2003 11 p63, Warto przeczyta�?, zobaczy�?
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
HI−FI
−
Historia CD
IT WAS TWENTY YEARS AGO TODAY,
CD−PLAYER STARTED THE DISC TO PLAY
C
CD
Część I – Kolorowa księga marzeń...
PROSTA
HISTORIA
HISTORIA
CD
C
CD
Dla niektórych audiofilów,
których można by nazwać
“hardcorowcami”, świat wciąż jest
płaski. Ponieważ zaś ich całym
światem jest płyta gramofonowa,
tzw. Long Play, ich świat jest płaski
i czarny. Przez wiele lat płyta
analogowa była podstawowym
źródłem nagrań wysokiej jakości i tak
też zapisała się w świadomości
przeciętnego konsumenta. Na
początku lat 80. przyszedł
jednak na świat Antychryst −
cyfrowa płyta w formacie
CD (“Compact Disc”).
go medium lepiej niż kiedykolwiek przed−
tem. Jest coś, co powoduje, że to − w
gruncie rzeczy − przestarzałe medium
potrafiło “wchłonąć” nowe formaty, częs−
to bardzo od siebie odległe, a które łą−
czyło tylko to, że zapis na płycie dokony−
wany był w formule zerojedynkowej. Ten
tajemniczy “gen” można chyba nazwać
“dalekowzrocznością”, ponieważ wyna−
lazek został poddany standaryzacji na
długo, zanim trafił na półki sklepowe.
Filmy wydawane na płytach Video−CD
obłożone są znacznie mniejszymi opła−
tami, wobec czego są znacznie tańsze
Pierwszy
szeroko
dostępny
dysk
CD−R
− Philips
Megalife
Czas płynie nieubłaganie, więc nie−
uchronnie pojawiły się nowe formaty −
DVD (wraz z DVD−Audio) i SACD. Wciąż
jednak u każdego melomana płyta CD
zajmuje niepoślednie miejsce. Żeby jed−
nak móc ze spokojem patrzeć w przy−
szłość, trzeba dobrze poznać przeszłość
− korzenie, na których budowany jest no−
wy porządek. Artykuł został podzielony
na trzy części. Pierwsza z nich traktować
będzie ogólnie o medium, jakim jest
Compact Disc i historii powstawania jego
kolejnych odmian. W dru−
giej uwagę skupimy na
sposobach przezwycięża−
nia ograniczeń, nałożo−
nych przez format (chodzi
głównie o rozdzielczość)
na płaszczyźnie softwaro−
wej oraz naturalnych spad−
kobiercach płyty CD, jakimi
są formaty SACD i DVD.
Na koniec zaś przypat−
rzymy się hardwarowym
(sprzętowym) sposobom
uszlachetnienia brzmienia
płyty CD. I nie będzie chy−
ba zaskoczeniem, że głów−
ną rolę będzie tutaj grał
upsampling.
Część z nas z miejsca
przeklęła ten szatański wy−
nalazek i udawała, że nic się
nie zmieniło. O tej postawie
zdecydowały jednak nie zale−
ty medium, jakim był LP, a sła−
bości nowego formatu. Pierw−
sze dyskofony Sony i Philipsa
brzmiały bowiem strasznie, a płyta
ładowała się wieki. W kilka lat czarna
płyta zeszła jednak do niewielkiej niszy
i dla większości stała się wspomnieniem.
Na świecie zapanował CD. Wraz z upły−
wem czasu okazało się, że format ten
nie ma jednak jednego, niezmiennego
oblicza, a raczej wiele, zmieniających
się, migotliwych odbić, a każde zależne
od punktu widzenia. Dzisiaj, w XXI wie−
ku, jasne jest, że CD jest formatem prze−
starzałym i że takim był właściwie już w
momencie swoich narodzin. Paradoks
jednak spowodował, że właśnie teraz
technika cyfrowa umożliwiła reprodukcję
tego − tak by się zdawało − ograniczone−
Charakte−
rystyczna
żółta
okładka
“Megalife”.
Warto
zwrócić
uwagę na
logo CD−R z dopiskiem “For Consumer
11/2003
63
HI−FI
(NIE TAKA)
PROST
PROST
HISTORIA
HI−FI
−
Historia CD
PRZEBŁYSKI
Pierwsze jaskółki, czy raczej prze−
błyski, wszak dyski cyfrowe działają
dzięki temu, że od ich powierzchni odbi−
ja się promień lasera, pojawiły się w ro−
ku 1970 nad Holandią. Wtedy to Philips
(we współpracy z Pioneerem) po raz
pierwszy pokazał światu dysk odczyty−
wany za pomocą lasera. Jak to jednak
zazwyczaj bywa z audio, powstał on nie
z myślą o nim samym, a przeznaczony
był do przechowywania wizji. Główną
różnicą pomiędzy LaserVision (tak na−
zwano ten wynalazek) a płytą CD było
to, że sygnał zapisywany na pierwszym
z nich miał postać analogową. Prace
nad dyskami optycznymi prowadzone
były jednak równolegle przez inne kon−
cerny. Jednym z nich było Sony. W po−
łowie lat 70. Japończycy mieli również
dość zaawansowany program badań
dotyczący cyfrowego kodowania infor−
macji. Oparty był on o płytę o średnicy
30 cm, na której udało się pomieścić
2,5− godziny nagrania. Wtedy to, w obli−
czu zagrożenia ze strony JVC przygoto−
wującego swój własny program doty−
czący dysku cyfrowego, podjęta została
historyczna decyzja o połączeniu i koor−
dynacji działań Sony i Philipsa. Zada−
niami podzielono się w taki sposób, że
Philips odpowiedzialny został za układy
czytające, zaś Sony za korekcję błędów
i kodowanie sygnałów. I tak standard
CD był gotowy już w roku 1978, kiedy to
został on przyjęty na międzynarodowej
konferencji. Dość szybko okazało się,
że konieczne są niewielkie poprawki
oraz że nie ma końcowej zgody co do
podstawowych parametrów kodowania −
częstotliwości próbkowania oraz długo−
ści słów. Dlatego też swoje narodziny
płyta CD może liczyć od roku 1982,
kiedy to (pod koniec roku) oficjalnie zna−
lazła się w sklepach.
wie warto jednak skorzystać z urządze−
nia służącego do wyrównywania brze−
gów niecentrycznie wykonanych płyt. W
swojej ofercie ma je niemiecka firma Au−
diodeksysteme Glass. Dzięki takiemu
zabiegowi płyta obracana jest idealnie
równo, bez bicia bocznego. Oznacza to,
że układ korekcji ma mniej do roboty, co
wydatnie zmniejsza jitter. Jest to o tyle
ważne, że plamka lasera ma na wars−
twie odbijającej średnicę 1 µm, więc na−
wet niewielkie odchyłki powodują duże
przesunięcia układu soczewek.
Schematyczna budowa
systemu odczytującego
w odtwarzaczu CD
LEPSZA KOREKCJA,
ALBO LEPSZA JAKOŚĆ?
Sygnał na płycie CD zapisany jest w
kodzie binarnym. Oznacza to, że słowa
opisywane są przez ciąg następujących
po sobie zer i jedynek. Fizycznym odpo−
wiednikiem zera jest tzw. pit, czyli pod−
łużne wgłębienie, zaś jedynki − land,
czyli płaska powierzchnia. Promień la−
serowy o długości 780 nm (jest to za−
kres podczerwieni) padający na landy
zostaje odbity, zaś padający w zagłębie−
nia (pity), dzięki odpowiednio dobranym
ich rozmiarom − wygaszony. Promień z
lasera przepuszczany jest po drodze
przez pryzmat polaryzujący, który odbity
promień kieruje na fotodiodę. Oczywiś−
cie nie wszystkie informacje są odczyty−
wane − np. ze względu na zanieczysz−
czenie powierzchni płyty czy rysy. Pro−
mień przy wejściu do przezroczystej
warstwy ma średnicę 1 mm, jest więc
dość niewrażliwy na zarysowania o tych
wymiarach. Aby jednak przeciwdziałać
przeskakiwaniu i zanikowi dźwięku, syg−
nał jest specjalnie przekształcany we−
dług kodu tzw. “regeneracyjnego” CIRC,
dzięki któremu możliwe jest odtwarza−
nie, nawet przy braku 3500 kolejnych
bitów. Co więcej − układ serwo pozwala
również na interpolacje do 12 000 bitów.
Oznacza to, że jeżeli sygnał jest przez
dłuższy czas (oczywiście relatywnie, to
są ułamki sekund) nieczytelny, “inteli−
gentny” interpolator wyliczy brakujące
wartości. W praktyce oznacza to, że nie
wszystko, co jest przekazywane do
przetworników, pochodzi z płyty. Okaza−
ło się ponadto, że działania te, chociaż
subtelne, mogą powodować degradację
sygnału. Dlatego też najdroższe odtwa−
rzacze najczęściej mają ową możliwość
zredukowaną do minimum. Efektem
ubocznym jest oczywiście gorsza korek−
cja błędów. Często zdarza się więc, że
znacznie lepszy odtwarzacz gorzej radzi
sobie z płytami niż nawet najtańsze “ba−
rachło” w miniwieży. Ale − coś za coś.
Jest to zresztą obszar, w którym po−
szczególne firmy mają najwięcej do po−
wiedzenia i piszą swoje własne progra−
my obsługujące układ serwa. Wspo−
mniana fotodioda pełni jeszcze jedną
funkcję. Jej powierzchnia podzielona
jest na cztery sektory. Padający na nią
promień w idealnych warunkach powi−
nien mieć kształt koła. Jeżeli jest odchy−
lona w którymkolwiek kierunku, części
te przyjmują mniej lub więcej światła.
Powoduje to na wyjściu diody tzw. syg−
nał błędu, wysyłany następnie do układu
sterującego, który ogniskuje soczewkę.
ków formatu Philips deklarował 30−letnią
bezproblemową pracę. Pod koniec lat
90. zaczęto jednak mówić już o okresie
50−letnim. Tak naprawdę nie wiadomo
wciąż, jak będzie naprawdę, ponieważ
dyski tego typu istnieją zbyt krótko. Je−
dno można jednak stwierdzić na pewno
− trwałość powłoki aluminiowej będzie
zależała przede wszystkim od jej jakoś−
ci. Innymi słowy − im czystszy materiał
został użyty, w im bardziej sterylnych
warunkach płyty były tłoczone − tym
większe mają one szanse na długie “ży−
cie”. A precedens z tym związany już
jest. W połowie lat 90. wybuchł skandal,
kiedy to okazało się, że płyty jednej z
europejskich wytwórni po kilku latach
ściemniały i nie można ich było odtwa−
rzać. Okazało się, że winowajcą był la−
kier zabezpieczający, z którego uwolni−
ły się związki wiążące się następnie z
aluminium. Z dużym prawdopodobieńs−
twem można więc powiedzieć, że naj−
mniejsze szanse na długowieczność
mają płyty o niewiadomym pochodze−
niu, czyli “piraty”.
Wspomniałem o lakierze − ostatnią
warstwą jest lakier zabezpieczający o
grubości 10 µm, na którym umieszcza
się nadruki i etykiety płyty. I tutaj znowu
istnieje pewna reguła − im ciemniejsza
etykieta − tym lepiej. Najlepszy jest kolor
zielony oraz czarny. Przy takim układzie
promień lasera nie jest rozpraszany, a w
całości trafia do fotoczułej diody. Warto
więc poeksperymentować i np. spróbo−
wać pomalować jakąś płytę (na począ−
tek może to być jakieś mniej znaczące
nagranie) na czarno, a jej brzeg pisa−
kiem na zielono lub również na czarno.
Przy wysokiej klasie sprzętu powinna
być słyszalna poprawa polegająca na
zniknięciu nerwowości itp. Jeżeli jednak
nie usłyszymy niczego − proszę się nie
załamywać, bo oznacza to, że albo
sprzęt na którym słuchamy i tak nie po−
każe tej różnicy, albo że... to tylko bred−
nie. W obydwu przypadkach można
więc dać sobie z tym spokój. Niewątpli−
120 Z OTWOREM
I LAKIEREM
Ostateczna wersja dysku optyczne−
go, nazwanego Compact Disc − Digital
Audio (CD−DA), przyjęła postać dysku o
średnicy 120 mm z otworem centrują−
cym pośrodku. CD zbudowany jest z
trzech warstw. Pierwszą, o grubości 1,2
mm, stanowi tworzywo sztuczne o na−
zwie polikarbonat (używa się go również
w przemyśle optycznym). Na ten pod−
kład nanosi się następnie cienką (50
nm) warstwę materiału odbijającego
promień lasera. W ogromnej większości
przypadków jest to aluminium, które
okazało się być wystarczająco dobrym
“lustrem” i zdało egzamin. Dość szybko
podjęto jednak próby z innymi materia−
łami, takimi jak np. srebro, platyna,
miedź czy wreszcie złoto. I to ostatnie
rozwiązanie okazało się najlepsze. Zło−
to ma bowiem wyższy współczynnik od−
bicia niż aluminium, w związku z czym
do układu czytającego trafia mocniejszy
promień. W praktyce oznacza to mniej−
szy jitter, a w konsekwencji spokojniej−
sze i gładsze brzmienie. Podkład alumi−
niowy nosi w sobie jeszcze jedną skazę.
Do tej pory nie wiadomo mianowicie, ja−
ką żywotność mają dyski CD. U począt−
Schematyczny rysunek pokazujący
pity i landy na płycie CD
64
11/2003
HI−FI
HI−FI
−
Historia CD
Pierwszy działający prototyp CD
o nazwie
Goronta
pokazany
w roku 1981
kowania, a dwa dodatkowe bity uzyskać
na drodze innych operacji, takich jak
noise shaping czy dithering. Ostatecz−
nie zwyciężył pomysł Sony, bo to prze−
cież japoński koncern odpowiedzialny
był za część związaną z kodowaniem.
Długość nagrania została więc określo−
na niejako samoistnie, chociaż na po−
trzeby mediów stworzono opowieść −
skądinąd uroczą − mówiącą, iż w tej
kwestii wypowiedział się Herbert von
Karajan, według którego płyta powinna
pomieścić IX Symfonię Beethovena. Nie
ma w niej mowy w jakim wykonaniu i w
jakim tempie, ale przyjęto, iż wynosi to
ok. 78 minut. I właśnie dlatego starsze
odtwarzacze mają kłopoty z płytami nie−
co dłuższymi (jak 80−minutowe CD−R).
Red Book. Tylko takie płyty mogły bo−
wiem nosić logo Compact Disc. I właś−
nie z tym drobnym znaczkiem związane
są kłopoty wytwórni, które ostatnimi
czasy stosują różnorakie programy ma−
jące uniemożliwić kopiowanie CD. Jak w
roku 2001 oświadczyli przedstawiciele
koncernu Philips, żadna z takich płyt nie
stosuje się do norm Red Book i dlatego
też ani nie może nosić stosownego lo−
go, ani nawet nazywać się płytą kom−
paktową. Problemem jest, że płyty takie
są źle (z przerwami albo w ogóle) “tra−
wione” przez niektóre odtwarzacze.
Zdezorientowani klienci, niezwracający
przy zakupie “kompaktu” specjalnej
uwagi na znaczki, mają niesłusznie pre−
tensję do swoich odtwarzaczy, które
NIE MUSZĄ odtwarzać płyt niemiesz−
czących się w spisie obsługiwanych
przez nie standardów. Należy raczej
zwrócić uwagę sklepom, że tego rodza−
ju płyty nie powinny dzielić półek razem
z “normalnymi” CD.
Wywołało to mały kryzys między
partnerami, ponieważ jednym z promo−
torów zabezpieczeń jest Sony. Polityka
Philipsa nie jest jednak pozbawiona lo−
giki i premedytacji, ponieważ wiele lat
wcześniej sprzedał należące do niego
wytwórnie płytowe i postawił na rozwój
zapisywalnych mediów cyfrowych, w
tym CD−R. Sony natomiast jest posiada−
czem całego pakietu wytwórni fonogra−
ficznych − zarówno w branży audio (jak
78 MINUT DLA BEETHOVENA
Pomimo że przy opracowywaniu
standardu zaangażowanych było wielu
ludzi, za ich ojców przyjmuje się dwóch
inżynierów: człowieka Philipsa − Holend−
ra Lodawijka Ottensa oraz przedstawi−
ciela Sony − Japończyka Toshidatę Doi,
którzy w roku 1981 otrzymali za to prze−
łomowe rozwiązanie nagrodę Rheina.
Wydaje się, że zarządy obydwu koncer−
nów trafnie rozpoznały potencjał tkwią−
cy w nowym formacie i zadbały, żeby
nie był to kolejny anonimowy sukces ze−
społowy, ale żeby można było go koja−
rzyć z konkretnymi postaciami z krwi i
kości. Przejścia z zapisu analogowego
na cyfrowy nie można bowiem porów−
nać z żadnym wcześniejszym przewro−
tem. Bardziej różniących się od siebie
sposobów postrzegania rzeczywistości
nie można chyba sobie wyobrazić. Sys−
temy analogowe charakteryzują się bo−
wiem tym, że sygnał przesyłany jest lub
zapisywany w sposób ciągły, analogicz−
ny do sygnału źródłowego. Tak zarejest−
rowany materiał może mieć teoretycznie
nieskończoną dynamikę, rozdzielczość i
pasmo przenoszenia, limitowane nie
sposobem kodowania, a możliwościami
sprzętu współpracującego. Dla odróż−
nienia, PCM (Pulse Code Modulation),
sposób, w jakim sygnał zapisywany jest
na płycie CD, jest tylko pewnym przybli−
żeniem, aproksymacją tego, jak wyglą−
dał on pierwotnie. Narzuca to oczywiś−
cie pewne ograniczenia − dokładność z
jaką można opisać dźwięk zależy od
dwóch elementów: długości słowa cyfro−
wego oraz częstotliwości próbkowania.
Dla płyty CD wynoszą one odpowiednio
− 16 bitów oraz 44,1kHz. Te dwie, wyda−
wałoby się tak dzisiaj oczywiste, wartoś−
ci były pewnego rodzaju kompromisem.
Zgody co do długości słów nie było nie−
mal do samego końca, ponieważ Sony
obstawało przy kombinacji 16 bitów/
44,1 kHz, zaś Philips przy częstotliwości
próbkowania 176,4 kHz, ale ze słowami
o długości 14 bitów. Argumenty po oby−
dwu stronach miały charakter praktycz−
ny, a nie ideologiczny. Sony wykorzys−
tywało bowiem do nagrań taśm−matek
(“master tape”) magnetowidy, w których
częstotliwość próbkowania mogła wy−
nieść właśnie tyle. Wraz z zadanymi 16
bitami dawało to zakładane pasmo prze−
noszenia 20 kHz oraz dynamikę 96dB.
Philips natomiast argumentował, iż
przetworniki 16−bitowe są na tyle drogie,
że lepiej zwiększyć częstotliwość prób−
WSZYSCY, KTÓRZY JESZCZE
COŚ SŁYSZELI...
W początkowych latach dużym prob−
lemem były szumy oraz nieliniowości
przetworników. Dlatego też przy tłocze−
niu płyt zastosowano proces zwany pre−
emfazą. Z grubsza przypominał on to,
co można spotkać w płycie LP, z tym że
na CD podnoszono poziom tylko wyso−
kich częstotliwości, które następnie w
komplementarnym procesie deemfazy
przeprowadzanym w układach wyjścio−
wych cedeka były redukowane. W dzi−
siejszych przetwornikach proces ten
przeprowadzany jest w domenie cyfro−
wej w samym przetworniku. Trzeba jed−
nak powiedzieć, że nie wszystkie układy
mają zadane poprawne wartości. Na
szczęście płyt z początków historii CD
jest niewiele, więc nie ma to praktyczne−
go znaczenia. A pierwszymi płytami, ja−
kie w początkowej fazie kampanii otrzy−
mali przede wszystkim
dziennikarze, były na−
grania firmy CBS, po−
chodzące z tłoczni Sony
umiejscowionej w Tokio
(była to jedna z trzech
tłoczni w ogóle istnie−
jących). Wśród ty−
tułów znajdowały
się nagrania Bar−
bry Streisand, Mi−
lesa Davisa i or−
kiestry New York
Philharmonic dy−
Pierwszy odtwarzacz
CD na świecie − model
CDP−101
Sony
np. Columbia), jak i filmo−
wej. Konflikt wciąż jesz−
cze nie znalazł swojego
rozwiązania prawnego
i trzeba będzie jeszcze
trochę poczekać na
ostateczne rozstrzyg−
nięcia. Pełna zgoda za−
panowała natomiast, kie−
dy w zeszłym roku grupa
WG−4 opracowująca standard DVD
ogłosiła, iż − wzorując się na hybrydo−
wych płytach SACD/CD − zamierza
tłoczyć płyty DVD−Audio z dodatkową
warstwą CD. Sony/Philips stanęły
wówczas okoniem i sprzeciwiły się
temu, znowu powołując się na Red
Book, do którego taka hybryda się nie
stosowała. Wobec takiej postawy,
przedstawiciele WG−4, gęsto się tłu−
macząc, szybko wycofali się ze
swoich zapowiedzi. I chociaż prace
nad hybrydową płytą DVD wciąż trwa−
ją, nie wiadomo, jak sprawa się dalej
potoczy.
CDP−101
od
środka
rygowanej przez Bernsteina. Wszyscy,
którzy coś jeszcze słyszeli, zakrzyknęli
jednym głosem, że dźwięk, jaki wyda−
wały te nowe zabawki, był “horrible” − w
wolnym tłumaczeniu: “koszmarny” albo
po prostu “do dxxy”.
JAK CD, ALE NIE CD
Jednakże pierwszy krok został uczy−
niony, zaś wynalazek objęty patentem i
przyjęty jako norma IEC. Prawa do li−
cencji mógł wykupić kto tylko chciał, jed−
nak musiał się stosować do wymogów
zapisanych w dokumencie, nazwanym
11/2003
65
HI−FI
HI−FI
−
Historia CD
Przykładem
na wykorzystanie tanich
przetworników 1−bitowych w
technice nazwanej M.A.S.H. są
odtwarzacze Technicsa.
VIDEO−CD i CD−ROM
Dość szybko ramy, w jakie “wciśnię−
to” CD, okazały się zbyt ciasne. Nowym
pomysłem były, w Europie mające ra−
czej marginalne znaczenie, promowane
przez Philipsa płyty CD−I (Interactive),
zawierające głównie gry, a opisane w
tzw. Green Book oraz od 1993 roku,
przygotowane wspólnie przez Philipsa i
JVC − i te się przyjęły nadspodziewanie
dobrze − Video−CD, opisane w White
Book. W związku z marginalnym kosz−
tem nośnika oraz znacznie mniejszymi
opłatami licencyjnymi płyty tego rodzaju
przeżywają obecnie swój renesans. Ob−
raz zapisywany jest w nich za pomocą
kompresji MPEG−1 (Level II), podobnie
jak i dźwięk. Jakość takich nagrań oraz
ich funkcjonalność nie są zbyt dobre,
ponieważ maksymalna przepływność
może wynieść 174 kb/s, z czego 144 kb/s
przypada na obraz, zaś 28 kb/s na
dźwięk. Oznacza to, że wizja zawiera
tylko 352x288 punktów, a więc niewiele
więcej niż z VCR.
Wcześniejsza jest jednak historia
płyt z danymi. Już w Red Book zapi−
sano możliwość rozszerzenia forma−
tu do postaci CD+G−Disc, gdzie wraz
z muzyką możliwy był przesył grafiki,
tekstu itp. Do jej odczytu potrzebny
był jednak zewnętrzny monitor. Z po−
mysłu skorzystało tylko Sony, które
wprowadziło CD−Text − zapis alfanu−
meryczny, dzięki któremu można na
wyświetlaczu odtwarzacza pokazać ty−
tuły płyty i utworów. Założenia dysku
ROM (Read Only Memory) służącego
do przechowywania danych opubliko−
wane zostały przez Sony i Philipsa już
w roku 1985 w dokumencie Yellow Bo−
ok. W 1998 roku wraz z Microsoftem
wprowadzone zostało ich uzupełnienie
o nazwie CD−ROM/XA − eXtended Ar−
chitekture (kolejny raz uzupełnione w
roku 1991) − które umożliwiło rejestrację
na płycie wzajemnie się przeplatających
danych wizyjnych i fonicznych.
pukaniem w czoło. A jed−
nak... Eksperymenty z różnymi ro−
dzajami zapisywalnych płyt prowadzone
były niezależnie przez kilka firm. Jak się
można było spodziewać, zwyciężył po−
mysł Sony i Philipsa, nazwany CD−MO
(nazwa jakby znajoma...) − “Magneto−
Optical”: płyty zapisywalne wielokrotnie
− oraz CD−WO (“Write Once”): płyty jed−
nokrotnego zapisu. Założenia formatu
zostały opublikowane w tzw. Orange
Book w roku 1991. Nazwy te są jednak
nieco mylące, ponieważ dzisiaj stosuje
się CD−R (“Recordable”) oraz CD−RW
(“ReWritable”). Zaproponowane przez
Sanyo i Fishera (rozwijane następnie
przez Sony) rozwiązanie o nazwie CD−
MO, nazywane również ROD (“Rewri−
teable Optical Disc”) opiera się na
wanego nośnika. Pomysł był niezły, jed−
nak miał jedną podstawową wadę − płyt
CD−MO nie można było odtworzyć w
żadnym zwykłym odtwarzaczu. W play−
erach CD−MO płyty CD były natomiast
grane bez problemu. I chyba problem z
kompatybilnością doprowadził do tego,
że system się nie rozpowszechnił i − po−
dobnie jak DAT − znalazł zastosowanie
głównie w sprzęcie studyjnym: rekorde−
rach oraz sequencerach. Doświadcze−
nia zdobyte przy CD−MO Sony spożyt−
kowało przy Mini−Discu, gdzie schowa−
ny do kasetki dysk jest dokładnie tą sa−
mą, tyle że o mniejszej średnicy płytą.
Zapisywalny dysk CD−RW, taki, jakim
znamy go dzisiaj, powstał wkrótce po−
Typowy przykład
współczesnej płyty CD−R (firmy
EMTEC, dawniej BASF) służącej
do przechowywania danych.
Dzięki zmniejszeniu odległości
między ścieżkami można
na niej “upchnąć” aż 80 minut
nagrania.
Wkrótce po
wypuszczeniu pierwszej partii
swoich CD−R−ów Philips
udoskonalił warstwę
zabezpieczającą.
technice, w której sygnał zapisywa−
ny jest na powierzchni z naniesionym
materiałem magnetycznym − warstwą
terbowo−ferrytowo−kobaltową. Laser o
dużej mocy podgrzewa punkty na jej po−
wierzchni, które w ten sposób są roz−
magnesowywane. Przy schładzaniu
ukierunkowanie drobin magnetycznych
zmienia się pod wpływem przyłożonego
zewnętrznego pola (elektromagnesu).
Przy odczycie wykorzystywany jest
efekt Kerra, polegający na skręceniu
płaszczyzny odbitego światła laserowe−
go w zależności od stanu namagneso−
tem i wykorzystywał zmianę pola−
ryzacji cząsteczek naświetlonych
promieniem lasera. Problemem był tylko
znacznie niższy poziom odbicia światła.
Dlatego też starsze odtwarzacze nie
czytały takich płyt. Dzięki wytrwałości
Philipsa oraz porozumieniu z innymi wy−
twórcami napędów, wkrótce wszystkie
produkowane urządzenia umiały sobie z
CD−RW poradzić.
Znacznie szybciej poszło płycie na−
grywalnej jednorazowo. Pierwsze urzą−
dzenia pokazano w tym samym roku,
kiedy ogłoszono założenia formatu (do
tej pory mówiono o płytach CD−RW od
“Write Once”), a gotowe do sprzedaży na−
grywarki pojawiły się w roku 1992. I tak
PAN ŻARTUJE
− NAGRAĆ CD?
Wszyscy czekali jednak na media
zapisywalne. Kiedy do sklepów trafiły
pierwsze odtwarzacze CD, trudno sobie
było wyobrazić, że coś takiego można
samodzielnie nagrać, a każdego, kto
wspominał o takiej możliwości, żegnano
66
11/2003
HI−FI
HI−FI
−
Historia CD
na Salonie Paryskim `92 zaprezento−
wano trzy urządzenia: RPD−1000 Pione−
era, CDR−1 Marantza oraz Solo−R Mic−
romegi. Ostatnie z nich nosiło oznacze−
nie CD DON WORM − CD Disque Opti−
que Numerique, Write Once Record Ma−
ny. Z tej trójki wkrótce standardem w
studiach nagraniowych stał się Marantz,
który chociaż kosztował niewyobrażalne
pieniądze, okazał się najbardziej nieza−
wodny. Budowa CD−R jest nieco bar−
dziej skomplikowana niż CD. Pomiędzy
warstwą polikarbonatu a powierzchnią
bazową, wykonaną ze specjalnego sto−
pu złota, umieszczono bowiem dodatko−
wą warstwę fotoczułego pokrycia, która
pod wpływem lasera odparowuje, a
utworzone pęcherzyki gazu grupują się
w domeny o innym współczynniku po−
chłaniania światła niż złoto. Płyty tego
typu są odtwarzane przez wszystkie ro−
dzaje playerów. Jeszcze inaczej zbu−
dowana jest płyta CD−RW. Zasada
działania mechanizmu nagrywania i ka−
sowania oparta jest o tzw. “zmianę fa−
zy”. Czyste dyski mają polikrystaliczną
strukturę warstwy zapisującej. W proce−
sie nagrania laser nagrzewa wybrane
rejony tak, że przechodzą one do stanu
ciekłego. Po nagłym ochłodzeniu zacho−
wują one stan amorficzny (nieuporząd−
kowany) i jako takie zachowują się jak
“pity” w zwykłym dysku. Proces kasowa−
nia jest prostszy, ponieważ wystarczy
rozgrzać powierzchnię do 200C i powoli
schładzać. Wówczas to atomy powrócą
do stanu uporządkowanego. Ponieważ
faza amorficzna ma trzykrotnie niższy
współczynnik odbicia światła niż krysta−
liczna, więc obszary te zachowują się
jak landy. CD−RW charakteryzują się
współczynnikiem odbicia na poziomie
15−20% (CD − 70%), trzeba więc było
zmodyfikować napędy i wyposażyć je w
bardziej czułe fotodiody. Ponieważ ory−
ginalnie max. prędkość zapisu wynosiła
2x, więc w 1998 roku zmodyfikowano
“pomarańczową księgę” i ustalono jej
wersję 2.0, w której jest mowa o pręd−
kościach do 4x.
po raz pierwszy na IFA w 1997 roku (kon−
sumenci musieli więc czekać aż pięć lat
na pierwsze urządzenia!) kosztował
1500 DM, a więc w porównaniu z profes−
jonalnymi wypalarkami niewiele. Praw−
dziwy przełom przyniosły jednak rekor−
dery Philipsa o oznaczeniach CDR−870
i w poprawionej wersji − CDR−880. Rów−
nież czyste płyty CD−R tej firmy były
pierwszymi, jakie zaczęto wykorzysty−
wać na szeroką skalę. Początkowo ich
wczytywało wymagany kod. Następnie
ręcznie wysuwało się szufladę i umiesz−
czało na niej tani dysk. Potem wystar−
czyło już tylko wsunąć ją do odtwarza−
cza i − voilá − tanie nagranie gotowe.
DWADZIEŚĆIA LAT MINĘŁO
Format Compact Disc dzięki genial−
nemu posunięciu, jakim było jego do−
kładne dopracowanie (a nie jak to ma
miejsce w przypadku DVD−Audio, gdzie
wciąż nie wiadomo, jaka będzie jego
ostateczna formuła), przeżył ponad
dwadzieścia lat i nic nie świadczy o tym,
żeby wkrótce miało się coś w tej materii
W bardziej skomplikowanych
rozwiązaniach stosowano osobne
przetworniki dla tonów wysokich
i osobne dla niskich, jak w T+A
CD3000R
cena była zaporowa, ponieważ pierw−
sza płyta o nazwie “Megalife”, o długoś−
ci 74 min. kosztowała więcej niż orygi−
nał. Dodatkowo szybko okazało się, że
zbyt słabo zabezpieczono ją przed
szkodliwym wpływem promieniowania
słonecznego. Dość szybko zamieniono
ją więc na wyglądającą niemal identycz−
nie płytę HR100. Aby zabezpieczyć pra−
wa artystów, w nagrywarkach domo−
wych można nagrać wyłącznie specjal−
nie do tego przygotowane płyty ozna−
czone logo “For Consumer” lub “For Au−
dio” (tak opisuje je m.in. Sony). Fizycz−
nie jest to taka sama płyta, jak kompute−
rowy CD−R, jednak z naniesioną wstęp−
ną ścieżką “odblokowującą” rekorder.
Kiedy pojawiły się nagrywarki Philipsa,
szczególnie “880”, polscy użytkownicy
wpadli szybko na pomysł, jak nagrać na
nich znacznie tańsze dyski kompute−
rowe. Wystarczyło włożyć odpowied−
nią płytę “For Consumer”, a urządzenie
zmienić. Akcent został jednak położony
właśnie na jego “pojemność”, w cieniu
pozostawiając nieuniknione kompromi−
sy, jakie temu procesowi towarzyszyły.
A przecież filmy z CD mają dość kieps−
ką jakość, pojemność CD−ROM również
wydaje się już niewystarczająca, nie
mówiąc o tym, że formuła 16/44,1 daw−
no przestała wielu słuchaczom odpo−
wiadać. Nic więc dziwnego, że od dłuż−
szego czasu prowadzono prace nad
przeskoczeniem jej ograniczeń. Można
to było zrobić na dwa sposoby: albo po−
przez odpowiednią manipulację danymi
na płycie CD, albo... zmieniając całkowi−
cie format. Historycznie rzecz biorąc,
pierwszy z kierunków jest najstarszy,
dlatego też od niego rozpoczniemy
część II. Obok tych starań wyrosła jed−
nak nowa potęga − płyta Digital Video
Disc, przemianowana następnie na Di−
gital Versatile Disc, która stała się plat−
formą dla tak różnych projektów, jak
DVD−Video i SACD. Pomimo tej funda−
mentalnej zmiany, płyta wciąż nosi te
same “szaty”, wyrażające się w jej fi−
zycznych rozmiarach, a przede wszyst−
kim średnicy 120 mm.
ERA REKORDERA
Szerokim rzeszom płytę CD−R przy−
niosły dwie firmy: Pioneer oraz Philips.
Pioneer zaproponował początkowo dwa
urządzenia − PDR−05 i PDR−04 − które
okazały się znakomitymi nagrywarkami,
do tego stopnia, że wiele studiów na−
graniowych zaczęło je używać jako re−
gularne rejestratory. PDR−04 pokazane
Jeden z najbardziej skomplikowanych przetworników to Ring DAC opraco−
wany przez firmę dCS. Jedynym jego odbiorcą “zewnętrznym” był Arcam.
Na zdjęciu model
CD23T
Jan Bogusz
11/2003
67
HI−FI
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl charloteee.keep.pl
HI−FI
−
Historia CD
IT WAS TWENTY YEARS AGO TODAY,
CD−PLAYER STARTED THE DISC TO PLAY
C
CD
Część I – Kolorowa księga marzeń...
PROSTA
HISTORIA
HISTORIA
CD
C
CD
Dla niektórych audiofilów,
których można by nazwać
“hardcorowcami”, świat wciąż jest
płaski. Ponieważ zaś ich całym
światem jest płyta gramofonowa,
tzw. Long Play, ich świat jest płaski
i czarny. Przez wiele lat płyta
analogowa była podstawowym
źródłem nagrań wysokiej jakości i tak
też zapisała się w świadomości
przeciętnego konsumenta. Na
początku lat 80. przyszedł
jednak na świat Antychryst −
cyfrowa płyta w formacie
CD (“Compact Disc”).
go medium lepiej niż kiedykolwiek przed−
tem. Jest coś, co powoduje, że to − w
gruncie rzeczy − przestarzałe medium
potrafiło “wchłonąć” nowe formaty, częs−
to bardzo od siebie odległe, a które łą−
czyło tylko to, że zapis na płycie dokony−
wany był w formule zerojedynkowej. Ten
tajemniczy “gen” można chyba nazwać
“dalekowzrocznością”, ponieważ wyna−
lazek został poddany standaryzacji na
długo, zanim trafił na półki sklepowe.
Filmy wydawane na płytach Video−CD
obłożone są znacznie mniejszymi opła−
tami, wobec czego są znacznie tańsze
Pierwszy
szeroko
dostępny
dysk
CD−R
− Philips
Megalife
Czas płynie nieubłaganie, więc nie−
uchronnie pojawiły się nowe formaty −
DVD (wraz z DVD−Audio) i SACD. Wciąż
jednak u każdego melomana płyta CD
zajmuje niepoślednie miejsce. Żeby jed−
nak móc ze spokojem patrzeć w przy−
szłość, trzeba dobrze poznać przeszłość
− korzenie, na których budowany jest no−
wy porządek. Artykuł został podzielony
na trzy części. Pierwsza z nich traktować
będzie ogólnie o medium, jakim jest
Compact Disc i historii powstawania jego
kolejnych odmian. W dru−
giej uwagę skupimy na
sposobach przezwycięża−
nia ograniczeń, nałożo−
nych przez format (chodzi
głównie o rozdzielczość)
na płaszczyźnie softwaro−
wej oraz naturalnych spad−
kobiercach płyty CD, jakimi
są formaty SACD i DVD.
Na koniec zaś przypat−
rzymy się hardwarowym
(sprzętowym) sposobom
uszlachetnienia brzmienia
płyty CD. I nie będzie chy−
ba zaskoczeniem, że głów−
ną rolę będzie tutaj grał
upsampling.
Część z nas z miejsca
przeklęła ten szatański wy−
nalazek i udawała, że nic się
nie zmieniło. O tej postawie
zdecydowały jednak nie zale−
ty medium, jakim był LP, a sła−
bości nowego formatu. Pierw−
sze dyskofony Sony i Philipsa
brzmiały bowiem strasznie, a płyta
ładowała się wieki. W kilka lat czarna
płyta zeszła jednak do niewielkiej niszy
i dla większości stała się wspomnieniem.
Na świecie zapanował CD. Wraz z upły−
wem czasu okazało się, że format ten
nie ma jednak jednego, niezmiennego
oblicza, a raczej wiele, zmieniających
się, migotliwych odbić, a każde zależne
od punktu widzenia. Dzisiaj, w XXI wie−
ku, jasne jest, że CD jest formatem prze−
starzałym i że takim był właściwie już w
momencie swoich narodzin. Paradoks
jednak spowodował, że właśnie teraz
technika cyfrowa umożliwiła reprodukcję
tego − tak by się zdawało − ograniczone−
Charakte−
rystyczna
żółta
okładka
“Megalife”.
Warto
zwrócić
uwagę na
logo CD−R z dopiskiem “For Consumer
11/2003
63
HI−FI
(NIE TAKA)
PROST
PROST
HISTORIA
HI−FI
−
Historia CD
PRZEBŁYSKI
Pierwsze jaskółki, czy raczej prze−
błyski, wszak dyski cyfrowe działają
dzięki temu, że od ich powierzchni odbi−
ja się promień lasera, pojawiły się w ro−
ku 1970 nad Holandią. Wtedy to Philips
(we współpracy z Pioneerem) po raz
pierwszy pokazał światu dysk odczyty−
wany za pomocą lasera. Jak to jednak
zazwyczaj bywa z audio, powstał on nie
z myślą o nim samym, a przeznaczony
był do przechowywania wizji. Główną
różnicą pomiędzy LaserVision (tak na−
zwano ten wynalazek) a płytą CD było
to, że sygnał zapisywany na pierwszym
z nich miał postać analogową. Prace
nad dyskami optycznymi prowadzone
były jednak równolegle przez inne kon−
cerny. Jednym z nich było Sony. W po−
łowie lat 70. Japończycy mieli również
dość zaawansowany program badań
dotyczący cyfrowego kodowania infor−
macji. Oparty był on o płytę o średnicy
30 cm, na której udało się pomieścić
2,5− godziny nagrania. Wtedy to, w obli−
czu zagrożenia ze strony JVC przygoto−
wującego swój własny program doty−
czący dysku cyfrowego, podjęta została
historyczna decyzja o połączeniu i koor−
dynacji działań Sony i Philipsa. Zada−
niami podzielono się w taki sposób, że
Philips odpowiedzialny został za układy
czytające, zaś Sony za korekcję błędów
i kodowanie sygnałów. I tak standard
CD był gotowy już w roku 1978, kiedy to
został on przyjęty na międzynarodowej
konferencji. Dość szybko okazało się,
że konieczne są niewielkie poprawki
oraz że nie ma końcowej zgody co do
podstawowych parametrów kodowania −
częstotliwości próbkowania oraz długo−
ści słów. Dlatego też swoje narodziny
płyta CD może liczyć od roku 1982,
kiedy to (pod koniec roku) oficjalnie zna−
lazła się w sklepach.
wie warto jednak skorzystać z urządze−
nia służącego do wyrównywania brze−
gów niecentrycznie wykonanych płyt. W
swojej ofercie ma je niemiecka firma Au−
diodeksysteme Glass. Dzięki takiemu
zabiegowi płyta obracana jest idealnie
równo, bez bicia bocznego. Oznacza to,
że układ korekcji ma mniej do roboty, co
wydatnie zmniejsza jitter. Jest to o tyle
ważne, że plamka lasera ma na wars−
twie odbijającej średnicę 1 µm, więc na−
wet niewielkie odchyłki powodują duże
przesunięcia układu soczewek.
Schematyczna budowa
systemu odczytującego
w odtwarzaczu CD
LEPSZA KOREKCJA,
ALBO LEPSZA JAKOŚĆ?
Sygnał na płycie CD zapisany jest w
kodzie binarnym. Oznacza to, że słowa
opisywane są przez ciąg następujących
po sobie zer i jedynek. Fizycznym odpo−
wiednikiem zera jest tzw. pit, czyli pod−
łużne wgłębienie, zaś jedynki − land,
czyli płaska powierzchnia. Promień la−
serowy o długości 780 nm (jest to za−
kres podczerwieni) padający na landy
zostaje odbity, zaś padający w zagłębie−
nia (pity), dzięki odpowiednio dobranym
ich rozmiarom − wygaszony. Promień z
lasera przepuszczany jest po drodze
przez pryzmat polaryzujący, który odbity
promień kieruje na fotodiodę. Oczywiś−
cie nie wszystkie informacje są odczyty−
wane − np. ze względu na zanieczysz−
czenie powierzchni płyty czy rysy. Pro−
mień przy wejściu do przezroczystej
warstwy ma średnicę 1 mm, jest więc
dość niewrażliwy na zarysowania o tych
wymiarach. Aby jednak przeciwdziałać
przeskakiwaniu i zanikowi dźwięku, syg−
nał jest specjalnie przekształcany we−
dług kodu tzw. “regeneracyjnego” CIRC,
dzięki któremu możliwe jest odtwarza−
nie, nawet przy braku 3500 kolejnych
bitów. Co więcej − układ serwo pozwala
również na interpolacje do 12 000 bitów.
Oznacza to, że jeżeli sygnał jest przez
dłuższy czas (oczywiście relatywnie, to
są ułamki sekund) nieczytelny, “inteli−
gentny” interpolator wyliczy brakujące
wartości. W praktyce oznacza to, że nie
wszystko, co jest przekazywane do
przetworników, pochodzi z płyty. Okaza−
ło się ponadto, że działania te, chociaż
subtelne, mogą powodować degradację
sygnału. Dlatego też najdroższe odtwa−
rzacze najczęściej mają ową możliwość
zredukowaną do minimum. Efektem
ubocznym jest oczywiście gorsza korek−
cja błędów. Często zdarza się więc, że
znacznie lepszy odtwarzacz gorzej radzi
sobie z płytami niż nawet najtańsze “ba−
rachło” w miniwieży. Ale − coś za coś.
Jest to zresztą obszar, w którym po−
szczególne firmy mają najwięcej do po−
wiedzenia i piszą swoje własne progra−
my obsługujące układ serwa. Wspo−
mniana fotodioda pełni jeszcze jedną
funkcję. Jej powierzchnia podzielona
jest na cztery sektory. Padający na nią
promień w idealnych warunkach powi−
nien mieć kształt koła. Jeżeli jest odchy−
lona w którymkolwiek kierunku, części
te przyjmują mniej lub więcej światła.
Powoduje to na wyjściu diody tzw. syg−
nał błędu, wysyłany następnie do układu
sterującego, który ogniskuje soczewkę.
ków formatu Philips deklarował 30−letnią
bezproblemową pracę. Pod koniec lat
90. zaczęto jednak mówić już o okresie
50−letnim. Tak naprawdę nie wiadomo
wciąż, jak będzie naprawdę, ponieważ
dyski tego typu istnieją zbyt krótko. Je−
dno można jednak stwierdzić na pewno
− trwałość powłoki aluminiowej będzie
zależała przede wszystkim od jej jakoś−
ci. Innymi słowy − im czystszy materiał
został użyty, w im bardziej sterylnych
warunkach płyty były tłoczone − tym
większe mają one szanse na długie “ży−
cie”. A precedens z tym związany już
jest. W połowie lat 90. wybuchł skandal,
kiedy to okazało się, że płyty jednej z
europejskich wytwórni po kilku latach
ściemniały i nie można ich było odtwa−
rzać. Okazało się, że winowajcą był la−
kier zabezpieczający, z którego uwolni−
ły się związki wiążące się następnie z
aluminium. Z dużym prawdopodobieńs−
twem można więc powiedzieć, że naj−
mniejsze szanse na długowieczność
mają płyty o niewiadomym pochodze−
niu, czyli “piraty”.
Wspomniałem o lakierze − ostatnią
warstwą jest lakier zabezpieczający o
grubości 10 µm, na którym umieszcza
się nadruki i etykiety płyty. I tutaj znowu
istnieje pewna reguła − im ciemniejsza
etykieta − tym lepiej. Najlepszy jest kolor
zielony oraz czarny. Przy takim układzie
promień lasera nie jest rozpraszany, a w
całości trafia do fotoczułej diody. Warto
więc poeksperymentować i np. spróbo−
wać pomalować jakąś płytę (na począ−
tek może to być jakieś mniej znaczące
nagranie) na czarno, a jej brzeg pisa−
kiem na zielono lub również na czarno.
Przy wysokiej klasie sprzętu powinna
być słyszalna poprawa polegająca na
zniknięciu nerwowości itp. Jeżeli jednak
nie usłyszymy niczego − proszę się nie
załamywać, bo oznacza to, że albo
sprzęt na którym słuchamy i tak nie po−
każe tej różnicy, albo że... to tylko bred−
nie. W obydwu przypadkach można
więc dać sobie z tym spokój. Niewątpli−
120 Z OTWOREM
I LAKIEREM
Ostateczna wersja dysku optyczne−
go, nazwanego Compact Disc − Digital
Audio (CD−DA), przyjęła postać dysku o
średnicy 120 mm z otworem centrują−
cym pośrodku. CD zbudowany jest z
trzech warstw. Pierwszą, o grubości 1,2
mm, stanowi tworzywo sztuczne o na−
zwie polikarbonat (używa się go również
w przemyśle optycznym). Na ten pod−
kład nanosi się następnie cienką (50
nm) warstwę materiału odbijającego
promień lasera. W ogromnej większości
przypadków jest to aluminium, które
okazało się być wystarczająco dobrym
“lustrem” i zdało egzamin. Dość szybko
podjęto jednak próby z innymi materia−
łami, takimi jak np. srebro, platyna,
miedź czy wreszcie złoto. I to ostatnie
rozwiązanie okazało się najlepsze. Zło−
to ma bowiem wyższy współczynnik od−
bicia niż aluminium, w związku z czym
do układu czytającego trafia mocniejszy
promień. W praktyce oznacza to mniej−
szy jitter, a w konsekwencji spokojniej−
sze i gładsze brzmienie. Podkład alumi−
niowy nosi w sobie jeszcze jedną skazę.
Do tej pory nie wiadomo mianowicie, ja−
ką żywotność mają dyski CD. U począt−
Schematyczny rysunek pokazujący
pity i landy na płycie CD
64
11/2003
HI−FI
HI−FI
−
Historia CD
Pierwszy działający prototyp CD
o nazwie
Goronta
pokazany
w roku 1981
kowania, a dwa dodatkowe bity uzyskać
na drodze innych operacji, takich jak
noise shaping czy dithering. Ostatecz−
nie zwyciężył pomysł Sony, bo to prze−
cież japoński koncern odpowiedzialny
był za część związaną z kodowaniem.
Długość nagrania została więc określo−
na niejako samoistnie, chociaż na po−
trzeby mediów stworzono opowieść −
skądinąd uroczą − mówiącą, iż w tej
kwestii wypowiedział się Herbert von
Karajan, według którego płyta powinna
pomieścić IX Symfonię Beethovena. Nie
ma w niej mowy w jakim wykonaniu i w
jakim tempie, ale przyjęto, iż wynosi to
ok. 78 minut. I właśnie dlatego starsze
odtwarzacze mają kłopoty z płytami nie−
co dłuższymi (jak 80−minutowe CD−R).
Red Book. Tylko takie płyty mogły bo−
wiem nosić logo Compact Disc. I właś−
nie z tym drobnym znaczkiem związane
są kłopoty wytwórni, które ostatnimi
czasy stosują różnorakie programy ma−
jące uniemożliwić kopiowanie CD. Jak w
roku 2001 oświadczyli przedstawiciele
koncernu Philips, żadna z takich płyt nie
stosuje się do norm Red Book i dlatego
też ani nie może nosić stosownego lo−
go, ani nawet nazywać się płytą kom−
paktową. Problemem jest, że płyty takie
są źle (z przerwami albo w ogóle) “tra−
wione” przez niektóre odtwarzacze.
Zdezorientowani klienci, niezwracający
przy zakupie “kompaktu” specjalnej
uwagi na znaczki, mają niesłusznie pre−
tensję do swoich odtwarzaczy, które
NIE MUSZĄ odtwarzać płyt niemiesz−
czących się w spisie obsługiwanych
przez nie standardów. Należy raczej
zwrócić uwagę sklepom, że tego rodza−
ju płyty nie powinny dzielić półek razem
z “normalnymi” CD.
Wywołało to mały kryzys między
partnerami, ponieważ jednym z promo−
torów zabezpieczeń jest Sony. Polityka
Philipsa nie jest jednak pozbawiona lo−
giki i premedytacji, ponieważ wiele lat
wcześniej sprzedał należące do niego
wytwórnie płytowe i postawił na rozwój
zapisywalnych mediów cyfrowych, w
tym CD−R. Sony natomiast jest posiada−
czem całego pakietu wytwórni fonogra−
ficznych − zarówno w branży audio (jak
78 MINUT DLA BEETHOVENA
Pomimo że przy opracowywaniu
standardu zaangażowanych było wielu
ludzi, za ich ojców przyjmuje się dwóch
inżynierów: człowieka Philipsa − Holend−
ra Lodawijka Ottensa oraz przedstawi−
ciela Sony − Japończyka Toshidatę Doi,
którzy w roku 1981 otrzymali za to prze−
łomowe rozwiązanie nagrodę Rheina.
Wydaje się, że zarządy obydwu koncer−
nów trafnie rozpoznały potencjał tkwią−
cy w nowym formacie i zadbały, żeby
nie był to kolejny anonimowy sukces ze−
społowy, ale żeby można było go koja−
rzyć z konkretnymi postaciami z krwi i
kości. Przejścia z zapisu analogowego
na cyfrowy nie można bowiem porów−
nać z żadnym wcześniejszym przewro−
tem. Bardziej różniących się od siebie
sposobów postrzegania rzeczywistości
nie można chyba sobie wyobrazić. Sys−
temy analogowe charakteryzują się bo−
wiem tym, że sygnał przesyłany jest lub
zapisywany w sposób ciągły, analogicz−
ny do sygnału źródłowego. Tak zarejest−
rowany materiał może mieć teoretycznie
nieskończoną dynamikę, rozdzielczość i
pasmo przenoszenia, limitowane nie
sposobem kodowania, a możliwościami
sprzętu współpracującego. Dla odróż−
nienia, PCM (Pulse Code Modulation),
sposób, w jakim sygnał zapisywany jest
na płycie CD, jest tylko pewnym przybli−
żeniem, aproksymacją tego, jak wyglą−
dał on pierwotnie. Narzuca to oczywiś−
cie pewne ograniczenia − dokładność z
jaką można opisać dźwięk zależy od
dwóch elementów: długości słowa cyfro−
wego oraz częstotliwości próbkowania.
Dla płyty CD wynoszą one odpowiednio
− 16 bitów oraz 44,1kHz. Te dwie, wyda−
wałoby się tak dzisiaj oczywiste, wartoś−
ci były pewnego rodzaju kompromisem.
Zgody co do długości słów nie było nie−
mal do samego końca, ponieważ Sony
obstawało przy kombinacji 16 bitów/
44,1 kHz, zaś Philips przy częstotliwości
próbkowania 176,4 kHz, ale ze słowami
o długości 14 bitów. Argumenty po oby−
dwu stronach miały charakter praktycz−
ny, a nie ideologiczny. Sony wykorzys−
tywało bowiem do nagrań taśm−matek
(“master tape”) magnetowidy, w których
częstotliwość próbkowania mogła wy−
nieść właśnie tyle. Wraz z zadanymi 16
bitami dawało to zakładane pasmo prze−
noszenia 20 kHz oraz dynamikę 96dB.
Philips natomiast argumentował, iż
przetworniki 16−bitowe są na tyle drogie,
że lepiej zwiększyć częstotliwość prób−
WSZYSCY, KTÓRZY JESZCZE
COŚ SŁYSZELI...
W początkowych latach dużym prob−
lemem były szumy oraz nieliniowości
przetworników. Dlatego też przy tłocze−
niu płyt zastosowano proces zwany pre−
emfazą. Z grubsza przypominał on to,
co można spotkać w płycie LP, z tym że
na CD podnoszono poziom tylko wyso−
kich częstotliwości, które następnie w
komplementarnym procesie deemfazy
przeprowadzanym w układach wyjścio−
wych cedeka były redukowane. W dzi−
siejszych przetwornikach proces ten
przeprowadzany jest w domenie cyfro−
wej w samym przetworniku. Trzeba jed−
nak powiedzieć, że nie wszystkie układy
mają zadane poprawne wartości. Na
szczęście płyt z początków historii CD
jest niewiele, więc nie ma to praktyczne−
go znaczenia. A pierwszymi płytami, ja−
kie w początkowej fazie kampanii otrzy−
mali przede wszystkim
dziennikarze, były na−
grania firmy CBS, po−
chodzące z tłoczni Sony
umiejscowionej w Tokio
(była to jedna z trzech
tłoczni w ogóle istnie−
jących). Wśród ty−
tułów znajdowały
się nagrania Bar−
bry Streisand, Mi−
lesa Davisa i or−
kiestry New York
Philharmonic dy−
Pierwszy odtwarzacz
CD na świecie − model
CDP−101
Sony
np. Columbia), jak i filmo−
wej. Konflikt wciąż jesz−
cze nie znalazł swojego
rozwiązania prawnego
i trzeba będzie jeszcze
trochę poczekać na
ostateczne rozstrzyg−
nięcia. Pełna zgoda za−
panowała natomiast, kie−
dy w zeszłym roku grupa
WG−4 opracowująca standard DVD
ogłosiła, iż − wzorując się na hybrydo−
wych płytach SACD/CD − zamierza
tłoczyć płyty DVD−Audio z dodatkową
warstwą CD. Sony/Philips stanęły
wówczas okoniem i sprzeciwiły się
temu, znowu powołując się na Red
Book, do którego taka hybryda się nie
stosowała. Wobec takiej postawy,
przedstawiciele WG−4, gęsto się tłu−
macząc, szybko wycofali się ze
swoich zapowiedzi. I chociaż prace
nad hybrydową płytą DVD wciąż trwa−
ją, nie wiadomo, jak sprawa się dalej
potoczy.
CDP−101
od
środka
rygowanej przez Bernsteina. Wszyscy,
którzy coś jeszcze słyszeli, zakrzyknęli
jednym głosem, że dźwięk, jaki wyda−
wały te nowe zabawki, był “horrible” − w
wolnym tłumaczeniu: “koszmarny” albo
po prostu “do dxxy”.
JAK CD, ALE NIE CD
Jednakże pierwszy krok został uczy−
niony, zaś wynalazek objęty patentem i
przyjęty jako norma IEC. Prawa do li−
cencji mógł wykupić kto tylko chciał, jed−
nak musiał się stosować do wymogów
zapisanych w dokumencie, nazwanym
11/2003
65
HI−FI
HI−FI
−
Historia CD
Przykładem
na wykorzystanie tanich
przetworników 1−bitowych w
technice nazwanej M.A.S.H. są
odtwarzacze Technicsa.
VIDEO−CD i CD−ROM
Dość szybko ramy, w jakie “wciśnię−
to” CD, okazały się zbyt ciasne. Nowym
pomysłem były, w Europie mające ra−
czej marginalne znaczenie, promowane
przez Philipsa płyty CD−I (Interactive),
zawierające głównie gry, a opisane w
tzw. Green Book oraz od 1993 roku,
przygotowane wspólnie przez Philipsa i
JVC − i te się przyjęły nadspodziewanie
dobrze − Video−CD, opisane w White
Book. W związku z marginalnym kosz−
tem nośnika oraz znacznie mniejszymi
opłatami licencyjnymi płyty tego rodzaju
przeżywają obecnie swój renesans. Ob−
raz zapisywany jest w nich za pomocą
kompresji MPEG−1 (Level II), podobnie
jak i dźwięk. Jakość takich nagrań oraz
ich funkcjonalność nie są zbyt dobre,
ponieważ maksymalna przepływność
może wynieść 174 kb/s, z czego 144 kb/s
przypada na obraz, zaś 28 kb/s na
dźwięk. Oznacza to, że wizja zawiera
tylko 352x288 punktów, a więc niewiele
więcej niż z VCR.
Wcześniejsza jest jednak historia
płyt z danymi. Już w Red Book zapi−
sano możliwość rozszerzenia forma−
tu do postaci CD+G−Disc, gdzie wraz
z muzyką możliwy był przesył grafiki,
tekstu itp. Do jej odczytu potrzebny
był jednak zewnętrzny monitor. Z po−
mysłu skorzystało tylko Sony, które
wprowadziło CD−Text − zapis alfanu−
meryczny, dzięki któremu można na
wyświetlaczu odtwarzacza pokazać ty−
tuły płyty i utworów. Założenia dysku
ROM (Read Only Memory) służącego
do przechowywania danych opubliko−
wane zostały przez Sony i Philipsa już
w roku 1985 w dokumencie Yellow Bo−
ok. W 1998 roku wraz z Microsoftem
wprowadzone zostało ich uzupełnienie
o nazwie CD−ROM/XA − eXtended Ar−
chitekture (kolejny raz uzupełnione w
roku 1991) − które umożliwiło rejestrację
na płycie wzajemnie się przeplatających
danych wizyjnych i fonicznych.
pukaniem w czoło. A jed−
nak... Eksperymenty z różnymi ro−
dzajami zapisywalnych płyt prowadzone
były niezależnie przez kilka firm. Jak się
można było spodziewać, zwyciężył po−
mysł Sony i Philipsa, nazwany CD−MO
(nazwa jakby znajoma...) − “Magneto−
Optical”: płyty zapisywalne wielokrotnie
− oraz CD−WO (“Write Once”): płyty jed−
nokrotnego zapisu. Założenia formatu
zostały opublikowane w tzw. Orange
Book w roku 1991. Nazwy te są jednak
nieco mylące, ponieważ dzisiaj stosuje
się CD−R (“Recordable”) oraz CD−RW
(“ReWritable”). Zaproponowane przez
Sanyo i Fishera (rozwijane następnie
przez Sony) rozwiązanie o nazwie CD−
MO, nazywane również ROD (“Rewri−
teable Optical Disc”) opiera się na
wanego nośnika. Pomysł był niezły, jed−
nak miał jedną podstawową wadę − płyt
CD−MO nie można było odtworzyć w
żadnym zwykłym odtwarzaczu. W play−
erach CD−MO płyty CD były natomiast
grane bez problemu. I chyba problem z
kompatybilnością doprowadził do tego,
że system się nie rozpowszechnił i − po−
dobnie jak DAT − znalazł zastosowanie
głównie w sprzęcie studyjnym: rekorde−
rach oraz sequencerach. Doświadcze−
nia zdobyte przy CD−MO Sony spożyt−
kowało przy Mini−Discu, gdzie schowa−
ny do kasetki dysk jest dokładnie tą sa−
mą, tyle że o mniejszej średnicy płytą.
Zapisywalny dysk CD−RW, taki, jakim
znamy go dzisiaj, powstał wkrótce po−
Typowy przykład
współczesnej płyty CD−R (firmy
EMTEC, dawniej BASF) służącej
do przechowywania danych.
Dzięki zmniejszeniu odległości
między ścieżkami można
na niej “upchnąć” aż 80 minut
nagrania.
Wkrótce po
wypuszczeniu pierwszej partii
swoich CD−R−ów Philips
udoskonalił warstwę
zabezpieczającą.
technice, w której sygnał zapisywa−
ny jest na powierzchni z naniesionym
materiałem magnetycznym − warstwą
terbowo−ferrytowo−kobaltową. Laser o
dużej mocy podgrzewa punkty na jej po−
wierzchni, które w ten sposób są roz−
magnesowywane. Przy schładzaniu
ukierunkowanie drobin magnetycznych
zmienia się pod wpływem przyłożonego
zewnętrznego pola (elektromagnesu).
Przy odczycie wykorzystywany jest
efekt Kerra, polegający na skręceniu
płaszczyzny odbitego światła laserowe−
go w zależności od stanu namagneso−
tem i wykorzystywał zmianę pola−
ryzacji cząsteczek naświetlonych
promieniem lasera. Problemem był tylko
znacznie niższy poziom odbicia światła.
Dlatego też starsze odtwarzacze nie
czytały takich płyt. Dzięki wytrwałości
Philipsa oraz porozumieniu z innymi wy−
twórcami napędów, wkrótce wszystkie
produkowane urządzenia umiały sobie z
CD−RW poradzić.
Znacznie szybciej poszło płycie na−
grywalnej jednorazowo. Pierwsze urzą−
dzenia pokazano w tym samym roku,
kiedy ogłoszono założenia formatu (do
tej pory mówiono o płytach CD−RW od
“Write Once”), a gotowe do sprzedaży na−
grywarki pojawiły się w roku 1992. I tak
PAN ŻARTUJE
− NAGRAĆ CD?
Wszyscy czekali jednak na media
zapisywalne. Kiedy do sklepów trafiły
pierwsze odtwarzacze CD, trudno sobie
było wyobrazić, że coś takiego można
samodzielnie nagrać, a każdego, kto
wspominał o takiej możliwości, żegnano
66
11/2003
HI−FI
HI−FI
−
Historia CD
na Salonie Paryskim `92 zaprezento−
wano trzy urządzenia: RPD−1000 Pione−
era, CDR−1 Marantza oraz Solo−R Mic−
romegi. Ostatnie z nich nosiło oznacze−
nie CD DON WORM − CD Disque Opti−
que Numerique, Write Once Record Ma−
ny. Z tej trójki wkrótce standardem w
studiach nagraniowych stał się Marantz,
który chociaż kosztował niewyobrażalne
pieniądze, okazał się najbardziej nieza−
wodny. Budowa CD−R jest nieco bar−
dziej skomplikowana niż CD. Pomiędzy
warstwą polikarbonatu a powierzchnią
bazową, wykonaną ze specjalnego sto−
pu złota, umieszczono bowiem dodatko−
wą warstwę fotoczułego pokrycia, która
pod wpływem lasera odparowuje, a
utworzone pęcherzyki gazu grupują się
w domeny o innym współczynniku po−
chłaniania światła niż złoto. Płyty tego
typu są odtwarzane przez wszystkie ro−
dzaje playerów. Jeszcze inaczej zbu−
dowana jest płyta CD−RW. Zasada
działania mechanizmu nagrywania i ka−
sowania oparta jest o tzw. “zmianę fa−
zy”. Czyste dyski mają polikrystaliczną
strukturę warstwy zapisującej. W proce−
sie nagrania laser nagrzewa wybrane
rejony tak, że przechodzą one do stanu
ciekłego. Po nagłym ochłodzeniu zacho−
wują one stan amorficzny (nieuporząd−
kowany) i jako takie zachowują się jak
“pity” w zwykłym dysku. Proces kasowa−
nia jest prostszy, ponieważ wystarczy
rozgrzać powierzchnię do 200C i powoli
schładzać. Wówczas to atomy powrócą
do stanu uporządkowanego. Ponieważ
faza amorficzna ma trzykrotnie niższy
współczynnik odbicia światła niż krysta−
liczna, więc obszary te zachowują się
jak landy. CD−RW charakteryzują się
współczynnikiem odbicia na poziomie
15−20% (CD − 70%), trzeba więc było
zmodyfikować napędy i wyposażyć je w
bardziej czułe fotodiody. Ponieważ ory−
ginalnie max. prędkość zapisu wynosiła
2x, więc w 1998 roku zmodyfikowano
“pomarańczową księgę” i ustalono jej
wersję 2.0, w której jest mowa o pręd−
kościach do 4x.
po raz pierwszy na IFA w 1997 roku (kon−
sumenci musieli więc czekać aż pięć lat
na pierwsze urządzenia!) kosztował
1500 DM, a więc w porównaniu z profes−
jonalnymi wypalarkami niewiele. Praw−
dziwy przełom przyniosły jednak rekor−
dery Philipsa o oznaczeniach CDR−870
i w poprawionej wersji − CDR−880. Rów−
nież czyste płyty CD−R tej firmy były
pierwszymi, jakie zaczęto wykorzysty−
wać na szeroką skalę. Początkowo ich
wczytywało wymagany kod. Następnie
ręcznie wysuwało się szufladę i umiesz−
czało na niej tani dysk. Potem wystar−
czyło już tylko wsunąć ją do odtwarza−
cza i − voilá − tanie nagranie gotowe.
DWADZIEŚĆIA LAT MINĘŁO
Format Compact Disc dzięki genial−
nemu posunięciu, jakim było jego do−
kładne dopracowanie (a nie jak to ma
miejsce w przypadku DVD−Audio, gdzie
wciąż nie wiadomo, jaka będzie jego
ostateczna formuła), przeżył ponad
dwadzieścia lat i nic nie świadczy o tym,
żeby wkrótce miało się coś w tej materii
W bardziej skomplikowanych
rozwiązaniach stosowano osobne
przetworniki dla tonów wysokich
i osobne dla niskich, jak w T+A
CD3000R
cena była zaporowa, ponieważ pierw−
sza płyta o nazwie “Megalife”, o długoś−
ci 74 min. kosztowała więcej niż orygi−
nał. Dodatkowo szybko okazało się, że
zbyt słabo zabezpieczono ją przed
szkodliwym wpływem promieniowania
słonecznego. Dość szybko zamieniono
ją więc na wyglądającą niemal identycz−
nie płytę HR100. Aby zabezpieczyć pra−
wa artystów, w nagrywarkach domo−
wych można nagrać wyłącznie specjal−
nie do tego przygotowane płyty ozna−
czone logo “For Consumer” lub “For Au−
dio” (tak opisuje je m.in. Sony). Fizycz−
nie jest to taka sama płyta, jak kompute−
rowy CD−R, jednak z naniesioną wstęp−
ną ścieżką “odblokowującą” rekorder.
Kiedy pojawiły się nagrywarki Philipsa,
szczególnie “880”, polscy użytkownicy
wpadli szybko na pomysł, jak nagrać na
nich znacznie tańsze dyski kompute−
rowe. Wystarczyło włożyć odpowied−
nią płytę “For Consumer”, a urządzenie
zmienić. Akcent został jednak położony
właśnie na jego “pojemność”, w cieniu
pozostawiając nieuniknione kompromi−
sy, jakie temu procesowi towarzyszyły.
A przecież filmy z CD mają dość kieps−
ką jakość, pojemność CD−ROM również
wydaje się już niewystarczająca, nie
mówiąc o tym, że formuła 16/44,1 daw−
no przestała wielu słuchaczom odpo−
wiadać. Nic więc dziwnego, że od dłuż−
szego czasu prowadzono prace nad
przeskoczeniem jej ograniczeń. Można
to było zrobić na dwa sposoby: albo po−
przez odpowiednią manipulację danymi
na płycie CD, albo... zmieniając całkowi−
cie format. Historycznie rzecz biorąc,
pierwszy z kierunków jest najstarszy,
dlatego też od niego rozpoczniemy
część II. Obok tych starań wyrosła jed−
nak nowa potęga − płyta Digital Video
Disc, przemianowana następnie na Di−
gital Versatile Disc, która stała się plat−
formą dla tak różnych projektów, jak
DVD−Video i SACD. Pomimo tej funda−
mentalnej zmiany, płyta wciąż nosi te
same “szaty”, wyrażające się w jej fi−
zycznych rozmiarach, a przede wszyst−
kim średnicy 120 mm.
ERA REKORDERA
Szerokim rzeszom płytę CD−R przy−
niosły dwie firmy: Pioneer oraz Philips.
Pioneer zaproponował początkowo dwa
urządzenia − PDR−05 i PDR−04 − które
okazały się znakomitymi nagrywarkami,
do tego stopnia, że wiele studiów na−
graniowych zaczęło je używać jako re−
gularne rejestratory. PDR−04 pokazane
Jeden z najbardziej skomplikowanych przetworników to Ring DAC opraco−
wany przez firmę dCS. Jedynym jego odbiorcą “zewnętrznym” był Arcam.
Na zdjęciu model
CD23T
Jan Bogusz
11/2003
67
HI−FI
[ Pobierz całość w formacie PDF ]