Płyty CD, DVD, Blue-Ray – jak powstały?

Wprowadzona do sprzedaży w 1982 r. płyta CD zmieniła na zawsze rynek muzyczny, filmowy i komputerowy. Idea odczytywania płyt za pomocą światła laserowego kiełkowała już w drugiej połowie lat 70. ubiegłego wieku. Pracowały nad nią dwa wielkie koncerny: Sony i Philips, które powołały w 1979 r. wspólną grupę konstruktorów i badaczy. Po roku opracowała ona tzw. czerwoną książeczkę – opis standardu CD nazwany tak żartobliwie w nawiązaniu do słynnego dzieła chińskiego przywódcy Mao Ze-donga.

Philips zajął się ogólnym procesem wytwarzania nowej płyty i technologią laserową, Sony zaś skupił się na metodach korekcji błędów zapisu i ochronie nośnika przed uszkodzeniami.

Rynkowy Big Bang

Po trzech latach eksperymentowania wielkiej drużyny inżynierskiej fascynująca nowinka znalazła się na rynku. W październiku 1982 r. zademonstrowano ją w Azji, skąd już na początku następnego roku trafiła do USA i potem do Europy. Przyjęcie było wręcz entuzjastyczne, sukces całkowity. Tak zaczęło się to, co potem historycy techniki nazwali Big Bangiem -Wielkim Wybuchem cyfrowej audiorewolucji.

Dlaczego Sony nawiązał współpracę akurat z Philipsem? Akio Morita, twórca i szef japońskiego koncernu, dążąc do wprowadzenia na rynek techniki rejestracji magnetowidowej chciał w latach 70. porozumieć się w sprawie przyjęcia wspólnego standardu z konkurentami zza Oceanu. Nie mógł tego uczynić w USA, bowiem tam obowiązywały skrupulatnie przestrzegane przepisy antytrustowe, wykluczające jakąkolwiek współpracę w tych sprawach. Morita wybrał więc europejskiego Philipsa, którego niezwykle szanował.

Dlaczego srebrzysty krążek ma akurat 12 cm średnicy?

Otóż wstępnie myślano o 12-calowej (tyle miały używane wówczas powszechnie płyty winylowe). Jednakże tak wielka płyta mieściłaby aż 12 godz. muzyki, co nie miałoby sensu z handlowego punktu widzenia. Anegdota mówi, że o rozmiarze płyty CD zadecydowała żona szefa koncernu Sony, wielka miłośniczka Beethovena, którego IX Symfonia trwa 74 min i przy ówczesnej technice można ją było zapisać w całości właśnie na 12-centymetrowym krążku. Prawdopodobnie jednak przyjęto po prostu sugestię firmy Polygram, by na płycie zmieścić mniej więcej tyle, co na ówczesnych kasetach magnetofonowych.

Budowa płyty kompaktowej, CD

Gdybyśmy obejrzeli płytę kompaktową w dużym powiększeniu, zobaczylibyśmy na niej długą spiralę złożoną z mikroskopijnych wgłębień (gdyby ją wyprostować – miałaby ok. 5 km). Każdy taki dołek ma 0,5 pm (0,0005 mm) szerokości, 125 nm (0,000125 mm) głębokości i długość 0,83-3,56 pm (0,00083-0,00356 mm). Wgłębienia są w płycie tłoczone mechanicznie i pokrywane cieniutką warstwą aluminium lub srebra (rzadziej złota), na którą nakłada się potem jeszcze ochronną warstwę polimeru.

Jak odczytywany jest zapis na płycie CD?

Płyta CD oświetlana jest promieniem lasera. Ów laser to zazwyczaj specjalna dioda dająca czerwone światło o długości 780 nm (0,00078 mm). Wiązka laserowa po przetworzeniu przez urządzenia polaryzujące trafia w płytę i w różny sposób się od niej odbija-inaczej od gładkiej płaszczyzny i od wyciśniętego w niej dołka. Fotodetektor analizuje odbitą wiązkę światła i odebrany w ten sposób sygnał jest potem zamieniany na ciąg zer i jedynek. Z nich właśnie komputer buduje dźwięki lub obrazy.

Promień lasera musi niezwykle precyzyjnie wędrować po uformowanej na dysku spirali złożonej z wgłębień. Nie wchodzą tu w rachubę żadne rozwiązania mechaniczne w rodzaju stosowanych niegdyś w gramofonach, gdy igła była prowadzona w rowku płyty jak biegacz narciarski jadący wyżłobionymi przez poprzedników koleinami. Przesuwanie promienia zapewnia specjalne urządzenie optyczno-elektroniczne.

Matka, ojciec i synowie

Zaczyna się od stworzenia magnetofonowej tzw. taśmy-matki z nagraniem (identycznej jak ta, której używano przy produkcji dawnych krążków winylowych i kaset) i szklanego wzorca -niezwykle gładkiego krążka o średnicy ok. 24 cm pokrytego warstwą światłoczułą. W tej warstwie naświetla się dane właśnie w postaci ciągu mikroskopijnych plamek odpowiadających zapisowi cyfrowemu utworu muzycznego; oczywiście ów zapis powstaje na ogół w wyniku odpowiedniego przetworzenia zapisu analogowego. Naświetloną płytę wytrawia się chemicznie i uzyskuje w ten sposób wspomniane dołki. Taki wzorzec po bardzo dokładnym sprawdzeniu napyla się srebrem lub niklem.

Teraz następuje etap elektroformowania, przypominający zdejmowanie maski pośmiertnej. Powstaje w ten sposób lustrzane odbicie wzorca, nazywane w fachowym języku „ojcem”. Kolejna operacja to powtórzenie tego samego procesu na „ojcu”. Tak uzyskane kopie robocze nazywane są „matkami”. Dalej proces znowu się powtarza – „matka” płodzi wtedy kilku „synów”. Ci „synowie” wykonani z twardego materiału są dopiero właściwymi matrycami do seryjnego tłoczenia poliwęglanowych płyt o grubości 1,2 mm. To nie koniec: płytę trzeba jeszcze pokryć odblaskową warstwą srebra albo aluminium, na którą nakłada się z kolei cieniutką warstwę ochronną z nitrocelulozy lub akrylu. Teraz tylko nadruk etykiety, kopertowanie i płyta trafia do sprzedaży.

Aż dziwne, że tak skomplikowany proces jest dziś tak tani, że pojedynczy krążek opłaca się sprzedawać po kilkadziesiąt groszy. Dzięki temu płyta kompaktowa wpłynęła nie tylko na rynek muzyczny, ale także na szeroko rozumiane media: dzięki powszechnie dostępnemu kinu domowemu i nagrywarkom zmienił się poważnie sposób odbioru telewizji, dystrybucji filmów, muzyki, programów komputerowych, gier.

Płyty DVD i inne

Płyta kompaktowa wymyślona dla rynku muzycznego szybko okazała się wręcz idealnym nośnikiem do przechowywania i przenoszenia także innych danych, niekoniecznie dźwiękowych, w tym wideo oraz wszelkich danych liczbowych i tekstowych. W 1985 r. pojawiły się więc komputerowe stacje CD-ROM (ang. Compact DiscRead – Only Memory – tylko do odczytu). Te nowe wynalazki też powstały w wyniku współpracy Sony i Philipsa.

Teraz już każdy mógł sobie sporządzić własne magazyny danych – dużo poręczniejsze i pojemniejsze od niewielkich i zawodnych dyskietek; przypomnijmy, że typowa dyskietka mieściła 1,44 MB danych, płyta CD zaś nawet 700 MB. Rozwiązana została w zasadzie ważna kwestia sporządzania kopii zapasowych danych. Z drugiej strony otworzyło to także zupełnie nowe perspektywy przed producentami oprogramowania, którzy mogli przestać myśleć o tym, by programy miały jak najmniejszą objętość. Oprogramowanie mogło więc zawierać nowe funkcje, dotychczas z braku miejsca niewłączane do podstawowego pakietu.

Płyty CD-RW

Pięć lat później komputery umiały już nie tylko czytać z nowego nośnika, ale i zapisywać na nim dane – powstały bowiem płyty zapisywalne CD-RW (ang. Compact Disc – Rewritable). Różniły się od poprzedniczek tym, że można było na jednej płycie zapisywać dane nawet do 1000 razy. Po nich z kolei pojawiła się płyta DVD (ang. Digital Versatile Disc –cyfrowy dysk ogólnego przeznaczenia): standard zapisu danych na nośniku podobnym do CD-ROM, lecz o znacznie większej pojemności uzyskanej dzięki zwiększeniu gęstości zapisu.

Było to możliwe dzięki zastosowaniu laserów o krótszej długości fali. I znów – tak jak płytę CD tworzono z myślą o muzyce, tak DVD zaprojektowano do cyfrowego zapisu materiałów wideo i filmów; chodziło o to, by na płycie mieścił się typowy film. Nowy format okazał się błogosławieństwem także dla przemysłu komputerowego.

Pojemność płyty DVD

Na płytach DVD też można zapisywać dane w dwóch nałożonych na siebie warstwach. Górna jest półprzezroczysta, a promień lasera – zależnie od długości fali i kąta jego padania – może czytać informacje zapisane na obu warstwach. Są też krążki DVD o obustronnym zapisie, co zwiększa ich pojemność nawet do ponad 17 GB. Oczywiście także w wypadku DVD mamy odmiany płyt zapisywalnych wielokrotnie.

Następcą DVD został kolejny format zapisu optycznego opracowany tym razem przez firmy Toshiba, NEC i Memory-Tech. Podobny do płyt DVD, jednak znacznie pojemniejszy dzięki zastosowaniu niebieskiego lasera, otrzymał nazwę HD DVD. Pozwala na przechowanie nawet 60 GB informacji. Zwróćmy uwagę, że 15 GB wystarcza do zapisania przeciętnego filmu w rozdzielczości HD TV czyli z wiernością szczegółów, o których jeszcze kilka lat temu można było tylko marzyć!

Teraz Blue-ray

Konkurentem dla standardu HD DVD są płyty Blu-ray. Opracowany przez Blu-ray Disc Association (BDA) system, wykorzystujący także niebieski laser, umożliwia tworzenie płyt o pojemności wręcz monstrualnej: obecnie standardowa dwuwarstwowa płyta mieści 50 GB, zaś firma TDK stworzyła 6-warstwowy nośnik o pojemności 150 GB.

Cały księgozbiór intelektualisty zmieści się na jednym krążku, jedna płyta włożona do kamery wideo pozwoli nagrywać – bez wyjmowania – wydarzenia z wielu lat ludzkiego życia; realizator telewizyjny będzie miał „pod palcem” zasoby nagrań wideo na każdą okazję, które mu momentalnie posortuje i dostarczy komputer; telewidz wreszcie będzie mógł oglądać programy z wyciętymi reklamami i o takiej porze, która mu odpowiada.

Pierwsza płyta kompaktowa zmieniła świat, ale wyobrażenie sobie, jaki wpływ na naszą cywilizację mają i będą mieć jej następcy, przyprawia o zawrót głowy.

Porównywarka cen sprzętu RTV