CD

CD



Tipo de medio	Disco óptico
Capacidad	0,21 a 0,91 GB , la mayoría de las veces 0,74 GB
Mecanismo de lectura	Diodo láser de longitud de onda 780 nm
Desarrollado por	Philips , Sony Corporation
Dimensiones físicas	Ø 12 cm / 8 cm
Usado para	Reproductores de CD , sistemas de alta fidelidad , computadoras , consolas de videojuegos

Un disco compacto , al que se hace referencia con mayor frecuencia por sus siglas CD , abreviatura de Compact Disc , es un disco óptico que se utiliza para almacenar datos en forma digital .

El disco compacto fue desarrollado por Sony y Philips y comercializado desde diciembre de 1982 (marzo de 1983 en Francia).

A principios de la década de los noventa se volvió más democrático y poco a poco acabó sustituyendo a los medios analógicos ( disco LP , casete de audio ).

Principio de funcionamiento

La técnica del disco compacto se basa en un método óptico: un haz de luz coherente ( láser ) incide en el disco giratorio. Las irregularidades (denominadas “ picaduras ”, cavidades cuya longitud varía entre 0,833 y 3,56 µm , y cuya anchura es de 0,6 µm ) en la superficie reflectante de las mismas producen variaciones binarias . El rayo reflejado es registrado por un sensor . Más precisamente, cuando el rayo pasa de la superficie plana a esta cavidad, se produce interferencia : cuando el rayo solo encuentra una superficie plana, la intensidad de luz del rayo reflejada hacia el sensor es máxima, y corresponde a este estado el valor binario 0; cuando el rayo pasa sobre el pozo , el sensor detecta interferencia y la intensidad de la señal recibida disminuye. A continuación, se asigna el valor binario 1 . De hecho, cuando el láser se emite en tal discontinuidad, parte de los rayos de luz emitidos se reflejarán desde el hueco, mientras que la otra parte se reflejará desde el plano. También se crea una diferencia de trayectoria entre estos dos rayos reflejados, es decir, un cambio de fase entre las dos ondas. Sin embargo, la profundidad del pozo es muy específica a la del láser utilizado para la lectura, de hecho es λ / 4, siendo λ la longitud de onda del láser. Se dice que dos ondas que provienen de una fuente coherente son constructivas (es decir, que sus amplitudes se suman) cuando la diferencia de trayectoria observada δ satisface: δ = λ · k , con k un número entero relativo. Este es el caso cuando el láser se refleja en un plano o un hueco ( k = 0 ). Por el contrario, cuando el rayo se refleja en un pasaje hueco / plano (o plano / hueco), donde la onda reflejada en el hueco recorre la profundidad del pozo multiplicada por dos (ida y vuelta más retorno), es decir, una distancia d = 2 λ / 4 = λ / 2 , el valor de la diferencia de camino verifica: δ = λ ( k + 0.5) , correspondiente a una diferencia de camino para ondas destructivas (cuyas amplitudes se anulan entre sí). Por lo tanto, es la intensidad de la señal de luz reflejada en la pista del medio de almacenamiento y recibida por el sensor, que asocia las variaciones de voltaje con las variaciones de intensidad recibidas, la que está codificada en binario. Cuando el disco compacto se utiliza como medio para escuchar música (primeros usos), la información binaria se transforma en una señal analógica mediante un convertidor de digital a analógico .

Desde sus inicios, este medio ha sido promovido por sus inventores y editores de música por ofrecer una mejor calidad de sonido que otros medios existentes (en particular, los discos de "vinilo" ). En ocasiones, estas cualidades son cuestionadas y han aparecido nuevos medios con mayor resolución ( SACD : Super Audio Compact Disc , o DVD -A: Digital Versatile Disc Audio ). También podemos ver, durante la década de 2010, un resurgimiento en la popularidad de los medios de vinilo .

Historia

Creación

El disco compacto fue inventado conjuntamente por las empresas Philips y Sony Corporation . Cuando las dos empresas decidieron trabajar juntas en 1979 , el proyecto requería que las etapas láser estuvieran equipadas con los microchips más potentes jamás lanzados para un producto de consumo. Los primeros CD se comercializaron a partir de diciembre de 1982 (marzo de 1983 en Francia).

Este soporte supuso un avance considerable en comparación con los LP (que en sí mismos habían sido un avance enorme en comparación con los 78 ), en términos de sonido y manejo:

mejora de la dinámica del sonido (+/- 100 dB para el CD, 45 dB máximo para los microsurcos ), liberándose la lectura óptica de las distorsiones previamente inducidas por todo el surco / punta;
aumento del tiempo de escucha: potencialmente hasta 74, luego 80 minutos, es decir, el doble de 33 rpm ;
reducción del ruido de lectura de origen mecánico: ruido de superficie del disco, el plato y el propio disco que entra en resonancia mecánica y acústica con el motor de accionamiento;
disco mucho menos vulnerable que un LP al polvo (incluidos los inducidos por la electricidad estática), o incluso a los arañazos, el láser, a pesar de estos, sigue la pista de lectura y la información ilegible se reemplaza por una señal de sonido teniendo en cuenta que en cierta medida lo anterior y lo siguiente;
mucho más pequeño, liviano, menos voluminoso y más fácil de manejar que un disco LP;
posibilidad de un mejor espectro sonoro de frecuencias graves y agudas que van desde 20 Hz hasta 22 kHz ;
no más problemas de estiletes frágiles y obstruidos (la celda del láser debe limpiarse con regularidad);
accesibilidad directa al inicio de cada pista, visualización del tiempo y reproducción acelerada posible.

En 1980 , el Libro Rojo (en francés literal: "Livre rouge") determinó las características técnicas del nuevo disco y el intercambio de patentes entre los dos competidores: en Philips, el diseño del CD (sobre la base de su experiencia con Laserdisc ) y lentes que permitan leer; para Sony la definición del formato utilizado para digitalizar la música y el método de corrección de errores . Entre los principales miembros del equipo, los más conocidos son Pieter Kramer (director del laboratorio de investigación óptica de Philips en la década de 1970 ) y Kees A. Schouhamer Immink para Philips, Toshitada Doi para Sony y Michel Motro para Hitachi (en el entonces director de la división de innovación del grupo).

Los primeros prototipos producidos por Philips medían 115 mm de diámetro, con codificación de 14 bits y una duración de 60 minutos . Sony insistió en que adoptemos una codificación de 16 bits y una duración de 74 min , por lo que el diámetro aumentó a 120 mm . Esta capacidad se eligió a petición de Herbert von Karajan , de modo que la versión más lenta de la 9 ª sinfonía de Beethoven , la registrada en el Festival de Bayreuth en 1951 bajo la dirección de Wilhelm Furtwängler , ajuste en un solo disco. Sony indicó que fue a pedido de la esposa de su presidente, por las mismas razones. La verdad es menos romántica: a la hora de lanzar la producción industrial, Philips habría tenido una ventaja gracias a una línea de producción capaz de suministrar rápidamente estos discos de 11,5 cm , lo que no le convenía a Sony, la firma japonesa. de lectores. Philips no quería favorecer el formato de 10 cm de Sony, por las mismas razones. El compromiso era el disco de 12 cm que no daba la ventaja a ninguno de los dos fabricantes, al tiempo que permitía utilizar todos los desarrollos técnicos y electrónicos desarrollados anteriormente. Estas decisiones fueron tomadas por la dirección y fueron impuestas a los expertos de los equipos técnicos.

Por tanto, un disco de 12 cm de diámetro tenía un tiempo de reproducción teórico de 74 minutos y 30 segundos. En ese momento, el tiempo máximo de grabación en la práctica estaba limitado a 72 minutos porque el primer medio para la masterización de audio digital fueron casetes de video en formato U-matic , para el cual este era el tiempo máximo de grabación. La versión más larga de la sinfonía de Beethoven no pudo haber encontrado un lugar en su totalidad en un CD antes de 1988, cuando se introdujeron nuevos medios para la masterización digital.

Philips y Sony anunciaron a fines de agosto de 1982 que estaban listos para lanzar su nuevo producto y comenzaron a vender en el otoño. La producción industrial comenzó el 17 de agosto de 1982 en Langenhagen , cerca de Hannover ( RFA ). Los primeros álbumes producidos fueron An Alpine Symphony , de Richard Strauss ( Herbert von Karajan con la Orquesta Filarmónica de Berlín ) y The Visitors ( ABBA ). La primera placa fue vendido a Japón el 1 st de noviembre de 1982 junto con el álbum Calle 52 de Billy Joel . En Europa, el primer reproductor de CD se lanzó en marzo de 1983.

Al comienzo de la comercialización de CD, se hizo una distinción entre procesos analógicos (A) o digitales (D, para digital ) para las tres fases principales de grabación (teóricamente indicadas en cada CD disponible comercialmente):

AAD (Analogue-Analogue-Digital): uso de una grabadora de cinta analógica durante las sesiones de grabación, mezcla y / o edición, y digital para la grabación. También encontramos la mención " AAD masterizado " en el caso de antiguas grabaciones analógicas "digitalizadas", al transformar la señal analógica en una señal digital en "diente de sierra" (en principio mejor porque formada por bits 0 o 1, eliminando así señales interferentes o ruido superficial en particular);
ADD (Analógico-Digital-Digital): uso de una grabadora de cinta analógica durante las sesiones de grabación, luego digital para mezclar y / o editar, luego grabar;
DDD (Digital-Digital-Digital, lo mejor de la alta fidelidad): uso de una grabadora de cinta digital durante las sesiones de grabación, mezcla y / o edición, luego quema.

Un reemplazo para el disco LP

El éxito del CD es gradual, especialmente porque la industria discográfica ha optado por un precio de venta aumentado entre un 60 y un 70% (en Francia) en comparación con el LP y que los primeros dispositivos de reproducción también tienen un costo elevado (en 1983, mayor que el salario mínimo mensual, en Francia, y en 1988 comenzamos a ver modelos que costaban alrededor del 50% del salario mínimo mensual) inicialmente limitados al álbum The Visitors de ABBA ( PolyGram , sello de Philips), y una grabación de Richard Strauss Sinfonía alpina dirigida por Karajan. De hecho, el CD se utilizó principalmente en sus inicios para un medio reservado a los amantes de la música clásica, gracias a la calidad de sonido que ofrece. Philips produce unos 200 títulos, principalmente clásicos. Fue la comercialización, en 1985, del álbum Brothers in Arms , del grupo Dire Straits (primer álbum totalmente digital), lo que democratizó el CD: el álbum vendió más de un millón de copias. Ya no hay duda de que el CD parece ser el medio sonoro del futuro.

Ya en 1986 , los tocadiscos láser se vendían mejor que otros, y en 1988 las ventas de CD superaron las de los discos de vinilo. En Francia, la democratización del CD pasa por la actividad de editoriales independientes como NTI (David Mufflarz) y Christian Brunet (Levitan SA - CD One music). Este independiente es el primero en trabajar en el “fondo del catálogo”, y por lo tanto a un precio de venta razonable, mientras que un CD siempre se ofrece a precios que solo pueden motivar a la élite del público. De esta forma, aparecen colecciones muy baratas en el circuito de distribución masiva, donde los CD vendidos por las grandes multinacionales son excesivamente caros. A partir de 1991 se vendieron cajas de diez CD por menos de 90 francos (13,72 euros). Esta colección ("Classic Romance") se venderá más de 2,5 millones de copias en menos de un mes, durante las vacaciones de fin de año. Esta política de precios disparará las ventas de reproductores de CD en Francia.

El CD tuvo mucho éxito y rápidamente reemplazó a los discos de vinilo como medio musical, en particular gracias a las siguientes cualidades:

ausencia de desgaste por lectura óptica (esto elimina el contacto mecánico y por tanto el deterioro del soporte por fricción). Los usuarios cuidadosos mantienen sus CD en buenas condiciones guardándolos en un estuche (para evitar polvo y rayones), verticalmente (para evitar deformaciones ), lejos del calor, la luz y la humedad ;
Tamaños de soportes: sus 12 cm de diámetro le confieren una portabilidad que no tenía el disco LP. Un segundo formato de 8 cm también está estandarizado, pero poco utilizado;
el espesor nominal es de 1,2 mm ;
Calidad "teórica" de reproducción de sonido superior a la de los casetes de audio y los discos de vinilo. ( Relación señal / ruido significativamente más alta , reproducción exacta en cada lectura gracias al sistema de corrección de errores. Sin embargo, los audiófilos exigentes o los amantes de la música a veces prefieren el sonido "analógico" del vinilo, que consideran más musical, más natural y más preciso en Los agudos. Esto se debe al aliasing durante la grabación, debido a un filtrado deficiente de las frecuencias por encima de la mitad de la frecuencia de muestreo (ver también el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon ). Este defecto fue bastante frecuente en las primeras grabaciones digitales que no tenían filtros de calidad suficiente . El aliasing da unos agudos agresivos y desagradables, que luego es imposible corregir. El sobremuestreo , que consiste en una mejor interpolación de la señal, permite simplificar el filtrado en la restitución. El formato digital SACD presenta una mejor definición digital que el CD , pero no se ha impuesto (sus ventajas s siendo imperceptibles para una gran parte de los potenciales oyentes, no pudiendo justificar su costo adicional, al tiempo que apareció en un período de profundos cambios en los hábitos de consumo de la ciudadanía en general, con el advenimiento conjunto de la piratería y la piratería a gran escala. la distribución de música en forma desmaterializada , consecuencias del boom de la informática personal e Internet);
volver a la escucha completa sin tener que devolver el soporte de audio en el reproductor, con acceso sin manipulación mecánica, que no se ha visto desde la desaparición de los cartuchos de 8 pistas . Los discos de vinilo están grabados en dos caras, por lo que hay que voltearlos hasta la mitad; algunas grabadoras tenían un sistema llamado " autoreverse " que invierte la dirección de desplazamiento y cambia los cabezales de lectura al final de la cinta;
acceso directo tanto a las diferentes canciones (para algunos lectores) como a los índices de cada canción; algunas grabadoras también tenían un sistema de búsqueda de pistas que detectaba pasajes sin datos de audio (este sistema es obviamente más lento que en un CD de audio).

Los CD-R (CD vírgenes para grabar) tienen las mismas dimensiones y se pueden utilizar para almacenar datos Red Book (que define el estándar para CD de audio, como 44,1 kHz de frecuencia de muestreo y resolución de 16 bits). Se hace una distinción entre los CD-R de PC , que están diseñados para su uso con una grabadora integrada en una PC , y los CD-R de audio , que están diseñados específicamente para grabadoras domésticas independientes (que no pueden reproducir CD-R de PC ). Además, son más caras porque se tiene en cuenta un porcentaje de las regalías que se transfieren a SACEM en Francia o SABAM en Bélgica .

Compact Disc es una marca registrada de la firma holandesa Koninklijke Philips Electronics NV y esta última rechaza el uso de la marca para cualquier disco de audio protegido contra copia.

Detalles físicos

Los discos compactos consisten en una oblea de policarbonato de 1,2 milímetros de espesor cubierta con una fina capa de aluminio (originalmente era con una capa de oro y todavía es el caso de los discos de larga duración) protegida por una película de laca. Esta película también se puede imprimir para ilustrar el disco. Las técnicas de impresión son el offset y la serigrafía . Las diferentes capas son depositadas por la máquina en estado líquido alrededor de la periferia del centro del disco y distribuidas sobre la superficie por fuerza centrífuga , para garantizar una distribución uniforme.

La información en un CD estándar está codificada en una pista de celda en espiral moldeada de policarbonato. Cada celda mide aproximadamente entre 125 nm (0,125 µm ) y 500 nm de ancho, y entre 833 nm y 3,5 µm de longitud. El espacio entre las pistas es de 1,6 µm . Para darte una idea de las dimensiones, si el disco se escalara a un estadio de fútbol, una celda tendría el tamaño de un grano de arena. La espiral comienza casi en el centro del disco y termina en la periferia, lo que permite varios tamaños de discos.

Se lee un CD mediante un diodo láser de 780 nm de longitud de onda a través de la capa de policarbonato (diámetro del punto: 1,04 µm ). La diferencia de profundidad entre una celda (hueca) y la superficie plana (protuberancia) es un cuarto de la longitud de onda del láser, lo que hace posible tener un cambio de fase de media longitud de onda entre un reflejo del láser en una celda y sobre la superficie plana. La interferencia destructiva causada por este reflejo reduce la intensidad de la luz reflejada en una celda en comparación con un reflejo en la superficie plana. Al medir esta intensidad con un fotodiodo , podemos leer los datos en el disco.

Las caídas y las protuberancias no representan "0" y "1" en la información binaria. Es la transición de un canal a un bache o de un bache a un comedero lo que indica un "1". Si no hay bump-pit, entonces es un "0". A esto se le llama "frente".

Luego, estos datos se someten al procesamiento EFM ( modulación de ocho a catorce ) utilizado al codificar los datos de audio digital en datos de CD de audio digital, para obtener los datos de audio digitales sin procesar.

Imagen AFM de un CD.
Imagen SEM de un CD.
CD sin capa metálica.

Método de fabricación

La fabricación industrial de un CD se lleva a cabo en diferentes etapas: un CD producido de esta manera asegura una longevidad del orden de un siglo si se almacena y manipula con cuidado. En comparación, un CD-R tiene una vida útil del orden de una década, debido a su sensibilidad a los rayos de luz.

Premasterización

La premasterización corresponde a la transcripción de la información del cliente a una cinta de nueve pistas, pasando por una fase de corrección de errores , y formateo de los archivos en formato ISO 9660 en el caso de un CD-ROM .

La función esencial de la prematrización es el cálculo del código del detector y el código de corrección . Estos códigos están contenidos en 288 bytes adjuntos a 2 KB de información más información de sincronización y encabezado. Este proceso ayuda a prevenir errores de transmisión.

Una vez finalizado este paso, no hay más modificaciones de los datos que se deben ingresar.

Creando el disco de matriz

La creación del disco de matriz, también llamado matriz de vidrio, corresponde al marcado de datos en un disco de vidrio.

El punto de partida del disco matriz es un vidrio muy pulido, cuyas características superficiales se asemejan mucho a las de un espejo astronómico . Esta placa de vidrio está cubierta con un sustrato sensible a la luz llamado resina fotosensible. Cubrir la placa mediante un proceso de hilado (deposición centrífuga) asegura una capa absolutamente plana y uniforme de 120 nm de espesor. Es el grosor de esta capa lo que determina la profundidad de los huecos.

El registro de datos se realiza mediante un dispositivo que emite un rayo láser que se activa y desactiva según la información transmitida. El radio así modulado marca la capa fotosensible de la placa de vidrio.

Luego, el disco de vidrio se coloca en un baño de revelado. Se lavan las localizaciones alteradas por el rayo, revelando así los primeros huecos.

Después de secar el disco de matriz, sigue la vaporización al vacío de una fina capa de plata de 100 nm . En este punto, el disco de matriz puede ser leído por un reproductor especial que permite comprobar la calidad de la grabación.

Galvanización

El galvanizado es una operación que crea la producción de matriz a partir de la matriz de vidrio.

La matriz de vidrio se sumerge en un baño de galvanoplastia que tiene un ánodo de níquel . La capa de plata de la matriz de vidrio se transforma en un cátodo . La corriente así creada hace que los iones de níquel se muevan sobre el ánodo, cubriendo gradualmente la placa de vidrio con una capa de níquel.

La separación de la capa de níquel de su soporte de vidrio destruye este último. Si en esta etapa de la operación no se respetan los estándares de calidad, se debe rehacer todo el proceso anterior.

La capa de níquel, una copia tomada directamente de la matriz de vidrio, se llama “original” o “copia padre”: es una reproducción en negativo del original. Para evitar perder este original, hacemos una copia llamada "copia madre", que luego se utiliza para imprimir las submatrices.

Los sub-troqueles son, como el original, negativos y se utilizan para imprimir los datos en los discos de plástico durante su fabricación. Están perforados en el centro y pulidos en la espalda. La calidad de la parte posterior de la matriz tiene una gran influencia en el ruido que percibirán los fotorreceptores de las unidades de CD-ROM. La rugosidad media máxima es de 600 nm . Como el aire, la limpieza del agua es importante para la calidad final del producto.

Producción en masa

La producción en masa de discos compactos se puede realizar mediante moldeo por inyección o moldeo a presión. El primer principio consiste en inyectar policarbonato líquido en la matriz; el segundo método se basa en imprimir las cubetas en el disco aún caliente presionando .

El policarbonato fue elegido en el diseño de los CD por sus propiedades como pureza óptica, transparencia e índice de refracción constante.

Los discos así obtenidos tienen su cara marcada por los datos, luego metalizados por una capa de aluminio de 40 a 50 nm . Para hacer esto, el aluminio se atomiza en un espacio de vacío y se deposita lentamente en el disco. La atomización se obtiene mediante calentamiento o frío mediante un proceso de pulverización catódica.

La capa de aluminio así depositada se protege finalmente mediante la aplicación de un barniz protector, mediante el proceso de deposición por centrifugación. El barniz se convierte así en una capa uniforme de 10 µm de espesor.

Antes del envasado, se imprime una etiqueta en el barniz utilizando el principio de serigrafía .

También hay CD con una parte inferior negra.

embalaje

Los CD suelen estar protegidos por estuches de plástico estándar . Este material, aunque frágil (muy sensible a los rayones, aparecen grietas si se presiona sobre él y, en uso, las pestañas que permiten la apertura de la caja se rompen), fue elegido por sus propiedades ópticas. Muy transparente, permite la creación de una atractiva caja, donde se puede deslizar una hoja o un librito, con el fin de mejorar la presentación.

También hay estuches dos veces más finos para CD-maxi- singles (especialmente en Reino Unido y Alemania ), conocidos como estuches “ slim ”, o incluso estuches dobles para álbumes dobles , o incluso más por diferentes montajes. También hay bolsillos de papel o cartón (a menudo denominados Digipack ). Algunos álbumes tenían carátula en otros materiales ( vidrio , metales , madera , cartón reciclado, etc. ) en el caso de edición limitada o promoción relacionada con el CD.

CD en estuche de plástico.
Bell que contiene varios CD.
CD en una funda de papel.

Formato de audio

El formato de datos, conocido como el estándar Red Book , fue desarrollado por Dutch Electronics del grupo Philips que posee los derechos de CDDA y el logo que aparece en los discos. En términos técnicos, se trata de una pista estéreo codificada en PCM a una resolución de 16 bits (lineal en amplitud, sin compresión logarítmica de altas amplitudes) con una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz .

Muestreo

Las muestras se agrupan en tramas , cada trama contiene seis muestras estéreo (6 x 2 x 16 bits = 192 bits o 24 bytes), más 8 bytes de corrección de errores y un 1 byte de subcódigo , es decir, un total de 33 bytes por frame . El código de corrección se agrega para permitir la reproducción de un disco con suciedad moderada o rayones; estos son dos códigos Reed-Solomon en una fila y el entrelazado de datos se realiza entre las dos codificaciones.

El subcódigo byte se utiliza para formar ocho canales de control (cada canal que tiene una velocidad de bits de 7,35 kb / s ), en el CD estándar sola, se utilizan los dos primeros canales y sirven para indicar los principios de las pistas, el tiempo, pre- énfasis , permiso de copia, número de canales ( estéreo o cuadrafónico , pero aunque el bit de indicación cuadrafónico existe en el estándar, no se define cómo se deben codificar estos canales adicionales y por lo tanto no se usa), los otros seis canales se usan en extensiones como CD + G (permite la inserción de letras para karaoke ) o CD-Text (nombre de las pistas, autores, intérpretes).

La frecuencia de muestreo de 44,1 kHz se hereda de un método de conversión digital de una señal de audio en una señal de video para grabación en cinta de video, que era el único medio con suficiente ancho de banda para registrar la cantidad necesaria de datos. Esta tecnología puede almacenar seis muestras (tres por canal en estéreo) por línea horizontal. Una señal de video NTSC tiene 245 líneas utilizables por cuadro y 59.94 campos por segundo que operan a 44.056 muestras por segundo. Asimismo, una señal de video PAL o SECAM tiene 294 líneas y 50 campos, lo que permite entregar 44.100 muestras por segundo. Este sistema podría almacenar muestras de 14 bits con corrección de errores o muestras de 16 bits sin corrección de errores.

Hubo un largo debate entre Philips y Sony con respecto a la frecuencia y resolución del muestreo: Philips favoreció los 44.100 kHz utilizados en Europa y una resolución de 14 bits (la empresa holandesa ya había desarrollado DAC de 14 bits) mientras que Sony quería imponer el 44,056 kHz utilizado en Japón y Estados Unidos, asociado a una resolución de 16 bits. Esta es la razón por la que las primeras platinas de CD estaban equipadas con DAC de 14 bits (las TDA1540), y Philips encontró una manera de usarlas en un sobremuestreo de 16 bits por 4 ×: por lo tanto, el DAC operó a 176,4 kHz en lugar de 44,1 kHz y fue precedido por un filtro digital. Esta frecuencia cuatro veces mayor hizo posible tener un filtro de paso bajo con una pendiente mucho más gradual que con los DAC de la competencia. El comportamiento en frecuencias cercanas a los 20.000 Hz fue más lineal con menos rotación de fase y el sonido fue más puro.

Estructura lógica

Un CD de audio como un CD-R se compone, según el Libro Naranja , de tres áreas que constituyen el área de información :

Acceso al área El Área de introducción contiene información que describe el contenido del medio (esta información se almacena en el TOC, Tabla de contenido ). El área de entrada se extiende desde un radio de 23 mm hasta un radio de 25 mm . Área del programa El área de programa contiene los datos y comienza desde un radio de 25 mm , se extiende hasta un radio de 58 mm . El área de programa puede contener un máximo de 99 pistas (o sesiones) con una duración mínima de 4 segundos. Zona de salida El área de salida no contiene datos (silencio para un CD de audio) y marca el final del CD. Comienza en un radio de 58 mm y debe tener al menos 0,5 mm de espesor (radialmente). Por lo tanto, la zona de salida debe contener un mínimo de 6.750 sectores, es decir, 90 segundos de silencio a la velocidad mínima (1X).

Las especificaciones del disco compacto recomiendan una velocidad lineal de 1,22 m / s (es decir, 500 rpm cuando el diodo láser pasa cerca del borde interior de la superficie reflectante y 200 rpm en el borde exterior de la misma) y un paso entre las pistas de 1,59 µm . Esto corresponde a un CD-ROM (74 min ) con un diámetro de 120 mm y una capacidad de 650 MiB (682 MB ) de datos.

No obstante, para permitir variaciones en la fabricación de los soportes, existe una tolerancia en la densidad de las pistas. Al hacer deliberadamente discos de mayor densidad, puede aumentar la capacidad y mantenerse muy cerca de las especificaciones del CD. Utilizando una velocidad lineal de 1.197 m / sy un paso entre las pistas de 1.497 µm , se alcanza una nueva capacidad máxima de 737 MB (80 min ). Aunque estos discos tienen una ligera variación en la fabricación, son leídos por la mayoría de los reproductores y solo un número muy reducido de reproductores los rechaza.

Hay discos grabables de 99 min , capacidad que se obtiene aumentando la densidad de las pistas, pero este es un nicho de mercado (debido a los problemas que se encuentran más allá de los 80 min ). La capacidad máxima que un disco puede publicitar por sí solo, según las especificaciones del CD-R, es como máximo de 80 min . Además, los marcadores de tiempo de 90 a 99 minutos en los discos se reservan normalmente para indicar al jugador que está leyendo el principio del disco, no el final. Ambos problemas dependen de los fabricantes de discos, las grabadoras y el software de grabación .

Otra técnica para aumentar la capacidad de un disco es escribir en el preámbulo y el final del disco que normalmente están destinados a indicar los límites del disco. Esto ampliará la capacidad en uno o dos minutos, pero puede causar problemas de reproducción cuando se llega al final del disco.

Una hora de música estéreo sin comprimir en muestreo de 16 bits a 44,1 kHz , ocupa 635 MB de datos (64,4 min ocupa 682 MB y 74 min ocupa 783 MB , 747 MB ).

Una hora de música a 192 kbit / s se comprime en 7,35 (conjunto estéreo, muestreo de 16 bits a 44,1 kHz ), ocupa 86,4 MB de datos. Esta compresión permite tener 8.53 h en el soporte de “80 min ” (512 min ).

Longevidad

Los CD de audio (impresos) de la industria tienen una longevidad inicialmente anunciada de entre 50 y 200 años. Sin embargo, los análisis del Laboratorio Nacional de Metrología y Pruebas (Francia) muestran que la vida útil de los CD grabados (CD-R) es significativamente menor, sujeta a las condiciones de archivo, al medio y al quemador. Las causas de la pudrición del disco (en) residen principalmente en la migración de tintas o disolventes a través del delgado espesor de plástico entre la cara de las entradas de la capa reflectante en la grabación.

Tipos

Hay varios formatos de discos compactos enumerados en Rainbow Books , aquí hay una lista no exhaustiva:

CD de audio (CDDA o CDA): Compact Disc Digital Audio o en francés "Compact Disc Audio". Esta familia también incluye CD SHM , CD Blu-spec y CD DSD ;
- Blu-spec CD es el nombre comercial de un disco compacto diseñado según un proceso patentado, lanzado por Sony a finales de 2008. Su nombre proviene del hecho de que su proceso de fabricación es el que se utiliza para la creación de Blu-rays . En lugar de un rayo infrarrojo estándar, se utiliza un láser azul para crear las muescas digitales en el troquel maestro, que se duplicarán mediante moldeo. Debido a su delgadez, el láser azul crea muescas más precisas con un ancho mínimo de 125 nm (contra 500 nm para un CD estándar y 780 nm para un DVD o Super Audio CD ), lo que reduciría el número de errores en la lectura digital. . Esto no cambia el CD ( PCM 44,1 k Hz , 16 bits ) ni la longitud de las muescas digitales grabadas en el disco. Por lo tanto, un CD Blu-spec puede leerse con cualquier reproductor de CD convencional con rayo láser rojo ( longitud de onda 780 nm ) y no requiere el uso de un láser azul.
- El disco compacto de material súper alto ( SHM-CD ) fue desarrollado en 2008 conjuntamente por las empresas JVC y Universal Japan para competir con el DSD-CD (ver más abajo). Lanzado en versión preliminar en Japón ese mismo año, vendió 750.000 copias. Fue introducido en Francia en 2009. Consiste en un Disco Compacto legible por cualquier tocadiscos convencional en el mercado, excepto que, según sus diseñadores, su ganancia de volumen se acerca al 30% en todo el espectro de sonido. Esta ganancia proviene de una mayor transparencia de datos, debido al descubrimiento de una nueva formulación de policarbonato ( plástico que constituye las familias de Compact Discs , DVD y Super Audio CD ), translúcido para el ojo humano, pero en realidad mucho más claro como el cristal para el 780. rayo láser de longitud de onda nm que se encuentra en los reproductores de CD. Esta transparencia de datos reduce la distorsión. Además, este nuevo tipo de policarbonato es más resistente a la degradación (rayones, incrustaciones de polvo, sensibilidad a la luz y la temperatura) que el de un CD ordinario. El CD de SHM no está representado actualmente en las tiendas en Francia y se obtiene principalmente por pedido por correo a través de Internet. Este formato es muy popular en Japón, con una gran cantidad de reediciones o lanzamientos de álbumes. Técnicamente, nada explica un vínculo entre una mayor transparencia del soporte en comparación con el producto estándar y una ganancia perceptible en la calidad del audio. Las diferencias pueden provenir de un tratamiento específico del sonido antes de presionar. El CD de SHM se comercializa a menudo mucho más caro que el mismo programa que se vende en un disco compacto. Sin embargo, el precio de un policarbonato de calidad óptica posiblemente mejor solo aumentaría el precio de coste en unos pocos céntimos de euro por unidad.
- DSD-CD es un Compact Disc convencional (por tanto legible por cualquier reproductor de CD del mercado) resultante de la conversión de un master realizado en DSD (DSD → PCM ), lo que le permite tener una mejor definición que con un master habitual de origen PCM ( PCM → PCM). Este resultado a menudo se actualiza mediante un procesador Sony SBM ( Super Bit Mapping (en) ) especialmente adaptado para estas conversiones DSD: esto es Super Bit Mapping Direct. Cabe destacar que esta tecnología se sigue utilizando en el caso de un Super Audio CD híbrido, debido a que la capa Compact Disc es en sí misma un DSD-CD, siendo producido sistemáticamente a partir del DSD master utilizado para la capa de alta definición del mismo. disco. En 2013, hay un caso especial de DSD-CD después de lanzar el álbum Paranoid de Black Sabbath en formato SHM SA-CD the25 de agosto de 2010, Universal Japan decide usar el DSD master para lanzar este mismo álbum en24 de noviembreen formato SHM CD (ver arriba), destinado a consolar a los oyentes sin un reproductor de Super Audio CD que no pueden escuchar el SHM SA-CD . Este disco, al ser un CD SHM elaborado a partir de un maestro DSD, es por tanto un CD SHM-DSD-CD , que combina las dos tecnologías. DSD-CD también puede verse como un intermediario que analiza la rivalidad competitiva entre DSD y PCM ;
CD-ROM ( Compact Disc Read-Only Memory ), oficialmente “CD-ROM” en francés: medio de almacenamiento informático ;
GD-ROM : este es un formato de disco compacto desarrollado por Sega para su consola de juegos Dreamcast ;
CD-i (Disco compacto interactivo): sus especificidades están definidas en el Libro Verde . Los primeros reproductores de CD-i se lanzaron en 1991 ;
CD Extra (o CD mejorado o “disco mejorado”): disco compacto que primero combina una sesión que contiene solo pistas de audio y una sesión que solo contiene datos. Los CD OpenDisc (en) son técnicamente CD Extra . En reproductores de discos de audio (por ejemplo, radios de automóviles y sistemas de alta fidelidad ): solo se puede reproducir la sesión de audio de este tipo de disco. Los discos de audio Copy Control (in) creados por algunas especialidades son CD Extra . Este tipo de disco no garantiza que sea legible en todos los reproductores de CD ( radios de automóviles , sistemas de alta fidelidad, etc. ). Consulte también el estándar Blue Book ;
CD de modo mixto: disco compacto que combina primero una sesión que contiene solo datos y una sesión que solo contiene pistas de audio. A veces se utiliza como medio de videojuego, la primera sesión (datos) contiene el programa del juego mientras que la música del juego está en la segunda (audio);
CD-R : Disco compacto grabable , disco grabable una vez;
CD-RW : Disco compacto regrabable, disco regrabable;
CD + G : Disco compacto + Gráficos , Disco compacto e imágenes;
VCD : disco compacto de vídeo, disco compacto de vídeo;
SVCD : Disco compacto de supervídeo , disco de vídeo supercompacto;
Super Audio CD : este es uno de los formatos de disco compacto creado por Sony y Philips en 1999 y que figura en el Scarlet Book . Es un disco compacto que requiere el uso de un reproductor especial, capaz de reproducción multicanal así como reproducción estereofónica , con una frecuencia de muestreo 64 veces mayor que la del disco compacto ordinario. También es capaz de tecnología "híbrida", que comprende una segunda capa de CD que permite que cualquier reproductor de CD ordinario lo lea en calidad de CD;
CD de audio DTS : disco compacto que contiene audio comprimido en DTS. Los CD de audio de este tipo requieren un reproductor capaz de decodificar DTS y emitir solo ruido cuando se reproducen en un reproductor de CD de audio convencional;
Video CD : disco compacto que contiene audio digital y video analógico, similar a LaserDiscs . Los CD de video contienen una o dos pistas de audio que se pueden reproducir en un reproductor de CD convencional y hasta 5 minutos de video analógico, que se puede reproducir solo en un reproductor de LaserDisc;
AVCD : Disco compacto que contiene video digital en formato Video CD en las primeras pistas y audio digital en formato Audio CD en las siguientes pistas.

Los dispositivos de reproducción de CD-audio no están diseñados para reproducir CD-ROM; a la inversa , las unidades de CD-ROM también pueden leer CD de audio. También hay CD "híbridos" que contienen información de audio (legible por un reproductor de audio) e información de otro tipo (texto, video, imágenes, etc. ), legible por una unidad de CD-ROM (CD en modo mixto y CD Extra mencionado anteriormente ).

Más recientemente, con la llegada del método de compresión de audio MP3 ( MPEG-1/2 Audio Layer 3 ), han aparecido reproductores de audio que pueden reproducir pistas MP3 en un CD-R (W) y reproducirlas como un CD de audio tradicional. ha sido desarrollado. La ventaja del formato MP3 es que puede almacenar de 4,41 a 11 veces más música que en un CD de audio con una degradación más o menos notable de la calidad del sonido en función de la tasa de bits a la que se haya comprimido el disco / canción. Es posible comprimir hasta 176 veces, con una fuerte degradación de la calidad.

Ahora el CD de audio (hardware) vende mucho menos, debido principalmente a la aparición a principios del XXI ° siglo otros medios de almacenamiento y dispositivos de reproducción más ligero, más compacto, más capacidad (lectores portátiles con integrado de memoria flash ), y al mismo tiempo la extensión de la red de Internet, permitiendo la distribución en forma desmaterializada (inicialmente clandestina y luego gradualmente a través de plataformas legales de distribución, ofreciendo canciones o álbumes, descargas completas o escucha instantánea ).

Notas y referencias

Notas

Las portadas de los discos también indicaron estas siglas en los últimos años, terminando lógicamente esta vez con la letra "A" , ya que el medio en sí era necesariamente analógico:
- AAA (siempre cierto para los primeros LP, antes de las grabadoras digitales);
- ADA o DDA , durante grabaciones digitales en LP.

Referencias

Compact Disc , sus derivados Compact Disc ReWritable y Compact Disc Recordable , y todas sus variantes, son marcas registradas propiedad de Koninklijke Philips Electronics NV
Nicolas Treps, Fabien Bretenaker, El láser: 50 años de descubrimientos , EDP Sciences , 2010.
Curso de física terminal de ciencias.
"Frente al declive del CD, el disco de vinilo está regresando" , Numerama , 9 de enero de 2009.
(en) Shannon, Beethoven y el disco compacto , Kees A. Schouhamer Immink , IEEE Information Theory Newsletter, diciembre de 2007.
" Philips CD100 " , en Tryphonblog ,10 de marzo de 2016(consultado el 11 de enero de 2021 )
Christian Brunet realiza esta primera operación para el grupo Carrefour .
Ver Codificación Miller .
Consulte Modulación de código de pulso (PCM en inglés) y Adaptador de PCM (en) .
(2 canales × 16 bits × 44,100 Hz ) / 1000> (1411.2 kbit / s × 3600 s ) / 8000> 635 MB hace 60 min de música sin comprimir.
1411.2 / 192 = 7.35 que es la compresión de 192 kbit / s .
(2 canales × 16 bits × 44,100 Hz ) / 1000> 1411.2 / 7.35 compresión> (192 kbit / s × 3600 s ) / 8000> 86.4 MB hace 60 min de música comprimida 7.35 veces.
737 MB / 86,4 = 8,53 horas por CD a 192 kbit / s .
8.53 horas × 60 = 512 minutos por CD a 192 kbps .
Longevidad de los CD en LNE .
" Cómo se pudren lentamente tus CD en tus alacenas " , en Site-LeVifFocus-FR ,15 de febrero de 2017(consultado el 10 de abril de 2021 )
(es) de Super Bit Mapping conversión directa (especificaciones ISC SA-CD) en daisy-laser.com .
1.411 / 320 = 4,41.
1411/128 = 11.
1.411 / 8 = 176.

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