CD-levy

CD-levy



Mediatyyppi	Optinen levy
Kapasiteetti	0,21 - 0,91 Gt , suurimman osan ajasta 0,74 Gt
Lukumekanismi	Laserdiodi , jonka aallonpituus on 780 nm
Kehittäjä	Philips , Sony Corporation
Fyysiset mitat	Ø 12 cm / 8 cm
Käytetään	CD-soittimet , hifijärjestelmät , tietokoneet , videopelikonsolit

CD-levy , jota useimmiten kutsutaan sen lyhenne CD - lyhyt Compact Disc - on optinen levy , jota käytetään tallentaa tietoja on digitaalisessa muodossa .

Compact Disc kehitti Sonyn ja Philipsin ja kaupan käytössä joulukuusta 1982 (maaliskuu 1983 Ranska).

1990-luvun alussa siitä tuli demokraattisempi ja vähitellen päätyi korvaamaan analogiset tiedotusvälineet ( LP-levy , äänikasetti ).

Toimintaperiaate

Kompaktilevytekniikka perustuu optiseen menetelmään: koherentti valonsäde ( laser ) iskee pyörivää levyä. Epäsäännöllisyydet (kutsutaan " kuopiksi ", ontelot, joiden pituus vaihtelee välillä 0,833 - 3,56 um ja leveys on 0,6 um ) niiden heijastavassa pinnassa tuottavat binäärisiä variaatioita . Heijastunut säde on kirjannut anturi . Tarkemmin sanottuna, kun säde kulkee tasaisesta pinnasta tähän onteloon, tapahtuu häiriötä : kun säde kohtaa vain tasaisen pinnan, anturia kohti heijastuneen säteen valovoima on suurin ja vastaa tätä tilaa binääriarvo 0; kun säde kulkee kuopan yli , anturi havaitsee häiriön ja vastaanotetun signaalin voimakkuus vähenee. Binäärinen arvo 1 on sitten määritetty. Todellakin, kun laser säteilee tällaisella epäjatkuvuudella, osa säteilevistä valonsäteistä heijastuu ontelosta, kun taas toinen osa heijastuu tasaisesta. Näiden kahden heijastuneen säteen välille on myös luotu polkuero, toisin sanoen vaihesiirto kahden aallon välillä. Kuopan syvyys on kuitenkin hyvin spesifinen lukemiseen käytetyn laserin syvyyteen , itse asiassa se on λ / 4, jossa λ on laserin aallonpituus. Kahden koherentista lähteestä tulevan aallon sanotaan olevan rakentavia (toisin sanoen niiden amplitudit laskevat yhteen), kun havaittu reittiero δ tyydyttää: δ = λ · k , k: n kanssa suhteellisen kokonaisluvun. Näin on silloin, kun laser heijastuu tasaiselle tai ontelolle ( k = 0 ). Päinvastoin, kun säde heijastuu ontto / tasainen (tai tasainen / ontto) käytävä, jossa ontelossa heijastuva aalto kulkee siten kuopan syvyyden kerrottuna kahdella (edestakainen matka plus paluu), eli etäisyydellä d = 2 λ / 4 = λ / 2 , polkueron arvo tarkistaa: δ = λ ( k + 0,5) , mikä vastaa tuhoavien aaltojen (joiden amplitudit kumoavat toisiaan) polkueroa. Siksi tallennusvälineen raidalle heijastuvan ja anturin vastaanottaman valosignaalin voimakkuus, joka yhdistää jännitteen vaihtelut vastaanotettujen intensiteettivaihteluiden kanssa, on binäärikoodattu. Kun CD-levy on käyttää väliaineena musiikin kuunteluun (ensimmäinen käytöt), binäärinen informaatio on sitten muunnetaan analoginen signaali , jonka digitaali-analogia-muunnin .

Perustamisestaan lähtien tämä väliaine on edistetty sen keksijöiden ja musiikin kustantajat tarjoavat paremman äänen laatua kuin muiden tiedotusvälineiden (erityisesti "vinyyli" kirjaa ). Nämä ominaisuudet ovat toisinaan kiistanalaisia ja uusia medioita on ilmestynyt korkeammalla tarkkuudella ( SACD : Super Audio Compact Disc tai DVD -A: Digital Versatile Disc Audio ). Voimme myös nähdä 2010-luvulla vinyylivälineiden suosion elpymisen .

Historia

Luominen

CD-levyn ovat keksineet Philips ja Sony Corporation . Kun nämä kaksi yritystä päättivät työskennellä yhdessä vuonna 1979 , projektissa vaadittiin, että lasersäteet varustettaisiin tehokkaimmilla mikrosiruilla, jotka koskaan on julkaistu kulutustuotteille. Ensimmäisiä CD-levyjä myytiin joulukuussa 1982 (maaliskuussa 1983 Ranskassa).

Tämä tuki toi huomattavaa edistystä verrattuna vinyylejä (joka itse oli ollut valtavaa edistystä verrattuna 78s ), moitteettoman ja käsittely:

äänidynamiikan parantaminen (+/- 100 dB CD: llä, enintään 45 dB mikrokäsineillä ), optisen lukeman vapauttamiseksi koko uran / kärjen aiemmin aiheuttamista vääristymistä;
lisääntynyt kuunteluaika: mahdollisesti jopa 74, sitten 80 minuuttia, eli kaksinkertainen 33 r / min ;
mekaanisen alkuperän lukemisen vähentäminen: levyn, lautasen ja itse levyn pintamelu siirtyy mekaaniseen ja akustiseen resonanssiin käyttömoottorin kanssa;
levy, joka on paljon vähemmän haavoittuva kuin LP-levy pölylle (mukaan lukien staattisen sähkön aiheuttamat) tai jopa naarmuille, laser hallitsee näistä huolimatta seuraamaan lukuraitaa ja lukemattomat tiedot korvataan äänisignaalilla joidenkin huomioiden missä määrin edellä ja seuraavat;
paljon pienempi, kevyempi, vähemmän iso ja helpompi käsitellä kuin LP-levy;
mahdollisuus parempaan basson ja diskantin taajuuksien välillä 20 Hz: stä 22 kHz: iin ;
ei enää hauras ja tukkeutuva kynän ongelma (lasersolu on puhdistettava säännöllisesti);
suora pääsy kunkin raidan alkuun, ajoituksen näyttö ja nopeutettu toisto mahdollinen.

Vuonna 1980 , The Red Book (in kirjaimellisesti ranskaksi: "Livre rouge") määritetään tekniset ominaisuudet uuden levyn ja jakamista patenttien kahden kilpailijat: Philipsillä suunnittelu CD (pohjalta kokemuksistaan Laserdisc ) ja linssit, jotka mahdollistavat lukemisen; Sonylle musiikin digitointiin käytetyn muodon määritelmä ja virheenkorjausmenetelmä . Tärkeimpiä tiimin jäsenet, tunnetuimpia ovat Pieter Kramer (johtaja optisen tutkimuslaboratorio Philipsin vuonna 1970 ) ja Kees A. Schouhamer Imminkin Philips, Toshitada Doi Sony ja Michel motro Hitachin (väh silloinen johtaja konsernin innovaatiodivisioonasta).

Ensimmäisten Philipsin valmistamien prototyyppien halkaisija oli 115 mm , koodin 14 bittiä ja kesto 60 minuuttia . Sony vaati, että otamme käyttöön 16-bittisen koodauksen ja keston 74 minuuttia , joten halkaisija kasvoi 120 mm: iin . Tämä kyky valittiin pyynnöstä Herbert von Karajan , niin että hitaammin versio 9 : nnen Symphony on Beethovenin , joka kirjataan Bayreuthissa 1951 johdolla Wilhelm Furtwängler , sopii yhdelle levylle. Sony ilmoitti, että se oli presidentin vaimon pyynnöstä samoista syistä. Totuus on vähemmän romanttinen: aloittaessaan teollisen tuotannon Philipsillä olisi ollut etu sellaisen tuotantolinjan ansiosta, joka pystyi toimittamaan nämä 11,5 cm: n levyt nopeasti , mikä ei kuitenkaan sopinut japanilaiselle Sonylle, joka oli jäljessä lukijoiden valmistuksessa. Philips ei halunnut suosia Sonyn omaa 10 cm -kokoa samoista syistä. Kompromissi oli 12 cm: n levy, joka ei antanut etua kumpikaan valmistaja, mutta sallii kaiken aiemmin kehitetyn teknisen ja elektronisen kehityksen käytön. Nämä päätökset teki johto ja ne määrättiin teknisten ryhmien asiantuntijoille.

Halkaisijaltaan 12 cm levyn teoreettinen soittoaika oli siis 74 minuuttia ja 30 sekuntia. Tuolloin käytännön enimmäistallennusaika oli korkeintaan 72 minuuttia, koska ensimmäiset digitaalisen äänen hallinnan tallennusvälineet olivat U-matic- muodossa olevia videokasetteja , joille tämä oli suurin tallennusaika. Beethovenin sinfonian pisin versio ei olisi voinut löytää paikkaa kokonaisuudessaan CD-levyllä ennen vuotta 1988, jolloin otettiin käyttöön digitaalisen masteroinnin uusi media .

Philips ja Sony ilmoittivat elokuun lopussa 1982 olevansa valmiita julkaisemaan uuden tuotteen ja aloittivat myynnin syksyllä. Teollinen tuotanto alkoi 17. elokuuta 1982 Langenhagenissa lähellä Hannoveria ( FRG ). Ensimmäinen albumia olivat Alpensinfonie , jonka Richard Strauss ( Herbert von Karajan kanssa Berliinin filharmonikkoja ) ja Kävijäkaavio ( ABBA ). Ensimmäinen levy myytiin Japanissa on 1 kpl marraskuu 1982 yhdessä albumin 52nd Street of Billy Joel . Ensimmäinen CD-soitin julkaistiin Euroopassa maaliskuussa 1983.

CD-markkinoinnin alkaessa tehtiin ero analogisten (A) tai digitaalisten (D, digitaalisten ) prosessien välillä kolmessa päävaiheessa (teoreettisesti ilmoitettu jokaisessa kaupallisesti saatavilla olevassa CD: ssä):

AAD (analoginen-analoginen-digitaalinen): analogisen nauhurin käyttö tallennustilanteissa, sekoitus ja / tai muokkaus ja digitaalinen tallennus. Löydämme myös maininnan " AAD masteroitu " vanhojen "digitoitujen" analogisten tallenteiden tapauksessa muuntamalla analogisen signaalin digitaaliseksi signaaliksi "sahanterässä" (periaatteessa parempi, koska se muodostuu biteistä 0 tai 1, poistamalla siten häiritsevät signaalit tai erityisesti pintamelu);
ADD (Analog-Digital-Digital): analogisen nauhurin käyttö tallennustilanteissa, sitten digitaalinen sekoittamiseen ja / tai muokkaamiseen, sitten polttamiseen;
DDD (Digital-Digital-Digital, paras teräväpiirtotarkkuus): digitaalisen nauhurin käyttö tallennuksen aikana, sekoitus ja / tai muokkaus, sitten polttaminen.

Korvataan LP-levy

CD-levyn menestys on vähitellen, varsinkin kun levytuotantoteollisuus on päättänyt myyntihinnan nousun 60-70% (Ranskassa) verrattuna LP: hen ja että myös ensimmäiset toistolaitteet ovat korkeat (vuonna 1983, korkeammat) kuin kuukausittainen minimipalkka , Ranskassa, ja vuonna 1988 aloimme nähdä mallit maksavat noin 50%: n kuukausittaisen minimipalkan ) rajoittui alunperin albumin Visitors mukaan ABBA ( PolyGramin , Philips etiketti ), ja tallennus Richard Straussin Alppien sinfonia , johtaja Karajan. Itse asiassa CD: tä käytettiin pääasiassa alkuaikoina klassisen musiikin ystäville varattuina välineinä sen tarjoaman äänenlaadun ansiosta. Philips tuottaa siis noin 200, pääasiassa klassista nimikettä. CD-levyä demokratisoi Dire Straits -ryhmän (ensimmäinen täysin digitaalinen albumi) Brothers in Arms -albumin markkinointi vuonna 1985 : levyä myytiin yli miljoona kappaletta. Ei ole enää epäilystäkään siitä, että CD näyttää olevan tulevaisuuden ääniväline.

Jo vuonna 1986 laserlevysoittimia myytiin muita paremmin, ja vuonna 1988 CD-levyjen myynti ylitti vinyylilevyjen myynnin. Ranskassa CD-levyn demokratisoituminen tapahtuu riippumattomien kustantajien, kuten NTI: n (David Mufflarz) ja Christian Brunetin (Levitan SA - CD One -musiikki), toiminnan kautta. Tämä riippumaton on ensimmäinen, joka työskentelee "luettelon pohjassa" ja siten kohtuullisessa myyntihinnassa, kun taas CD: tä tarjotaan aina hintaan, joka voi motivoida vain yleisön eliittiä. Tällä tavoin hyvin halpoja kokoelmia esiintyy massajakelupiirissä, jossa suurten yhtiöiden myymät CD-levyt ovat kohtuuttoman kalliita. Vuodesta 1991 lähtien kymmenen CD-levyn laatikkoa myytiin alle 90 frangilla (13,72 euroa). Tämä kokoelma ("Classic Romance") myydään yli 2,5 miljoonassa kappaleessa alle kuukaudessa loppuvuoden lomien aikana. Tämä hintapolitiikka räjähtää CD-soittimien myyntiin Ranskassa.

CD oli erittäin onnistunut ja korvasi nopeasti vinyylilevyt musiikkivälineenä, erityisesti seuraavien ominaisuuksien ansiosta:

optisen lukeman aiheuttama kulumisen puuttuminen (tämä eliminoi mekaanisen kosketuksen ja siten tuen heikkenemisen kitkan avulla). Huolellinen käyttäjä pitää CD-levynsä hyvässä kunnossa säilyttämällä niitä kotelossa (pölyn ja naarmujen välttämiseksi), pystysuorassa ( vääntymisen välttämiseksi ), kaukana kuumuudesta, valosta ja kosteudesta .
materiaalikoot: sen 12 cm: n halkaisija antaa sille siirrettävyyden, jota LP-levyllä ei ollut. Toinen 8 cm: n muoto on myös standardoitu, mutta vähän käytetty;
nimellispaksuus on 1,2 mm ;
"Teoreettinen" äänentoiston laatu on parempi kuin äänikasetit ja vinyylilevyt. ( Huomattavasti korkeampi signaali-kohinasuhde , tarkka toisto jokaisella lukemalla virheenkorjausjärjestelmän ansiosta. Tarkka audiofiilit tai musiikin ystävät suosivat kuitenkin joskus vinyylin "analogista" ääntä, jota he pitävät musiikillisemmana, luonnollisempana ja tarkempana Tämä johtuu aliasing-toiminnosta tallennuksen aikana, johtuen huonosta suodatuksesta yli puolet näytteenottotaajuudesta (katso myös Nyquist-Shannon-näytteenottolause ). Tämä virhe esiintyi melko usein ensimmäisissä digitaalisissa tallenteissa, joissa ei ollut riittävän laadukkaita suodattimia Aliasing antaa aggressiivisia ja epämiellyttäviä korkeuksia, joita on sitten mahdotonta korjata.Ylinäytteenotto , joka koostuu signaalin paremmasta interpoloinnista , mahdollistaa suodatuksen yksinkertaistamisen palautuksessa. Digitaalinen SACD- muoto on parempi digitaalinen määritelmä kuin CD , mutta sitä ei ole määrätty (sen edut Tekniikat ovat huomaamattomia suurelle osalle mahdollisia kuuntelijoita, joten he eivät pysty perustelemaan sen lisäkustannuksia, kun taas ne ilmestyivät perusteellisen muutoksen aikana suuren yleisön kulutustottumuksissa laajamittaisen piratismin ja musiikin jakelu dematerialisoidussa muodossa , henkilökohtaisen tietojenkäsittelyn ja Internetin kasvun seuraukset);
palaa täydelliseen kuunteluun ilman, että sinun tarvitsee palauttaa soittimessa olevaa äänitallennusvälinettä ilman pääsyä mekaaniseen manipulointiin, mitä ei ole nähty kahdeksan raidan kasettien katoamisen jälkeen . Vinyylilevyt nauhoitetaan kahdelta puolelta, joten sinun täytyy kääntää ne puoliväliin; joissakin nauhureissa oli ns. " autoreverse " -järjestelmä, joka kääntää ajosuunnan ja vaihtaa lukupäät nauhan päässä;
suora pääsy myös eri kappaleisiin (joillekin lukijoille) ja kunkin kappaleen hakemistot; Joillakin nauhureilla oli myös raidanhakujärjestelmä, joka havaitsi kulkutiet ilman äänidataa (tämä järjestelmä on selvästi hitaampi kuin ääni-CD: llä).

CD-R (tyhjä CD-polttaa) on samat mitat, ja sitä voidaan käyttää tallentamaan dataa Red Book (joka määritellään standardin CD-levyjä, kuten esimerkiksi 44,1 kHz ja näytetaajuuden ja 16-bitin resoluutio). Eristetään PC-CD-R-levyt , jotka on suunniteltu käytettäviksi PC: n sisäänrakennetun polttimen kanssa , ja Audio CD-R -levyt , jotka on suunniteltu erityisesti erillisille kotonauhureille (jotka eivät voi toistaa PC-CD-R-levyjä ). Ne ovat sitä paitsi kalliimpia, koska osuus on otettu huomioon rojaltin jotka siirretään SACEM vuonna Ranskassa tai SABAM on Belgiassa .

Compact Disc on hollantilaisen Koninklijke Philips Electronics NV: n rekisteröity tavaramerkki, joka kieltäytyy käyttämästä tavaramerkkiä kopiosuojatuilla äänilevyillä.

Fyysiset yksityiskohdat

Kompaktilevyt koostuvat 1,2 millimetrin paksuisesta polykarbonaattikiekosta, joka on peitetty ohuella alumiinikerroksella (alun perin se oli kullalla ja on edelleen pitkäikäisillä levyillä), jotka on suojattu lakkakalvolla. Tämä elokuva voidaan myös tulostaa levyn havainnollistamiseksi. Painotekniikat ovat offset- ja silkkipainatusta . Eri kerrokset on kerrostettu koneella nestemäisessä tilassa levyn keskipisteen kehän ympärille ja jaettuaan pinnan keskipakovoimalla tasaisen jakautumisen takaamiseksi.

Normaalilla CD-levyllä olevat tiedot koodataan polykarbonaatista valetulle spiraalikennoraidalle. Jokainen solu on kooltaan noin välillä 125 nm (0,125 um ) ja 500 nm leveä, ja välillä 833 nm ja 3,5 um pituus. Kiskojen välinen tila on 1,6 µm . Jos haluat antaa käsityksen mitoista, jos levy skaalataan jalkapallostadionille, solu olisi hiekanjyvän kokoinen. Spiraali alkaa melkein levyn keskeltä ja päättyy kehälle, mikä sallii useita kokolevyjä.

CD on lukea laserdiodin 780 nm: in aallonpituus polykarbonaattikerroksen läpi (spot halkaisija: 1,04 um ). Syvyyden ero kennon (ontto) ja tasaisen pinnan (kolhu) välillä on neljäsosa laserin aallonpituudesta, mikä mahdollistaa puolen aallonpituuden vaihesiirron solussa olevan heijastuksen ja tasaisella pinnalla. Tuhoava interferenssi tästä aiheutuva heijastus vähentää valon heijastuneen solussa verrattuna heijastusta tasaisella pinnalla. Mittaamalla tämä intensiteetti fotodiodilla voimme lukea levyn tiedot.

Dipit ja kolhut eivät edusta "0: ta" ja "1: tä" binaaritiedoissa. Se on siirtyminen kourusta kolahdeksi tai kolhusta kouruun, joka osoittaa "1". Jos kuoppaa ei ole, niin se on “0”. Tätä kutsutaan "eteen".

Sitten tämä data altistetaan EFM - prosessoinnille ( kahdeksasta neljääntoista modulaatioon ), jota käytetään koodattaessa digitaalista äänidataa digitaaliseksi dataksi audio-CD: lle, jotta saadaan raaka digitaalinen äänidata.

CD: n AFM- kuva .
CD: n SEM- kuva .
CD, josta on poistettu metallikerros.

Valmistusmenetelmä

CD-levyn teollinen valmistus tapahtuu eri vaiheissa: Tällä tavalla valmistettu CD varmistaa vuosisadan ikäisen pitkäikäisyyden, jos sitä säilytetään ja käsitellään huolellisesti. Vertailun vuoksi CD-R: n elinikä on luokkaa vuosikymmen, johtuen sen herkkyydestä valonsäteille.

Esivalmistus

Pre-hallitsemaan vastaa transkription asiakkaan tiedot päälle yhdeksän kappaleen nauha, joka kulkee läpi virheenkorjauksen vaihe , ja muodostusta tiedostot ISO 9660 muodossa , että kyseessä on CD-ROM-levyllä .

Esilaskennan olennainen tehtävä on ilmaisinkoodin ja korjauskoodin laskeminen . Nämä koodit sisältyvät 288 tavuun, jotka on liitetty 2 kt : n tietoihin sekä synkronointi- ja otsikkotietoihin. Tämä prosessi auttaa estämään lähetysvirheet.

Kun tämä vaihe on ohi, syötettäviin tietoihin ei enää tehdä muutoksia.

Taulukon luominen

Matriisilevyn, jota kutsutaan myös lasimatriisiksi, luominen vastaa tietojen merkintää lasilevyllä.

Matriisilevyn lähtökohta on erittäin kiillotettu lasi, jonka pintaominaisuudet muistuttavat läheisesti tähtitieteellisen peilin ominaisuuksia . Tämä lasilevy on peitetty valoherkällä alustalla, jota kutsutaan valoherkäksi hartsiksi. Levyn peittäminen kehruuprosessilla (keskipakopinnoitus) varmistaa ehdottomasti tasaisen ja tasaisen kerroksen, jonka paksuus on 120 nm . Tämän kerroksen paksuus määrää onteloiden syvyyden.

Datan tallennus suoritetaan lasersäteen lähettävän laitteen avulla, joka aktivoidaan ja deaktivoidaan lähetetyn informaation mukaisesti. Näin moduloitu säde merkitsee lasilevyn valoherkän kerroksen.

Lasilevy asetetaan sitten kehittyvään kylpyyn. Säteen muuttamat paikat pestään, paljastaen siten ensimmäiset ontot.

Kuivauksen jälkeen matriisin levyn seuraa höyrystyminen tyhjiössä on ohut hopea kerros 100 nm . Tässä vaiheessa matriisilevy voidaan lukea erityisellä asemalla, jonka avulla tallennuksen laatu voidaan tarkistaa.

Sinkitys

Galvanointi on toimenpide, joka aiheuttaa tuotannon matriisin lasimatriisi.

Lasimatriisi upotetaan galvanointikylpyyn, jonka anodi on nikkeliä . Lasimatriisin hopeakerros muutetaan katodiksi . Näin luotu virta saa nikkeli-ionit liikkumaan anodilla peittäen lasilevyn asteittain nikkelikerroksella.

Nikkelikerroksen erottaminen lasituesta tuhoaa jälkimmäisen. Jos laatunormeja ei tässä toimintavaiheessa noudateta, koko edellinen prosessi on tehtävä uudestaan.

Nikkelikerrosta, suoraan lasimatriisista otettua kopiota, kutsutaan "alkuperäiseksi" tai "isäkopioksi": se on negatiivinen kopio alkuperäisestä. Tämän alkuperäiskappaleen menettämisen välttämiseksi teemme kopion nimeltä "emokopio", jota käytetään sitten alimatriisien tulostamiseen.

Alimutterit ovat alkuperäisen tavoin negatiivisia, ja niitä käytetään tulostamaan tiedot muovilevyille niiden valmistuksen aikana. Ne on rei'itetty keskellä ja kiillotettu takana. Matriisin takaosan laadulla on suuri vaikutus kohinaan, jonka CD-ROM-asemien valoreseptorit havaitsevat. Suurin keskimääräinen karheus on 600 nm . Ilman tavoin veden puhtaus on tärkeää tuotteen lopullisen laadun kannalta.

Massatuotanto

CD-levyjen massatuotanto voidaan tehdä ruiskuvalulla tai painevalulla. Ensimmäinen periaate koostuu sekä ruiskuttamalla nestettä polykarbonaattia matriisiin; toinen menetelmä perustuu kyvettien tulostamiseen vielä kuumalle levylle painamalla .

Polykarbonaatti valittiin CD-levyjen suunnittelussa sen ominaisuuksien, kuten optisen puhtauden, läpinäkyvyyden ja jatkuvan taitekertoimen vuoksi .

Näin saatujen levyjen pinta on merkitty tiedoilla, minkä jälkeen ne metalloidaan 40-50 nm: n alumiinikerroksella . Tätä varten alumiini sumutetaan tyhjötilaan ja laskeutuu hitaasti levylle. Atomisaatio saadaan kuumentamalla tai kylmällä katodisuihkutuksella.

Näin kerrostunut alumiinikerros on lopulta suojattu levittämällä suojalakka käyttämällä kerrostamisprosessia sentrifugoimalla. Lakasta tulee siten yhtenäinen kerros 10 um paksua.

Ennen pakkaamista lakaan painetaan etiketti silkkipainon periaatteella .

On myös CD-levyjä, joissa on musta alapuoli.

Pakkaus

CD-levyt ovat yleisesti suojattu muovikoteloilla . Tämä materiaali, vaikkakin hauras (erittäin herkkä naarmuille, halkeamia ilmestyy, jos painat sitä ja käytön aikana kielekkeet, jotka mahdollistavat kotelon avaamisen), valittiin sen optisten ominaisuuksien perusteella. Erittäin läpinäkyvä, se mahdollistaa houkuttelevan laatikon luomisen, jossa voit vetää arkin tai esitteen esityksen parantamiseksi.

On myös tapauksia, kaksi kertaa niin ohut CD-maksimoidaksemme single (erityisesti Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Saksassa ), nimeltään ” hoikka ” tapauksissa tai jopa kaksinkertainen tapauksissa kaksinkertainen albumeja , tai jopa enemmän eri kokoonpanoja. On myös paperi- tai pahvitaskuja (joita usein kutsutaan nimellä Digipack ). Joillakin albumeilla oli holkki muista materiaaleista ( lasi , metallit , puu , kierrätetty pahvi jne. ) Rajoitetun painoksen tai myynninedistämisen yhteydessä CD: n yhteydessä.

CD muovikotelossa.
Bell, joka sisältää useita CD-levyjä.
CD paperiholkissa.

Äänimuoto

Punainen kirja -standardina tunnetun tietomuodon on kehittänyt hollantilainen elektroniikka Philips-ryhmästä, joka omistaa CDDA: n ja levyillä olevan logon oikeudet. Teknisesti tämä on stereoraita , joka on koodattu PCM : ään 16-bittisellä resoluutiolla (lineaarinen amplitudi, ilman suurten amplitudien logaritmista pakkausta) näytetaajuudella 44,1 kHz .

Näytteenotto

Näytteet ryhmitellään sitten kehyksiin , joista jokainen kehys sisältää kuusi stereo näytettä (6 x 2 x 16 bittiä = 192 bittiä tai 24 tavua), ja 8 virheenkorjauksen tavua ja 1 tavu alikoodi , eli yhteensä 33 tavua kehystä . Korjaus koodi on lisätty, jotta levyn toiston, joilla on kohtalainen likaantumista tai naarmuja; nämä ovat kaksi Reed-Salomon-koodia peräkkäin ja datan lomitus suoritetaan kahden koodauksen välillä.

Alikoodi tavu käytetään muodostamaan kahdeksan ohjauskanavia (kukin kanava, jolla on bittinopeus on 7,35 kb / s ), standardin CD yksin, kaksi ensimmäistä kanavaa käytetään ja palvella osoittamaan alkua kappaleita, aika, esi- korostus , kopiointilupa, kanavien lukumäärä ( stereo- tai kvadronaalinen , mutta vaikka standardissa on kvadrafoninen ilmaisubitti, näiden lisäkanavien koodausta ei ole määritelty eikä sitä siksi käytetä), kuutta muuta kanavaa käytetään laajennuksissa kuten CD + G (sallii lisätä karaoke- sanoitukset ) tai CD-Text (kappaleiden, tekijöiden, esiintyjien nimi).

44,1 kHz: n näytetaajuus on peritty menetelmästä, jolla audiosignaali muunnetaan digitaalisesti videosignaaliksi videonauhojen tallennusta varten, joka oli ainoa väline, jolla oli riittävä kaistanleveys tarvittavan määrän datan tallentamiseen. Tämä tekniikka voi tallentaa kuusi näytettä (kolme stereokanavaa kohden) kanavaa kohti vaakasuoraa viivaa kohti. NTSC- videosignaalin on 245 käyttökelpoinen juovaa kuvaa kohti ja 59,94 kenttää sekunnissa, jotka toimivat 44056 näytettä sekunnissa. Samoin PAL- tai SECAM -videosignaalissa on 294 linjaa ja 50 kenttää, mikä mahdollistaa 44 100 näytteen toimittamisen sekunnissa. Tämä järjestelmä voisi edelleen tallentaa 14-bittisiä näytteitä virhekorjauksilla tai 16-bittisiä näytteitä ilman virheenkorjausta.

Philipsin ja Sonyn välillä käytiin pitkä keskustelu näytteenottotaajuudesta ja tarkkuudesta: Philips kannatti Euroopassa käytettyä 44,100 kHz : n taajuutta ja 14-bittistä tarkkuutta (hollantilainen yritys on jo kehittänyt 14-bittiset DAC: t ), kun taas Sony halusi asettaa Japanissa ja Yhdysvalloissa käytetty 44,056 kHz , liitettynä 16 bitin resoluutioon. Siksi ensimmäiset CD-kannet varustettiin 14-bittisillä DAC: illa (TDA1540s), Philipsin löytäneen tavan käyttää niitä 16-bittisissä 4-kertaisissa näytteissä: DAC toimi siis 176,4 kHz : llä 44,1 kHz: n sijasta, ja sitä edelsi digitaalisen suodattimen avulla. Tämä neljä kertaa korkeampi taajuus mahdollisti alipäästösuodattimen , jonka kaltevuus on paljon asteittaisempi kuin kilpailevien DAC: ien kanssa. Käyttäytyminen lähellä 20000 Hz : n taajuuksia oli lineaarisempaa ja vähemmän vaihekiertoa ja ääni oli puhtaampaa.

Looginen rakenne

CD-R: n kaltainen ääni-CD koostuu Orange Bookin mukaan kolmesta alueesta, jotka muodostavat tietoalueen :

Alueen johto Lyijy-alueella sisältää tietoa, joka kuvaa sisältöä väliaineen (tämä tieto on tallennettu TOC, Table of Contents ). Johtoalue ulottuu säteestä 23 mm säteeseen 25 mm . Ohjelma-alue Ohjelmistoalueen sisältää tiedot ja alkaa säteellä 25 mm , se ulottuu säteellä 58 mm . Ohjelma-alue voi sisältää enintään 99 raitaa (tai istuntoa), joiden pituus on vähintään 4 sekuntia. Lead-Out- alue Lead-Out alue sisältää nolla tiedot (hiljaisuus audio-CD) ja merkit loppuun CD. Se alkaa 58 mm : n säteellä ja paksuuden on oltava vähintään 0,5 mm (säteen suuntaisesti). Lead-out-vyöhykkeessä on sen vuoksi oltava vähintään 6750 sektoria, ts. 90 sekuntia hiljaisuutta vähimmäisnopeudella (1X).

CD-levyjen spesifikaatiot suosittelevat lineaarista nopeutta 1,22 m / s (ts. 500 rpm laserdiodin kulkiessa lähellä heijastavan pinnan sisäreunaa ja 200 rpm sen ulkoreunalla) ja raitojen välistä etäisyyttä 1,59 pm . Tämä vastaa CD-ROM-levyä (74 min ) , jonka halkaisija on 120 mm ja kapasiteetti 650 MiB (682 MB ) dataa.

Tukien valmistuksen vaihtelujen sallimiseksi raiteiden tiheydessä on kuitenkin toleranssi. Valmistamalla tarkoituksellisesti tiheämmät levyt, kapasiteettia voidaan lisätä ja pysyä hyvin lähellä CD-levyn teknisiä tietoja. Käyttämällä lineaarista nopeutta on 1,197 m / s ja piki jälkien välillä 1,497 um , uusi mahtuu 737 MB (80 min ) on saavutettu . Vaikka näiden levyjen valmistus vaihtelee hieman, useimmat pelaajat lukevat ne ja vain hyvin pieni osa pelaajista hylkää ne.

Levyjä on 99 min , kapasiteetti saavutetaan lisäämällä kappaleiden tiheyttä, mutta tämä on markkinarako (johtuen ongelmista 80 minuutin jälkeen ). Levyn suurin kapasiteetti, jota CD-R-määritysten mukaan voi mainostaa yksin, on enintään 80 min . Levyillä on lisäksi yleensä 90-99 minuutin aikamerkitsimet varattu osoittamaan soittimelle, että se lukee levyn alun, ei loppua. Molemmat ongelmat ovat riippuvaisia levynvalmistajista, tallentimista ja polttavista ohjelmistoista .

Toinen tekniikka levyn kapasiteetin lisäämiseksi on kirjoittaa levyn johdanto-osaan ja päähän, jotka on yleensä tarkoitettu osoittamaan levyn rajat. Tämä lisää kapasiteettia yhdellä tai kahdella minuutilla, mutta se voi aiheuttaa toisto-ongelmia levyn loppuun mennessä.

Yhden tunnin pakkaamaton stereomusiikki 16-bittisessä näytteenottotaajuudessa 44,1 kHz : llä vie 635 Mt dataa (64,4 min on 682 Mt ja 74 min 783 Mt , 747 Mt ).

Tunnin musiikkia nopeudella 192 kbit / s pakataan 7,35: llä (stereoliitäntä, 16-bittinen näytteenotto 44,1 kHz: llä ), se vie 86,4 Mt dataa. Tämä pakkaus mahdollistaa 8,53 tunnin keston 80 minuutin tuella (512 min ).

Pitkäikäisyys

Teollisuuden (painetuilla) CD-levyillä on alun perin ilmoitettu pitkäikäisyys 50–200 vuotta. Ranskan kansallisen metrologia- ja testauslaboratorion analyysit osoittavat kuitenkin, että palavien CD-levyjen (CD-R-levyjen) elinaika on arkistointiolosuhteista selvästi lyhyempi väliaineelle ja polttimelle. Levyn mätäntymisen (en) syyt löytyvät pääasiassa musteiden tai liuottimien kulkeutumisesta levyn heikon kerroksen merkintöjen pinnan välisen ohutlevypaksuuden läpi.

Tyypit

Rainbow-kirjoissa on useita CD-levyjä , tässä on tyhjentävä luettelo:

Ääni-CD (CDDA tai CDA): Digitaalinen kompaktilevy tai ranskaksi "Compact Disc Audio". Tähän perheeseen kuuluvat myös SHM-CD- , Blu-spec- ja DSD-CD-levyt ;
- Blu-spec CD on Sonyn vuoden 2008 lopulla julkaiseman patentoidun prosessin mukaisesti suunnitellun CD-levyn kauppanimi . Sen nimi tulee siitä, että sen valmistusprosessia käytetään Blu-ray-levyjen luomiseen . Tavallisen infrapunasäteen sijasta sinistä laseria käytetään luomaan digitaaliset lovet päämuottiin, jotka kopioidaan muovaamalla. Koska sen ohuus, sinisen laserin luo tarkempaa lovia, joiden leveys on vähintään 125 nm (vastaan 500 nm tavalliselle CD- ja 780 nm varten DVD- tai Super Audio CD ), mikä vähentää virheitä digitaalinen lukulaite . Tämä ei muuta CD-levyä ( PCM 44,1 k Hz , 16- bittinen ) tai levylle kaiverrettuja digitaalisia lovia. Blu-spec-CD voidaan siis lukea millä tahansa perinteisellä CD-soittimella, jolla on punainen lasersäde ( aallonpituus 780 nm ), eikä se vaadi sinistä laseria,
- Super High Material Compact Disc ( SHM-CD ) kehitettiin vuonna 2008 yhteistyössä JVC: n ja Universal Japanin kanssa kilpailemaan DSD-CD: n kanssa (katso alla). Se julkaistiin esikatseluna Japanissa samana vuonna, ja sitä myytiin 750 000 kappaletta. Se esiteltiin Ranskassa vuonna 2009. Se koostuu kompaktilevystä, joka on luettavissa kaikilla markkinoilla olevilla tavallisilla levysoittimilla, paitsi että suunnittelijoiden mukaan sen äänenvoimakkuuden kasvu on lähestymässä 30% koko äänispektrissä. Tämä voitto tulee lisätä tietojen läpinäkyvyyttä, koska löytö uuden muotoilun polykarbonaatti ( muovi muodostavat perheitä CD-levyt , DVD-levyt ja Super Audio CD ), läpikuultava ihmissilmälle, mutta todellisuudessa paljon kristallinkirkas varten 780 nm- aallonpituuden lasersäde löytyy CD-soittimista. Tämä tietojen läpinäkyvyys vähentää vääristymiä. Lisäksi tämä uudentyyppinen polykarbonaatti kestää paremmin hajoamista (naarmuja, pölyn peittämistä, herkkyyttä valolle ja lämpötilalle) kuin tavallista CD-levyä. SHM CD ei ole tällä hetkellä edustettuna Ranskan myymälöissä, ja se hankitaan enimmäkseen postimyynnillä Internetin kautta. Tämä muoto on erittäin suosittu Japanissa, ja siinä on paljon uudelleen- tai albumijulkaisuja. Teknisesti mikään ei selitä yhteyttä väliaineen lisääntyneeseen läpinäkyvyyteen verrattuna vakiotuotteeseen ja havaittavaan äänenlaadun parantumiseen. Erot voivat johtua äänen erityisestä käsittelystä ennen painamista. SHM CD markkinoidaan usein paljon kalliimpaa kuin saman ohjelman myytyjen CD-levyllä. Mahdollisesti parempilaatuisen optisen polykarbonaatin hinta nostaisi kuitenkin kustannuksia vain muutamalla sentillä yksikköä kohti,
- DSD-CD on tavanomainen CD-levy (joka on siis luettavissa kaikilla markkinoilla olevilla CD-soittimilla), joka on tullut DSD: ssä valmistetun masterin muuntamisesta (DSD → PCM ), mikä antaa sille paremman määritelmän kuin tavallisen PCM-alkuperän ( PCM → PCM). Tulos päivitetään usein Sony SBM ( Super Bit Mapping (en) ) -prosessorilla, joka on erityisesti mukautettu näihin DSD-muunnoksiin: tämä on Super Bit Mapping Direct. On huomattava, että tätä tekniikkaa käytetään edelleen hybridisuper Audio CD -levyjen tapauksessa, koska Compact Disc -kerros on sinänsä DSD-CD, jota tuotetaan järjestelmällisesti DSD-isännästä, jota käytetään saman teräväpiirtokerrokseen. levy. Vuonna 2013 on erikoistapaus DSD-CD julkaisun jälkeen albumi Paranoid mukaan Black Sabbath muodossa SHM SA-CD 25. elokuuta 2010, Universal Japan päättää käyttää DSD masteria julkaisemaan saman albumin24. marraskuutaSHM CD -muodossa (katso yllä), tarkoitettu lohduttamaan kuuntelijoita ilman Super Audio CD -soitinta, jotka eivät voi kuunnella SHM SA-CD: tä . Tämä levy, joka on SHM-CD , joka on valmistettu DSD master, on siis SHM-DSD-CD , yhdistämällä kaksi teknologiaa. DSD-CD voidaan nähdä myös välittäjänä, joka käy läpi DSD: n ja PCM: n välistä kilpailua ;
CD-ROM ( Compact Disc Read-Only Memory ), virallisesti ranskaksi CD-ROM: tietokoneen tallennusväline ;
GD-ROM : Tämä on Compact Disk -muoto, jonka Sega on kehittänyt Dreamcast- pelikonsolilleen ;
CD-i (Interactive Compact Disc): sen erityispiirteet on määritelty vihreässä kirjassa . Ensimmäiset CD-i-soittimet julkaistiin vuonna 1991 ;
CD Extra (tai Enhanced CD tai “parannettu levy”): CD-levy yhdistää ensin istunnon, joka sisältää vain ääniraitoja, ja istunnon, joka sisältää vain dataa. CD OpenDisc (in) ovat teknisesti CD Extra . Äänilevysoittimissa (esim. Autoradiot ja hifijärjestelmät ): vain tämän tyyppisen levyn ääniistuntoa voidaan toistaa. Joidenkin suurten yhtiöiden luomat äänilevyjen kopioinnin hallinta (sisään) ovat CD Extra . Tämän tyyppinen levy ei takaa, että se on luettavissa kaikissa CD-soittimissa ( autoradioissa , hifijärjestelmissä jne. ). Katso myös Sinisen kirjan standardi ;
Mixed mode CD: CD-levy, joka yhdistää ensin vain tietoja sisältävän istunnon ja vain ääniraitoja sisältävän istunnon. Sitä käytetään joskus videopelivälineenä, ensimmäinen (data) istunto, joka sisältää peliohjelman , kun taas pelimusiikki on toisessa (ääni);
CD-R : Tallennettava CD- levy , levy kirjoitettavissa kerran;
CD-RW : uudelleenkirjoitettava , uudelleenkirjoitettava CD- levy;
CD + G : CD-levy + grafiikka , CD-levy ja kuvat;
VCD : Video Compact Disc , Video Compact Disc ;
SVCD : Super Video Compact Disc , Super Compact Video Disc;
Super Audio CD : Tämä on yksi Sonyn ja Philipsin vuonna 1999 luomista CD-levyformaateista, jotka on lueteltu Scarlet-kirjassa . Se on kompakti levy, joka vaatii erikoissoittimen käyttöä, joka pystyy toistamaan sekä monikanavaisesti että stereofonisesti ja jonka näytetaajuus on 64 kertaa korkeampi kuin tavallisen CD-levyn. Se pystyy myös "hybriditekniikkaan", joka käsittää toisen CD-kerroksen, jonka avulla mikä tahansa tavallinen CD-soitin voi lukea sen CD-laatuisena;
DTS Audio CD : Kompakti levy, joka sisältää DTS : ään pakattua ääntä. Tämän tyyppiset audio-CD-levyt vaativat soittimen, joka pystyy dekoodaamaan DTS: n, ja lähettävät vain kohinaa, kun niitä toistetaan tavallisessa CD-soittimessa;
Video CD : CD-levy, joka sisältää digitaalista ääntä ja analogista videota, samanlainen kuin LaserDiscs . Video-CD-levyt sisältävät yhden tai kaksi ääniraitaa, jotka voidaan toistaa tavallisella CD-soittimella, ja enintään 5 minuuttia analogista videota, jota voi toistaa vain LaserDisc-soittimella;
AVCD : Kompakti levy, joka sisältää digitaalisen videon Video CD -muodossa ensimmäisillä kappaleilla ja digitaalisen äänen Audio CD -muodolla seuraavilla kappaleilla.

CD-äänentoistolaitteita ei ole suunniteltu toistamaan CD-ROM-levyjä; päinvastoin , CD-ROM-asemat voivat myös lukea ääni-CD-levyjä. On myös "hybridi" -CD-levyjä, jotka sisältävät äänitietoja (luettavissa soittimella) ja muun tyyppisiä tietoja (teksti, video, kuvat jne. ), Jotka ovat luettavissa CD-ROM-asemalla (CD sekatilassa ja edellä mainittu CD Extra) ).

Viime aikoina, MP3-äänen pakkausmenetelmän ( MPEG-1/2 Audio Layer 3 ) myötä, on syntynyt audiosoittimia, jotka voivat toistaa MP3-kappaleita CD-R (W) -levyllä ja toistaa niitä kuten perinteinen ääni-CD. kehitetty. MP3-muodon etuna on, että se voi tallentaa 4,41 - 11 kertaa enemmän musiikkia kuin ääni-CD: llä, jossa äänenlaatu heikkenee enemmän tai vähemmän huomattavasti sen bittinopeuden mukaan, jolla levy / kappale on pakattu. Se on mahdollista pakata jopa 176 kertaa, mikä heikentää voimakkaasti laatua.

Nyt audio-CD (hardware) myy paljon vähemmän, mikä johtuu pääasiassa ulkonäkö alussa XXI nnen vuosisadan muun median varastointiin ja toistolaitteissa kevyempi, kompaktimpi, enemmän kapasiteettia (kannettava lukijoille integroitu flash-muisti ), ja samaan aikaan Internet-verkon laajentaminen, joka mahdollistaa levityksen dematerialisoidussa muodossa (aluksi salaa sitten vähitellen laillisten jakelualustojen kautta, tarjoten kappaleita tai albumeita kokonaisia latauksia tai välittömää kuuntelua ).

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

Levynkannessa on myös mainittu nämä lyhenteet viime vuosina, päättäen loogisesti tämän ajan kirjaimella "A" , koska itse media oli välttämättä analoginen:
- AAA (pätee aina ensimmäisiin levyihin, ennen digitaalisia nauhureita);
- ADA tai DDA , digitaalisten nauhoitusten aikana LP-levyille.

Viitteet

Compact Disc , sen johdannaiset Compact Disc ReWritable ja Compact Disc Recordable sekä kaikki niiden variantit ovat Koninklijke Philips Electronics NV: n rekisteröityjä tavaramerkkejä.
Nicolas Treps, Fabien Bretenaker, The laser: 50 vuotta löytöjä , EDP Sciences , 2010.
Tiedepäätefysiikan kurssi.
"Vinyylilevy on palaamassa CD: n vähenemisen edessä" , Numerama , 9. tammikuuta 2009.
(in) Shannon, Beethoven ja Compact Disc , Kees A. Schouhamer Imminkin , IEEE Information Theory uutiskirje joulukuussa 2007.
" Philips CD100 " , Tryphonblogissa ,10. maaliskuuta 2016(käytetty 11. tammikuuta 2021 )
Christian Brunet suorittaa ensimmäisen operaation Carrefour- ryhmälle .
Katso Miller-koodaus .
Katso Pulse Code Modulation (PCM English) ja PCM adapter (en) .
(2 kanavaa × 16 bittiä × 44,100 Hz ) / 1000> (1411,2 kbit / s × 3600 s ) / 8000> 635 Mt tuottaa 60 minuuttia pakkaamatonta musiikkia.
1411,2 / 192 = 7,35, joka on 192 kbit / s pakkaus .
(2 kanavaa × 16 bittiä × 44,100 Hz ) / 1000> 1411,2 / 7,35 pakkaus> (192 kbit / s × 3600 s ) / 8000> 86,4 Mt tekee 60 minuuttia pakattua musiikkia 7,35 kertaa.
737 MB / 86,4 = 8,53 tuntia per CD, nopeudella 192 kbit / s .
8,53 tuntia × 60 = 512 minuuttia CD: llä 192 kbps: llä .
CD-levyjen pitkäikäisyys LNE: ssä .
" Kuinka CD-levyt mätänevät hitaasti kaappeissasi " , sivustolla LeVifFocus-FR ,15. helmikuuta 2017(käytetty 10. huhtikuuta 2021 )
(en) Super Bit Mapping Direct Conversion (ISC-spesifikaatiot SA-CD) osoitteessa daisy-laser.com .
1 411/320 = 4,41.
1411/128 = 11.
1 411/8 = 176.