แผ่นซีดี

Question: แผ่นซีดีสามารถเก็บภาพและเสียงได้อย่างไร ?



แผ่นซีดี ย่อมาจาก คอมแพ็กดิสก์ (English: compact disc) คือแผ่นจานแสง หรือดิสก์แสงเก็บข้อมูลดิจิทัลต่าง ๆ ซึ่งเดิมพัฒนาสำหรับเก็บเสียงดิจิทัล ซีดีคือมาตราฐานรูปแบบการบันทึกเสียงทางการค้าในปัจจุบัน
ประวัติ
ในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1970 (ตรงกับ พ.ศ. 2513 ถึง 2522) นักวิจัยของบริษัทฟิลิปส์ ได้ใช้เทคโนโลยีของแผ่นเลเซอร์ดิสค์ มาทดลองสร้างแผ่นออฟติคอลสำหรับเก็บเสียงแต่เพียงอย่างเดียว โดยเริ่มแรกใช้วิธีการเข้ารหัสเสียงแบบ wideband FM และแบบ PCM ในระบบดิจิทัลในเวลาต่อมา ช่วงปลายทศวรรษ ฟิลิปส์ โซนี่ และบริษัทอื่น ๆ แสดงต้นแบบของแผ่นดิสค์ระบบเสียงดิจิตอล
ในปี พ.ศ. 2522 ฟิลิปส์ และ โซนี่ ตัดสินใจร่วมมือกัน จัดตั้งทีมวิศวกรร่วมซึ่งมีภารกิจออกแบบแผ่นดิสค์ระบบเสียงดิจิตอลแบบใหม่ สมาชิกที่สำคัญของทีมคือ Kees Immink และ Toshitada Doi หลังจากทดลองและถกเถียงกันหนึ่งปี ทีมงานได้ออกมาตรฐานเรดบุ๊ค ซึ่งเป็นมาตรฐานของคอมแพ็กดิสก์ ฝ่ายฟิลิปส์สนับสนุนในเรื่องกระบวนการผลิต โดยอาศัยเทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์ดิสค์ ฟิลิปส์ยังสนับสนุนวิธีการมอดูเลตแบบ EFM ซึ่งสามารถบันทึกเสียงได้มาก และทนต่อรอยขูดขีด หรือรอยนิ้วมือ ขณะที่โซนี่สนับสนุนวิธีรหัสแก้ข้อผิดพลาด (error correction) CIRC ในเอกสาร  ที่บอกเล่าโดยสมาชิกหนึ่งของทีม ให้ข้อมูลถึงที่มาของการตัดสินใจทางเทคนิคจำนวนมาก รวมถึงการเลือกของความถี่การสุ่ม ระยะเวลาในการเล่น และเส้นผ่าศูนย์กลางแผ่นดิสค์ ฟิลิปส์ได้บรรยายไว้ว่า คอมแพ็กดิสก์"ถูกประดิษฐ์ร่วมกันโดยกลุ่มคนมากมายทำงานร่วมกันเป็นทีม" ("invented collectively by a large group of people working as a team.")
คอมแพ็กดิสก์ออกวางตลาดในปลายปี พ.ศ. 2525 ในเอเซีย และต้นปีถัดมาในที่อื่น ๆ เหตุการณ์นี้มักถูกมองว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติเสียงดิจิตอล แผ่นดิสค์เสียงแบบใหม่นี้ได้รับการยอมรับและคำชื่นชมในคุณภาพเสียง จากเดิมที่ประดิษฐ์ขึ้นสำหรับบันทึกเสียง การใช้คอมแพ็กดิสก์ได้ขยายไปยังด้านอื่น ๆ สองปีต่อมา ใน พ.ศ. 2527 มีการออก แผ่นซีดีรอม (หน่วยความจำอ่านได้อย่างเดียว) ด้วยแผ่นแบบนี้เราสามารถเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์จำนวนมากได้ แผ่นซีดีที่ผู้ใช้สามารถเขียนเองได้ หรือ แผ่นซีดีอาร์ (CD-R) ก็ได้ปรากฏสู่สายตาต่อมาประมาณปี พ.ศ. 2533 และกลายเป็นมาตรฐานในการแลกเปลี่ยน จัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์และเพลงในปัจจุบัน ซีดีแบบต่าง ๆ ประสบความสำเร็จมาก โดยภายในปี พ.ศ. 2547 เพียงปีเดียวมีการจำหน่ายแผ่นซีดีเพลง ซีดีรอม ซีดีอาร์ ทั่วโลกกว่าสามหมื่นล้านแผ่น
รายละเอียดทางกายภาพ
แผ่นซีดีจะทำจากพลาสติกโพลีคาร์บอเนตที่มีความหนา 1.2 มิลลิเมตร (0.047 นิ้ว) และมีน้ำหนัก 15-20 กรัม
มาตรฐานคอมแพ็กดิสก์
ซีดีเสียง หรือ ซีดีเพลง หรือ ออดิโอซีดี (audio CD) เก็บสัญญาณเสียงในรูปแบบที่เป็นไปตามมาตรฐาน<b data-parsoid='{"dsr":[2772,2785,3,3]}'>เรดบุ๊ค (red book) ซีดีเสียงประกอบด้วยแทร็คสเตอริโอหลายแทร็ค ที่เก็บโดยการเข้ารหัสแบบ PCM ขนาด 16 บิตด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่าง 44.1kHz
คอมแพ็กดิสก์มาตรฐานมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 120 มิลลิเมตร แต่มีรุ่นขนาด 80 มิลลิเมตรอยู่ในรูปการ์ดขนาดเท่านามบัตรหรือเป็นรูปวงกลม แผ่นดิสค์ขนาด 120 มิลลิเมตร สามารถบันทึกเสียงได้ 74 นาที แต่มีรุ่นที่สามารถบันทึก 80 หรือ 90 นาทีด้วย แผ่นดิสค์ขนาด 80 มิลลิเมตร ใช้เป็นแผ่นซีดีซิงเกิล หรือใช้เป็นนามบัตรประชาสัมพันธ์ เก็บเสียงใช้เพียงแค่ 20 นาที
เทคโนโลยีคอมแพ็กดิสก์ ต่อมาปรับปรุงเป็นอุปกรณ์บันทึกข้อมูลที่เราเรียกว่าแผ่นซีดีรอม
การทำงานของ CD
ภายในซีดีรอมจะแบ่งเป็นแทร็กและเซ็กเตอร์เหมือนกับแผ่นดิสก์ แต่เซ็กเตอร์ในซีดีรอมจะมีขนาดเท่ากันทุกเซ็กเตอร์ ทำให้สามารถเก็บข้อมูลได้มากขึ้น เมื่อไดรฟ์ซีดีรอมเริ่มทำงานมอเตอร์จะเริ่มหมุนด้วยความเร็ว หลายค่า ทั้งนี้เพื่อให้อัตราเร็วในการอ่านข้อมูลจากซีดีรอมคงที่สม่ำเสมอทุกเซ็กเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นเซ็กเตอร์ ที่อยู่รอบนอกวงในก็ตาม จากนั้นแสงเลเซอร์จะฉายลงซีดีรอม โดยลำแสงจะถูกโฟกัสด้วยเลนส์ที่เคลื่อนตำแหน่งได้ โดยการทำงานของขดลวด ลำแสงเลเซอร์จะทะลุผ่านไปที่ซีดีรอมแล้วถูกสะท้อนกลับ ที่ผิวหน้าของซีดีรอมจะเป็น หลุมเป็นบ่อ ส่วนที่เป็นหลุมลงไปเรียก พิต สำหรับบริเวณที่ไม่มีการเจาะลึกลงไปเรียก "แลนด์" ผิวสองรูปแบบนี้เราใช้แทนการเก็บข้อมูลในรูปแบบของ 1 และ 0 แสงเมื่อถูกพิตจะกระจายไปไม่สะท้อนกลับ แต่เมื่อแสงถูกแลนด์จะสะท้อนกลับ ผ่านแท่งปริซึม จากนั้นหักเหผ่านแท่งปริซึมไปยังตัวตรวจจับแสงอีกที ทุกๆช่วงของลำแสงที่กระทบตัวตรวจจับแสงจะกำเนิดแรงดันไฟฟ้า หรือเกิด 1 และ 0 ที่ทำให้คอมพิวเตอร์    สามารถเข้าใจได้ ส่วนการบันทึกข้อมูลลงแผ่นซีดีรอมนั้นต้องใช้แสงเลเซอร์เช่นกัน โดยมีลำแสงเลเซอร์จากหัวบันทึกของเครื่อง บันทึกข้อมูลส่องไปกระทบพื้นผิวหน้าของแผ่น ถ้าส่องไปกระทบบริเวณใดจะทำให้บริเวณนั้นเป็นหลุมขนาดเล็ก บริเวณทีไม่ถูกบันทึกจะมีลักษณะเป็นพื้นเรียบสลับกันไปเรื่อยๆตลอดทั้งแผ่น 
แผ่นซีดีรอมเป็นสื่อในการเก็บข้อมูลแบบ<b data-parsoid='{"dsr":[4631,4645,3,3]}'>ออฟติคอล (Optical Storage) ใช้ลำแสงเลเซอร์ในการอ่านข้อมูล แผ่นซีดีรอม ทำมาจากแผ่นพลาสติกเคลือบด้วยอะลูมิเนียม เพื่อสะท้อนแสงเลเซอร์ที่ยิงมา เมื่อแสงเลเซอร์ที่ยิงมาสะท้อนกลับไป ที่ตัวอ่านข้อมูลที่เรียกว่า Photo Detector ก็อ่านข้อมูลที่ได้รับกลับมาว่าเป็นอะไร และส่งค่า 0 และ 1 กลับไปให้ซีพียู เพื่อนำไปประมวลผลต่อไป
เครื่องเล่นซีดี
ความเร็วของไดรฟ์ซีดีรอมมีหลายความเร็ว เช่น 2x 4x หรือ 16x เป็นต้น ซึ่งค่า 2x หมายถึงไดรฟ์ซีดีรอมมี ความเร็วในการหมุน 2 เท่า ไดรฟ์ตัวแรกที่เกิดขึ้นมามีความเร็ว 1x จะมีอัตราในการโอนถ่ายข้อมูล (Data Tranfer Rate) 150 KB ต่อวินาที ในปัจจุบันความเร็วในการอ่านซีดีรอมสูงสุดอยู่ที่ 52x 56x
หมวดหมู่:อุปกรณ์บันทึกข้อมูล
หมวดหมู่:สิ่งประดิษฐ์ของญี่ปุ่น