Кто придумал Компакт-диск (cd) - Когда Изобрели?

Любое воспроизводящее звук устройство само по себе является бесполезным набором деталей, если не дополняется сменными носителями с записями. Фонограф Эдисона проигрывал валики, граммофон и патефон пластинки, магнитофон бобины и кассеты. Претензии ко всем этим носителям предъявлялись одни и те же: они недостаточно удобны и недолговечны, объем записываемой информации слишком мал, а качество звучания далеко от совершенства. Пользователь устроен так, что никогда не бывает удовлетворен имеющимся, хотя каждый новый звуконоситель по всем показателям превосходил предыдущий.

В конце 70-х годов прошлого века едва ли ни каждый уважающий себя стационарный кассетный магнитофон имел приставку для проигрывания виниловых пластинок. Казалось, что дальнейшее развитие этих двух видов звуконосителей будет идти параллельным курсом, но, как выяснилось, и те и другие ожидала судьба валиков Эдисона будущее было за цифровыми технологиями, связанными с переводом звука в двоичный компьютерный код.

Оптико-цифровая система записи была запатентована еще в 1970 г., за десять лет до официального изобретения компакт-дисков. В 1965 г. американский физик Джеймс Рассел, сотрудник института Battelle Memorial, начал эксперименты, связанные с разработкой более совершенной системы звукозаписи. Рассел был страстным меломаном, и его очень огорчало, что качество звука на виниловых пластинках при многократном проигрывании сильно ухудшается. Пытаясь усовершенствовать звукосниматели, он пришел к выводу, что нужна принципиально иная технология как записи, так и воспроизведения звука.

Расселу приходилось иметь дело с цифровой записью данных как на перфокарте, так и на магнитной ленте, но он решил, что оптимальным будет использование света. Ему дали разрешение работать в лаборатории над специальным проектом, связанным с переводом аналогового сигнала в цифровой. Рассел нашел способ записывать данные на жесткий фоточувствительный диск, нанося на него точечные углубления около микрона в диаметре. Луч лазера считывал этот двоичный код, а компьютер переводил его в электронный сигнал.

Получив патент, Рассел продолжил работу над своей системой, пытаясь расширить возможность ее применения для любого вида данных, а заодно искал инвестора для промышленного использования. В 1971 г. бизнесмен Эли Джекобе основал корпорацию Optical Recording и пригласил Рассела в команду, которая должна была разработать видеодиск: на него планировалось записывать телевизионные программы и продавать, рассылая по почте. Через три года на выставке в Чикаго компания представила первое оптико-цифровое устройство для записи и воспроизведения, которое переводило цветное изображение в цифровой сигнал, но инвесторов оно не заинтересовало.

В 1975 г. лабораторию Рассела посетили представители голландской компании Royal Philips Electronics, отозвавшиеся о его работе не лучшим образом. По их мнению, оптико-цифровой диск можно было использовать только для записи данных, но не для аудио- или видеозаписей. Однако спустя некоторое время Philips продемонстрировала свой компакт-диск, который мало чем отличался от изобретения Рассела. Справедливости ради надо сказать, что голландские специалисты начали осваивать лазерные технологии еще в начале 1960-х годов, но пошли по пути записи и воспроизведения аналогового сигнала. Идея стеклянного компакт-диска была предложена в 1969 г. сотрудником компании Клаасом Компааном, который вместе с Пьетом Крамером работал над способом считывания информации с диска при помощи лазерного луча.

Параллельно некоторые компании (в первую очередь японская Sony) занимались разработкой цифровой записи, но с использованием магнитной ленты. Специалисты Sony усовершенствовали ранее применявшийся в профессиональных цифровых магнитофонах способ кодирования сигнала PCM (Pulse Code Modulation «импульсно-кодо-вая модуляция сигнала»), обеспечивающий безошибочное считывание данных с диска.

Во второй половине 1970-х годов работа над созданием аудиокомпакт-диска продолжалась как в Японии, так и в Европе. В 1977 г. компании Mitsubishi, Hitachi и Sony представили на Токийской выставке прототип аудиодиска, а компания JVC разработала для него технологию цифровой звукозаписи. События следующих двух лет определили дальнейшее развитие цифровых компакт-дисков. В Токио была принята конвенция 35 производителей об общемировом аудиостандарте. Специалисты подразделения Philips Polygram опытным путем установили, что оптимальным материалом в качестве основы компакт-диска является поликарбонат. Был определен тип лазера, используемого в проигрывателях компакт-дисков, а также выбран стандартный диаметр диска 120 мм, чтобы уместить 74 минуты 16-битного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц. Формат хранения данных на диске, названный Red Book («красная книга»), также был разработан компанией Philips.

В цехе производства компакт-дисков.

В 1979 г. Philips и Sony стали работать в сотрудничестве. Спустя год появился плод их совместных усилий, а в 1982 г. на заводе в немецком городе Лангенха-гене началось массовое производство компакт-дисков. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован в июне 1982 г., на нем был записан альбом группы АВВА. В том же году Sony продемонстрировала первый проигрыватель дисков CDP-101 сначала в Японии, затем в Европе и в США. Однако Philips и Sony были вынуждены выплатить крупные лицензионные отчисления от продаж проигрывателя компакт-дисков институту Battelle Memorial, корпорации Optical Recording и ее хозяину Джекобсу которым принадлежали 26 патентов на различные оптико-цифровые технологии. При этом Рассел не получил ни цента.

Классика и конкуренция

Существует легенда, что диаметр CD 120 мм и емкость на 74 минуты аудиозаписи объясняются тем, что приблизительно столько времени длится одно из самых популярных в Японии классических музыкальных произведений Девятая симфония Бетховена. Однако на самом деле все гораздо проще. Philips была готова выпускать диски диаметром 115 мм, перестройка на другой диаметр требовала времени, a Sony, несмотря на сотрудничество, не хотела давать партнерам преимущества на рынке.

Герберт фон Караян (справа) и основатель Sony Акио Морита на пресс-конференции, посвященной выходу альбома дирижера на CD. 1981 г.

Альбом группы ABBA The Visitors.

Стандартный компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку, покрытую тончайшим слоем металла (алюминия, золота, серебра и др.). Металлический слой покрывают защитным фотополимеризуемым лаком и отверждают ультрафиолетовым излучением. Информация записывается на диск выдавливанием в основе спиральной дорожки из питов (англ. pit «углубление»). Каждый пит имеет глубину 100 нм, ширину 500 нм и длину от 850 нм до 3,5 мкм. Считывание информации с диска происходит при помощи луча полупроводникового лазера с длиной волны 780 нм. В процессе считывания регистрируются изменения интенсивности отраженного света. Приемный фотодиод фиксирует максимальный сигнал, когда лазерный луч проходит между питами. Когда же свет попадет на пит, регистрируется меньшая интенсивность сигнала.

Уже в 1983 г. только в США было продано более 30 тыс. проигрывателей и 800 тыс. компакт-дисков. Появились первые автомобильные проигрыватели дисков, а компания Sony выпустила на рынок портативный CD-плеер DiscMan. В 1985 г. была запущена в производство усовершенствованная версия компакт-диска, названная CD-ROM (англ. Compact Disc Read-Only Memory «память только для чтения»). В отличие от обычного диска на нем можно было хранить не только звукозаписи, но и любые другие цифровые данные. Физически

CD-ROM ничем не отличался от CD, за исключением формата записи (Yellow Book англ. «желтая книга»). Однако обычный проигрыватель аудиодисков не мог воспроизводить хранимую на них информацию, поэтому в том же году было начато производство компьютерных приводов, читающих как CD, так и CD-ROM.

В 1988 г. на рынке появился пишущий компьютерный привод, а компании Taiyo Yuden, Kodak, Maxell и TDK представили компакт-диски для записи в домашних условиях. Диск был назван CD-R (англ. Compact Disc-Recordable «записываемый компакт-диск»). Формат записи (Orange Book англ. «оранжевая книга») был разработан компаниями Philips и Sony, а совместимость форматов CD-R и обычных компакт-дисков (CD и CD-ROM) была достигнута после того, как компания Taiyo Yuden разработала особые материалы для изготовления записывающего слоя.

Микрофотография поверхности CD-ROM.

Портативный CD-плеер Sony DiscMan.

Дисководом оборудован практически каждый стационарный компьютер.

Единственное, чего не хватало такому диску, это возможности перезаписывать его столько раз, на сколько хватит физических ресурсов, наподобие магнитофонной кассеты. Такая  возможность появилась только в 1997 г., когда был выпущен первый диск для многократной записи CD-RW (англ. Compact Disc-ReWritable «перезаписываемый компакт-диск»). Записывающий слой такого диска состоял из халькогенидного стекла сплава серебра, сурьмы, теллура и индия. Спустя некоторое время появилась разновидность CD-RW, на которую можно было производить запись в несколько приемов.

2007 год стал пиком триумфального шествия CD (на тот момент во всем мире было продано около 200 млрд дисков всех разновидностей) и одновременно началом его заката. Уже к концу года продажи упали на 15 %. Потребителей не устраивал малый объем компакта (максимум 900 Мб), особенно когда на рынке появились новые виды дисковых носителей: DVD (англ. Digital Versatile Disc «цифровой многоцелевой диск» либо Digital Video Disc «цифровой видеодиск») и Blu-ray (от англ. blue ray «синий луч», диск для записи повышенной плотности), а также съемные USB-накопители Flash Drive («флешки»), не требующие специальных приводов и программного обеспечения. Объем таких накопителей позволяет хранить терабайты информации, скачанной с помощью   широкополосного  доступа в Интернет, а это означает, что многим пользователям компьютерные диски просто ни к чему. По всей видимости, CD (а затем и DVD) в скором времени ожидает судьба магнитофонных и видеокассет и компьютерных дискет. Хотя есть и отличие на диск во время работы за компьютером вполне можно поставить кофейную чашку.

Поиграем с формой

В 1995 г. немецкий продюсер Марио Косе запатентовал так называемый Shape CD компакт-диск произвольной формы в виде разнообразных силуэтов, сердечек, звездочек и т. д. Такие диски использовались в шоу-бизнесе в рекламных целях, однако выяснилось, что для компьютерных приводов они небезопасны, поскольку при высоких скоростях вращения могут лопнуть и полностью вывести привод из строя.