콤팩트 디스크

CD(Compact Disc, 激光唱片)는 필립스와 소니가 공동으로 개발한 디지털 광학 저장 매체이다.

두 회사는 1970년대 말부터 1980년대 초까지 오디오 인코딩 방식, 디스크 크기 및 판독 매개변수를 통일하여, 이후 ‘레드 북’으로 불리게 된 CD-DA 규격을 마련했다. 최초의 상용 음반과 소니 CDP-101 플레이어는 1982년 10월 일본에서 출시되었으며, 1983년에는 유럽과 북미 시장에 진출했다.

표준 CD의 직경은 120mm, 두께는 1.2mm이며, 직경 80mm의 미니 CD도 있습니다. 공장에서 프레스된 디스크는 주로 폴리카보네이트로 만들어지며, 정보는 안쪽에서 바깥쪽으로 뻗어 나가는 나선형 트랙을 따라 배열되어 있습니다. 디스크 표면의 홈과 평평한 영역은 숫자 0과 1에 직접적으로 대응하는 것이 아니라, 판독 시스템은 이 둘의 경계에서 발생하는 반사광의 변화를 감지한 후, 8~14단계의 변조, 동기화 및 오류 정정 처리를 거쳐 데이터를 복원합니다. 재생기는 파장 약 780 나노미터의 근적외선 레이저를 사용하며, 광학 헤드는 정상적인 판독 시 디스크 표면에 닿지 않습니다.

CD는 물리적 매체 및 포맷 계열의 총칭으로, 오디오 CD와 동일하지 않습니다.

사전 녹음된 음악용 CD-DA(Compact Disc Digital Audio)는 44.1 kHz 샘플링 레이트와 16비트 양자화 심도로 스테레오 선형 PCM을 저장하며, 초당 원본 오디오 데이터는 1,411.2 kbit/s입니다. 오디오는 WAV나 기타 일반 파일 형식으로 저장되는 것이 아니라, 섹터와 트랙에 연속적으로 기록됩니다. 컴퓨터에서 트랙을 추출할 때는 CD-DA 오디오 섹터를 읽은 다음, PCM 데이터를 WAVE, AIFF, FLAC 등의 파일로 변환해야 합니다. CD-DA의 한 섹터에는 2,352바이트의 오디오 데이터가 포함되며, 초당 75개의 섹터가 재생됩니다. 인덱스 영역에는 트랙 시작 위치, 제어 플래그 및 디스크 총 재생 시간이 기록되며, 트랙에는 인덱스 포인트, 프리갭 및 프리웜 플래그를 사용할 수도 있습니다. 표준 인덱스는 트랙 위치만 저장하며, 곡명이나 아티스트와 같은 일반 텍스트 필드는 포함하지 않습니다. CD-Text 확장을 통해 서브코드 영역에 이러한 정보를 추가할 수 있습니다. 초기 120mm 오디오 CD의 공칭 재생 시간은 약 74분입니다. 이후 보급된 80분 디스크는 트랙 간격과 기록 가능 범위를 규격이 허용하는 한계까지 끌어올려 약 80분의 오디오를 저장할 수 있습니다. CD-ROM 사용자 데이터로 환산할 때, 이 둘은 일반적으로 각각 650 MB와 700 MB로 표기됩니다. 자료에 따라 십진수 MB, 이진수 MiB 또는 원시 섹터 총량을 사용하므로 용량 수치가 완전히 일치하지 않을 수 있습니다.

CD-ROM과 CD-DA는 유사한 물리적 신호와 기본 오류 정정 방식을 사용하지만, 컴퓨터 데이터의 경우 섹터 주소, 동기화 필드 및 추가적인 오류 검출 및 정정 정보가 추가됩니다. 일반적인 Mode 1 섹터는 2,352개의 원시 바이트 중 2,048바이트의 사용자 데이터를 제공합니다. ECMA-130 및 ISO/IEC 10149는 120mm 읽기 전용 CD-ROM의 기계적, 광학적 및 기록 특성을 규정하며, ISO 9660 등의 표준은 파일 및 디렉터리 구조를 정의합니다. 따라서 데이터 CD, MP3 CD 및 오디오 CD는 외형은 동일할 수 있지만, 서로 다른 논리적 구성과 재생 방식을 채택합니다. CD-R은 유기 염료 기록층을 사용하며, 기록 레이저가 그 광학적 특성을 변경하여 프레스 디스크의 신호 변화를 모방하므로, 일단 기록되면 지울 수 없습니다. CD-RW는 가역 상변화 물질을 사용하여 결정질 상태와 비결정질 상태 사이를 여러 번 전환할 수 있습니다. 기록 가능 디스크의 반사율과 기록 특성은 공장 프레스 디스크와 다르기 때문에, 일부 초기 오디오 플레이어는 CD-R을 안정적으로 읽지 못하거나 CD-RW를 전혀 지원하지 않을 수 있습니다. 다중 트랙 및 미마감 상태 역시 일반 플레이어와 다양한 운영 체제의 인식에 영향을 미칩니다.

CD-DA를 기반으로 한 응용 기술로는 CD+G, Enhanced CD, HDCD 등이 있습니다. CD+G는 서브코드에 저해상도 그래픽을 포함하며, 주로 노래방(카라오케)에 사용됩니다; Enhanced CD는 다중 구역 또는 혼합 모드를 통해 일반 오디오와 컴퓨터 데이터를 동시에 제공하며, HDCD는 CD-DA와 호환되는 PCM 신호에 특정 제어 정보를 인코딩하여, 확장 기능을 사용하려면 해당 디코딩 처리가 필요합니다. 이러한 명칭들은 서로 다른 논리 형식이나 신호 처리를 설명할 뿐이며, 디스크 자체를 변경하지 않는 한 여전히 CD 계열에 속합니다.

CD-DA는 교차 인터레이스 리드-솔로몬 코드를 사용하여 연속 및 돌발적인 읽기 오류를 처리하며, 플레이어는 완전히 수정할 수 없는 오디오 샘플에 대해 보간 처리나 음소거를 수행할 수도 있습니다. CD-ROM은 이를 바탕으로 더 엄격한 오류 검증을 추가하여, 오류 보고 없이 컴퓨터 파일이 변경되는 것을 방지합니다. 흠집과 오염은 초점 및 트랙 추적에 방해가 될 수 있습니다. CD의 반사층은 라벨면에 가까우므로, 라벨면에 깊은 흠집이 생기거나 보호 코팅이 벗겨지면 때때로 데이터층이 직접 손상되기도 합니다. 재료의 산화, 염료 퇴색 및 접착 결함도 장기적인 가독성에 영향을 미치며, 실제 수명은 제조 품질, 빛 노출, 온도 및 습도에 따라 달라집니다.