Ako funguje CD

Ako funguje CD

Analógový záznam zvukového signálu aj napriek špičkovým technológiám nepriaznivo ovplyvňuje ktorákoľvek časť záznamového alebo reprodukčného reťazca. Dochádza tak k určitej degradácii kvality pôvodnej zvukovej informácie. Tieto nedostatky eliminuje digitálny záznam zvuku.
CD
Na kompaktný disk CD (Compact Discs) s priemerom 120 mm a pamäťovou kapacitou 650 MB/44,1 kHz sa dá uložiť 74-minútový vysokokvalitný zvukový záznam v digitálnej podobe. Okrem kvality zvuku a záznamovej kapacity sa zväčšila šírka frekvenčného pásma prakticky od 0 do 20 kHz. Ďalšími elektronickými obvodmi sa eliminovali zložky, ktoré pre sluchový vnem nemajú žiadny význam.
Digitálny signál zvukovej informácie sa na CD disk zaznamenáva mechanickým spôsobom pomocou lisovacej matrice vyrobenej podľa nosiča prvotného zvukového záznamu. V hustej špirálovej stope na povrchu matrice sú zakódované konkrétne dáta digitálneho zvukového záznamu. Záznam je v matrici negatívny (zrkadlový obrazec nosiča prvotného záznamu). Informačný obsah sa vlisuje do povrchu číreho polykarbonátového kotúča - disku - v podobe obrovského množstva mikroskopických priehlbiniek (jamiek - pits - a lesklých plôšok - lands, s presne definovanou šírkou 0,5 μm, Na pozitívny povrch vylisovaného digitálneho zvukové00 záznamu CD sa nanesie hliníková reflexná vrstva, ktorá dá disku jeho charakteristické sfarbenie. Reflexná vrstva sa pokryje ochranným lakom a disk dostane etiketu s príslušnými údajmi. V porovnaní s ostatnými klasickými zvukovými nosičmi je CD disk podstatne odolnejší proti mechanickému poškodeniu. Veľkou výhodou CD je jednoduché ovládanie s takmer okamžitým prístupom ku ktorejkoľvek časti alebo na začiatok ľubovoľnej nahrávky. Pretože medzi snímacím laserovým systémom a nosičom zvukového záznamu nie je priamy kontakt, je opotrebovanie disku takmer nulové. Veľkou výhodou je možnosť kopírovať nahrávky jednu od druhej bez ujmy na kvalite, ktorá je takmer zhodná s originálom. CD technológia umožňuje výrobu diskov so stereofónnym digitálnym záznamom zvukového signálu.
CD-R/CD-RW
So značným podielom firmy Philips bol na začiatku a v polovici 90. rokov na trh postupne uvedený záznamový kompaktný disk CD-R (Compact Disc-Recordable) označovaný aj ako CD-WO (CD-Write Once) a prepisovací disk s označením CD-RW (Compact Disc-ReWriteable). Medzi priemerom, hrúbkou, špirálovitou stopou a dĺžkou nahrávky všetkých CD nie je takmer žiadny rozdiel.

Zapisovateľné disky CD-R a CD-RW majú okrem zavádzacej a dátovej oblasti navyše oblasť programovej pamäti (Program Memory Area) a oblasť kalibrácie PCA (Program Calibration Area) - údaje o zázname a nastavení laserového lúča. Rýchly prístup na CD a označenie začiatku disku umožňuje záznamový súpis TOC (Table of Centent). Hoci oba disky CD-R a CD-RW vyzerajú rovnako, každý z nich má vzhľadom na odlišnú metódu digitálneho záznamu zvuku charakteristické zloženie a usporiadanie záznamových vrstiev. Na disk CD-R sa dá záznam uložiť iba raz, to znamená, že záznamový proces je nezvratný. Disk CD-RW umožňuje viac ako stonásobné chronologické nahrávanie a mazanie záznamu s nezmenenou kvalitou nahrávky. Záznam je zlúčiteľný s klasickým CD diskom.
Na rozdiel od konvenčného CD disku, ktorého digitálny záznam zvuku je v podobe vylisovaných jamiek a plôšok s hliníkovou odrazovou vrstvou, disky CD-R a CD-WR majú vlastnú záznamovú vrstvu. Na polykarbonátovom disku je predlisovaná špirálová stopa s údajmi na presné sledovanie stopy záznamovým laserom a stabilizáciu obvodovej rýchlosti kotúča. Povrch disku CD-R má vrstvu ochranného laku a etiketu s údajmi o disku. Pod vrstvou laku je zvyčajne zlatá reflexná vrstva. Medzi reflexnou vrstvou a spodnou vrstvou číreho polykarbonátového substrátu je nanesený tenký povlak záznamovej
vrstvy z organického farbiva citlivého na svetlo. Digitálna informácia sa na disk zapisuje laserovým lúčom určitého výkonu s vlnovou dĺžkou
780 nanometrov, ktorý je modulovaný dátovým signálom. Zaostrený laserový lúč zapisuje digitálne informácie lokálnym ohrevom záznamovej vrstvy a substrátu na teplotu 250 stupňov Celzia, čím dôjde k jej roztaveniu. Vplyvom lokálneho ohrevu vznikajú v záznamovej vrstve špirálovej stopy, „vypálené" jamky (pits) s následnou zmenou pôvodnej štruktúry a odrazovej schopnosti svetla. Pri čítaní zvukového záznamu laserový lúč sníma odraz svetla z priesvitných a nepriesvitných miest (jamiek a plôšok):
ďalší elektrónový obvod túto informáciu vyhodnotí ako nuly a jednotky a digitálno-analógový prevodník D/A ich spracuje do podoby zvukového signálu.
Horné plochy diskov CD-R a CD-RW sú v podstate zhodné. Pod vrstvou ochranného laku a štítkom disku CD-RW, medzi dvoma dielektrickými vrstvami pohlcujúcimi nadbytočné teplo počas záznamu, je záznamová vrstva zo zliatiny striebra, antimónu, india a telúru. Spodná vrstva je ako v predchádzajúcom prípade číry polykaronátový substrát. Záznamová vrstva založená na zvratovej zmene zloženia materiálu má v pôvodnom stave kryštalickú štruktúru.

Pri jej lokálnom zohriatí počas zápisu na 500 až 700 stupňov Celzia laserovým lúčom s väčším výkonom dochádza k roztaveniu kryštálov, z ktorých v záznamovej vrstve vznikne nepriesvitná amorfná (beztvárna) hmota s podstatne menšou odrazivosťou svetla ako kryštalický základ. Počas rýchleho ochladzovania sa amorfná hmota „zmrazí“, čím sa dosiahne dlhodobá stabilita záznamu. Pri prehrávaní mení rozdielna štruktúra stopy odraz čítacieho laserového lúča a takto získané číslicové informácie sú do zvukovej podoby spracované už opísaným spôsobom. Záznam na disku možno vymazať zmenou amorfnej hmoty opäť do kryštalickej, resp. polykryštalickej podoby. Stane sa tak ohriatím záznamovej vrstvy na teplotu 200 stupňov Celzia na asi 35 minút. .