Любое воспроизводящее звук устройство само по себе является бесполезным набором деталей, если не дополняется сменными носителями с записями. Фонограф Эдисона проигрывал валики, граммофон и патефон пластинки, магнитофон бобины и кассеты. Претензии ко всем этим носителям предъявлялись одни и те же: они недостаточно удобны и недолговечны, объем записываемой информации слишком мал, а качество звучания далеко от совершенства. Пользователь устроен так, что никогда не бывает удовлетворен имеющимся, хотя каждый новый звуконоситель по всем показателям превосходил предыдущий.

В конце 70-х годов прошлого века едва ли ни каждый уважающий себя стационарный кассетный магнитофон имел приставку для проигрывания виниловых пластинок. Казалось, что дальнейшее развитие этих двух видов звуконосителей будет идти параллельным курсом, но, как выяснилось, и те и другие ожидала судьба валиков Эдисона будущее было за цифровыми технологиями, связанными с переводом звука в двоичный компьютерный код.

Оптико-цифровая система записи была запатентована еще в 1970 г., за десять лет до официального изобретения компакт-дисков. В 1965 г. американский физик Джеймс Рассел, сотрудник института Battelle Memorial, начал эксперименты, связанные с разработкой более совершенной системы звукозаписи. Рассел был страстным меломаном, и его очень огорчало, что качество звука на виниловых пластинках при многократном проигрывании сильно ухудшается. Пытаясь усовершенствовать звукосниматели, он пришел к выводу, что нужна принципиально иная технология как записи, так и воспроизведения звука.

Расселу приходилось иметь дело с цифровой записью данных как на перфокарте, так и на магнитной ленте, но он решил, что оптимальным будет использование света. Ему дали разрешение работать в лаборатории над специальным проектом, связанным с переводом аналогового сигнала в цифровой. Рассел нашел способ записывать данные на жесткий фоточувствительный диск, нанося на него точечные углубления около микрона в диаметре. Луч лазера считывал этот двоичный код, а компьютер переводил его в электронный сигнал.

Получив патент, Рассел продолжил работу над своей системой, пытаясь расширить возможность ее применения для любого вида данных, а заодно искал инвестора для промышленного использования. В 1971 г. бизнесмен Эли Джекобе основал корпорацию Optical Recording и пригласил Рассела в команду, которая должна была разработать видеодиск: на него планировалось записывать телевизионные программы и продавать, рассылая по почте. Через три года на выставке в Чикаго компания представила первое оптико-цифровое устройство для записи и воспроизведения, которое переводило цветное изображение в цифровой сигнал, но инвесторов оно не заинтересовало.

В 1975 г. лабораторию Рассела посетили представители голландской компании Royal Philips Electronics, отозвавшиеся о его работе не лучшим образом. По их мнению, оптико-цифровой диск можно было использовать только для записи данных, но не для аудио- или видеозаписей. Однако спустя некоторое время Philips продемонстрировала свой компакт-диск, который мало чем отличался от изобретения Рассела. Справедливости ради надо сказать, что голландские специалисты начали осваивать лазерные технологии еще в начале 1960-х годов, но пошли по пути записи и воспроизведения аналогового сигнала. Идея стеклянного компакт-диска была предложена в 1969 г. сотрудником компании Клаасом Компааном, который вместе с Пьетом Крамером работал над способом считывания информации с диска при помощи лазерного луча.

Параллельно некоторые компании (в первую очередь японская Sony) занимались разработкой цифровой записи, но с использованием магнитной ленты. Специалисты Sony усовершенствовали ранее применявшийся в профессиональных цифровых магнитофонах способ кодирования сигнала PCM (Pulse Code Modulation «импульсно-кодо-вая модуляция сигнала»), обеспечивающий безошибочное считывание данных с диска.

Во второй половине 1970-х годов работа над созданием аудиокомпакт-диска продолжалась как в Японии, так и в Европе. В 1977 г. компании Mitsubishi, Hitachi и Sony представили на Токийской выставке прототип аудиодиска, а компания JVC разработала для него технологию цифровой звукозаписи. События следующих двух лет определили дальнейшее развитие цифровых компакт-дисков. В Токио была принята конвенция 35 производителей об общемировом аудиостандарте. Специалисты подразделения Philips Polygram опытным путем установили, что оптимальным материалом в качестве основы компакт-диска является поликарбонат. Был определен тип лазера, используемого в проигрывателях компакт-дисков, а также выбран стандартный диаметр диска 120 мм, чтобы уместить 74 минуты 16-битного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц. Формат хранения данных на диске, названный Red Book («красная книга»), также был разработан компанией Philips.

В цехе производства компакт-дисков.

В 1979 г. Philips и Sony стали работать в сотрудничестве. Спустя год появился плод их совместных усилий, а в 1982 г. на заводе в немецком городе Лангенха-гене началось массовое производство компакт-дисков. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован в июне 1982 г., на нем был записан альбом группы АВВА. В том же году Sony продемонстрировала первый проигрыватель дисков CDP-101 сначала в Японии, затем в Европе и в США. Однако Philips и Sony были вынуждены выплатить крупные лицензионные отчисления от продаж проигрывателя компакт-дисков институту Battelle Memorial, корпорации Optical Recording и ее хозяину Джекобсу которым принадлежали 26 патентов на различные оптико-цифровые технологии. При этом Рассел не получил ни цента.

Классика и конкуренция

Существует легенда, что диаметр CD 120 мм и емкость на 74 минуты аудиозаписи объясняются тем, что приблизительно столько времени длится одно из самых популярных в Японии классических музыкальных произведений Девятая симфония Бетховена. Однако на самом деле все гораздо проще. Philips была готова выпускать диски диаметром 115 мм, перестройка на другой диаметр требовала времени, a Sony, несмотря на сотрудничество, не хотела давать партнерам преимущества на рынке.

Герберт фон Караян (справа) и основатель Sony Акио Морита на пресс-конференции, посвященной выходу альбома дирижера на CD. 1981 г.

Альбом группы ABBA The Visitors.

Стандартный компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку, покрытую тончайшим слоем металла (алюминия, золота, серебра и др.). Металлический слой покрывают защитным фотополимеризуемым лаком и отверждают ультрафиолетовым излучением. Информация записывается на диск выдавливанием в основе спиральной дорожки из питов (англ. pit «углубление»). Каждый пит имеет глубину 100 нм, ширину 500 нм и длину от 850 нм до 3,5 мкм. Считывание информации с диска происходит при помощи луча полупроводникового лазера с длиной волны 780 нм. В процессе считывания регистрируются изменения интенсивности отраженного света. Приемный фотодиод фиксирует максимальный сигнал, когда лазерный луч проходит между питами. Когда же свет попадет на пит, регистрируется меньшая интенсивность сигнала.

Уже в 1983 г. только в США было продано более 30 тыс. проигрывателей и 800 тыс. компакт-дисков. Появились первые автомобильные проигрыватели дисков, а компания Sony выпустила на рынок портативный CD-плеер DiscMan. В 1985 г. была запущена в производство усовершенствованная версия компакт-диска, названная CD-ROM (англ. Compact Disc Read-Only Memory «память только для чтения»). В отличие от обычного диска на нем можно было хранить не только звукозаписи, но и любые другие цифровые данные. Физически

CD-ROM ничем не отличался от CD, за исключением формата записи (Yellow Book англ. «желтая книга»). Однако обычный проигрыватель аудиодисков не мог воспроизводить хранимую на них информацию, поэтому в том же году было начато производство компьютерных приводов, читающих как CD, так и CD-ROM.

В 1988 г. на рынке появился пишущий компьютерный привод, а компании Taiyo Yuden, Kodak, Maxell и TDK представили компакт-диски для записи в домашних условиях. Диск был назван CD-R (англ. Compact Disc-Recordable «записываемый компакт-диск»). Формат записи (Orange Book англ. «оранжевая книга») был разработан компаниями Philips и Sony, а совместимость форматов CD-R и обычных компакт-дисков (CD и CD-ROM) была достигнута после того, как компания Taiyo Yuden разработала особые материалы для изготовления записывающего слоя.

Микрофотография поверхности CD-ROM.

Портативный CD-плеер Sony DiscMan.

Дисководом оборудован практически каждый стационарный компьютер.

Единственное, чего не хватало такому диску, это возможности перезаписывать его столько раз, на сколько хватит физических ресурсов, наподобие магнитофонной кассеты. Такая возможность появилась только в 1997 г., когда был выпущен первый диск для многократной записи CD-RW (англ. Compact Disc-ReWritable «перезаписываемый компакт-диск»). Записывающий слой такого диска состоял из халькогенидного стекла сплава серебра, сурьмы, теллура и индия. Спустя некоторое время появилась разновидность CD-RW, на которую можно было производить запись в несколько приемов.

2007 год стал пиком триумфального шествия CD (на тот момент во всем мире было продано около 200 млрд дисков всех разновидностей) и одновременно началом его заката. Уже к концу года продажи упали на 15 %. Потребителей не устраивал малый объем компакта (максимум 900 Мб), особенно когда на рынке появились новые виды дисковых носителей: DVD (англ. Digital Versatile Disc «цифровой многоцелевой диск» либо Digital Video Disc «цифровой видеодиск») и Blu-ray (от англ. blue ray «синий луч», диск для записи повышенной плотности), а также съемные USB-накопители Flash Drive («флешки»), не требующие специальных приводов и программного обеспечения. Объем таких накопителей позволяет хранить терабайты информации, скачанной с помощью широкополосного доступа в Интернет, а это означает, что многим пользователям компьютерные диски просто ни к чему. По всей видимости, CD (а затем и DVD) в скором времени ожидает судьба магнитофонных и видеокассет и компьютерных дискет. Хотя есть и отличие на диск во время работы за компьютером вполне можно поставить кофейную чашку.

Поиграем с формой

В 1995 г. немецкий продюсер Марио Косе запатентовал так называемый Shape CD компакт-диск произвольной формы в виде разнообразных силуэтов, сердечек, звездочек и т. д. Такие диски использовались в шоу-бизнесе в рекламных целях, однако выяснилось, что для компьютерных приводов они небезопасны, поскольку при высоких скоростях вращения могут лопнуть и полностью вывести привод из строя.

Компакт-диск (англ. Compact Disc) - оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием CD-дисков стали DVD-диски.
Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM (англ. Compact Disc Read Only Memory, компакт-диск только с возможностью чтения), или КД-ПЗУ - «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство»).

В дальнейшем появились компакт-диски не только с возможностью чтения однократно занесённой на них информации, но и с возможностью их записи и перезаписи (CD-R, CD-RW).

Формат файлов на CD-ROM отличается от формата записи аудио компакт-дисков, и потому обычный проигрыватель аудио компакт-дисков не может воспроизвести хранимую на них информацию, для этого требуется специальный привод (устройство) для чтения таких дисков (сейчас имеются практически в каждом компьютере).

Компакт-диск (CD-ROM) стал основным носителем для переноса информации между компьютерами (вытеснив с этой роли флоппи-диск). Сейчас он уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям. История создания Изобретение цифрового компакт-диска традиционно приписывается двум компаниям: либо голландцы из Philips его придумали сами, либо совместно с японцами из Sony.

Произошло это в самом начале 1980-х. Но есть другая версия: CD изобрёл американский физик ещё в 1960-х. Выясняется также, что при этом он не заработал ни цента… Авторство вышеназванных фирм подтверждают многие источники, к примеру, популярная энциклопедия Wikipedia.

Если верить ей, Philips и Sony совместно разработали цифровой компакт-диск в 1980-м, а спустя два года близ Ганновера, началось его массовое производство. Потом подключились Microsoft и Apple, чьими стараниями CD превратился в CD-ROM, который в 1987 году совершил революцию в мире персональных компьютеров. Вот, стало быть, и вся история появления компакт-диска.

Теперь «альтернативная» точка зрения. В 1931 году в Бремертоне (Bremerton), штат Вашингтон, родился Джеймс Расселл. Своё первое изобретение он совершил в шесть лет — построил кораблик с дистанционным управлением, в трюме которого по волнам ходил его завтрак.

В 1953 году Расселл закончил колледж в Портленде и стал бакалавром физики. В качестве физика он и устроился на работу в лабораторию компании General Electric, где затеял ряд экспериментальных проектов. Считается, что Джеймс Расселл был одним из первых, кто стал пользоваться цветным телевизионным экраном и клавиатурой в качестве человеко-машинного интерфейса.

Он же первым спроектировал и построил агрегат для сварки пучком электронов. В 1965 году, когда базирующийся в штате Огайо институт Battelle Memorial открыл в Ричлэнде Тихоокеанскую северо-западную лабораторию, а Расселл стал её старшим научным сотрудником. Тогда он уже знал, в каком направлении будет работать. Дело в том, что физик был страстным любителем классической музыки.

И, как многие меломаны того времени, Расселл часто расстраивался из-за ухудшающегося со временем качества записи на виниловых пластинках.

Пытаясь внести усовершенствования, учёный даже пытался использовать в качестве звукоснимателя иголки кактуса. Однажды в субботу днём Расселл решил набросать схему лучшей, по его мнению, цифровой системы записи и воспроизведения звука.

В итоге он «родил» действительно революционную идею — придумал устройство, в котором отсутствовал физический контакт между компонентами процесса проигрывания записи. На тот момент Расселл был знаком с цифровой записью данных на перфокартах и магнитной ленте, но понял, что лучший способ — использовать свет. 0 и 1, темнота и свет — раздумывал физик — если двоичный код достаточно хорошо уплотнить, в нём можно хранить не просто мелодии, а целые энциклопедии.

В институте учёному, хотя и не сразу, но пошли навстречу, разрешив работать над персональным проектом по переводу аналогового сигнала в цифру.

И через пару лет Расселл изобрёл первую оптико-цифровую систему записи и воспроизведения, которую запатентовал в 1970 году. Он нашёл способ записи на жёсткий фоточувствительный диск данных в виде крошечных «битов», светлых и тёмных, каждый — микрон в диаметре.

Лазерный луч считывал двоичный код, а компьютер преобразовал данные в электронный сигнал, который тогда было сравнительно просто преобразовать в слышимую или видимую «трансляцию». Вот это и было первым цифровым компакт-диском. В 1970-е изобретатель продолжил совершенствовать своё детище, пытаясь приспособить его к любой форме данных.

Как и множество разработок, опередивших своё время, CD поначалу не слишком заинтересовал инвесторов. Но в 1971 году рисковый бизнесмен Эли Джекобс основал корпорацию Optical Recording и пригласил Расселла в команду, которая должна была придумать видеодиск. Идея была такая: распространять телевизионные программы на небольших пластмассовых носителях, рассылая их по почте, чтобы люди могли в любой момент посмотреть любимую передачу.

По сути, речь шла о том, что сейчас называется видеомагнитофонами и кассетами для них. В 1974 году на выставке в Чикаго компания представила оптико-цифровую телевизионную машину для записи и воспроизведения, первое устройство, которое переводило цветное изображение в цифру, но мир не перевернулся, инвесторы не отреагировали.

Через год, летом 1975-го, в лабораторию Расселла наведались представители Philips и невысоко оценили его работу: Они сказали, что «это очень хорошо для хранения данных, но вы не можете приспособить это для видео или аудио», — вспоминал физик. Нужно сказать, что за несколько лет до посещения лаборатории голландская компания выпустила свой лазерный диск для аналогового оптического видеоплеера.

В Нидерландах были убеждены, что аналог — единственно возможный вариант: «Philips тогда вложила $60 миллионов в разработку лазерного диска, никто не говорил им, что они совершают ошибку», — рассказывал Расселл.

Два месяца спустя после экскурсии по лаборатории изобретателя Philips представила компакт-диск — практически точно такой же. В конечном счёте, не только Philips, но и Sony, и другие компании вплотную занялись продвижением технологии Расселла, не упоминая его имени.

Сам Расселл, впрочем, не монополизировал права на технологию: «Трудно сказать, сделали ли эти люди всё сами, независимо от меня. Ведь в том, что у двух или более человек, находящихся в разных местах, может родиться одна и та же идея, ничего необычного нет.

Вполне возможно, мы работали параллельно. Но позже они заплатили за это». Действительно, Sony и Philips выплатили лицензионные платежи от продаж проигрывателя компакт-дисков.

Деньги получили институт Battelle Memorial, корпорация Optical Recording и её хозяин Джекобс. В 1992 году Time Warner и другие производители дисков подали на Optical Recording в суд, заплатив, в конечном счёте, $30 миллионов за нарушение патентов, так как суд решил — у корпорации эксклюзивные права на технологию CD.

Тем не менее, из всех этих денег Расселл ни разу не получил ни цента, так как 26 патентов на «компакт» принадлежали его работодателю, то бишь — Optical Recording.

Однако и это изобретателя не остановило. Он продолжил работать над оптическими системами хранения данных и придумал нового конкурента накопителям на жёстких дисках — оптическую память произвольного доступа (Optical random-access memory — ORAM).

В этой системе нет вращающегося диска и вообще — ни одной движущейся части, данные считываются светом. В 1991 году Расселл вместе с партнёром Полом Наем создал компанию Ioptics — специально для ORAM. Но даже несмотря на многомиллионные инвестиции от Microsoft, дело не выгорело, система оказалась невостребованной.

Чем сейчас занимается изобретатель, «породивший» за свою жизнь более 50 патентов, сказать сложно. Последние упоминания о нём в прессе датированы 2000 годом, когда 53-летний Расселл был удостоен премии Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники.

Разумеется, во всей этой истории можно усмотреть стремление американцев приписать себе изобретение всех жизненно важных вещей. Но даже если это так, Джеймс Рассел пионером в своём деле быть не перестанет. Поэтому, справедливости ради, пусть наряду с новаторством Philips и Sony живёт и эта версия появления CD.

Интересные факты

Несмотря на то, что прошло совсем немного времени с момента создания компакт-дисков, это событие успело обрасти множеством легенд.

Версия Джеймса Рассела

Существует версия о том, что компакт-диск изобрели вовсе не Philips и Sony, а американский физик Джеймс Рассел, работавший в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для «личных» целей, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя восемь лет подобное устройство было «независимо» изобретено компаниями Philips и Sony. Девятая симфония

Бетховена и компакт-диск

Очевидцы и участники переговоров о формате КД свидетельствуют, что в Philips и Sony до мая 1980 года не было единого мнения о внешнем диаметре диска.

С точки зрения инженеров Sony был достаточен диаметр в 100 мм, поскольку он позволяет миниатюризировать портативный проигрыватель.

От высшего руководства Philips исходила идея сделать диск не более диагонального размера стандартной аудиокассеты (115 мм), имевшей на рынке большой успех.

Кроме того, в этом случае диск соответствует нормальным рядам линейных размеров системы DIN. Вице-президент корпорации Sony Норио Ога (англ. Norio Ohga), музыкант, в свою очередь полагал, что диск должен быть в состоянии вместить 9-ю симфонию Бетховена.

В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95 % классических произведений. Дальнейшие исследования показали, что, например, девятая симфония в исполнении берлинского филармонического оркестра под руководством Герберта фон Караяна имела продолжительность 66 минут.

Наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Вильгельма Фуртвенглера, исполненная на байрейтском фестивале - 74 минуты. Это-де и послужило решающим аргументом при принятии решения о ёмкости диска. «Как и в большинстве случаев, красивая история не имеет ничего общего с реальной жизнью.

Эта история вышла из-под пера пиарщиков Philips», - считает бывший инженер Philips Кеес Схоухамер Имминк. Реальность же, по его мнению, была иной. Под Ганновером Philips уже подготовил производственную линию по выпуску компакт-дисков на заводе PolyGram.

В минимальные сроки можно было запустить производство дисков размером 115 мм. Выпуск дисков размеров 120 мм требовал значительных затрат денег и времени, поскольку был связан с заменой оснастки.

По мнению Имминка, Sony не захотела смириться ситуацией, что Philips получит преимущество по выходу на рынок. Как бы то ни было, в мае 1980 года росчерком пера высшего руководства фирм был установлен окончательный размер диска в 120 мм, ёмкость диска в 74 минут аудиозаписи и частота дискретизации в 44,1 кГц. Все прочие технические параметры пересчитывались, исходя из согласованных данных.

Борис РУДЕНКО.

К слогосочетаниям "си-ди", "си-ди-ром", "ди-ви-ди" мы уже давно привыкли, а самые юные пользователи компьютерами и аудио-, видеотехникой привычно произносят их, не особо вдаваясь в смысл: мол, и так ясно, о чем идет речь. Но ясно-то далеко не всегда. На эту тему мы уже писали (см. "Наука и жизнь" № 11, 2001 г. , А. Шишлова "Кружатся диски"), но все же решили вновь заглянуть в день вчерашний, дабы вспомнить, с чего все началось, а также посмотреть, что к моменту нынешнему получилось.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Лазерная головка воспроизводящего устройства движется по вращающемуся диску, подобно граммофонной игле, считывая записанную информацию.

ВЕЛИКАЯ ГОЛЛАНДСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

История лазерных дисков начинается с 80-х годов прошлого века, когда голландская фирма "Филипс" объявила о совершенной ее инженерами революции в области звуковоспроизведения. Они создали первые лазерные диски и проигрыватели. Голландцам в самом деле было чем гордиться. Качество звучания, долговечность звуконосителей, их компактность возросли на порядки! Скромные по сравнению с грампластинками-гигантами размеры в первую очередь стали причиной того, что новое название очень скоро трансформировалось в более привычное сегодня: компакт-диск, си-ди (CD).

Напомним, что собой представляет компакт-диск, поскольку базовая технология с появлением следующих поколений лазерных носителей аудио-, видео- и компьютерной информации принципиально не изменилась.

Итак, компакт-диск состоит из трех слоев: основного, сделанного из пластмассы (поликарбоната); отражающего - из алюминия, серебра и даже золота и защитного - из прозрачного лака полиакрилата. Основной слой несет полезную информацию, закодированную в выжженных в нем лазером микроскопических углублениях - питах (от англ. pit - ямка). Чередование ямок и ровных участков, располагающихся, как в грампластинке, по спирали от периферии к центру, это и есть цифровая запись чрезвычайно высокой плотности.

Первые CD-диски и записывались подобно грампластинкам: один раз и навсегда. Они называются CD-R (Recordable). Однако очень скоро появились диски для многократной перезаписи - CD-RW (ReWritable). Технология изготовления последних несколько иная. Информация записывается не на слой пластмассы, а на пленку из специального металлического сплава, меняющего свои свойства под воздействием лазерного нагрева и образующего чередование темных и светлых участков. Такие диски можно перезаписывать до 1000 раз без потери качества записи!

CD несли 700 мегабайт информации, и на фоне объемов памяти тогдашних персональных компьютеров это выглядело потрясающе. Понятно, что для цифрового способа записи нет разницы в том, что именно записывать - компьютерную программу, музыку или видеоряд. Пятидюймовая пластинка вмещала головоломные компьютерные игры, библиотеки из 10 тысяч наименований книг! А вот записать кинофильм на CD не получалось - места маловато.

Впрочем, будем точны: фильмы на CD все же записывали, пользуясь специальной программой, обеспечивающей более плотное сжатие информации, так называемые форматы MPEG-2, затем MPEG-3 и MPEG-4. Но качество записи было далеко от совершенства, да и просматривать их можно было лишь на экране компьютера. Чтобы перейти ко второму этапу революции, потребовалось почти десять лет и несколько миллиардов долларов, и к нему имели отношение уже не только голландцы.

АТАКА ГИГАНТОВ

В 1995 году усилия по созданию следующего поколения компакт-дисков объединили десять лидеров компьютерной индустрии: "Хитачи", "Мацушиба", "Мицубиси", "Тошиба", "Сони", "Томсон", "ДжиВиСи", "Филипс", "Тайм Уорнер" и "Пайонир". Результатом стало появление нового диска - DVD. Интересно, что вначале эта аббревиатура расшифровывалась как Digital Video Disc, то есть цифровой видеодиск. Прошел год, пока создатели осознали возможности своего творения, явно не ограничивающиеся сферой киноиндустрии. К тому времени сокращение DVD стало привычным, но расшифровывали его теперь иначе: Digital Versative Disc - цифровой многофункциональный диск.

При полном технологическом сходстве со своим предшественником главным его отличием от CD стала возросшая на целый порядок плотность записи информации. Размеры питов уменьшились с 0,83 до 0,4 микрона, а ширина спиральной дорожки - с 1,6 до 0,74 микрона. Таким образом, на одной стороне диска умещалось уже 4,7 гигабайта информации. Но это еще не все.

DVD-диски научились делать: а) двусторонними, б) двухслойными, в)двусторонними и двухслойными одновременно, увеличив полный объем памяти одного диска до 17 гигабайт. Этого вполне хватало, чтобы записать не только "картинку" фильма наивысшего качества, но и звукосопровождение на нескольких звуковых дорожках для создания стереофонического эффекта или озвучивания одновременно на восьми разных языках, демонстрации субтитров на 32 языках, любой из которых пользователь выбирает простым нажатием клавиш на пульте видеопроигрывателя.

КАК ДЕЛАЮТ КОМПАКТ-ДИСКИ

В сущности, процесс массового производства дисков очень напоминает изготовление обычных грампластинок.

Вначале записывающий аудио- или видеоинформацию лазер выжигает в эталонном мастер-диске из очень чистого нейтрального стекла, покрытого пластиком, спираль ямочек-питов. Затем с мастер-диска отливают металлический негатив _- матрицу, с помощью которой штампуют из пластмассы тираж. Впрочем, слово "штампуют" не вполне точное. На самом деле на специальном оборудовании протекает сложный и весьма тонкий процесс литья под давлением. После этого каждый диск с обратной стороны покрывают отражающим лазерный луч слоем металла, который, в свою очередь, защищается слоем лака.

Другой способ - репликация - применяется, если тираж невелик. Он представляет собой простое копирование информации лазерным записывающим устройством на готовом, пустом CD-R или DVD-дисках. Именно этим способом изготовляется контрафактная продукция в подпольных мастерских. Хотя надо признать, что пираты всех стран давно освоили и промышленные масштабы производства. Чтобы записать, а фактически прожечь информацию на диске, необходим не только пишущий дисковод, но и соответствующее программное обеспечение. Самой популярной на сегодня для такого прожигания является программа компании "NERO", которая называется "Nero Burning ROM". По всей видимости, выбирая название программы, создатели не избежали искушения продемонстрировать собственное чувство юмора, поскольку весьма созвучная фраза "Nero`s burning Rome" переводится с английского как "Рим, сожженный Нероном".

Технология изготовления двухслойных DVD несколько сложнее. Первый слой, как и в CD, получают прессованием, а второй, дополнительный полупрозрачный, наносят напылением. При воспроизведении записи считывающий лазер переходит с одного слоя на другой, автоматически меняя фокусировку. У двусторонних дисков, как однослойных, так и двухслойных, металлический отражающий слой находится в центре. Если односторонние DVD вызывают аналогию с бутербродом с маслом и колбасой, то двусторонние двухслойные похожи на сэндвич: отражающий слой ("колбаса") посреди, затем с каждой стороны следуют слои "масла" и "хлеба".

ЧТО НА ЧЕМ ЧИТАЕТСЯ?

Лазерное устройство для считывания информации с компьютерных компакт-дисков называется CD-ROM (Read Only Memory _- память только для чтения). Владельцы первых персональных компьютеров, снабженных блоком CD-ROM, могли не только читать и переписывать записанные на компакт-дисках программы, но и слушать музыкальные записи и даже смотреть видеофильмы, если они были записаны на CD в системе MPEG. Появление компакт-дисков DVD заставило пользователей обзаводиться лазерными проигрывателями нового поколения: фокусировка считывающего лазерного луча была уже иной. Понятно, что владельцы первых CD-плееров были лишены возможности слушать записи, сделанные на DVD.

В первое время на рынке DVD в связи с использованием производителями различных форматов записи происходила некоторая неразбериха. Группы компаний конкурировали в продвижении нескольких отличающихся друг от друга форматов: DVD-RОM, DVD+RW, DVD-RW и CD+RW. Отличия в основном заключались в технологических процессах изготовления дисков и степени совместимости со считывающими устройствами разных поколений. Например, DVD+RW-плеер способен читать практически любые компакт-диски, а компакт-диски DVD-RW лучше других совмещаются с более старыми DVD-плеерами. Впрочем, к настоящему времени противостояние производителей завершилось. Сегодня, приобретая CD или DVD c аудио- или видеозаписью, можно быть уверенным практически на все 100 процентов, что ваш проигрыватель, плеер, если он приобретен не ранее 2000 года, воспримет и прочитает компакт-диск, записанный в любом формате. Имея видеомагнитофон с проигрывателем фильмов, записанных на DVD, нет необходимости приобретать дополнительно CD- или DVD-плеер для аудиодисков. Сближение форматов и стандартов продолжается. Компания "Сони" вообще намерена в самое ближайшее время начать производство DVD, которые читаются стандартным CD-ROM-приводом. Кстати, DVD-проигрыватели последних поколений способны читать и компьютерный формат MPEG-4.

ЧТО БУДЕТ ЗАВТРА?

Производители DVD намерены и дальше увеличивать объем памяти дисков. И на каком-то этапе неизбежно произойдет то, что называется переходом количества в качество. Представьте себе, например, что съемка кинофильма ведется не одной, а несколькими камерами с разных точек. И все эти версии, помимо основной, режиссерской, находятся на диске. Тогда, сидя перед экраном своего домашнего кинотеатра, зритель сможет по желанию переключать планы, наблюдая происходящее "глазами" персонажей _- положительных и отрицательных, ощущая эффект личного участия в происходящих событиях, наблюдая, например, за осадой замка со стороны осаждающих или обороняющихся или с высоты птичьего полета.

Несколько лет назад на отечественном компьютерном рынке появились CD-R-диски "Домашняя библиотека". Первый выпуск содержал 5000 книг самой различной тематики и наименований: детективы и фантастику, словари и справочники, классическую прозу и поэзию, учебники и многое другое. Библиофилы, десятками лет, а то и целыми поколениями собиравшие домашние библиотеки, испытали определенный шок. Сколько томов можно уместить в стандартной двухкомнатной квартире без ущерба собственному существованию и существованию близких? В общем, не более двух тысяч. А на тоненьком диске их в два с половиной раза больше! Но это был не предел. Следующие выпуски содержали 9, 12 и 20 тысяч книг. Правда, это были только тексты _- без рисунков, схем и прочих иллюстраций, требующих большого объема памяти. С появлением DVD очередного поколения этот недостаток будет ликвидирован и любой желающий сможет сделаться обладателем библиотеки из сотни тысяч полноценных, иллюстрированных томов. Некоторые профессиональные читатели, особенно зрелого и старшего возрастов, полагают, что экран компьютера не в состоянии заменить общения с настоящей книгой. Запах бумаги и типографской краски, шелест страниц - для многих без этих составляющих эстетическое наслаждение художественным произведением окажется неполным. Пусть так и будет. Книги должны оставаться книгами. Но век многотомных иллюстрированных энциклопедий, справочников, собраний специальной литературы, возможно, заканчивается. Это не хорошо и не плохо. Это просто прогресс.

БЮРО СПРАВОК

CD-ROM - Compact Disc Read Only Memory - компакт-диск, предназначенный только для чтения.

CD-R - Compact Disc Recordable - компакт-диск одноразовой записи.

CD-RW - Compact Disc ReWritable - компакт-диск для многоразовой записи.

DVD - Digital Versative Disc - цифровой многофункциональный диск.

Nero Burning ROM - программа для лазерного пишущего устройства.

И сливались с густою массою мрака, тяготевшего над ними. Компакт-диск умирал…

(По мотивам: Н.В. Гоголь. Фонарь умирал )

Что такое компакт-диск

Википедия дает такое определение:

«Компакт-диск – оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием CD -дисков стали DVD -диски. Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio ), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM (англ. Compact Disc Read Only Memory , компакт-диск только с возможностью чтения)…».

Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла (золото, серебро, алюминий и др.) и защитным слоем лака, на который наносилась этикетка, представляющая содержание диска.

На внешней поверхности компакт-диска имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности.

В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм.

Масса диска – 15,7 г.

Формат хранения данных на CD , известный как Red Book (« книга»), был разработан компанией Philips . В соответствии с этим форматом на компакт-диск можно записывать звук в 2 канала с 16-битной импульсно-кодовой модуляцией и частотой дискретизации 44,1 кГц. Благодаря коррекции ошибок с помощью кода Рида-Соломона, лёгкие радиальные царапины не влияют на читаемость диска.

Информация записывается на диск в виде спиральной дорожки, состоящей из питов (англ. pit – впадина, «кратер», углубление – , неотражающее пятно на поверхности CD-ROM , представляющее двоичный "0"), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом (англ. land – контактная площадка, контактный участок – , отражающее пятно на поверхности CD-ROM , представляющее двоичную "1"). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Данные с компакт-диска считываются при помощи луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром 1,2 мкм. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует меньшую интенсивность света.

Скорость чтения/записи CD указывается 150 КБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения/записи CD , равную 48 x 150 = 7200 КБ/с (7,03 МБ/с).

Компакт-диски изначально вмещали до 650МБ информации (или 74 минуты звукозаписи). Начиная с 2000 г., всё большее распространение получали диски объёмом 700МБ , позволяющие записать 80 минут аудио.

CD-ROM -ные легенды

…Существует легенда о том, что компакт-диск создали не Philips и Sony , а американский Рассел, работавший в компании Optical Recording . Якобы уже в 1971 г. он продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для «личных» целей, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя 8 лет подобное устройство было «независимо» изобретено компаниями Philips и Sony .

…Вице-президент корпорации Sony Ога (англ. Ohga ), обожавший классическую музыку, считал, что компакт-диск должен быть в состоянии вместить 9-ю симфонию Бетховена (самое популярное музыкальное произведение в Японии в 1979 г., согласно специально проведённому опросу!). В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95% классических произведений. Дальнейшие исследования показали, что 9-я симфония в исполнении берлинского филармонического оркестра под руководством фон Караяна имела продолжительность 66 минут. А наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Фуртвенглера, исполненная на Байрейтском фестивале – 74 минуты. Якобы это и послужило решающим аргументом при принятии решения о первоначальной ёмкости диска – 650МБ информации (или 74 минуты звукозаписи).

…В Philips и Sony до мая 1980 г. не было единого мнения о внешнем диаметре диска. С точки зрения инженеров Sony , был достаточен диаметр в 100 мм, поскольку он позволяет миниатюризировать портативный проигрыватель. От высшего руководства Philips исходила идея сделать диск не более диагонального размера стандартной аудиокассеты (115 мм), имевшей на рынке большой успех. В мае 1980 г. руководители фирм пошли на компромисс и утвердили «окончательный» диаметр диска в 120 мм, ёмкость диска в 74 минуты аудиозаписи и частоту дискретизации в 44,1 кГц.

…Другая легенда гласит, что диаметр диска в 12 см выбран потому, что он соответствует размеру стандартной подложки под голландское …

История взлёта и падения, или Реквием компакт-диску

Компакт-диск (англ. Compact Disk , CD ) был разработан в 1979 г. голландской компанией Royal Philips Electronics совместно с японской Sony . Philips разработала технологический процесс производства компакт-дисков и проигрывателей с головками. Sony усовершенствовала ранее применявшийся в профессиональных цифровых магнитофонах свой способ записи (кодирования сигнала), обеспечивающий безошибочное считывание данных с диска (Pulse Code Modulation , PCM – импульсно-кодовая модуляция сигнала).

«Когда мы начинали, альтернативы не было, – вспоминает Крамер ( Kramer ), руководитель подразделения по оптическим разработкам лаборатории Philips в 70-е гг. XX в. – Попытка привнести цифровой звук в массы была весьма рискованной…».

В 1982 г. началось массовое производство компакт-дисков на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером (Германия). Выпуск первого коммерческого музыкального CD – это был компакт-диск с записью альбома «The Visitors» группы ABBA – был анонсирован 20 июня 1982 г.

Продажи первых CD -проигрывателей начались осенью 1982 г. в Германии, а до рынка США они добрались только весной следующего года.

Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли корпорации Microsoft и Apple Computer . Скалли, возглавлявший тогда Apple Computer , в 1987 г. сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире . И он оказался прав!..

Взлёту популярности компакт-дисков весьма споспешествовало то обстоятельство, что их стали использовать для записи не только музыки, но и любых (!) данных. А тут и все стали оснащаться приводом CD-ROM . Кроме того, широкое распространение получили диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable; CD+R , CD-R ) – для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable ; CD+RW , CD-RW ) – для многократной записи.

Компакт-диск имел оглушительный успех: к 2004 г. мировые продажи дисков CD , CD-ROM , CD-R , CD-RW достигли 30 млрд. штук. К 2007 г. в мире было продано около 200 млрд. CD (на каждого жителя Земли, включая младенцев и стариков, – не меньше 30 дисков!).

Но в 2007 г. начался закат эры компакт-дисков – продажи CD упали на 15%!..

Почти 30 лет компакт-диск возглавлял рынок музыкальных носителей. Но время не стоит на месте! С ростом объёмов информации появляются новые форматы носителей – DVD , , Blu-ray . Многие предпочитают просто « » музыку (или видео) в Интернете и скачать на свой жёсткий диск, чем покупать компакт-диски.

Можно назвать ещё много причин падения популярности компакт-дисков: малый объём CD , и т.д. и т.п.

Честно говоря, на CD давно уже не обращают внимания, – особенно с тех пор, как подешевели , а их объём существенно вырос. Кроме того, позволяет быстро скачивать большие объёмы информации.

Аналитики Gartner считают, что CD утратил свою коммерческую привлекательность – у него не осталось ни преимуществ, ни перспектив, – поэтому звукозаписывающая индустрия должна отказаться от компакт-дисков и вплотную заняться дистрибуцией музыки через Интернет.

Спасти формат CD не смогут никакие новшества и ухищрения, включая предложенный в 2007 г. компанией Walt Disney формат CDVU+ (CD View Plus ), который помимо музыкальных треков может включать другой мультимедийный контент.

Крупнейшая британская компания Linn Products первой отказалась от выпуска домашних и профессиональных CD - , после того как их продажи упали за 2 года на 40%.

1 апреля 2009 г. в Нью-Йорке закрылся крупнейший в мире музыкальный магазин Virgin Megastore . За несколько недель до своего закрытия культовый музыкальный на Таймс-сквер объявил полную распродажу. Но, тем не менее, в не было наплыва покупателей, несмотря на то, что скидки на товары достигали 60%, а сам магазин расположен в центре Манхэттена, где всегда очень многолюдно.

Флагман американской развлекательной индустрии Virgin Entertainment Group заявил, что закроет ещё 5 музыкальных магазинов – в Сан-Франциско, Денвере, Орландо, Голливуде и нижнем Манхэттене. Торговая сеть музыкальной и видеопродукции, некогда основанная на известного своими неординарными проектами миллиардера сэра Брэнсона, не выдержала конкуренции с интернет-рынком. Объём продаж упал с $230 млн. в 2002 г. до $76 млн. в 2008 г.

Итак, Его Величество Компакт-диск умер, да здравствует…

С тех пор как появились такие носители информации, как оптические диски прошло уже более 40 лет. Уже с успехом реализовано тиражирование dvd , формат Blu-Ray всё более завоёвывает мир, но с чего же всё началось?

Немного истории для тех кто интересуется этим вопросом.

Laserdisc (LD)

История создания всем давно известного CD-диска восходит к уже давно ушедшему в прошлое 1970 году прошлого века. Именно в это время кампания Philips разработала прототип стеклянного диска, чтение данных с которого осуществлялось с помощью лазера.

Посмотрите на разницу в размерах Laserdisc (LD) и существующего на настоящий момент диска CD.

Laserdisc не имел существенного успеха на мировом рынке: в основном был распространён в США и Японии, в Европе к нему отнеслись прохладно, а в России лазердиски имеют малое распространение, в основном за счёт коллекционеров — любителей видео. Технологии, отработанные в этом формате, затем были использованы в CD, DVD и Blu-Ray.

Новый формат.

В 1982 году два гиганта электронной промышленности Philips и Sony бросили все научные силы и потенциал на разработку нового формата. Это время ещё нельзя назвать началом эпохи цифровых технологий, но уже тогда были понятны большие перспективы данного направления.

В этом же году под Ганновером началось массовое производство носителей нового поколения. Компакт диск сменил устаревшие виниловые пластинки. С этого момента диски формата CD-DA начали вытеснять аудиозаписи на пластинках и кассетах.

Бетховен и CD.

Очевидцы свидетельствуют, что в Philips и Sony до мая 1980 года не было общего мнения о внешнем диаметре диска. С точки зрения инженеров Sony был достаточен диаметр в 100 мм, поскольку он позволяет миниатюризировать портативный проигрыватель. От высшего руководства Philips исходила идея сделать диск не более диагонального размера аудиокассеты (115 мм), имевшей на рынке большой успех.

Вице-президент корпорации Sony Норио Ога (англ. Norio Ohga), музыкант, в свою очередь полагал, что диск должен быть в состоянии вместить 9-ю симфонию Бетховена. В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95 % классических произведений. Дальнейшие исследования показали, что, например, девятая симфония в исполнении берлинского филармонического оркестра под руководством Герберта фон Караяна имела продолжительность 66 минут. Наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Вильгельма Фуртвенглера, исполненная на байрейтском фестивале — 74 минуты. Это, де, и послужило отправной точкой в геометрии диска.

Красивая история?

Как и в большинстве случаев, красивая история не имеет ничего общего с реальной жизнью. Эта история вышла из-под пера пиарщиков Philips, — считает бывший инженер Philips Кеес Схоухамер Имминк. Реальность же, по его мнению, была иной. Под Ганновером Philips уже подготовил производственную линию по выпуску компакт-дисков на заводе PolyGram. В минимальные сроки можно было запустить производство дисков размером 115 мм. Выпуск дисков размеров 120 мм требовал значительных затрат денег и времени, поскольку был связан с заменой оснастки. По мнению Имминка Sony не захотело смириться ситуацией, что Philips получит преимущество по выходу на рынок.

Как бы то ни было, в мае 1980 года росчерком пера высшего руководства фирм был установлен окончательный размер диска в 120 мм, ёмкость диска в 74 минуты аудиозаписи и частота дискретизации в 44,1 кГц. Все прочие технические параметры пересчитывались исходя из согласованных данных

Почему 44.1 КГц? Почему не 48 КГц?

Почему 44100? Почему не круглое десятичное значение, как, например, 44000, или круглое двоичное значение как 44032? Почему не 32 КГц или 48 КГц?

Выбор частоты 44.1 КГц зависел от частоты дискретизации видеомагнитофонов, используемых в то время для хранения значительного количества цифровых данных. Поскольку в те года записывать на жесткий диск большой объем информации было еще дорого и непрактично, было решено вместо этого использовать видеомагнитофоны, на которых сэмплы записывались как уровни черного и белого(тут самое время вспомнить двоичную систему счисления. Получается аналогия - черный цвет НОЛЬ, белый цвет Единица). А частота дискретизации видеомагнитофонов как раз была равна 44.1 КГц. Что послужило толчком для установки такой частоты в видеомагнитофонах - тема совсем другой статьи и не этого сайта, но она эта так и перешла в определение компакт-диска.

Первые бытовые приводы.

В 1983 году в продаже появились первые проигрыватели компакт-дисков, в 1985 году первые компьютерные приводы CD-ROM. Прошло несколько лет и в 1991 году появились приводы CD-RW для записи болванок CD-R. Первые поколения приводов CD-ROM имели скорость передачи данных 150 Кбайт/с, как и проигрыватели аудио компакт-дисков. Скорости передачи следующих поколений приводов отталкиваются от этого значения и составляют, как правило, числа кратные этому числу. В настоящее время достигнут предел возможной скорости считывания информации для CD-дисков. Максимальная скорость движения CD-диска обозначаемая х52, обеспечивает максимальный поток данных 150 х 52 = 7800 Кбайт/с, выше скорость достигнуть не удалось в силу физических ограничений материала.

1996 год.

Итак, CD-диск в свое время совершил революцию в деле записи и хранения данных. Он вытеснил виниловые пластинки, катушечные магнитофоны, компакт -кассеты. Он не размагничивается, легок, и при большом объеме сохраняемой информации занимает мало места. Но и ему на смену пришел новый формат. 1996 год стал роковым для бурно развивающегося компакт-диска. DVD -ROM. Объем DVD-ROM многократно превысил объем CD при таком же размере болванки. И как не крути, при сравнении цены за мегабайт CD остается в проигрыше. Диск Blu-Ray был представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES ), которая прошла в январе 2006 года. С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьёзный конкурент — альтернативный формат HD DVD. Но в течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray оценив его преимущества на практике.