CD

CD (inglise keeles "compact disc") on andmekandjana kasutatav optiline ketas.
CD töötati algselt välja ainult helisalvestuseks, kuid hiljem lisati muude andmetüüpide salvestamise võimalus. Seejuures arvestati CD väljatöötamisel, et CD-le saaks võimalikult kvaliteetselt jäädvustada kogu inimkõrvale kuuldava helispektri, erinevalt vinüülplaatidest, kus see alati pole tagatud.
Heli-CD-d on müügil alates 1982. aasta oktoobrist. Kui veel 2000. aastatel olid need peamiseks viisiks helisalvestiste müügil ja andmete salvestamisel, siis hiljem on need hakanud asenduma muud liiki digitaalse säilitamise vahenditega, näiteks välkmälu seadmete või DVD-ga. Heli-CD-de müük oli kümnendi lõpuks võrreldes nende kõrgajaga aastal 2000 vähenenud 50%. 2014. aastal ületas aga digitaalse muusika müük käibelt esimest korda muusika müüki füüsilistel andmekandjatel.
Standardne CD on 120 mm läbimõõduga ja võimaldab salvestada kuni 80 minutit pakkimata heli. Standardi järgi teeb see 682 MB ehk 650 MiB andmeid, standardist tihedama kirjutamisastmega on võimalik saavutada ka 700 MiB. Mini CD on läbimõõduga 60–80 mm ja mahutavad kuni 24 minutit heli, kuid neid kasutatakse üldiselt vähe, enamasti draiverite hoidmiseks.
Tehnoloogiat arendati edasi ning loodi CD-ROM andmete hoidmiseks, CD-R ühekordseks heli ja andmete kirjutamiseks, ülekirjutatav CD-RW, Video Compact Disc (VCD), Super Video Compact Disc (SVCD), PhotoCD, PictureCD ja Enhanced CD. CD-ROM ja CD-R on olnud arvutitööstuses laialt kasutusel. Näiteks 2004. aastal ulatus maailmas heli-CD-de, CD-ROM-ide ja CD-R-ide müük 30 miljonini ning aastaks 2007 müüdi juba 200 miljonit CD-d.
Ajalugu.
CD-d, täpsemalt CD-DA-d ehk audio-CD-d ehk heli-CD-d tutvustati esimest korda 1976. aasta septembris alternatiivina vinüülplaadile ja helikassetile. CD arendajad olid Sony ja Philips. 1984. aastal arendati tehnoloogiat edasi ja loodi CD-ROM andmete hoidmiseks. Sellest ajast alates on CD olnud üks kõige populaarsemaid muusika kuulamise ja andmete salvestamise viise ajaloos.
Esimene test-CD pressiti Saksamaal Hannoveris. See sisaldas Richard Straussi sümfooniat "Eine Alpensinfonie", mida esitas Berliini Filharmoonia Orkester. CD esimene avalik demonstratsioon oli BBC saates "Tomorrow's World". 2. märtsil 1983 tulid CD-d turule USA-s. Uus heliplaat võeti innukalt vastu, hinna langedes kasvas CD populaarsus veelgi.
CD-s nähti algselt ainult vinüülplaatide asendajat muusika esitamisel. 1985. aasta juunis tutvustati arvutis loetavat CD-ROM-i. 1990. aastal toodi turule CD-R, mis võimaldas kasutajatel CD-plaadile andmeid kirjutada. Esimese CD-R-i tootis Jaapani ettevõte Taiyo Yuden Co., Ltd..
Tehnoloogia.
CD on valmistatud 1,2 mm paksusest peaaegu puhtast polükarbonaadist ja kaalub 15–20 grammi. Standardne CD-plaat on 120 mm läbimõõduga ja selle keskel oleva augu läbimõõt on 15 mm.
Keskmest alates on plaadi alad järgmised:
Et keskmine kiht hakkaks peegeldama, kantakse sellele õhuke kiht alumiiniumit, harva ka kulda. Metalli kaitseb õhuke lakikiht. Etikett ja kaunistused trükitakse otse lakikihile (inglise keeles "label").
CD andmed kirjutatakse süvenditesse, mida tuntakse ingliskeelse terminiga "pit". Need on andmeradade lohud, mis on kodeeritud polükarbonaadist radadele valatud kihile. Lohkudevahelist ala nimetatakse põhipinnaks (ingl. "land"). Lohkude pikkus on 0,83–3,3 μm. Salvestusradade (lohkude) vahekaugus on 1,6 μm. Andmeradade lohkude sügavus on 125 nm. Andmete lugemiseks kasutatakse laserit lainepikkusega 780 nm.
Andmete salvestamiseks esitatakse need kahendkoodis baitidena. Selleks kasutatakse NRZI (Non-Return-to-Zero Inverted) kodeeringut. Põhipind tähistab algset loogilise nulli salvestist, üleminekud lohkudele aga loogilisi ühtesid. Kuna kaht ühte ei saa üksteise järele salvestada, siis kasutatakse kodeerimisviisi EFM (Eight to Fourteen Modulation). See tähendab, et kõik 8-bitised baidid teisendatakse 14-bitiseks koodiks, millega on tagatud, et kunagi ei esine kõrvuti kaht loogilist ühte. Juhuks kui üks bait lõppeb ja järgmine algab ühega lisatakse iga kahe baidi vahele kolm täiendavat nulli – seega vajatakse kokku 17 bitti.
CD-de eest tuleb hoolitseda nagu fotonegatiivide eest. CD on optiline seade ja selle seisund halveneb, kui optiline kiht on määrdunud või kriimustatud. Kuigi andmeid loetakse alt, on selle andmelohud palju lähemad pealmisele kihile. Kõva ja/või terava kirjutusvahendiga pealmisele kihile kirjutamine võib plaati kahjustada. Isegi markeri kasutamisel tuleb ettevaatlik olla, kuna markeri tindis võib leiduda CD lakikihti kahjustavaid aineid.
Vormingud.
Compact Disk Digital Audio (CD-DA).
Heli-CD (ametlikult "Compact Disc Digital Audio" või CD-DA) on kirjeldatud dokumendis, mille on loonud vormingu loojad Sony ja Philips aastal 1980. Kõnekeeles tuntakse seda dokumenti kaane värvide järgi ka punase raamatuna ja selles kirjeldatud vorminguid punase raamatu vormingutena ning neid kasutavad kõik CD-plaadid. Ülejäänud CD-DA järel välja töötatud standardid kasutavad sama spetsifikatsiooni ja lugemismeetodit.
CD-Text.
CD-Text on punase raamatu lisa, mis lubab heli-CD-le talletada tekstina lisateavet, näiteks albumi, laulu või artisti nime. See salvestatakse "lead-in"-alasse, kus on umbes 5 kB vaba ruumi, või alamkoodi kanalisse R kuni W, milles on ruumi kuni 31 MB.
CD + Graphics.
Compact Disc + Graphics (CD+G) on spetsiaalne heli-CD-plaat, mis sisaldab lisaks helile graafilisi andmeid. Plaati saab esitada tavalise CD-mängijaga, kuid kui esitada seda CD+G mängijaga, saab väljastada ka graafilisi andmeid. Tavaliselt on need mängijad ühendatud teleri või arvuti kuvariga. Enamasti kasutatakse selliseid plaate esitava laulu sõnade kuvamiseks teleris, näiteks karaoke laulmisel.
Video Compact Disc.
Video Compact Disc ehk Video CD ehk VCD on standard videote salvestamiseks CD-le. Neid saab esitada VCD-mängijates, enamikus moodsates DVD-mängijates, arvutites ja mõnes mängukonsoolis. VCD standardi töötasid 1993. aastal välja Sony, Philips, Matsushita ja JVC nn valges raamatus. Sellise plaadi üldine video kvaliteet on võrreldav VHS-i omaga. Kodeeringuna kasutatakse MPEG-1 video + audio. Sellise plaadi mahutavus on kuni 800 MB.
Võrreldes DVD-ga on VCD-plaadid odavamad ja neil puuduvad piirkonnakoodid. Seevastu on nende mahutavus ja kvaliteet viletsamad. VCD-plaadid ei ole kogunud suurt populaarsust.
CD-R.
CD-R ehk Compact Disc-Recordable on CD, millele saab andmeid kirjutada, kasutades selleks kettaseadet. CD-R-i töötasid välja Philips ja Sony. CD-R kasutab niinimetatud oranži raamatu standardit, lubades kasutajal plaadile salvestada heli, videot, pilte ja muid faile. Lisaks standardsetele CD kihtidele sisaldab CD-R valgustundlike värvide kihti, mille värve laser kirjutades muudab, et need oleksid tavalistele optilise ketta seadmetele loetavad. Esimestel CD-R-idel kasutati värvikihis tsüaniini. CD-R kasutab WORM-põhimõtet: Write Once Read Many.
CD-R-salvestised on mõeldud kestma igavesti ehk neid ei saa üle kirjutada. Siiski võivad aja jooksul plaadi värvikihi füüsilised omadused muutuda, põhjustades lugemisvigu ja andmekadu. Plaadi prognoositav kasutusiga on 20–100 aastat, kuid testid on näidanud, et plaadid võivad isegi normaalsetel hoiustamistingimustel muutuda loetamatuks ka pooleteise aastaga.
CD-RW.
CD-RW on korduvkirjutatav CD, mis kasutab värvikihi asemel metallisulamit. CD-RW andmekihi pind koosneb erilistest keemilistest ühenditest, mis võivad sõltuvalt temperatuurist oma olekut korduvalt muuta ja säilitada. Materjali ühe temperatuuriga kuumutamisel ja seejärel jahutamisel aine kristalliseerub ning teise temperatuuriga kuumutades võtab aine mittekristalliseerunud oleku. Kui aine on kristalliseerunud, peegeldab ta rohkem valgust kui mittekristalliseerunult, seega saab kristalliseerunud pinda kasutada põhipinnana ("land") ja mittekristalliseerunud kohta lohuna ("pit"). Seega peab CD-RW seade kasutama korduvkirjutamisel kahte erinevat laserikiire võimsust. Lugemiskiirust see ei mõjuta.
CD-ROM.
Kuigi CD-ROM on identne CD-DA-ga, lubab CD-ROM lisaks helile ka andmeid salvestada. CD-ROM-seadmetel on lisaks heli-CD lugemise omadustele välja töötatud tõhusam veadetektor, kuna erinevalt helifailidest, kus väike viga ei pruugi olla märgatav, võib viga andmefailides tähendada olulise info puudumist.