A CD szabványok

A különböző típusú optikai adattároló lemezekre vonatkozó ajánlásokat (melyek az iparág számára szabványt jelentenek) különböző színű füzetekben jelentették meg, innen ered összefoglaló elnevezésük: Szivárvány Könyvek (Rainbow Books). 1982-ben jelent meg az első szabvány, a Compact Disc Digital Audio (CD-DA) leírását tartalmazó Vörös Könyv (Red Book). Ezt 1984-ben követte az adatok rögzítésére is alkalmas Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM) tulajdonságait tartalmazó Sárga Könyv (Yellow Book), majd 1987-ben a Compact Disc Interaktive (CD-I) szabványa a Zöld Könyvben (Green Book). A Narancssárga Könyv (Orange Book) 1990-ben történő megjelenése nagy ugrást jelentett a CD-k történetében, hiszen ez az otthon is írható Compact Disc Recordable-t (CD-R) specifikálta. A Fehér Könyvben (White Book) 1993-ban jelent meg a Compact Disc Video (CD-V) szabvány. 1988-ban specifikálták a Compact Disc Read Only Memory/eXtended Architecture-t (CD-ROM/XA), ami a multimédiás alkalmazások megjelentetését tette lehetővé. Leírása a Yellow Book kiegészítésében található. A Photo CD 1991-ben került a CD-szabványok rendszerébe.

Compact Dics - 12 (8) cm átmérőjű, korong alakú, optikai tárolóeszköz.

A CD-k különböző fajtáinak paramétereit tartalmazó ajánlások (szabványok), melyek különböző színű füzetekben jelentek meg.

A Compact Disc - Digital Audio audió CD paramétereit tartalmazó ajánlás (szabvány).

A Compact Disc Read Only Memory - CD-ROM paramétereit tartalmazó ajánlás (szabvány).

A Compact Disc Recordable - CD-R, az egyszer írható CD paramétereit tartalmazó ajánlás (szabvány).

CD lemez

A CD-DA lemez

"Az audio CD (Compact Disc Digital Audio - CD-DA) leírását a Philips és a Sony cégek 1982-ben jelentették meg a Vörös Könyvben.
A CD-DA adatok kódolását az IEC 908 szabvány írja le. Az audio CD tervezésekor a Philips fejlesztői készítették az optikai rendszert, a Sony matematikusai pedig a hibajavító algoritmust. Hibajavítási célra két eljárást, a keresztben átszőtt Reed-Solomon kódolást (Cross Interleave Reed-Solomon Coding, CIRC) alkalmazzák. A keresztbe átszőtt kifejezés arra utal, hogy a felírandó adatokat nem egymás után, hanem valamilyen algoritmus szerinti kevert sorrendben írják fel, így sérülés esetében a lemezen egymás mellett lévő bájtok hibája az eredeti adatsorban nem egymás mellett lévő bájtok hibáját eredményezi, ezért a javításuk is egyszerűbb. A Reed-Solomon kódolás olyan hibafelismerő és hibajavító kódokat alkalmazását jelenti, melyek segítségével az olvasás során nem csak meghatározható a hibás bitek helye, hanem javításuk is lehetségessé válik (CD-DA esetében 450 bájt hosszú hiba is javíthatóvá). A CD-DA hibajavító tulajdonságai igazodnak a felhasználási területhez: a rögzített zenei anyagban néhány bájt hibája gyakorlatilag nem hallható meg a lejátszás során. A CD-DA digitális, 16 bites, 44,1 kHz-es mintavételezésű sztereó hangfolyamot tárol. Az adatok tárolása során egy bájt 14 biten tárolódik, ez pontosabb beolvasást tesz lehetővé. Minden 14 bit után egy 3 bit szinkronjel található. Az olvasás 33 bájtos menetenként (frame) történik. A 33 bájtból 8 bájt hibaellenőrzésre és-javításra szolgál, 1 bájt a szubkód információ, 24 bájt az adat. 98 frame alkot egy szektort, melyben a 3234 bájtból csak 2352 bájt a hasznos adat. Egy szektorban így 1/75 másodperc hanganyag rögzíthető. A CD lemezen kb. 333000 szektor található, ez 650 MB kapacitást, azaz mintegy 74 percnyi zenét jelent. A lemezeken általában több zeneszám található, melyek egy-egy sávot (track-et) alkotnak. A lemez elején elhelyezkedő tartalomjegyzék (Table of Content) tartalmazza a sávok kezdőpontját, típusát és hosszát. A CD-DA lejátszása 150 kB/s sebességgel történik, ezt egyszeres (1x) sebességnek nevezzük.
"

A Compact Disc - Digital Audio: az audió CD megnevezése.

A CD-ROM lemez

A CD-ROM-ok csak olvasható optikai lemezek, rendeltetésük adatok és programok tárolása. Mivel a programok olvasása során akár egy bit hibája is teljes használhatatlanságot eredményezhet (audió CD esetében ez meg sem hallható), ezért a CD-ROM két hibajavítási szintet biztosít. A CD-ROM tulajdonságait tartalmazó Sárga Könyvet a Philips és a Sony cégek 1984-ben jelentették meg, az állománykezelő rendszert a Microsoft dolgozta ki, mely később az ISO 9660 szabványként vált ismertté. A CD-ROM-on az adatok állományokba szervezettek, ezért olvasásukhoz szükség van állománykezelő rendszerre. A CD-ROM többféle szektor használatát teszi lehetővé, a Mode-1 típusúban a 2352 bájtból az első 12 pozicionálási feladatokat lát el, ezt követi egy 4 bájtos fejléc, 2048 bájtnyi hasznos adat, 4 bájt hibaellenőrző kód, 8 kihasználatlan bájt, majd 276 bájt hibajavító adat, ezzel biztosítva az igen nagyfokú hibatűrést és így az adatok megbízható tárolását. A számítógépes programok, multimédiás anyagok, adatbázisok CD-ROM-on jelennek meg.

Olyan írható CD (CD-R), melyre adatokat több alkalommal (több menetben) is lehet írni. Az eljárás előnye, hogy nem kell egyszerre annyi adatot összegyűjteni, amivel egy CD teleírható. Hátránya, hogy az első szekció lezárása 23 MB, minden továbbié pedig 13,5 MB lemezterületet vesz el a hasznos adatok elől, így a CD névleges kapacitásánál kevesebb adat rögzíthető.

Olyan Írható CD (CD-R), melyre az adatokat egyszerre, egy menetben lehet felírni. Ekkor a lemezen egy szekció (session) jön létre. A lemezre az írás után újabb adatokat nem lehet rögzíteni.

többszekciós cd

Az optikai lemezek olyan írási módja, mely során az adatokat több menetben lehet a lemezre írni, így több, ún. szekció (session) jön létre. Az eljárás hátránya, hogy minden szekció lezárásához meghatározott méretű lemezterület szükséges, ami a felírható hasznos adatok mennyiségét csökkenti.

Compact Disc-Interactive, interaktív CD. A CD-I az első multimédiás technológia, amelyet házi (nem PC) számítógépekhez fejlesztettek ki. A rendszer kezdetben egy CD-I lejátszóból és a hozzá kapcsolt televízióból vagy önálló monitorból és erősítőből állt.Szabványleírásai 1997-ben a Zöld Könyvben (Green Book) jelentek meg. 19 óra hanganyag, 7 000 színes kép, 275 000 formázott oldal, vagy ezek kombinációja fér egy lemezre.

Compact Disc-Video, videó CD. CD-ROM/XA formátumot használ, és mintegy 74 percnyi VHS minőségű videóanyagot tratalmaz. Szabványleírásai 1993-ban, a Fehér Könyvben (White Book) jelentek meg.

Olyan Compact Disc, mely videóklipeket tartalmaz, és a klipek szövege megjelenik a képernyőn, így a néző is énekelheti a dalt.

Super Destinity Compact Disc (SDCD) - szuper érzékenységű CD. Egy 120 mm átmérőjű kétoldalas lemezen oldalanként 135 perc videóanyag tárolható. A tárolási kapacitás növekedését a pitek méretének és a spirális sávok távolságának csökkentésével érték el. Az SDCD lemezt két 0,6 mm vastagságú lemez összeragasztásával készítik.

High Density Compact Disc (HDCD)-magas érzékenységű CD. A hordozó egy oldalán két felvételi réteg található, így a lemez kapacitása eléri a 7,4 Gbájtot. A lemezt lemezt két 0,6 mm vastagságú lemez összeragasztásával készítik.

A CD-RW lemez

"A CD-RW (Compact Disc ReWritable) lemezek többször újraírható optikai adattárolók.
Eredeti állapotában a CD-RW lemez felvételi területe polikristályos. Az írás során egy fókuszált lézersugár az olvadáspontja (500-700 °C) fölé melegíti az anyag bizonyos területeit, így a lehűlés után a véletlenszerű folyadékállapotbeli elrendeződés „befagy”, így az anyag ún. amorf állapotú lesz. A CD-RW rendszerben az amorf formának kisebb a fényvisszaverő képessége, mint a kristályos formának, ezért olvasás közben hasonló jelet eredményez, mint a hagyományos CD, ezért a CD-RW lemezeket olvashatják a CD-ROM meghajtók. Ha a fázisváltó anyagot nem melegítjük fel az olvadáspontjáig, de hőmérséklete kellő ideig (legalább annyi ideig, amennyi a minimális kristályosodási idő) meghaladja a kristályosodási hőmérsékletét (200 °C), akkor az atomok rendeződhetnek, azaz az anyag kristályosodhat - így lehet az egyszer beírt adatokat törölni. Ez után új adatokat írhatunk a lemezre. A CD-RW lemezek írása, újraírása és törlése során a lézersugár hőhatásának következtében a felvételi réteg polikristályos (jobb fényvisszaverő) állapotból amorffá (rosszabb fényvisszaverő) válhat és fordítva. Ez a folyamat lemezenként több százszor megismételhető. A CD-RW lemez több (általában öt) rétegekből állnak, melyek egy polikarbonát hordozóra vannak felvíve. A hordozóba egy spirális barázdát préselnek a gyártás során, az abszolút idő megadására és más adatok számára. A CD-RW lemezek használatra készen, polikristályos állapotban kaphatók."

Compact Disc Rewritable - többször újraírható CD.

A CD-ROM meghajtó

"A CD-ROM meghajtó a különböző CD típusok olvasására szolgál. Precíziós optoelektronikai szerkezet, legfontosabb részei a lemezt forgató motor, a leolvasást végző optikai rendszer és az ezt mozgató mechanika, valamint a dekódolást és az esetleges hibajavítást végző egység. A CD-ROM meghajtók zenei CD esetén a fejhallgató kimeneten felerősített audió jelet szolgáltatnak. A CD olvasását fókuszált lézersugár végzi, melynek egy mikrométeren belüli pontossággal kell követnie a lemezre írt spirális sávot. A sugarakat általában egy gallium-alumínium-arzenid félvezető lézerdióda állítja elő, hullámhossza 780 nm, teljesítménye kb. 600 mikrowatt. Az olvasás folyamata minden lemeznél (CD-DA, CD-ROM stb.) azonos, az eltérés a jelek értelmezésében van. Az olvasás állandó sebességgel történik (1,2 vagy 1,4 m/sec), ez azt jelenti, hogy az olvasófej egy adott időegység alatt ugyanakkora ívhosszt fut be a lemez tetszőleges pontján. Ehhez az szükséges, hogy a lemez fordulatszáma az olvasófej középről kifelé haladása során fokozatosan csökkenjen. Az egyszeres sebességű CD-ROM fordulatszáma a külső íven 200, a belső íven pedig 530 ford/perc, a CD átlagos elérési ideje 280-300 ms volt, 150 kB adatot szolgáltatott másodpercenként. A multimédia programok számára az egyszeres sebesség nem volt megfelelő, ezért a CD-ROM- sebessége folyamatosan nőtt, napjainkban eléri az ötvenkettőszöröst (52x). A nagyobb sebesség problémát okoz az audió CD lejátszásánál, mert az audió CD digitális/analóg átalakítóját 150 KB/s sebességűre tervezték. Ezért a meghajtó elektronika felismeri a hang CD-t, és automatikusan lecsökkenti a lemez fordulatszámát egyszeres sebességűre. A nagy sebességű meghajtók érzékenyek a behelyezett CD kiegyensúlyozatlanságára (pl. egy öntapadós címke felragasztása miatt), mely akár a CD szétrobbanásához és az olvasó megsérüléséhez is vezethet. A CD-ROM a számítógéphez szabványos, IDE/ATAPI vagy SCSI felülettel csatlakozik.
"

CD lemezek olvasására szolgáló egység.

A CD olvasó által egy másodperc alatt beolvasott bitek száma. Az 1x olvasási sebesség 600kbit beolvasását jelenti másodpercenként.

CD lemezek olvasására szolgáló egység.

A CD-RW meghajtó

"A CD-RW meghajtók rendeltetése a különböző CD lemezek olvasása, valamint az egyszer- és a többször írható lemezek írása, illetve újraírása és törlése. Kezdetben a CD és CD-ROM meghajtók nem tudták olvasni a CD-RW lemezeket, mivel ezek fényvisszaverési értéke mintegy egyharmada volt az eredeti CD szabvány szerinti értékeknek (minimum 70% land, maximum 28% pit esetén). A korszerű, érzékeny fotodiódák, áramkörök számára napjainkban ez már nem jelent gondot, gyakorlatilag az összes olvasó, kezdve az autórádióktól a DVD lejátszókig probléma nélkül olvassa az újraírható CD-ket.
"

CD lemezek olvasására és írására szolgáló egység.