CD

CD
Illustratives Bild des Artikels Compact Disc
Illustratives Bild des Artikels Compact Disc
Medientyp Optische Scheibe
Kapazität 0,21 bis 0,91  GB , meistens 0,74  GB
Lesemechanismus Laserdiode mit einer Wellenlänge von 780  nm
Entwickelt von Philips , Sony Corporation
Abmessungen Ø 12 cm / 8 cm
Benutzt für CD-Player , HiFi-Systeme , Computer , Videospielkonsolen

Eine CD , die am häufigsten mit dem Akronym CD (kurz für Compact Disc ) bezeichnet wird, ist eine optische Disc , auf der Daten in digitaler Form gespeichert werden .

Die Compact Disc wurde von Sony und Philips entwickelt und ab Dezember 1982 (März 1983 in Frankreich) vermarktet.

Anfang der neunziger Jahre wurde es demokratischer und ersetzte nach und nach analoge Medien ( LP-Schallplatte , Audiokassette ).

Funktionsprinzip

Die CD-Technik basiert auf einer optischen Methode: Ein kohärenter Lichtstrahl ( Laser ) trifft auf die rotierende Scheibe. Unregelmßigkeiten (genannt „  Pits  “, Hohlräume , deren Länge variiert zwischen 0,833 und 3,56  & mgr; m und deren Breite 0,6  & mgr; m ) in der reflektierenden Oberfläche derselben erzeugen binären Variationen . Der reflektierte Strahl wird von einem Sensor aufgezeichnet . Genauer gesagt, wenn der Strahl von der flachen Oberfläche zu diesem Hohlraum gelangt, tritt eine Interferenz auf  : Wenn der Strahl nur auf eine flache Oberfläche trifft, ist die Lichtintensität des zum Sensor reflektierten Strahls maximal und entspricht diesem Zustand dem Binärwert 0; Wenn der Strahl über die Grube läuft , erkennt der Sensor Störungen und die Intensität des empfangenen Signals nimmt ab. Der Binärwert 1 wird dann zugewiesen. Wenn der Laser auf einer solchen Diskontinuität emittiert wird, wird ein Teil der emittierten Lichtstrahlen von der Mulde reflektiert, während der andere Teil von der Ebene reflektiert wird. Es entsteht auch eine Wegdifferenz zwischen diesen beiden reflektierten Strahlen, dh eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Wellen. Jedoch ist die Tiefe des Pits ist sehr spezifisch zu dem dem Laser zum Lesen verwendet, in der Tat ist es λ / 4, wobei λ die Wellenlänge des Lasers. Zwei Wellen, die von einer kohärenten Quelle kommen, gelten als konstruktiv (dh ihre Amplituden addieren sich), wenn die festgestellte Wegdifferenz δ erfüllt: δ = λ · k , wobei k eine relative ganze Zahl ist. Dies ist der Fall, wenn der Laser auf einer Ebene oder einer Mulde reflektiert wird ( k = 0 ). Im Gegenteil, wenn der Strahl an einem hohlen / flachen (oder flachen / hohlen) Durchgang reflektiert wird, wo die in der Mulde reflektierte Welle daher die Tiefe der Grube multipliziert mit zwei (Hin- und Rückfahrt plus Rücklauf), d. H. Eine Entfernung d, zurücklegt = 2 λ / 4 = λ / 2 , der Wert der Wegdifferenz verifiziert: δ = λ ( k + 0,5) , entsprechend einer Wegdifferenz für destruktive Wellen (deren Amplituden sich gegenseitig aufheben). Es ist daher die Intensität des Lichtsignals, das auf der Spur des Speichermediums reflektiert und vom Sensor empfangen wird - das Spannungsschwankungen mit empfangenen Intensitätsschwankungen verknüpft -, das binär codiert ist. Wenn die CD als Medium zum Musikhören verwendet wird (erste Verwendung), wird die Binärinformation von einem Digital-Analog-Wandler in ein analoges Signal umgewandelt .

Seit seiner Gründung dieses Medium durch seine geförderten Erfinder und Musikverleger als bietet eine bessere Klangqualität als andere vorhandene Medien (insbesondere „Vinyl“ Aufzeichnungen ). Diese Eigenschaften sind manchmal umstritten und neue Medien mit höherer Auflösung sind erschienen ( SACD  : Super Audio Compact Disc oder DVD-A : Digital Versatile Disc Audio ). Wir können auch in den 2010er Jahren eine Wiederbelebung der Popularität von Vinylmedien beobachten .

Geschichte

Schaffung

Die CD wurde gemeinsam von den Firmen Philips und Sony Corporation erfunden . Als die beiden Unternehmen 1979 beschlossen, zusammenzuarbeiten, forderte das Projekt, die Lasertische mit den leistungsstärksten Mikrochips auszustatten, die jemals für ein Verbraucherprodukt vermarktet wurden. Die ersten CDs wurden ab Dezember 1982 (März 1983 in Frankreich) vermarktet.

Diese Unterstützung brachte im Vergleich zu den LPs (die selbst im Vergleich zu den 78ern enorme Fortschritte gemacht hatten) erhebliche Fortschritte in Bezug auf Sound und Handling:

In 1980 , die Red Book (in wörtlichem Französisch: „Livre rouge“) bestimmte die technische Eigenschaften der neuen Scheibe und die gemeinsame Nutzung von Patenten zwischen den beiden Konkurrenten: bei Philips dem Design der CD (auf der Grundlage ihrer Erfahrungen mit Laserdisc ) und Linsen, die das Lesen ermöglichen; Sony die Definition des Formats zur Digitalisierung von Musik und die Fehlerkorrekturmethode . Zu den bekanntesten Mitgliedern des Teams zählen Pieter Kramer (Direktor des optischen Forschungslabors von Philips in den 1970er Jahren ) und Kees A. Schouhamer Immink für Philips, Toshitada Doi für Sony und Michel Motro für Hitachi (damals Direktor) des Innovationszentrums der Gruppe).

Die ersten von Philips hergestellten Prototypen hatten einen Durchmesser von 115  mm , eine 14-  Bit- Codierung und eine Dauer von 60  Minuten . Sony bestand darauf, dass wir eine 16-Bit-Codierung und eine Dauer von 74  Minuten verwenden , daher wurde der Durchmesser auf 120 mm erhöht  . Diese Fähigkeit wurde auf Wunsch der gewählten Herbert von Karajan , so dass die langsamere Version der 9 th  Symphonie von Beethoven , dem am aufgezeichnet den Bayreuther Festspielen 1951 unter der Leitung von Wilhelm Furtwängler , fit auf einer einzigen Disc. Sony gab an, dass dies aus den gleichen Gründen auf Ersuchen der Frau seines Präsidenten geschehen sei. Die Wahrheit ist weniger romantisch: Bei der Einführung der Industrieproduktion hätte Philips einen Vorteil dank einer Produktionslinie gehabt, die in der Lage war, diese 11,5- cm- Discs schnell zu liefern  , was nicht zu Sony, der japanischen Firma, passte, die bei der Herstellung von Lesegeräten ins Hintertreffen geraten war. Aus den gleichen Gründen wollte Philips das 10-cm- Format von Sony nicht bevorzugen  . Der Kompromiss war die 12- cm- Scheibe,  die keinem der beiden Hersteller den Vorteil verschaffte und gleichzeitig die Verwendung aller zuvor entwickelten technischen und elektronischen Entwicklungen ermöglichte. Diese Entscheidungen wurden vom Management getroffen und den Experten der technischen Teams auferlegt.

Eine Scheibe mit 12  cm Durchmesser hatte daher eine theoretische Spielzeit von 74 Minuten und 30 Sekunden. Zu diesem Zeitpunkt war die maximale Aufnahmezeit in der Praxis auf 72 Minuten begrenzt, da die ersten Medien für das digitale Audio- Mastering Videokassetten im U-matic- Format waren , für die dies die maximale Aufnahmezeit war. Die längste Version von Beethovens Symphonie hätte ohnehin vor 1988, als neue Medien für das digitale Mastering eingeführt wurden, keinen Platz auf einer CD finden können .

Philips und Sony gaben Ende August 1982 bekannt, dass sie bereit sind, ihr neues Produkt herauszubringen, und begannen im Herbst mit dem Verkauf. Die industrielle Produktion begann am 17. August 1982 in Langenhagen bei Hannover ( BRD ). Die ersten produzierten Alben waren An Alpine Symphony von Richard Strauss ( Herbert von Karajan mit den Berliner Philharmonikern ) und The Visitors ( ABBA ). Die erste Platte wurde verkauft Japan auf 1 st zusammen mit der Album November 1982 52nd Street von Billy Joel . In Europa wurde im März 1983 der erste CD-Player veröffentlicht.

Zu Beginn des CD-Marketings wurde für die drei Hauptaufzeichnungsphasen (theoretisch auf jeder im Handel erhältlichen CD angegeben) zwischen analogen (A) oder digitalen (D, für digitale ) Prozessen unterschieden :

Ein Ersatz für die LP-Platte

Der Erfolg der CD ist allmählich, zumal die Aufnahmeindustrie beschlossen hat, den Verkaufspreis gegenüber der LP um 60 bis 70% (in Frankreich) zu erhöhen, und dass die ersten Wiedergabegeräte ebenfalls hohe Kosten verursachen (1983 höher) als der monatliche Mindestlohn in Frankreich und 1988 begannen wir Modelle zu sehen, die etwa 50% des monatlichen Mindestlohns kosteten ), die ursprünglich auf das Album The Visitors von ABBA ( PolyGram , Philips Label ) und eine Aufnahme von Richard Strauss 'beschränkt waren. Alpensinfonie unter der Leitung von Karajan. Tatsächlich wurde die CD in den frühen Tagen hauptsächlich für ein Medium verwendet, das klassischen Musikliebhabern vorbehalten war , dank der Klangqualität, die sie bietet. So werden von Philips rund 200 hauptsächlich klassische Titel produziert. Es war die Vermarktung des Albums Brothers in Arms durch die Gruppe Dire Straits (erstes vollständig digitales Album) im Jahr 1985, die die CD demokratisierte: Das Album verkaufte sich mehr als eine Million Mal. Es besteht kein Zweifel mehr, dass die CD das Klangmedium der Zukunft zu sein scheint.

Bereits 1986 verkauften sich Laser-Plattenspieler besser als andere, und 1988 übertrafen die CD-Verkäufe die von Schallplatten. In Frankreich erfolgt die Demokratisierung der CD durch die Aktivitäten unabhängiger Verlage wie NTI (David Mufflarz) und Christian Brunet (Levitan SA - CD One Music). Dieser Independent arbeitet als erster am „Back-Katalog“ und damit an einem vernünftigen Verkaufspreis, während eine CD immer zu Preisen angeboten wird, die nur die Elite der Öffentlichkeit motivieren können. Auf diese Weise erscheinen sehr billige Sammlungen im Massenvertrieb, wo die von den Majors verkauften CDs übermäßig teuer sind. Ab 1991 wurden Schachteln mit zehn CDs für weniger als 90 Franken (13,72 Euro) verkauft. Diese Sammlung ("Classic Romance") wird in den Ferien zum Jahresende in weniger als einem Monat über 2,5 Millionen Mal verkauft. Diese Preispolitik wird den Verkauf von CD-Playern in Frankreich explodieren lassen .

Die CD war sehr erfolgreich und ersetzte schnell Schallplatten als musikalisches Medium, insbesondere dank der folgenden Eigenschaften:

CD-R (CD - Rohlinge zu brennen) hat die gleichen Abmessungen und kann zum Speichern von Daten verwendet werden , Red Book (der den Standard für Audio - CDs definiert, wie beispielsweise 44,1  kHz der Frequenz Abtasten und 16-Bit Auflösung). Es wird unterschieden zwischen PC-CD-Rs , die für die Verwendung mit einem in einen PC eingebauten Brenner ausgelegt sind , und Audio-CD-Rs , die speziell für eigenständige Heimrekorder entwickelt wurden (die keine PC-CD-Rs abspielen können ). Sie sind außerdem teurer, da ein Prozentsatz für die Lizenzgebühren berücksichtigt wird, die an SACEM in Frankreich oder SABAM in Belgien überwiesen werden .

Compact Disc ist eine eingetragene Marke der niederländischen Firma Koninklijke Philips Electronics NV. Letztere lehnt die Verwendung der Marke für kopiergeschützte Audio-Discs ab.

Physikalische Details

Compact Discs bestehen aus einem 1,2 Millimeter dicken Polycarbonat- Wafer, der mit einer dünnen Aluminiumschicht bedeckt ist (ursprünglich mit einer Goldschicht und ist bei langlebigen Discs immer noch der Fall), die durch einen Lackfilm geschützt ist. Dieser Film kann auch gedruckt werden, um die Disc zu veranschaulichen. Die Drucktechniken sind Offset- und Siebdruck . Die verschiedenen Schichten werden von der Maschine im flüssigen Zustand um den Umfang des Scheibenzentrums abgeschieden und durch Zentrifugalkraft über die Oberfläche verteilt , um eine gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten.

Die Informationen auf einer Standard-CD sind auf einer aus Polycarbonat geformten Spiralzellenspur codiert. Jede Zelle misst ungefähr zwischen 125  nm (0,125  um ) und 500  nm in der Breite und zwischen 833  nm und 3,5  um in der Länge. Der Abstand zwischen den Spuren beträgt 1,6  um . Um Ihnen eine Vorstellung von den Abmessungen zu geben, hätte eine Zelle die Größe eines Sandkorns, wenn die Scheibe auf ein Fußballstadion skaliert würde. Die Spirale beginnt fast in der Mitte der Scheibe und endet am Umfang, wodurch verschiedene Scheibengrößen möglich sind.

Eine CD wird durch eine Leselaserdiode von 780  nm in Wellenlänge durch die Polycarbonatschicht (1,04 Fleckdurchmesser  & mgr; m ). Der Tiefenunterschied zwischen einer Zelle (hohl) und der flachen Oberfläche (Höcker) beträgt ein Viertel der Wellenlänge des Lasers, was eine Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge zwischen einer Reflexion des Lasers in einer Zelle und ermöglicht auf der ebenen Fläche. Die durch diese Reflexion verursachte destruktive Interferenz verringert die Intensität des in einer Zelle reflektierten Lichts im Vergleich zu einer Reflexion auf der flachen Oberfläche. Durch Messen dieser Intensität mit einer Fotodiode können wir die Daten auf der Disc lesen.

Einbrüche und Unebenheiten repräsentieren keine "Nullen" und "Einsen" in binären Informationen. Es ist der Übergang von einer Mulde zu einer Erhebung oder von einer Erhebung zu einer Wanne, der eine "1" anzeigt. Wenn es keine Bump-Pit gibt, ist es eine „0“. Dies wird als "Front" bezeichnet.

Diese Daten werden dann der EFM - Verarbeitung ( Eight-to-Fourteen Modulation ) unterzogen, die beim Codieren der digitalen Audiodaten in digitale Daten für Audio-CD verwendet wird, um die digitalen Roh-Audiodaten zu erhalten.

Herstellungsverfahren

Die industrielle Herstellung einer CD erfolgt in verschiedenen Phasen: Eine auf diese Weise hergestellte CD gewährleistet eine Langlebigkeit in der Größenordnung von einem Jahrhundert, wenn sie sorgfältig gelagert und gehandhabt wird. Im Vergleich dazu hat eine CD-R aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Lichtstrahlen eine Lebensdauer in der Größenordnung von einem Jahrzehnt.

Premastering

Das Pre-Mastering entspricht der Transkription der Client-Informationen auf ein neunspuriges Band, die eine Fehlerkorrekturphase durchläuft , und der Formatierung der Dateien im ISO 9660- Format bei einer CD-ROM .

Die wesentliche Funktion der Vormatrixierung ist die Berechnung des Detektorcodes und des Korrekturcodes . Diese Codes sind in 288  Bytes enthalten, die an 2 KB Informationen plus Synchronisations- und Headerinformationen angehängt sind  . Dieser Prozess hilft, Übertragungsfehler zu vermeiden.

Sobald dieser Schritt abgeschlossen ist, werden die einzugebenden Daten nicht mehr geändert.

Erstellen der Array-Festplatte

Die Erstellung der Matrixscheibe, auch Glasmatrix genannt, entspricht der Kennzeichnung von Daten auf einer Glasscheibe.

Ausgangspunkt der Matrixscheibe ist ein hochglanzpoliertes Glas, dessen Oberflächeneigenschaften denen eines astronomischen Spiegels sehr ähnlich sind . Diese Glasplatte ist mit einem lichtempfindlichen Substrat bedeckt, das als lichtempfindliches Harz bezeichnet wird. Das Abdecken der Platte durch einen Spinnprozess (Zentrifugalabscheidung) sorgt für eine absolut flache und gleichmäßige Schicht mit einer Dicke von 120  nm . Die Dicke dieser Schicht bestimmt die Tiefe der Vertiefungen.

Die Aufzeichnung der Daten erfolgt mittels einer Vorrichtung, die einen Laserstrahl aussendet, der gemäß den übertragenen Informationen aktiviert und deaktiviert wird. Der so modulierte Radius markiert die lichtempfindliche Schicht der Glasplatte.

Die Glasscheibe wird dann in ein Entwicklungsbad gegeben. Die durch den Strahl veränderten Stellen werden gewaschen, wodurch die ersten Vertiefungen sichtbar werden.

Nach dem Trocknen der Matrixscheibe folgt die Verdampfung einer dünnen Silberschicht von 100  nm unter Vakuum . Zu diesem Zeitpunkt kann die Matrix-Disc von einem speziellen Player gelesen werden, mit dem die Qualität der Aufnahme überprüft werden kann.

Galvanisierung

Das Verzinken ist ein Vorgang, bei dem aus der Glasmatrix eine Matrix erzeugt wird.

Die Glasmatrix wird in einem galvanischen Bad eingetaucht, die eine Anode aus Nickel . Die Silberschicht der Glasmatrix wird in eine Kathode umgewandelt . Der so erzeugte Strom bewirkt, dass sich die Nickelionen auf der Anode bewegen und die Glasplatte allmählich mit einer Nickelschicht bedecken.

Die Trennung der Nickelschicht von ihrem Glasträger zerstört diesen. Wenn in dieser Phase des Betriebs die Qualitätsstandards nicht eingehalten werden, muss der gesamte vorherige Prozess wiederholt werden.

Die Nickelschicht, eine Kopie, die direkt aus der Glasmatrix entnommen wurde, wird als "Original" oder "Vaterkopie" bezeichnet: Es handelt sich um eine negative Reproduktion des Originals. Um zu vermeiden, dass dieses Original verloren geht, erstellen wir eine Kopie namens "Mutterkopie", die dann zum Drucken der Untermatrizen verwendet wird.

Die Sub-Dies sind wie das Original Negative und werden verwendet, um die Daten während ihrer Herstellung auf die Kunststoffscheiben zu drucken. Sie sind in der Mitte perforiert und auf der Rückseite poliert. Die Qualität der Rückseite der Matrix hat einen großen Einfluss auf das Rauschen, das von den Fotorezeptoren von CD-ROM-Laufwerken wahrgenommen wird. Die maximale durchschnittliche Rauheit beträgt 600  nm . Wie bei der Luft ist die Sauberkeit des Wassers wichtig für die endgültige Qualität des Produkts.

Massenproduktion

Die Massenproduktion von CDs kann durch Spritzgießen oder Druckformen erfolgen. Das erste Prinzip besteht aus Injizieren von Flüssigkeit Polycarbonat in die Matrix; Die zweite Methode basiert auf dem Drucken der Küvetten in der noch heißen Scheibe durch Drücken .

Polycarbonat wurde bei der Entwicklung von CDs aufgrund seiner Eigenschaften wie optische Reinheit, Transparenz und konstanter Brechungsindex ausgewählt .

Bei den so erhaltenen Scheiben ist die Oberfläche durch die Daten markiert und dann durch eine Aluminiumschicht von 40 bis 50 nm metallisiert  . Dazu wird das Aluminium in einem Vakuumraum zerstäubt und setzt sich langsam auf der Scheibe ab. Die Zerstäubung wird durch Erhitzen oder Kalt durch einen Kathodensputterprozess erhalten.

Die so abgeschiedene Aluminiumschicht wird schließlich durch Aufbringen eines Schutzlacks unter Verwendung des Abscheidungsverfahrens durch Zentrifugation geschützt. Der Lack wird so zu einer gleichmäßigen Schicht von 10  um Dicke.

Vor dem Verpacken wird nach dem Prinzip des Siebdrucks ein Etikett auf den Lack gedruckt .

Es gibt auch CDs mit einer schwarzen Unterseite.

Verpackung

CDs werden üblicherweise durch Standard- Plastikhüllen geschützt . Dieses Material ist zwar zerbrechlich (sehr kratzempfindlich, Risse treten auf, wenn Sie darauf drücken, und bei Verwendung der Laschen, die das Öffnen des Gehäuses ermöglichen), wurde aufgrund seiner optischen Eigenschaften ausgewählt. Sehr transparent, ermöglicht es die Erstellung einer attraktiven Box, in die Sie ein Blatt oder eine Broschüre schieben können, um die Präsentation zu verbessern.

Es gibt auch Fälle, die für CD-Maximal- Singles doppelt so dünn sind (insbesondere in Großbritannien und Deutschland ), sogenannte „  schlanke  “ Hüllen oder sogar Doppelhüllen für Doppelalben oder sogar mehr von verschiedenen Baugruppen. Es gibt auch Taschen aus Papier oder Pappe (oft als Digipack bezeichnet ). Einige Alben hatten eine Hülle aus anderen Materialien ( Glas , Metalle , Holz , Recyclingkarton  usw. ) im Falle einer limitierten Auflage oder Werbung im Zusammenhang mit der CD.

Audio Format

Das als Red Book- Standard bekannte Datenformat wurde von Dutch Electronics der Philips-Gruppe entwickelt, die die Rechte an der CDDA und das auf den Discs angezeigte Logo besitzt. In technischer Hinsicht ist dies eine in PCM codierte Stereospur mit einer Auflösung von 16 Bit (lineare Amplitude, ohne logarithmische Komprimierung hoher Amplituden) mit einer Abtastrate von 44,1  kHz .

Probenahme

Die Abtastwerte werden dann in Rahmen gruppiert , wobei jeder Rahmen sechs Stereoabtastwerte (6 × 2 × 16 Bits = 192 Bits oder 24 Bytes) plus 8 Fehlerkorrekturbytes und 1 Byte Subcode enthält , d. H. Insgesamt 33 Bytes pro Rahmen . Der Korrekturcode wird hinzugefügt, um die Wiedergabe einer Disc mit mäßigen Verschmutzungen oder Kratzern zu ermöglichen. Dies sind zwei Reed-Solomon-Codes in einer Reihe und eine Datenverschachtelung, die zwischen den beiden Codierungen durchgeführt wird.

Das Subcode- Byte wird verwendet, um acht Steuerkanäle zu bilden (jeder Kanal hat eine Bitrate von 7,35  kb / s ). Allein auf der Standard-CD werden die ersten beiden Kanäle verwendet und dienen dazu, den Beginn der Spuren, die Zeit und die Vorlaufzeit anzuzeigen Hervorhebung , Kopierberechtigung, Anzahl der Kanäle ( Stereo oder Quadraphonik , aber obwohl das Quadraphonik-Anzeigebit im Standard vorhanden ist, ist nicht definiert, wie diese zusätzlichen Kanäle codiert werden sollen, und es wird daher nicht verwendet), werden die anderen sechs Kanäle in Erweiterungen verwendet wie CD + G (ermöglicht das Einfügen von Texten für Karaoke ) oder CD-Text (Name der Titel, Autoren, Interpreten).

Die Abtastrate von 44,1  kHz wird von einem Verfahren zum digitalen Umwandeln eines Audiosignals in ein Videosignal für die Videoaufzeichnung übernommen , das das einzige Medium mit ausreichender Bandbreite war , um die erforderliche Datenmenge aufzuzeichnen. Digitale Audioaufzeichnung. Diese Technologie kann sechs Samples (drei pro Kanal in Stereo) pro horizontaler Zeile speichern. Ein NTSC -Videosignal hat 245 verwendbare Zeilen pro Bild und 59,94 Felder pro Sekunde, die mit 44.056 Abtastwerten pro Sekunde arbeiten. Ebenso hat ein PAL- oder SECAM -Videosignal 294 Zeilen und 50 Felder, wodurch 44.100 Abtastungen pro Sekunde geliefert werden können. Dieses System könnte ferner 14-Bit-Abtastwerte mit Fehlerkorrekturen oder 16-Bit-Abtastwerte ohne Fehlerkorrektur speichern.

Zwischen Philips und Sony gab es eine lange Debatte über die Frequenz und Auflösung der Abtastung: Philips bevorzugte die in Europa verwendeten 44,100  kHz und eine 14-Bit-Auflösung (das niederländische Unternehmen hat bereits 14-Bit- DACs entwickelt ), während Sony die In Japan und den USA werden 44,056  kHz verwendet, was einer Auflösung von 16 Bit entspricht. Aus diesem Grund waren die ersten CD-Decks mit 14-Bit-DACs (TDA1540s) ausgestattet, wobei Philips einen Weg gefunden hatte, sie in 16-Bit-4 × Oversampling zu verwenden: Der DAC arbeitete daher mit 176,4  kHz anstelle von 44,1  kHz und war vorausgegangen durch einen digitalen Filter. Diese viermal höhere Frequenz ermöglichte es, ein Tiefpassfilter mit einer viel allmählicheren Steigung als bei konkurrierenden DACs zu haben. Das Verhalten bei Frequenzen nahe 20.000  Hz war linearer mit weniger Phasendrehung und der Klang war umso reiner.

Logische Struktur

Eine Audio-CD wie eine CD-R besteht nach dem Orange Book aus drei Bereichen, die den Informationsbereich bilden :

Area Lead-In Der Lead-In-Bereich enthält Informationen, die den Inhalt des Mediums beschreiben (diese Informationen werden im Inhaltsverzeichnis , Inhaltsverzeichnis, gespeichert ). Der Einführungsbereich erstreckt sich von Radius 23  mm bis Radius 25  mm . Programmbereich Der Programmbereich enthält die Daten und beginnt bei einem Radius von 25  mm und erstreckt sich bis zu einem Radius von 58  mm . Der Programmbereich kann maximal 99 Titel (oder Sessions) mit einer Mindestlänge von 4 Sekunden enthalten. Lead-Out - Zone Der Lead-Out-Bereich enthält keine Daten (Stille für eine Audio-CD) und markiert das Ende der CD. Sie beginnt bei einem Radius von 58  mm und muss mindestens 0,5  mm dick sein (radial). Die Auslaufzone muss daher mindestens 6.750 Sektoren enthalten, dh 90 Sekunden Stille bei minimaler Geschwindigkeit (1X).

Die CD-Spezifikationen empfehlen eine lineare Geschwindigkeit von 1,22  m / s (d. H. 500  U / min, wenn die Laserdiode nahe der Innenkante der reflektierenden Oberfläche und 200  U / min an ihrer Außenkante verläuft) und einen Abstand zwischen den Spuren von 1,59  um . Dies entspricht einer CD-ROM (74  min ) mit einem Durchmesser von 120  mm und einer Datenkapazität von 650  MiB (682  MB ).

Um Abweichungen bei der Herstellung der Träger zu ermöglichen, besteht jedoch eine Toleranz in der Dichte der Schienen. Durch die absichtliche Herstellung von Discs mit höherer Dichte können Sie die Kapazität erhöhen und die CD-Spezifikationen sehr genau einhalten. Mit einer linearen Geschwindigkeit von 1,197  m / s und einem Abstand zwischen den Spuren von 1,497  µm wird eine neue maximale Kapazität von 737 MB (80  min ) erreicht  . Obwohl diese Discs geringfügige Abweichungen in der Herstellung aufweisen, werden sie von den meisten Spielern gelesen und nur von einer sehr kleinen Anzahl von Spielern abgelehnt.

Es gibt 99- minütige beschreibbare Discs  , eine Kapazität, die durch Erhöhen der Dichte der Spuren erhalten wird. Dies ist jedoch ein Nischenmarkt (aufgrund der Probleme, die über 80  Minuten hinaus auftreten ). Die maximale Kapazität, die eine Disc gemäß den CD-R-Spezifikationen selbst bewerben kann, beträgt höchstens 80  Minuten . Außerdem sind Zeitmarkierungen zwischen 90 und 99  Minuten auf Discs normalerweise reserviert, um dem Player anzuzeigen, dass er den Anfang der Disc und nicht das Ende liest. Beide Probleme hängen von den Disc-Herstellern, Rekordern und der Brennsoftware ab .

Eine andere Technik zum Erhöhen der Kapazität einer Disc besteht darin, in die Präambel und das Ende der Disc zu schreiben, die normalerweise die Grenzen der Disc anzeigen sollen. Dies verlängert die Kapazität um ein oder zwei Minuten, kann jedoch zu Wiedergabeproblemen führen, wenn das Ende der Disc erreicht ist.

Eine Stunde unkomprimierte Stereomusik bei 16-Bit-Abtastung bei 44,1  kHz belegt 635  MB Daten (64,4  Minuten belegen 682  MB und 74  Minuten 783  MB , 747  MB ).

Eine Stunde Musik mit 192  kbit / s wird um 7,35 komprimiert (Stereo-Joint, 16-Bit-Sampling bei 44,1  kHz ) und belegt 86,4  MB Daten. Diese Komprimierung ermöglicht 8,53  Stunden auf der 80-  Minuten-  Unterstützung (512  Minuten ).

Langlebigkeit

Industrielle (gepresste) Audio-CDs haben eine ursprünglich angekündigte Lebensdauer zwischen 50 und 200 Jahren. Analysen des National Metrology and Testing Laboratory (Frankreich) zeigen jedoch, dass die Lebensdauer gebrannter CDs (CD-Rs) unter den Archivierungsbedingungen für das Medium und den Brenner erheblich geringer ist. Die Ursachen für Scheibenfäule  (en) liegen hauptsächlich in der Migration von Tinten oder Lösungsmitteln durch die dünne Dicke der Platte zwischen der Fläche der Einträge der reflektierenden Schicht auf der Aufzeichnung.

Typen

In Rainbow Books sind mehrere CD-Formate aufgeführt . Hier ist eine nicht vollständige Liste:

CD-Audio-Wiedergabegeräte sind nicht für die Wiedergabe von CD-ROMs ausgelegt. Umgekehrt können CD-ROM-Laufwerke auch Audio-CDs lesen. Es gibt auch "Hybrid" -CDs, die Audioinformationen (von einem Audioplayer lesbar) und Informationen anderer Typen (Text, Video, Bilder  usw. ) enthalten, die von einem CD-ROM-Laufwerk (CD im gemischten Modus und CD Extra oben erwähnt) gelesen werden können ).

In jüngerer Zeit, mit dem Aufkommen der MP3-Audiokomprimierungsmethode ( MPEG-1/2 Audio Layer 3 ), sind Audioplayer entstanden, die MP3-Titel auf einer CD-R (W) abspielen und wie eine herkömmliche Audio-CD abspielen können. entwickelt wurde. Der Vorteil des MP3-Formats besteht darin, dass es 4,41 bis 11-mal mehr Musik speichern kann als auf einer Audio-CD, wobei die Klangqualität je nach Bitrate, mit der die Disc / der Song komprimiert wurde, mehr oder weniger merklich beeinträchtigt wird. Es ist möglich, bis zu 176-mal zu komprimieren, wobei die Qualität stark beeinträchtigt wird.

Nun ist die Audio-CD (Hardware) verkauft viel weniger, vor allem durch das Auftreten zu Beginn des XXI ten  Jahrhundert andere Medienspeicher und Wiedergabegeräte leichter, kompakte, mehr Kapazität (tragbare Lesegeräte mit integriertem Flash - Speicher ), und zur gleichen Zeit die Erweiterung des Internet-Netzwerks, die die Verbreitung in entmaterialisierter Form ermöglicht (zunächst geheim, dann schrittweise über legale Vertriebsplattformen, wobei Songs oder Alben ganze Downloads oder sofortiges Anhören angeboten werden ).

Anmerkungen und Referenzen

Anmerkungen

  1. Die Albumcover wiesen in den letzten Jahren auch auf diese Akronyme hin und endeten diesmal logischerweise mit dem Buchstaben "A" , da das Medium selbst notwendigerweise analog war:
    • AAA (gilt immer für die ersten LPs vor digitalen Tonbandgeräten);
    • ADA oder DDA bei digitalen Aufnahmen auf LPs.

Verweise

  1. Compact Disc , seine Derivate Compact Disc Rewritable und Compact Disc Recordable und alle ihre Varianten sind eingetragene Marken von Koninklijke Philips Electronics NV
  2. Nicolas Treps, Fabien Bretenaker, Der Laser: 50 Jahre Entdeckungen , EDV-Wissenschaften , 2010.
  3. Physik-Terminal-Physikkurs.
  4. "Angesichts der rückläufigen CD feiert die Schallplatte ein Comeback" , Numerama , 9. Januar 2009.
  5. (in) Shannon, Beethoven und die CD , Kees A. Schouhamer Immink , IEEE Information Theory Newsletter, Dezember 2007.
  6. "  Philips CD100  " , auf Tryphonblog ,10. März 2016(abgerufen am 11. Januar 2021 )
  7. Christian Brunet führt diese erste Operation für die Carrefour- Gruppe durch .
  8. Siehe Miller-Codierung .
  9. Siehe Pulscodemodulation (PCM Englisch) und PCM Adapter  (en) .
  10. (2 Kanäle × 16 Bit × 44.100  Hz ) / 1000> (1411,2  kbit / s × 3600  s ) / 8000> 635  MB erzeugt 60  Minuten unkomprimierte Musik.
  11. 1411,2 / 192 = 7,35, was der Komprimierung von 192  kbit / s entspricht .
  12. (2 Kanäle × 16 Bit × 44.100  Hz ) / 1000> 1411,2 / 7,35 Komprimierung> (192  kbit / s × 3600  s ) / 8000> 86,4  MB macht 60  Minuten komprimierte Musik 7,35-mal.
  13. 737  MB / 86,4 = 8,53  Stunden pro CD bei 192  kbit / s .
  14. 8,53 Stunden × 60 = 512 Minuten pro CD bei 192  kbps .
  15. Langlebigkeit von CDs auf LNE .
  16. "  Wie Ihre CDs langsam in Ihren Schränken verrotten  " , auf Site-LeVifFocus-FR ,15. Februar 2017(abgerufen am 10. April 2021 )
  17. (en) Super-Bit-Mapping - Direktkonvertierung (ISC-Spezifikationen SA-CD) auf daisy-laser.com .
  18. 1.411 / 320 = 4,41.
  19. 1411/128 = 11.
  20. 1.411 / 8 = 176.

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Externe Links