Компактдискът (Compact Disc, CD, CD-ROM) е оптиченносител на информация във вид надиск с отвор в центъра,информацията от който се чете C помощта налазер. Първоначално компактдискът е бил създаден за цифрово съхранение назвукови записи (т. нар. CD-Digital Audio или CD-DA), обаче в днешно време той широко се използва като устройство за съхранение на данни с широко предназначение (т. нар. CD-ROM). Аудио компактдисковете по формат се различават от компактдисковете с данни и обикновеноCD-плейърите могат да възпроизвеждат само тях (на компютър може да се четат и двата вида дискове). Срещат се дискове, съдържащи както аудиоинформация, така и данни – те могат както да се прослушват на CD-плейър, така и да се четат на компютър. С появата наmp3 формата производителите на битови CD-плейъри имузикални уредби започват да ги снабдяват с възможността да четат и mp3-файлове от CD-ROM.
Абревиатурата „CD-ROM“ означава „Compact Disk Read Only Memory“ и означава компактдиск като носител на информация за широка употреба (за разлика от аудио компактдиска, CD). Накратко CD-ROM често се нарича (погрешно)CD-ROM устройството.
Компактдискът е създаден през1979 г. от компаниитеPhilips иSony. В Philips е разработен общият процес на производство, като е използвана тяхната технологияLaserdisc. Sony на свой ред работи върху метода закорекция на грешките. През1982 г. започва масовото производство на компактдискове в завода вЛангенхаген крайХановер вГермания. Значителен принос в популяризирането на компактдисковете внасятMicrosoft иApple Computer. Джон Скали, тогавашниятCEO на Apple Computer, през1987 г. казва, че компактдисковете ще направят революция в света на персоналните компютри.
Компактдискът се изработва отполикарбонат с дебелина 1,2 mm, покрит с многотънък слойалуминий (в началото се е използвалозлато) със защитно покритие от лак, върху който обикновено се отпечатваетикетът. Затова, въпреки разпространеното мнение за обратното, компактдискът никога не трябва да се поставя обърнат (т.е. с етикета надолу), тъй като отражаващият алуминиев слой, на който именно се съхраняват данните, отдолу е защитен, както беше казано по-горе, с 1,2-милиметров слой от поликарбонат, а отгоре – само с тънък слой лак (5 – 10µm).
Обикновено компактдискът е сдиаметър 12cm и в първите години на производство е събирал до 650MB информация (или 74минути аудиозапис). Впоследствие все по-голямо разпространение получават дискове с обем 700 MB (80 минути аудиозапис). Срещат се и носители с обем 800 мегабайта (90 минути) и даже повече, обаче те може и да не се четат от някои устройства за компактдискове. Съществуват също мини-CD-та с диаметър 8 cm, на които се събират около 140 MB данни или 21 минути аудиозапис, както и CD с форма, напомняща кредитна карта (т. нар. диск-визитка).
Форматът за съхранение на данните на диска, известен като „Червена книга“ („Red Book“ (да не се бърка сЧервената книга в обичайния смисъл), е разработен от компаниятаPhilips. В съответствие с този формат на компактдиска може да се записва звук в два канала с 16-битоваимпулсно-кодова модулация (PCM) и счестота на дискретизация 44,1 kHz. Благодарение на корекцията на грешките с помощта накода на Рид-Соломон, малки надрасквания не влияят на прочитането на диска. Philips също притежава всички права върху знака „Compact disk digital audio“, който се отпечатва на дисковете.
Информацията се записва на диска във вид наспирална пътечка чрез т. нар. питове (ямички, вдлъбнатини), издълбавани в поликарбонатния слой. Всеки пит е с около 125nm дълбочина и 500 nm широчина, а дължината му варира от 850 nm до 3,5µm. Разстоянието между съседните пътечки на спиралата по стандарт се допуска да варира от 1,5 до 1,7 микрона. При аудио CD може да се срещне пълната гама 1,5 – 1,7 µm, докато при 74-минутнияCD-R то е 1,6 µm, а при 80 минутния CD-R – 1,5 µm.
Данните от диска се четат с помощта налазерен лъч сдължина на вълната 780 nm, който минава през поликарбонатния слой, отразява се от алуминиевото покритие и се улавя отфотодиод. Лъчът на лазера образува върху отражателния слой петно с диаметър около 1,5 µm. Тъй като дискът се чете от долната страна, всеки пит изглежда за лазера като възвишение. Местата, където такива възвишения отсъстват, се наричат площадки (land).
За да си представим нагледно отношението между размерите на диска и пита, нека си представим, че компактдискът е голям колкотостадион; тогава питът би бил с размерите примерно на песъчинка.
Светлината от лазера, попаднала на площадка, сеотразява и се регистрира от фотодиода. Ако светлината попадне на възвишение, тя претърпяваинтерференция със светлината, отразена от площадката около възвишението и не се отразява. Този ефект се получава вследствие на факта, че височината на всяко възвишение е равна на една четвърт отдължината на вълната на светлината на лазера, което води до разлика въвфазите, равна на половината от дължината на вълната, между светлината, отразена от площадката, и светлината, отразена от възвишението.
Компактдисковете биват „обикновени“ CD (щамповани на производствената линия), за еднократен записCD-R и за многократен записCD-RW. Дисковете от последните два типа са предназначени за запис в домашни условия на специални записващи устройства за компактдискове. В някои CD-плейъри и музикални уредби такива дискове може да не се четат (в последно време всички производители на битови музикални уредби и CD-плейъри включват в своите устройства поддръжка на четенето на записваеми дискове).
Скоростта на четене/запис на CD се посочва като кратна на 150 KB/s, т.е. (например) устройство с означена скорост 48х осигурява максимална скорост на четене (или запис) на дисковете, равна на 48 × 150 = 7200 KB/s (7,03 MB/s).
Това е стандартният формат за запис на CD с данни. Mode 2 може да бъде form 1 или form 2. При form 1 за данните се заделят 2048 байта с корекция на грешките (използва се за съхранение на данни, където загубата на всеки бит информация може да бъде критично), а при form 2 – 2324 байта данни, без корекция на грешки (използва се за аудио/видео)
CD-ROM XA – Compact Disk Read Only Memory eXtended Architecture
При този формат е възможно да се запишевидео сигнал заедно със звуков сигнал и сигнал за звукова синхронизация за получаване на озвучено изображение.
CD-DA (Red Book) Compact Disk Digital Audio (компакт-диск с цифрово аудио)
Това е стандартният формат за запис на музикални CD.
CD-I (Green Book) Compact Disk Interactive (Интерактивно CD, предназначено за използване в специално устройство за възпроизвеждане на CD-I)
Този формат на Philips позволява на носителя да бъдат записани звук, картинки, видео с ниско качество, данни. Този носител може да бъде възпроизведен само на предназначеното за него устройство, имащо изход за уредба и телевизор.
CD-Extra (Blue Book)
Това са тъй-нареченитемултимедийни CD, които съдържат определено количество музикални композиции, а след това данни. Записаните по този начин носители могат да бъдат просвирени в домашна музикална уредба, без да бъдат прочитани данните.
Photo-CD
Формат на фирмата Kodak, предназначен за архивиране на фотоси, които могат да се разглеждат с помощта на специално устройство на телевизора.
CD-G – CD Graphics
Формат за запис на audio CD с допълнителна текстова информация, например за Karaoke.
CD-Text
Формат на Philips за кодиране на текстова и графична допълнителна информация към музикални CD, който позволява на дисплея на уредбата да се изписва информация за автора на композицията, името на песента и т.н.
Video CD (White Book)
Формат за запис на носители скомпресирано видео, при което върху стандартно CD с обем от 650 MB могат да бъдат записани по-големи по обем данни за сметка на по-малко код за корекция на грешки.
CD-Bridge
Този формат служи за осигуряване на съвместимост за четене на дискове CD XA и CD I, за което на него се записва необходимата служебна информация за съдържанието на CD и за двата формата.
Спецификацията на компактдисковете не предвижда никакъв механизъм зазащита срещу копиране – дисковете може свободно да се размножават и възпроизвеждат. Обаче от2002 г. насам различнизвукозаписни компании започнаха да предприемат опити да създадат компактдиск, защитен срещу копиране. Същността на почти всички методи се свежда до нарочно внасяне на грешки в данните, записвани на диска, и то така, че на домашен CD-плейър или музикална уредба дискът да се чете, но на компютър – не. В резултат се получава „игра на котка с мишка“: такива дискове се четат далеч не на всички битови плейъри, а на някои компютри се четат, появява се програмно осигуряване, позволяващо да се копират даже защитени дискове и т. н. Звукозаписната индустрия обаче не се предава и продължава да пробва все нови и нови методи.
Philips заяви, че на подобни дискове, несъответстващи на спецификациите на „Червената Книга“, се забранява да се поставя знакът „Compact disk digital audio“.
Обикновените компактдискове (CD с предварителен запис) се щамповат в заводите с помощта на никелова матрица с гравирана на нея рисунка на питовете, с която се пресова пластмасовата подложка на диска. Никеловата матрица се изработва чрез галванично копиране на т.нар. стъклен мастердиск. Стъкленият мастердиск се изработва чрез експониране с помощта на специално лазерно записващо устройство върху светочувствителен слой, нанесен върху стъклена подложка.
Съществуват и дискове, предназначени за запис в домашни условия:CD-R (Compact Disk Recordable) за еднократен запис, иCD-RW (Compact Disk ReWritable) – за многократен. Те се записват с помощта наCD-R/CD-RW устройства, монтирани на персонален компютър.
Оптичната технология предлага добра надеждност, но тя не е еднаква при всички видове носители. Фабрично щампованите компактдискове използват алуминий като отражателна повърхност и имат най-дълъг живот.
Според експеримент на Йерун Хорлингс (Jeroen Horlings), редактор в нидерландското списание „PC Active“, 10% от записваемите дискове (CD-R) е невъзможно да бъдат прочетени след две години правилно съхранение. Причината от една страна е в различния химически състав на оцветителите, чиято отражателна способност трябва да може да се промени в процеса на запис, но също се променя в процеса на стареене. От друга страна голямо значение има технологията на производство и спазването на определени качествени критерии. За повече подробности вижтеCD-R.
Презаписваемите дискове (CD-RW) е невъзможно да бъдат записвани след определен брой цикли презапис (обикновено 1000 цикъла според производителите). Възможността да бъдат записвани повторно ги прави най-уязвими към стареене.
В сравнение с последвалите го усъвършенствани технологии CD има най-голям размер на питовете (широчина (w) и дължина (l)) и най-малка плътност на записа, определена от отстоянието между пътечките (p), и размера на питовете. Диаметърът идължината на вълната на записващия/четящия лазерен лъч са означени съответно с (⌀) и (λ).
