Компакт-диск
Компакт-диск | |
---|---|
![]() | |
![]() Оптический носитель информации. Процесс записи и считывания информации осуществляется при помощи лазера | |
Тип носителя | оптический диск |
Формат контента | различный |
Ёмкость | обычно до 700 Мб (до 80 минут аудио) |
Считывающий механизм |
лазер, длина волны 780 нм (инфракрасный), 150 КиБ /с (1×) |
Записывающий механизм |
от 150 (1×) до 8400 КиБ /с (56×) |
Международный стандарт | Rainbow Books |
Разработан | Sony, Philips |
Размер | диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм |
Применение | хранение аудио, видео и данных |
Год выпуска | 1982 |
![]() |
Компакт-диск (
Изначально компакт-диск был создан для хранения
История
Разработка компакт-дисков началась в конце 1970-х годов и к началу 1979 года были изготовлены опытные образцы, различавшиеся по размерам и характеристикам[1]. Стандартный компакт-диск был разработан и представлен в 1980 году компаниями Philips и Sony. Метод кодирования сигнала — импульсно-кодовая модуляция (ИКМ; англ. Pulse Code Modulation, PCM). Выпуск первого коммерческого (опытные образцы CD производились и ранее) музыкального CD анонсирован 20 июня 1982 года, и 17 августа того же года на заводе звукозаписывающей компании
Первым компакт-диском, попавшим на прилавки музыкальных магазинов, был альбом Билли Джоэла 1978 года 52nd Street. Продажи CD с этой записью начались в Японии 1 октября 1982 года[4].
Brothers in Arms стал одним из первых альбомов рок группы Dire Straits, записанных на цифровом оборудовании; это было связано со стремлением Марка Нопфлера к улучшению качества звука. Одноимённая песня считается первым в мире синглом, выпущенным на CD. В Великобритании он распространялся как промодиск с логотипом тура «Live in '85». Диск включал всего четыре песни и имел очень ограниченное хождение.
По данным Philips, за 25 лет в мире было продано более 200 млрд CD. Несмотря на то, что всё больше людей предпочитают приобретать музыкальные файлы через Интернет, по данным IFPI, продажи компакт-дисков в 2007 году составляли около 70 % всех продаж музыки[5].
Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли
В
Версия Джеймса Рассела
Существует версия о том, что компакт-диск изобрели вовсе не Philips и Sony, а американский физик Джеймс Рассел, работавший в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для «личных» целей, желая предотвратить царапание своих грампластинок иглами звукоснимателей. А спустя восемь лет подобное устройство было «независимо» изобретено компаниями Philips и Sony[6].
Девятая симфония Бетховена
Очевидцы и участники переговоров о формате CD свидетельствуют, что в Philips и Sony до мая 1980 года не было единого мнения о внешнем
Вице-президент корпорации Sony Норио Ога[7], музыкант[8], в свою очередь полагал, что диск должен быть в состоянии вместить Симфонию № 9 Бетховена. В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95 % классических произведений[9][10]. Дальнейшие исследования показали, что, например, девятая симфония в исполнении
«Как и в большинстве случаев, красивая история не имеет ничего общего с реальной жизнью. Эта история вышла из-под пера пиарщиков Philips», — считает бывший инженер Philips Кеес Имминк. Реальность же, по его мнению, была иной. Под Ганновером Philips уже подготовил производственную линию по выпуску компакт-дисков на заводе PolyGram. В минимальные сроки можно было запустить производство дисков размером 115 мм. Выпуск дисков размером 120 мм требовал значительных затрат денег и времени, поскольку был связан с заменой оснастки. По мнению Имминка, Sony не захотела смириться с ситуацией, что Philips получит преимущество по выходу на рынок[13].
Как бы то ни было, в мае 1980 года росчерком пера высшего руководства фирм был установлен окончательный размер диска в 120 мм с ёмкостью в 74 минуты аудиозаписи и частотой дискретизации в 44,1 кГц. Все прочие технические параметры пересчитывались, исходя из согласованных данных.
Объём хранимых данных
Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 746,9
Увеличение ёмкости хранимой информации стало возможным благодаря полному использованию допусков на изготовление дисков. Так, например, расстояние между дорожками по стандарту ECMA-130 составляет 1,6 ± 0,1 микрометра, линейная скорость вращения диска 1,2 или 1,4 м/с ± 0,01 м/с с пропускной способностью 4,3218 Мбит/с. Ёмкость в 746,9 Мебибайт соответствует скорости 1,41 м/с и расстоянию между дорожками, равному 1,7 мкм, а ёмкость в 908,4 — скорости в 1,39 м/с[источник не указан 5112 дней] и расстоянию между дорожками в 1,5 мкм.
Тип | Длительность, минуты |
Секторов | Макс. размер CD-DA | Макс. размер данных | ||
---|---|---|---|---|---|---|
байты | МиБ | байты | МиБ | |||
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 | |
«650MB» | 74 | 333 000 | 783 216 000 | 746,9 | 681 984 000 | 650,3 |
«700MB» | 80 | 360 000 | 846 720 000 | 807,4 | 737 280 000 | 703,1 |
800MB | 90 | 405 000 | 952 560 000 | 908,4 | 829 440 000 | 791,0 |
900MB | 99 | 445 500 | 1 047 816 000 | 999,3 | 912 384 000 | 870,1 |
Технические детали
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c1/CD_layers.svg/220px-CD_layers.svg.png)
A. Слой диска из поликарбоната содержит данные, закодированные с использованием площадок и ямок.
B. Отражающий слой отражает лазер обратно.
C. Слой лака используется для предотвращения окисления
D. Изображение напечатано методом трафаретной печати на верхней части диска.
E. Лазерный луч считывает поликарбонатный диск, отражается обратно и считывается проигрывателем.
Геометрия диска
Компакт-диск представляет собой
Кодирование информации
Формат хранения данных на диске, известный как
Информационная структура
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6d/CD-ROM_pressed_pits.jpg/220px-CD-ROM_pressed_pits.jpg)
Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов (
Различают диски только для чтения («алюминиевые»), CD-R — для однократной записи, CD-RW — для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не воспроизводиться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW).
Считывание информации
Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с
Различие между дисками только для чтения (CD) и перезаписываемыми дисками (CD-R/RW) заключается в способе формирования питов. В диске только для чтения питы представляют собой некую рельефную структуру (фазовую дифракционную решётку), причём оптическая глубина каждого пита чуть меньше четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице фаз в половину длины волны между светом, отражённым от пита и светом, отражённым от ленда. В результате в плоскости фотоприёмника наблюдается эффект деструктивной интерференции и регистрируется снижение уровня сигнала. В случае CD-R/RW пит представляет собой область с бо́льшим поглощением света, нежели ленд (амплитудная дифракционная решётка). В результате фотодиод так же регистрирует снижение интенсивности отражённого от диска света. Длина пита изменяет как амплитуду, так и длительность регистрируемого сигнала.
Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150
Чистящий диск
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e7/%D0%A7%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%8F%D1%89%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%B0%D0%BA%D1%82-%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BA.jpg/220px-%D0%A7%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%8F%D1%89%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%B0%D0%BA%D1%82-%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BA.jpg)
Также существуют чистящие компакт-диски, на рабочую поверхность которого прикреплено чистящее устройство для чистки линзы сенсора (см. фото).
Защита от копирования
Спецификация компакт-дисков не предусматривает никакого механизма
Philips заявила, что на подобные диски, не соответствующие спецификациям «Red book», запрещается наносить знак «Compact disc digital audio».
Для дисков с данными существуют разнообразные методы защиты от копирования, например, метод измерения позиции данных, технологии StarForce, SecurDisc и др.
Формат CD-Audio (до появления программ cd-грабберов) являлся своеобразной защитой авторских прав и не позволял осуществить извлечение аудиофайлов с диска, например, с помощью приложения «Проводник Windows».
Этапы производства компакт-дисков
- Мастеринг — процесс подготовки данных для запуска в серию. (также см. SPARS-код)
- полимерный светочувствительный материал, который под действием света изменяет свои физико-химические свойства.
- Запись информации. Запись производится лазерным лучом, мощность которого модулируется записываемой информацией. Для создания пита мощность лазера повышается, что приводит к разрушению химических связей молекул фоторезиста, в результате чего он «задубевает».
- Проявка фоторезиста. Поверхность фоторезиста подвергается травлению (кислотному, щелочному, плазменному), при котором удаляются те области фоторезиста, которые не были экспонированылазерным лучом.
- Гальванопластика. Проявленный стеклянный мастер-диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность производится электролитическое осаждение тонкого слоя никеля.
- Штамповка дисков методом литья под давлением с использованием полученного штампа.
- Напыление зеркального металлического (алюминий, золото, серебро и др.) слоя на информационный слой.
- Нанесение защитного лака.
- Нанесение графического изображения — лейбла (от англ. Label).
Запись на компакт-диски
Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной записи. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают диски с органическим (в основном, диски CD-R-типа) и неорганическим (в основном, CD-RW-диски) активным материалом.
При использовании органического активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его потемнению (изменению
В просторечии такие записываемые диски называются «болванками». Процесс записи называется «прожигом» (от англ. to burn) диска.
Технология HD-BURN[14]
Суть технологии записи высокой плотности заключается в применении двух новых принципов, которые позволяют записывать вдвое больше информации на обычном носителе — диске CD-R.
- Длина пита на диске уменьшается до 0,62 мкм.[уточнить] Длина пита обычного CD составляет 0,83 мкм.[уточнить] Это означает, что HD-BURN увеличивает ёмкость диска в 1,35 раза. Длина пита 0,62 мкм была выбрана для того, чтобы все существующие DVD Video-плееры и приводы DVD-ROM смогли считывать HD-BURN-диски после незначительной модернизации.
- Применяется иная система коррекции ошибок: вместо CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code — перемежающийся код Рида — Соломона) используется RS-PC (RS-PRODUCT Code) с модуляцией 8-16. Это позволило увеличить ёмкость ещё в 1,49 раза. По сообщению Sanyo, система коррекции ошибок RS-PC не только более компактна, но и эффективней, чем CIRC.[источник не указан 4294 дня]
В итоге ёмкость одного CD, записанного в режиме HD-BURN, в два раза превышает ёмкость компакт-диска, записанного в обычном режиме.
Shape CD
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2b/CD-vizitka.jpg/220px-CD-vizitka.jpg)
Shaped CD[англ.] (фигурный компакт-диск) — диск CD-ROM, но не строго круглой, а произвольной формы, с очертанием внешнего контура в виде разнообразных объектов, таких как силуэты, машины, самолёты, сердечки, звёздочки, овалы, в форме кредитных карточек и т. д.[15] Обычно применяется в шоу-бизнесе как носитель аудио- и видеоинформации. Был запатентован рекорд-продюсером Марио Коссом в Германии (1995).
Обычно диски с формой, отличающейся от круглой, не рекомендуют применять в приводах CD-ROM, поскольку при высоких скоростях вращения диск может лопнуть и полностью вывести привод из строя. Поэтому перед вставкой Shape CD в привод следует принудительно ограничить скорость вращения диска с помощью специальных программ. Тем не менее и эта мера не даёт гарантии безопасности CD-привода.
Проигрыватели компакт-дисков
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Современное положение
В настоящее время компакт-диски считаются устаревшими носителями информации. Их значимость угасает, компьютерная индустрия всё меньше и меньше ориентируется на ёмкость CD. Образы операционных систем растут за пределы CD: начиная с
См. также
- Mini-CD
- CD-MO
- Звуковой компакт-диск
- Видеодиск
- CD-ROM
- DVD
- HD DVD
- Blu-ray Disc
- MiniDisc
- Universal Media Disc
- Оптический диск
- Магнитооптический диск
- Голографический диск
Примечания
- ↑ Лукачер В. Видеодиски : [арх. 13 декабря 2022] // Радио : журнал. — 1979. — № 4. — С. 37—38.
- ↑ 17 августа в истории: первый компакт-диск… Архивная копия от 18 августа 2015 на Wayback Machine // «Ферра. Ру»
- ↑ CD исполнилось 25 лет Архивная копия от 27 октября 2010 на Wayback Machine | журнал «Компьютерное Обозрение»
- ↑ 1000 и 1 факт . Дата обращения: 2 августа 2011. Архивировано из оригинала 19 ноября 2011 года.
- ↑ 17 августа 2007 года самому распространённому сегодня звуковому носителю исполнилось четверть века (недоступная ссылка)
- MEMBRANA
- звукозаписывающей компанииPolygram.
- ↑ Sony Chairman Norio Ohga Receives Honorary Doctorate from McGill University in Canada Архивная копия от 21 мая 2008 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ Sony History Архивная копия от 23 декабря 2008 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ Optical Recording: Beethoven’s Ninth Symphony of greater importance than technology (англ.)
- ↑ Beethoven’s Birth in Bonn Leads to Longer CDs (англ.)
- ↑ Beethoven's Ninth Symphony of greater importance than technology . Архивировано из оригинала 17 декабря 2010 года.
- ↑ Shannon, Beethoven, and the Compact Disc Архивировано 4 ноября 2014 года. (англ.)
- ↑ HD-BURN — Новая технология записи CD-R . Дата обращения: 22 марта 2009. Архивировано из оригинала 17 декабря 2011 года.
- ↑ Промышленное производство Shape CD в России. Технологии и особенности изготовления . Дата обращения: 9 мая 2017. Архивировано из оригинала 31 июля 2017 года.
Литература
- Накадзима Х., Огава Х. Цифровые грампластинки. — М.: Радио и связь, 1988. — 168 с.
- Боухьюз Г., Браат Дж., Хейсер А. и др. Оптические дисковые системы = Principles of Optical Disc Systems. — М.: Радио и связь, 1991. — 280 с. — ISBN 5-256-00378-X.
- Э. Таненбаум. Современные операционные системы = Modern operating systems. — 2-е изд. — Питер, 2006. — 1037 с. — ISBN 0-13-031358-0.
- Марк Л. Чемберс. Запись компакт-дисков и DVD для «чайников» = CD & DVD Recording For Dummies. — 2-е изд. — М.: Диалектика, 2005. — 304 с. — ISBN 0-7645-5956-7.
Ссылки
- Оптические носители устаревают?
- Архив конференции RU.CD.RECORD (вопросы записи CD-дисков)
- Производство компакт-дисков CD в России. Лицензионные диски — особенности производства и методы защиты
- История компакт-диска (англ.)
- ECMA-стандарт (аналог ISO) на диски CD-ROM (англ.)
- ГОСТ 28376-89 Компакт-диск. Параметры и размеры
- Принципы работы устройств воспроизведения оптических дисков
- Структура информационной дорожки CD-диска
- Альтернативная версия разработки компакт-дисков
- Промышленное тиражирование CD дисков: этапы развития и особенности технологии
- Александр Тихонов. Компакт-диск в России — самое начало… // Звукорежиссёр. — 2005. — № 3. Архивировано 26 ноября 2013 года.