Wie funktioniert eine Compact Disc (CD)?

Vor einigen Jahren, als USB-Sticks und Cloud Computing noch nicht so beliebt waren wie heute, wurden die Daten vor allem mit Hilfe von CDs gespeichert und abgerufen. Du fragst dich auch, wie funktioniert eine cd oder Compact Disc? Die glänzenden runden Discs sind bis heute bekannt für ihre Fähigkeit, Daten im Bereich von einigen hundert Megabyte bis zu einigen Gigabyte zu speichern.

Was ist eine Compact Disc?

Compact Disc (CD) ist ein digitales Datenspeicherformat für optische Platten. Es wurde von Philips und Sony gemeinsam entwickelt. Das CD-Format wurde ursprünglich entwickelt, um nur Tonaufnahmen zu speichern und abzuspielen, später aber für die Speicherung von Daten angepasst.

Wie funktioniert eine Compact Disc (CD)

Die Daten auf einer CD werden mit Hilfe eines Laserstrahls kodiert, der winzige Vertiefungen (oder Unebenheiten, wenn Sie so wollen) auf seiner Oberfläche ätzt. Ein Bump, in der CD-Terminologie, wird als Box bezeichnet und stellt die Zahl 0 dar, ebenso das Fehlen eines Bumps (bekannt als Land) stellt die Zahl 1 dar.

CD-Stapel

Eine der größten Herausforderungen bei CDs ist jedoch ihre empfindliche, glatte Oberfläche, die leicht zerkratzt wird, wenn sie nicht mit größter Sorgfalt behandelt wird. Risse und Kratzer auf der Oberfläche einer Disc beeinträchtigen die Fähigkeit, Daten zu speichern, und erschweren es auch einem CD-Player, die darin gespeicherten Daten abzurufen.

Aber warum genau passiert das? Warum sind zerkratzte CDs schwieriger zu lesen/zugreifen?

Bevor wir dazu kommen, ist es unerlässlich, dass wir zuerst verstehen, wie eine CD funktioniert.

Wie funktioniert eine CD?

  • Eine CD hat in der Regel einen Durchmesser von etwa 12 Zentimetern (4,5 Zoll) und besteht aus ein paar dünnen kreisförmigen Schichten, die übereinander angebracht sind.
  • Der größte Teil einer CD besteht aus einem Kunststoff namens Polycarbonat. Die untere Schicht ist eine Polycarbonatschicht, in der die Daten durch kleine Unebenheiten auf der Oberfläche kodiert werden. Über dieser Schicht befindet sich eine reflektierende Schicht, die typischerweise aus Aluminium besteht (Gold wird ebenfalls verwendet, wenn auch ziemlich selten).
  • Über der reflektierenden Schicht befindet sich eine Schutzschicht aus Lack und Kunststoff, die die darunter liegenden Schichten abschirmt. Das Druckbild oder Etikett wird auf die Lackschicht (d.h. auf die CD) im Offsetdruck oder Siebdruck gedruckt.
  • CDs speichern Informationen digital, d.h. mit Hilfe von Millionen von 1s und 0s. Die Daten auf einer CD werden mit Hilfe eines Laserstrahls kodiert, der winzige Vertiefungen (oder Unebenheiten, wenn Sie so wollen) auf seiner Oberfläche ätzt. Ein Bump, in der CD-Terminologie, wird als Pit bezeichnet und stellt die Zahl 0 dar, ebenso das Fehlen eines Bumps (bekannt als Land) stellt die Zahl 1 dar. Somit kann ein Laserstrahl die erforderlichen Daten in eine Compact Disc kodieren, indem er Pits und Lands (0 bzw. 1) verwendet.
  • Nun, da Sie wissen, wie eine CD mit Daten kodiert wird, lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, wie ein CD-Player diese gespeicherten Daten tatsächlich liest.

Wie funktioniert ein CD-Player?

Es gibt zwei Hauptkomponenten in einem CD-Player, die beim Lesen einer CD helfen: einen winzigen Laserstrahl (bekannt als Halbleiterdiodenlaser) und einen elektronischen Lichtdetektor (im Wesentlichen eine winzige Fotozelle). Wenn Sie den CD-Player einschalten, sorgt ein Elektromotor im Inneren des Players dafür, dass sich die CD mit sehr hoher Geschwindigkeit dreht (die Außenkante dreht sich mit 200 U/min, während sich die Innenkante mit 500 U/min dreht).

Die Laserstrahlquelle im Inneren des Players schaltet sich ein und scannt entlang einer Spur von der Mitte der Disc bis zum äußeren Rand. Es fokussiert einen 780 nm Wellenlängenstrahl (nahes Infrarot) durch die Unterseite der Compact Disc. Wenn der Strahl auf ein Land (1) fällt, reflektiert er gerade zurück, aber wenn der Strahl auf eine Grube (0) fällt, streut er.

Wenn die Fotozelle das reflektierte Licht erkennt, versteht sie, dass der Laser auf ein Land gestoßen sein muss, und sendet wiederum ein Signal an eine Schaltung, die die Zahl 1 erzeugt. Wenn sie kein Licht erkennt, bestimmt sie (korrekt), dass sich an dieser Stelle eine Grube befindet, so dass die Schaltung die Zahl 0 erzeugt, so dass die Fotozelle anhand der Intensitätsänderungen des reflektierten Strahls bestimmt, ob eine 1 oder eine 0 auf der Scheibe vorhanden ist.

Warum ist es für einen CD-Player schwierig, den Inhalt einer zerkratzten CD zu lesen?

Die Daten einer CD/DVD/Blu-Ray-Disc befinden sich nicht auf der glänzenden Oberfläche, sondern auf der Polycarbonatschicht nahe der Unterseite der Disc. Wie bereits erwähnt, hat ein CD-Player einen Laserstrahl, der von der Unterseite reflektiert/gestreut wird, je nachdem, ob er auf eine Land/Pit fällt. Die Vertiefungen auf der Oberfläche einer Disc sind sehr, sehr klein, weshalb Kratzer und Risse die Art und Weise, wie Licht von der Oberfläche der CD abprallt, durcheinander bringen.