激光唱片
CD
由飛利浦與索尼共同開發的數字光學儲存介質,最初用於發行數字音訊,後來形成 CD-ROM、CD-R、CD-RW 等資料與可錄規格。
詳細說明
CD(Compact Disc,鐳射唱片)是一種由飛利浦與索尼共同開發的數字光學儲存介質。
兩家公司在 1970 年代末至 1980 年代初統一音訊編碼、碟片尺寸和讀取引數,形成後來稱為《紅皮書》的 CD-DA 規範。首批商業唱片和索尼 CDP-101 播放機於 1982 年 10 月在日本上市,1983 年進入歐洲和北美市場。
標準 CD 直徑為 120 毫米,厚度為 1.2 毫米;另有直徑 80 毫米的 Mini CD。工廠壓制盤以聚碳酸酯為主體,資訊沿一條由內向外延伸的螺旋軌道排列。碟片上的凹坑和平坦區域並非直接對應數字 0 和 1,讀取系統檢測的是兩者交界造成的反射光變化,再經八到十四調製、同步和糾錯處理恢復資料。播放機使用波長約 780 奈米的近紅外鐳射,光學頭在正常讀取時不接觸盤面。
CD 是物理介質和格式家族的統稱,不等同於音訊 CD。
用於預錄音樂的 CD-DA(Compact Disc Digital Audio)以 44.1 kHz 取樣率、16-bit 量化深度儲存雙聲道線性 PCM,每秒原始音訊資料為 1,411.2 kbit/s。音訊被連續寫入扇區和曲目,而不是以 WAV 或其他普通檔案形式儲存。計算機抓軌時,需要讀取 CD-DA 音訊扇區,再把 PCM 資料封裝為 WAVE、AIFF、FLAC 等檔案。CD-DA 的一個扇區包含 2,352 位元組音訊資料,每秒播放 75 個扇區。目錄區記錄曲目起始位置、控制標誌和碟片總時長;曲目還可使用索引點、預間隙和預加重標誌。標準目錄只儲存軌道位置,不包含曲名和藝人等通用文字欄位,CD-Text 擴充套件才利用子碼區域加入這類資訊。早期 120 毫米音訊 CD 的標稱播放時間約為 74 分鐘。後來普及的 80 分鐘盤把軌道間距和可記錄範圍推近規範允許的邊界,可儲存約 80 分鐘音訊。換算到 CD-ROM 使用者資料時,兩者通常分別稱為 650 MB 和 700 MB;不同資料採用十進位制 MB、二進位制 MiB 或原始扇區總量,因而容量數字可能不完全一致。
CD-ROM 與 CD-DA 使用相近的物理訊號和基礎糾錯,但為計算機資料增加扇區地址、同步欄位以及額外的錯誤檢測和糾正資訊。常見 Mode 1 扇區從 2,352 個原始位元組中提供 2,048 位元組使用者資料。ECMA-130 和 ISO/IEC 10149 規定 120 毫米只讀 CD-ROM 的機械、光學與記錄特性,ISO 9660 等標準則定義檔案和目錄結構。資料 CD、MP3 CD 與音訊 CD 因此可以外形相同,卻採用不同的邏輯組織和播放方式。CD-R 使用有機染料記錄層,燒錄鐳射改變其光學特性以模擬壓制盤的訊號變化,寫入後不能擦除。CD-RW 使用可逆相變材料,可在結晶態與非晶態之間多次轉換。可錄盤的反射率和記錄特徵不同於工廠壓制盤,部分早期音訊播放器不能穩定讀取 CD-R,或完全不支援 CD-RW。多區段和未封盤狀態也會影響普通播放器與不同作業系統的識別。
圍繞 CD-DA 形成的應用還包括 CD+G、Enhanced CD 和 HDCD。CD+G 在子碼中加入低解析度圖形,常用於卡拉 OK;Enhanced CD 透過多區段或混合模式同時提供普通音訊與計算機資料;HDCD 則把特定控制資訊編碼進相容 CD-DA 的 PCM 訊號,需要相應解碼處理才能使用擴充套件功能。這些名稱描述不同的邏輯格式或訊號處理,不改變碟片仍屬於 CD 家族。
CD-DA 使用交叉交織裡德-所羅門碼處理連續與突發讀取錯誤,播放器還可對無法完全糾正的音訊樣本進行插值或靜音。CD-ROM 在此基礎上增加更嚴格的校驗,以避免計算機檔案在不報錯的情況下發生變化。劃痕和汙漬可能干擾聚焦與循軌;CD 的反射層靠近標籤面,標籤面深劃傷或保護漆脫落有時會直接破壞資料層。材料氧化、染料衰退和粘合缺陷也會影響長期可讀性,且實際壽命取決於製造質量、光照、溫度與溼度。