CD - Compact disc

fra Wikipedia, den frie encyklopedi

CD
Compact Disc wordmark.svg
OD Compact disc.svg
Den lesbare overflaten på en kompakt plate inkluderer et spiralspor som er viklet tett nok til å få lys til å trekke seg ned i et fullt synlig spektrum .
Media type Optisk plate
Koding Diverse
Kapasitet Vanligvis opptil 700 MB (opptil 80 minutters lyd)
Les   mekanisme 780 nm bølgelengde ( infrarød og rød kant) halvlederlaser (tidlige spillere brukte helium-neon-lasere ), 1200 Kbit / s (1 ×)
Skriv   mekanisme 780 nm bølgelengde (infrarød og rød kant) halvlederlaser i opptakbare formater CD-R og CD-RW , presset form (stamper) i skrivebeskyttet format
Standard Rainbow Books
Utviklet   av Philips , Sony
Bruk Lyd og datalagring
Utvidet   til CD-RW
DVD
Løslatt 1. oktober 1982 ; For 38 år siden (Japan) mars 1983 ; For 38 år siden (Europa og Nord-Amerika)  ( 1982-10-01 )
 ( 1983-03 )

Den kompaktplater ( CD ) er en digital optisk platedatalagringsformat som ble co-utviklet av Philips og Sony for å lagre og spille av digital audio -opptak. Den ble utgitt i 1982, merket som Digital Audio Compact Disc .

Formatet ble senere tilpasset for lagring av data ( CD-ROM ). Flere andre formater ble videre avledet fra disse, inkludert lyd- og datalagring ( CD-R ), omskrivbare medier ( CD-RW ), Video CD ( VCD ), Super Video CD ( SVCD ), Photo CD , Picture CD , Compact Disc-Interactive ( CD-i ), og Enhanced Music CD .

Standard CD-er har en diameter på 120 millimeter (4,7 tommer) og er utformet for å holde opp til 74 minutter av ukomprimert stereo digital lyd eller omtrent 650  MB med data. Kapasiteten utvides rutinemessig til 80 minutter og 700  MB ved å ordne mer data tett på samme størrelse. Den Mini CD har forskjellige diametere i området fra 60 til 80 mm (2,4 til 3,1 tommer); de brukes noen ganger til CD-singler , lagring av opptil 24 minutter med lyd, eller for å levere enhetsdrivere .

På tidspunktet for introduksjonen av teknologien i 1982, kunne en CD lagre mye mer data enn en harddisk til en personlig datamaskin , som vanligvis ville ha 10 MB. Innen 2010 tilbød harddisker ofte så mye lagringsplass som tusen CD-er, mens prisene hadde falt til varenivå. I 2004 nådde verdensomspennende salg av lyd-CDer, CD-ROMer og CD-R-er rundt 30 milliarder plater. Innen 2007 hadde 200 milliarder CDer blitt solgt over hele verden.

Fysiske detaljer

Diagram over CD-lag
  1. Et polykarbonatskivelag har dataene kodet ved hjelp av støt.
  2. Et skinnende lag reflekterer laseren.
  3. Et lag med lakk beskytter det blanke laget.
  4. Kunstverk er skjermtrykt på toppen av platen.
  5. En laserstråle leser CD-en og reflekteres til en sensor som konverterer den til elektroniske data

En CD er laget av 1,2 mm tykk, polykarbonatplast og veier 14–33 gram. Fra midten og utover er komponentene: sentrumsspindelhullet (15 mm), det første overgangsområdet (klemring), klemområdet (stablingsringen), det andre overgangsområdet (speilbånd), programmet (data) området og felgen. Det indre programområdet har en radius fra 25 til 58 mm.

Et tynt lag med aluminium eller, sjeldnere, gull påføres overflaten, noe som gjør den reflekterende. Metallet er beskyttet av en lakkfilm som normalt spinnbelegges direkte på det reflekterende laget. Etiketten er trykt på lakklaget, vanligvis med silketrykk eller offsettrykk .

Gruver og land på en kompakt plate under et mikroskop

CD-data er representert som små fordypninger kjent som groper , kodet i et spiralspor støpt inn i toppen av polykarbonatlaget. Områdene mellom groper er kjent som land . Hver grop er omtrent 100  nm dyp og 500 nm bred, og varierer fra 850 nm til 3,5  um i lengde. Avstanden mellom sporene ( tonehøyde ) er 1,6 µm.

Når du spiller av en lyd-CD, spinner en motor i CD-spilleren platen til en skannehastighet på 1,2–1,4 m / s ( konstant lineær hastighet , CLV) - tilsvarende omtrent 500 omdreininger per minutt på innsiden av platen, og omtrent 200 omdreininger per minutt ved ytterkanten. Sporet på CD-en begynner på innsiden og spiraler utover, slik at en plate som spilles fra begynnelse til slutt, reduserer rotasjonshastigheten under avspilling.

Sammenligning av forskjellige optiske lagringsmedier

Programområdet er 86,05 cm 2 og lengden på den opptakbare spiralen er 86,05 cm 2 / 1,6 µm = 5,38 km. Med en skannehastighet på 1,2 m / s er spilletiden 74 minutter, eller 650 MB data på en CD-ROM. En plate med data pakket litt tettere tolereres av de fleste spillere (selv om noen gamle mislykkes). Ved å bruke en lineær hastighet på 1,2 m / s og en smalere sporhøyde på 1,5 um øker spilletiden til 80 minutter, og datakapasiteten til 700 MB.

Dette er et mikrofotografi av gropene på den indre kanten av en CD-ROM;  2 sekunders eksponering under synlig lysrør.
Gropene på en CD er 500 nm brede, mellom 830 nm og 3000 nm lange og 150 nm dype.

En CD leses ved å fokusere en 780 nm bølgelengde ( nær infrarød ) halvlederlaser gjennom bunnen av polykarbonatlaget. Endringen i høyde mellom groper og land resulterer i en forskjell i måten lyset reflekteres på. Fordi gropene er innrykket i det øverste laget av skiven og blir lest gjennom den gjennomsiktige polykarbonatbunnen, danner gropene ujevnheter når de leses. Laseren treffer platen og kaster en sirkel av lys som er bredere enn det modulerte spiralsporet, som reflekterer delvis fra land og delvis fra toppen av eventuelle støt der de er til stede. Når laseren passerer over en grop (bump), betyr høyden at den delen av lyset som reflekteres fra toppen er 1/2 bølgelengde utenfor fase med lyset som reflekteres fra landet rundt det. Dette medfører delvis kansellering av laserens refleksjon fra overflaten. Ved å måle den reflekterte intensitetsendringen med en fotodiode leses et modulert signal tilbake fra platen.

For å imøtekomme det spiralformede datamønsteret plasseres laseren på en mobil mekanisme inne i skuffen til en hvilken som helst CD-spiller. Denne mekanismen tar vanligvis form av en slede som beveger seg langs en skinne. Sleden kan drives av et snekkedrev eller lineær motor . Der det brukes et snekkedrev, foretar en andre lineærmotor med kortere kast, i form av en spole og magnet, finposisjonsjusteringer for å spore eksentrisiteter i skiven ved høy hastighet. Noen CD-stasjoner (spesielt de som ble produsert av Philips i løpet av 1980-tallet og begynnelsen av 1990-tallet) bruker en svingarm som ligner på en grammofon. Denne mekanismen lar laseren lese informasjon fra midten til kanten av en plate uten å måtte avbryte sentrifugeringen av selve platen.

Philips CDM210 CD-stasjon

Gropene og landene representerer ikke direkte 0 og 1 av binære data . I stedet brukes ikke-retur-til-null, invertert koding: en endring fra enten grop til land eller land til grop indikerer en 1, mens ingen endring indikerer en serie på 0. Det må være minst 2 og ikke mer enn 10 0 mellom hver 1, som er definert av gropenes lengde. Dette blir i sin tur dekodet ved å reversere den åtte til fjorten modulasjonen som ble brukt til å mestre platen, og deretter reversere den kryssflettet Reed – Solomon-kodingen , og til slutt avsløre rådataene som er lagret på platen. Disse kodingsteknikkene (definert i den røde boken ) ble opprinnelig designet for CD Digital Audio , men de ble senere en standard for nesten alle CD-formater (for eksempel CD-ROM ).

Integritet

CD-er er utsatt for skade under håndtering og fra miljøeksponering. Gruver er mye nærmere etikettsiden på en plate, slik at defekter og forurensninger på den klare siden kan være ute av fokus under avspilling. Følgelig er det mer sannsynlig at CDer blir skadet på etikettsiden av platen. Riper på den klare siden kan repareres ved å fylle dem med lignende brytningsplast eller ved forsiktig polering. Kantene på CD-er er noen ganger ufullstendig forseglet, slik at gasser og væsker kan komme inn i CD-en og korrodere det metallreflekterende laget og / eller forstyrre fokuset på laseren på gropene, en tilstand som kalles skiverot . Soppen Geotrichum candidum har blitt funnet - under forhold med høy varme og fuktighet - å konsumere polykarbonatplast og aluminium som finnes i CD-er.

Den dataintegriteten av kompakte plater kan måles ved hjelp av flate feil scanning , som er i stand til å måle forekomst av forskjellige typer av datafeil, kjent som C1 , C2 , CU og forlengde (finere korn) feilmålinger som er kjent som E11 , E12 , E21 , E22 , E31 og E32 , hvorav høyere priser indikerer en mulig skadet eller uren dataoverflate, lav mediekvalitet, forverrede medier og opptakbare medier skrevet til av en CD-skribent som ikke fungerer .

Feilsøking kan pålitelig forutsi datatap forårsaket av forringet media. Støtte for feilsøking varierer mellom leverandører og modeller av optiske diskstasjoner , og utvidet feilsøking (kjent som "avansert feilsøking" i Nero DiscSpeed ) har bare vært tilgjengelig på Plextor og noen BenQ optiske stasjoner så langt fra og med 2020.

Skiveformer og diametre

Sammenligning av flere former for disklagring som viser spor (ikke skaleres); grønt betegner start og rødt betegner slutt.
* Noen CD-R (W) og DVD-R (W) / DVD + R (W) opptakere fungerer i ZCLV, CAA eller CAV modus.

De digitale dataene på en CD begynner midt på platen og fortsetter mot kanten, noe som gjør det mulig å tilpasse seg de forskjellige størrelsesformatene som er tilgjengelige. Standard CDer er tilgjengelige i to størrelser. Langt den vanligste er 120 millimeter (4,7 tommer) i diameter, med en 74- eller 80-minutters lydkapasitet og en datakapasitet på 650 eller 700 MB (737,280,000-byte). Skivene er 1,2 mm tykke, med et 15 mm senterhull. Den offisielle Philips-historien sier at denne kapasiteten ble spesifisert av Sony-sjef Norio Ohga for å kunne inneholde hele Beethovens niende symfoni på en plate. Dette er en myte ifølge Kees Immink , ettersom EFM- kodeformatet ennå ikke var bestemt i desember 1979, da beslutningen om å ta i bruk 120 mm ble tatt. Vedtakelsen av EFM i juni 1980 tillot 30 prosent mer spilletid som ville ha resultert i 97 minutter for 120 mm diameter eller 74 minutter for en plate så liten som 100 mm. I stedet ble imidlertid informasjonstettheten senket med 30 prosent for å holde spilletiden på 74 minutter. Diameteren på 120 mm er vedtatt av etterfølgende formater, inkludert Super Audio CD , DVD , HD DVD og Blu-ray Disc. Plater med en diameter på 80 mm (" Mini CDs ") har plass til opptil 24 minutter med musikk eller 210 MB.

Fysisk størrelse Lydkapasitet CD-ROM datakapasitet Definisjon
120 mm 74–80 min 650–700  MB Standard størrelse
80 mm 21–24 min 185–210 MB Mini-CD-størrelse
80 × 54 mm - 80 × 64 mm ~ 6 min 10–65 MB "Visittkort" størrelse

Logisk format

Lyd-CD

Det logiske formatet til en lyd-CD (offisielt Compact Disc Digital Audio eller CD-DA) er beskrevet i et dokument produsert i 1980 av formatets fellesskapere, Sony og Philips. Dokumentet er kjent som Red Book CD-DA etter fargen på omslaget. Formatet er en tokanals 16-biters PCM- koding med en samplingsfrekvens 44,1 kHz per kanal. Fire-kanals lyd skulle være et tillatt alternativ i Red Book- formatet, men har aldri blitt implementert. Monolyd har ingen eksisterende standard på en Red Book CD; således presenteres monokildematerialet vanligvis som to identiske kanaler i et standard Red Book stereospor (dvs. speilvendt mono ); en MP3-CD kan imidlertid ha lydfilformater med monolyd.

CD-Text er en utvidelse av Red Book- spesifikasjonen for en lyd-CD som gjør det mulig å lagre ekstra tekstinformasjon (f.eks. Albumnavn, sangnavn, artist) på en standard-kompatibel lyd-CD. Informasjonen lagres enten i innledningsområdet på CD-en, hvor det er omtrent fem kilobyte ledig plass, eller i underkodekanalene R til W på platen, som kan lagre omtrent 31 megabyte.

Compact Disc + Graphics er en spesiell lyd-CD som inneholder grafikkdata i tillegg til lyddataene på platen. Platen kan spilles på en vanlig lyd-CD-spiller, men når den spilles på en spesiell CD + G-spiller, kan den sende ut et grafikksignal (vanligvis er CD + G-spilleren koblet til et TV-apparat eller en dataskjerm); denne grafikken brukes nesten utelukkende til å vise tekster på et TV-apparat som karaoke- artister kan synge sammen med. CD + G-formatet utnytter kanalene R til W. Disse seks bitene lagrer grafikkinformasjonen.

CD + Extended Graphics (CD + EG, også kjent som CD + XG) er en forbedret variant av Compact Disc + Graphics (CD + G) -formatet. I likhet med CD + G bruker CD + EG grunnleggende CD-ROM-funksjoner for å vise tekst- og videoinformasjon i tillegg til musikken som spilles. Disse ekstra dataene lagres i underkodekanalene RW. Svært få, om noen, CD + EG-plater er publisert.

Super Audio CD

Super Audio CD (SACD) er et skrivebeskyttet optisk lydplateformat med høy oppløsning som er laget for å gi digital lydgjengivelse med høyere kvalitet enn Red Book . Introdusert i 1999 ble den utviklet av Sony og Philips, de samme selskapene som opprettet Red Book . SACD var i en formatkrig med DVD-Audio , men ingen av dem har erstattet lyd-CDer. SACD-standarden er referert til som Scarlet Book- standarden.

Titler i SACD-format kan utstedes som hybridplater; disse platene inneholder SACD-lydstrømmen samt et standard lyd-CD-lag som kan spilles i standard CD-spillere, og gjør dem bakoverkompatible.

CD-MIDI

CD- MIDI er et format som brukes til å lagre data om musikkytelse, som ved avspilling utføres av elektroniske instrumenter som syntetiserer lyden. Derfor, i motsetning til den originale Red Book CD-DA, er ikke disse opptakene lydinnspillinger digitalt. CD-MIDI-formatet er definert som en utvidelse av den opprinnelige Red Book .

CD ROM

De første årene av eksistensen var CDen et medium som ble brukt utelukkende til lyd. I 1988 ble imidlertid Yellow Book CD-ROM- standarden etablert av Sony og Philips, som definerte et ikke-flyktig datalagringsmedium for datamaskin ved bruk av samme fysiske format som lydkompakter, som kan leses av en datamaskin med CD-ROM. kjøre.

Video CD (VCD)

Video CD (VCD, View CD og Compact Disc digital video) er et standard digitalt format for lagring av videomedier på en CD. VCD-er kan spilles i dedikerte VCD-spillere, de fleste moderne DVD-videospillere , personlige datamaskiner og noen videospillkonsoller.

VCD-standarden ble opprettet i 1993 av Sony, Philips, Matsushita og JVC og blir referert til som White Book- standarden.

Total bildekvalitet er ment å være sammenlignbar med VHS- video. Dårlig komprimert VCD-video kan noen ganger være av lavere kvalitet enn VHS-video, men VCD viser blokkeringsgjenstander i stedet for analog støy og forverres ikke ytterligere ved hver bruk.

352 × 240 (eller SIF ) oppløsning ble valgt fordi den er halvparten av den vertikale og den halve horisontale oppløsningen til NTSC-videoen. 352 × 288 er tilsvarende en fjerdedel PAL / SECAM-oppløsning. Dette tilnærmer den (generelle) oppløsningen til et analogt VHS-bånd, som, selv om det har dobbelt så mange (vertikale) skannelinjer, har en mye lavere horisontal oppløsning.

Super Video CD

Super Video CD (Super Video Compact Disc eller SVCD) er et format som brukes til å lagre videomedia på standard CD-plater. SVCD var ment som en etterfølger til VCD og et alternativ til DVD-Video og faller et sted mellom både når det gjelder teknisk evne og bildekvalitet.

SVCD har to tredjedeler av DVD- oppløsningen , og over 2,7 ganger oppløsningen av VCD. Én CD-R-plate har plass til opptil 60 minutter med SVCD-format i standard kvalitet. Selv om ingen spesifikk grense for SVCD-videolengde er pålagt av spesifikasjonen, må man senke videobithastigheten, og dermed kvaliteten, for å imøtekomme veldig lange videoer. Det er vanligvis vanskelig å plassere mye mer enn 100 minutter med video på en SVCD uten å pådra seg betydelig kvalitetstap, og mange maskinvarespillere klarer ikke å spille av video med en øyeblikkelig bithastighet på under 300 til 600 kilobit per sekund.

Foto-CD

Photo CD er et system designet av Kodak for digitalisering og lagring av bilder på en CD. Platene ble lansert i 1992 og ble designet for å inneholde nesten 100 bilder av høy kvalitet, skannede utskrifter og lysbilder ved hjelp av spesiell proprietær koding. Foto-CD-er er definert i Beige Book og er i samsvar med CD-ROM XA og CD-i Bridge-spesifikasjonene. De er ment å spille på CD-i-spillere, Photo CD-spillere og hvilken som helst datamaskin med passende programvare (uavhengig av operativsystem ). Bildene kan også skrives ut på fotografisk papir med en spesiell Kodak-maskin. Dette formatet skal ikke forveksles med Kodak Picture CD , som er et forbrukerprodukt i CD-ROM-format.

CD-i

Philips Green Book spesifiserer en standard for interaktive multimedia-CD-plater designet for CD-i- spillere (1993). CD-i-plater kan inneholde lydspor som kan spilles av på vanlige CD-spillere , men CD-i-plater er ikke kompatible med de fleste CD-ROM- stasjoner og programvare. Den CD-i Ready -spesifikasjonen ble senere opprettet for å bedre kompatibilitet med CD-spillere og CD-i Bridge spesifikasjonen ble lagt for å skape CD-i kompatible plater som kan nås av vanlige CD-ROM-stasjoner.

CD-i klar

Philips definerte et format som ligner på CD-i, kalt CD-i Ready , som setter CD-i-programvare og data i forgrunnen til spor 1. Dette formatet skulle være mer kompatibelt med eldre lyd-CD-spillere.

Forbedret musikk-CD (CD +)

Enhanced Music CD, også kjent som CD Extra eller CD Plus, er et format som kombinerer lydspor og dataspor på samme plate ved å sette lydspor i en første økt og data i en annen økt. Den ble utviklet av Philips og Sony, og den er definert i Blue Book .

VinylDisk

VinylDisc er hybrid av en standard lyd-CD og vinylplaten . Vinyllaget på platens etikettside kan ta omtrent tre minutter med musikk.

Produksjon

Individuelle groper er synlige på mikrometerskalaen.

I 1995 var materialkostnadene 30 øre for juvelvesken og 10 til 15 øre for CDen. Engros-kostnad for CDer var $ 0,75 til $ 1,15, mens den typiske utsalgsprisen for en forhåndsinnspilt musikk-CD var $ 16,98. I gjennomsnitt mottok butikken 35 prosent av utsalgsprisen, plateselskapet 27 prosent, artisten 16 prosent, produsenten 13 prosent, og distributøren 9 prosent. Da 8-spors kassetter , kompakte kassetter og CD-er ble introdusert, ble hver markedsført til en høyere pris enn formatet de lyktes, selv om kostnadene for å produsere media ble redusert. Dette ble gjort fordi den tilsynelatende verdien økte. Dette fortsatte fra vinyl til CD-er, men ble ødelagt da Apple markedsførte MP3-filer for $ 0,99, og album for $ 9,99. Den økende kostnaden for å produsere en MP3 er imidlertid ubetydelig.

Skrivbare CD-er

Opptakbar CD

700  MB CD-R ved siden av en mekanisk blyant for skala

Opptakbare CD- er , CD-R-er , er sprøytestøpt med en "blank" dataspiral. Deretter påføres et lysfølsomt fargestoff, hvoretter platene metalliseres og lakkeres. Skrive laser av CD-opptaker endrer fargen på fargestoff for å tillate lese laser på en standard CD-spiller for å se dataene, akkurat som det ville gjort med en standard stemplet plate. De resulterende platene kan leses av de fleste CD-ROM-stasjoner og spilles i de fleste lyd-CD-spillere. CD-R-er følger Orange Book- standarden.

CD-R-opptak er designet for å være permanente. Over tid kan fargestoffets fysiske egenskaper endre seg og forårsake lesefeil og datatap til leseenheten ikke kan gjenopprette med feilkorrigeringsmetoder. Feil kan forutsies ved bruk av overflatefeilskanning . Designets levetid er fra 20 til 100 år, avhengig av kvaliteten på platene, kvaliteten på skrivestasjonen og lagringsforholdene. Testing har imidlertid vist slik nedbrytning av noen plater på så lite som 18 måneder under normale lagringsforhold. Denne feilen er kjent som skiverot , som det er flere, mest miljømessige, grunner til.

Den opptakbare lyd-CDen er designet for å brukes i en forbruker-lyd-CD-opptaker. Disse forbruker-lyd-CD-opptakere bruker SCMS ( Serial Copy Management System ), en tidlig form for digital rettighetsadministrasjon (DRM), for å overholde AHRA ( Audio Home Recording Act ). Den opptakbare lyd-CD-en er vanligvis noe dyrere enn CD-R på grunn av lavere produksjonsvolum og en 3 prosent AHRA-royalty brukt til å kompensere musikkindustrien for å lage en kopi.

Opptakbar CD med høy kapasitet er et opptaksformat med høyere tetthet som kan inneholde 20% mer data enn for vanlige plater. Den høyere kapasiteten er inkompatibel med noen opptakere og innspillingsprogramvare.

Skrivbar CD

CD-RW er et omopptakbart medium som bruker en metalllegering i stedet for et fargestoff. Skrivelaseren, i dette tilfellet, brukes til å varme opp og endre egenskapene (amorf vs. krystallinsk) av legeringen, og dermed endre dens reflektivitet. En CD-RW har ikke så stor forskjell i reflektivitet som en presset CD eller en CD-R, og så mange tidligere CD-lydspillere kan ikke lese CD-RW-plater, selv om de fleste senere CD-lydspillere og frittstående DVD- spillere kan . CD-RW-er følger Orange Book- standarden.

ReWritable Audio CD er designet for å brukes i en forbruker-lyd-CD-opptaker, som ikke (uten modifisering) godtar standard CD-RW-plater. Disse forbruker-lyd-CD-opptakere bruker Serial Copy Management System (SCMS), en tidlig form for digital rettighetsadministrasjon (DRM), for å være i samsvar med USAs Audio Home Recording Act (AHRA). ReWritable Audio CD er vanligvis noe dyrere enn CD-R på grunn av (a) lavere volum og (b) en AHRA royalty på 3 prosent som brukes til å kompensere musikkindustrien for å lage en kopi.

Kopibeskyttelse

The Red Book audio-spesifikasjonen, med unntak av en enkel "anti-kopi" statement i underkoden, omfatter ikke noen kopibeskyttelse mekanisme. Kjent i det minste så tidlig som i 2001, ble det gjort forsøk fra plateselskaper å markedsføre "kopibeskyttede" ikke-standard kompakte plater, som ikke kan rippes eller kopieres til harddisker eller lett konverteres til andre formater (som FLAC , MP3 eller Vorbis ). En stor ulempe ved disse kopibeskyttede platene er at de fleste ikke vil spille på CD-ROM-stasjoner på datamaskiner eller noen frittstående CD-spillere som bruker CD-ROM-mekanismer. Philips har uttalt at slike plater ikke er tillatt å ha den varemerkede Compact Disc Digital Audio- logoen fordi de bryter med Red Book- spesifikasjonene. Mange kopibeskyttelsessystemer har blitt motvirket av lett tilgjengelig, ofte gratis programvare, eller til og med ved å slå av automatisk autokjør for å forhindre kjøring av det DRM- kjørbare programmet.

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker