컴팩트 디스크

<시간 />

배경

1876년 축음기가 발명된 이래로 음악은 홈 엔터테인먼트의 인기 있는 소스였습니다. 최근 몇 년 동안 컴팩트 디스크는 녹음된 음악의 재생 매체가 되었습니다.

컴팩트 디스크 또는 CD는 디지털 데이터가 기록된 광 저장 매체입니다. 디지털 데이터는 오디오, 비디오 또는 컴퓨터 정보의 형태일 수 있습니다. CD가 재생될 때 정보는 레이저(광학 매체라는 이름)라는 밀접하게 초점을 맞춘 광원에 의해 읽히거나 감지됩니다. 이 기사에서는 녹음된 음악을 재생하는 데 사용되는 오디오 CD에 중점을 둘 것입니다.

컴팩트 디스크의 역사는 1960년대 전자 기술, 특히 디지털 전자 기술의 발전으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 이 기술의 첫 번째 응용 프로그램은 녹음 영역이 아니었지만 기술이 발전함에 따라 오디오 구성 요소에서 점점 더 많이 사용되는 것으로 나타났습니다.

같은 기간 동안 많은 회사에서 광학 정보 저장 및 레이저 기술 실험을 시작했습니다. 이 회사들 중에서 전자 거대 기업인 Sony와 Philips는 이 분야에서 눈에 띄는 진전을 이루었습니다.

1970년대까지 디지털 및 광학 기술은 단일 오디오 시스템을 개발하기 위해 결합될 수 있는 수준에 도달했습니다. 이러한 기술은 디지털 오디오 개발자가 직면한 세 가지 주요 과제에 대한 솔루션을 제공했습니다.

첫 번째 과제는 오디오 인코딩이라고 하는 프로세스인 디지털 형식으로 오디오 신호를 녹음하는 데 적합한 방법을 찾는 것이었습니다. 오디오 인코딩의 실용적인 방법은 1948년 C. Shannon이 발표한 이론에서 개발되었습니다. 이 방법은 펄스 코드 변조(PCM)로 알려져 있으며 짧은 시간 간격 동안 사운드를 샘플링하고 샘플을 수치로 변환하는 기술입니다. 그런 다음 나중에 검색하기 위해 변조되거나 저장되는 값입니다.

오디오 신호를 디지털 형태로 저장하려면 많은 양의 데이터가 필요합니다. 예를 들어 1초의 음악을 저장하려면 백만 비트의 데이터가 필요합니다. 따라서 다음 과제는 상당한 양의 사운드를 수용할 수 있는 적절한 저장 매체를 찾는 것이었습니다. 이 문제에 대한 해결책은 광 디스크의 형태로 나왔습니다. 광 디스크는 함께 압축된 많은 양의 데이터를 저장할 수 있습니다. 예를 들어, CD에 있는 백만 비트의 데이터는 핀헤드보다 작은 영역을 차지할 수 있습니다. 이 정보는 1/2500인치만큼 작은 매우 좁은 영역에 초점을 맞출 수 있는 레이저 빔을 사용하여 읽습니다.

디지털 오디오의 마지막 과제는 연속적인 음악을 생성할 수 있을 만큼 빠르게 컴팩트 디스크의 조밀한 정보를 처리하는 것이었습니다. 이 솔루션은 단 몇 마이크로초 만에 수백만 건의 계산을 처리할 수 있는 집적 회로 기술의 개발로 제공되었습니다.

1970년대 후반까지 Sony와 Philips의 공동 노력으로 광 저장 디스크에 대한 공통 표준 세트가 개발되었습니다. 35개 하드웨어 제조업체로 구성된 컨소시엄이 1981년에 이 표준과 최초의 컴팩트 디스크 및 컴팩트 디스크 플레이어 를 채택하기로 동의했습니다. 1982년에 시장에 소개되었습니다.

CD를 만들려면 먼저 유리 "디스크 마스터"를 준비해야 합니다. 그런 다음 이 마스터는 원하는 정보로 인코딩되고 일련의 전기 주조 단계를 거칩니다. 전기 주조에서 금속 층이 전류를 사용하여 유리 마스터에 증착됩니다. 최종 마스터 버전이 준비되면 해당 정보가 플라스틱 디스크로 전송됩니다. 반사 알루미늄 층이 적용되고 투명 아크릴 보호 층이 적용되고 마지막으로 라벨이 적용됩니다.

원자재

컴팩트 디스크는 그것을 만드는 데 필요한 기술을 고려할 때 믿을 수 없을 정도로 단순해 보이는 장치입니다. CD는 세 가지 재료 레이어로 구성됩니다.

<울>

폴리카보네이트 플라스틱으로 만들어진 베이스 레이어.

폴리카보네이트 플라스틱 위에 얇은 알루미늄 코팅층.

알루미늄 층 위에 투명 보호 아크릴 코팅.

일부 제조업체는 은 또는 금 을 사용합니다 . 컴팩트 디스크 제조시 알루미늄 층 대신 층.

디자인

컴팩트 디스크는 보편적인 호환성을 유지하기 위해 Sony와 Philips가 설정한 표준에 따라 엄격하게 설계되었습니다. CD는 직경이 4.72인치(120mm)이고 두께가 0.047인치(1.2mm)입니다. 중간에 있는 위치 지정 구멍의 직경은 0.59인치(15밀리미터)입니다. CD의 무게는 일반적으로 약 0.53온스(15g)입니다.

표준 CD는 최대 74분의 데이터를 저장할 수 있습니다. 그러나 대부분의 CD에는 약 50분 분량의 음악만 들어 있으며 모두 CD의 한 면(아래쪽)에만 녹음됩니다. CD에 기록된 데이터는 내부에서 시작하여 외부로 이동하는 연속적인 나선형의 형태를 취합니다. 이 나선형 또는 트랙은 랜드라고 하는 섹션으로 분리된 피트라고 하는 일련의 움푹 들어간 부분으로 구성됩니다. 트랙을 따라 움직이는 작은 레이저 빔은 빛을 포토 센서로 다시 반사합니다. 센서는 구덩이에 있을 때보다 땅에 있을 때 더 많은 빛을 보고 이러한 빛 강도의 변화는 원래 녹음된 음악을 나타내는 전기 신호로 변환됩니다.

제조
프로세스

컴팩트 디스크는 거의 모든 먼지 입자가 없는 "클린 룸"에서 매우 깨끗하고 먼지가 없는 조건에서 제조되어야 합니다. 방의 공기는 먼지를 차단하기 위해 특별히 필터링되며, 방의 거주자는 특별한 옷을 입어야 합니다. 평균 먼지 입자는 CD의 평균 피트 및 랜드보다 100배 더 크기 때문에 가장 작은 먼지 입자라도 디스크를 쓸모없게 만들 수 있습니다.

디스크 마스터 준비

<울>

1 원래 음악이 먼저 디지털 오디오 테이프에 녹음됩니다. 다음으로, 오디오 프로그램은 3/4인치(1.9센티미터) 비디오 테이프로 전송되고, 그 다음 음악을 인덱싱하고 추적하는 데 사용되는 데이터(서브코드라고 함)가 테이프의 오디오 데이터에 추가됩니다. 이때 테이프를 프리마스터라고 합니다.

2 사전 마스터 테이프는 특별히 준비된 유리로 만든 디스크인 디스크 마스터(유리 마스터라고도 함)를 만드는 데 사용됩니다. 유리는 매끄러운 마무리로 연마되고 접착제 층과 포토레지스트 재료 층으로 코팅됩니다. 디스크의 직경은 약 9.45인치(240밀리미터)이고 두께는 0.24인치(6밀리미터)입니다. 접착제와 포토레지스트가 적용된 후 디스크는 오븐에서 경화됩니다.

3 다음으로 프리마스터 테이프와 디스크 마스터를 복합 레이저 절단기에 넣습니다. 기기는 사전 마스터 테이프의 오디오 프로그램을 재생합니다. 그렇게 하면 프로그램이 CD 인코더라는 장치로 전송되어 전기 신호를 생성합니다. 이 신호는 유리 디스크(디스크 마스터)의 포토레지스트 코팅에 홈을 노출하거나 "절단"하는 레이저 빔에 전원을 공급합니다.

4 노출된 홈은 그런 다음 화학 물질로 에칭됩니다. 이 에칭된 홈은 CD 표면의 구덩이를 형성합니다. 그런 다음 일반적으로 은색의 금속 코팅이 디스크에 적용됩니다. 이제 디스크 마스터에는 완성된 CD가 가질 정확한 핏 앤 랜드 트랙이 포함됩니다.

전기 주조

<울>

5 디스크 마스터는 에칭 후 니켈과 같은 또 다른 금속 층이 디스크 표면에 증착되는 전기 주조라고 하는 프로세스를 거칩니다. "전기"라는 문구는 전류를 사용하여 금속이 증착되기 때문에 사용됩니다. 디스크는 니켈 솔파메이트와 같은 전해액에 담가져 있고 전류가 인가되면 디스크 마스터에 금속 층이 형성됩니다. 이 금속층의 두께는 엄격하게 제어됩니다.

6 다음으로, 새로 도포된 금속층을 디스크 마스터에서 떼어내어 따로 보관해 둡니다. 금속 레이어 또는 아버지는 디스크 마스터 트랙에 대한 부정적인 인상을 포함합니다. 즉, 금속 레이어의 트랙은 디스크 마스터의 트랙과 정확히 복제되지만 그 반대입니다.

7 그런 다음 금속 아버지는 원래 디스크 마스터 트랙에 대한 긍정적인 인상을 주는 단순한 금속 층인 하나 이상의 어머니를 생산하기 위해 추가 전기 주조를 거칩니다. 동일한 전기 주조 공정을 사용하여 각 어머니는 트랙에 대한 부정적인 인상을 가진 아들(스탬퍼라고도 함)을 낳습니다. 실제 CD를 만드는 데 사용되는 것은 아들입니다.

8 모체에서 분리된 금속손을 헹구고, 건조하고, 광택을 낸 후, 펀칭기에 넣어 중심 구멍을 뚫어 원하는 외경을 형성한다.

복제

<울>

9 그런 다음 금속 아들을 사출 성형기에서 적절한 디스크 모양의 중공 캐비티(다이)에 넣습니다. 그런 다음 용융된 폴리카보네이트 플라스틱을 이 다이에 부어 금속 아들 주위를 형성합니다. 일단 냉각되면 플라스틱은 원래 디스크 마스터 트랙의 긍정적인 인상에서 다시 한 번 피트와 홈이 한쪽 면에 형성된 아들 모양입니다.

10 그런 다음 중앙 구멍을 플라스틱 디스크에서 펀칭합니다. 완성된 CD에는 "랜드" 및 "피트"라고 하는 일련의 트랙 또는 들여쓰기가 포함되어 있습니다. CD 플레이어는 레이저 빔을 사용하여 이러한 레이어를 읽고 반사를 먼저 전기 신호로 변환한 다음 음악으로 변환합니다. 이 단계. 다음으로 디스크에서 물방울, 먼지 입자 및 뒤틀림과 같은 결함이 있는지 스캔합니다. 결함이 발견되면 디스크를 폐기해야 합니다.

11 디스크가 품질 표준을 충족하면 매우 얇은 알루미늄 반사층으로 디스크를 코팅합니다. 코팅은 진공 증착을 사용하여 적용됩니다. 이 과정에서 알루미늄을 진공 챔버에 넣고 증발 지점까지 가열하여 플라스틱 디스크에 고르게 도포할 수 있습니다.

12 마지막으로 투명한 아크릴 플라스틱을 디스크에 적용하여 스크래치와 같은 물리적 손상으로부터 기본 레이어를 보호합니다. 일반적으로 실크 스크리닝 프로세스를 사용하여 레이블이 인쇄된 후 CD가 완성되어 포장 및 선적 준비가 완료됩니다.

품질 관리

컴팩트 디스크는 매우 정밀하고 정확한 장치입니다. 데이터의 미세한 크기는 제조 과정에서 어떠한 오류도 허용하지 않습니다. 아주 작은 먼지 입자도 디스크를 읽을 수 없게 만들 수 있습니다.

첫 번째 품질 관리 문제는 제어된 온도, 습도 및 필터링 시스템을 통해 클린룸 환경을 적절하게 모니터링하는 것입니다. 그 외에도 품질 관리 체크포인트가 제조 공정에 구축됩니다. 예를 들어 디스크 마스터는 레이저 장비를 사용하여 평활도와 적절한 두께의 포토레지스트 표면을 검사합니다. 알루미늄 코팅이 증착되기 전과 후, 보호 아크릴 코팅이 적용된 후와 같은 공정의 후반 단계에서 디스크는 나선형 트랙의 뒤틀림, 기포, 먼지 입자 및 인코딩 오류에 대해 자동으로 검사됩니다. 이 기계적 검사는 편광된 빛을 사용하는 사람의 검사와 결합되어 사람의 눈으로 트랙의 결함 있는 구덩이를 찾아낼 수 있습니다.

디스크를 확인하는 것 외에도 디스크를 제조하는 데 사용되는 장비를 주의 깊게 유지 관리해야 합니다. 예를 들어 레이저 절단기는 진동이 있으면 적절한 절단이 불가능하기 때문에 매우 안정적이어야 합니다. 엄격한 품질 관리가 유지되지 않으면 CD의 거부율이 매우 높을 수 있습니다.

미래

대용량 저장 기능, 데이터의 정확성, 마모에 대한 상대적 내성은 CD를 음악 및 비디오 응용 프로그램에서 계속 인기 있는 매체로 만들 것입니다. 대중의 관심을 불러일으키는 가장 뜨거운 신제품은 사용자가 컴퓨터 및 텔레비전과 상호 작용할 수 있는 멀티미디어 시스템인 CD-Interactive 또는 CD-I입니다.

제조 기술은 계속해서 능률화되고 개선되어 더 작은 시설이 필요하고 프로세스에서 사람의 개입이 줄어들어 CD 거부율이 낮아질 것입니다. CD 제조의 첫 10년 동안 이미 제조 및 품질 관리 프로세스는 거의 완전히 자동화되었습니다.