|
Weź udział w dyskusji na ten temat. |
Płyta kompaktowa (ang. Compact Disc, CD-ROM – Compact Disc – Read Only Memory) — poliwęglanowy krążek z zakodowaną cyfrowo informacją do bezkontaktowego odczytu światłem lasera optycznego. Zaprojektowany w celu nagrywania i przechowywania dźwięku, przy użyciu kodowania PCM, który dzisiaj jest tylko jednym ze standardów cyfrowego zapisu dźwięku. Taką płytę nazywa się CD-Audio. Dzięki dużej pojemności, niezawodności i niskiej cenie, dysk kompaktowy stał się najbardziej popularnym medium do zapisywania danych.
Płyta kompaktowa została opracowana wspólnie przez koncerny Philips i Sony pod koniec lat 70., a jej premiera odbyła się w fabryce w Langenhagen własności Polygram 17 sierpnia 1982, która wtedy należała do Philipsa.
Pierwszą płytą, która pojawiła się w wersji CD była „The Visitors” grupy ABBA, natomiast pierwszym materiałem opublikowanym na nośniku CD w Polsce (w 1989 roku) była płyta "Spokojnie" zespołu Kult o symbolu Polton CDPL-001.
Pierwsze płyty i odtwarzacze CD zostały wprowadzone we wrześniu 1982 roku w Japonii. W sprzedaży w Stanach Zjednoczonych i Europie pojawiły się w marcu 1983 r.
Spis treści |
edytuj CD-ROM
edytuj Budowa nośnika
Standardowa płyta kompaktowa często określana jako audio CD, dla odróżnienia od późniejszych wariantów, przechowuje cyfrowy zapis dźwięku w standardzie zgodnym z „czerwoną księgą” (ang. red book). Płyty kompaktowe wykonane są z poliwęglanowej płytki o grubości 1,2 mm i średnicy 12 cm pokrytej cienką warstwą glinu (aluminium) w której zawarte są informacje (w postaci kombinacji mikrorowków i miejsc ich pozbawionych). Odczytywane są one laserem półprzewodnikowym (AlGaAs) o długości fali około 780 nm. Zapis tworzy spiralną ścieżkę biegnącą od środka do brzegu płyty.
Prędkość obrotowa płyty zmienia się w taki sposób, że stała jest prędkość liniowa głowicy odczytującej względem ścieżki i zawiera się w zakresie od 1,2 do 1,4 m/s. Odczyt płyty odbywa się od środka na zewnątrz, a prędkość obrotowa maleje wraz z czasem odczytu – im ścieżka bardziej odległa od środka płyty, tym prędkość obrotowa jest mniejsza.
Dane zapisane są w postaci wgłębień (ang. pit) oraz pól (ang. land), czyli przerw pomiędzy wgłębieniami. Każda zmiana stanu z wgłębienia na pole jest odczytywana przez układ optyczny jako 1, brak zmiany jako 0. Wgłębienie ma około 125 nm głębokości przy 500 nm szerokości, zaś jego długość waha się od 850 nm do 3.5 µm.
Płytę kompaktową jest dość łatwo uszkodzić - ponieważ dane od strony nadruku chroni tylko cienka warstewka lakieru użycie np. nieopowiedniego ostro zakończonego pisaka (lub długopisu) może spowodować głębokie zadrapanie a tym samym nieodwracalne uszkodzenie danych (dotyczy to zwłaszcza dysków CD-ROM).
edytuj Pojemność i rozmiar
Standardowa płyta kompaktowa mieści 74 minuty muzyki, zapisanej przy użyciu kodowania PCM, co odpowiada 650 MB danych. Powstały również nośniki mieszczące: 700 MB (80 min.) – obecnie najpopularniejsze w sprzedaży, 800 MB (90 min.), 870 MB (99 min.), a nawet 1,4 GB – płyty dwuwarstwowe, przy czym dwie ostatnie występują niemal wyłącznie jako płyty jednokrotnego zapisu. Wśród płyt pierwotnie tłoczonych (komercyjnych) dominują wyłącznie rozmiary 650 MB, 700 MB. Rozmiar 800 MB jest dosyć rzadko spotykany.
Płyta ma średnicę 120 mm, grubość 1.2 mm i przeciętnie waży ok. 15 g (standard CD Audio Red Book dopuszcza wagę od 14.1 g do 33 g). Długość spirali z zapisem danych na typowej płycie to ok. 5-6 km.(dla DVD ok. 11km)
Początkowo koncern Sony postulował 12-calowy rozmiar płyty (czyli taki, jaki jest rozmiar płyty gramofonowej), lecz gdy okazało się, że na tak dużej płycie zmieściłoby się 12 godzin muzyki, zdecydowano się na średnicę 12 cm. Nośnik 12-centymetrowy mieści 74 do 80 minut muzyki.
 |
Niektóre informacje zawarte w artykule wymagają weryfikacji. Do weryfikacji: zdanie poniżej |
Wymiary takie dobrano dlatego, iż najdłuższym wydawanym w całości utworem muzyki klasycznej jest IX symfonia Ludwiga van Beethovena (była to sugestia firmy Polygram, gdyż początkowo płyta miała mieścić 60 minut muzyki analogicznie np. do kasety).
Częstotliwość próbkowania dzwięku zapisanego na CD to 44,1 KHz, co pozwala na odwzorowanie dźwięku o częstotliwości do 22,05 KHz. (szczegóły patrz czestotliowść Nyquista).
edytuj Płyty z danymi
Płyta kompaktowa może służyć do zapisu muzyki, filmu (Video CD albo Super Video CD) lub danych – plików komputerowych. Płyty z danymi są zwykle zapisane z użyciem systemu plików ISO 9660 (wcześniej zwanym High Sierra). Format ten ogranicza nazwy plików do stylu MS-DOS-a (8+3). Joliet pozwala na dłuższe nazwy plików i zagłębienia w strukturze katalogów powyżej ośmiu poziomów. Rock Ridge tak jak Joliet wykorzystuje niezdefiniowane pola w standardzie ISO 9660, aby obsługiwać dłuższe nazwy i dodatkowo informacje typowo uniksowe (właściciel pliku, symboliczne dowiązania itp.)
edytuj Napędy CD-ROM
Napędy pierwszej generacji pracowały z prędkością ok. 150 KB/s. Producenci sprzętu zaprezentowali następnie napędy podwójnej prędkości (300 KB/s), czterokrotnej prędkości (600 KB/s) i szybsze. Najszybsze napędy CD osiągają 52-krotną prędkość odczytu (7800 KB/s), jest to jednak prędkość maksymalna, osiągana tylko na pewnym obszarze płyty. Swego rodzaju ewenement stanowił zaprezentowany w 1999 roku przez firmę Kenwood czytnik CD osiągający 72-krotną prędkość odczytu (10800 KB/s). Osiągnięcie tak wysokich transferów było możliwe dzięki zastosowaniu innowacyjnej technologii TrueX, polegającej na odczytywaniu danych z 7 ścieżek jednocześnie. Pozwoliło to na ograniczenie prędkości obrotowej dysku z ok. 11 000 obr/min (napędy 52x) do 2700-5100 obr/min i tym samym znaczne zmniejszenie poziomu hałasu i wibracji generowanych podczas pracy. Rozwiązanie to - pomimo niewątpliwych zalet - nie rozpowszechniło się zbyt szeroko, co mogło być spowodowane nadchodzącą erą dominacji napędów DVD.
Większość napędów CD-ROM komunikuje się z komputerem za pomocą interfejsu SCSI, lub IDE EIDE, wykorzystując najczęściej protokoły ATAPI lub ASPI. Współczesne napędy CD wyposażone są prawie zawsze w zewnętrzne gniazdo słuchawkowe, pozwalające odtwarzać płyty Audio-CD bez konieczności użycia jakiegokolwiek oprogramowania, oraz wewnętrzne wyjście cyfrowe S/PDIF umożliwiające czytanie ramek danych z płyt Audio-CD w formie cyfrowej.
Dostępne są także nagrywarki CD (zapisujące płyty CD-R oraz CD-RW). Używają one innych środków i specjalizowanego wyposażenia do nagrywania, ale płyta wynikowa CD-R może być odczytana przez jakikolwiek napęd CD-ROM.
Na przełomie 2004 i 2005 roku, nagrywarki następnego standardu, DVD, znacznie staniały. Niższa cena nowych nagrywarek, potrafiących nie tylko zapisywać dyski DVD (+R/-R/+RW/-RW/RAM/DL), ale również CD: R/RW, sprawiła znaczne obniżenie popytu na nagrywarki i czytniki CD.
edytuj Ciekawostki
- Średnica płyty kompaktowej (12 cm), która pozwala na nagranie 74 minut dźwięku, została dobrana tak, aby zmieściła się na niej cała IX symfonia Ludwiga van Beethovena.
- Od czasu wprowadzenia CD, na całym świecie sprzedano ponad 200 miliardów egzemplarzy tego nośnika. Wystarczająco dużo, aby płyty ułożone jedna na drugiej opasały Ziemię sześć razy.
- Długość ścieżki zapisanej na płycie kompaktowej wynosi około 5-6 kilometrów, natomiast dla DVD 11 km
edytuj Dyski CD
edytuj Wstęp
edytuj Przekaz informacji
Człowiek od zarania dziejów próbuje w różnoraki sposób przekazywać sobie informacje. Ewolucja ludzi przynosi w każdym nowym pokoleniu, nowe formy przekazu informacji następnym ludziom. Początkowo było to pismo obrazkowe, przeistoczyło się ono w hieroglify, gliniane tabliczki, wynaleziono alfabet. Zaczęto pisać odręcznie aż do wynalezienia przez Johana Gutenberga prasy drukarskiej, pozwalała ona na szybki wzrost popularności przekazu informacji. Taki przekaz informacji jest z nami do dziś ale zaczyna go wypierać nowa technologia, wymyślona przez dzisiejszą ludzkość.
edytuj Płyta CD i jej historia
Płyta CD to produkt który ma za zadanie przechowywania informacji w postaci cyfrowej, taki był cel jej twórców i został on chyba zachowany. Historię płyty CD otwiera, na początku lat 70. XX wieku, firma Philips. Pracująca tam grupa naukowców, po wielu próbach i badaniach doszła do wniosku że najlepszym sposobem na zapis informacji jest płyta w postaci okrągłej, zapisywana i odczytywana optycznie. W tym samym czasie firma Sony prowadząc podobne badania i zaproponowała zapis danych na krążku o średnicy 30 cm co odpowiadało ok. 2,5 godzinnemu nagraniu. Obie firmy podpisały porozumienie w 1979 roku, dotyczyła ona wspólnej wymiany informacji i kontynuowaniu dalszego rozwoju projektu. Rok 1983 był przełomowy, w sprzedaży pojawiły się odtwarzacze CD zwane dyskofonami, po trzech latach katalog płyt CD zawierał 5000 pozycji! Ludzie w XX wieku zaczęli generować ogromne ilości danych, zaczęło brakować miejsca na ich przechowywanie na klasycznych nośnikach. Doszła do tego moda na zapis informacji dźwiękowych jak i filmowych, cena w eksploatacji oraz procesy kompresji danych. To wszystko spowodowało że płyta CD odniosła tak wieki sukces i cieszy się świetnością do dziś
edytuj Materiały i technologia wykorzystywana w budowie płyt CD
edytuj Podział płyt CD
Technologia tworzenia nośnika pozwala nam klasyfikację : • zwykłe płyty CD to matryca odciśnięta i będąca negatywem • płyty CD-R zawierają ścieżki, w których możemy za pomocą lasera zapisać nasze dane • płyty CD-RW są podobne do płyt CD-R ale pozwalają nam do zapisu jak i wymazywania danych do ok. 1000 razy Poza tym są jeszcze płyty CD 8 cm i płyty w kształcie wizytówki, są mniejsze rozmiarami i mają mniejsze pojemności.
edytuj Budowa płyty CD-R
W skład płyty CD-R wchodzą 4 warstwy : • Poliwęglanowa warstwa nośna w postaci plastikowego krążka • Warstwy barwnika który ulega stopieniu w momencie zapisu • Warstwy odbijającej złotej lub aluminiowej • Warstwy ochronnej z lakieru
edytuj Budowa płyty CD-RW
Zobacz więcej w osobnym artykule: CD-RW.Kolejnym nośnikiem wykonanym w technologii CD jest nośnik CD-RW, jak sama nazwa wskazuje to płyta umożliwiająca nam zapis, odczyt i dodatkowo kasowanie informacji. Moc lasera użytego do zapisu płyty powoduje że może część obszarów ma postać krystaliczną a pozostała amorficzną. To powoduje że promieniowanie odczytujące jest przekazywane lub pochłaniane. Wynika to z zastosowania specjalnego stopu metali ale jest to tajemnica producentów. Warstwa poliwęglanu posiada rowek prowadzący, nad nią znajduje się warstwa ZnS-SiO2, zapewnia ona odpowiedni odbiór ciepła podczas zapisu laserowego płyty. Wyżej naniesiono odbijającą warstwę aluminiową, całość kończy specjalna powłoka lakierowana na której zazwyczaj występuje napis z logo producenta. Każdy z producentów odpowiednio dla swojej marki dobiera grubości poszczególnych warstw lecz tajemnicą jest jakie wartości wchodzą w grę. Budowane w ten sposób płyty CD-RW powodują pewne ograniczenia w zapisie danych, może on się odbywać z niskimi prędkościami Również trwałość nośnika jest niska, producenci zapewniają tylko do ok. 1000 skasowań.
2.1.3 Technika zapisu płyt CD-RW Technika zapisywania informacji na płytach CD-RW jest porównywalna do zapisu płyt gramofonowych. Na płytach CD-RW jest również rowek „prowadzący” dzięki któremu laser zapisujący lub odczytujący dane na jej powierzchni zna drogę. Od tego małego rowka zależy czy nagrywanie danych na płycie zakończy się powodzeniem czy też krążek wyrzucimy do śmietnika. Wymiary rowka w droższych modelach płyt są takie same i wynoszą :
- Głębokość 200 nm.
- Szerokość na górze 700 nm.
- Szerokość na dole 400 nm.
- Kąt nachylenia ścianek bocznych wynosi 50 stopni
Tańsze modele płyt nie mają zachowanych równych proporcji, dlatego zapis danych na ich powierzchni jest bardziej ryzykowny. Proces wytwarzania pitów na warstwie nośnej to proces zapisu danych na płycie, barwnik i warstwa nośna zostają podgrzane przez laser, którego moc wynosi od 4 do 11 mW. Temperatura uzyskana podczas pracy wynosi ok. 250 stopni Celsjusza, pod jej wpływem warstwa nośna topnieje a barwnik jest rozprzestrzeniany na wolne obszary dysku. Początkowo laser generuje wyższą moc aby uległ stopieniu barwnik ale w momencie gdy już to nastąpi następuje zmiana mocy, umożliwiającą zapis danych.
2.1.4 Etapy zapisu płyty CD-RW Proces nagrywania. Podstawową warstwę płyty CD przed zapisem tworzy powłoka polikrystaliczna, podczas procesu nagrywania, laser rozpoczyna podgrzewanie obszarów nagrywanej ścieżki do temperatury od 500 – 700 stopni Celsjusza a moc lasera waha się w granicach od 8 do 14 mW. Laser roztapia kryształy tworząc z nich warstwę amorficzną tzw. pity te mają słabsze właściwości odbijania światła a to prowadzi do możliwości rozróżnienia tych obszarów, podczas odczytu danych przez czytniki CD-ROM oraz stacjonarne CD. Proces kasowania danych na płytach CD-RW to droga powrotna ze stany amorficznego do stanu krystalicznego nośnika. Jest to możliwe po uzyskaniu temperatury 200 stopni Celsjusza po niżej stanu topnienia oraz utrzymania tego stanu na okres ok. 37 minut. Ten zabieg powoduje że płyta CD-RW wraca do stanu nie nagranego czystego nośnika. Aby szybciej skasować dane na płycie, stosuje się metodę polegającą na kasowaniu ostatniej nagrywanej ścieżki tj. wymazaniu subkodu mapy dysku, w której zamieszczone są informacje na temat, rozlokowania danych na płycie. Dane pozostają nienaruszone ale czytniki rozpoznają płytę jako niezapisaną.
Połączenie dwóch technik zapisu jak i kasowania danych na płytach CD-RW, doprowadziło do procesu nadpisywania informacji. Do zapisu nowych pitów jest używana tak sama energia lasera ja w przypadku zwykłego zapisu ale pomiędzy starymi pitami a nowymi powstaje krystaliczna warstwa utworzona, po zmniejszeniu mocy lasera. Ta metoda kasuje poprzednie informacje na płycie a zapisuje nowe. Tak jak w technice zapisu płyty laser wytwarza wyższą temperaturę rozpuszczającą warstwę nośną, na granicy dwóch pitów laser obniża temperaturę.
edytuj Technologia wytwarzania płyt CD
I Premastering Tu tworzy się prototyp płyty CD-RW, układ danych na matrycy, które zostaną następnie przeniesione na krążek i powielone.
II Proces tworzenia matrycy
Glasmastering
Pobierane są dane z płyty np. CD-R i tworzy się tzw. matkę czyli krążek wykonany ze szkła o wymiarach : Średnica 30 cm Grubość 2,5 cm jest ona wykonana ze szkła które łatwo deformować poprzez zmianę wymiarów. Na jej powierzchnię nakładamy emulsję czułą na światło, po czym specjalne urządzenie laserowo naświetla obraz spirali, wzdłuż niej będą znajdować się pity i landy. One w czytnikach CD-ROM przyjmą postać binarną. Spirala ma szerokość 1 mikrometra - dla porównania, średnica ludzkiego włosa ma około 12 mikrometrów. Emulsja w momencie wywoływania zostaje usunięta, płyta jest trawiona, po czym uzyskujemy całkowity obraz spirali z zapisem danych. Dokładność tego procesu wpływa na późniejszą jakość płyty CD.
Proces galwaniczny
Płyta matka posłuży nam do wykonania jej niklowej repliki, jest to swoisty stempel dzięki któremu tłoczymy płyty CD. Proces galwaniczny jest w pełni zautomatyzowany, trwa 7 godzin a z jednego stempla możemy wytłoczyć do kilkunastu tysięcy gotowych płyt.
III Schemat tłoczenia płyt kompaktowych
Obecnie w produkcji płyt kompaktowych używamy poliwęglanu, materiał na płytę CD poddawany jest w pierwszej fazie osuszeniu w temperaturze 125 stopni Celsjusza
Technologia używana do wyrobu tworzyw termoutwardzalnych jest stosowana do formowania krążka z rowkami.
Powstaje nam w ten sposób przezroczysty kulisty dysk, który jest studzony a po wytłoczeniu na krążek nanosi się warstwę aluminiową metodą metalizacji. Cały proces odbywa się w próżni z użyciem argonu. Specjalny lakier ochronny pokrywa powierzchnię metalizowaną przy użyciu szybkoobrotowej maszyny, która równomiernie rozłoży lakier na powierzchni. Lampa ultrafioletowa doprowadza do utwardzenia rozłożonej warstwy lakieru. W końcowym etapie, specjalny okład optyczny kontroluje jakość płyty określając jej przydatność i eliminując bezwartościowe wytwory.
Cały cykl powstawania płyty trwa od 3 do 4 sekund a coraz doskonalsza technologia kontroli jakości zapewnia bez stratny proces produkcyjny.
IV Drukowanie etykiet Warstwa odbijająca jest chroniona dodatkowo poprzez nadrukowanie etykiety producenta. Względy komercyjne zabezpieczają górną część płyty przed uszkodzeniem.
edytuj Trwałość płyt CD
Pierwsze modele płyt CD miały gwarantowaną trwałość płyt od 200 do 300 lat, zakładano że laser będzie tylko odczytywał dane. Jednakże płyty sprzed kilku lat są odczytywane z problemami. Uszkodzona jest tam zazwyczaj warstwa odbijająca, pozwalająca na odczyt danych. Pierwsze nośniki miały słabo zabezpieczoną warstwę aluminiową, to prowadziło do korozji i błędy zapisu informacji. W czasach obecnych podczas produkcji najważniejsza jest warstwa lakieru zabezpieczająca powłokę aluminiową, warstwa lakieru jest aż po sam koniec płyty CD.
edytuj Kolory płyt CD-R
Nagrywarki zapisują dane na płytach pokrytych różnymi kolorami, jest to powiązane z barwnikiem użytym w warstwie odbijającej. Płyty zmieniają swój kolor na zielony, niebieski, żółty, złoty oraz nowość na czarny. Kolor nośnika nie ma znaczenia przy odczycie danych, aktualnie wszystkie nowoczesne CD-ROM’y i Nagrywarki potrafią odczytywać i zapisywać na nich dane.
Złote płyty posiadają złotą warstwę odbijającą, prześwituje ona przez dolną stronę płyty i w ten sposób nadaje to jej kolor złoty. Żywotność takich płyt szacowana jest na 100 lat.
Nowoczesne płyty o czarnym spodzie, mają pigment „PhthaloCyanine” i jest on koloru czarnego.
edytuj Przyszłość
Obecne na rynku płyty CD-R i CD-RW wymagają duże zastosowanie głównie w urządzeniach domowych tj. czytniki CD-ROM oraz audio CD. Ich wielkość ogranicza ich zastosowanie w innych aktualnie rozwijających się dziedzinach techniki. Prowadzone już są badania nad nowymi nośnikami danych dyskami Blu-ray, mają one mieć mniejsze wielkości oraz większe pojemności do 27 GB. Znajdą one zastosowanie w urządzeniach przenośnych tj. telefonach komórkowych, aparatach fotograficznych oraz palmtopach.
edytuj Zobacz też
- urządzenia obsługujące nośniki: napęd optyczny, nagrywarka,
- interfejsy komputera służące do podłączenia napędów,
- wewnętrzne ATAPI (EIDE), SATA, SCSI,
- zewnętrzne USB, FireWire (IEEE 1394), SCSI, port równoległy,
- unowocześnienia: HDCD,
- standardy płyt kompaktowych: CD-Audio, PhotoCD, CD-R, CD-ROM, CD-RW, VCD, SVCD, CD+G, CD-Text, CD-ROM XA, CD-Extra, CD-i Bridge, CD-i.
edytuj Oznaczenia płyt audio CD
- AAD (Analog - Analog - Digital) – nagranie i miksowanie analogowe, mastering cyfrowy.
- ADD (Analog - Digital - Digital) – nagranie analogowe, miksowanie i mastering cyfrowe.
- DDD (Digital - Digital - Digital) – nagranie, miksowanie i mastering cyfrowe.