Compact Disc Digital Audio ( CDDA o CD-DA ), también conocido como Digital Audio Compact Disc o simplemente como Audio CD , es el formato estándar para los discos compactos de audio . El estándar está definido en el Libro Rojo , uno de una serie de Libros Arcoíris (llamados así por los colores de su encuadernación) que contienen las especificaciones técnicas para todos los formatos de CD .
El primer reproductor de CD de audio disponible comercialmente , el Sony CDP-101 , fue lanzado en octubre de 1982 en Japón. El formato ganó aceptación mundial en 1983-84, vendiendo más de un millón de reproductores de CD en esos dos años, para reproducir 22,5 millones de discos. [1]
A partir de la década de 2000, los CD fueron reemplazados cada vez más por otras formas de almacenamiento y distribución digital, con el resultado de que en 2010 la cantidad de CD de audio vendidos en los EE. UU. había caído aproximadamente un 50% desde su punto máximo; sin embargo, siguieron siendo uno de los principales métodos de distribución para la industria musical . [2] En la década de 2010, los ingresos de los servicios de música digital, como iTunes , Spotify y YouTube, igualaron por primera vez a los de las ventas en formato físico. [3] Según el informe de mitad de año de la RIAA de 2020, los ingresos por discos fonográficos superaron a los de los CD por primera vez desde la década de 1980. [4] [5]
El optófono , presentado por primera vez en 1931, fue uno de los primeros dispositivos que utilizaba luz para grabar y reproducir señales de sonido en una fotografía transparente . [6] Más de treinta años después, al inventor estadounidense James T. Russell se le atribuye la invención del primer sistema para grabar medios digitales en una placa fotosensible. La solicitud de patente de Russell se presentó en 1966 y se le concedió una patente en 1970. [7] Después de un litigio, Sony y Philips licenciaron las patentes de Russell para su grabación en 1988. [8] [9] Es discutible si los conceptos, patentes y Los prototipos instigaron y en cierta medida influyeron en el diseño del disco compacto. [10]
El disco compacto es una evolución de la tecnología LaserDisc , [11] donde se utiliza un rayo láser enfocado que permite la alta densidad de información requerida para señales de audio digital de alta calidad. A diferencia del estado de la técnica de Optophonie y James Russell, la información del disco se lee desde una capa reflectante utilizando un láser como fuente de luz a través de un sustrato protector. Los prototipos fueron desarrollados por Philips y Sony de forma independiente a finales de los años 1970. [12] Aunque originalmente descartado por la dirección de Philips Research como una búsqueda trivial, [13] el CD se convirtió en el foco principal de Philips mientras el formato LaserDisc luchaba. [14] En 1979, Sony y Philips crearon un grupo de trabajo conjunto de ingenieros para diseñar un nuevo disco de audio digital. Después de un año de experimentación y discusión, en 1980 se publicó el estándar CD-DA del Libro Rojo . Después de su lanzamiento comercial en 1982, los discos compactos y sus reproductores fueron extremadamente populares. A pesar de costar hasta 1.000 dólares, se vendieron más de 400.000 reproductores de CD en los Estados Unidos entre 1983 y 1984. [15] En 1988, las ventas de CD en los Estados Unidos superaron las de los LP de vinilo, y en 1992 las ventas de CD superaron las de los casetes de música pregrabados. cintas. [16] [17] El éxito del disco compacto se ha atribuido a la cooperación entre Philips y Sony, que juntos acordaron y desarrollaron hardware compatible. El diseño unificado del disco compacto permitió a los consumidores comprar cualquier disco o reproductor de cualquier empresa y permitió que el CD dominara sin oposición el mercado de la música en el hogar. [18]
En 1974, Lou Ottens, director de la división de audio de Philips, fundó un pequeño grupo para desarrollar un disco de audio óptico analógico con un diámetro de 20 cm (7,9 pulgadas) y una calidad de sonido superior a la del disco de vinilo. [19] Sin embargo, debido al rendimiento insatisfactorio del formato analógico, dos ingenieros de investigación de Philips recomendaron un formato digital en marzo de 1974. En 1977, Philips estableció un laboratorio con la misión de crear un disco de audio digital. El diámetro del prototipo de disco compacto de Philips se fijó en 11,5 cm (4,5 pulgadas), la diagonal de un casete de audio. [11] [20]
Heitaro Nakajima , que desarrolló una de las primeras grabadoras de audio digital dentro de la organización nacional de radiodifusión pública de Japón, NHK , en 1970, se convirtió en director general del departamento de audio de Sony en 1971. En 1973, su equipo desarrolló un adaptador PCM digital que realizaba grabaciones de audio utilizando un vídeo Betamax . grabadora. Después de esto, en 1974 se dio fácilmente el salto al almacenamiento de audio digital en un disco óptico. [21] Sony demostró públicamente por primera vez un disco de audio digital óptico en septiembre de 1976. Un año después, en septiembre de 1977, Sony mostró a la prensa un disco de 30 cm (12 pulgadas) que podía reproducir una hora de audio digital (frecuencia de muestreo de 44.100 Hz y Resolución de 16 bits) utilizando codificación de modulación de frecuencia modificada . [22] En septiembre de 1978, la compañía demostró un disco de audio digital óptico con un tiempo de reproducción de 150 minutos, frecuencia de muestreo de 44.056 Hz, resolución lineal de 16 bits y código de corrección de errores entrelazado , especificaciones similares a las que se establecieron más tarde para el formato de disco compacto estándar en 1980. Los detalles técnicos del disco de audio digital de Sony se presentaron durante la 62ª Convención AES , celebrada del 13 al 16 de marzo de 1979 en Bruselas . [22] El documento técnico AES de Sony se publicó el 1 de marzo de 1979. Una semana después, el 8 de marzo, Philips demostró públicamente un prototipo de un disco de audio digital óptico en una conferencia de prensa llamada "Philips Introduce Compact Disc" [23] en Eindhoven . Países Bajos. [24] El ejecutivo de Sony, Norio Ohga , más tarde CEO y presidente de Sony, y Heitaro Nakajima estaban convencidos del potencial comercial del formato e impulsaron un mayor desarrollo a pesar del escepticismo generalizado. [25]
En 1979, Sony y Philips crearon un grupo de trabajo conjunto de ingenieros para diseñar un nuevo disco de audio digital. Dirigida por los ingenieros Kees Schouhamer Immink y Toshitada Doi , la investigación impulsó la tecnología láser y de discos ópticos . [23] Después de un año de experimentación y discusión, el grupo de trabajo produjo el estándar CD-DA del Libro Rojo . Publicada por primera vez en 1980, la norma fue adoptada formalmente por la IEC como norma internacional en 1987, y varias modificaciones pasaron a formar parte de la norma en 1996. [ cita necesaria ]
Philips acuñó el término disco compacto en consonancia con otro producto de audio, el Compact Cassette , [20] y contribuyó con el proceso general de fabricación , basado en la tecnología de vídeo LaserDisc. Philips también contribuyó con la modulación de ocho a catorce (EFM), mientras que Sony contribuyó con el método de corrección de errores , CIRC , que ofrece resistencia a defectos como rayones y huellas dactilares.
The Compact Disc Story , [11] contada por un ex miembro del grupo de trabajo, brinda información general sobre las muchas decisiones técnicas tomadas, incluida la elección de la frecuencia de muestreo, el tiempo de reproducción y el diámetro del disco. El grupo de trabajo estaba formado por unas seis personas, [13] [26] aunque, según Philips, el disco compacto fue "inventado colectivamente por un gran grupo de personas que trabajaban en equipo". [27]
Los primeros hitos en el lanzamiento y adopción del formato incluyeron:
El primer artista en vender un millón de copias en CD fue Dire Straits , con su álbum de 1985 Brothers in Arms . [37] Uno de los primeros mercados de CD se dedicó a la reedición de música popular cuyo potencial comercial ya estaba probado. El primer artista importante al que se le convirtió todo su catálogo en CD fue David Bowie , cuyos primeros catorce álbumes de estudio de (entonces) dieciséis fueron puestos a disposición por RCA Records en febrero de 1985, junto con cuatro álbumes de grandes éxitos; sus álbumes decimoquinto y decimosexto ya habían sido publicados en CD por EMI Records en 1983 y 1984, respectivamente. [38] El 26 de febrero de 1987, los primeros cuatro álbumes de los Beatles en el Reino Unido fueron lanzados en mono en disco compacto. [39]
La creciente aceptación del CD en 1983 marca el comienzo de la popular revolución del audio digital. [40] Fue recibido con entusiasmo, especialmente en las comunidades de audiófilos y música clásica que adoptaron tempranamente , y su calidad de manejo recibió elogios especiales. A medida que el precio de los reproductores fue bajando gradualmente y con la introducción del Discman portátil , el CD comenzó a ganar popularidad en los mercados más amplios de la música popular y rock. Con el aumento de las ventas de CD, las ventas de cintas de casete pregrabadas comenzaron a disminuir a finales de los años 1980; Las ventas de CD superaron a las de casetes a principios de los años 1990. [ cita necesaria ] [41] En 1988, 50 plantas de prensado fabricaron 400 millones de CD en todo el mundo. [42]
Los primeros reproductores de CD empleaban convertidores de digital a analógico (DAC) ponderados binarios , que contenían componentes eléctricos individuales para cada bit del DAC. [43] Incluso cuando se utilizaban componentes de alta precisión, este enfoque era propenso a errores de decodificación. [ se necesita aclaración ] [43] Otro problema fue la inquietud , un defecto relacionado con el tiempo. Ante la inestabilidad de los DAC, los fabricantes inicialmente optaron por aumentar el número de bits en el DAC y utilizar varios DAC por canal de audio, promediando su salida. [43] Esto aumentó el costo de los reproductores de CD pero no resolvió el problema central.
Un gran avance a finales de la década de 1980 culminó con el desarrollo del DAC de 1 bit , que convierte una señal de entrada digital de baja frecuencia y alta resolución en una señal de alta frecuencia de menor resolución que se asigna a voltajes y luego se suaviza con un filtro analógico. El uso temporal de una señal de menor resolución simplificó el diseño del circuito y mejoró la eficiencia, razón por la cual se volvió dominante en los reproductores de CD a partir de principios de la década de 1990. Philips utilizó una variación de esta técnica llamada modulación de densidad de pulso (PDM), [44] mientras que Matsushita (ahora Panasonic ) eligió la modulación de ancho de pulso (PWM), anunciándola como MASH, que es un acrónimo derivado de su sistema patentado Multi-stAge. Topología PWM con reducción de ruido. [43]
El CD fue pensado principalmente como el sucesor del disco de vinilo para reproducir música, más que como un medio de almacenamiento de datos. Sin embargo, los CD han crecido hasta abarcar otras aplicaciones. En 1983, tras la introducción del CD, Immink y Joseph Braat presentaron los primeros experimentos con discos compactos borrables durante la 73ª Convención AES . [45] En junio de 1985, se introdujeron los CD-ROM (memoria de sólo lectura) legibles por computadora y, en 1990, los discos CD-R grabables. [a] Los CD grabables se convirtieron en una alternativa a las cintas para grabar y distribuir música y podían duplicarse sin degradación de la calidad del sonido.
Las ventas de CD en los Estados Unidos alcanzaron su punto máximo en el año 2000. [46] A principios de la década de 2000, el reproductor de CD había reemplazado en gran medida al reproductor de casetes de audio como equipo estándar en los automóviles nuevos, siendo 2010 el último año modelo para cualquier automóvil en los Estados Unidos. tener un reproductor de casetes equipado de fábrica. [47]
Otros formatos de vídeo más nuevos, como DVD y Blu-ray, utilizan la misma geometría física que el CD, y la mayoría de los reproductores de DVD y Blu-ray son compatibles con los CD de audio.
Con el advenimiento y la popularidad de la distribución por Internet de archivos en formatos de audio comprimidos con pérdida, como MP3 , las ventas de CD comenzaron a disminuir en la década de 2000. Por ejemplo, entre 2000 y 2008, a pesar del crecimiento general de las ventas de música y de un año anómalo de aumento, las ventas de CD de las grandes discográficas disminuyeron en general un 20%. [48] En 2012, los CD y DVD representaron solo el 34% de las ventas de música en los Estados Unidos. [49] En 2015, sólo el 24% de la música en los Estados Unidos se compraba en medios físicos, dos tercios de esta cantidad consistían en CD; [50] sin embargo, en el mismo año en Japón, más del 80% de la música se compró en CD y otros formatos físicos. [51] En 2018, las ventas de CD en Estados Unidos fueron de 52 millones de unidades, menos del 6% del volumen máximo de ventas en 2000. [46] En el Reino Unido, se vendieron 32 millones de unidades, casi 100 millones menos que en 2008. [52]
Durante la década de 2010, la creciente popularidad de los servicios de transmisión de música y medios de estado sólido hizo que los fabricantes de automóviles eliminaran los reproductores de CD para automóviles en favor de entradas auxiliares minijack , conexiones por cable a dispositivos USB y conexiones inalámbricas Bluetooth . [53] Los fabricantes de automóviles consideraban que los reproductores de CD consumían un espacio valioso y aumentaban un peso que podría reasignarse a funciones más populares, como pantallas táctiles grandes. [54] En 2021, solo Lexus y General Motors todavía incluían reproductores de CD como equipo estándar en ciertos vehículos. [54]
A pesar de la rápida caída de las ventas año tras año, la omnipresencia de la tecnología persistió por un tiempo, y las empresas colocaron CD en farmacias, supermercados y tiendas de conveniencia en estaciones de servicio para dirigirse a compradores con menos probabilidades de poder utilizar la distribución basada en Internet. [14] Sin embargo , en 2018, Best Buy anunció planes para disminuir su enfoque en las ventas de CD, mientras continúa vendiendo discos, cuyas ventas están creciendo durante el resurgimiento del vinilo . [55] [56] [57] Los CD continuaron siendo fuertes en algunos mercados como Japón, donde se produjeron 132 millones de unidades en 2019. [58]
La caída de las ventas de CD se ha desacelerado en los últimos años; En 2021, las ventas de CD aumentaron en los EE. UU. por primera vez desde 2004, [59] y Axios citó su aumento entre "jóvenes a quienes les gustan las copias impresas de música en la era digital". [60] Llegó al mismo tiempo que tanto el vinilo como el casete alcanzaron niveles de ventas no vistos en 30 años. [61]
Sony y Philips recibieron elogios de organizaciones profesionales por el desarrollo del disco compacto. Estos premios incluyen:
El Libro Rojo especifica los parámetros físicos y las propiedades del CD, los parámetros ópticos, las desviaciones y la tasa de error, el sistema de modulación ( modulación de ocho a catorce , EFM) y la función de corrección de errores ( codificación Reed-Solomon entrelazada , CIRC). y los ocho canales de subcódigo . Estos parámetros son comunes a todos los discos compactos y utilizados por todos los formatos lógicos: CD de audio, CD-ROM , etc. El estándar también especifica la forma de codificación de audio digital ( LPCM de 16 bits firmado de 2 canales muestreado a 44.100 Hz ).
La primera edición del Libro Rojo fue publicada en 1980 por Philips y Sony; [64] [65] fue adoptado por el Comité de Discos de Audio Digital y ratificado por el Comité Técnico 100 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) como estándar internacional en 1987 con la referencia IEC 60908. [66] La segunda edición de IEC 60908 fue publicado en 1999 [67] y reemplaza la primera edición, enmienda 1 (1992) y el corrigendum a la enmienda 1. Sin embargo, IEC 60908 no contiene toda la información para extensiones que está disponible en el Libro Rojo, como los detalles para CD-Texto , CD+G y CD+EG . [68] [69]
El estándar no está disponible gratuitamente y debe obtenerse una licencia. Está disponible en Philips y IEC. A partir de 2013 [update], Philips subcontrata la licencia del estándar a Adminius [ cita requerida ] , que cobra 100 dólares estadounidenses por el Libro Rojo , más 50 dólares estadounidenses cada uno por los anexos del modo de texto CD y RW de canales de subcódigo . [70]
El audio contenido en un CD-DA consta de LPCM de 16 bits firmado de dos canales, muestreado a 44.100 Hz y escrito como una secuencia intercalada little-endian con el canal izquierdo primero.
La frecuencia de muestreo se adapta a la que se obtiene al grabar audio digital en una cinta de vídeo con un adaptador PCM , una forma anterior de almacenar audio digital. [71] Un CD de audio puede representar frecuencias de hasta 22,05 kHz, la frecuencia de Nyquist de la frecuencia de muestreo de 44,1 kHz . [72]
Hubo un largo debate sobre el uso de cuantificación de 16 bits (Sony) o 14 bits (Philips) , y 44.056 o 44.100 muestras/s (Sony) o aproximadamente 44.000 muestras/s (Philips). Cuando el grupo de trabajo Sony/Philips diseñó el disco compacto, Philips ya había desarrollado un convertidor D/A (DAC) de 14 bits , pero Sony insistió en 16 bits. Al final ganó Sony, por lo que prevalecieron los 16 bits y 44,1 kilomuestras por segundo. Philips encontró una manera de producir calidad de 16 bits utilizando su DAC de 14 bits mediante un sobremuestreo cuatro veces . [11]
Algunos CD se masterizan con preénfasis , un refuerzo artificial de las altas frecuencias de audio. El preénfasis mejora la relación señal-ruido aparente al hacer un mejor uso del rango dinámico del canal. Durante la reproducción, el reproductor aplica un filtro de reducción de énfasis para restaurar la curva de respuesta de frecuencia a una curva general plana. Las constantes de tiempo de preénfasis son 50 µs y 15 µs (aumento de 9,49 dB a 20 kHz), y un indicador binario en el subcódigo del disco indica al reproductor que aplique un filtrado de deénfasis si corresponde. La reproducción de dichos discos en una computadora o la copia a archivos WAV generalmente no tiene en cuenta el énfasis previo, por lo que dichos archivos se reproducen con una respuesta de frecuencia distorsionada. [ cita necesaria ] FFmpeg tiene un filtro para eliminar (o aplicar) el énfasis previo para crear archivos WAV estándar o para crear CD con énfasis previo. [73]
El soporte de cuatro canales o cuadrafónico estaba originalmente pensado para incluirse en CD-DA. [74] La especificación del Libro Rojo mencionó brevemente un modo de cuatro canales en sus ediciones de junio de 1980, [75] de septiembre de 1983, [76] y noviembre de 1991 [77] . En la primera página, se exponen los "Parámetros principales" del sistema de CD, que incluyen: "Número de canales: 2 y/o 4 simultáneamente[*] muestreados". La nota a pie de página dice: "En el caso de más de dos canales, se deben adaptar los diagramas de codificador y decodificador".
En realidad, sin embargo, el modo de "cuatro canales" poco especificado se eliminó del estándar de CD cuando fue adoptado por la Comisión Electrotécnica Internacional y se convirtió en IEC 908:1987, [78] y más tarde en IEC 60908:1999. [79] Dado que el comportamiento del bit "cuatro canales" o "uso de radiodifusión" nunca fue especificado por ninguno de los estándares de CD, ningún disco comercializado en masa ha intentado utilizar el modo de cuatro canales del Libro Rojo, y ningún reproductor ha pretendido hacerlo. Impleméntalo.
Inicialmente los creadores del CD pretendían una duración de reproducción de 60 minutos con un diámetro de disco de 100 mm (Sony) o 115 mm (Philips). [13] El vicepresidente de Sony, Norio Ohga, sugirió ampliar la capacidad a 74 minutos para dar cabida a la grabación de Wilhelm Furtwängler dirigiendo la Novena Sinfonía de Ludwig van Beethoven en el Festival de Bayreuth de 1951 . [80] [81] El tiempo de reproducción adicional de 14 minutos requirió posteriormente cambiar a un disco de 120 mm. Kees Schouhamer Immink , el ingeniero jefe de Philips, lo niega, afirmando que el aumento se debió a consideraciones técnicas y que, incluso después del aumento de tamaño, la grabación de Furtwängler no habría cabido en uno de los primeros CD. [11] [13]
Según una entrevista del Sunday Tribune , [82] la historia es un poco más complicada. En 1979, Philips era propietaria de PolyGram , uno de los mayores distribuidores de música del mundo. PolyGram había instalado una gran planta experimental de CD en Hannover , Alemania, que podía producir grandes cantidades de CD con un diámetro de 115 mm. Sony aún no contaba con tales instalaciones. Si Sony hubiera aceptado el disco de 115 mm, Philips habría tenido una ventaja competitiva significativa en el mercado. El largo tiempo de ejecución de la Novena Sinfonía de Beethoven impuesto por Ohga se utilizó para empujar a Philips a aceptar 120 mm, de modo que PolyGram de Philips perdió su ventaja en la fabricación de discos. [82]
El tiempo de reproducción de 74 minutos de un CD, que es más largo que los 22 minutos por cara [83] [84] típico de los álbumes de vinilo de larga duración (LP) , se utilizó a menudo en beneficio del CD durante los primeros años en que los CD y Los LP competían por las ventas comerciales. Los CD a menudo se lanzaban con una o más pistas extra, lo que incitaba a los consumidores a comprar el CD por el material adicional. Sin embargo, los intentos de combinar LP dobles en un CD ocasionalmente resultaron en la situación opuesta en la que el CD ofrecería menos audio que el LP. Un ejemplo de ello fue el álbum doble de DJ Jazzy Jeff & The Fresh Prince, He's the DJ, I'm the Rapper , en el que los lanzamientos iniciales en CD del álbum tenían varias pistas editadas para que quepan en un solo disco; Como resultado, las reediciones de CD recientes empaquetan el álbum en dos discos. La aparición de los CD de 80 minutos permitió que algunos álbumes dobles que antes se editaban por extensión o se empaquetaban como CD dobles se relanzaran en un solo disco, como 1999 de Prince en el caso del primero y Tommy de The Who. en el caso de este último.
Los tiempos de reproducción superiores a 74 minutos se logran disminuyendo el paso de la pista (la distancia que separa la pista a medida que el disco gira en espiral). Sin embargo, la mayoría de los reproductores aún pueden acomodar los datos más espaciados si todavía están dentro de las tolerancias del Libro Rojo . [85] Los procesos de fabricación utilizados en los últimos años de la tecnología de CD permitieron que un CD de audio contuviera hasta 82 minutos (variable de una planta de replicación a otra) sin requerir que el creador del contenido firmara una exención que eximiera al propietario de la planta de responsabilidad si el CD producido es parcial o totalmente ilegible para algunos equipos de reproducción. En esta práctica final, el tiempo máximo de reproducción de CD aumentó al reducir las tolerancias mínimas de ingeniería.
Cada muestra de audio es un entero en complemento a dos de 16 bits con signo , con valores de muestra que van desde −32768 hasta +32767. Los datos de audio de origen se dividen en cuadros que contienen doce muestras cada uno (seis muestras izquierdas y seis muestras derechas, alternadas), para un total de 192 bits (24 bytes) de datos de audio por cuadro.
Este flujo de cuadros de audio, en su conjunto, se somete luego a codificación CIRC , que segmenta y reorganiza los datos y los expande con códigos de corrección de errores de una manera que permite detectar y corregir errores de lectura ocasionales. La codificación CIRC entrelaza los fotogramas de audio del disco en varios fotogramas consecutivos para que la información sea más resistente a errores de ráfaga . Por lo tanto, un fotograma físico del disco contendrá en realidad información de múltiples fotogramas de audio lógicos. Este proceso agrega 64 bits de datos de corrección de errores a cada cuadro. Después de esto, se agregan 8 bits de subcódigo o datos de subcanal a cada uno de estos cuadros codificados, que se utilizan para el control y direccionamiento al reproducir el CD.
La codificación CIRC más el byte de subcódigo generan tramas de 33 bytes de longitud, denominadas tramas de "datos de canal". Luego, estas tramas se modulan mediante modulación de ocho a catorce (EFM), donde cada palabra de 8 bits se reemplaza con una palabra correspondiente de 14 bits diseñada para reducir el número de transiciones entre 0 y 1. Esto reduce la densidad de los pozos físicos . en el disco y proporciona un grado adicional de tolerancia a errores. Se agregan tres bits de "fusión" antes de cada palabra de 14 bits para desambiguación y sincronización. En total son 33 × (14 + 3) = 561 bits. Se agrega una palabra de 27 bits (un patrón de 24 bits más 3 bits de combinación) al comienzo de cada cuadro para ayudar con la sincronización, de modo que el dispositivo de lectura pueda localizar los cuadros fácilmente. Con esto, una trama termina conteniendo 588 bits de "datos de canal" (que se decodifican en sólo 192 bits de música).
Los fotogramas de datos del canal finalmente se escriben físicamente en el disco en forma de hoyos y tierras , donde cada hoyo o tierra representa una serie de ceros y los puntos de transición (el borde de cada hoyo) representan un 1. Un Libro Rojo El CD-R compatible tiene manchas en forma de hoyos y tierras sobre una capa de tinte orgánico en lugar de hoyos y tierras reales; un láser crea las manchas alterando las propiedades reflectantes del tinte.
Debido a la estructura del sector de corrección de errores más débil utilizada en los CD de audio y de vídeo ( Modo 2 Forma 2 ) que en los discos de datos ( Modo 1 o Modo 2 Forma 1 ), los errores C2 no se pueden corregir y significan pérdida de datos. [95] [96] Incluso con errores incorregibles, un reproductor de discos compactos interpola la pérdida de datos con el objetivo de hacer que el daño sea inaudible. [97]
El flujo de datos de audio en un CD de audio es continuo, pero tiene tres partes. La parte principal, que a su vez se divide en pistas de audio reproducibles, es el área del programa . Esta sección está precedida por una pista de entrada y seguida por una pista de salida . Las pistas de entrada y salida codifican sólo audio silencioso, pero las tres secciones contienen flujos de datos de subcódigo .
El subcódigo de entrada contiene copias repetidas de la tabla de contenidos (TOC) del disco, que proporciona un índice de las posiciones iniciales de las pistas en el área del programa y la salida. Las posiciones de las pistas están referenciadas por código de tiempo absoluto , relativo al inicio del área del programa, en formato MSF: minutos, segundos y fracciones de segundo llamados fotogramas . Cada cuadro de código de tiempo es un setenta y cinco de segundo y corresponde a un bloque de 98 cuadros de datos de canal; en última instancia, un bloque de 588 pares de muestras de audio izquierda y derecha. El código de tiempo contenido en los datos del subcanal permite que el dispositivo de lectura ubique la región del disco que corresponde al código de tiempo en el TOC. La TOC de los discos es análoga a la tabla de particiones de los discos duros . Se abusa de los registros TOC no estándar o corruptos como forma de protección de copia de CD/DVD , por ejemplo, en el esquema key2Audio .
La entidad más grande de un CD se llama pista . Un CD puede contener hasta 99 pistas (incluida una pista de datos para discos de modo mixto ). Cada pista puede tener a su vez hasta 100 índices, aunque los reproductores que todavía admiten esta función se han vuelto más raros con el tiempo. La gran mayoría de las canciones se graban en el índice 1, siendo el intervalo previo el índice 0. A veces, las pistas ocultas se colocan al final de la última pista del disco, a menudo utilizando el índice 2 o 3, o utilizando el intervalo previo como índice 0 (este Este último uso hará que la pista se reproduzca mientras el contador de tiempo cuenta regresivamente hasta el tiempo 0:00 al inicio de la pista, índice 1). Este también es el caso de algunos discos que ofrecen "101 efectos de sonido", siendo 100 y 101 indexados como dos y tres en la pista 99. El índice, si se utiliza, ocasionalmente se incluye en la lista de pistas como una parte decimal del número de pista, como 99,2 o 99,3. ( Hack de Information Society fue uno de los pocos lanzamientos de CD que hizo esto, después de un lanzamiento con una característica CD + G igualmente oscura ). La estructura de pistas y índice del CD se transfirió al formato DVD como título y capítulo, respectivamente.
Las pistas, a su vez, se dividen en fotogramas de código de tiempo (o sectores), que a su vez se subdividen en fotogramas de datos de canal.
La entidad más pequeña en un CD es una trama de datos de canal , que consta de 33 bytes y contiene seis muestras estéreo completas de 16 bits: 24 bytes para el audio (dos bytes × dos canales × seis muestras = 24 bytes), ocho errores CIRC. -bytes de corrección y un byte de subcódigo . Como se describe en la sección "Codificación de datos", después de la modulación EFM, el número de bits en una trama asciende a 588.
En un CD de audio Red Book , los datos se direccionan mediante el esquema MSF , con códigos de tiempo expresados en minutos, segundos y otro tipo de fotogramas (mm:ss:ff), donde un fotograma corresponde a 1/75 de segundo de audio: 588 pares de muestras izquierda y derecha. Este marco de código de tiempo es distinto del marco de datos de canal de 33 bytes descrito anteriormente y se utiliza para visualizar el tiempo y posicionar el láser de lectura. Al editar y extraer audio de CD, este cuadro de código de tiempo es el intervalo de tiempo más pequeño direccionable para un CD de audio; por lo tanto, los límites de las pistas sólo ocurren en estos límites de marco. Cada una de estas estructuras contiene 98 tramas de datos de canal, con un total de 98 × 24 = 2352 bytes de música. El CD se reproduce a una velocidad de 75 fotogramas (o sectores) por segundo, es decir, 44.100 muestras o 176.400 bytes por segundo.
En la década de 1990, el CD-ROM y la tecnología relacionada de extracción de audio digital (DAE) introdujeron el término sector para referirse a cada cuadro de código de tiempo, identificando cada sector mediante un número entero secuencial que comenzaba en cero y con pistas alineadas en los límites del sector. Un sector de CD de audio corresponde a 2352 bytes de datos decodificados. El Libro Rojo no hace referencia a sectores ni distingue las secciones correspondientes del flujo de datos del disco excepto como "tramas" en el esquema de direccionamiento MSF.
La siguiente tabla muestra la relación entre pistas, fotogramas de código de tiempo (sectores) y fotogramas de datos de canal:
La velocidad de bits de audio de un CD de audio del Libro Rojo es de 1.411.200 bits por segundo (1.411 kbit/s) o 176.400 bytes por segundo ; 2 canales × 44.100 muestras por segundo por canal × 16 bits por muestra. Los datos de audio provenientes de un CD están contenidos en sectores, cada sector tiene 2352 bytes y 75 sectores contienen 1 segundo de audio. A modo de comparación, la velocidad de bits de un CD-ROM "1×" se define como 2048 bytes por sector × 75 sectores por segundo = 153.600 bytes por segundo. Los 304 bytes restantes de un sector se utilizan para corrección de errores de datos adicionales.
A diferencia de un DVD o CD-ROM , no hay " archivos " en un CD de audio del Libro Rojo ; solo hay un flujo continuo de datos de audio LPCM y un conjunto paralelo más pequeño de 8 flujos de datos de subcódigo . Los sistemas operativos de computadora , sin embargo, pueden brindar acceso a un CD de audio como si contuviera archivos. Por ejemplo, Windows representa la tabla de contenido del CD como un conjunto de archivos de pistas de audio de disco compacto (CDA), cada archivo contiene información de indexación, no datos de audio. Sin embargo, por el contrario, Finder en macOS presenta el contenido del CD como un conjunto real de archivos, con la extensión AIFF , que se pueden copiar directa, aleatoria e individualmente por pista como si fueran archivos reales. En realidad, macOS realiza sus propias copias según sea necesario en segundo plano, de forma completamente transparente para el usuario. Las pistas copiadas se pueden reproducir y editar completamente en la computadora del usuario.
En un proceso llamado extracción , se puede utilizar un software de extracción de audio digital para leer datos de audio CD-DA y almacenarlos en archivos. Los formatos de archivos de audio comunes para este propósito incluyen WAV y AIFF, que simplemente anteponen los datos LPCM con un encabezado corto ; FLAC , ALAC y Windows Media Audio Lossless , que comprimen los datos LPCM de manera que conserven espacio pero permitan restaurarlos sin ningún cambio; y varios formatos de codificación perceptual con pérdida como MP3 , AAC y Opus , que modifican y comprimen los datos de audio de manera que cambian irreversiblemente el audio, pero que explotan características del oído humano para hacer que los cambios sean difíciles de discernir.
Los editores de discos han creado CD que violan el estándar del Libro Rojo . Algunos lo hacen con el fin de prevenir copias , utilizando sistemas como Copy Control . Algunos lo hacen para funciones adicionales como DualDisc , que incluye tanto una capa de CD como una capa de DVD, siendo la capa de CD mucho más delgada, 0,9 mm, que lo requerido por el Libro Rojo , que estipula un nominal de 1,2 mm, pero al menos 1,1 mm. . Philips y muchas otras empresas han declarado que incluir el logotipo de Compact Disc Digital Audio en dichos discos no conformes puede constituir una infracción de marca registrada.
Super Audio CD fue un estándar publicado en 1999 cuyo objetivo era proporcionar una mejor calidad de audio que los CD. DVD-Audio surgió aproximadamente al mismo tiempo. [98] Ambos formatos fueron diseñados para presentar audio de mayor fidelidad mediante el uso de una frecuencia de muestreo más alta y medios DVD . Ninguno de los formatos fue ampliamente aceptado.
La industria discográfica ha tomado medidas para hacer que los CD de audio (Compact Disc Digital Audio) no se puedan reproducir en las unidades de CD-ROM de las computadoras , para evitar la copia de música. Esto se hace introduciendo intencionalmente errores en el disco que los circuitos integrados en la mayoría de los reproductores de audio independientes pueden compensar automáticamente, pero que pueden confundir a las unidades de CD-ROM. Los defensores de los derechos del consumidor desde octubre de 2001 presionaron para exigir etiquetas de advertencia en los discos compactos que no se ajustan al estándar oficial Compact Disc Digital Audio (a menudo llamado Libro Rojo) para informar a los consumidores qué discos no permiten el uso pleno y justo de su contenido.
En 2005, Sony BMG Music Entertainment fue criticada cuando un mecanismo de protección de copia conocido como Protección de copia extendida (XCP) utilizado en algunos de sus CD de audio instaló automática y subrepticiamente software de prevención de copia en las computadoras (consulte el escándalo del rootkit de protección de copia de Sony BMG ). No se permite legalmente que dichos discos se llamen CD o Discos compactos porque infringen el estándar del Libro Rojo que rige los CD y Amazon.com, por ejemplo, los describe como "discos protegidos contra copia" en lugar de "discos compactos" o "CD".
El primer CD de prueba fue
Eine Alpensinfonie
de Richard Strauss , y el primer CD realmente impreso en una fábrica fue
The Visitants
de ABBA , pero ese disco no se lanzó comercialmente hasta más tarde.
La frecuencia de Nyquist es el doble del ancho de banda de la señal... La frecuencia de Nyquist o frecuencia de plegado es la mitad de la frecuencia de muestreo y corresponde a la frecuencia más alta que un sistema de datos muestreados puede reproducir sin errores.
Este lanzamiento de Rykodisc fue el primer disco compacto que contenía 80 minutos de música;
Anteriormente, 78 minutos había sido la duración más larga posible para codificar en un CD.
Una característica adicional de los CD de audio es que, en caso de daño, los datos faltantes se pueden interpolar;
es decir, la información sigue un patrón predecible que permite adivinar el valor faltante.
Entonces, si un CD de audio está dañado por suciedad o un rasguño, los datos faltantes se pueden promediar a partir de un patrón sin que el oyente note ninguna diferencia.
Esto es algo que la próxima tecnología en memoria digital óptica, el CD-ROM, no puede hacer porque los datos de un programa ejecutable no siguen una ley natural.
Una suposición basada en interpolación no es sólo ligeramente diferente;
está completamente mal.
Debido a esta precisión, las unidades de CD-ROM para PC llegaron más tarde y mucho más caras que las de audio.