当我们谈论数字音乐或数据存储的历史时，CD（Compact Disc）是一个绕不开的重要载体。它是一种光学媒介，通过激光束进行数据的读取和写入。与早期的黑胶唱片或磁带不同，CD以数字形式存储信息，这带来了革命性的改变。
CD是什么？
CD是Compact Disc的缩写，意为“压缩光盘”或“紧凑光盘”。它是一种标准的圆形盘片，主要用于存储数字音频、数字数据或其他类型的信息。
CD的全称是什么？
CD的全称是“Compact Disc”。这个名字强调了它相对于之前的存储介质（如黑胶唱片）更为紧凑的体积。
CD的物理结构是怎样的？
一张标准的CD盘片由几层材料构成：
- 聚碳酸酯基板 (Polycarbonate Substrate): 这是CD盘的主体部分，占了绝大部分厚度。数据就刻写在这层基板表面，形成微小的凹槽（pits）和未被刻蚀的区域（lands）。
- 反射层 (Reflective Layer): 一层非常薄的金属层（通常是铝，早期也有用金或银），覆盖在聚碳碳酸酯基板的数据层之上。它的作用是将读取激光反射回来。
- 保护层 (Protective Layer): 一层透明的丙烯酸树脂，覆盖在反射层上，保护脆弱的反射层不被划伤或氧化。
- 标签层 (Label Layer): 最外面的一层，可以印刷唱片封面、文字等信息。
数据是以螺旋状轨道记录在盘片上的，从盘片中心附近开始，一直延伸到外缘。这些轨道非常密集，肉眼几乎不可见。
CD可以存储哪些类型的信息？
CD可以存储不同类型的信息，最常见的是：
- 音频CD (Audio CD): 这是CD最初的设计用途，用于存储高质量的数字音频。遵循特定的“红皮书”标准，音频以16比特的深度和44.1 kHz的采样率存储，提供接近原音的播放效果。
- 数据CD / CD-ROM (CD-ROM – Compact Disc Read-Only Memory): 用于存储计算机数据，如软件、文档、图像、视频等。这些CD是只读的，内容在制造时就固定了。
- 可写CD (CD-R – CD-Recordable): 用户可以一次性写入数据的CD。写入后数据不可更改。
- 可重写CD (CD-RW – CD-ReWritable): 用户可以多次写入和擦除数据的CD。
CD是如何存储和读取数据的？
CD的数据存储和读取过程依赖于光学原理，非常精密。
数据是如何刻录在CD上的？
在CD的制造过程中（对于预制CD如音频CD或CD-ROM），高功率激光束会在聚碳酸酯基板上刻蚀出微小的凹槽（pits）。未被刻蚀的区域称为平面（lands）。这些pits和lands的组合就代表了二进制数据（0和1）。数据以螺旋状的轨道从内圈向外圈排列。对于CD-R/RW，刻录过程是改变盘片上特殊染料层的光学性质来模拟pits和lands。
CD播放器如何读取数据？
CD播放器使用一个低功率的激光束（通常是红外激光或红色激光）来读取盘片上的数据。过程大致如下：
- 激光束聚焦到盘片的数据轨道上。
- 当激光束遇到一个“平面”（land）时，它会直接被反射层反射回来。
- 当激光束遇到一个“凹槽”（pit）时，由于光的衍射效应，一部分激光会被反射，但反射回来的光与从平面反射回来的光在相位上会有差异。
- 光电二极管传感器接收到反射回来的光。由于pit和land反射回来的光强度或相位不同，传感器能够区分它们。
- 传感器将接收到的光信号转换成电信号。
- 解码器将这些电信号还原成原始的二进制数字信号（0和1）。
- 对于音频CD，数字信号会通过数模转换器（DAC）转换成模拟音频信号，再输出到功放和扬声器。对于数据CD，数字信号直接传输给电脑或其他设备进行处理。
读取系统通过追踪轨道并调整激光头的焦距和位置来确保准确读取数据。
为什么CD一度如此流行？
CD的出现是音频和数据存储领域的一场革命，迅速取代了许多旧的技术。
相比黑胶和磁带，CD有哪些优势？
CD的优势是多方面的：
- 音质： 数字存储避免了模拟格式固有的噪音（如黑胶的沙沙声、磁带的嘶嘶声）和失真。CD提供了更纯净、动态范围更广的音频体验。
- 耐用性： 虽然表面容易划伤，但CD本身不像黑胶唱片那样会随着播放次数增加而磨损音质。激光读取是非接触式的。磁带则容易受磁场影响或物理拉伸。
- 便捷性： CD播放器支持快速选曲（随机访问），可以直接跳到任何音轨，而黑胶和磁带需要手动寻找。盘片也比同等播放时长的磁带盒或黑胶唱片更小巧。
- 容量： 相对于同时期的软盘，CD提供了巨大的数据存储容量，使得分发大型软件和多媒体内容成为可能。
- 复制： 数字格式理论上可以进行无损复制（虽然实际操作和版权限制是另一回事）。
为什么现在还有人使用CD？
尽管流媒体和数字下载已成为主流，CD并没有完全消亡。
现在使用CD的理由是什么？
仍然有人偏爱使用CD，原因包括：
- 音质偏好： 一部分发烧友认为，在特定的播放设备下，实体CD提供的音质细节和动态表现优于某些压缩格式的数字音频。
- 实体收藏： 购买CD是一种拥有实体物品的满足感。许多人喜欢CD的完整包装，包括封面艺术、歌词本和内页信息，这提供了流媒体无法替代的体验。
- 备份和数据存储： CD-R/RW至今仍是一些人进行数据备份的经济实用方式，尤其是一些不需要频繁访问的归档数据。
- 车载系统兼容： 许多老旧或一些新型号的汽车音响系统仍然配备CD播放器。
- 支持艺术家： 购买实体CD被视为更直接地支持音乐人的一种方式，尤其是一些独立艺术家。
- 怀旧情感： 对于经历过CD时代的人来说，CD承载着特定的文化和个人记忆。
CD通常在哪些设备上使用？
播放CD需要特定的设备来读取和解码盘片上的数字信息。
播放CD的设备有哪些？
常见的CD播放设备包括：
- 家用CD播放机： 独立的音响组件，专注于高质量的CD音频播放。
- 组合音响系统： 集成了CD播放器、收音机、功放和扬声器的系统。
- 便携式CD播放器： 如早期的随身听（Walkman的CD版本），体积小巧，方便携带。
- 汽车音响系统： 绝大多数现代汽车都曾配备CD播放器，现在虽然减少，但仍有存在。
- 电脑光驱： 台式机和笔记本电脑上的CD-ROM、CD-RW或DVD/蓝光光驱都可以读取CD。
- 部分游戏机： 如索尼的PlayStation系列早期型号，也能播放音频CD。
一张CD的容量有多大？
CD的容量标准经过了几次演变。
标准CD的数据容量是多少？
标准的CD-ROM容量通常是约650 MB或700 MB。早期标准是650MB，后来技术改进后，700MB变得更普遍。也有一些超容量的CD-R可以达到800MB，但这并非所有播放器都兼容。
标准Audio CD的播放时长是多少？
基于700MB容量，标准的Audio CD可以提供约74分钟或80分钟的数字音频播放时长。这是因为音频数据在CD上以特定的格式存储，每分钟音频数据量是固定的。
购买CD或空白CD的成本如何？
CD的成本因类型和购买地而异。
购买CD或空白CD的价格范围？
- 空白CD-R/CD-RW盘片： 非常便宜，通常几元人民币就可以买到一张，批量购买更是低廉。
- 预制音频CD专辑： 价格差异很大，取决于新旧、艺术家知名度、版本（普通版、特别版、进口版等）。新的热门专辑通常在几十到一百多元人民币。二手CD则便宜很多，几元到几十元不等。
- CD播放设备： 简单的便携式或入门级家用CD播放器可能几百元人民币。而高端发烧级CD播放机则可能数千甚至数万元人民币。电脑内置或外置的CD/DVD光驱通常也在几百元人民币。
如何正确播放和妥善保存CD？
虽然CD比黑胶或磁带更耐用，但依然需要正确的处理和保存方法来确保其寿命和数据的完整性。
如何播放CD？
播放CD非常简单：
- 打开CD播放设备的碟仓。
- 将CD盘片放入碟仓，有标签的一面朝上（或者根据播放器说明）。
- 轻轻按下碟仓使其关闭，或按下关闭按钮。
- 播放器会开始读取盘片信息（显示音轨数量和总时长）。
- 按下“播放”按钮开始播放。你可以使用“上一曲”、“下一曲”、“暂停”等按钮进行控制。
- 播放完毕后，按下“弹出”按钮取出盘片。
如何妥善保存和护理CD？
为了延长CD的寿命和保持其良好状态，应注意以下几点：
- 手持方式： 始终手持CD的边缘或中心孔，避免触摸盘片的数据面（光亮的一面）。手指上的油脂和污垢会影响激光读取。
- 存放环境： 将CD存放在原装的塑料或纸质封套/盒中，避免裸露存放。存放在阴凉、干燥、避光的地方，避免阳光直射和高温环境，高温可能导致盘片变形。
- 清洁方法： 如果CD表面有污垢，应使用专用的CD清洁布或柔软的无绒布，沾少量水或专用清洁液，从盘片中心向外呈直线擦拭。不要打圈擦拭，以免在轨道上留下划痕。
- 避免划伤： 小心轻放，避免让CD接触尖锐或粗糙的表面。轻微的划痕通常可以通过播放器的数据纠错能力弥补，但严重的划痕可能导致跳音或无法读取。
如何自己制作CD（光盘刻录）？
如果你有刻录机（CD刻录机或DVD/蓝光刻录机）和空白的CD-R或CD-RW盘片，你可以自己制作CD：
- 准备好要刻录的数字音频文件或数据文件。
- 将空白CD-R或CD-RW盘片放入刻录机。
- 使用刻录软件（Windows内置、macOS内置或其他第三方软件）选择要刻录的文件。
- 选择刻录速度和模式（如制作音频CD或数据CD）。
- 开始刻录过程。在刻录过程中避免打断或关闭电脑。
- 刻录完成后，软件通常会进行校验。
请注意，刻录音频CD和数据CD使用的是不同的格式标准。
总而言之，CD作为一种曾经普及全球的数字存储介质，以其纯净的音质和相对可靠的数据存储能力，在信息时代留下了深刻的印记。即使在今天，它依然在特定领域和人群中发挥着作用，并且作为一种物理载体，承载着独特的价值和体验。
