Компакт-диски (в дальнейшем – CD, англ. Compact Disc) были популярны в период 1980-х – 2010-х, после чего были заменены другими дисками, которые вмещают больший объём данных или другими носителями. Несколько поколений людей пользовались CD каждый день на протяжении многих лет, но немногие знали, как диски появились на свет и какие обстоятельства привели к их созданию. История CD полна проб, ошибок и случайностей.
Пару слов о том, что из себя внешне представляет CD. Компакт-диск –
оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, на/c который осуществляется процесс записи/считывания информации и делается это всё при помощи
лазера. Дальнейшим развитием CD-дисков стали
DVD-диски, а ещё позже
Blu-ray. Изначально компакт-диск создали чтобы хранить аудиозаписи в цифровом виде (известен как CD-Audio), но в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (так называемый
CD-ROM (англ. Compact Disc Read Only Memory, компакт-диск только с возможностью чтения). CD представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, которая покрыта тончайшим слоем металла (золото, серебро, алюминий и др.) и защитным слоем лака, на который наносилась этикетка, представляющая содержание диска. На внешней поверхности CD 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.
Фоноавтограф
Прежде чем переходить к истории создания CD, немного предыстории. В 1841 году
Огюстен Луи Коши (1789 – 1857 гг., великий французский математик и механик) предлагает теорему выборки, а примерно в тоже самое время
Чарльз Бэббидж (1791 - 1871 гг., английский математик, изобретатель той самой знаменитой
аналитической вычислительной машины, где использовались
перфокарты, созданные
Адой Лавлейс) предлагает аналитический механизм проведения и хранения расчётов. Спустя десятилетие
Джордж Буль (1815 – 1864 гг., английский математик и логик) публикует книгу «Введение в законы мышления». Данный труд содержал, среди прочего, теории, которые впоследствии были использованы для построения цифровых схем. В 1855 году
Эдуард Леон Скотт де Мартенвиль (1817 – 1879 гг., французский изобретатель, издатель, библиотекарь и книготорговец) изобретает
фоноавтограф – механизм для записи колебаний на поверхность вращаемого вручную стеклянного цилиндра, покрытого копотью или бумагой. Звуковые колебания, проходя через конус, заставляли мембрану вибрировать, передавая колебания игле, которая прочерчивала на копоти отметки. Устройство позволяло отображать звуковые колебания, однако не предлагало способа их воспроизведения. Но всё равно это был серьёзный прорыв, т.к. в дальнейшем конструкция фоноавтографа была взята за основу для создания
фонографа и
граммофона. В 1876 году
Александр Белл знакомит мир с
телефоном, как-никак первая
передача данных на расстоянии. Примерно в то же самое время
Томас Эдисон (1847 – 1931 гг., всемирно известный американский изобретатель и предприниматель) изобретает вышеупомянутый фонограф, пытаясь изобрести устройство для записи и воспроизведения телеграфных сигналов. В 1887 году
Эмиль Берлинер (1851 – 1929 гг., американский изобретатель немецкого происхождения) запатентовал новое устройство – граммофон. Он же позже создаст компанию Berliner Gramophone, которая будет заниматься продажей граммофонных записей.
Фонограф
К 1915 году человечество смогло освоить звукозапись на скорости 78 оборотов в минуту. Одновременно люди рассматривали идею времени выборки применительно к организации связи. В 1928 году
Гарри Найквист (или Нюквист, 1889 – 1976 гг., пионер теории информации родом из Швеции) публикует труд «Определённые темы в теории телеграфных передач». Его теория содержала доказательство того, что технология, которая используется в современной звукозаписи CD, может работать. В 1937 году мир увидел новое изобретение: импульсно – кодовую модуляцию. Это технология, которая используется в компьютерах и звукозаписи CD в наши дни.
Говард Эйкен (1900 – 1973 гг., американский пионер компьютеростроения) из Гарвардского университета обращается к компании
IBM с предложением электрической вычислительной машины. Время идёт, наступают новые поворотные моменты: в годы Второй Мировой войны в США (университет штата Пенсильвания) запускают знаменитый
ENIAC, который был инновационным в то время, а уже после войны, в 1947 году, настоящим хитом продаж в США становится воспроизводящее устройство на магнитной ленте (
магнитофон). Спустя год в
лаборатории Белла изобретают
транзистор, начинается новая глава в истории компьютерной техники.
Клод Шеннон (1916 – 2001 гг., американский инженер и математик) публикует труд «Математическая теория информации (связи)», что стало важнейшим событием для теории, используемых в технологиях CD.
В середине XX века время ускоряется, изобретения следуют одно за другим, новые открытия, поворотные моменты, удивлению и восторгу нет предела… В 1949 году хитом продаж в США становятся проигрыватели поддерживающие скорость в 45 оборотов в минуту. Год спустя,
Ричард Хэмминг (1915 – 1998 гг., американский математик) публикует информацию о кодах обнаружения/коррекции ошибок. Работа без коррекции ошибок была просто невозможной для формирования CD. К 1958 году был изобретён лазер. К его появлению приложили руку и советские и американские учёные,
А. Эйнштейн (1879 – 1955 гг., всемирно известный физик-теорик),
Дж. Вебер (1919 – 2000 гг., американский физик),
Джон фон Нейман (1903 – 1957 гг., венгеро-американский математик еврейского происхождения) и многие другие замечательные специалисты, а
Г. Гулд (1920 – 2005 гг., американский физик) вводит само понятие «лазер», что, впрочем, оспаривается. В конце 1950-х начинается производство стерео-проигрывателей, а компания
Texas Instruments представила миру свою
интегральную схему.
Вначале 1960-х во многих лабораториях проводились эксперименты с компьютерной музыкой. Учёными (И. Ридом и Г. Соломоном) публикуется информация о множественных кодах, корректирующих ошибки. Данные коды стали известны как
коды Рида – Соломона, которые стали использовать как коды для записи (зашифровки) и чтения CD. Был выпущен рабочий лазер.
В 1967 году компания NHK Technical Research Institute демонстрирует 12-битное
PCM (или говоря по-русски ИКМ: Импульсно – кодовая модуляция, которая используется для оцифровки аналоговых сигналов)
цифровое звуковоспроизводящее устройство (иначе говоря, рекордер) с частотой 30 кГц (30000 тактов в секунду). Выходит цифровая запись на
высококачественной кассете. Спустя 2 года компания
Sony выпускает собственное 13-битное
PCM цифровое воспроизводящее устройство (рекордер) с частотой 47,25 кГц (или 47250 тактов в секунду). Цифровая запись производится на двухдюймовые
видеокассеты. В 1970 году в компании
Philips, П. Крамер и К. Компан, который до это выступил с идеей записи на CD, завершают создание стеклянного диска-прототипа и решают, что для считывания информации необходимо воспользоваться лазером.
В 1971 году открывается очередная глава в мире компьютеров: компания
Intel выпускает
микропроцессор. Цифровая линия поддержки используется студиями BBC (первое цифровое звуковое устройство). Спустя пару лет BBC и другие известные вещательные компании начинают установку цифровых воспроизводящих устройств (рекордеров) с целью получить качественное воспроизведение записи. В 1977 году известные всему миру компании, такие как
Mitsubishi,
Hitachi и Sony представили свои цифровые звуковые дисковые прототипы на Токийской аудиоярмарке. В это же время компания
JVC развивает процесс цифровой аудиозаписи.
CD под микроскопом
В 1978 компания Philips выпускает
дисковый видеоплеер. Компания Sony представляет цифровые звукозаписывающие процессоры PCM-1 и PCM-1600. В Токио 35 различными производителями принимается «Конвенция по цифровой звукозаписи дисков». Компания Philips предложила установить единый общемировой стандарт. Компания Polygram (подразделение Philips) определяет, что лучшим материалом для производства CD является поликарбонат. Было решено, что данные на CD наносятся спирально, начиная с внутренней стороны к периферии диска. Установлен первоначальный диаметр диска в размере 115 мм, а также выбран тип лазера для
CD-плееров.
В 1979 году в Европе и Японии демонстрируется прототип CD-системы. Спустя всего неделю делегация Philips отправилась в Японию, чтобы найти партнёра для развития новейшей технологии аудиозаписи. Президент Sony Акио Морита сделал звонок главе аудио подразделения Philips Йопу ван Тильбургу, когда тот уже собирался уезжать из Японии. Партнёрство двух компаний – гигантов стало настоящей неожиданностью для всех. Много месяцев инженеры обеих компаний – партнёров провели в дискуссиях о том, каким он должен быть, новый аудиодиск. Жаркие споры были по всем вопросам. Итак, компании Sony и Philips соглашаются на сотрудничество. Два глобальных игрока приходят к компромиссу по частоте дискретизации для CD – 44,1 кГц (44100 тактов (или выборов) в секунду), а компания Philips принимает предложение Sony для 16-битной звукозаписи (аудиозаписи).
Коды Рида – Соломона после предложения Sony принимаются. В мае 1980 года подписями глав вышеуказанных компаний был установлен окончательный размер диска в 120 мм с ёмкостью в 74 минуты (о том, почему именно 74, есть легенда-догадка в конце статьи). Все остальные технические параметры пересчитывались, исходя из согласованных данных.
Среди вариантов названия нового диска рассматривались такие варианты как
Mini Disc, Minirack, Compact Rack. Однако, на фоне успеха аудиокассет (Compact Cassette), выбрали словосочетание Compact Disk.
В 1982 году, если точнее 17 августа, в немецком городе Лангенхаген что под Ганновером, на фабрике Philips, был выпущен первый CD. На нём был записан альбом The Visitors группы ABBA. Поначалу неопытные покупатели довольно часто приводили компакт-диски в негодность, что было связано с низким качеством защитного лака, который использовался для покрытия дисков. Конечно, со временем качество производимых CD улучшалось.
Продажи первых CD-проигрывателей начались осенью 1982 года в Германии, а до рынка США они добрались весной 1983 года. Начался расцвет музыкальной индустрии, сначала меломаны, а затем опытные пользователи меняли свои устаревшие
виниловые пластинки и
кассеты с магнитными лентами на CD, которые в итоге стали самым распространённым носителем музыкальных альбомов.
Вначале CD использовались исключительно в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, заменяя устаревшие носители, но вскоре лазерные диски стали использоваться и на персональных компьютерах. Компьютерные лазерные диски получили название CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory, что переводится как компакт-диск - память только для чтения). Именно то обстоятельство, что диск стали использовать для записи не только музыки, но и любых данных, способствовало взлёту популярности CD.
CD появился очень вовремя. В августе 1981 года фирма IBM выпустила микрокомпьютер
IBM PC. Началось настоящее победное шествие ПК и и компакт – диск вместе с
CD-приводом стали играть довольно важную роль, постепенно вытесняя
флоппи-дисководы и
дискеты. В 1984 году были представлены первые автомобильные CD-плееры. Спустя три года был представлен формат
видео CD. В 1990 году почти треть всех домашних пользователей ПК имеют CD. К середине 1990-х устройство для работы с CD-ROM стало стандартным
компонентом любого ПК, а большинство
программ и разного рода информационных продуктов стали распространяться на CD. Широкое распространение получили диски, которые предназначены для записи в домашних условиях:
CD-R (Compact Disc Recordable) – для однократной и
CD-RW (Compact Disc ReWritable) – для многократной записи. Технология рекордеров – воспроизводящих устройств для записываемых CD-R была представлена ещё в 1988 году.
Как уже говорилось, CD имели в диаметре 12 см и поначалу вмешали до 650 мегабайт информации (74 минуты звукозаписи), но начиная примерно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 Мбайт, которые позволяли записать 80 минут аудио и в итоге полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Также встречались CD объёмом 800 Мбайт (90 минут аудио) и больше, однако они не читались на некоторых CD-приводах и большого распространения не получили. Увеличение ёмкости CD достигалось за счёт сокращения расстояния между дорожками.
Компакт диск имел оглушительный успех, ведь к 2004 году мировые продажи CD, CD-ROM, CD-R, CD-RW достигли 30 млрд. штук. К 2007 году в мире было продано ~200 млрд. CD! Однако в том же 2007 году продажи CD упали на 15%: начался закат эры CD, ведь ещё 1996 году миру был представлен новый носитель DVD. С появлением DVD цены на устройства записи и воспроизведение значительно CD упали. Началась эпоха DVD, но это уже другая история.
Несколько легенд истории CD. Трудно сказать что здесь правда, а что лишь попытка что-либо объяснить:
- Существует еще одна, альтернативная, версия появления CD, из которой следует, что CD изобрели не Philips и Sony, а американский (ну естесственно!) физик Джеймс Рассел, трудившийся в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал свое изобретение для хранения данных. Делал он это для себя, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя восемь лет подобное устройство было самостоятельно изобретено компаниями Philips и Sony.
- Вице-президент корпорации Sony Норио Ога (англ. Norio Ohga), который обожал классическую музыку, считал, что CD должен вмещать 9-ю симфонию Бетховена (согласно специально проведенному в 1979 году опросу самое популярное музыкальное произведение в Японии). 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 Герберта фон Караяна имела продолжительность 66 минут, а наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Вильгельма Фуртвенглера, которую исполнили на Байрейтском фестивале – 74 минуты. Считается, что это и послужило решающим аргументом при принятии решения о первоначальной емкости 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, емкость диска в 74 минут аудиозаписи и частоту дискретизации в 44,1 кГц.
- Другая легенда гласит, что диаметр диска равный 12 см выбрали потому, что он соответствует размеру стандартной подложки под голландское пиво…
07.12.14
© tomat
В начало
