CD to cyfrowy dysk optyczny do przechowywania danych w formacie opracowanym wspólnie przez firmy Philips i Sony, który został wydany w 1982 roku. Pierwotnie został opracowany do przechowywania i odtwarzania nagrań dźwiękowych, ale później został przystosowany do rejestrowania różnych danych. Kilka innych formatów stało się ich pochodnymi, w tym jednokrotne nagrywanie dźwięku i przechowywanie danych (CD), nośniki wielokrotnego zapisu (RW), dysk wideo (VCD), dysk super wideo (lub SVCD), PictureCD, itp. Pierwsza dostępna na rynku płyta CDP -101 Audio CD player został wydany w październiku 1982 roku w Japonii.
Standardowe płyty CD mają średnicę 120 mm i mogą pomieścić do około 80 minut nieskompresowanego dźwięku lub około 700 MB danych. Mini CD występuje w różnych średnicach (od 60 do 80 milimetrów). Czasami są używane do singli CD, ponieważ mogą pomieścić do 24 minut dźwięku lub do nagrywania sterowników.
Rozwój popularności
W momencie wprowadzenia tej technologii, w 1982 roku, płyta CD mogła przechowywać znacznie więcej danych niż dysk twardy nakomputer, który zwykle nie jest większy niż 10 MB. Do 2010 roku dyski twarde oferowały zwykle tyle miejsca, co tysiąc płyt CD, a ich ceny spadły do niskiego poziomu. W 2004 r. płyty audio CD, CD-ROM i CD-R sprzedały się na całym świecie w około 30 miliardach egzemplarzy. Do 2007 roku na całym świecie sprzedano 200 miliardów płyt CD.
Od początku XXI wieku płyty CD były coraz częściej zastępowane innymi formami cyfrowego przechowywania i dystrybucji, w wyniku czego do 2010 r. ich liczba spadła o około 50% w stosunku do szczytu, ale pozostały one jednym z głównych nośników w branży muzycznej.
Historia wyglądu
Amerykańskiemu wynalazcy Jamesowi Russellowi przypisuje się wynalezienie pierwszego systemu do zapisywania informacji cyfrowych na folii optycznej, która emituje światło dzięki dużej mocy lamp halogenowych. Jego patent został po raz pierwszy zarejestrowany w 1966 roku. Po sporze, Sony i Philips licencjonowały patenty Russella w latach 80.
CD jest produktem ewolucji dysków laserowych. Jest to technologia, która wykorzystuje skoncentrowaną wiązkę lasera, aby zapewnić wysoką gęstość informacji potrzebną do uzyskania wysokiej jakości dźwięku cyfrowego. Prototypy zostały opracowane niezależnie przez firmy Philips i Sony pod koniec lat 70. XX wieku. W 1979 r. utworzono wspólny zespół inżynierów, którego celem było wynalezienie nowych mediów cyfrowych. Po roku eksperymentów i dyskusjiKsięga standardów audio została opublikowana w 1980 roku. Po pierwszym komercyjnym wydaniu w 1982 roku płyty CD i powiązane z nimi odtwarzacze stały się niezwykle popularne. Pomimo wysokich kosztów, w latach 1983 i 1984 w samych Stanach Zjednoczonych sprzedano ponad 400 000 sztuk. Do 1988 roku sprzedaż przewyższyła popyt na płyty winylowe, a do 1992 roku na kasety audio. Ten sukces w rozpowszechnianiu technologii CD jest wynikiem ścisłej współpracy firm Philips i Sony, które uzgodniły i opracowały kompatybilny sprzęt. Ujednolicony projekt CD umożliwił konsumentom zakup gramofonu lub odtwarzacza dowolnej firmy.
Jak ewoluowała technologia?
Początkowo uważano, że płyta CD jest następcą płyty winylowej do odtwarzania muzyki, a nie nośnikiem pamięci. Jednak od momentu wprowadzenia jako formatu muzycznego, płyty CD zostały przyjęte przez inne aplikacje.
W 1983 roku przeprowadzono pierwsze eksperymenty z kasowalną płytą CD. W czerwcu 1985 r. po raz pierwszy dokonano odczytu płyt CD na komputerze, aw 1990 r. pojawiły się w sprzedaży płyty wielokrotnego użytku. Stały się nową alternatywą dla taśm do nagrywania muzyki i kopiowania albumów muzycznych bez wad dzięki kompresji stosowanej w innych cyfrowych metodach nagrywania. Tak więc muzyczne płyty CD wydawały się najwygodniejszym nośnikiem w porównaniu do taśm i płyt.
Na początku XXI wieku odtwarzacze CD w dużej mierze zastąpiły magnetofony,a także radia jako standardowe wyposażenie nowych pojazdów.
W międzyczasie, wraz z późniejszym wzrostem dystrybucji plików w skompresowanych formatach audio (takich jak MP3), sprzedaż płyt CD zaczęła spadać w 2000 roku. Na przykład w latach 2000-2008, pomimo ogólnego wzrostu sprzedaży muzyki, sprzedaż płyt CD spadła o 20%. Pomimo gwałtownego spadku popytu w porównaniu z poprzednimi latami, technologia utrzymywała się przez pewien czas.
Struktura CD
Każda płyta CD ma grubość 1,2 mm i jest wykonana z tworzywa poliwęglanowego. Każdy taki nośnik waży 15-20 gramów. Jego struktura jest zdefiniowana od środka na zewnątrz, jej elementy to:
- środek otworu wrzeciona (15mm);
- pierwsza strefa przejściowa (pierścień zaciskowy);
- wspornik zaciskowy;
- druga strefa przejściowa (pasek lustrzany);
- obszar oprogramowania (od 25 do 58 mm);
- obręcz.
Cienka warstwa aluminium lub rzadziej złota jest nakładana na powierzchnię dysku, dzięki czemu odbija światło. Metal jest chroniony warstwą lakieru, zwykle nakładaną bezpośrednio na warstwę odblaskową. Etykieta jest drukowana na wierzchu lakieru, zwykle metodą sitodruku lub druku offsetowego.
Dane CD są reprezentowane jako małe wgłębienia, znane jako „ścieżki”, zakodowane w spiralnych śladach wyświetlanych na wierzchu warstwy poliwęglanu. Mechanizm odtwarzacza CD obraca płytę na skan z prędkością od 1,2 do 1,4 m/s (stała prędkość liniowa), co odpowiada około 500 obr./min wewnątrz płyty, orazokoło 200 obr/min - na zewnątrz. Płyta odtwarzana od początku do końca zwalnia podczas odtwarzania.
Jak odtwarzane są dane?
Strefa programowa ma powierzchnię około 86,05 cm2, a długość zarejestrowanej spirali wynosi 5,38 km. Przy szybkości skanowania 1,2 m/s czas odtwarzania wynosi 74 minuty, czyli 650 MB danych na płycie CD-ROM. Nieco gęstszy dysk z danymi może być odtwarzany przez większość odtwarzaczy (chociaż niektóre starsze modele nie obsługują tego formatu).
Płytę CD odczytuje się za pomocą półprzewodnikowego lasera na podczerwień umieszczonego wewnątrz odtwarzacza CD przez warstwę poliwęglanu. Zmiana wysokości między ścieżkami powoduje różnicę w odbiciu światła. To dzięki pomiarowi intensywności zmiany z fotodiody dane można odczytać z nośnika.
Różnica między ścieżkami nie reprezentuje bezpośrednio zer i jedynek w danych binarnych. Zamiast tego używane jest kodowanie, które zakłada brak powrotu do zera. Ta metoda kodowania była pierwotnie przeznaczona dla płyt audio CD, ale od tego czasu stała się standardem dla prawie wszystkich formatów.
Funkcja multimedialna
Płyty CD są podatne na uszkodzenia podczas obsługi i użytkowania. Ścieżki znajdują się znacznie bliżej strony etykiety płyty iz tego powodu wady i zanieczyszczenia na stronie przezroczystej nie mają wpływu na odtwarzanie. Dlatego płyty CD są bardziej narażone na uszkodzenia po stronie etykiety. rysy naprzezroczystą stronę można przywrócić, wypełniając je podobnym refrakcyjnym tworzywem sztucznym lub starannie je polerując. Krawędzie dysku czasami nie są całkowicie uszczelnione, co pozwala gazom i cieczom uszkodzić metaliczną warstwę odbijającą i/lub zakłócać zdolność lasera do odtwarzania zawartości ścieżek. Dane cyfrowe na płycie CD są przechowywane i odtwarzane od środka do krawędzi.
Które płyty CD były dostępne w sprzedaży?
Standardowe płyty CD są dostępne w dwóch rozmiarach. Zdecydowanie najpowszechniejszy nośnik ma średnicę 120 mm, pojemność audio 74 lub 80 minut i pojemność danych 650 lub 700 MB. Dostępne są również dyski o średnicy 80 mm, które mogą pomieścić do 24 minut muzyki lub 210 MB danych.
Logiczny format płyty Audio CD (oficjalnie Digital Audio lub CD-DA) jest opisany w dokumencie wydanym w 1980 roku przez twórców tego formatu, firmy Sony i Philips. Jest to dwukanałowe 16-bitowe kodowanie na częstotliwości 44,1 kHz. Czterokanałowy dźwięk miał być poprawną odmianą tego formatu, ale nigdy nie został wprowadzony w życie. Są to standardowe muzyczne płyty CD najczęściej spotykane na rynku.
CD+text to rozszerzenie Audio CD, które umożliwia przechowywanie dodatkowych informacji tekstowych (takich jak tytuł albumu, utwory, nazwa wykonawcy), ale nośnik jest nagrywany zgodnie ze standardami Audio CD. Informacje są przechowywane albo w tym obszarze dysku, w którym jest około pięciu kilobajtów wolnego miejsca, albo w kodzie ścieżki, który może przechowywaćokoło 31 MB dodatkowych.
CD+grafika to specjalna płyta audio CD zawierająca oprócz dźwięku dane graficzne. Ten nośnik można odtwarzać na zwykłym odtwarzaczu, ale odtwarzany na dedykowanym urządzeniu CD+G może wyświetlać obrazy. Z reguły taki odtwarzacz jest podłączony do telewizora lub wyświetlany na monitorze komputera. Te grafiki są prawie zawsze używane do wyświetlania tekstów na ekranie podczas karaoke.
CD+Advanced Graphics (znane również jako CD+EG) to ulepszona wersja dysku CD z danymi graficznymi. Podobnie jak CD+G, CD+EG wykorzystuje podstawowe funkcje CD-ROM-u do wyświetlania informacji tekstowych i wideo oprócz odtwarzanej muzyki. Są to komputerowe płyty CD przeznaczone do odtwarzania na monitorze.
Format SACD
Super Audio CD (SACD) to format audio o wysokiej rozdzielczości, tylko do odczytu. Te dyski optyczne zostały zaprojektowane w celu zapewnienia wysokiej wierności reprodukcji dźwięku cyfrowego. Format został wprowadzony w 1999 roku, rozwijany przez Sony i Philips. Płyty SACD zaczęły pojawiać się w formatach audio DVD, ale nie zastąpiły standardowych płyt Audio CD.
Pod oznaczeniem SACD znajdują się również dyski hybrydowe, które zawierają SACD i strumień audio, a także standardową warstwę audio CD, która będzie odtwarzana na standardowych odtwarzaczach CD. Zrobiono to, aby zapewnićkompatybilność.
Inne formaty
Przez kilka pierwszych lat swojego istnienia płyta CD była nośnikiem używanym wyłącznie do audio. Jednak w 1988 r. standard ten został zdefiniowany jako nieulotne optyczne urządzenia pamięci masowej. Były więc płyty CD z programami, filmami i tak dalej. Osobno warto wyróżnić następujące typy.
Video CD (VCD) to standardowy format cyfrowy do przechowywania filmów. Te nośniki można odtwarzać na dedykowanych odtwarzaczach VCD, większości nowoczesnych odtwarzaczy DVD, komputerach osobistych i niektórych konsolach do gier.
Ogólnie rzecz biorąc, jakość obrazu powinna być porównywalna z wideo VHS. Słabo skompresowane wideo VCD może czasami mieć niższą jakość, ale ten format zachowuje informacje w kawałkach, zamiast akumulować szum analogowy, który pogarsza się z każdym użyciem (w porównaniu z nagrywaniem na taśmie).
Super Video CD (Super Video Compact Disc lub SVCD) to format używany do przechowywania filmów na standardowych płytach CD. SVCD został pomyślany jako następca VCD i alternatywa dla DVD-Video. Zgodnie z jego charakterystyką plasuje się gdzieś pomiędzy powyższymi formatami, zarówno pod względem możliwości technicznych, jak i jakości obrazu.
Jeden dysk CD-R może pomieścić do 60 minut standardowej jakości wideo SVCD. Chociaż nie ma określonego limitu długości filmów SVCD, szybkość transmisji, a tym samym jakość, należy zmniejszyć, aby pomieścić bardzo długiedokumentacja. Z tego powodu problematyczne jest zmieszczenie ponad 100 minut wideo na jednym dysku SVCD bez znacznej utraty jakości, a wiele odtwarzaczy sprzętowych nie może odtwarzać danych z prędkością mniejszą niż 300-600 kilobitów na sekundę.
Nośniki jednorazowe i wielokrotnego użytku
Nagrania CD-R są przeznaczone do stałego użytku. Z biegiem czasu fizyczne właściwości nośnika mogą się zmieniać, powodując błędy odczytu i utratę danych, dopóki czytelnik nie będzie w stanie ich odzyskać za pomocą technik korekcji błędów. Ich żywotność wynosi od 20 do 100 lat, w zależności od jakości, samego nagrania i warunków przechowywania płyty. Jednak testy wielokrotnie wykazały pogorszenie jakości większości płyt po około 18 miesiącach w normalnych warunkach przechowywania i regularnym użytkowaniu.
CD-RW to nośnik umożliwiający nagrywanie, który zamiast barwników wykorzystuje stop metali. Laser piszący w tym przypadku służy do nagrzewania i zmiany właściwości stopu, a tym samym do zmiany współczynnika odbicia. Z tego powodu CD-RW ma mniej odblaskową powierzchnię. Tego typu płyty CD można nagrywać wielokrotnie. Jednak ze względu na różnicę w formacie nie wszystkie odtwarzacze mogą odczytywać dane z takich nośników.
