Добрый день, друзья!
Сегодня мы с вами поговорим о самых, пожалуй, распространенных носителях информации – CD и DVD дисках .
Как известно, - это машина, в которой циркулируют потоки информации.
И такая информация нуждается в носителе. Основной носитель - это винчестер (жесткий диск). Но он спрятан в недрах компьютера.
В наше время, когда скорость обмена информацией возрастает, должны быть и другие носители информации — с быстрым и удобным доступом. И такие носители существуют - это флэш-накопители («флэшки»), CD, DVD, Blu-ray диски.
Диск можно быстро вставить в привод (не разбирая компьютер), записать на него информацию и хранить ее. В настоящее время появилась альтернатива таким носителям – всякого рода облачные сервисы хранения данных, но списывать их со счета преждевременно. Остановимся чуть более подробно на CD и DVD.
Как устроены CD и DVD
CD (Compact Disc) - это диск из пластика толщиной 1,2 мм с центрирующим отверстием посредине. Информация может располагаться на одной или обеих (в DVD) сторонах диска. Информационная сторона представляет собой одну длинную спиральную канавку , начинающуюся от центра.Считывание информации производится маломощным лазером . Как известно, все многообразие информационного потока обеспечивается посредством квантов (битов) информации, каждый из которых может значение 0 или 1. 0 можно трактовать как отсутствие сигнала, 1 - его наличие.
На дне информационной канавки диска располагаются чередующиеся выступы (площадки) и впадины.
Лазерный луч, непрерывно отражаясь от выступов и впадин канавки, попадает через оптическую систему в приемник. С терминами «выступ» и «впадина» существует некоторая путаница. Если смотреть на диск сверху (с той стороны, где бумажная наклейка), то это будет впадина.
Но считывание происходит с нижней (информационной) части диска, поэтом для лазерного луча это будет выступ. При отражении от выступа длина хода волны луча лазера получается меньшей - на половину длины волны. Поэтому волна гасится, что эквивалентно отсутствию сигнала.
Переход от площадки к выступу и наоборот трактуется как 1.
Если такого перехода (в течение некоторого времени) не происходит, то это трактуется как 0.
DVD (Digital Versatile Disc , универсальный цифровой диск) устроен аналогичным образом, но шаг канавки у него меньше (0,7 мкм), длина и высота выступов также меньше. Поэтому при одинаковом диаметре диска на него можно записать больше информации.
Информационные диски, производящиеся массовыми тиражами, изготавливают штамповкой из поликарбоната с помощью металлической матрицы. На ту сторону, где канавки, наносится светоотражающий слой из алюминия. Затем на эту поверхность наносится тонкий слой лака и наклеивается бумажная этикетка. Емкость DVD - 4,7 Gb.
Двухслойные и двухсторонние DVD
Существуют двухслойные DVD,в которых два идентичных диска с канавками.
В таких случаях на ближний к лазеру диск наносят полупрозрачное золотое покрытие (со стороны канавок), так что луч может проходить через него и считывать данные с «дальнего» слоя.
Для устойчивого считывания канавки в двухслойных дисках сделаны шире , чем в однослойных, поэтому емкость диска равна 8,5 Gb (а не 9,4 Gb, как это можно было предположить). Переход на «ближний» или «дальний» диск в двухслойных дисках осуществляется изменением фокусировки луча лазера.
Ввиду того, что площадки и выступы в DVD меньше, чем в CD, лазер DVD работает на меньшей длине волны (в CD длина волны - 780 нм, в DVD - 650 нм). Существуют и двухсторонние DVD, каждая сторона которых может состоять из одного или двух дисков с канавками. Таким образом, максимальная емкость DVD может быть равной 17 Gb. Отдельные диски с канавками (как в односторонних, так и в двухсторонних дисках) склеивают в одно целое.
Однократно записываемые диски
Существуют также однократно записываемые диски CD-R
и DVD-R
(R – recordable, записываемые). Для DVD существует несколько разновидностей записываемых дисков - из-за того, что разработкой стандартов записи занималось несколько фирм.
Не будем сейчас вникать в скучные и сухие подробности и конкретизировать отличия одного стандарта от другого.
Записываемые диски похожи, естественно, по строению на штампованные, но канавка содержит в себе один длинный выступ (со стороны лазера) по всей длине канавки, без впадин. Отличие еще в том, что пред нанесением светоотражающего покрытия на диск со стороны канавки наносится тонкий слой прозрачного лака.
При записи информации ток лазера увеличивается, его луч нагревает слой лака до температуры 250 — 300 0С. Лак выгорает и становится непрозрачным. Эта операция называется еще «прожигом » . Никакого дыма при этом, естественно, нет! Но, если посмотреть на диск со стороны записи в отраженном свете, можно отличить записанную и свободную от записи зоны.
При считывании информации луч отражается от светоотражающего слоя в тех местах, где лак не был выжжен. Где лак был выжжен, отражения луча не происходит.
Многократно записываемые диски
Существуют еще многократно перезаписываемые диски CD-RW, DVD-RW (RW – rewritable, перезаписываемые). В таких дисках на сторону, где расположена канавка вместо слоя прозрачного лака наносится тонкая пленка металлического сплава, который может изменять свое фазовое состояние под влиянием нагрева. Сплав может находиться в двух состояниях - в кристаллическом и в аморфном .
При этом коэффициенты отражения для разных состояний отличны. В исходном (незаписанном) состоянии пленка сплава находится в кристаллическом состоянии и обладает некоторым коэффициентом отражения. При записи луч лазера нагревает пленку сплава до температуры 500 - 700 градусов, сплав в этих местах плавится и переходит в аморфное состояние.
При этом коэффициент отражения сильно уменьшается, и это воспринимается схемой считывания как отсутствие сигнала. Стереть данные можно, если перевести пленку сплава вновь в кристаллическое состояние. Для этого ее нагревают тем же лучом лазера до температуры 200 градусов. Этого недостаточно для плавления, но достаточно для размягчения.
При последующем охлаждении происходит переход из аморфного в кристаллическое состояние. Стирание данных происходит во время перезаписи дисков. При этом луч лазера генерирует импульсы разной мощности, создавая области с кристаллической и аморфной структурой.
Цифровые данные на диск записаны в избыточном коде .
Это необходимо для коррекции ошибок, которые будут всегда, хотя бы из-за того, что поверхность диска царапаются. Поэтому с дисками надо обращаться осторожно и брать их только за внешние края. Отпечатки пальцев на информационной стороне могут привести к ошибкам считывания. Из-за этого диск будет считываться дольше, чем мог бы или «подтормаживать».
Если на диске много царапин, диск тоже будет долго считываться (если считается вообще). Скорость считывания дефектного диска может зависеть от конкретной модели привода (от микропрограммы, «зашитой» в нем).
Как вынуть диск из неисправного привода?
В заключение упомянем об одной полезной мелочи. Иногда привод DVD отказывает «прямо на глазах», и диск остается в нем.
В таких случаях при нажатии на кнопку извлечения диска никаких действий не происходит. Достать диск можно, разобрав привод. Но это долго и хлопотно! Для таких экстренных случаев существует небольшое отверстие на передней панели привода.
Чтобы извлечь диск, надо вставить в это отверстие металлическую шпильку (можно распрямить скрепку) до упора и слегка нажать.
При этом подвижная часть привода слегка выедет. После этого можно вручную выдвинуть ее до обычного открытого состоянии и извлечь диск. А вы думали, что это дырка для вентиляции?
Вот и все на сегодня, уважаемые читатели.
С вами был Vsbot.
Всего наилучшего!
Любое воспроизводящее звук устройство само по себе является бесполезным набором деталей, если не дополняется сменными носителями с записями. Фонограф Эдисона проигрывал валики, граммофон и патефон пластинки, магнитофон бобины и кассеты. Претензии ко всем этим носителям предъявлялись одни и те же: они недостаточно удобны и недолговечны, объем записываемой информации слишком мал, а качество звучания далеко от совершенства. Пользователь устроен так, что никогда не бывает удовлетворен имеющимся, хотя каждый новый звуконоситель по всем показателям превосходил предыдущий.
В конце 70-х годов прошлого века едва ли ни каждый уважающий себя стационарный кассетный магнитофон имел приставку для проигрывания виниловых пластинок. Казалось, что дальнейшее развитие этих двух видов звуконосителей будет идти параллельным курсом, но, как выяснилось, и те и другие ожидала судьба валиков Эдисона будущее было за цифровыми технологиями, связанными с переводом звука в двоичный компьютерный код.
Оптико-цифровая система записи была запатентована еще в 1970 г., за десять лет до официального изобретения компакт-дисков. В 1965 г. американский физик Джеймс Рассел, сотрудник института Battelle Memorial, начал эксперименты, связанные с разработкой более совершенной системы звукозаписи. Рассел был страстным меломаном, и его очень огорчало, что качество звука на виниловых пластинках при многократном проигрывании сильно ухудшается. Пытаясь усовершенствовать звукосниматели, он пришел к выводу, что нужна принципиально иная технология как записи, так и воспроизведения звука.
Расселу приходилось иметь дело с цифровой записью данных как на перфокарте, так и на магнитной ленте, но он решил, что оптимальным будет использование света. Ему дали разрешение работать в лаборатории над специальным проектом, связанным с переводом аналогового сигнала в цифровой. Рассел нашел способ записывать данные на жесткий фоточувствительный диск, нанося на него точечные углубления около микрона в диаметре. Луч лазера считывал этот двоичный код, а компьютер переводил его в электронный сигнал.
Получив патент, Рассел продолжил работу над своей системой, пытаясь расширить возможность ее применения для любого вида данных, а заодно искал инвестора для промышленного использования. В 1971 г. бизнесмен Эли Джекобе основал корпорацию Optical Recording и пригласил Рассела в команду, которая должна была разработать видеодиск: на него планировалось записывать телевизионные программы и продавать, рассылая по почте. Через три года на выставке в Чикаго компания представила первое оптико-цифровое устройство для записи и воспроизведения, которое переводило цветное изображение в цифровой сигнал, но инвесторов оно не заинтересовало.
В 1975 г. лабораторию Рассела посетили представители голландской компании Royal Philips Electronics, отозвавшиеся о его работе не лучшим образом. По их мнению, оптико-цифровой диск можно было использовать только для записи данных, но не для аудио- или видеозаписей. Однако спустя некоторое время Philips продемонстрировала свой компакт-диск, который мало чем отличался от изобретения Рассела. Справедливости ради надо сказать, что голландские специалисты начали осваивать лазерные технологии еще в начале 1960-х годов, но пошли по пути записи и воспроизведения аналогового сигнала. Идея стеклянного компакт-диска была предложена в 1969 г. сотрудником компании Клаасом Компааном, который вместе с Пьетом Крамером работал над способом считывания информации с диска при помощи лазерного луча.
Параллельно некоторые компании (в первую очередь японская Sony) занимались разработкой цифровой записи, но с использованием магнитной ленты. Специалисты Sony усовершенствовали ранее применявшийся в профессиональных цифровых магнитофонах способ кодирования сигнала PCM (Pulse Code Modulation «импульсно-кодо-вая модуляция сигнала»), обеспечивающий безошибочное считывание данных с диска.
Во второй половине 1970-х годов работа над созданием аудиокомпакт-диска продолжалась как в Японии, так и в Европе. В 1977 г. компании Mitsubishi, Hitachi и Sony представили на Токийской выставке прототип аудиодиска, а компания JVC разработала для него технологию цифровой звукозаписи. События следующих двух лет определили дальнейшее развитие цифровых компакт-дисков. В Токио была принята конвенция 35 производителей об общемировом аудиостандарте. Специалисты подразделения Philips Polygram опытным путем установили, что оптимальным материалом в качестве основы компакт-диска является поликарбонат. Был определен тип лазера, используемого в проигрывателях компакт-дисков, а также выбран стандартный диаметр диска 120 мм, чтобы уместить 74 минуты 16-битного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц. Формат хранения данных на диске, названный Red Book («красная книга»), также был разработан компанией Philips.
В цехе производства компакт-дисков.
В 1979 г. Philips и Sony стали работать в сотрудничестве. Спустя год появился плод их совместных усилий, а в 1982 г. на заводе в немецком городе Лангенха-гене началось массовое производство компакт-дисков. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован в июне 1982 г., на нем был записан альбом группы АВВА. В том же году Sony продемонстрировала первый проигрыватель дисков CDP-101 сначала в Японии, затем в Европе и в США. Однако Philips и Sony были вынуждены выплатить крупные лицензионные отчисления от продаж проигрывателя компакт-дисков институту Battelle Memorial, корпорации Optical Recording и ее хозяину Джекобсу которым принадлежали 26 патентов на различные оптико-цифровые технологии. При этом Рассел не получил ни цента.
Классика и конкуренция
Существует легенда, что диаметр CD 120 мм и емкость на 74 минуты аудиозаписи объясняются тем, что приблизительно столько времени длится одно из самых популярных в Японии классических музыкальных произведений Девятая симфония Бетховена. Однако на самом деле все гораздо проще. Philips была готова выпускать диски диаметром 115 мм, перестройка на другой диаметр требовала времени, a Sony, несмотря на сотрудничество, не хотела давать партнерам преимущества на рынке.
Герберт фон Караян (справа) и основатель Sony Акио Морита на пресс-конференции, посвященной выходу альбома дирижера на CD. 1981 г.
Альбом группы ABBA The Visitors.
Стандартный компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку, покрытую тончайшим слоем металла (алюминия, золота, серебра и др.). Металлический слой покрывают защитным фотополимеризуемым лаком и отверждают ультрафиолетовым излучением. Информация записывается на диск выдавливанием в основе спиральной дорожки из питов (англ. pit «углубление»). Каждый пит имеет глубину 100 нм, ширину 500 нм и длину от 850 нм до 3,5 мкм. Считывание информации с диска происходит при помощи луча полупроводникового лазера с длиной волны 780 нм. В процессе считывания регистрируются изменения интенсивности отраженного света. Приемный фотодиод фиксирует максимальный сигнал, когда лазерный луч проходит между питами. Когда же свет попадет на пит, регистрируется меньшая интенсивность сигнала.
Уже в 1983 г. только в США было продано более 30 тыс. проигрывателей и 800 тыс. компакт-дисков. Появились первые автомобильные проигрыватели дисков, а компания Sony выпустила на рынок портативный CD-плеер DiscMan. В 1985 г. была запущена в производство усовершенствованная версия компакт-диска, названная CD-ROM (англ. Compact Disc Read-Only Memory «память только для чтения»). В отличие от обычного диска на нем можно было хранить не только звукозаписи, но и любые другие цифровые данные. Физически
CD-ROM ничем не отличался от CD, за исключением формата записи (Yellow Book англ. «желтая книга»). Однако обычный проигрыватель аудиодисков не мог воспроизводить хранимую на них информацию, поэтому в том же году было начато производство компьютерных приводов, читающих как CD, так и CD-ROM.
В 1988 г. на рынке появился пишущий компьютерный привод, а компании Taiyo Yuden, Kodak, Maxell и TDK представили компакт-диски для записи в домашних условиях. Диск был назван CD-R (англ. Compact Disc-Recordable «записываемый компакт-диск»). Формат записи (Orange Book англ. «оранжевая книга») был разработан компаниями Philips и Sony, а совместимость форматов CD-R и обычных компакт-дисков (CD и CD-ROM) была достигнута после того, как компания Taiyo Yuden разработала особые материалы для изготовления записывающего слоя.
Микрофотография поверхности CD-ROM.
Портативный CD-плеер Sony DiscMan.
Дисководом оборудован практически каждый стационарный компьютер.
Единственное, чего не хватало такому диску, это возможности перезаписывать его столько раз, на сколько хватит физических ресурсов, наподобие магнитофонной кассеты. Такая возможность появилась только в 1997 г., когда был выпущен первый диск для многократной записи CD-RW (англ. Compact Disc-ReWritable «перезаписываемый компакт-диск»). Записывающий слой такого диска состоял из халькогенидного стекла сплава серебра, сурьмы, теллура и индия. Спустя некоторое время появилась разновидность CD-RW, на которую можно было производить запись в несколько приемов.
2007 год стал пиком триумфального шествия CD (на тот момент во всем мире было продано около 200 млрд дисков всех разновидностей) и одновременно началом его заката. Уже к концу года продажи упали на 15 %. Потребителей не устраивал малый объем компакта (максимум 900 Мб), особенно когда на рынке появились новые виды дисковых носителей: DVD (англ. Digital Versatile Disc «цифровой многоцелевой диск» либо Digital Video Disc «цифровой видеодиск») и Blu-ray (от англ. blue ray «синий луч», диск для записи повышенной плотности), а также съемные USB-накопители Flash Drive («флешки»), не требующие специальных приводов и программного обеспечения. Объем таких накопителей позволяет хранить терабайты информации, скачанной с помощью широкополосного доступа в Интернет, а это означает, что многим пользователям компьютерные диски просто ни к чему. По всей видимости, CD (а затем и DVD) в скором времени ожидает судьба магнитофонных и видеокассет и компьютерных дискет. Хотя есть и отличие на диск во время работы за компьютером вполне можно поставить кофейную чашку.
Поиграем с формой
В 1995 г. немецкий продюсер Марио Косе запатентовал так называемый Shape CD компакт-диск произвольной формы в виде разнообразных силуэтов, сердечек, звездочек и т. д. Такие диски использовались в шоу-бизнесе в рекламных целях, однако выяснилось, что для компьютерных приводов они небезопасны, поскольку при высоких скоростях вращения могут лопнуть и полностью вывести привод из строя.
Компакт-диск представляет собой пластиковый диск, имеющий в центре круглое отверстие. На него с помощью лазера записывается и считывается оптическая информация цифрового формата.
Сначала такие диски применялись для хранения цифровых музыкальных записей, нам они знакомы под названием «Аudio CD». Но спустя непродолжительное время диски приспособили для хранения файлов, содержащих цифровую информацию различного формата (видео, текст, программы, музыку, картинки и фото). Такие диски стали называть CD-ROM или «компакт-диск только для чтения», ведь записать на него информацию можно было только один раз, зато считать множество. Еще через несколько лет появляются диски, на которые пользователь мог сам записать информацию (CD-R), а также диски с возможностью перезаписи (CD-RW), информация с которых может быть стерта и записана заново.
Форматы файлов записываемых на Аudio CD и на CD-ROM различны. В связи с этим, проигрыватели, предназначенные для чтения только Аudio CD, не имеют возможности воспроизводить информацию с диска формата CD-ROM, для чего требуется специальное устройство чтения.
История компакт-диска начинается в 70-х годах прошлого века. Впервые он появился в 1979 году. Это была совместная разработка компаний Sony и Philips. Фирма Sony разработала способ кодирования сигналов (аналогичный тому, что использовался в профессиональных цифровых магнитофонах), а за Philips был производственный процесс, в котором применялась их фирменная технология выпуска лазерных дисков.
В промышленных масштабах компакт-диски стали выпускаться в 1982 году в Германии предприятием, расположенном в городе Лангенхагене. Первый музыкальный CD, вышедший в открытую продажу, был представлен в июне 1982 года. На этом диске вышел в продажу альбом группы «АВВА» – «The Visitors». Большое влияние на распространение компакт-дисков оказали такие гиганты, как Apple и Microsoft.
Правда, есть еще одна версия происхождения компакт-дисков, согласно которой их изобретателем был американец Джеймс Рассел из компании «Optical Recording». Уже в 1971 году он показывал свое изобретение, позволяющее хранить информацию. Толчком к разработке Расселом оптических дисков послужило желание не допустить повреждения иглами звукоснимателей виниловых пластинок с его любимыми музыкальными композициями. А уже через восемь лет фирмы Philips и Sony повторили его изобретение.
Компакт-диски имеют толщину 0,12 см и диаметр 12 см. Выполнены они из поликарбоната с нанесенным на него тончайшим металлическим покрытием (как правило, используют серебро, золото, алюминий и т.п.) и слоем лака. На одну сторону диска печатным способом наносится информация и изображения, связанные с содержимым (имена исполнителей, названия альбомов, треков, логотипы и т.д.).
С внешней стороны диска имеется выступ, который опоясывает диск, и не позволяет рабочей поверхности с записанной информацией царапаться. В центре имеется круглое, диаметром в 1,5 см отверстие. Весит компакт-диск чуть менее 16 грамм.
Поначалу на диски записывалась музыка в формате «Red Book». Она была двухканальной и имела частоту дискретизации 44,1 кГц, а также импульсно-кодовую модуляцию, равную 16-ти битам. Небольшие царапины, идущие к краю диска от центра или наоборот, не оказывают влияние на чтение информации с диска. Это возможно благодаря коду Рида-Соломона, который дает возможность коррекции ошибок считывания.
Информация на диск записывается дорожками (питами), закручивающимися в форме спирали. Питы имеют стандартные ширину и глубину равные 500 нм и 100 нм соответственно. А вот по длине питы различаются друг от друга и имеют диапазон вариации от 850 нм до 3,5 мкм.
Существуют следующие типы дисков: CD-RОМ – только для чтения, CD-R – для одноразовой записи, CD-RW – перезаписывающиеся. Для записи информации на компакт-диски применяются специальные пишущие устройства (приводы). Есть еще фигурные диски «Shape CD», представляющие собой оптические носители типа CD-ROM, которые выполнены в форме звезд, сердечек, самолетов, машин и т.д. Как правило, такие диски используют в качестве носителей видео или аудио информации люди, связанные с шоу-бизнесом. «Shape CD» был запатентован немецким продюсером Марио Коссом в 1995 году. Стоит заметить, что диски указанного типа не следует использовать в компьютерных приводах, так как они более скоростные, чем музыкальные, отчего диск может разрушиться и повредить привод.
Как мы уже не раз говорили, многие вещи окружающие нас настолько стали нам привычны, что мы уже не задумываемся когда и как они появились. К этой категории вещей можно смело отнести CD-диск или компакт-диск (compact disc). Существует также "народное" названия CD-диска: болванка. Так все-таки, кто изобрел CD-диск или первым догадался использовать бесконтактную технологию записи и чтения информации. Эта история немного противоречива и существует две версии.
Давайте рассмотрим их подробнее...
По первой версии CD-диск изобрели совместно или параллельно две компании: голландская Philips и японская Sony. В принципе эта версия довольно правдоподобна. Эти фирмы на то время имели хорошие позиции и высокообразованный ученый персонал.
Для справки: История компании Sony и история компании Philips.
Кстати в 1970—1980 г. компания Sony начинает производить аудиоплееры Sony Walkman, и вполне логично, что их интересовало развитие новых типов носителей данных. А компания Philips, основанная еще в 1891 году, также имела неплохие позиции и очень тщательно подходила к вопросу подбора кадров, соответственно имела хороший потенциал "умов".
Но вы можете спросить: "А где в это время были американцы"?! Я не сомневался, что у вас возникнут такие мысли. Это и есть вторая версия, по которой авторство этой идеи (изобретение CD-диска) принадлежит американцу Джеймсу Расселу. Эта версия немного менее правдоподобна, но тоже имеет право на жизнь, и я не хочу вам навязывать свою точку зрения, поэтому обойдемся только констатацией фактов. Тем более крупные корпорации довольно часто выкупают авторские права на разных этапах внедрения того или иного изобретения.
Джеймс Рассел с детства имел способности "инженерно мыслить" и уже в юном возрасте изобретал всякие поделки из подручных средств. Так в 6-ть лет он собрал кораблик с пультом управления. Учился Джеймс в колледже Портленда. Закончил его в статусе бакалавра физики в 1953 г.
Далее ему удалость устроится на работу в компанию General Electric. Там он начал воплощать свои идеи и разработки. Он один из первых начал использовать цветной экран (телевизионный) и клавиатуру для управления "машинами". Также к его заслугам относят изобретение сварочного аппарата который производил сваривание пучком электронов.
Благодаря своему упорному труду и свежим идеям ему удалось устроится старшим научным сотрудником в лабораторию Pacific Northwest Laboratory. Там эму открывались новые технические возможности для воплощения своих идей и разработок.
Как сообщают многие источники, в том числе и Википедия, Джеймс Рассел очень любил классическую музыку и слушал ее в то время на виниловых пластинках. Со временем, от частого использования, пластинки царапались, и качество звучания ухудшалось. Этот факт беспокоил изобретателя, и он решил серьезно заняться этой проблемой. Вначале он даже пробовал использовать в качестве иголки для проигрывателя пластинок иголки кактуса. Но все эти попытки имели незначительный эффект. И тут у него родилась идея бесконтактного считывания информации с носителя.
В те времена уже массово использовались перфоленты и перфокарты, но это тоже был не выход, нужен был более компактный носитель информации и бесконтактное считывающее устройство. Для этих целей лучше использовать свет, размышлял физик. Например: 0 - это темнота, а 1 - свет.
В лаборатории, где работал Джеймс Рассел, не сразу одобрили начинания ученого, но после доводов ученого все таки разрешили ему трудиться над своим проектом по созданию прибора по переводу аналогового сигнала в цифровой.
И его труды обвенчались успехом. Через несколько лет Джеймс Рассел разработал систему оптико-цифровой записи и воспроизведения. Запатентовал ее Рассел в 1970 году.
Принцип его изобретения заключался в следующем: на жесткий диск (фоточувствительный) записывались данные в виде маленьких "битов". Они были светлые и темные, а размер - около 1 микрона в диаметре. Далее с этим диском работал луч, который "снимал" код (0 или 1, так званный "двоичный код"), а компьютер уже преобразовывал его в звук или изображение. По сути это и был первый цифровой CD-диск.
В 70-ые годы Джеймс Рассел продолжал усовершенствовать свое изобретение, он хотел чтобы эти диски можно было использовать для хранения любых данных, а не только музыки.
В 1971 году была создана компания Optical Recording. Создатель этой компании, бизнесмен Эли Джекобс, пригласил изобретателя CD-диска к себе в компанию, чтобы воплотить в реальность идею Рассела и получить коммерческую выгоду от его изобретения. Биснес план Джекобса заключался в следующем: На цифровые носители (CD-диски) будут записываться любимые программы телевиденья, и рассылаться по почте людям которые не успели ее посмотреть (естественно за денежки).
В 1974 году фирма Optical Recording на выставке, проходившей в Чикаго, преподнесла публике свое изобретение: оптико-цифровую телевизионную установку для записи и воспроизведения. Эта машина преобразовывала цветное изображение в цифровое (цифру), однако признания и особой заинтересованности инвесторов это устройство не заработало.
В 1975 году у Джеймса Рассела состоялась встреча с представителями фирмы Philips. Но они не очень лестно отзывались о его изобретении. Они сказали: "Что это очень идеально подходит для хранения данных, а для музыки и видео этот способ нельзя приспособить".
Но что интересно, за несколько лет до выше упомянутой встречи Рассела и Philips, компания Philips изготовила свой лазерный диск. Он предназначался для аналогового оптического видеоплеера. Они потратили на его разработку около 60-ти миллионов долларов. И как оказалось впустую. А уже через два месяца, после встречи с Джеймсом Расселом, компания Philips выпустила точно такой же диск как Рассел. Факты вещь упрямая, но делайте выводы сами...
Джеймс Рассел. Изобретатель CD-диска
Далее в борьбу за изобретение и развитие CD-дисков еще включилась японская компания Sony. Джеймс Рассел особо не претендовал на авторские права изобретения CD-диска. Он считал, что может быть такое, что несколько человек в разных уголках планеты работают над одним и тем же изобретением и добиться положительных результатов могут независимо друг от друга.
Но все-таки компании Philips и Sony выплатили денежные средства за лицензии на продажу проигрывателя CD-дисков. Но эти все средства были перечислены на компанию, в которой работал Рассел и на лабораторию где он начинал свои разработки. В итоге сам разработчик не получил ни цента. Вот такие будни изобретателя.
Правда, это неприятное обстоятельство не остудило пыл изобретателя. Далее он продолжал усовершенствовать оптическую систему хранения данных, в помощь ему даже подключилась Microsoft, но этот проект не имел продолжения. А заключался он в том, что система не имела никаких подвижных частей, а данные считывались светом (оптическая память произвольного доступа, ORAM).
В 2000 году Джеймс Рассел был награжден премией Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники. На то время ему было 53 года.
И еще, на последок, поговорим о размере CD-диска. Как утверждают очевидцы переговоров между Sony и Philips до мая 1980 г. компании не определились с размером (внешним) компакт-диска. Компания Sony предлагала наружный диаметр 100 мм, чтобы сделать его компактным, а компания Philips предлагала сделать диск диаметром 115 мм. 115 мм — это был размер диагонали стандартной аудиокассеты, которая уже имела большой успех на рынках мира.
А вице-президент компании Sony, который был музыкантом, Норио Ога считал, что CD-диск должен вмещать 9-ю симфонию Бетховена. В этом случае, можно будет распространять на дисках основное большинство классической музыки. После анализа всех знаменитых симфоний, определили оптимальную емкость CD-диска в 74 минуты звучания.
Но, как утверждают некоторые работники компании Philips, эта красивая история с музыкой была выдумана пиарщиками Sony для того чтобы изменить размеры CD-диска с 115 на 120 мм. Так как у компании Philips возле Ганновера уже была готова линия для производства CD-дисков диаметром 115 мм, а для выпуска компакт-дисков другого размера нужны были время и средства для перенастройки линии. Этип, по версии некоторых сотрудников Philips, компания Sony хотела отобрать инициативу у компании Philips по выходу на рынок CD-дисков.
Но для нас это уже история. А в 1980 году руководства двух компаний подписали в работу размер диска 120 мм и длительностью 74 минуты аудио. Диск имел частоту дискретизации 44,1 кГ. Можете проверить, если у вас рядом на столе лежит CD-диск, его наружный диаметр ровно 120 мм. Этот же размер имеют CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW и так далее. Правда, еще встречаются мини-диски, диаметром 80 мм, которые также читают все устройства, но они не имеют массового использования.
Изобретение цифрового компакт-диска традиционно приписывается двум компаниям: либо голландцы из Philips его придумали сами, либо им помогали японцы из Sony. Произошло это в самом начале 1980-х. Но есть другая версия: CD изобрёл американский физик ещё в 1960-х.
Авторство вышеназванных фирм подтверждают многие источники, к примеру, популярная энциклопедия Wikipedia . Если верить ей, Philips и Sony совместно разработали цифровой компакт-диск в 1980-м, а спустя два года в городе Лангенхаген (Langenhagen), близ Ганновера, началось его массовое производство.
Потом подключились Microsoft и Apple, чьими стараниями CD превратился в CD-ROM, который в 1987 году совершил революцию в мире персональных компьютеров. Вот, стало быть, и вся история появления компакт-диска.
Теперь «альтернативная» точка зрения. В 1931 году в Бремертоне (Bremerton), штат Вашингтон, родился Джеймс Расселл (James T. Russell).
Своё первое изобретение он совершил в шесть лет — построил кораблик с дистанционным управлением, в трюме которого по волнам ходил его завтрак.
В 1953 году Расселл закончил колледж в Портленде и стал бакалавром физики. В качестве физика он и устроился на работу в лабораторию компании General Electric , где затеял ряд экспериментальных проектов.
Считается, что Джеймс Расселл был одним из первых, кто стал пользоваться цветным телевизионным экраном и клавиатурой в качестве человеко-машинного интерфейса. Он же первым спроектировал и построил агрегат для сварки пучком электронов.
В 1965 году, когда базирующийся в штате Огайо институт Battelle Memorial открыл в Ричлэнде Тихоокеанскую северо-западную лабораторию (Pacific Northwest Laboratory) , Расселл стал её старшим научным сотрудником. Тогда он уже знал, в каком направлении будет работать.
Дело в том, что физик был страстным любителем классической музыки. И, как многие меломаны того времени, Расселл часто расстраивался из-за ухудшающегося со временем качества записи на виниловых пластинках.
Представьте задачку в кроссворде: изобретатель CD, 7 букв. Правильный вариант зависит от информированности составителей. Может быть, Philips, а может — Расселл (иллюстрация с сайта cag.lcs.mit.edu).
Пытаясь внести усовершенствования, учёный даже пытался использовать в качестве звукоснимателя иголки кактуса.
Однажды в субботу днём Расселл решил набросать схему лучшей, по его мнению, цифровой системы записи и воспроизведения звука.
В итоге он «родил» действительно революционную идею — придумал устройство, в котором отсутствовал физический контакт между компонентами процесса проигрывания записи.
На тот момент Расселл был знаком с цифровой записью данных на перфокартах и магнитной ленте, но понял, что лучший способ — использовать свет.
0 и 1, темнота и свет — раздумывал физик — если двоичный код достаточно хорошо уплотнить, в нём можно хранить не просто мелодии, а целые энциклопедии.
В институте учёному, хотя и не сразу, но пошли навстречу, разрешив работать над персональным проектом по переводу аналогового сигнала в цифру.
И через пару лет Расселл изобрёл первую оптико-цифровую систему записи и воспроизведения, которую запатентовал в 1970 году.
Он нашёл способ записи на жёсткий фоточувствительный диск данных в виде крошечных «битов», светлых и тёмных, каждый — микрон в диаметре.
Лазерный луч считывал двоичный код, а компьютер преобразовал данные в электронный сигнал, который тогда было сравнительно просто преобразовать в слышимую или видимую «трансляцию». Вот это и было первым цифровым компакт-диском.
В 1970-е изобретатель продолжил совершенствовать своё детище, пытаясь приспособить его к любой форме данных.
Как и множество разработок, опередивших своё время, CD поначалу не слишком заинтересовал инвесторов. Но в 1971 году рисковый бизнесмен Эли Джекобс (Eli Jacobs) основал корпорацию Optical Recording и пригласил Расселла в команду, которая должна была придумать видеодиск.
Пожалуй, не всякий готов сразу поверить, что изобретение компакт-диска — дело рук одного, вот этого человека (фото с сайта web.reed.edu).
Идея была такая: распространять телевизионные программы на небольших пластмассовых носителях, рассылая их по почте, чтобы люди могли в любой момент посмотреть любимую передачу.
По сути, речь шла о том, что сейчас называется видеомагнитофонами и кассетами для них.
В 1974 году на выставке в Чикаго компания представила оптико-цифровую телевизионную машину для записи и воспроизведения, первое устройство, которое переводило цветное изображение в цифру, но мир не перевернулся, инвесторы не отреагировали.
Через год, летом 1975-го, в лабораторию Расселла наведались представители Philips и невысоко оценили его работу: "Они сказали, что «это очень хорошо для хранения данных, но вы не можете приспособить это для видео или аудио», — вспоминал физик.
Нужно сказать, что за несколько лет до посещения лаборатории голландская компания выпустила свой лазерный диск для аналогового оптического видеоплеера.
В Нидерландах были убеждены, что аналог — единственно возможный вариант: «Philips тогда вложила $60 миллионов в разработку лазерного диска, никто не говорил им, что они совершают ошибку», — рассказывал Расселл.
Два месяца спустя после экскурсии по лаборатории изобретателя Philips представила компакт-диск — практически точно такой же.
В конечном счёте, не только Philips, но и Sony, и другие компании вплотную занялись продвижением технологии Расселла, не упоминая его имени.
Сам Расселл, впрочем, не монополизировал права на технологию: «Трудно сказать, сделали ли эти люди всё сами, независимо от меня. Ведь в том, что у двух или более человек, находящихся в разных местах, может родиться одна и та же идея, ничего необычного нет. Вполне возможно, мы работали параллельно. Но позже они заплатили за это».
Действительно, Sony и Philips выплатили лицензионные платежи от продаж проигрывателя компакт-дисков. Деньги получили институт Battelle Memorial, корпорация Optical Recording и её хозяин Джекобс.
В 1992 году Time Warner и другие производители дисков подали на Optical Recording в суд, заплатив, в конечном счёте, $30 миллионов за нарушение патентов, так как суд решил — у корпорации эксклюзивные права на технологию CD.
Тем не менее, из всех этих денег Расселл ни разу не получил ни цента, так как 26 патентов на «компакт» принадлежали его работодателю, то бишь — Optical Recording.
Однако и это изобретателя не остановило. Он продолжил работать над оптическими системами хранения данных и придумал нового конкурента накопителям на жёстких дисках — оптическую память произвольного доступа (Optical random-access memory — ORAM).
В этой системе нет вращающегося диска и вообще — ни одной движущейся части, данные считываются светом. В 1991 году Расселл вместе с партнёром Полом Наем (Paul Nye) создал компанию Ioptics — специально для ORAM. Но даже несмотря на многомиллионные инвестиции от Microsoft, дело не выгорело, система оказалась невостребованной.
Появлением CD мы во многом обязаны Баху и Бетховену, которых Расселл так любил слушать в 1960-х на грампластинках (фото с сайта web.reed.edu).
Чем сейчас занимается изобретатель, «породивший» за свою жизнь более 50 патентов, сказать сложно. Последние упоминания о нём в прессе датированы 2000 годом, когда 53-летний Расселл был удостоен премии Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники.
Разумеется, во всей этой истории можно усмотреть стремление американцев приписать себе изобретение всех жизненно важных вещей.
Но даже если это так, Джеймс Рассел пионером в своём деле быть не перестанет. Поэтому, справедливости ради, пусть наряду с новаторством Philips и Sony живёт и эта версия появления CD.