Первый лазерный компакт диск. История компакт-диска. Что на чем читается

Как мы уже не раз говорили, многие вещи окружающие нас настолько стали нам привычны, что мы уже не задумываемся когда и как они появились. К этой категории вещей можно смело отнести CD-диск или компакт-диск (compact disc). Существует также "народное" названия CD-диска: болванка. Так все-таки, кто изобрел CD-диск или первым догадался использовать бесконтактную технологию записи и чтения информации. Эта история немного противоречива и существует две версии.

Давайте рассмотрим их подробнее...

По первой версии CD-диск изобрели совместно или параллельно две компании: голландская Philips и японская Sony. В принципе эта версия довольно правдоподобна. Эти фирмы на то время имели хорошие позиции и высокообразованный ученый персонал.

Для справки: История компании Sony и история компании Philips.

Кстати в 1970—1980 г. компания Sony начинает производить аудиоплееры Sony Walkman, и вполне логично, что их интересовало развитие новых типов носителей данных. А компания Philips, основанная еще в 1891 году, также имела неплохие позиции и очень тщательно подходила к вопросу подбора кадров, соответственно имела хороший потенциал "умов".

Но вы можете спросить: "А где в это время были американцы"?! Я не сомневался, что у вас возникнут такие мысли. Это и есть вторая версия, по которой авторство этой идеи (изобретение CD-диска) принадлежит американцу Джеймсу Расселу. Эта версия немного менее правдоподобна, но тоже имеет право на жизнь, и я не хочу вам навязывать свою точку зрения, поэтому обойдемся только констатацией фактов. Тем более крупные корпорации довольно часто выкупают авторские права на разных этапах внедрения того или иного изобретения.

Джеймс Рассел с детства имел способности "инженерно мыслить" и уже в юном возрасте изобретал всякие поделки из подручных средств. Так в 6-ть лет он собрал кораблик с пультом управления. Учился Джеймс в колледже Портленда. Закончил его в статусе бакалавра физики в 1953 г.

Далее ему удалость устроится на работу в компанию General Electric. Там он начал воплощать свои идеи и разработки. Он один из первых начал использовать цветной экран (телевизионный) и клавиатуру для управления "машинами". Также к его заслугам относят изобретение сварочного аппарата который производил сваривание пучком электронов.

Благодаря своему упорному труду и свежим идеям ему удалось устроится старшим научным сотрудником в лабораторию Pacific Northwest Laboratory. Там эму открывались новые технические возможности для воплощения своих идей и разработок.

Как сообщают многие источники, в том числе и Википедия, Джеймс Рассел очень любил классическую музыку и слушал ее в то время на виниловых пластинках. Со временем, от частого использования, пластинки царапались, и качество звучания ухудшалось. Этот факт беспокоил изобретателя, и он решил серьезно заняться этой проблемой. Вначале он даже пробовал использовать в качестве иголки для проигрывателя пластинок иголки кактуса. Но все эти попытки имели незначительный эффект. И тут у него родилась идея бесконтактного считывания информации с носителя.

В те времена уже массово использовались перфоленты и перфокарты, но это тоже был не выход, нужен был более компактный носитель информации и бесконтактное считывающее устройство. Для этих целей лучше использовать свет, размышлял физик. Например: 0 - это темнота, а 1 - свет.

В лаборатории, где работал Джеймс Рассел, не сразу одобрили начинания ученого, но после доводов ученого все таки разрешили ему трудиться над своим проектом по созданию прибора по переводу аналогового сигнала в цифровой.

И его труды обвенчались успехом. Через несколько лет Джеймс Рассел разработал систему оптико-цифровой записи и воспроизведения. Запатентовал ее Рассел в 1970 году.

Принцип его изобретения заключался в следующем: на жесткий диск (фоточувствительный) записывались данные в виде маленьких "битов". Они были светлые и темные, а размер - около 1 микрона в диаметре. Далее с этим диском работал луч, который "снимал" код (0 или 1, так званный "двоичный код"), а компьютер уже преобразовывал его в звук или изображение. По сути это и был первый цифровой CD-диск.

В 70-ые годы Джеймс Рассел продолжал усовершенствовать свое изобретение, он хотел чтобы эти диски можно было использовать для хранения любых данных, а не только музыки.

В 1971 году была создана компания Optical Recording. Создатель этой компании, бизнесмен Эли Джекобс, пригласил изобретателя CD-диска к себе в компанию, чтобы воплотить в реальность идею Рассела и получить коммерческую выгоду от его изобретения. Биснес план Джекобса заключался в следующем: На цифровые носители (CD-диски) будут записываться любимые программы телевиденья, и рассылаться по почте людям которые не успели ее посмотреть (естественно за денежки).

В 1974 году фирма Optical Recording на выставке, проходившей в Чикаго, преподнесла публике свое изобретение: оптико-цифровую телевизионную установку для записи и воспроизведения. Эта машина преобразовывала цветное изображение в цифровое (цифру), однако признания и особой заинтересованности инвесторов это устройство не заработало.

В 1975 году у Джеймса Рассела состоялась встреча с представителями фирмы Philips. Но они не очень лестно отзывались о его изобретении. Они сказали: "Что это очень идеально подходит для хранения данных, а для музыки и видео этот способ нельзя приспособить".

Но что интересно, за несколько лет до выше упомянутой встречи Рассела и Philips, компания Philips изготовила свой лазерный диск. Он предназначался для аналогового оптического видеоплеера. Они потратили на его разработку около 60-ти миллионов долларов. И как оказалось впустую. А уже через два месяца, после встречи с Джеймсом Расселом, компания Philips выпустила точно такой же диск как Рассел. Факты вещь упрямая, но делайте выводы сами...

Джеймс Рассел. Изобретатель CD-диска

Далее в борьбу за изобретение и развитие CD-дисков еще включилась японская компания Sony. Джеймс Рассел особо не претендовал на авторские права изобретения CD-диска. Он считал, что может быть такое, что несколько человек в разных уголках планеты работают над одним и тем же изобретением и добиться положительных результатов могут независимо друг от друга.

Но все-таки компании Philips и Sony выплатили денежные средства за лицензии на продажу проигрывателя CD-дисков. Но эти все средства были перечислены на компанию, в которой работал Рассел и на лабораторию где он начинал свои разработки. В итоге сам разработчик не получил ни цента. Вот такие будни изобретателя.

Правда, это неприятное обстоятельство не остудило пыл изобретателя. Далее он продолжал усовершенствовать оптическую систему хранения данных, в помощь ему даже подключилась Microsoft, но этот проект не имел продолжения. А заключался он в том, что система не имела никаких подвижных частей, а данные считывались светом (оптическая память произвольного доступа, ORAM).

В 2000 году Джеймс Рассел был награжден премией Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники. На то время ему было 53 года.

И еще, на последок, поговорим о размере CD-диска. Как утверждают очевидцы переговоров между Sony и Philips до мая 1980 г. компании не определились с размером (внешним) компакт-диска. Компания Sony предлагала наружный диаметр 100 мм, чтобы сделать его компактным, а компания Philips предлагала сделать диск диаметром 115 мм. 115 мм — это был размер диагонали стандартной аудиокассеты, которая уже имела большой успех на рынках мира.

А вице-президент компании Sony, который был музыкантом, Норио Ога считал, что CD-диск должен вмещать 9-ю симфонию Бетховена. В этом случае, можно будет распространять на дисках основное большинство классической музыки. После анализа всех знаменитых симфоний, определили оптимальную емкость CD-диска в 74 минуты звучания.

Но, как утверждают некоторые работники компании Philips, эта красивая история с музыкой была выдумана пиарщиками Sony для того чтобы изменить размеры CD-диска с 115 на 120 мм. Так как у компании Philips возле Ганновера уже была готова линия для производства CD-дисков диаметром 115 мм, а для выпуска компакт-дисков другого размера нужны были время и средства для перенастройки линии. Этип, по версии некоторых сотрудников Philips, компания Sony хотела отобрать инициативу у компании Philips по выходу на рынок CD-дисков.

Но для нас это уже история. А в 1980 году руководства двух компаний подписали в работу размер диска 120 мм и длительностью 74 минуты аудио. Диск имел частоту дискретизации 44,1 кГ. Можете проверить, если у вас рядом на столе лежит CD-диск, его наружный диаметр ровно 120 мм. Этот же размер имеют CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW и так далее. Правда, еще встречаются мини-диски, диаметром 80 мм, которые также читают все устройства, но они не имеют массового использования.

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.

Дисками пользуется каждый, но мало кто знает, как они появились на свет. История компакт-дисков, или CD, как их много лет называют во всем мире, была историей проб, ошибок и случайностей.

Самый первый компакт-диск для цифрового хранения аудио появился в 1979 году, и ознаменовал собой переворот в мире музыки.

Немецкая компания Philips и японская Sony решили объединить усилия для разработки нового формата хранения данных. На Philips разработали общий процесс производства, основываясь на своей более ранней технологии лазерных дисков. В 1970 году инженеры компании начали работать над ALP (audio long play) - системой аудионосителей, которые могли бы заменить устаревающие виниловые пластинки. Диаметр ALP составлял около 30 см. Затем диск был уменьшен в диаметре, и время проигрывания было ограничено всего одним часом.

Презентация первого CD-плейера состоялась в 1979 году. Спустя неделю делегация Philips отправилась в Японию, чтобы найти партнера для развития новой технологии аудиозаписи. Президент Sony Акио Морита позвонил главе аудио подразделения Philips Йопу ван Тильбургу, когда тот уже собирался уезжать из Японии.

Партнерство Philips и Sony стало для всех "культурным шоком". Не один месяц инженеры двух компаний-партнеров провели в дискуссиях о том, каким должен быть новый аудиодиск. Жаркие споры разгорелись не только по технологическим вопросам.

Технический директор Philips Лу Оттенс исходил из физических размеров CD: его идеалом был диск диаметром 11,5 см, на который можно было записать около часа музыки. Однако вице-президент Sony Норио Ога, выпускник берлинской консерватории, питавший слабость к Бетховену, настаивал на том, чтобы время воспроизведения CD составляло больше часа. Поэтому, чтобы полностью вместить девятую симфонию Бетховена, объем диска был расширен с одного часа до 74 минут.

Среди вариантов названия нового аудиодиска рассматривались Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Однако в итоге победил Compact Disc - это словосочетание выбрали из-за успеха аудиокассет (Compact Cassette).

И вот, 17 августа 1982 в немецком городе Лангенхаген на фабрике Philips, был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA.

Поначалу неопытные покупатели часто приводили компакт-диски в негодность, Потому что защитный лак, который использовался для покрытия дисков, был низкого качества. Впоследствии качество производимых компакт-дисков становилось все лучше и лучше.

Существует еще одна версия появления компакт-дисков. Из этой версии следует, что компакт-диск изобрели не Philips и Sony, а американский физик Джеймс Рассел, работавший в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал свое 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.

Вначале компакт-диски использовались исключительно в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, заменяя устаревшие виниловые пластинки и магнитофонные кассеты. Однако вскоре лазерные диски стали использоваться и на персональных компьютерах. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory, что переводится как компакт-диск - память только для чтения). В конце девяностых годов устройство для работы с CD-ROM стало стандартным компонентом любого персонального компьютера, а подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.

Изобретение цифрового компакт-диска традиционно приписывается двум компаниям: либо голландцы из Philips его придумали сами, либо им помогали японцы из Sony. Произошло это в самом начале 1980-х. Но есть другая версия: CD изобрёл американский физик ещё в 1960-х.

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 в городе Лангенхаген (Langenhagen), 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 (James T. Russell).

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 (Pacific Northwest Laboratory) , 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.

Представьте задачку в кроссворде: изобретатель CD, 7 букв. Правильный вариант зависит от информированности составителей. Может быть, Philips, а может — Расселл (иллюстрация с сайта cag.lcs.mit.edu).

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 (Eli Jacobs) основал корпорацию Optical Recording и пригласил Расселла в команду, которая должна была придумать видеодиск.

Пожалуй, не всякий готов сразу поверить, что изобретение компакт-диска — дело рук одного, вот этого человека (фото с сайта web.reed.edu).

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 (Paul Nye) создал компанию Ioptics — специально для ORAM. Но даже несмотря на многомиллионные инвестиции от Microsoft, дело не выгорело, система оказалась невостребованной.

Появлением CD мы во многом обязаны Баху и Бетховену, которых Расселл так любил слушать в 1960-х на грампластинках (фото с сайта web.reed.edu).

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.

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 с возможностью только чтения , или КД-ПЗУ - «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство »). В дальнейшем появились компакт-диски с возможностью не только чтения однократно занесённой на них информации, но и записи (CD-R - англ. Compact Disc-Recordable , записываемый компакт-диск) и перезаписи (CD-RW - англ. Compact Disc-ReWritable , перезаписываемый компакт-диск).

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Запись CD DVD дисков через Windows 7 (часть 1)

✪ How CD and DVD Rom Works

✪ Подставка для ручек из CD дисков.

Субтитры

История

Технология лазерной записи информации на компакт-диски появилась на свет задолго до рождения персональных компьютеров. Приоритет в разработке «лазерной» технологии принадлежит советским ученым Александру Прохорову и Николаю Басову - создателям первых «холодных» лазеров, которые и легли в основу не только компакт-дисков, но и множества других компьютерных и бытовых устройств. В 1964 году оба ученых были удостоены Нобелевской премии. В конце 1970-х годов две компании, Philips и Sony, серьёзно занялись вопросом цифрового звуковоспроизведения.

Так лазерный компакт-диск был представлен в 1980 году компаниями Philips и Sony . Метод кодирования сигнала - импульсно-кодовая модуляция (ИКМ; англ. Pulse Code Modulation , PCM). Выпуск первого коммерческого (опытные образцы CD производились и ранее) музыкального CD анонсирован 20 июня 1982 года, и 17 августа того же года на заводе звукозаписывающей компании Polygram , расположенном в Лангенхагене неподалёку от Ганновера, был выпущен, по заказу Philips, первый в мире коммерческий компакт-диск, положив тем самым начало их массовому производству. Чести быть впервые изданными на CD удостоилась группа ABBA с альбомом «The Visitors » .

Первым компакт-диском, попавшим на прилавки музыкальных магазинов, был альбом Билли Джоэла 1978 года 52nd Street . Продажи CD с этой записью начались в Японии 1 октября 1982 года .

По данным Philips, за 25 лет в мире было продано более 200 млрд CD. Несмотря на то, что всё больше людей предпочитают приобретать музыкальные файлы через Интернет , по данным IFPI продажи компакт-дисков в 2007 году составляли около 70 % всех продаж музыки .

Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли Microsoft и Apple Computer . В 1987 году Джон Скалли , на тот момент CEO Apple Computer, сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире персональных компьютеров . Одним из первых массовых мультимедийных компьютеров/развлекательных центров, использующих CD, была Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), позже компакт-диски стали использовать в игровых приставках Panasonic 3DO и Amiga CD32 .

Девятая симфония Бетховена

Очевидцы и участники переговоров о формате CD 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 , музыкант , в свою очередь полагал, что диск должен быть в состоянии вместить Симфонию № 9 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 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 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 размером 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 с ёмкостью в 74 минуты аудиозаписи и частотой дискретизации в 44,1 кГц. Все прочие технические параметры пересчитывались, исходя из согласованных данных.

Объём хранимых данных

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации (или 74 минуты звукозаписи). Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 Мбайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также синглы диаметром 8,9 см [ ] (не путать с минидисками диаметром 8 см), на которые вмещается около 140 или 210 Мбайт данных или 21 минута аудио, и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки).

Увеличение ёмкости хранимой информации стало возможным благодаря полному использованию допусков на изготовление дисков. Так, например, расстояние между дорожками по стандарту ECMA-130 составляет 1,6 ± 0,1 микрометра , линейная скорость вращения диска 1,2 или 1,4 м/с ± 0,01 м/с с пропускной способностью 4,3218 Мбит/с. Ёмкость в 650 Мбайт соответствует скорости 1,41 м/с и расстоянию между дорожками, равному 1,7 мкм, а ёмкость в 800 Мбайт - скорости в 1,39 м/с [ ] и расстоянию между дорожками в 1,5 мкм.

Технические детали

Формат CD-Audio (до появления программ cd-грабберов) являлся своеобразной защитой авторских прав и не позволял осуществить извлечение аудиофайлов с диска, например, с помощью приложения «Проводник Windows».

Этапы производства компакт-дисков

1. Мастеринг - процесс подготовки данных, для запуска в серию.
2. Фотолитография - процесс изготовления штампа диска. На стеклянный диск наносится слой фоторезиста , на который производится запись информации. Фоторезист - полимерный светочувствительный материал , который под действием света изменяет свои физико-химические свойства.
3. Запись информации. Запись производится лазерным лучом, мощность которого модулируется записываемой информацией. Для создания пита мощность лазера повышается, что приводит к разрушению химических связей молекул фоторезиста, в результате чего он «задубевает».
4. Проявка фоторезиста. Поверхность фоторезиста подвергается травлению (кислотному, щелочному, плазменному), при котором удаляются те области фоторезиста, которые не были экспонированы лазерным лучом.
5. Гальванопластика . Проявленный стеклянный мастер-диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность производится электролитическое осаждение тонкого слоя никеля .
6. Штамповка дисков методом литья под давлением с использованием полученного штампа .
7. Напыление зеркального металлического (алюминий , золото , серебро и др.) слоя на информационный слой.
8. Нанесение защитного лака.
9. Нанесение графического изображения - лейбла (от англ. Label ).

Запись на компакт-диски

Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной записи. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают диски с органическим (в основном, диски CD-R-типа) и неорганическим (в основном, CD-RW-диски) активным материалом.

При использовании органического активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его потемнению (изменению коэффициента отражения материала). При использовании неорганического активного материала запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфного агрегатного состояния в кристаллическое , и наоборот. И в том, и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера.

В просторечии такие записываемые диски называются «болванками». Процесс записи называется «прожигом» (от англ. to burn ) диска.

Технология HD-BURN

Суть технологии записи высокой плотности заключается в применении двух новых принципов, которые позволяют записывать вдвое больше информации на обычном носителе - диске CD-R.

1. Длина пита на диске уменьшается до 0,62 мкм. [ ] Длина пита обычного CD составляет 0,83 мкм. [