CD-levy
Fyysinen rakenne

CD muodostuu 1,2 millimetriä paksusta ruiskuvaletusta polykarbonaattilevystä, joka on päällystetty ohuella alumiinikerroksella. Alumiinin päällä on suojaava lakkakerros, johon voi myös painaa levyn etiketin, tyypillisesti silkkipaino- tai offset-menetelmällä.
CD:itä valmistetaan eri kokoisina, mutta yleisin koko on halkaisijaltaan 120 millimetriä, joka antaa norminmukaisesti 74 minuutin tallennustilan äänelle ja 650 megatavun tilan datalle. Käytännössä CD:n reaalinen tallennuskapasiteetti on kasvanut 700 megatavuun tallennustekniikan kehittyessä. Tämä merkitsee 80 minuutin tallennustilaa äänelle. Nykyään on saatavilla myös 800 Mt:n (90 min) ja jopa 900 Mt:n (100 min) levyjä, mutta nämä vaativat standarditoleranssien hyväksikäyttöä. Sen takia ne eivät välttämättä toimi kunnolla varsinkaan vanhemmissa CD-soittimissa tai asemissa, joten ”normaalien” 700 megatavun levyjen käyttö on kaikkein varminta. 1980-luvulla julkaistiin joitakin alun perin tupla-LP:nä ilmestyneitä levyjä noin 70 minuutin pituisina yhden CD:n versioina, joista oli pudotettu osa materiaalista pois.
Tavanomaisen 120 millimetrin kokoisen levyn rinnalle kehitettiin halkaisijaltaan 80 millimetrin kokoinen ”Mini-CD”, jolle mahtuu enimmillään dataa 210 megatavua ja ääntä 24 minuuttia. Tätä oli alun perin tarkoitus käyttää 7″ vinyylilevyn tavoin singlejulkaisuissa, mutta tämän sijaan ne julkaistiinkin usein "Maxi-Singleinä", tutummassa 12 cm koossa. Nykyään 8 cm levyä on myös käytetty usein tietotekniikan puolella; laitteiden valmistajat ovat toimittaneet komponenttien (lisäkortit yms.) mukana ajureita sekä muita asennustiedostoja tallennettuna 8 cm:n levylle.
Muita harvinaisempia levytyyppejä ovat eri muotoiset (ja kokoiset) levyt, joiden toimivuus eri soittimissa ei ole taattu. Esimerkiksi autosoittimilla ja muilla kelkattomilla soittimilla levynlatauksessa voi olla ongelmia. Näiden levyjen kapasiteetti vaihtelee koon ja muodon mukaan. Yleisin malli lienee käyntikortin muotoinen levy, joka on saatavilla myös poltettavana versiona.
CD:lle tieto tallennetaan pitkään, spiraalimaiseen nystyräjonoon (lukupuolelta nähtynä), joka kiertää levyn sisäreunasta ulkoreunaan. Ura sisältää noin 125 nanometriä korkeita ja 500 nanometriä leveitä kohoumia, joihin tieto tallennetaan binäärisenä. Nystyrät luetaan aallonpituudeltaan 780-nanometrisellä puolijohdelaserilla pohjalla olevan polykarbonaattikerroksen läpi. Korkeusero aiheuttaa nystyrästä ja sitä ympäröivästä levystä heijastuvien säteiden välille vaihe-eron, jonka soittimen elektroniikka havaitsee.
Levyn luku perustuu vakionopeudella tapahtuvaan heijastusmuutoksen tunnistukseen: kunkin nystyrän alku ja loppureuna edustaa ykköstä. Harjanteessa lukusäteen heijastus on huono, tasaisella osuudella heijastus on suuri, näiden kestot edustavat peräkkäisiä nollia aikajanalla. Nystyrän tai tasangon pituus siis määrää peräkkäisten nollien lukumäärän.
Levyä koodattaessa kukin kahdeksan bitin datatavu muunnetaan EFM-modulaatiolla (Eight-to-Fourteen Modulation) 14 bitin pituiseksi koodiksi, jossa kahden ykkösen välissä on vähintään kaksi ja enintään kymmenen nollaa. Lisäksi kooditavut erotetaan toisistaan kolmen bitin liitossanalla. Liitossanalla varmistetaan, ettei peräkkäisten kooditavujen nollien lukumäärä ylitä kymmentä. Yhtä liitosbittiä käytetään tarvittaessa käännösbittinä, jolla datavirran vaihe käännetään DC-komponentin kumuloitumisen estämiseksi. 8-bittisen tavun tallentamiseen käytetty tila vaatii 17 bittiä.
Toistettaessa yksittäisten bittivirheiden korjaus tapahtuu reaaliaikaisesti ristiin lomitetulla Reed-Solomon-virheenkorjausmenetelmällä (Cross Interleaved Reed-Solomon Code – CIRC).
Lukunopeuskerroin 1 vastaa 75 datalohkon lukua sekunnissa, ja se on nykyään oletuksena käytössä vain Audio-CD-soittimissa. Muita aliformaatteja tukevat laitteet käyttävät yleensä suurempaa kerrointa, jopa 72 (Kenwoodin kolmen lukupään CD-asema vuodelta 2000).
Yksi fyysinen datalohko levyllä on 2 560 tavua.
CD-ROM ja sen johdokset käyttävät joka lohkosta vain 2 048 tavua käyttäjälle näkyvään dataan, loput 512 tavua käytetään muun muassa virheenkorjaukseen.
Audio-CD:llä ”käyttäjän dataa” on 2 352 tavua lohkolla.
Tehdastekoiset CD:t eroavat suuresti CD-R-levyistä. Tehdasvalmisteiset CD:t valmistetaan valamalla, ja data on niissä fyysisesti levyn (etiketti)pinnan kuoppina. Poltettavien levyjen lukupinta on tasainen, ja niiden heijastusmuutokset saadaan aikaan pinnan heijastusominaisuuksia käsittelemällä. Koska kyseessä on lämpökemiallinen reaktio, ei poltettaville levyille voida taata samaa säilyvyyttä kuin tehdasvalmisteisille CD-levyille.