CD-RW).

Când se utilizează un material activ organic, înregistrarea se realizează prin ruperea legăturilor chimice ale materialului, ceea ce duce la întunecarea acestuia (modificarea reflectanței materialului). Când se utilizează un material activ anorganic, înregistrarea se realizează prin modificarea reflectanței materialului ca urmare a trecerii acestuia de la o stare amorfa de agregare la o stare cristalină și invers. În ambele cazuri, înregistrarea se face prin modularea puterii laserului.

În mod colocvial, astfel de discuri înregistrabile sunt denumite „blankuri”. Procesul de înregistrare se numește „burning” (din engleză  to burn ) un disc.

Tehnologia HD-BURN [14]

Esența tehnologiei de înregistrare de înaltă densitate este aplicarea a două noi principii care vă permit să înregistrați de două ori mai multe informații pe un mediu convențional - un disc CD-R.

  1. Lungimea gropii de pe disc este redusă la 0,62 µm.[ clarifica ] Lungimea gropii unui CD obișnuit este de 0,83 µm.[ clarifica ] Aceasta înseamnă că HD-BURN mărește capacitatea discului de 1,35 ori. Lungimea gropii de 0,62 µm a fost aleasă astfel încât toate playerele DVD Video existente și unitățile DVD-ROM să poată citi discuri HD-BURN cu o actualizare minoră.
  2. Se folosește un sistem diferit de corectare a erorilor: în loc de CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code - interleaved Reed-Solomon code), se folosește RS-PC (RS-PRODUCT Code) cu modulație 8-16. Acest lucru a făcut posibilă creșterea capacității de încă 1,49 ori. Potrivit lui Sanyo, sistemul de corectare a erorilor RS-PC nu este doar mai compact, ci și mai eficient decât CIRC.

Ca rezultat, capacitatea unui CD înregistrat în modul HD-BURN este de două ori mai mare decât capacitatea unui CD înregistrat în modul normal.

Shape CD

Shaped CD (figured compact disc) - un disc CD-ROM, dar nu strict rotund, ci de formă arbitrară, cu un contur al conturului exterior sub formă de diferite obiecte, cum ar fi siluete, mașini, avioane , inimioare, stele, ovale, sub formă de carduri de credit etc. [15] Folosit de obicei în show business ca purtător de informații audio și video. A fost brevetat de producătorul de discuri Mario Koss în Germania (1995).

În general, discurile cu altă formă decât rotundă nu sunt recomandate pentru utilizare în unitățile CD-ROM, deoarece la viteze mari discul poate sparge și dezactiva complet unitatea. Prin urmare, înainte de a introduce CD-ul Shape în unitate, ar trebui să limitați cu forță viteza de rotație a discului folosind programe speciale. Cu toate acestea, această măsură nu garantează siguranța unității CD.

Poziția actuală

CD-urile sunt acum medii de stocare învechite. Importanța lor scade, industria calculatoarelor este din ce în ce mai puțin concentrată pe capacitatea CD-ului. Imaginile sistemului de operare cresc dincolo de CD: de la Ubuntu 12.10, imaginea a devenit mai mare de 700 MB. Windows 7 nu mai acceptă oficial instalarea de pe un CD - ultimul sistem de operare din familie care se poate instala de pe un CD este Windows Vista (prin intermediul unui set de CD opțional). Unitățile de computer care pot funcționa numai cu CD-uri nu mai sunt disponibile. Playerele muzicale sunt deja făcute orientate USB / TF fără o unitate, ceea ce face ca CD-ul să cedeze loc pe unități DVD și flash.

În plus, CD-urile în sine nu sunt de încredere: instalarea frecventă / scoaterea de pe butucul unității uzează treptat orificiul de montare, ca urmare, în timp, o potrivire strânsă nu este asigurată și discul, care se rotește la viteză mare, se poate prăbuși în interiorul unității. si strica cu fragmentele sale . O altă problemă este fasciculul laser care citește/scrie. Arde treptat prin suprafața discului, lăsând urme concentrice pe acesta, ceea ce duce în cele din urmă la inutilizarea discului („discul este uzat”).

Vezi și

Note

  1. ↑ Discuri video // Revista Radio, nr. 4, 1979. p. 37-38
  2. ↑ 17 august în History: First CD… Arhivat 18 august 2015 la Wayback Machine // Ferra. RU"
  3. ↑ CD-ul împlinește 25 de ani Arhivat 27 octombrie 2010 la Wayback Machine | revista „Computer Review”
  4. ↑ 1000 și 1 fapt (link indisponibil) . Preluat la 2 august 2011. Arhivat din original la 19 noiembrie 2011. 
  5. ↑ Pe 17 august 2007, cel mai obișnuit purtător de sunet astăzi a împlinit un sfert de secol  (link inaccesibil)
  6. ↑ Inventatorul CD-ului nu a făcut un ban din el Arhivat 27 decembrie 2007 la Wayback Machine | MEMBRANA
  7. ↑ Există multe legende care prezintă cel puțin patru personaje sau combinații ale acestora: Norio Oga, soția sa, soția președintelui Sony Akio Morita și dirijorul Filarmonicii din Berlin Herbert von Karajan, care a înregistrat muzică în baza unui contract cu filiala Philips Polygram .
  8. ↑ Președintele Sony, Norio Ohga, primește doctoratul onorific de la Universitatea McGill din Canada Arhivat 21 mai 2008 la Wayback Machine 
  9. ↑ Sony History Arhivat 23 decembrie 2008 la Wayback Machine 
  10. ↑ Înregistrare optică: Simfonia a IX-a a lui Beethoven, de o importanță mai mare decât tehnologia 
  11. ↑ Nașterea lui Beethoven la Bonn duce la  CD-uri mai lungi
  12. ↑ Simfonia a IX-a a lui Beethoven, de o importanță mai mare decât tehnologia (downlink) . Arhivat din original pe 12 decembrie 2010. 
  13. ↑ Shannon, Beethoven și Compact Disc Arhivat 4 noiembrie 2014.  (Engleză)
  14. ↑ HD-BURN - Noua tehnologie de ardere CD-R (link indisponibil) . Preluat la 22 martie 2009. Arhivat din original la 17 decembrie 2011. 
  15. ↑ Producția industrială a Shape CD în Rusia. Tehnologii și caracteristici de producție (link inaccesibil) . Preluat la 9 mai 2017. Arhivat din original la 31 iulie 2017. 

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii