Компакт -диск ( CD ) — это формат хранения данных на цифровом оптическом диске , который был совместно разработан Philips и Sony для хранения и воспроизведения цифровых аудиозаписей. Он использует формат Compact Disc Digital Audio , который обычно обеспечивает 74 минуты звука на диске. В последующие годы компакт-диск был адаптирован для неаудио целей хранения компьютерных данных как CD-ROM и его производные. Впервые выпущенный в Японии в октябре 1982 года, CD был второй изобретенной технологией оптического диска после гораздо более крупного LaserDisc (LD). К 2007 году по всему миру было продано 200 миллиардов компакт-дисков (включая аудио CD, CD-ROM и CD-R).
Стандартные компакт-диски имеют диаметр 120 мм (4,7 дюйма) и рассчитаны на хранение до 74 минут несжатого цифрового стереозвука или около650 МБ (681 574 400 байт) данных. Мощность обычно увеличивается до 80 минут и700 МБ (734,003,200 байт), 90 минут800 МБ (838 860 800 байт) или 99 минут870 МБ (912 261 120 байт) путем более плотного размещения данных на диске того же размера. Мини-CD имеет различные диаметры от 60 до 80 миллиметров (от 2,4 до 3,1 дюйма); они использовались для синглов на CD или для доставки драйверов устройств .
CD быстро приобрел популярность в 1990-х годах, быстро превзойдя все другие аудиоформаты в Соединенных Штатах к 1991 году, положив конец доминированию на рынке граммофонных пластинок и кассет . К 2000 году на CD приходилось 92,3% всей доли рынка в отношении продаж музыки в США . [3] CD считается последним доминирующим аудиоформатом эпохи альбомов , поскольку рост популярности MP3 , iTunes , сотовых рингтонов и других загружаемых музыкальных форматов в середине 2000-х годов положил конец десятилетнему доминированию CD. [4]
Формат был позже адаптирован (как CD-ROM ) для хранения данных общего назначения и изначально мог вмещать гораздо больше данных, чем жесткий диск персонального компьютера . В дальнейшем было получено несколько других форматов, как предварительно сжатых, так и чистых, записываемых пользователем, включая однократно записываемые аудио и данные ( CD-R ), перезаписываемые носители ( CD-RW ), Video CD (VCD), Super Video CD (SVCD), Photo CD , Picture CD , Compact Disc-Interactive ( CD-i ), Enhanced Music CD и Super Audio CD (SACD), которые могут иметь слой CD-DA .
Оптофон , впервые представленный в 1931 году, был одним из первых устройств, использовавших свет как для записи, так и для воспроизведения звуковых сигналов на прозрачной фотографии . [5] Более тридцати лет спустя американскому изобретателю Джеймсу Т. Расселу приписывают изобретение первой системы для записи цифровых носителей на светочувствительную пластину. Заявка Рассела на патент была подана в 1966 году, и в 1970 году он получил патент. [6] После судебного разбирательства Sony и Philips лицензировали патенты Рассела на запись в 1988 году. [7] [8] Спорным является вопрос о том, инициировали ли концепции, патенты и прототипы Рассела и в какой-то мере повлияли ли они на дизайн компакт-диска. [9]
Компакт-диск является развитием технологии LaserDisc , [10] где используется сфокусированный лазерный луч, который обеспечивает высокую плотность информации, необходимую для высококачественных цифровых аудиосигналов. В отличие от предшествующего уровня техники Optophonie и Джеймса Рассела, информация на диске считывается с отражающего слоя с использованием лазера в качестве источника света через защитную подложку. Прототипы были разработаны Philips и Sony независимо в конце 1970-х годов. [11] Хотя изначально руководство Philips Research отвергло их как тривиальное занятие, [12] CD стал основным направлением для Philips, поскольку формат LaserDisc испытывал трудности. [13] В 1979 году Sony и Philips создали совместную целевую группу инженеров для разработки нового цифрового аудиодиска. После года экспериментов и обсуждений в 1980 году был опубликован стандарт Red Book CD-DA. После их коммерческого выпуска в 1982 году компакт-диски и их проигрыватели стали чрезвычайно популярны. Несмотря на стоимость до $1000, в период с 1983 по 1984 год в США было продано более 400 000 CD-плееров. [14] К 1988 году продажи CD в США превзошли продажи виниловых пластинок, а к 1992 году продажи CD превзошли продажи предварительно записанных музыкальных кассет. [15] [16] Успех компакт-диска был приписан сотрудничеству Philips и Sony, которые совместно договорились и разработали совместимое оборудование. Унифицированный дизайн компакт-диска позволил потребителям покупать любой диск или проигрыватель у любой компании и позволил CD беспрепятственно доминировать на рынке домашней музыки. [17]
В 1974 году Лу Оттенс, директор аудиоподразделения Philips, создал небольшую группу для разработки аналогового оптического аудиодиска диаметром 20 см (7,9 дюйма) с качеством звука, превосходящим качество виниловой пластинки. [18] Однако из-за неудовлетворительных характеристик аналогового формата два инженера-исследователя Philips в марте 1974 года рекомендовали цифровой формат. В 1977 году Philips основала лабораторию с миссией создания цифрового аудиодиска. Диаметр прототипа компакт-диска Philips был установлен на уровне 11,5 см (4,5 дюйма), что соответствует диагонали аудиокассеты. [10] [19]
Хейтаро Накадзима , который разработал один из первых цифровых аудиорекордеров в национальной общественной вещательной организации Японии NHK в 1970 году, стал генеральным директором аудиоотдела Sony в 1971 году. В 1973 году его команда разработала цифровой PCM-адаптер , который делал аудиозаписи с помощью видеорекордера Betamax . После этого, в 1974 году, был легко сделан скачок к хранению цифрового звука на оптическом диске. [20] Sony впервые публично продемонстрировала оптический цифровой аудиодиск в сентябре 1976 года. Год спустя, в сентябре 1977 года, Sony показала прессе 30-сантиметровый (12-дюймовый) диск, который мог воспроизводить час цифрового звука (частота дискретизации 44 100 Гц и разрешение 16 бит) с использованием модифицированного кодирования частотной модуляции . [21] В сентябре 1978 года компания продемонстрировала оптический цифровой аудиодиск со временем воспроизведения 150 минут, частотой дискретизации 44 056 Гц, 16-битным линейным разрешением и перекрестным кодированием Рида-Соломона (CIRC) с исправлением ошибок — спецификации, аналогичные тем, которые были позже приняты для стандартного формата компакт-диска в 1980 году. Технические подробности цифрового аудиодиска Sony были представлены на 62-й конвенции AES , состоявшейся 13–16 марта 1979 года в Брюсселе . [22] Технический документ Sony AES был опубликован 1 марта 1979 года. Неделю спустя, 8 марта, Philips публично продемонстрировала прототип оптического цифрового аудиодиска на пресс-конференции под названием «Philips представляет компакт-диск» [23] в Эйндховене , Нидерланды. [24] Руководитель Sony Норио Ога , впоследствии генеральный директор и председатель Sony, и Хэйтаро Накадзима были убеждены в коммерческом потенциале формата и продвигали его дальнейшее развитие, несмотря на широко распространенный скептицизм. [25]
В 1979 году Sony и Philips создали совместную целевую группу инженеров для разработки нового цифрового аудиодиска. Под руководством инженеров Киса Шухамера Имминка и Тошитады Дои исследование продвинуло вперед технологию лазерных и оптических дисков . [26] После года экспериментов и обсуждений целевая группа разработала стандарт Red Book CD-DA. Впервые опубликованный в 1980 году, стандарт был официально принят IEC в качестве международного стандарта в 1987 году, а различные поправки стали частью стандарта в 1996 году. [ необходима цитата ]
Philips ввел термин «компактный диск» в соответствии с другим аудиопродуктом, компакт-кассетой , [27] и внес вклад в общий производственный процесс , основанный на технологии видео LaserDisc. Philips также внес вклад в модуляцию восемь-четырнадцать (EFM), в то время как Sony внесла вклад в метод исправления ошибок , CIRC, который обеспечивает устойчивость к дефектам, таким как царапины и отпечатки пальцев.
История компакт-диска [28] , рассказанная бывшим членом целевой группы, дает справочную информацию о многих принятых технических решениях, включая выбор частоты дискретизации, времени воспроизведения и диаметра диска. Целевая группа состояла примерно из 6 человек [12] [29], хотя, по словам Philips, компакт-диск был «изобретен коллективно большой группой людей, работающих как команда». [30]
Первые этапы запуска и принятия формата включали в себя:
Первым артистом, продавшим миллион копий на CD, были Dire Straits с их альбомом 1985 года Brothers in Arms . [39] Один из первых рынков CD был посвящен переизданию популярной музыки, коммерческий потенциал которой уже был доказан. Первым крупным артистом, весь каталог которого был преобразован в CD, был Дэвид Боуи , чьи первые четырнадцать студийных альбомов из (тогда) шестнадцати были выпущены RCA Records в феврале 1985 года, вместе с четырьмя альбомами лучших хитов; его пятнадцатый и шестнадцатый альбомы уже были выпущены на CD EMI Records в 1983 и 1984 годах соответственно. [40] 26 февраля 1987 года первые четыре британских альбома The Beatles были выпущены в моно на компакт-диске. [41]
Растущее признание компакт-дисков в 1983 году знаменует начало популярной цифровой аудиореволюции. [42] Он был принят с энтузиазмом, особенно в ранних сообществах классической музыки и аудиофилов , и его качество обработки получило особую похвалу. Поскольку цены на проигрыватели постепенно снижались, и с появлением портативного Discman , компакт-диски начали набирать популярность на более крупных рынках популярной и рок-музыки. С ростом продаж компакт-дисков продажи предварительно записанных кассет начали снижаться в конце 1980-х; продажи компакт-дисков обогнали продажи кассет в начале 1990-х. [ необходима цитата ] [43] В 1988 году 400 миллионов компакт-дисков были произведены на 50 заводах по прессованию по всему миру. [44]
Ранние проигрыватели компакт-дисков использовали двоично-взвешенные цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), которые содержали отдельные электрические компоненты для каждого бита ЦАП. [45] Даже при использовании высокоточных компонентов этот подход был подвержен ошибкам декодирования. [ необходимо разъяснение ] [45] Другой проблемой был джиттер , дефект, связанный со временем. Столкнувшись с нестабильностью ЦАП, производители изначально обратились к увеличению количества бит в ЦАП и использованию нескольких ЦАП на аудиоканал, усредняя их выход. [45] Это увеличило стоимость проигрывателей компакт-дисков, но не решило основную проблему.
Прорыв в конце 1980-х годов завершился разработкой 1-битного ЦАП , который преобразует низкочастотный цифровой входной сигнал высокого разрешения в высокочастотный сигнал более низкого разрешения, который отображается в напряжения и затем сглаживается аналоговым фильтром. Временное использование сигнала более низкого разрешения упростило конструкцию схемы и повысило эффективность, поэтому он стал доминирующим в проигрывателях компакт-дисков с начала 1990-х годов. Philips использовала вариант этой техники, называемый модуляцией плотности импульсов (PDM), [46] , в то время как Matsushita (теперь Panasonic ) выбрала широтно-импульсную модуляцию (PWM), рекламируя ее как MASH, что является аббревиатурой, полученной от их запатентованной топологии Multi-stAge noiSe-sHaping PWM. [45]
CD изначально планировался как преемник виниловой пластинки для воспроизведения музыки, а не как носитель данных. Однако CD стали использоваться и в других областях. В 1983 году, после появления CD, Имминк и Джозеф Браат представили первые эксперименты со стираемыми компакт-дисками на 73-й конвенции AES . [47] В июне 1985 года были представлены считываемые компьютером CD-ROM (постоянное запоминающее устройство), а в 1990 году — записываемые диски CD-R . [a] Записываемые CD стали альтернативой магнитной ленте для записи и распространения музыки и могли копироваться без ухудшения качества звука.
Другие более новые видеоформаты, такие как DVD и Blu-ray, используют ту же физическую геометрию, что и CD, и большинство проигрывателей DVD и Blu-ray обратно совместимы с аудио CD.
Продажи компакт-дисков в Соединенных Штатах достигли пика к 2000 году. [48] К началу 2000-х годов проигрыватели компакт-дисков в значительной степени заменили аудиокассетные проигрыватели в качестве стандартного оборудования в новых автомобилях, а 2010 год стал последним модельным годом для любого автомобиля в Соединенных Штатах, который был оснащен кассетным проигрывателем на заводе. [49]
В 2000-х годах на рынок поступили два новых формата, разработанных в качестве преемников CD: Super Audio CD (SACD) и DVD-Audio . Однако ни один из них не был принят частично из-за возросшей значимости цифровой (виртуальной) музыки и очевидного отсутствия слышимых улучшений в качестве звука для большинства человеческих ушей. [50] Они эффективно продлили долговечность CD на музыкальном рынке. [51]
С появлением и популярностью распространения файлов в сжатых с потерями аудиоформатах через Интернет , таких как MP3 , продажи компакт-дисков начали снижаться в 2000-х годах. Например, в период с 2000 по 2008 год, несмотря на общий рост продаж музыки и один аномальный год роста, продажи компакт-дисков крупных лейблов в целом снизились на 20%. [52] Несмотря на быстрое снижение продаж из года в год, распространенность технологии сохранялась некоторое время, и компании размещали компакт-диски в аптеках, супермаркетах и магазинах шаговой доступности на заправочных станциях, чтобы нацелиться на покупателей, которые с меньшей вероятностью смогут использовать распространение через Интернет. [13] В 2012 году компакт-диски и DVD составляли всего 34% продаж музыки в Соединенных Штатах. [53] К 2015 году только 24% музыки в Соединенных Штатах было куплено на физических носителях, две трети из которых состояли из компакт-дисков; [54] Однако в том же году в Японии более 80% музыки было куплено на компакт-дисках и других физических носителях. [55] В 2018 году продажи компакт-дисков в США составили 52 миллиона единиц — менее 6% от пикового объема продаж в 2000 году. [48] В Великобритании было продано 32 миллиона единиц, что почти на 100 миллионов меньше, чем в 2008 году. [56] В 2018 году Best Buy объявила о планах уменьшить фокус на продажах компакт-дисков, однако при этом продолжит продавать пластинки, продажи которых растут во время возрождения винила . [57] [58] [59]
В 2010-х годах растущая популярность твердотельных носителей и сервисов потоковой передачи музыки заставила автопроизводителей отказаться от автомобильных CD-плееров в пользу дополнительных входов minijack , проводных подключений к USB-устройствам и беспроводных подключений Bluetooth . [60] Автопроизводители считали, что CD-плееры занимают ценное пространство и вес, который можно было бы перераспределить для более популярных функций, таких как большие сенсорные экраны. [61] К 2021 году только Lexus и General Motors все еще включали CD-плееры в качестве стандартного оборудования в некоторые автомобили. [61]
Компакт-диски продолжали пользоваться спросом на некоторых рынках, таких как Япония, где в 2019 году было произведено 132 миллиона единиц. [62]
Спад продаж компакт-дисков замедлился в последние годы; в 2021 году продажи компакт-дисков в США выросли впервые с 2004 года, [63] при этом Axios ссылается на рост за счет «молодых людей, которые обнаруживают, что им нравятся бумажные копии музыки в цифровую эпоху». [64] Это произошло в то же время, когда и винил, и кассеты достигли уровней продаж, невиданных за 30 лет. [65] RIAA сообщила, что выручка от продажи компакт-дисков упала в 2022 году, прежде чем снова вырасти в 2023 году и впервые за более чем десятилетие превысила продажи загрузок. [66]
В США в 2022 году было продано 33,4 миллиона компакт-дисков. [67] Во Франции в 2023 году было продано 10,5 миллионов компакт-дисков, что почти вдвое больше, чем виниловых пластинок, но оба они принесли по 12% доходов французской музыкальной индустрии. [68]
Sony и Philips получили похвалу за разработку компакт-диска от профессиональных организаций. Эти награды включают:
Компакт-диск изготавливается из поликарбонатного пластика толщиной 1,2 мм (0,047 дюйма) и весит 14–33 грамма. [71] От центра наружу компоненты следующие: центральное отверстие шпинделя (15 мм), область первого перехода (зажимное кольцо), область зажима (укладочное кольцо), область второго перехода (зеркальная полоса), область программы (данных) и обод. Внутренняя область программы занимает радиус от 25 до 58 мм.
На поверхность наносится тонкий слой алюминия или, реже, золота , что делает ее отражающей. Металл защищен пленкой лака, обычно нанесенной методом центрифугирования непосредственно на отражающий слой. Этикетка печатается на слое лака, обычно методом трафаретной или офсетной печати .
Данные CD представлены в виде крошечных углублений, известных как питы , закодированных в спиральной дорожке, отформованной в верхней части слоя поликарбоната. Области между питами известны как земли . Каждая пит имеет глубину приблизительно 100 нм , ширину 500 нм и длину от 850 нм до 3,5 мкм . [72] Расстояние между витками ( шаг ) составляет 1,6 мкм (измерено от центра к центру, а не между краями). [73] [74] [75]
При воспроизведении аудио компакт-диска двигатель внутри проигрывателя компакт-дисков вращает диск со скоростью сканирования 1,2–1,4 м/с ( постоянная линейная скорость , CLV) — что эквивалентно приблизительно 500 об/мин внутри диска и приблизительно 200 об/мин у внешнего края. [76] Дорожка на компакт-диске начинается изнутри и закручивается по спирали наружу, поэтому диск, воспроизводимый от начала до конца, замедляет скорость вращения во время воспроизведения.
Площадь программы составляет 86,05 см2 , а длина записываемой спирали — 86,05 см2 / 1,6 мкм = 5,38 км. При скорости сканирования 1,2 м/с время воспроизведения составляет 74 минуты или 650 МБ данных на CD-ROM. Диск с данными, упакованными немного плотнее, переносится большинством проигрывателей (хотя некоторые старые выходят из строя). Использование линейной скорости 1,2 м/с и более узкого шага дорожек в 1,5 мкм увеличивает время воспроизведения до 80 минут, а емкость данных — до 700 МБ. Возможны даже более плотные дорожки, с полустандартными 90-минутными/800 МБ дисками, имеющими 1,33 мкм, и 99-минутными/870 МБ, имеющими 1,26 мкм, [77], но совместимость страдает по мере увеличения плотности.
Компакт-диск считывается путем фокусировки полупроводникового лазера с длиной волны 780 нм ( ближний инфракрасный диапазон ) через нижнюю часть поликарбонатного слоя. Изменение высоты между углублениями и площадками приводит к различию в способе отражения света. Поскольку углубления вдавлены в верхний слой диска и считываются через прозрачное поликарбонатное основание, углубления образуют выпуклости при считывании. [78] Лазер попадает на диск, отбрасывая круг света, более широкий, чем модулированная спиральная дорожка, отражаясь частично от площадок и частично от верхней части любых выпуклостей, где они присутствуют. Когда лазер проходит над углублением (выступом), его высота означает, что путь туда и обратно света, отраженного от его пика, находится на 1/2 длины волны в противофазе со светом, отраженным от площадки вокруг него. Это происходит потому, что высота выступа составляет около 1/4 длины волны используемого света, поэтому свет находится на 1/4 вне фазы до отражения и еще на 1/4 длины волны в противофазе после отражения. Это приводит к частичному аннулированию отражения лазера от поверхности. Измеряя изменение интенсивности отражения с помощью фотодиода , модулированный сигнал считывается с диска. [76]
Для размещения спирального рисунка данных лазер помещается на подвижный механизм внутри лотка для дисков любого проигрывателя компакт-дисков. Этот механизм обычно имеет форму салазок, которые движутся по рельсу. Салазки могут приводиться в движение червячной передачей или линейным двигателем . При использовании червячной передачи второй линейный двигатель с более коротким ходом в виде катушки и магнита выполняет точную регулировку положения для отслеживания эксцентриситетов на диске на высокой скорости. Некоторые приводы компакт-дисков (особенно те, которые производились Philips в 1980-х и начале 1990-х годов) используют поворотный рычаг, похожий на тот, что можно увидеть на граммофоне.
Питы и земли не представляют напрямую нули и единицы двоичных данных . Вместо этого используется инвертированное кодирование без возврата к нулю : изменение либо от питы к земле, либо от земли к питу указывает на 1, в то время как отсутствие изменений указывает на серию нулей. Между каждой единицей должно быть не менее двух и не более десяти нулей, что определяется длиной пита. Это, в свою очередь, декодируется путем обращения модуляции восемь-четырнадцать, используемой при мастеринге диска, а затем обращения перекрестно-перемежающегося кодирования Рида-Соломона , в конечном итоге раскрывая необработанные данные, хранящиеся на диске. Эти методы кодирования (определенные в Красной книге ) изначально были разработаны для цифрового аудио компакт-дисков , но позже они стали стандартом почти для всех форматов компакт-дисков (таких как CD-ROM ).
Компакт-диски подвержены повреждениям во время обращения и воздействия окружающей среды. Ямки находятся гораздо ближе к этикеточной стороне диска, что позволяет дефектам и загрязнениям на прозрачной стороне быть не в фокусе во время воспроизведения. Следовательно, компакт-диски с большей вероятностью пострадают от повреждения на этикеточной стороне диска. Царапины на прозрачной стороне можно устранить, заполнив их аналогичным преломляющим пластиком или тщательно отполировав. Края компакт-дисков иногда не полностью запечатаны, что позволяет газам и жидкостям проникать в компакт-диск и разъедать металлический отражающий слой и/или мешать фокусировке лазера на ямках, состояние, известное как гниение диска . [79] Было обнаружено, что грибок Geotrichum candidum — в условиях высокой температуры и влажности — потребляет поликарбонатный пластик и алюминий, содержащиеся в компакт-дисках. [80] [81]
Целостность данных на компакт-дисках можно измерить с помощью сканирования ошибок поверхности , которое позволяет измерить частоту различных типов ошибок данных, известных как C1 , C2 , CU , а также расширенных (более мелких) измерений ошибок, известных как E11 , E12 , E21 , E22 , E31 и E32 , из которых более высокие частоты указывают на возможное повреждение или загрязнение поверхности данных, низкое качество носителя, изношенный носитель и записываемый носитель, на который была сделана запись неисправным устройством записи компакт-дисков .
Сканирование ошибок может надежно предсказывать потери данных, вызванные ухудшением состояния носителя. Поддержка сканирования ошибок различается в зависимости от поставщиков и моделей оптических дисководов , а расширенное сканирование ошибок (известное как «расширенное сканирование ошибок» в Nero DiscSpeed ) было доступно только на Plextor и некоторых оптических дисководах BenQ по состоянию на 2020 год. [82] [83]
Цифровые данные на CD начинаются в центре диска и продолжаются к краю, что позволяет адаптироваться к различным доступным размерам. Стандартные CD доступны в двух размерах. Безусловно, наиболее распространенным является диаметр 120 миллиметров (4,7 дюйма) с 74-, 80, 90 или 99-минутной звуковой емкостью и 650, 700, 800 или 870 МБ (737 280 000 байт) емкости данных. Диски имеют толщину 1,2 миллиметра (0,047 дюйма) с 15-миллиметровым (0,59 дюйма) центральным отверстием. Размер отверстия был выбран Йоопом Синджоу и основан на голландской 10-центовой монете: дуббельтье . [ 84] Philips/Sony запатентовали физические размеры. [85]
Официальная история Philips гласит, что ёмкость была указана руководителем Sony Норио Огой, чтобы иметь возможность вместить всю Девятую симфонию Бетховена на одном диске. [86] Это миф [87] по словам Киса Имминка , поскольку формат кода EFM ещё не был определён в декабре 1979 года, когда был принят размер 120 мм. Принятие EFM в июне 1980 года позволило увеличить время воспроизведения на 30 процентов, что составило бы 97 минут для диаметра 120 мм или 74 минуты для диска размером всего 100 миллиметров (3,9 дюйма). Вместо этого плотность информации была снижена на 30 процентов, чтобы сохранить время воспроизведения на уровне 74 минут. [88] [89] Диаметр 120 мм был принят последующими форматами, включая Super Audio CD , DVD , HD DVD и Blu-ray Disc. Диски диаметром 80 мм (3,1 дюйма) (« Mini CD ») вмещают до 24 минут музыки или 210 МБ.
Логический формат аудио-CD (официально Compact Disc Digital Audio или CD-DA) описан в документе, выпущенном в 1980 году совместными создателями формата, Sony и Philips. [90] Документ известен в разговорной речи как Red Book CD-DA по цвету его обложки. Формат представляет собой двухканальное 16-битное PCM -кодирование с частотой дискретизации 44,1 кГц на канал. Четырехканальный звук должен был быть допустимой опцией в формате Red Book , но так и не был реализован. Монофонический звук не имеет существующего стандарта на компакт-диске Red Book ; таким образом, исходный мономатериал обычно представлен в виде двух идентичных каналов на стандартной стереодорожке Red Book (т. е. зеркальное моно ); MP3 CD может иметь форматы аудиофайлов с монозвуком.
CD-Text — это расширение спецификации Red Book для аудио-CD, позволяющее хранить дополнительную текстовую информацию (например, название альбома, название песни, имя исполнителя) на аудио-CD, соответствующем стандартам. Информация хранится либо в области лида CD , где доступно около пяти килобайт, либо в каналах субкода R–W на диске, которые могут хранить около 31 мегабайта.
Compact Disc + Graphics — это специальный аудио компакт-диск, содержащий графические данные в дополнение к аудиоданным на диске. Диск можно воспроизводить на обычном проигрывателе аудио CD, но при воспроизведении на специальном проигрывателе CD+G он может выводить графический сигнал (обычно проигрыватель CD+G подключается к телевизору или монитору компьютера); эта графика почти исключительно используется для отображения текстов песен на телевизоре, чтобы исполнители караоке могли подпевать. Формат CD+G использует каналы R–W. Эти шесть бит хранят графическую информацию.
CD + Extended Graphics (CD+EG, также известный как CD+XG) — это улучшенный вариант формата Compact Disc + Graphics (CD+G). Как и CD+G, CD+EG использует базовые функции CD-ROM для отображения текстовой и видеоинформации в дополнение к воспроизводимой музыке. Эти дополнительные данные хранятся в каналах подкода RW. Было опубликовано очень мало дисков CD+EG.
Super Audio CD (SACD) — это формат оптического аудиодиска с высоким разрешением, предназначенный только для чтения , который был разработан для обеспечения более высокого качества воспроизведения цифрового звука, чем Red Book . Представленный в 1999 году, он был разработан Sony и Philips, теми же компаниями, которые создали Red Book . SACD находился в состоянии войны форматов с DVD-Audio , но ни один из них не заменил аудиодиски. Стандарт SACD называется стандартом Scarlet Book .
Записи в формате SACD могут выпускаться в виде гибридных дисков; эти диски содержат аудиопоток SACD, а также стандартный слой аудиоCD, который можно воспроизводить на стандартных проигрывателях компакт-дисков, что обеспечивает их обратную совместимость.
CD - MIDI — это формат, используемый для хранения данных музыкального исполнения, которое при воспроизведении выполняется электронными инструментами, синтезирующими аудио. Следовательно, в отличие от оригинального Red Book CD-DA, эти записи не являются цифровыми сэмплированными аудиозаписями. Формат CD-MIDI определяется как расширение оригинального Red Book .
В течение первых нескольких лет своего существования компакт-диск был носителем, используемым исключительно для аудио. В 1988 году Sony и Philips установили стандарт Yellow Book CD-ROM , который определил энергонезависимый оптический носитель компьютерных данных , использующий тот же физический формат, что и аудиокомпакт-диски, читаемый компьютером с приводом CD-ROM.
Video CD (VCD, View CD и Compact Disc digital video) — стандартный цифровой формат для хранения видеоносителей на CD. VCD воспроизводятся на специализированных VCD-плеерах, большинстве современных DVD-Video- плеерах, персональных компьютерах и некоторых игровых консолях. Стандарт VCD был создан в 1993 году компаниями Sony, Philips, Matsushita и JVC и называется стандартом White Book .
Общее качество изображения должно быть сопоставимо с видео VHS . Плохо сжатое видео VCD иногда может быть более низкого качества, чем видео VHS, но VCD демонстрирует блочные артефакты, а не аналоговый шум, и не ухудшается дальше с каждым использованием. Разрешение 352×240 (или SIF ) было выбрано, поскольку оно составляет половину вертикального и половину горизонтального разрешения видео NTSC. 352×288 — это аналогичное разрешение PAL/SECAM в четверть. Это приблизительно соответствует (общему) разрешению аналоговой ленты VHS, которая, хотя и имеет вдвое больше (вертикальных) строк развертки, имеет гораздо более низкое горизонтальное разрешение.
Super Video CD (Super Video Compact Disc или SVCD) — формат, используемый для хранения видеоносителей на стандартных компакт-дисках. SVCD был задуман как преемник VCD и альтернатива DVD-Video и находится где-то между ними с точки зрения технических возможностей и качества изображения.
Разрешение SVCD составляет две трети от разрешения DVD и в 2,7 раза больше разрешения VCD. Один диск CD-R может вместить до 60 минут видео стандартного качества в формате SVCD. Хотя спецификация не устанавливает конкретных ограничений на длину видео SVCD, необходимо снизить битрейт видео и, следовательно, качество, чтобы разместить очень длинные видео. Обычно сложно вместить более 100 минут видео на один SVCD без существенной потери качества, и многие аппаратные проигрыватели не могут воспроизводить видео с мгновенным битрейтом ниже 300–600 килобит в секунду.
Photo CD — это система, разработанная Kodak для оцифровки и хранения фотографий на CD. Выпущенные в 1992 году, диски были разработаны для хранения около 100 высококачественных изображений, отсканированных отпечатков и слайдов с использованием специального фирменного кодирования. Photo CD определены в Beige Book и также соответствуют спецификациям CD-ROM XA и CD-i Bridge. Они предназначены для воспроизведения на проигрывателях CD-i, проигрывателях Photo CD и любых компьютерах с подходящим программным обеспечением (независимо от операционной системы ). Изображения также можно распечатать на фотобумаге с помощью специального аппарата Kodak. Этот формат не следует путать с Kodak Picture CD , который является потребительским продуктом в формате CD-ROM.
Philips Green Book определяет стандарт для интерактивных мультимедийных компакт-дисков, разработанных для проигрывателей CD-i (1993). Диски CD-i могут содержать аудиодорожки, которые могут воспроизводиться на обычных проигрывателях CD , но диски CD-i несовместимы с большинством приводов CD-ROM и программного обеспечения. Спецификация CD-i Ready была позже создана для улучшения совместимости с проигрывателями аудио CD, а спецификация CD-i Bridge была добавлена для создания дисков, совместимых с CD-i, к которым могут обращаться обычные приводы CD-ROM.
Компания Philips разработала формат, аналогичный CD-i, который называется CD-i Ready и который помещает программное обеспечение и данные CD-i в пре-пространство дорожки 1. Предполагалось, что этот формат будет более совместим со старыми проигрывателями аудио-CD.
Enhanced Music CD, также известный как CD Extra или CD Plus, — это формат, который объединяет аудиодорожки и дорожки данных на одном диске, помещая аудиодорожки в первую сессию , а данные — во вторую сессию. Он был разработан Philips и Sony и определен в Blue Book .
VinylDisc — это гибрид стандартного аудио CD и виниловой пластинки . Виниловый слой на этикеточной стороне диска может вместить около трех минут музыки.
В 1995 году материальные затраты составляли 30 центов за коробку и 10-15 центов за компакт-диск. Оптовая стоимость компакт-дисков составляла от 0,75 до 1,15 доллара, в то время как типичная розничная цена предварительно записанного музыкального компакт-диска составляла 16,98 доллара. [91] В среднем магазин получал 35 процентов от розничной цены, звукозаписывающая компания — 27 процентов, артист — 16 процентов, производитель — 13 процентов, а дистрибьютор — 9 процентов. [91] Когда были введены 8-дорожечные картриджи , компакт-кассеты и компакт-диски, каждый из них продавался по более высокой цене, чем формат, за которым они следовали, даже несмотря на то, что стоимость производства носителя была снижена. Это было сделано, потому что воспринимаемая ценность возросла. Это продолжалось от грампластинок до компакт-дисков, но было нарушено, когда Apple продавала MP3 по 0,99 доллара, а альбомы — по 9,99 доллара. Однако дополнительные затраты на производство MP3 незначительны. [92]
Записываемые компакт-диски, CD-R , изготавливаются методом литья под давлением с «пустой» спиралью данных. Затем наносится светочувствительный краситель, после чего диски металлизируются и покрываются лаком. Пишущий лазер CD- рекордера изменяет цвет красителя, чтобы считывающий лазер стандартного CD-плеера мог видеть данные, как это было бы со стандартным штампованным диском. Полученные диски могут быть прочитаны большинством приводов CD-ROM и воспроизведены большинством аудио-CD-плееров. CD-R соответствуют стандарту Orange Book .
Записи CD-R разработаны так, чтобы быть постоянными. Со временем физические характеристики красителя могут измениться, вызывая ошибки чтения и потерю данных, пока считывающее устройство не сможет восстановиться с помощью методов исправления ошибок. Ошибки можно предсказать с помощью сканирования ошибок поверхности . Расчетный срок службы составляет от 20 до 100 лет, в зависимости от качества дисков, качества пишущего привода и условий хранения. [93] Тестирование показало такую деградацию некоторых дисков всего за 18 месяцев при нормальных условиях хранения. [94] [95] Этот отказ известен как гниение диска , для которого существует несколько, в основном экологических, причин. [96]
Записываемый аудио CD предназначен для использования в потребительском аудио CD рекордере. Эти потребительские аудио CD рекордеры используют SCMS ( система управления серийным копированием ), раннюю форму управления цифровыми правами (DRM), чтобы соответствовать AHRA ( закон о домашней аудиозаписи ). Записываемый аудио CD обычно несколько дороже, чем CD-R из-за меньшего объема производства и 3-процентного роялти AHRA, используемого для компенсации музыкальной индустрии за изготовление копии. [97]
Высокоемкий записываемый компакт-диск — это формат записи с более высокой плотностью, который может вмещать на 20% больше данных, чем обычные диски. [98] Более высокая емкость несовместима с некоторыми рекордерами и программным обеспечением для записи. [99]
CD-RW — это перезаписываемый носитель, который использует металлический сплав вместо красителя. Пишущий лазер в этом случае используется для нагрева и изменения свойств (аморфных или кристаллических) сплава, и, следовательно, изменения его отражательной способности. CD-RW не имеет такой большой разницы в отражательной способности, как прессованный CD или CD-R, и поэтому многие ранние CD-аудиоплееры не могут читать диски CD-RW, хотя большинство более поздних CD-аудиоплееров и автономных DVD- плееров могут. CD-RW следуют стандарту Orange Book .
ReWritable Audio CD разработан для использования в потребительском аудио CD-рекордере, который не будет (без модификации) принимать стандартные диски CD-RW. Эти потребительские аудио CD-рекордеры используют Serial Copy Management System (SCMS), раннюю форму управления цифровыми правами (DRM), чтобы соответствовать Закону США о домашней аудиозаписи (AHRA). ReWritable Audio CD обычно несколько дороже, чем CD-R, из-за (a) меньшего объема и (b) 3-процентного роялти AHRA, используемого для компенсации музыкальной индустрии за создание копии. [97]
Спецификация аудио Red Book , за исключением простого заявления «антикопирование» в подкоде, не включает в себя какой-либо механизм защиты от копирования . Известно, по крайней мере, еще в 2001 году, [100] что звукозаписывающие компании предприняли попытки продать «защищенные от копирования» нестандартные компакт-диски, которые нельзя скопировать или переписать на жесткие диски или легко преобразовать в другие форматы (например, FLAC , MP3 или Vorbis ). Одним из основных недостатков этих защищенных от копирования дисков является то, что большинство из них не воспроизводятся ни на компьютерных CD-ROM-приводах, ни на некоторых автономных CD-плеерах, использующих механизмы CD-ROM. Philips заявила, что на таких дисках не разрешается размещать логотип торговой марки Compact Disc Digital Audio , поскольку они нарушают спецификации Red Book . Многочисленным системам защиты от копирования противостояло легкодоступное, часто бесплатное программное обеспечение или даже простое отключение автоматического автозапуска для предотвращения запуска исполняемой программы DRM .
Eine Alpensinfonie
Рихарда Штрауса
, а первым CD, действительно отпечатанным на фабрике, был
The Visitors
группы ABBA , но этот диск был выпущен в продажу только позже.
небольшое количество 90-минутных и 99-минутных болванок [...] Есть признаки того, что многие рекордеры и некоторое программное обеспечение не работают с более длинными дисками.
