Компактная история компакт-дисков

Многие люди сейчас помнят ту эру, когда музыку слушали преимущественно не через смартфон и различные приложения в нём, а через плеер. Плееры долгое время были кассетными, где кассеты порой перематывались карандашом, чтобы не тратить заряд батарейки, но потом появились более «продвинутые» устройства — CD-плееры. В них музыка проигрывалась с круглых радужных компакт-дисков. 

В чём особенность CD-дисков? Как с помощью света можно записывать информацию — ведь лазер как раз испускает из себя поток излучения? При чём здесь великая Девятая симфония Бетховена и какие треки первыми вышли на CD-дисках? И зачем CD выпускают сейчас? Об этом всём читайте дальше в нашей статье. 

Советские учёные, Philips и Sony

Передавать изображения с той или иной степенью сходства человечество умеет практически всё время своего существования. Мы знаем и пиктограммы, и картины, и рисунки древних времён. Но мы не знаем, как звучала древность — записывать звук окружающего мира мы научились чуть более полутора века назад. 

Многие помнят и патефоны, и виниловые проигрыватели. Последние в своё время произвели фурор: человек мог устроить концертный зал у себя дома, не будучи при этом богачом и не нанимая музыкантов. Он просто мог прийти к себе в квартиру, поставить пластинку, сесть в кресло и послушать любимых исполнителей. То, что сейчас для нас кажется обыденностью, тогда воспринималось как чудо. 

Первыми хранилищами информации были, разумеется, папирус и пергамент. О них мы рассказываем в статье «Секреты папируса»

Но виниловые пластинки имели свойство ломаться — они были хрупкими. К тому же от частого прослушивания и материал пластинки, и игла проигрывателя портились. Да и вмещала она не так уж и много информации. В общем, необходим был более прогрессивный и менее «ламповый» формат. И он появился — благодаря одной японской и одной американской компании, а также благодаря двоим советским учёным.

В едином порыве

Базовую технологию «холодных лазеров», которая и стала причиной появления оптических дисков, разработали советские учёные Александр Прохоров и Николай Басов.

Эти двое людей внесли огромный вклад в развитие квантовой электроники, за что — в том числе и за открытие технологии записи информации при помощи лазера — получили в 1964 году Нобелевскую премию. Вместе с ними премию получил и Чарльз Таунс, который совершенно независимо от них придумал ту же технологию во всемирно знаменитом MIT, то есть Массачусетском технологическом институте. 

Вместе с тем существует версия, что компакт-диск как промышленный объект изобрели вовсе не Philips и Sony — о которых речь пойдёт чуть позже – а американский физик Джеймс Рассел. Он работал в компании Optical Recording и в 1971 году продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для личных целей: он хотел, чтобы его грампластинки не портились звукоснимателями. 

Удивляться всему этому не стоит: мир знает множество одновременных открытий. Стоит только вспомнить историю изобретения радио, фотографии, телефонии и телевидения. 

Бетховен

Промышленное использование оптической записи связывается с фирмой Philips. Сначала придуманный ими формат назывался ALP — audio long play — и должен был стать заменой виниловым пластинкам. Диаметр этих дисков составлял 30 сантиметров, а музыкальная запись на них длилась один час. 

Впервые воспроизводящее устройство для этих дисков свет увидел в 1979 году, после чего американцы Philips стали искать партнёров для вывода технологии на международный рынок и остановились на японцах Sony. По легенде, Норио Ога, вице-президент этой компании в начале совместной работы настоял, чтобы длина записи на диске могла равняться 74 минутам — именно столько длилась его любимая симфония №9 Людвига ван Бетховена.

История звучит очень романтично, но за ней стоит вполне прагматичный расчёт: по этой симфонии попросту высчитали среднюю длину произведений классической музыки и «подогнали» размер записи так, чтобы большинство из них могло записываться на один диск. 

Однако впервые на CD вышла вовсе не Девятая. Чести быть первыми изданными на CD удостоилась группа ABBA, находившаяся тогда на пике своей популярности — точнее, её альбом «The Visitors». Но это было коллекционное издание. А вот на прилавках в общей продаже первым появился альбом американского автора-исполнителя Билли Джоэла «52nd Street».

Что в имени тебе моём?

Название «компакт-диск» кажется очень простым: это действительно компактный (особенно в сравнении с виниловыми пластинками) диск. Однако первые варианты его названия звучали иначе: это был и Minirack, и Mini Disc, и Compact Rack.

Вариант «компакт-диск» победил сугубо из опять же маркетингового расчёта. В момент появления на прилавках формата CD растущей популярностью пользовался совсем другой формат — аудиокассеты (те самые, которые потом карандашами перематывали). А технология записи информации на аудиокассету называлась… Compact Cassette!

Как это работает

Компакт-диск — это поликарбонатная подложка толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, которая покрыта тончайшим слоем металла — чаще всего алюминия, золота или серебра — защищённого слоем лака. На неё лазер записывает информацию: получается спиральная дорожка — ровно как и в случае виниловых пластинок — только состоит она не из «канавок», а из так называемых «питов» (от английского pit — «ямка»), которые выдавливаются лазером в этой подложке.

Затем с этой подложки полупроводниковый лазер и считывает все необходимые данные. Механизм считывания выглядит достаточно просто – луч отражается от нанесённого слоя и в процессе модулируется мельчайшими выемками этого слоя.

Принцип считывания через подложку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры. Кроме того, на внешней поверхности имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. 

CD-RW

Однако долгое время CD-диски пользователь мог исключительно читать — то есть просматривать на компьютере или проигрывать в плеере. Записывать на них какую-либо информацию могли только промышленным способом. Но в 1997 году произошла революция: появился формат CD-RW. 

Это был недорогой и ёмкий носитель информации, мечта тысяч и тысяч людей. Да, для тех времён 700 мегабайт казались огромным объёмом хранилища данных. Стоит только напомнить, что ЭВМ «Стрела» — та самая, которая запустила в космос корабль «Восток» и космонавта Юрия Гагарина — имела 11 килобайт (!) оперативной памяти. А постоянная память на ней была объёмом в 525 килобайт. В общем, сейчас бы и на 4 смс не хватило. Но мы чуть отвлеклись.

По своей структуре и принципу действия CD-RW был крайне похож на обыкновенный компакт-диск, но имел иной записывающий слой. Он состоял из так называемых халькогенидов, у которых есть свойство: при нагреве выше температуры плавления эти сплавы переходят из кристаллического состояния в аморфное и с лёгкостью возвращаются обратно. Именно это возвращение и стало основой для перезаписи. 

Да, халькогениды сами по себе — это не невероятные изобретения невероятных учёных, а вполне часто встречающиеся нам сплавы: это соединения халькогенов (элементов 16-й группы периодической таблицы Менделеева, к которым в том числе относятся кислород, сера и селен) с разнообразными металлами. И чаще всего в нашей жизни они представлены в виде руд в виде соединений цинка, железа и многих других. 

В случае CD-RW чаще всего использовали соединения серебра, индия, сурьмы и теллура. Толщина активного слоя составляла всего лишь 0,1 микрометра (1 микрометра — это одна тысячная миллиметра), поэтому лазером на него было легко воздействовать. При записи активный слой нагревался до 200 градусов Цельсия, переходил в аморфное состояние — тем самым уничтожая предыдущую информацию — воспринимал новую запись — и, остывая, фиксировал её. 

Потом появились и другие форматы — DVD, Blue-Ray. Но после возникли флешки и внешние накопители данных, а затем уж и облачные хранилища. Значит, CD как формат мёртв?  

Зачем выпускать CD сейчас?

Вместе с этим нужно учитывать, что за последние годы компании поработали над форматом оптических дисков. Ещё в 2016 году Panasonic и Sony разработали диски, которые вмещают в себя до 3,35 терабайт.

Какие инновации происходят в области сохранения данных сейчас? Как раз в том числе и в области оптических дисков — многие компании разрабатывают носители информации, которые могли бы хранить нужные данные как можно дольше (желательно вечно). Почему они выбирают оптические диски? А потому что оптическая запись — одна из самых надёжных в мире.

Более подробно об этом мы рассказываем в нашей статье «В поисках новых технологий сохранения данных»

Сохраните историю своей семьи надёжно в Цифровой капсуле времени — в том числе и на специальных оптических дисках. Оставьте свои координаты для записи на консультацию «Первый шаг», где мы вам расскажем об этом.