1.2.3. Оптический способ записи и воспроизведения звука

В 1982 г., почти через 100 лет после изобретения фонографа, одновременно в Японии (фирма Sonу) и Нидерландах (фирма Рhilips) была осуществлена цифровая запись звука на оптические диски с помощью лазерного луча.

Оптический диск представляет собой миниатюрную пластинку из поликарбоната. Этот прозрачный пластик обладает высокой теп­лостойкостью, высокой ударной вязкостью и устойчив к дефор­мации под действием влаги. Диаметр диска 120 мм, толщина 1,2 мм.

За небольшие размеры и большую емкость информации оптичес­кие диски называют компакт-дисками (compact disk, или СD).

Рабочий слой на СD представляет собой пленку из легкоплав­кого материала (например, теллура и его соединений) толщиной 0,03... 0,06 мкм. При записи под воздействием вспышек лазерного луча в рабочем слое происходит локальное расплавление или ис­парение вещества с образованием микроуглублений (питов).

Перед записью на СD аналоговые сигналы подвергают цифро­вому кодированию.

Логический 0 во время записи вызывает вспышку лазерного луча и образование пита, логическая 1 на лазер не воздействует. Чередование питов и промежутков между ними представляет со­бой сигналограмму, которая несет информацию о звуке.

Питы следуют по спирали, которая начинается в центральной части диска, закручивается по часовой стрелке и доходит до края. Шаг спирали равен 1,67 мкм. На поверхности диска размещено около 16000 дорожек длиной 5700 м. Информационная емкость диска очень велика и достигает 1000 Мбайт (1 Гбайт). Полностью записанный диск звучит 74 мин.

С диска-оригинала обычными методами гальванотехники (на­пыление серебра, гальванопластика) готовятся никелевые мат­рицы, на которых питы получаются в виде выступов. Матрицы служат для получения оттисков на дисках.

Для повышения отражательной способности на пластинку на­пыляется тонкий слой алюминия (толщиной 0,1 мкм), на кото­рый наносится слой лака, защищающий запись от возможных повреждений.

Считывание информации с оптического диска осуществляется лучом лазера, диаметр светового пятна которого составляет 1,5 мкм.

Цифровая информация, проходя через ЦАП, преобразуется в определенную последовательность уровней квантования, соответ­ствующих исходному аналоговому сигналу. В такой форме сигнал можно подавать на усилитель и прослушивать через громкогово­ритель. СD используются только для воспроизведения. Стереть и перезаписать фонограмму на них нельзя.

Для записи в любительских условиях используются реверсивные компакт-диски СD-R. Рабочий слой СD-R представляет собой плен­ку с низкой температурой испарения. При точечном нагреве лучом лазера пленка выделяет газы, которые образуют на месте точки микроскопическое вздутие. После облучения в зоне вздутия коэффициент отражения пленки резко возрастает. Такой диск можно использовать в бытовых условиях для однократной записи аудио­информации и ее многократного воспроизведения. Учитывая ко­лоссальную информационную емкость, высокую точность копирования и стойкость записи к электромагнитным воздействиям при хранении, СD-R используют для накопления и длительного хранения ценной аудиоинформации.

В компакт-дисках третьего типа СD-RW используется свойство некоторых полупроводников переходить под действием лазерного облучения из кристаллического состояния в аморфное. Фазовые переходы в рабочих слоях из таких материалов сопровождаются |изменением их оптических свойств, что используется для фикса­ции фонограммы. Такие фазовые переходы могут осуществляться тысячи раз без потери первоначальных свойств материалов. Опти­ческие диски СD-R и СD-RW нашли широкое применение в сов­ременных компьютерных технологиях.