Płyty audio CD
| Dźwięk cyfrowy na płycie kompaktowej (CDDA) | ||
|---|---|---|
 CD-A | ||
| Facet | Dysk optyczny | |
| Kodowanie | 2 kanały audio LPCM , każdy próbkowany przy 44,1 kHz i 16 bitach | |
| Magazynowanie | Zwykle do 80 minut | |
| Czytanie | Wiązka lasera półprzewodnikowego o długości fali 780 nm ( podczerwona i czerwona ) pada na jej powierzchnię | |
| Wymiary | Średnica zwykle 12 centymetrów | |
| Posługiwać się | cyfrowe przechowywanie dźwięku | |
Compact Disc Digital Audio lub CDDA (po hiszpańsku „ płyta kompaktowa z cyfrowym dźwiękiem”) to rodzaj płyty kompaktowej przeznaczonej do przechowywania dźwięku w formacie cyfrowym . Zaczęła być sprzedawana w 1982 roku przez firmy Philips i Sony . Był to pierwszy cyfrowy optyczny system zapisu . Znany jest również jako CD-A .
Dzięki formatowi CD-A miał on przezwyciężyć ograniczenia konwencjonalnych formatów, stając się pierwszym systemem odtwarzania dźwięku , który prawie nie pogarsza się w trakcie użytkowania, ponieważ można go odtwarzać w kółko, bez utraty jakości dźwięku.
Tak zwany dokument Czerwonej Księgi definiuje standard dla płyt CD-A. Należy do zestawu standardów znanego jako Rainbow Books , który zawiera specyfikacje techniczne dla wszystkich formatów rodziny płyt kompaktowych. Pierwsze wydanie Czerwonej Księgi zostało opublikowane w 1980 r. przez firmy Philips i Sony i zostało przyjęte przez Komitet ds. płyt Digital Audio Disc i ratyfikowane zgodnie z normą IEC 908. Standard nie jest swobodnie rozpowszechniany i musi być licencjonowany przez firmę Philips.
Specyfikacje
CDDA należy do rodziny płyt kompaktowych ; ta rodzina obejmuje również CD-ROM , CD-R i CD-RW (każdy z tych formatów ma swój własny standard). Ma średnicę 120 milimetrów (choć w sprzedaży były też płyty CD o średnicy 80 milimetrów). Dźwięk nagrywany jest w formacie cyfrowym , zakodowanym w systemie PCM z częstotliwością próbkowania 44 100 próbek na sekundę i dwukanałowym ( dźwięk stereofoniczny ), z cyfrową rozdzielczością kwantyzacji 16 bitów na kanał (co pozwala na uzyskanie zakresu dynamiki 96dB ) . Ze względu na częstotliwość 44 100 próbek na sekundę, zgodnie z twierdzeniem o próbkowaniu Nyquista-Shannona , format ten umożliwia odtwarzanie częstotliwości do 22,05 kHz, nieco powyżej górnej granicy ludzkiego słuchu. Standardowa pojemność CD-A to 74 i 80 minut, przy czym 90 i 99 minut również są trudne do znalezienia i nie są kompatybilne ze wszystkimi odtwarzaczami. Są też dyski optyczne o nieco mniejszej średnicy (80 mm), które pozwalają na nagranie 21 minut dźwięku.
Nagrywanie i odtwarzanie
Wszystkie urządzenia do odczytu lub nagrywania płyt CD mają dwa silniki:
- Silnik obrotowy dysku, w którym utrzymywana jest stała prędkość liniowa (w języku angielskim stała prędkość liniowa lub CLV ). Ta prędkość wynosi 1,3 m/s. Oznacza to, że w każdej sekundzie czytnik skanuje odcinek o długości 1,3 metra. To, że prędkość liniowa jest stała, oznacza, że prędkość obrotowa dysku nie jest jednolita. Gdy głowica odczytująco-zapisująca znajduje się blisko krawędzi, silnik obraca dysk wolniej niż gdy znajduje się w pobliżu środka. Odtwarzanie lub nagrywanie odbywa się od środka, gdzie prędkość kątowa wynosi 500 RPM ; w kierunku peryferii, gdzie jest 200 obr./min.
- Drugi silnik przesuwa diodę laserową na całej szerokości dysku. Długość fali lasera w powietrzu wynosi zwykle 782 nanometrów .
Kopie handlowe
Komercyjne płyty CD-A są nagrywane w dwuetapowym procesie:
- Pierwszy etap polega na nagraniu płyty wzorcowej , która jest wykonywana na polerowanym krążku szklanym pokrytym cienką warstwą światłoczułego materiału . Wiązka lasera o dużej mocy odparowuje małe fragmenty materiału pokrywającego szkło, pozostawiając ślady. Następnie dysk jest atakowany chemicznie i tam, gdzie zostały utrwalone ślady, powstają małe dziury: „doły” ( w języku angielskim doły ) i „doliny” ( ląd ).
- Drugi etap polega na nagraniu krążka stemplującego , który stempluje kopie komercyjne, śledząc wypukłości krążka wzorcowego.
Nagrywanie optyczne
Nagrywarki CD-Audio (które nie są używane do nagrywania płyt komercyjnych) podlegają innym procesom, w których płyta nie jest przetwarzana chemicznie, lecz podlega unikalnemu procesowi cyfrowego zapisu optycznego .
Płyta kompaktowa to płyta o grubości 1,2 mm pokryta odblaskową warstwą aluminium i podstawą z poliwęglanu. Wiązka laserowa będzie działać na tę powierzchnię i wygrawerować otwory. Po zarejestrowaniu informacji jest ona chroniona nową warstwą akrylu złożoną z lakierów i tworzyw sztucznych, które zapobiegają wymazywaniu śladów (studzienek i dolin) (jeśli luki są wypełnione) lub tworzeniu nowych.
Podczas nagrywania wiązka lasera podczerwonego emitowana jest w kierunku zwierciadła znajdującego się w głowicy, a światło odbite od zwierciadła przechodzi przez soczewkę i jest skupiane w punkcie na podstawie z poliwęglanu. To skupione światło rejestruje dziury, które kontrastują z obszarami, w których nie ma dziur.
Punkty (zarówno lądy , jak i zagłębienia ) mają głębokość 0,6 mikrometra . Punkty te konfigurują rodzaj kodu Morse'a, który będzie reinterpretowany w fazie odtwarzania podczas konwersji cyfrowo-analogowej . Są one rejestrowane w pojedynczej spirali (w której można zintegrować 99 ścieżek, przy czym odstęp pomiędzy ścieżkami ma szerokość 1,6 mikrometra). Spirala zaczyna się po wewnętrznej stronie dysku (w pobliżu środka), a kończy na zewnątrz.
Reprodukcja optyczna
Odczyt optyczny jest stosunkowo prosty. Podczas odtwarzania, gdy wiązka lasera uderza w odblaskową warstwę aluminium, światło jest odbijane, rozpraszane i przekierowywane przez szereg soczewek i luster do fotodiody odbiorczej .
Ta fotodioda jest w stanie zinterpretować sygnał cyfrowy. Wynika to z faktu, że światło docierające do doliny jest odbijane i przesunięte w fazie o pół okresu w stosunku do światła dochodzącego z półki ( lądu ), która jest rozproszona. Pozwala to fotodiodzie na konwersję informacji optycznej na kod binarny:
- Wartość 0 jest nadawana zarówno sekwencji rzutów ( lądy ), jak i sekwencji nieosiągnięć ( doły ).
- Wartość 1 jest podawana w przypadku zmiany powierzchni w dowolnym kierunku: zarówno ze studni do doliny, jak iz doliny do studni.
Po zinterpretowaniu sygnału cyfrowego jest on przesyłany do przetwornika cyfrowo-analogowego , który przekształca sygnał cyfrowy na analogowy sygnał elektryczny. Ten sygnał wyjściowy zostanie wysłany do sprzętu, który musi go wzmocnić, przetworzyć lub przekształcić z powrotem w ciśnienie akustyczne, aby go usłyszeć.
Poprawki błędów
Jako system korekcji błędów, CD-Audio wprowadza kodowanie CIRC (skrót od Cross-Interleave Reed-Solomon Code ) . Kod Reed-Solomon pochodzi od jego twórców.
Jest to przydatny system, jeśli podczas odtwarzania pojawią się problemy. Nie muszą to być duże problemy: zwykła drobinka kurzu, zadrapanie lub odcisk palca mogą powodować błędy.
System korekcji błędów może zrekonstruować sygnał, jeśli uszkodzone próbki ( błędy losowe lub błędy serii ) nie przekraczają pojemności systemu. Gdy te drobne błędy wystąpią, system automatycznie je koryguje bez konsekwencji dla percepcji dźwięku .
Gdy liczba błędów jest taka, że nie da się jej automatycznie skorygować, system wykonuje interpolację , która polega na pobraniu średniej matematycznej pomiędzy sąsiednimi wartościami (przed i po). Nawet jeśli interpolowana wartość nie jest prawidłowa, przynajmniej nie wywoła nieprzyjemnego efektu. Interpolacja jest również nazywana uśrednianiem lub ukrywaniem. Jeśli jest wiele przypadków, w których trzeba było uśrednić wartości, dysk może być zabrudzony.
W przypadkach, w których interpolacja nie jest możliwa, należy „zachować” poprzednią próbkę. W takim przypadku system automatycznie anuluje dane wyjściowe, jeśli wykryje kilka retencji. Jeśli wyjście zostanie anulowane, oznacza to, że została przekroczona zdolność korekcji błędów urządzenia. Chociaż sprzęt może odtwarzać sygnał z błędami, powstały dźwięk może być nieprzyjemny (zniekształcony) lub zniknąć.
Aktualności
CD-A zdołał wypierać kasety do tego stopnia, że żadna firma produkcyjna nie wydaje płyt w tym formacie. Płyty winylowe również wyszły z użycia, ale nie na tyle, by je zastąpić, ponieważ od 2006 roku zyskały na popularności. W 2011 r. brytyjskie stowarzyszenie Entertainment Retailers Association (ERA) stwierdziło, że konsumenci są skłonni zapłacić średnio 16,30 GBP (25,81 USD) za płytę winylową, w przeciwieństwie do 7,82 GBP (12,38 USD). 6,80 (10,76 USD) za pobranie cyfrowe. [ 1 ]
Po wspólnym opracowaniu płyty CD firmy Sony i Philips ponownie nawiązały współpracę, aby wprowadzić nowy format cyfrowy, który zająłby to samo miejsce na rynku, co kaseta kompaktowa, aw 1986 r. wypuściły cyfrową taśmę audio ( DAT ). Później każdy z nich wydał, w 1992 roku, dwa nowe formaty cyfrowe osobno:
- Firma Philips opracowała nowy format cyfrowej kasety DCC (Digital Compact Cassette), który nigdy nie został wdrożony.
- Sony opracowało MiniDisc , który, choć początkowo dobrze przyjęty, był skazany na efemeryczny charakter, ponieważ wkrótce pojawią się DVD-Audio i Super Audio CD (SACD) .
CD pozostaje uznanym formatem audio na rynku, mimo że dziś konkuruje z 2 nowymi wielokanałowymi formatami zwanymi cyfrowymi formatami audio wysokiej rozdzielczości : DVD-A i SACD. Zostało zweryfikowane, w podwójnie ślepych, kontrolowanych testach i na znaczącej próbie, że te formaty (SACD i DVD-Audio) są nie do odróżnienia od siebie. [ 2 ] [ 3 ] 25 lat po premierze na rynku wydaje się jasne, że schyłek CD-Audio nie jest konsekwencją pojawienia się nowych nośników (które obejmują również systemy ochrony przed kopiowaniem, które nigdy nie są mile widziane przez klienta), ale urządzeń, które obecnie umożliwiają skompresowane formaty (ze stratą lub bez) w celu zakupu lub kopiowania materiałów muzycznych online .
Zobacz także
Referencje
- ↑ CMU - sprzedaż winylu wzrosła o 55%
- ↑ Blech, Dominik (2004). „DVD-Audio kontra SACD: Percepcyjna dyskryminacja cyfrowych formatów kodowania audio” . Biblioteka Elektroniczna Towarzystwa Inżynierii Dźwięku.
- ↑ Blech, Dominik (2004). „DVD-Audio kontra SACD: Percepcyjna dyskryminacja cyfrowych formatów kodowania audio” . Biblioteka Elektroniczna Towarzystwa Inżynierii Dźwięku. Zarchiwizowane z oryginału 27 września 2007 r.
Linki zewnętrzne
Wikimedia Commons posiada kategorię mediów dla płyt Audio CD .
