Digitale Disc -Audio verdichten

Digitale Disc -Audio verdichten
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Medientyp Optische Scheibe
Codierung 2 Kanäle von LPCM Audio, jeweils unterzeichnet 16-bisschen Werte bei 44100 abgetastetHz
Kapazität bis zu 74–80 Minuten (bis zu 24 Minuten für Mini 8 cm CD)
Lesen Mechanismus Halbleiterlaser (780 nm Wellenlänge)
Standard IEC 60908
Aufgetreten durch Sony & Philips
Verwendungszweck Audiospeicher
Erweitert zu DVD-Audio
Veröffentlicht 1980

Digitale Disc -Audio verdichten (CDDA oder CD-da), auch bekannt als Digital Audio Compact Disc oder einfach als Audio-CD, ist der Standard Format für Audio CDs. Der Standard ist in der definiert Rotes Buch, einer von einer Reihe von einer Reihe von Regenbogenbücher (benannt nach ihren bindenden Farben), die die enthalten technische Spezifikationen Für alle CD Formate.

Das erste im Handel erhältliche Audio CD-Player, das Sony CDP-101, wurde Oktober 1982 in Japan veröffentlicht. Das Format erlangte 1983–84 weltweite Akzeptanz und verkaufte in diesen zwei Jahren mehr als eine Million CD -Player, um 22,5 Millionen Discs zu spielen.[1]

Ab den 2000er Jahren wurden CDs zunehmend durch andere Formen der digitalen Speicherung und -verteilung ersetzt, so dass bis 2010 die Anzahl der in den USA verkauften Audio -CDs von ihrem Höhepunkt um etwa 50% gesunken war. Sie blieben jedoch eine der primären Verteilungsmethoden für die Musikindustrie.[2] In den 2010er Jahren Einnahmen aus digitalen Musikdiensten wie z. iTunes, Spotify, und YouTube haben diejenigen aus physischen Formatverkäufen zum ersten Mal abgestimmt.[3] Laut dem Riaa'S Midyear Report im Jahr 2020, Phonographenrekord Die Einnahmen übertrafen die von CDs zum ersten Mal seit den 1980er Jahren.[4][5]

Geschichte

Das Optophon, das 1931 erstmals präsentiert wurde transparentes Foto.[6] Mehr als dreißig Jahre später amerikanische Erfinder James T. Russell Es wurde die Erfindung des ersten Systems zugeschrieben, das digitale Videos auf einem optischen Aufzeichnungsvideo aufzeichnet transparent vereiteln Das wird von hinten von einer Hochleistungs-Halogenlampe, nicht einem Laser, beleuchtet.[7] Russells Patentantrag wurde 1966 eingereicht und 1970 ein Patent erteilt. Nach Rechtsstreit 1980er Jahre.[8][9][10] Es ist fraglich, ob Russells Konzepte, Patente und Prototypen, die angestoßen sind und in gewisser Weise die Entwurf von Compact Disc beeinflussten.

Die Kompaktscheibe ist eine Entwicklung von Laserdisc Technologie, auf die sich ein konzentriert Laser- Beam wird verwendet, die die hohe Informationsdichte ermöglicht, die für hochwertige digitale Audiosignale erforderlich ist. Im Gegensatz zur früheren Kunst von Optophonie und James Russell werden die Informationen über die Disc aus einer reflektierenden Schicht unter Verwendung eines Lasers als Lichtquelle durch ein Schutzsubstrat gelesen. Prototypen wurden von entwickelt von Philips und Sony Unabhängig in den späten 1970er Jahren.[11] Obwohl ursprünglich entlassen von Philips Forschung Management als triviale Verfolgung,[12] Die CD wurde für Philips zum Hauptschwerpunkt als die Laserdisc Format kämpfte.[13] 1979 gründeten Sony und Philips eine gemeinsame Task Force von Ingenieuren, um eine neue digitale Audio -Disc zu entwerfen. Nach einem Jahr des Experimentierens und der Diskussion die Rotes Buch CD-DA Standard wurde 1980 veröffentlicht. Nach ihrer kommerziellen Veröffentlichung im Jahr 1982 waren Compact-Discs und ihre Spieler äußerst beliebt. Obwohl sie bis zu 1.000 US -Dollar kosteten, wurden zwischen 1983 und 1984 in den USA über 400.000 CD -Spieler verkauft.[14] Bis 1988 übertraf die CD -Verkäufe in den USA die von Vinyl -LPS und bis 1992 übertrafen die CD -Verkäufe von CD die von aufgezeichneten Musikkassetten.[15][16] Der Erfolg der Kompaktscheibe wurde der Zusammenarbeit zwischen zugeschrieben Philips und Sony, was zusammen auf kompatible Hardware zustimmte und entwickelte. Das einheitliche Design der Kompakt-CD ermöglichte es den Verbrauchern, eine Disc oder einen Spieler von jedem Unternehmen zu erwerben, und ermöglichte die CD, den Musikmarkt für den Haus zu Hause zu dominieren.[17]

Digitale Audio-Laser-Disc-Prototypen

Im Jahr 1974, Lou Oktens, Direktor der Audioabteilung von Philips, begann eine kleine Gruppe, um ein Analogon zu entwickeln[18] Optische Audioscheibe mit einem Durchmesser von 20 cm (7,9 Zoll) und einer Schallqualität, die dem des Vinyl -Aufzeichnungen überlegen ist.[19] Aufgrund der unbefriedigenden Leistung des analogen Formats empfahl zwei Philips -Forschungsingenieure jedoch im März 1974 ein digitales Format.[18] 1977 gründete Philips dann ein Labor mit der Mission, eine digitale Audioscheibe zu schaffen. Der Durchmesser der Philips -Prototyp -Kompaktscheibe wurde auf 11,5 cm (4,5 Zoll) eingestellt, die Diagonale einer Audiokassette.[18][20]

Hitoro nakajima, der einen frühen digitalen Audio -Rekorder in der japanischen nationalen öffentlichen Rundfunkorganisation entwickelte NHK 1970 wurde General Manager von Sony's Audioabteilung im Jahr 1971. Sein Team entwickelte ein Digital PCM -Adapter Audiobandrekorder mit a Betamax Video -Rekorder im Jahr 1973. Danach war 1974 der Sprung zum Speichern digitaler Audio auf einer optischen CD zu machen.[21] Sony Erstes zeigte im September 1976 öffentlich eine optische digitale Audio-Scheibe. Ein Jahr später, im September 1977, zeigte Sony der Presse eine 30 cm (12 Zoll) Disc, die eine Stunde digitaler Audio (44.100 Hz Stichprobenquote und 16-Bit-Auflösung ) Verwenden MFM Modulation.[22] Im September 1978 demonstrierte das Unternehmen eine optische digitale Audioscheibe mit einer Spielzeit von 150 Minuten, 44.056 Hz Stichprobenrate, 16-Bit-Linearauflösung und Querüberschreitende fehler Korrektur Code - Spezifikationen ähnlich denen, die sich später für das Standard -CD -Format für das Standard -Kompakt -Disc im Jahr 1980 entschieden haben AES Übereinkommen, abgehalten am 13. bis 16. März 1979, in Brüssel.[22] Sony's AES Technical Paper wurde am 1. März 1979 veröffentlicht. Eine Woche später, am 8. März, demonstrierte Philips auf einer Pressekonferenz mit dem Titel "Philips Introce Introces Compact Disc" öffentlich einen Prototyp einer optischen digitalen Audio -Disc.[23] in EindhovenNiederlande.[24] Sony Executive Norio Ohga, später CEO und Vorsitzender von Sony, und Hitoro nakajima waren vom kommerziellen Potenzial des Formats überzeugt und haben trotz weit verbreiteter Skepsis weiterentwickelt.[25]

Zusammenarbeit und Standardisierung

Niederländischer Erfinder und Philips -Chefingenieur Kees Schuhoumer Immink war Teil des Teams, das 1980 die Standard -Kompaktscheibe produzierte

1979 gründeten Sony und Philips eine gemeinsame Task Force von Ingenieuren, um eine neue digitale Audio -Disc zu entwerfen. Angeführt von Ingenieuren Kees Schuhoumer Immink und Toshitada doi, die Forschung drängte voran Laser- und optische Scheibe Technologie.[23] Nach einem Jahr des Experimentierens und der Diskussion produzierte die Task Force die Rotes Buch CD-da-Standard. Der 1980 erstmals veröffentlichte Standard wurde von der offiziell übernommen IEC Als internationaler Standard im Jahr 1987, wobei verschiedene Änderungen 1996 Teil des Standards wurden.

Philips prägte den Begriff Compact Disc In Übereinstimmung mit einem anderen Audioprodukt Kompakte Kassette,[20] und trug die allgemeine Fertigung bei Prozessbasierend auf Video -Laserdisc -Technologie. Philips hat ebenfalls beigetragen Acht bis vierzehn Modulation (EFM), während Sony die beigetragen hat fehler Korrektur Methode, Zirk, was eine gewisse Widerstandsfähigkeit für Defekte wie Kratzer und Fingerabdrücke bietet.

Das Dispakte Scheibengeschichte,[18] Von einem ehemaligen Mitglied der Task Force erzählt, gibt es Hintergrundinformationen zu den vielen technischen Entscheidungen, einschließlich der Auswahl der Stichprobenhäufigkeit, der Spielzeit und des Disc -Durchmessers. Die Task Force bestand aus rund 6 Personen,[12][26] Laut Philips wurde die Kompaktscheibe "gemeinsam von einer großen Gruppe von Menschen als Team erfunden".[27]

Erststart und Adoption

Philips gründete das Werk mit Polydor -Pressungsbetrieb in Langenhagen nahe HannoverDeutschland und passierte schnell eine Reihe von Meilensteinen.

  • Der Erste Test drücken war von einer Aufnahme von Richard Strauss's Ein Alpensinfonie (Eine alpine Symphonie), aufgezeichnet vom 1. bis 3. Dezember 1980 und von der gespielt Berlin Philharmonic und durchgeführt von Herbert von Karajan, der 1979 als Botschafter für das Format eingetragen worden war.[28]
  • Der Erste öffentliche Demonstration war auf der BBC Fernsehprogramm Welt von morgen 1981, als die Bee Gees'Album Lebende Augen (1981) wurde gespielt.[29]
  • Der Erste kommerziell Die Kompaktscheibe wurde am 17. August 1982 produziert, eine Aufnahme von Chopin Walzer von 1979 von Claudio Arrau.[30]
  • Die ersten 50 Titel waren veröffentlicht in Japan am 1. Oktober 1982,[31] das erste davon war eine Wiederveröffentlichung der Billy Joel Album 52. Straße.[32]
  • Die erste CD, die auf BBC Radio gespielt wurde, fand im Oktober 1982 auf BBC Radio Scotland statt (Jimmy Mack Programm, gefolgt von Ken Bruce und Eddie Mair All BBC Scotland) mit der ersten CD gespielt Kurz darauf auf UK Independent Radiosender (Radio weiter, Jay Crawford Show). Die CD war die Dire -Straits Album Liebe über Gold.[33]

Der japanische Start folgte am 14. März 1983 durch die Einführung von CD -Playern und Discs in Europa[34] und Nordamerika (wo CBS Records sechzehn Titel veröffentlichte).[35] Die wachsende Akzeptanz der CD im Jahr 1983 markiert den Beginn der beliebten digitalen Audiorevolution.[36] Es wurde begeistert aufgenommen, besonders im frühen Adoptieren klassische Musik und Audiophile Gemeinschaften und ihre Handhabungsqualität erhielten besonderes Lob. Als der Preis der Spieler allmählich sank und mit der Einführung der tragbaren DiskranerDie CD begann auf den größeren populären und Rockmusikmärkten an Popularität zu gewinnen. Mit dem Anstieg des CD-Umsatzes, die aufgezeichnet wurden Kassette Der Umsatz begann Ende der 1980er Jahre zurückzuführen; Der CD -Verkauf überholte den Kassettenverkauf Anfang der neunziger Jahre.[37]

Der erste Künstler, der eine Million Exemplare auf CD verkaufte Dire -Straitsmit ihrem Album von 1985 Waffenbrüder.[38] Einer der ersten CD -Märkte widmete sich der Wiederaufteilung populärer Musik, deren kommerzielles Potenzial bereits nachgewiesen wurde. Der erste große Künstler, der seinen gesamten Katalog auf CD konvertieren ließ, war David Bowie, dessen ersten vierzehn Studioalben von (damals) sechzehn gemacht wurden RCA -Aufzeichnungen im Februar 1985 zusammen mit vier größten Hit -Alben; Seine fünfzehnten und sechzehnten Alben waren bereits auf CD von veröffentlicht worden EMI Records 1983 bzw. 1984.[39] Am 26. Februar 1987, die ersten vier UK -Alben von UK die Beatles wurden in Mono auf der Kompaktscheibe freigesetzt.[40] Im Jahr 1988 wurden 400 Millionen CDs von 50 dringenden Pflanzen auf der ganzen Welt hergestellt.[41]

Weitere Entwicklung

Sony Diskraner D-E307ck tragbarer CD-Player mit 1-Bit DAC.

Frühe CD-Player, die binär-gewichtete Beschäftigte eingesetzt wurden Digital-analog-Konverter (DAC), das einzelne elektrische Komponenten für jedes Bit des DAC enthielt.[42] Selbst bei der Verwendung hochpräziser Komponenten war dieser Ansatz anfällig für Dekodierungsfehler, die durch das "Null-Crossing-Problem" verschärft wurden.[Klarstellung erforderlich][42] Ein weiteres Problem war Jitter, keine Amplitude-, sondern ein zeitbezogener Defekt. Die Hersteller konfrontiert mit der Instabilität von DACs und wandten sich zunächst um die Anzahl der Bits im DAC zu und verwendeten mehrere DACs pro Audiokanal, wobei der Durchschnitt deren Ausgabe betrifft.[42] Dies erhöhte die Kosten für CD -Player, löste das Kernproblem jedoch nicht.

Ein Durchbruch in den späten 1980er Jahren gipfelte in der Entwicklung von "1-Bit" DAC, das hochauflösende digitale Eingangssignal mit niedrigem Frequenz in ein hochfrequentes Signal mit niedrigerer Auflösung umwandelt, das auf Spannungen zugeordnet und dann mit einem analogen Filter geglättet wird. Die vorübergehende Verwendung eines Signals mit niedrigerer Auflösung vereinfacht das Schaltungsdesign und eine verbesserte Effizienz, weshalb es bei CD-Playern ab Anfang der neunziger Jahre dominiert wurde. Philips verwendete eine Variation dieser Technik genannt Pulsdichtemodulation (PDM),[43] während Matsushita (jetzt Panasonic) wählen Pulsweitenmodulation (PWM), Werbung für "Mash", ein Akronym, das aus ihrer patentierten mehrstufigen räuschförmigen PWM-Topologie abgeleitet ist.[42]

Die CD wurde hauptsächlich als Nachfolger der Schallplatte zum Spielen von Musik und nicht als Datenspeichermedium. CDs sind jedoch zu anderen Anwendungen gewachsen. 1983 nach der Einführung der CD, Immink und Joseph Braat präsentierte die ersten Experimente mit löschbaren Kompaktscheiben während des 73. AES Konvention.[44] Im Juni 1985 das computerlesbare Lesbare CD-ROM (schreibgeschützte Speicher) und 1990,, CD-Aufnahme wurden vorgestellt.[45] Rekord -CDs wurden zu einer Alternative zum Klebeband zum Aufnehmen und Vertrieb von Musik und konnten ohne Abbau der Klangqualität dupliziert werden. Andere neuere Videoformate wie DVD und Blu-Ray Verwenden Sie dieselbe physische Geometrie wie CD, und die meisten DVD- und Blu-ray-Player sind es rückwärtskompatibel mit Audio -CD.

Die CD -Verkäufe in den USA erreichten bis 2000 ihren Höhepunkt.[46] In den frühen 2000er Jahren hatte der CD -Player das weitgehend ersetzt Kassette Spieler als Standardausrüstung in neuen Automobilen, wobei 2010 das letzte Modelljahr für jedes Auto in den USA ist, um einen Kassettenspieler mit Fabrik ausgestattet zu haben.[47]

Abfall

Mit dem Advent und der Popularität von Internetbasierte Verteilung von Dateien in verlustkomprimiert Audioformate wie zum Beispiel MP3Der Umsatz von CDs begann in den 2000er Jahren zu sinken. Zum Beispiel gingen zwischen 2000 und 2008 trotz des allgemeinen Wachstums des Musikumsatzes und eines anomalen Jahr des Anstiegs insgesamt um 20%zurück.[48] Obwohl der Umsatz mit unabhängiger und DIY -Musik nach den Zahlen, die am 30. März 2009 veröffentlicht wurden, besser verfolgt, verkaufen sich CDs weiterhin sehr.[49] Ab 2012 machten CDs und DVDs in den USA nur 34% der Musikverkäufe aus.[50] Bis 2015Nur 24% der Musik in den USA wurden auf physischen Medien gekauft, 2/3 davon bestehend aus CDs;[51] Im selben Jahr in Japan wurden jedoch über 80% der Musik für CDs und andere physische Formate gekauft.[52] Im Jahr 2018 betrugen die US -CD -Verkäufe 52 Millionen Einheiten - weniger als 6% des Spitzenumsatzvolumens im Jahr 2000.[46] In Großbritannien wurden 32 Millionen Einheiten verkauft, fast 100 Millionen weniger als 2008.[53]

Während der 2010er Jahre führte die zunehmende Beliebtheit von Solid-State-Medien- und Musik-Streaming-Diensten dazu Minijack Hilfseingänge, verdrahtete Verbindungen zu USB -Geräten und drahtlos Bluetooth Verbindungen.[54] Die Autohersteller betrachteten CD -Player als wertvollen Raum und nehmen Gewicht ein, was auf beliebtere Funktionen wie große Touchscreens realisiert werden könnte.[55] Bis 2021 nur Lexus und General Motors beinhaltete immer noch CD -Spieler als Standardausrüstung mit bestimmten Fahrzeugen.[55]

Trotz des rasanten Umsatzes im Jahresvergleich blieb die Verbreitung der Technologie eine Zeit lang, wobei Unternehmen CDs in Apotheken, Supermärkten und Füllstation für Convenience-Stores einsetzten, um Käufer zu zielen, die weniger wahrscheinlich die internetbasierte Vertrieb nutzen können.[13] 2018 Best Buy kündigte Pläne an, ihren Fokus auf den CD -Umsatz zu senken, während sie jedoch weiterhin Rekorde verkaufen, deren Umsatz während des Vinyl -Wiederbelebung.[56][57][58]

Auszeichnungen und Auszeichnungen

Sony und Philips erhielten Lob für die Entwicklung der kompakten CD von Berufsorganisationen. Diese Auszeichnungen umfassen

  • Technisch Grammy Award Für Sony und Philips, 1998.[59]
  • IEEE Milestone Award, 2009, für Philips nur mit dem Zitat: "Am 8. März 1979 demonstrierte N.V. Philips 'Gloeilampenfabrieken für die internationale Presse einen kompakten Disc -Audio -Player. Signale mit hervorragender Stereoqualität. Diese Forschung bei Philips hat den technischen Standard für digitale optische Aufzeichnungssysteme festgelegt. "[60]

Standard

Das Rotes Buch Gibt die physikalischen Parameter und Eigenschaften der CD, die optischen Parameter, Abweichungen und Fehlerrate, Modulationssystem (Acht bis vierzehn Modulation, EFM) und Fehlerkorrektureinrichtung (Cross-Interleaved Reed-Solomon-Codierung, Circ) und die acht Subcode -Kanäle. Diese Parameter sind für alle Kompaktplätze gemeinsam und von allen logischen Formaten verwendet: Audio -CD, CD-ROMusw. Der Standard gibt auch die Form von an digitaler Ton Codierung (2-Kanal unterzeichnet 16-bisschen LPCM abgetastet bei 44.100 Hz).

Die erste Ausgabe der Rotes Buch wurde 1980 von 1980 veröffentlicht von Philips und Sony;[61][62] Es wurde vom Digital Audio Disc Committee übernommen und von der ratifiziert Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) Technischer Ausschuss 100 als internationaler Standard 1987 mit der Referenz IEC 60908.[63] Die zweite Ausgabe von IEC 60908 wurde 1999 veröffentlicht[64] und es ersetzt die erste Ausgabe, Änderung 1 (1992) und den Corrigendum für Änderung 1. Der IEC 60908 enthält jedoch nicht alle Informationen für Erweiterungen, die im roten Buch verfügbar sind, z. B. die Details für CD-Text, CD+g und CD+EG.[65][66]

Der Standard ist nicht frei verfügbar und muss lizenziert werden. Es ist bei Philips und der IEC erhältlich. Ab 2013, Philips lagert die Lizenzierung des Standards nach Adminius aus US $ 100 für die Rotes Buch, Plus US $ 50 jeweils für die Subcode-Kanäle R-W. und CD -Textmodus Anhänge.[67]

Audio Format

Das in einem CD-DA enthaltene Audio besteht aus Zweikanal unterzeichnet 16-bisschen LPCM abgetastet bei 44.100 Hz und geschrieben wie a Little-Endian verschachtelter Stream mit dem linken Kanal an erster Stelle.

Das Abtastrate wird von dem erreicht, der bei der Aufnahme digitaler Audio aufgenommen wurde videotape mit einer PCM -Adapter, eine frühere Art, digitales Audio zu speichern.[68] Eine Audio -CD kann Frequenzen von bis zu 22,05 kHz darstellen, die Nyquist Frequenz des 44,1 kHz Beispielrate.

Es gab eine lange Debatte über die Verwendung von 16-Bit (Sony) oder 14-Bit (Philips) Quantisierungund 44.056 oder 44.100 Proben/s (Sony) oder ungefähr 44.000 Proben/s (Philips). Als die Sony/Philips-Task Force die Kompaktplatte entwarf, hatte Philips bereits einen 14-Bit entwickelt D/A -Konverter (DAC), aber Sony bestand auf 16-Bit. Am Ende gewann Sony, so dass 16 Bit und 44,1 Kilosamples pro Sekunde herrschten. Philips fand einen Weg, um 16-Bit-Qualität mit seinem 14-Bit-DAC zu produzieren, indem er viermal verwendet wurde Überabtastung.[18]

Einige CDs werden mit beherrscht Vorbeachtung, ein künstlicher Schub von hohen Audiofrequenzen. Die Präphase verbessert das scheinbare Signal-Rausch-Verhältnis, indem sie den Dynamikbereich des Kanals besser nutzt. Bei der Wiedergabe wendet der Spieler einen De-Emphasis-Filter an, um die Frequenzgangkurve auf eine insgesamt flache wiederherzustellen. Die Zeitkonstanten vor der Betonung beträgt 50 µs und 15 µs (9,49 dB Boost bei 20 kHz) und eine Binärflagge in der Scheibe Subcode Weisen Sie den Spieler an, gegebenenfalls eine Entmachtung Filterung anzuwenden. Wiedergabe solcher Discs in einem Computer oder Ripping zu Wave Dateien berücksichtigen in der Regel nicht die Vorabmessung, sodass solche Dateien mit einem verzerrten Frequenzgang zurückreichen.

Speicherkapazität und Spielzeit

Die Schöpfer der CD zielten ursprünglich auf eine Spielzeit von 60 Minuten mit einem Scheibendurchmesser von 100 mm (Sony) oder 115 mm (Philips).[12] Sony Vizepräsident Norio Ohga schlug vor, die Kapazität auf 74 Minuten zu verlängern, um die Aufzeichnung von aufzunehmen Wilhelm Furtwängler Leitung Ludwig van Beethoven's Neunte Symphonie im Jahr 1951 Bayreuth Festival.[69][70] Die zusätzliche 14-minütige Spielzeit musste anschließend eine Scheibe von 120 mm gewechselt werden. Kees Schuhoumer ImminkDer Chefingenieur von Philips bestreitet dies jedoch und behauptet, dass die Erhöhung durch technische Überlegungen motiviert sei und dass die Furtwänder -Aufzeichnung auch nach der Größe der Größe nicht auf einen der frühesten CDs gepasst hätte.[18][12]

Nach a Sonntags -Tribüne Interview,[71] Die Geschichte ist etwas mehr involviert. Im Jahr 1979 besaß Philips Polygramm, einer der weltweit größten Musikhändler. Polygramm hatte eine große experimentelle CD -Pflanze in eingerichtet Hannover, Deutschland, das eine große Anzahl von CDs mit einem Durchmesser von 115 mm erzeugen könnte. Sony hatte noch keine solche Einrichtung. Wenn sich Sony auf die 115-mm-CD einverstanden hätte, hätte Philips einen erheblichen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt gehabt. Die lange Spielzeit von Beethovens neunter Symphonie von der Auferlegung Ohga wurde verwendet, um Philips dazu zu bringen, 120 mm zu akzeptieren, so dass Philips 'Polygram seine Kante bei der Scheibenherstellung verlor.[71]

Die 74-minütige Spielzeit einer CD, die länger als die 22 Minuten pro Seite ist[72][73] Typisch für lang spielend (LP) Vinylalben, wurde oft an den Vorteil der CD in den ersten Jahren gewöhnt, in denen CDs und LPs um kommerzielle Verkäufe wetteiferten. CDs wurden oft mit einem oder mehreren Bonusspuren veröffentlicht, wobei die Verbraucher die CD für das zusätzliche Material kaufen. Versuche, Doppel -LPs auf einer CD zu kombinieren, führten jedoch gelegentlich zu der gegenteiligen Situation, in der die CD stattdessen weniger Audio als die LP anbietet. Ein solches Beispiel war mit DJ Jazzy Jeff & der frische Prinz's Doppelalbum Er ist der DJ, ich bin der Rapper, in denen die ersten CD -Releases des Albums mehrere Tracks für die Länge bearbeitet hatten, um auf eine einzelne Disc zu passen; Neuere CD -Reisues -Paket des Albums über zwei Discs über zwei Discs. Die Entstehung von 80-minütigen CDs ermöglichte einige Doppelalben, die zuvor für Länge bearbeitet oder als Doppel-CD 1999 durch Prinz im Fall des ersteren und Tommy durch die WHO im Fall des letzteren.

Spielzeiten über 74 Minuten werden durch Verringerung der Spurabteilung erreicht (die Entfernung, die die Strecke beim Spiral der Scheibe trennt). Die meisten Spieler können jedoch immer noch die engeren Daten aufnehmen, wenn sie noch inner sind Rotes Buch Toleranzen.[74] Aktuelle Herstellungsprozesse ermöglichen es einer Audio -CD, bis zu 80 Minuten (Variable von einer Replikationsanlage zu einer anderen) zu enthalten, ohne dass der Inhaltsersteller einen Verzicht unterschreiben muss . In der derzeitigen Praxis hat sich die maximale CD -Spielzeit durch die Reduzierung der minimalen technischen Toleranzen höher gestiegen.

Fortschritt in der maximalen Dauer der freigegebenen Audio -CDs
Titel Künstler Etikett Veröffentlicht Zeit
Mission von Burma (Zusammenstellung) Mission von Burma Rykodisc 1988 80:08[75]
Spät romantische Masterworks Andrew Fletcher Mirabilis Aufzeichnungen 1990 80:51[76]
JS Bach, Das Orgelbüchlein Richard Marlow Mirabilis Aufzeichnungen 1990 82:04[76]
Bruckner's Fünfte (live) München Philharmonic Kond. Christian Thielemann Deutsche Grammophon 477 5377 2004 82:34[77]
Chopin & Schumann Etudes Valentina lisita Decca 478 7697 2014 85:16[78]
SO80S präsentiert Alphaville Alphaville Kuratiert von Blank & Jones Soulfood 2014 85:10 und 85:57[79]
Mozart Violin Concertos (Mozart 225 Box Set, CD75) Diverse Künstler Decca / Deutsche Grammophon 478 9864 2016 86:30[80]
Bäst Die ärzte Hot Action Records - 930 003 - 2 2006 88:41 auf CD 1, 89:07 auf CD 2[81]

Technische Spezifikationen

Datencodierung

Jedes Audio -Beispiel ist a unterzeichnet 16-Bit Zwei ergänzt ganze Zahl, mit Stichprobenwerten im Bereich von –32768 bis +32767. Die Quell -Audio -Daten sind in Frames unterteilt und enthalten zwölf Proben Jede (sechs linke und sechs rechte Proben, abwechseln) für insgesamt 192 Bit (24 Bytes) Audiodaten pro Rahmen.

Dieser Stream von Audio -Frames als Ganzes wird dann ausgesetzt Zirk Codierung, die die Daten Segmente und umordnet und erweitert sie mit Fehlerkorrekturcodes Auf eine Weise, die gelegentlich Lesefehler erkannt und korrigiert werden kann. Circ -Codierung verschachtelt die Audio -Frames in der gesamten CD über mehrere aufeinanderfolgende Frames, damit die Informationen widerstandsfähiger werden Burst -Fehler. Daher enthält ein physischer Rahmen auf der Disc tatsächlich Informationen aus mehreren logischen Audio -Frames. Dieser Prozess fügt 64 Bit von hinzu fehler Korrektur Daten zu jedem Frame. Danach 8 Bit von Subcode- oder Subchannel -Daten werden zu jedem dieser codierten Frames hinzugefügt, die beim Abspielen der CD zur Kontrolle und Adressierung verwendet werden.

Circ-Codierung plus das Subcode-Byte erzeugt 33 Bytes lange Frames, die als "Kanaldaten" -Rahmen bezeichnet werden. Diese Frames werden dann durch moduliert Acht bis vierzehn Modulation (EFM), wobei jedes 8-Bit-Wort durch ein entsprechendes 14-Bit-Wort ersetzt wird, um die Anzahl der Übergänge zwischen 0 und 1. zu verringern physische Gruben auf der Scheibe und liefert einen zusätzlichen Grad an Fehlertoleranz. Vor jedem 14-Bit-Wort für Disambiguierung und Synchronisation werden drei "Zusammenführende" Bits hinzugefügt. Insgesamt gibt es 33 × (14 + 3) = 561 Bit. Ein 27-Bit-Wort (ein 24-Bit-Muster plus 3 Zusammenführungsbits) wird zu Beginn jedes Rahmens hinzugefügt, um die Synchronisation zu unterstützen, sodass das Lesegerät die Rahmen problemlos lokalisieren kann. Damit enthält ein Rahmen 588 Bit "Kanaldaten" (die auf nur 192 Musikbits dekodiert sind).

Die Frames der Kanaldaten werden schließlich physisch in Form von Disc in Form von geschrieben Gruben und Landmit jeder Grube oder jedem Land, das eine Reihe von Nullen darstellt, und mit den Übergangspunkten-der Rand jeder Grube-repräsentieren 1. ein rotes Buchkompatible CD-R hat Gruben- und Land-förmige Flecken auf einer Schicht organischer Farbstoff anstelle von tatsächlichen Gruben und Ländern; Ein Laser schafft die Flecken, indem er die reflektierenden Eigenschaften des Farbstoffs verändert.

Aufgrund der schwächeren Fehlerkorrektur Sektorstruktur verwendet auf Audio -CDs und Video -CDs (Modus 2 Form 2) als auf Datenscheiben (Modus 1 oder Modus 2 Formular 1), C2 -Fehler sind nicht korrigierbar und bedeuten den Datenverlust.[82][83] Selbst mit nicht korrigierbaren Fehlern interpoliert ein Kompaktdisk -Player die Datenverlust mit dem Ziel, den Schaden unerhört zu gestalten.[84]

Datenstruktur

Einige der sichtbaren Merkmale einer Audio-CD, einschließlich des Lead-Ins, des Programms und des Lead-Outs. Eine mikroskopische Spirale digitaler Informationen beginnt in der Nähe des CD -Zentrums der Scheibe und geht in Richtung der Kante.

Der Audio -Datenstrom in einer Audio -CD ist kontinuierlich, verfügt jedoch über drei Teile. Der Hauptteil, der weiter in spielbare Audio -Tracks unterteilt ist, ist die Programmbereich. In diesem Abschnitt geht a voraus einführen Track und gefolgt von a hinausführen Spur. Die Lead-In- und Lead-Out-Tracks codieren nur stille Audio, aber alle drei Abschnitte enthalten Subcode Datenströme.

Der Subcode des Lead-in enthält wiederholte Kopien des Inhaltsverzeichnisses der Disc (TOC), der einen Index der Startpositionen der Spuren im Programmbereich und im Lead-Out enthält. Die Track -Positionen werden auf absolute verwiesen timecode, relativ zum Beginn des Programmbereichs, im MSF -Format: Minuten, Sekunden und fraktionale Sekunden genannt Rahmen. Jeder Timecode-Rahmen ist eine fünfundsiebzigste Sekunde und entspricht einem Block von 98 Kanaldatenrahmen-letztendlich einen Block von 588 Paaren links und rechts Audio-Proben. Timecode in den Subchannel -Daten ermöglicht es dem Lesegerät, den Bereich der Disc zu lokalisieren, der dem Timecode im TOC entspricht. Der TOC auf Discs ist analog zu dem Partitionstabelle an Festplatte. Nicht standardmäßige oder korrupte TOC -Aufzeichnungen werden als eine Form von missbraucht CD/DVD -Kopierschutzin z.B. das key2audio planen.

Spuren

Hauptartikel: Track (CD) § Audio -Tracks

Die größte Einheit auf einer CD wird als Track bezeichnet. Eine CD kann bis zu 99 Tracks enthalten (einschließlich einer Datenspur für Mischmodus -Discs). Jeder Track kann wiederum bis zu 100 Indizes haben, obwohl Spieler, die diese Funktion unterstützen, im Laufe der Zeit seltener geworden sind. Die überwiegende Mehrheit der Songs wird unter Index 1 mit dem aufgenommen Vorverbindung Index 0. manchmal sein Versteckte Tracks werden am Ende der letzten Spur der CD unter Verwendung von Index 2 oder 3 oder mit dem Pre-Lack als Index 0 platziert (diese letztere Verwendung führt dazu, Zu Beginn des Tracks, Index 1.) Dies ist auch bei einigen Discs der Fall, die "101 Soundeffekte" anbieten, wobei 100 und 101 auf Track 99 als zwei und drei indiziert werden. Die Trackliste als dezimaler Bestandteil der Spurnummer, wie 99,2 oder 99,3. (Informationsgesellschaft's Hacken war eine von sehr wenigen CD CD+g Feature.) Die Track- und Indexstruktur der CD wurde als Titel bzw. Kapitel in das DVD -Format übertragen.

Tracks werden wiederum in Timecode-Rahmen (oder Sektoren) unterteilt, die in Kanaldatenrahmen weiter unterteilt werden.

Frames und Timecode -Rahmen

Hauptartikel: Track (CD) § Sektorstruktur

Die kleinste Einheit in einer CD ist eine Kanaldaten rahmen, die aus 33 Bytes besteht und sechs komplette 16-Bit-Stereo-Proben enthält: 24 Bytes für den Audio (zwei Bytes × zwei Kanäle × sechs Proben = 24 Bytes), acht Circ-Fehlerkorrektur-Bytes und eines Subcode Byte. Wie im Abschnitt "Datencodierung" beschrieben, nach der EFM -Modulation die Anzahl der Bits in einem Rahmen 588.

Auf einen Rotes Buch Audio -CD, Daten werden mit dem behandelt MSF -Schema, mit Zeitkörper in Minuten, Sekunden und einer anderen Art von ausgedrückt Rahmen (MM: SS: FF), wobei ein Frame 1/75 einer Sekunde Audio entspricht: 588 Paare linker und rechter Proben. Dieser Timecode-Frame unterscheidet sich von dem oben beschriebenen 33-Byte-Kanaldatenrahmen und wird für die Zeitanzeige und die Positionierung des Leselasers verwendet. Bei der Bearbeitung und Extraktion von CD -Audio ist dieser Timecode -Frame das kleinste adressierbare Zeitintervall für eine Audio -CD. Somit treten die Spurengrenzen nur an diesen Rahmengrenzen auf. Jede dieser Strukturen enthält 98 Kanaldatenrahmen mit insgesamt 98 × 24 = 2.352 Musikbytes. Die CD wird mit einer Geschwindigkeit von 75 Bildern (oder Sektoren) pro Sekunde gespielt, somit 44.100 Proben oder 176.400 Bytes pro Sekunde.

In den 1990ern, CD-ROM und die damit verbundenen Digitale Audioextraktion (DAE) -Technologie führte den Begriff vor Sektor Um sich auf jeden Timecode -Frame zu beziehen, wobei jeder Sektor durch ein sequentielles identifiziert wird ganze Zahl Zahl beginnend bei Null und mit Tracks, die an Sektorgrenzen ausgerichtet sind. Ein Audio -CD -Sektor entspricht 2.352 Byte dekodierter Daten. Das Rotes Buch Bezieht sich weder auf Sektoren noch unterscheidet es die entsprechenden Abschnitte des Datenstroms der Disc, außer als "Frames" im MSF -Adressierungsschema.

Die folgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen Tracks, Timecode-Rahmen (Sektoren) und Kanaldatenrahmen:

Spurstufe Spur n
Timecode -Rahmen oder Sektorebene Timecode Frame oder Sektor 1 (2.352 b Daten) Timecode Frame oder Sektor 2 (2.352 b Daten) ...
Kanaldatenrahmenpegel Kanaldatenrahmen 1 (24 b Daten) ... Kanaldatenrahmen 98 (24 b Daten) ... ...

Bitrate

Der Audio Bitrate Für ein Rotes Buch Audio -CD ist 1.411.200 Bits pro Sekunde (1.411 kbit/s) oder 176.400 Bytes pro Sekunde; 2 Kanäle × 44.100 Proben pro Sekunde pro Kanal × 16 Bit pro Probe. Audiodaten, die von einer CD stammen, sind in Sektoren enthalten, wobei jeder Sektor 2.352 Bytes und 75 Sektoren mit 1 Sekunde Audio enthält. Zum Vergleich der Bitrate eines "1 ×" CD-ROM ist definiert als 2.048 Bytes pro Sektor × 75 Sektoren pro Sekunde = 153.600 Bytes pro Sekunde. Die verbleibenden 304 Bytes in einem Sektor werden für die zusätzliche Datenfehlerkorrektur verwendet.

Datenzugriff von Computern

Anders als bei einer DVD oder CD-ROM, es gibt keine "Dateien" auf einen Rotes Buch Audio-CD; Es gibt nur einen kontinuierlichen Strom von LPCM Audiodaten und ein paralleler kleinerer Satz von 8 Subcode Datenströme. Computer BetriebssystemeMöglicherweise kann jedoch Zugriff auf eine Audio -CD geliefert werden, als ob sie Dateien enthält. Zum Beispiel, Fenster repräsentiert das Inhaltsverzeichnis der CD als Satz von DISC -Audiospur verdichten (CDA) -Dateien, jede Datei mit Indexierungsinformationen, nicht Audiodaten. Dagegen jedoch jedoch Finder an Mac OS präsentiert den Inhalt der CD als tatsächliche Dateien mit der Dateien, mit dem Aiff-Extension, die direkt, zufällig und individuell durch Track kopiert werden kann, als ob es sich um tatsächliche Dateien handelt. In Wirklichkeit führt MACOS für den Benutzer seine eigenen nach Bedarfs-Rips im Hintergrund durch. Die kopierten Tracks sind auf dem Computer des Benutzers vollständig spielbar und bearbeitet.

In einem Prozess genannt Ripping, digitale Audioextraktionssoftware kann verwendet werden, um CD-DA-Audiodaten zu lesen und in Dateien zu speichern. Verbreitet Audiodateiformate Zu diesem Zweck einschließen Wave und AIFF, die einfach die LPCM -Daten mit einem kurzen vornehmen Header; Flac, Alac, und Windows Media audio verlustlos, die die LPCM -Daten auf eine Weise komprimieren, die den Raum speichert, aber ermöglicht, ohne Änderungen wiederhergestellt zu werden; und verschiedene Verlust, Wahrnehmungscodierung Formate wie MP3, AAC, und Opus, die die Audiodaten auf eine Weise ändern und komprimieren, die das Audio irreversibel verändert, aber die Merkmale des menschlichen Gehörs ausnutzen, um die Veränderungen schwer zu erkennen.

Formatvariationen

Aufzeichnungsverlage haben CDs erstellt, die gegen die verstoßen Rotes Buch Standard. Einige tun dies für den Zweck von Kopierpräventionmit Systemen wie Kopierenkontrolle. Einige tun dies für zusätzliche Funktionen wie z. Dualdisc, die sowohl eine CD -Schicht als auch eine DVD -Schicht enthält, wobei die CD -Schicht viel dünner ist, 0,9 mm, als von der benötigt Rotes Buch, was einen nominalen 1,2 mm, aber mindestens 1,1 mm vorsieht. Philips und viele andere Unternehmen haben erklärt, dass das, einschließlich des digitalen Audio-Logos für digitale DISC-Logo für solche nicht konformen Discs, eine Markenverletzung darstellen kann.

Super Audio -CD war ein 1999 veröffentlichter Standard, der darauf abzielte, eine bessere Audioqualität in CDs zu bieten. DVD -Audio entstanden ungefähr zur gleichen Zeit.[85] Das Format wurde für Audio mit höherer Treue ausgelegt. Es wendet eine höhere Stichprobenrate an und verwendet 650 nm Laser. Kein der beiden Format wurde weithin akzeptiert.

Kopierschutz Probleme

Hauptartikel: Verfassungsscheiben- und DVD -Kopierschutz

Es wurden Bewegungen von der Aufnahmeindustrie Um Audio -CDs (Compact Disc Digital Audio) auf dem Computer nicht spielbar zu machen CD-ROM Fahrt, um das Kopieren von Musik zu verhindern. Dies geschieht durch absichtliche Einführung von Fehlern in die Disc, dass die eingebetteten Schaltungen an den meisten eigenständigen Audio-Playern automatisch ausgleichen können, die jedoch CD-ROM-Laufwerke verwirren können. Verbraucherrechtsvertreter im Oktober 2001 haben darauf gedrängt, Warnschilder für Kompaktplatten zu verlangen Rotes Buch) Um Verbraucher zu informieren, welche Discs nicht voll zulassen faire Nutzung von ihrem Inhalt.

Im Jahr 2005, Sony BMG Musikunterhaltung wurde kritisiert, als ein Kopierschutzmechanismus als als bekannt ist Erweiterter Kopierschutz (XCP) verwendet für einige ihrer Audio-CDs automatisch und heimlich installierte Copy-Prevention-Software auf Computern (siehe Sony BMG Copy Protection Rootkit Skandal). Solche Discs dürfen nicht gesetzlich als CDS oder kompakte Discs bezeichnet werden, da sie das rote Buchstandard für CDs brechen, und Amazon.com beschreibt sie beispielsweise als "kopierte geschützte Discs" und nicht als "kompakte Discs" oder "CDs".

Siehe auch

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Externe Links