Compact disc

(Voor andere betekenissen van "CD", zie : CD (doorverwijspagina))

---

Een CD, compactplaat of compact disc (compacte schijf) is een optische schijf, die oorspronkelijk voor de opslag van muziek werd gebruikt (als vervanger van de grammofoonplaat van vinyl), maar die sinds een paar jaar na de introductie ook voor opslag van andersoortige gegevens wordt ingezet zoals de cd-rom en cd-video. Het cd-systeem is gezamenlijk ontwikkeld door Philips en Sony. De eerste cd ter wereld werd gefabriceerd op 17 augustus 1982 door het Philipsonderdeel Polygram te Langenhagen. Op 1 oktober 1982 introduceerde Sony de eerste cd-speler ter wereld in Japan, waar in hetzelfde jaar nog de eerste cd-spelers van Philips en Hitachi werden geïntroduceerd. Kort daarna volgde de beschikbaarheid van deze producten in Europa (eind 1982) en Amerika (maart 1983). In 1986 werd de cd-rom (waarbij 'rom' staat voor 'read only memory') geïntroduceerd. De cd-rom, die data bevat, wordt vrijwel uitsluitend in computers gebruikt. In 1995 werd de cd-r(ecordable) geïntroduceerd, een door een gebruiker zelf te beschrijven (ook wel het zogenaamde 'branden') schijf.

Geschiedenis

Arthur Schawlow en Charles Townes, verbonden aan Bell Labs vonden in 1958 de laser uit, dit heeft mogelijk de Amerikaanse uitvinder David Paul Gregg in 1961 geïnspireerd tot het indienen van een octrooi voor een optisch leesbare videoplaat. Paul Gregg deed zijn uitvinding toen hij werkte voor de Amerikaanse firma 3M. Hij begon later zijn eigen firma, Gauss Electrophysics Inc. Omdat een videoplaat de mogelijkheid gaf om goedkoop films aan de man te brengen (het duurde nog tien jaar voordat videorecorders op de markt zouden komen), zag de filmproducent MCA wel wat in deze uitvinding. In 1968 kocht MCA Gauss Electrophysics Inc, uiteraard inclusief de 'optische' octrooiportefeuille. Gregg heeft een groot aantal octrooien op zijn naam staan, echter van groot belang was tot 2007 zijn Amerikaanse octrooi 4.893.297, dat een brede beschrijving geeft van optische opname.

Deze octrooiaanvraag werd ingediend in 1968, het octrooi werd 22 jaar later verleend aan de eigenaar toentertijd (Pioneer); de termijn verliep in 2007.

Videoplaten

Parallel aan, en zeker mede geïnspireerd door, deze Amerikaanse ontwikkelingen begon in 1969 een groepje onderzoekers in het Philips Natuurkundig Laboratorium (NatLab) te Waalre te experimenteren met videoplaten. In 1975 werd besloten tot een technische en commerciële samenwerking tussen MCA en Philips. Er kwam een kink in de kabel toen Sony in 1976 de Betamax-videocassetterecorder (VCR) uitbracht, later gevolgd door JVC's VHS, en nog veel later door Philips' Video 2000. Deze ontwikkeling was natuurlijk een tegenvaller want de videorecorder kan programma's opnemen, terwijl de videoplaat alleen maar kan worden afgespeeld. Dit alles leidde tot onzekerheid en grote vertraging, maar in 1978 werd eindelijk de lang verwachte Video Long Play (VLP) (ook wel bekend onder de namen LaserVision Disc of DiscoVision) op de Amerikaanse markt geïntroduceerd. MCA leverde de platen en Magnavox, een volledig Amerikaanse Philipsdochter, leverde de spelers, die in Eindhoven werden geproduceerd.

De verstandhouding tussen beide partijen, MCA en Philips, was inmiddels verslechterd. Dit kwam door enerzijds technische aspecten (zoals platen die fysiek niet in de spelers pasten), als door commerciële verwachtingen. Veel consumenten waren namelijk in de veronderstelling dat men ook kon opnemen op de laserdiscs.

In Japan heeft de LaserVision Disc, uitgebracht door Pioneer, later wel voet aan de grond gekregen.

Digitale audioplaat

Waarschijnlijk zou na dit VLP-drama het optisch opnemen voorgoed zijn vergeten, ware het niet dat ingenieurs van Philips Audio, Boonstra en Van Alem, een audioplaat, de ALP (Audio Long Play) hadden ontwikkeld, die op dezelfde wijze als de VLP werkte.

Men experimenteerde eerst met breedbandfrequentiemodulatie en later, in 1976, met digitaal geluid. Ook andere firma's, zoals Sony, werkten aan prototypes van een optische digitale audioplaat. In 1979 werd door Philips en Sony op hoog niveau besloten te gaan samenwerken bij de ontwikkeling van de audioplaat. De bedrijven complementeerden elkaar goed: Philips had nog veel ongebruikte videoplaatoctrooien en Sony had de nodige specialisten in digitale technieken. Er werd een kleine groep van topspecialisten van Sony en Philips geformeerd, waaronder prominente leden Dr. Toshi Doi en Kees Immink. Ze kregen de opdracht om de nieuwe audioplaat tot in het kleinste detail uit te werken en moesten goede oplossingen zoeken voor alle moeilijke technische problemen zoals speelduur, plaatdiameter en andere mechanische specificaties. Ook de geluidskwaliteit – samplerate en resolutie – moesten worden gekozen.

Philips startte haar cd-lab op 9 maart 1979. Na een jaar hard werken en delibereren publiceerden Philips en Sony in 1980 het Rode Boekje, de Compact Disc-standaard, dat alle details beschreef om een compact disc, -plaat en -speler, te fabriceren. De eerste cd ter wereld werd gefabriceerd op 17 augustus 1982 door het Philipsonderdeel Polygram te Langenhagen en was bedoeld voor de Japanse markt. De eerste cd bevatte het album The Visitors van ABBA.

Eind 1982, vier jaar na de introductie van de VLP in Atlanta (Verenigde Staten), brachten Sony (Sony CDP-101), Hitachi (Hitachi DA-1000) en Philips (Philips CD-100) de eerste cd-spelers uit in Japan. Deze gebeurtenis wordt de Big Bang van de digitale audiorevolutie genoemd. Kort daarna volgde de beschikbaarheid van deze producten in Europa (eind 1982) en Amerika (maart 1983). De productie van de eerste Philips-cd-spelers vond plaats in de Philipsvestiging in Hasselt. De eerste Philips-cd-spelers maakten gebruik van een Sony-chipset.

De cd is uitgegroeid tot een veelzijdige dataplaat. De eerste volledig digitale cd (DDD) verscheen in 1985. Het was het album Brothers in Arms van Dire Straits. In 1985 werd de cd-rom uitgebracht, die het mogelijk maakte om massieve hoeveelheden computerdata te verspreiden. In 1987 introduceerde Philips de cd-video, een cd met geluid en beeld. Een beschrijfbare digitale plaat, cd-r, werd in 1990 geïntroduceerd. De cd-r werd de de facto standaard voor de uitwisseling van data en muziek. De cd-familie is zeer succesvol: in 2004 werden er wereldwijd circa 30 miljard cd-, cd-rom- en cd-r-platen verkocht. Slechts een handvol liefhebbers is de grammofoon trouw gebleven.

In 2007, dus 25 jaar na de introductie, waren er wereldwijd in totaal reeds 200 miljard cd's verkocht.

Uiteraard is de cd tevens de voorloper gebleken van meer geavanceerde producten, zoals de dvd.

De CD-techniek werd naast gebruik van audio- of videoopslag ook toegepast voor de opslag van data.

Kenmerken

Cd's hebben gewoonlijk een diameter van 120 millimeter en een transparante beschermlaag van 1,2 mm dik. Er is ook een variant toegestaan met een diameter van 80 mm. De opening in het midden van de cd heeft een diameter van 15 mm, precies de maat van een dubbeltje uit het guldentijdperk. De schijven worden gemaakt van kunststof (polycarbonaat) waarin de digitale informatie, in de vorm van "putjes" en "landjes", wordt geperst. Aan de putjeskant wordt de plaat spiegelend gemaakt door een dun laagje aluminium aan te brengen. De spiegelende kant van de schijf wordt beschermd door een dunne, maar harde, laklaag waarop een label kan worden gedrukt. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is de laklaag-kant de meest kwetsbare zijde. De spiraalvormige groef met putjes en landjes is maximaal 5,4 kilometer lang.

Wanneer een cd als muziekschijf wordt gebruikt volgens de door Philips en Sony vastgelegde standaard (het zogenaamde Red Book) past er maximaal 74 minuten aan stereogeluid op. De bemonsteringsfrequentie bedraagt 44,1 kHz en de resolutie is 16 bit.

Er bestaan verschillende mythen rondom de specificaties. Zo zou de oorspronkelijke cd een diameter hebben van 11,5 cm en een speelduur van 68 minuten stereo bevatten. Die 11,5 cm is gelijk aan de grootte van de compact cassette, ook een ontwikkeling van Philips. Volgens sommigen stond Sony's president Ohga erop dat de speelduur 74 minuten moest worden, opdat ook de negende symfonie van Van Beethoven, gedirigeerd door Wilhelm Furtwängler in 1951, op een enkele cd zou passen. Philips Polygram had in Hannover een proeffabriek voor cd-mastering en replicatie gebouwd, die massale hoeveelheden cd's kon fabriceren. De fabricageapparatuur was ingericht op platen van 11,5 cm. De 6 minuten extra speelduur die Sony bedong, maakte een 0,5 cm grotere plaat nodig. Philips werd gedwongen zijn apparatuur volledig om te bouwen en daarmee verloor Philips zijn voorsprong in de cd-markt.

De centrale opening van een cd omsluit precies de grootte van een dubbeltje (10 guldencent). Er wordt wel beweerd dat dit de Nederlandse invloed op de ontwikkeling van de cd aantoont. Het is echter waarschijnlijker dat deze diameter om meer praktische redenen – zoals de gemiddelde vingerdikte – gekozen is. Ook wordt wel beweerd dat de diameter van de cd gelijk is aan de diameter van een Heineken-bierviltje, wat de Nederlandse invloed op de ontwikkeling van de cd nog meer zou aantonen. Waarschijnlijker is, zoals hiervoor al is gezegd, dat men een bepaalde minimale speelduur eiste.

Gebruikt als opslag voor computers, past op een cd-rom 650 MB (650 MiB) aan gegevens. Grotere opslagformaten zijn er ook. 700 MB waar 80 minuten muziek op past is tegenwoordig de standaard; er zijn tegenwoordig ook cd's en cd-roms verkrijgbaar die een capaciteit van 800 MB hebben en 90 minuten aan muziek kunnen bevatten. Zelfs platen met 99 minuten (870 MB) zijn in omloop, hoewel veel minder populair, vanwege de grote afspeelproblemen op veel apparatuur.

Op een hybride cd wordt gebruik gemaakt van meer dan één bestandssysteem. Hierdoor kan dezelfde disk in bijvoorbeeld een computer als data-cd benaderd worden, terwijl geluidsapparatuur een audio-cd herkent.

Werking

De cd wordt van binnenuit naar buiten afgelezen (door de polycarbonaatdrager heen) in een spiraalspoor van putjes. Eigenlijk dus verhoginkjes of dammetjes, het negatief van de putjes van de geperste zijde. Dat spoor komt met een constante snelheid van 1,2 m/s voorbij: aan het begin draait de schijf daarvoor sneller rond dan aan het eind. Het lezen van de putjes/dammetjes gebeurt met een diode-laser met een golflengte van 780 nm. De dammetjes zijn ongeveer 125 nm hoog en 500 nm breed en variëren in lengte van 833 tot 3054 nm. De reflectie van het laserlicht wordt continu gemeten. Door uitdoving (interferentie) worden de dammetjes als licht, en de putjes als donker gezien. Hieruit wordt het originele signaal teruggerekend.

Informatie op de cd

Aan het begin van een audio-cd staat een inhoudsopgave met de duur en de starttijd van de tracks. Daardoor kan de cd-speler direct het begin van een track opzoeken. Een track kan verdeeld zijn in maximaal 99 indices, maar daar wordt zelden gebruik van gemaakt.

De muziek is opgedeeld in minuten, seconden en sectoren. Er zijn 75 sectoren per seconde. In iedere sector staat dus een fragmentje muziek, maar ook:

• tijdsduur (in minuten, seconden en sectoren) vanaf het begin van de plaat
• tijdsduur (in minuten, seconden en sectoren) vanaf het begin van het track
• tracknummer (1-99)
• indexnummer (0-99)

Een track bestaat meestal uit twee indices, 0 en 1. Index 0 duurt enkele seconden en bevat meestal stilte - het is de pauze tussen twee tracks. De tijdsduur van een track begint bij het begin van index 1, en dat betekent dat de tijdsduur in index 0 achteruit loopt.

In de volgende tabel staan de gegevens van zeven sectoren uit een cd. Behalve deze gegevens bevat een sector ook 1/75 seconde muziek.

Sectornummer (tijdsduur)								commentaar
vanaf begin van cd			vanaf begin van track			track- nummer	index- nummer
min	sec	sect	min	sec	sect
12	13	55	6	8	43	2	1	laatste sectoren van track 2
12	13	56	6	8	44	2	1
13	13	57	0	2	74	3	0	3 seconden pauze tussen track 2 en 3
13	13	58	0	2	73	3	0
Hiertussen staat een pauze van ruim 200 sectoren
13	16	55	0	0	0	3	0
13	16	56	0	0	0	3	1	begin van track 3 - de inhoudsopgave wijst hierheen
13	16	56	0	0	1	3	1

Een cd-speler kan tijdens het afspelen op ieder moment zien wat de tijdsduur van de cd en van de track zijn. Om de tijdsduur tot het einde van de track of de cd te kunnen tonen, moet de cd-speler de inhoudsopgave gelezen hebben.

Met behulp van de inhoudsopgave kan de cd-speler direct het begin van een track vinden. Het is echter niet mogelijk direct het begin van een index te vinden, want die gegevens staan niet in de inhoudsopgave. Om het begin van een index te vinden moet de cd-speler de track afzoeken. Er zijn echter niet veel cd-spelers die met indices werken (behalve index 0 - de pauze tussen twee muziekstukken).

Verder staat er niet veel op een cd. Soms, maar niet altijd, is in de eerste sectoren het bestelnummer van de cd te vinden.

Database

Legt men een cd in een computer, dan worden vaak de titels van de tracks op het scherm getoond. Deze gegevens staan echter niet op de cd. De gebruikte audiospeler zoekt de gegevens via het internet op. Hiervoor wordt er gebruikgemaakt van databases zoals CDDB of freedb. Om de cd te kunnen identificeren wordt er een disc-id gegenereerd, die wordt berekend met behulp van de duur en de volgorde van de tracks en de duur van de hele cd. Heeft de cd bijvoorbeeld drie tracks, met lengte 13:34, 13:24, 19:30, dan is dat bijna altijd voldoende om te weten welke cd het is. Niet alle cd's zijn op deze manier echter te identificeren. MusicBrainz maakt echter gebruik van unieke acoustic fingerprints (akoestische vingerafdrukken), waardoor het hiermee wél mogelijk is om elke cd te kunnen identificeren.

Hoezen

Cd's worden over het algemeen bewaard in een jewelcase. Aan de voor- en meestal ook achterzijde daarvan vindt men een inhoudsopgave en een foto en/of tekening. Ook de digi-pack (of: digi-pak) wordt redelijk veel gebruikt, vooral voor speciale uitgaven van een cd.

Als hoes wordt er meestal gebruikgemaakt van een dikke hoes, met de mogelijkheid om ook op de zijkant een tekst te maken, of een wat dunner en platter hoesje, waarin alleen aan de voorzijde een tekst geplaatst kan worden. Dit laatste kan echter een negatief effect hebben op de geluidskwaliteit van de cd. Doordat de onderkant van de cd de hoes raakt, ontstaan er kleine krassen op de compact disc, die overigens niet vaak hoorbaar zijn bij het afspelen. Kleine krassen op de onderzijde van de disc (laserkant) zijn niet zo erg, zolang deze maar niet spiraalvormig zijn. De beeldzijde van met name cd's is veel gevoeliger voor krassen.

Vergankelijkheid

Bijna dertig jaar na de introductie van de cd wordt duidelijk dat sommige schijfjes minder robuust zijn dan aanvankelijk gedacht. De kreet 'cd-rot' is inmiddels algemeen geaccepteerd om aan te geven dat er cd's geproduceerd zijn die hun aluminium substraat verliezen. De kans op cd-rot houdt verband met de kwaliteit van het productieproces. Het is van belang dat de beschermlagen goed gas-dicht zijn, en dat het substraat op de juiste manier is aangebracht. Op die manier kan corrosie van de laag waarin de data is opgeslagen voorkomen worden. Ook zelf gebrande cd's zijn vergankelijk. Ze worden vol geschreven met licht, met een hoge intensiteit. Daarbij is het substraat nog gevoeliger voor veranderingen door temperatuur, dan fabrieks cd's. Deze eigenschappen maken het begrijpelijk dat het in de zon leggen van zo'n cd-r de levensduur niet ten goede komt. Het op een constante temperatuur, en op een donkere plek bewaren is voor de lange termijn het beste advies.

Trivia

• In 1987 betaalde men voor een cd-speler nog zo'n 600 gulden.
• Herstel van de krasjes aan de onderzijde is goed mogelijk. Neem koperpoets en een schone, niet krassende doek. Polijst de krassen in radiale richting (dus van binnen naar buiten).

Externe links

• De werking van de cd-speler (P.Quené)