แผ่นซีดี

แผ่นซีดี

แผ่นซีดี ย่อมาจาก คอมแพ็กดิสก์ (compact disc) คือแผ่นออฟติคอลเก็บข้อมูลดิจิทัลต่าง ๆ ซึ่งเดิมพัฒนาสำหรับเก็บเสียงดิจิทัล ซีดีคือมาตรฐานรูปแบบการบันทึกเสียงทางการค้าในปัจจุบัน

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 Compact Disc Story ที่บอกเล่าโดยสมาชิกหนึ่งของทีม ให้ข้อมูลถึงที่มาของการตัดสินใจทางเทคนิคจำนวนมาก รวมถึงการเลือกของความถี่การสุ่ม ระยะเวลาในการเล่น และเส้นผ่าศูนย์กลางแผ่นดิสค์ ฟิลิปส์ได้บรรยายไว้ว่า คอมแพ็กดิสก์"ถูกประดิษฐ์ร่วมกันโดยกลุ่มคนมากมายทำงานร่วมกันเป็นทีม" ("invented collectively by a large group of people working as a team."[1])

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

มาตรฐานคอมแพ็กดิสก์

ซีดีเสียง หรือ ซีดีเพลง หรือ ออดิโอซีดี (audio CD) เก็บสัญญาณเสียงในรูปแบบที่เป็นไปตามมาตรฐานเรดบุ๊ค (red book) ซีดีเสียงประกอบด้วยแทร็คสเตอริโอหลายแทร็ค ที่เก็บโดยการเข้ารหัสแบบ PCM ขนาด 16 บิตด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่าง 44.1 kHz

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 แต่เมื่อแสงถูกเลนส์จะสะท้อนกลับผ่านแท่งปริซึม จากนั้นหักเหผ่านแท่งปริซึมไปยังตัวตรวจจับแสงอีกที ทุกๆช่วงของลำแสงที่กระทบตัวตรวจจับแสงจะกำเนิดแรงดันไฟฟ้า หรือเกิด 1 และ 0 ที่ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้ ส่วนการบันทึกข้อมูลลงแผ่นซีดีรอมนั้นต้องใช้แสงเลเซอร์เช่นกัน โดยมีลำแสงเลเซอร์จากหัวบันทึกของเครื่อง บันทึกข้อมูลส่องไปกระทบพื้นผิวหน้าของแผ่น ถ้าส่องไปกระทบบริเวณใดจะทำให้บริเวณนั้นเป็นหลุมขนาดเล็ก บริเวณทีไม่ถูกบันทึกจะมีลักษณะเป็นพื้นเรียบสลับกันไปเรื่อยๆตลอดทั้งแผ่น

แผ่นซีดีรอมเป็นสื่อในการเก็บข้อมูลแบบออฟติคอล (Optical Storage) ใช้ลำแสงเลเซอร์ในการอ่านข้อมูล แผ่นซีดีรอม ทำมาจากแผ่นพลาสติกเคลือบด้วยอะลูมิเนียม เพื่อสะท้อนแสงเลเซอร์ที่ยิงมา เมื่อแสงเลเซอร์ที่ยิงมาสะท้อนกลับไป ที่ตัวอ่านข้อมูลที่เรียกว่า Photo Detector ก็อ่านข้อมูลที่ได้รับกลับมาว่าเป็นอะไร และส่งค่า 0 และ 1 ไปให้กลับซีพียู 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