激光唱片

CD

载体格式

由飞利浦与索尼共同开发的数字光学存储介质,最初用于发行数字音频,后来形成 CD-ROM、CD-R、CD-RW 等数据与可录规格。

详细说明

CD(Compact Disc,激光唱片)是一种由飞利浦与索尼共同开发的数字光学存储介质。

两家公司在 1970 年代末至 1980 年代初统一音频编码、盘片尺寸和读取参数,形成后来称为《红皮书》的 CD-DA 规范。首批商业唱片和索尼 CDP-101 播放机于 1982 年 10 月在日本上市,1983 年进入欧洲和北美市场。

标准 CD 直径为 120 毫米,厚度为 1.2 毫米;另有直径 80 毫米的 Mini CD。工厂压制盘以聚碳酸酯为主体,信息沿一条由内向外延伸的螺旋轨道排列。盘片上的凹坑和平坦区域并非直接对应数字 0 和 1,读取系统检测的是两者交界造成的反射光变化,再经八到十四调制、同步和纠错处理恢复数据。播放机使用波长约 780 纳米的近红外激光,光学头在正常读取时不接触盘面。

CD 是物理介质和格式家族的统称,不等同于音频 CD。

用于预录音乐的 CD-DA(Compact Disc Digital Audio)以 44.1 kHz 采样率、16-bit 量化深度保存双声道线性 PCM,每秒原始音频数据为 1,411.2 kbit/s。音频被连续写入扇区和曲目,而不是以 WAV 或其他普通文件形式储存。计算机抓轨时,需要读取 CD-DA 音频扇区,再把 PCM 数据封装为 WAVE、AIFF、FLAC 等文件。CD-DA 的一个扇区包含 2,352 字节音频数据,每秒播放 75 个扇区。目录区记录曲目起始位置、控制标志和盘片总时长;曲目还可使用索引点、预间隙和预加重标志。标准目录只保存轨道位置,不包含曲名和艺人等通用文字字段,CD-Text 扩展才利用子码区域加入这类信息。早期 120 毫米音频 CD 的标称播放时间约为 74 分钟。后来普及的 80 分钟盘把轨道间距和可记录范围推近规范允许的边界,可保存约 80 分钟音频。换算到 CD-ROM 用户数据时,两者通常分别称为 650 MB 和 700 MB;不同资料采用十进制 MB、二进制 MiB 或原始扇区总量,因而容量数字可能不完全一致。

CD-ROM 与 CD-DA 使用相近的物理信号和基础纠错,但为计算机数据增加扇区地址、同步字段以及额外的错误检测和纠正信息。常见 Mode 1 扇区从 2,352 个原始字节中提供 2,048 字节用户数据。ECMA-130 和 ISO/IEC 10149 规定 120 毫米只读 CD-ROM 的机械、光学与记录特性,ISO 9660 等标准则定义文件和目录结构。数据 CD、MP3 CD 与音频 CD 因此可以外形相同,却采用不同的逻辑组织和播放方式。CD-R 使用有机染料记录层,刻录激光改变其光学特性以模拟压制盘的信号变化,写入后不能擦除。CD-RW 使用可逆相变材料,可在结晶态与非晶态之间多次转换。可录盘的反射率和记录特征不同于工厂压制盘,部分早期音频播放器不能稳定读取 CD-R,或完全不支持 CD-RW。多区段和未封盘状态也会影响普通播放器与不同操作系统的识别。

围绕 CD-DA 形成的应用还包括 CD+G、Enhanced CD 和 HDCD。CD+G 在子码中加入低分辨率图形,常用于卡拉 OK;Enhanced CD 通过多区段或混合模式同时提供普通音频与计算机数据;HDCD 则把特定控制信息编码进兼容 CD-DA 的 PCM 信号,需要相应解码处理才能使用扩展功能。这些名称描述不同的逻辑格式或信号处理,不改变盘片仍属于 CD 家族。

CD-DA 使用交叉交织里德-所罗门码处理连续与突发读取错误,播放器还可对无法完全纠正的音频样本进行插值或静音。CD-ROM 在此基础上增加更严格的校验,以避免计算机文件在不报错的情况下发生变化。划痕和污渍可能干扰聚焦与循轨;CD 的反射层靠近标签面,标签面深划伤或保护漆脱落有时会直接破坏数据层。材料氧化、染料衰退和粘合缺陷也会影响长期可读性,且实际寿命取决于制造质量、光照、温度与湿度。