Компа́кт-ди́ск (англ.compact disc) (CD) — переноснийоптичний диск для зберіганняінформації (даних) у цифровому вигляді, тобто формату зберігання даних. Цей формат було спочатку розроблено для записування та відтворення лишезвукозаписів, але пізніше, його було пристосовано для зберігання даних: (CD-ROM). Пізніше, були додатково отримані кілька іншихформатів дисків, у тому числі: одноразового запису аудіо та збереження даних (CD-R), перезаписуваний носій (CD-RW), відео компакт-диск (VCD), супервідео компакт-диск (SVCD), Photo CD, Picture CD, Enhanced Music CD. Аудіо CD та аудіо програвачі компакт-дисків, стали комерційно доступними, починаючи зжовтня 1982 року.
Стандартні компакт-диски маютьдіаметр 120 мм та можуть вмістити близько 80хвилин нестисненого аудіо або близько 700 Мбайт даних. Mini CD має різні діаметри в інтервалі від 60 до 80 мм; вони іноді використовуються для CD—синглів, запису до 24 хвилинаудіо-файлів, або використовуються для установкидрайверів пристроїв.
Під час впровадження цієїтехнології 1982 року, компакт-диск мав більшу ємність, ніж жорсткий дискперсонального комп'ютера. До 2010 року, жорсткі диски вже перевершували можливості компакт-дисків у кілька тисяч разів.
2004 року у всьомусвіті, продажі аудіо компакт-дисків, CD-ROM і CD-R склали близько 30 мільярдів штук. До 2007 року вже 200мільярдів компакт-дисків було продано по всьому світу. Зараз[коли?] компакт-диски все частіше замінюються іншими формами цифрового зберігання та розподілу, через що, темпи продажів CD, наприклад у США, знизилися приблизно на 50 % від свого піка. Проте, вони залишаються одним з основних засобів розповсюдження для музичної індустрії. У стосунку домузики, компакт-диск, принципово відрізняється від довгогральноїграмофонної платівки. Виготовляються зполіакрилату із прозорим пластиковим покриттям.Металевий диск знаходиться під ним. З поверхні диска з мікроскопічних канавок зчитуєтьсялазерним променем цифровий код, яким закодованозвуки та створюється аудіосигнал, що практично не відрізняється від звучання оригіналу.
Скло це багатокомпонентнийсилікатний матеріал ізтемпературою плавлення близько 600—700 °C, і досить хімічно активний. Тому на його поверхні реєструвальний матеріал не може довго зберігати дані високоїщільності.
В Україні[3] виробництво компакт-дисків почало розгортатися у середині 90-х років минулогостоліття. Активну участь у цьому процесі взяликомпанії, які входили до складу АК «Росток». Організація випуску нового виду продукції, вимагала вибору таких технологічних рішень, які б забезпечували як виготовлення компакт-дисків високоїякості та можливості переходу до випуску нових видів компакт-дисків, так і виробництвоконкурентоспроможної, доступної за ціною для мешканців України,продукції. Випуск вітчизняних компакт-дисків було розпочато з освоєння технологіїінжекційного лиття підкладок компакт-дисків та пристосування її до наявних умов виготовлення виробів зполімерних матеріалів.
2014 року, вченіІнституту проблем реєстрації інформації приНаціональній академії наук України, у співпраці зІнститутом монокристалів НАНУ, розробили сапфірові оптичні диски, інформація на яких може зберігатися десятки тисяч років.Сапфір має унікальні фізико-хімічні властивості: високутемпературу плавлення (понад 2000 °C),твердість, що поступається лише твердостіалмазу,витривалість. Він чудово підходить для оптичних вікон, що використовуються в екстремальних умовах увійськовій,науковій та цивільній сферах, де матеріал працює тривалий час, і не змінює своїх властивостей. Завдяки таким властивостям інформація на його поверхні може зберігатися набагато довше, ніж на будь-яких інших носіях.[4]
Підкладкою левової частки усіх сучасних носіїв інформації слугуєполікарбонат. Цей матеріал —пластмаса, з температурою плавлення, що трохи перевищує 200 °C, і має термін зберігання (оскільки використовуються не дуже якісні реєструвальнісередовища) — від 1 до 15 років. Тому у широкому вжитку сьогодні носії інформації, котрі не можуть похвалитися тривалим терміном зберігання даних. Наприклад, звичайний CD / DVD диск теоретично придатний до використання лише 30 років.USB-флешки здатні зберігатидані до 5-10 років.Твердотілий накопичувач SSD — до 40 років. Звичайнітверді диски, теоретично, до 100 років, але містять у собі рухомімеханічні частини, які можуть не витримати випробування і набагато меншим часом.
Сапфіровий компакт-диск
Українськимнауковцям вдалося створити оптику, яка компенсуєполяризаційні спотворення сапфіру та дає можливість, крізь сапфірову підкладку, записувати й зчитувати інформацію з максимально допустимою дляоптики щільністю. Для реалізації цієї ідеї, не потрібно було створювати новітехнології, тому вдалося за короткий термін випустити перший оптичний диск на сапфірі. Його діаметр 80 мм,щільність запису відповідає стандартному диску CD-ROM і на його поверхні записується 210 Мбайт даних. Планується здійснити запис і зберігання інформації на дискахдіаметром не лише 80 мм, а й 120 мм (стандарт CD). Також є можливість виготовляти оптичні диски діаметром до 200—300 міліметрів.
Не лише, наукові знання потребують надійного довготривалого зберігання. Дуже важливі длянаціональної безпеки технічна йтехнологічна документація, дані прорадіоактивні відходи,екологічно- небезпечні об'єкти тощо. Ще один пласт для дбайливого зберігання —культурна спадщина. До речі, збереження та відтворення скарбів народної творчості, пам'яток писемної й художньої культури України — не менш цікавий напрямок діяльностіІнституту проблем реєстрації інформації. У січні 2014 року у стінах НАНУ, де проходило засідання президії Академії наук, звучала фонограма виступу Віктора МихайловичаГлушкова на засіданні президії АН УРСР, записана на першому у світі сапфіровому оптичному дискові, розробленому і виготовленому Інститутом проблем реєстрації інформації та НТК«Інститут монокристалів». У цьому виступі геніальний[джерело?]кібернетик передбачав воістину фантастичні перспективи розвиткуоптичного запису інформації для комп'ютерної техніки та інформаційних технологій.
Існує думка про те, що компакт-диск винайшли, зовсім неPhilips іSony, аамериканський фізик Джеймс Рассел. Винахідник компакт-диска, який працював у компанії Optical Recording, не заробив на ньому ні цента. Вже1971 року він продемонстрував свій винахід для зберігання даних. Робив він це з «особистою» метою, оскільки бажав запобігти дряпанню своїх вінілових платівок голками звукознімачів. За вісім років подібнийпристрій було «незалежно» винайдено компаніями Philips і Sony.
Прототипи компакт-дисків було розроблено компаніями Philips і Sony незалежно одна від одної, наприкінці 1970-х років. 1979 року, Sony і Philips створили спільну робочу групуінженерів для розробки нового цифрового аудіо диска. Після рокуекспериментів і обговорення, стандарт Red Book CD-DA було оприлюднено 1980 року. Коли почавсякомерційний випуск 1982 року, компакт-диски та їхпрогравачі, були надзвичайно популярні. Хоча їх вартість, становила до $ 1000, понад 400 тисяч програвачів компакт-дисків було продано, наприклад, лише уСША у проміжок з 1983 по 1984 роки. Успіх компакт-дисків було зараховано на користь співпраці між Philips і Sony, які прийшли разом, щоб узгодити і розробити сумісніапаратні забезпечення.Уніфікована конструкція компактного диска, дозволила споживачам придбати будь-який диск або плеєр від будь-якої компанії.
1974 року Л. Оттенс, директор аудіо підрозділу Philips, заснував невелику групу задля розробки аналога оптичного аудіо диска з діаметром 20 см, щоби якість звуку перевершувалавінілову платівку. Проте, через незадовільну роботу аналогового формату, два інженери Philips, радили цифровий формат, тож 1977 року у Philips створилилабораторію з завданням створення цифрового аудіо диска. Діаметр прототипу компакт-диска Philips було встановлено на рівні 11,5 см.
Хеітаро Накадзіма, який розробив ранній цифровий аудіорекордер, у рамках національної організації суспільного мовленняЯпонії, 1970 року ставгенеральним директором аудіо відділукомпанії Sony. 1971 року, його команда розробила цифровий PCMадаптер аудіо магнітофона. У вересні 1976 року, Sony показала пресі 30 см диск, який може зіграти 60 хвилинцифрового звуку (частота дискретизації 44100 Гц і дозволом 16 біт). У вересні 1978 року, компанія показала оптичний цифровий аудіо диск зі 150 хвилинами ігрового часу, зчастотою дискретизації 44056 Гц.
1979 року, Sony і Philips створили спільну робочу групу інженерів, задля розробки нового цифрового аудіо диска. Під керівництвом інженерів Кєєса Схаухамера Іммінка і Тошітада Доі, відбувалисядослідження з просуваннялазера для технології оптичних дисків. Після року дослідів та обговорення, цільова група підготуваластандарт Red Book CD-DA. Цей стандарт було офіційно прийнятоМЕК якміжнародний стандарт 1987 року.
Philips ввів термін компакт-диск, відповідно до іншої аудіо продукції,компакт-касети, та зробив внесок у загальнийвиробничий процес, заснований на технології відео Laser Disc. Philips також, зробили свій внесок у технологіюмодуляції (EFM), яка надає певну стійкість до пошкоджень, таких як подряпини чи відбитки пальців, у той час, як Sony, сприяв просуванню методу виправлення похибок, CIRC.
Компакт-диск виготовляється з 1,2 мм,полікарбонатного пластику та важить 15-20грам. Площа внутрішньої програми, посідає радіус від 25 до 58 мм.
Тонкий шаралюмінію або, рідше,золото наноситься на поверхню, що робить її відбивальною длясвітлових променів.Метал захищено плівкоюлаку, зазвичай, з покриттям безпосередньо на відбивному шарі.Етикетка друкується на лаковому шарі, як правило, за допомогою трафаретного абоофсетного друку.
Для зберігання даних, компакт-диск має крихітні заглиблення (ямки), у виглядіспіралі у шарі полікарбонату. Кожна ямка є, приблизно 100нм завглибшки та від 500 нм завширшки, і досягає від 850 нм до 3,5 мкм удовжину. Відстань між доріжками, становить 1,6 мкм (простір).
Двигун усередині програвача компакт-дисків, розкручує диск до швидкості сканування 1,2-1,4 метри на секунду (постійна лінійна швидкість) — відповідає приблизно 500 обертам на хвилину для внутрішньої частини диска, а також приблизно 200 обертам на хвилину, для зовнішнього краю. Диск, який відтворюється з початку до кінця, поступово уповільнює швидкість обертання під час відтворення.
Компакт-диск зчитується зафокусування 780 нм (у ближнійінфрачервоній області) напівпровідникового лазера, що розміщується усередині програвача компакт-дисків, крізь дно полікарбонатного шару. Зміна висоти між ямками і просторами, призводить до різниці на шляхусвітла, котре відбивається. Шляхом вимірювання зміни інтенсивності за допомогоюфотодіода, дані може бути знято з диска. Для того, щоби пристосуватися до спіральної структури даних,напівпровідниковий лазер поміщається на поворотнийкронштейн у лоток для дисків будь-якого програвача компакт-дисків. Цей поворотнийкронштейн дозволяє лазеру зчитувати інформацію від центру до краю диска, без потреби переривання.
Ямки та простори, самі по собі, безпосередньо, не являють нулі й одиниці вихідних даних. Замість цього, для повернення до нуля, використовується перевернуте кодування: зміна від ямки до простору і навпаки, вказує на одиницю, у той час, як відсутність змін вказує на низку нулів. Там повинно бути не менше двох і не більше десяти нулів між кожною канавкою (ямкою), і це визначається довжиною заглиблення. Ці дані, своєю чергою, декодують заднім ходоммодуляції від восьми до чотирнадцяти, яку використано у форматі (конструкції) диска.
Компакт-диски схильні до пошкоджень під час використання та від впливудовкілля. Ямки знаходяться набагато ближче до боку диска зетикеткою, що може призвести додефектів та забруднень, які можуть бути уфокусі лазерного променя під час відтворення. Отже, компакт-диски більш імовірно пошкодити з боку етикетки. Подряпини на прозорому боці можна усунути шляхом повторного заповненняпластиком з аналогічним показником заломлення або шляхом ретельногополірування. Краї компакт-дисків іноді не повністю закрито, що дозволяє газам і рідинам викликати корозію металу відбивного шару. У Белізі було виявлено грибок Geotrichum candidum, що споживає полікарбонатний пластик та алюміній, з яких складається компакт-диск.
