CD

Eine CD besteht aus 1,2 Millimeter dicker Polycarbonat-Kunststoff mit einem Gewicht von 14 bis 33 Gramm. Von der Mitte nach außen sind Komponenten: das mittlere Spindelloch (15 mm), der erste Übergangsbereich (Klemmring), der Klemmbereich (Stapelring), der zweite Übergangsbereich (Spiegelband), das Programm (Daten) Bereich und die Felge. Der innere Programmbereich nimmt einen Radius von 25 bis 58 mm ein.

Eine dünne Schicht aus Aluminium oder seltener Gold wird auf die Oberfläche aufgebracht, wodurch sie reflektiert wird. Das Metall ist durch einen Lackfilm geschützt, der normalerweise direkt auf die reflektierende Schicht schleuderbeschichtet wird. Das Etikett wird auf der Lackschicht gedruckt, normalerweise durch Siebdruck oder Offsetdruck.

CD-Daten werden als winzige Vertiefungen dargestellt, die als Pits bekannt sind und in einer Spiralspur codiert sind, die in die Oberseite der Polycarbonatschicht eingegossen ist. Die Gebiete zwischen den Gruben werden als Land bezeichnet. Jede Grube ist ungefähr 100 nm tief und 500 nm breit und variiert von 850 nm bis 3,5 um Länge. Der Abstand zwischen den Titeln (Tonhöhe) beträgt 1,6 µm.

Beim Abspielen einer Audio-CD dreht ein Motor im CD-Player die Disc mit einer Abtastgeschwindigkeit von 1,2 bis 1,4 m / s (konstante Lineargeschwindigkeit) , CLV) – entspricht ungefähr 500 U / min an der Innenseite der Scheibe und ungefähr 200 U / min an der Außenkante. Der Titel auf der CD beginnt innen und spiralförmig nach außen, sodass eine von Anfang bis Ende abgespielte Disc ihre Rotationsrate während der Wiedergabe verlangsamt.

Die Programmfläche beträgt 86,05 cm2 und die Länge der beschreibbaren Spirale beträgt 86,05 cm2 / 1,6 µm = 5,38 km. Bei einer Scangeschwindigkeit von 1,2 m / s beträgt die Wiedergabezeit 74 Minuten oder 650 MiB Daten auf einer CD-ROM. Eine Disc mit Daten, die etwas dichter gepackt sind, wird von den meisten Playern toleriert (obwohl einige alte fehlschlagen). Die Verwendung einer linearen Geschwindigkeit von 1,2 m / s und eines engeren Spurabstands von 1,5 µm erhöht die Spielzeit auf 80 Minuten und die Datenkapazität auf 700 MiB.

Eine CD wird gelesen, indem ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm (nahes Infrarot) durch den Boden der Polycarbonatschicht fokussiert wird. Die Änderung der Höhe zwischen Gruben und Stegen führt zu einem Unterschied in der Art und Weise, wie das Licht reflektiert wird. Da die Vertiefungen in die oberste Schicht der Scheibe eingerückt sind und durch die transparente Polycarbonatbasis gelesen werden, bilden die Vertiefungen beim Lesen Unebenheiten. Der Laser trifft auf die Scheibe und wirft einen Lichtkreis, der breiter als die modulierte Spiralbahn ist und teilweise von den Stegen und teilweise von der Oberseite von Unebenheiten reflektiert wird, wo sie vorhanden sind. Wenn der Laser über eine Grube (Beule) fährt, bedeutet seine Höhe, dass der Teil des Lichts, der von seiner Spitze reflektiert wird, eine halbe Wellenlänge phasenverschoben zu dem Licht ist, das vom Land um ihn herum reflektiert wird. Dies bewirkt eine teilweise Aufhebung der Reflexion des Lasers von der Oberfläche. Durch Messen der reflektierten Intensitätsänderung mit einer Fotodiode wird ein moduliertes Signal von der Scheibe zurückgelesen.

Um das spiralförmige Datenmuster aufzunehmen, wird das Der Laser wird auf einem mobilen Mechanismus im CD-Fach eines CD-Players platziert. Dieser Mechanismus hat normalerweise die Form eines Schlittens, der sich entlang einer Schiene bewegt. Der Schlitten kann von einem Schneckengetriebe oder einem Linearmotor angetrieben werden. Wenn ein Schneckengetriebe verwendet wird Ein zweiter Linearmotor mit kürzerem Hub in Form einer Spule und eines Magneten nimmt Feineinstellungen vor, um die Exzentrizitäten in der Platte mit hoher Geschwindigkeit zu verfolgen. Einige CD-Laufwerke (insbesondere die von Philips in den 1980er und frühen 1990er Jahren hergestellten) verwenden a Schwenkarm ähnlich wie bei einem Grammophon. Mit diesem Mechanismus kann der Laser Informationen von der Mitte bis zum Rand einer Disc lesen, ohne das Drehen der Disc selbst unterbrechen zu müssen.

Die Pits und Lands repräsentieren nicht direkt die 0 „s und 1“ s von Binärdaten.Stattdessen wird eine invertierte Codierung verwendet, die nicht auf Null zurückkehrt: Eine Änderung von entweder Pit zu Land oder Land zu Pit zeigt eine 1 an, während keine Änderung eine Reihe von 0 „anzeigt. Es müssen mindestens 2 und Nein vorhanden sein mehr als 10 0 „s zwischen jeder 1, was durch die Länge der Grube definiert ist. Dies wird wiederum dekodiert, indem die beim Mastering der Disc verwendete Acht-zu-Vierzehn-Modulation umgekehrt und dann die verschachtelte Reed-Solomon-Codierung umgekehrt wird, um schließlich die auf der Disc gespeicherten Rohdaten freizulegen. Diese Codierungstechniken (im Red Book definiert) wurden ursprünglich für CD Digital Audio entwickelt, wurden jedoch später zum Standard für fast alle CD-Formate (z. B. CD-ROM).

IntegrityEdit

CDs können während der Handhabung und durch Umwelteinflüsse beschädigt werden. Pits befinden sich viel näher an der Etikettenseite einer Disc, sodass Defekte und Verunreinigungen auf der klaren Seite während der Wiedergabe unscharf werden. Folglich ist es wahrscheinlicher, dass CDs auf der Etikettenseite der Disc beschädigt werden. Kratzer auf der klaren Seite können durch Nachfüllen mit ähnlichem brechenden Kunststoff oder durch vorsichtiges Polieren repariert werden. Die Kanten von CDs sind manchmal unvollständig versiegelt, so dass Gase und Flüssigkeiten in die CD eindringen und die Metallreflexionsschicht angreifen und / oder den Fokus des Lasers auf die Gruben stören können, ein Zustand, der als Scheibenfäule bekannt ist. Es wurde festgestellt, dass der Pilz Geotrichum candidum unter Bedingungen hoher Hitze und Feuchtigkeit den in CDs enthaltenen Polycarbonat-Kunststoff und Aluminium verbraucht.

Die Datenintegrität von CDs kann mithilfe des Oberflächenfehlerscannens gemessen werden in der Lage, die Raten verschiedener Arten von Datenfehlern zu messen, die als C1, C2, CU bekannt sind, und erweiterte (feinkörnigere) Fehlermessungen, die als E11, E12, E21, E22, E31 und E32 bekannt sind, von denen höhere Raten auf einen möglicherweise beschädigten Wert hinweisen oder unreine Datenoberfläche, niedrige Medienqualität, sich verschlechternde Medien und beschreibbare Medien, auf die ein fehlerhafter CD-Brenner geschrieben hat.

Durch Fehlerscannen können Datenverluste, die durch eine Verschlechterung der Medien verursacht werden, zuverlässig vorhergesagt werden. Die Unterstützung für das Scannen von Fehlern variiert zwischen Anbietern und Modellen von optischen Laufwerken. Das erweiterte Scannen von Fehlern (in Nero DiscSpeed als „erweitertes Fehlerscannen“ bezeichnet) war bis 2020 nur für Plextor und einige optische BenQ-Laufwerke verfügbar.

Disc-Formen und -DurchmesserEdit

Die digitalen Daten auf einer CD beginnen in der Mitte der Disc und gehen zum Rand, wodurch eine Anpassung an die verschiedenen verfügbaren Größenformate ermöglicht wird. Standard-CDs sind in zwei Größen erhältlich. Der mit Abstand häufigste ist ein Durchmesser von 120 Millimetern (4,7 Zoll) mit einer Audiokapazität von 74 oder 80 Minuten und einer Datenkapazität von 650 oder 700 MiB (737.280.000 Byte). Die Scheiben sind 1,2 mm dick und haben ein Mittelloch von 15 mm. Die offizielle Philips-Geschichte besagt, dass diese Kapazität von Sony-Manager Norio Ohga festgelegt wurde, um die gesamte Neunte Symphonie von Beethoven auf einer CD enthalten zu können. Dies ist laut Kees Immink ein Mythos, da das EFM-Codeformat noch nicht festgelegt worden war im Dezember 1979, als die Entscheidung getroffen wurde, die 120 mm zu übernehmen. Die Einführung von EFM im Juni 1980 ermöglichte 30 Prozent mehr Spielzeit, was 97 Minuten für 120 mm Durchmesser oder 74 Minuten für eine Scheibe von nur 100 mm ergeben hätte Stattdessen wurde die Informationsdichte jedoch um 30 Prozent verringert, um die Wiedergabezeit bei 74 Minuten zu halten. Der Durchmesser von 120 mm wurde von nachfolgenden Formaten übernommen, einschließlich Super-Audio-CD, DVD, HD-DVD und Blu-ray-Disc Discs mit einem Durchmesser von 80 mm („Mini-CDs“) können bis zu 24 Minuten Musik oder 210 MiB aufnehmen.