컴팩트 디스크 디지털 오디오

Compact Disc Digital Audio
컴팩트 디스크 디지털 오디오
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CD autolev crop.jpg
매체형광디스크
인코딩LPCM 오디오 채널 2개, 각각 서명된 16비트 값 44100Hz로 샘플링
역량최대 74-80분(미니 8cm CD의 경우 최대 24분)
읽기 메커니즘반도체 레이저(780nm 파장)
표준IEC 60908
개발자소니 & 필립스
사용법오디오 저장
까지 확장DVD-오디오
방출된1980
광디스크
CD icon test.svg
일반
광학 매체 유형
표준
참고 항목

디지털 오디오 컴팩트 디스크 또는 간단히 오디오 CD라고도 알려진 CDDA(Compact Disc Digital Audio)는 오디오 컴팩트 디스크의 표준 형식이다.이 표준은 모든 CD 포맷에 대한 기술 사양을 포함하고 있는 레인보우 북 시리즈 중 하나인 레드 북에 정의되어 있다.

최초의 상업용 오디오 CD 플레이어인 소니 CDP-101은 1982년 10월 일본에서 발매되었다.이 포맷은 1983–84년에 전세계적으로 받아들여졌고, 그 2년 동안 100만 개 이상의 CD 플레이어가 판매되어 2,250만 개의 디스크를 재생했다.[1]

2000년대부터 CD는 점점 더 다른 형태의 디지털 저장과 유통으로 대체되고 있었으며, 그 결과 2010년까지 미국에서 판매되고 있는 오디오 CD의 수가 최고치에서 약 50% 감소하였지만, 음악 산업의 주요 유통 방법 중 하나로 남아 있었다.[2]2010년대 들어 아이튠스, 스포티파이, 유튜브 등 디지털 음악 서비스 수익은 처음으로 물리적 포맷 판매 수익과 일치했다.[3]2020년 RIAA 중간보고서에 따르면 1980년대 이후 처음으로 축음기 음반 수입이 CD를 넘어섰다.[4][5]

역사

1931년 처음 선보인 옵토폰은 투명한 사진에서 음향신호의 녹음과 재생을 위해 빛을 사용한 초기 장치였다.[6]30여년 후, 미국의 발명가 제임스 T. 러셀은 레이저가 아닌 고출력 할로겐 램프가 뒤에서 비추는 광학 투명 호일에 디지털 비디오를 녹화하는 시스템을 최초로 개발한 공로를 인정받았다.[7]러셀의 특허 출원은 1966년에 제출되었고, 1970년에 특허를 받았다.소송에 이어 소니와 필립스는 1980년대 플레이백 파트(당시 캐나다 회사 광학 레코딩 코퍼레이션)가 아닌 러셀의 특허 녹음 허가를 내줬다.[8][9][10]러셀의 개념, 특허, 프로토타입이 어떤 면에서 콤팩트 디스크의 디자인에 영향을 미쳤는지는 논란의 여지가 있다.[citation needed]

컴팩트 디스크는 레이저디스크 기술의 진화로, 고품질 디지털 오디오 신호에 필요한 높은 정보 밀도를 가능하게 하는 초점 레이저 빔이 사용된다.옵토포니와 제임스 러셀의 선행기술과 달리 디스크의 정보는 보호기판을 통해 레이저를 광원으로 사용하는 반사층으로부터 읽힌다.프로토타입은 1970년대 후반 필립스와 소니가 독자적으로 개발했다.[11]당초 필립스 리서치 경영진에 의해 사소한 추적이라고 일축했지만 레이저디스크 포맷이 고전하면서 CD는 필립스의 1차적인 초점이 됐다.[12][13]1979년 소니와 필립스는 새로운 디지털 오디오 디스크를 설계하기 위해 엔지니어들로 구성된 합동 태스크 포스를 설립했다.1년간의 실험과 토론을 거쳐 1980년 레드북 CD-DA 표준이 출간됐다.1982년 상업적인 발매 이후, 콤팩트 디스크와 그 플레이어들은 매우 인기가 있었다.최대 1,000달러의 가격에도 불구하고, 40만 개 이상의 CD 플레이어가 1983년부터 1984년 사이에 미국에서 팔렸다.[14]1988년까지 미국의 CD 판매량은 비닐 LP 판매량을 앞섰고 1992년까지 CD 판매량은 미리 녹음된 음악 카세트 테이프 판매량을 앞질렀다.[15][16]콤팩트 디스크의 성공은 필립스와 소니가 함께 호환되는 하드웨어에 합의하고 개발한 덕분이다.컴팩트 디스크의 통일된 디자인은 소비자들이 어떤 회사로부터든 디스크나 플레이어를 구매할 수 있게 했고, CD가 가정 내 음악 시장을 거침없이 지배할 수 있게 했다.[17]

디지털 오디오 레이저 디스크 프로토타입

1974년 필립스 오디오부문장 루 오텐스는 지름이 20cm(7.9인치)[19]로 비닐 레코드보다 음질이 우수한 아날로그[18] 광학 오디오 디스크를 개발하기 위해 소규모 그룹을 시작했다.그러나 아날로그 형식의 만족스럽지 못한 성능 때문에 1974년 3월 필립스 연구 엔지니어 2명이 디지털 포맷을 추천했다.[18]1977년 필립스는 디지털 오디오 디스크를 만드는 임무를 띠고 실험실을 설립했다.필립스의 시제품 콤팩트 디스크의 지름은 오디오 카세트의 대각선인 11.5cm(4.5인치)로 설정되었다.[18][20]

1970년 일본 공영방송 NHK 내에서 초기 디지털 오디오 녹음기를 개발한 나카지마 헤이타로(中島)는 1971년 소니 오디오부 총지배인이 됐다.그의 팀은 1973년에 베타맥스 비디오 레코더를 이용한 디지털 PCM 어댑터 오디오 테이프 레코더를 개발했다.그 후, 1974년에 디지털 오디오를 광디스크에 저장하기 위한 도약은 쉽게 이루어졌다.[21]소니는 1976년 9월 처음으로 광학 디지털 오디오 디스크를 공개 시연했다.1년 뒤인 1977년 9월 소니는 MFM 변조를 이용해 1시간 분량의 디지털 오디오(4만4100Hz 샘플링 속도, 16비트 해상도)를 재생할 수 있는 30cm(12인치) 디스크를 언론에 공개했다.[22]1978년 9월, 이 회사는 150분 재생 시간, 44,056Hz 샘플링 속도, 16비트 선형 분해능, 교차 인터리브 오류 보정 코드의 광학 디지털 오디오 디스크를 시연했다. 이 규격은 1980년 표준 컴팩트 디스크 포맷에 대해 나중에 정리한 것과 유사하다.1979년 3월 13~16일 브뤼셀에서 열린 제62차 AES 컨벤션에서 소니 디지털 오디오 디스크의 기술적 세부 사항이 발표되었다.[22]소니의 AES 기술 논문은 1979년 3월 1일에 발표되었다.그로부터 일주일 뒤인 3월 8일 필립스는 네덜란드 아인트호벤에서 열린 '필립스 도입 컴팩트 디스크'[23] 기자간담회에서 광학 디지털 오디오 디스크의 시제품을 공개 시연했다.[24]이후 소니의 CEO이자 회장인 오가 노리오 소니의 경영진과 나카지마 헤이타로 회장은 이 포맷의 상업적 잠재력을 확신하고 광범위한 회의론에도 불구하고 더 이상의 발전을 추진했다.[25]

협업 및 표준화

네덜란드의 발명가이자 필립스 수석 엔지니어인 Kees Schouhamer Imink는 1980년에 표준 컴팩트 디스크를 생산한 팀의 일원이었다.

1979년 소니와 필립스는 새로운 디지털 오디오 디스크를 설계하기 위해 엔지니어들로 구성된 합동 태스크 포스를 설립했다.엔지니어 키에스 쇼우하메르 이밍크와 도시타다 도이가 이끄는 이 연구는 레이저와 광디스크 기술을 추진했다.[23]1년간의 실험과 토론 끝에 태스크포스는 레드북 CD-DA 표준을 제작했다.1980년에 처음 발표된 이 표준은 1987년에 국제 표준으로 IEC에 의해 공식적으로 채택되었고, 1996년에는 다양한 개정판이 표준의 일부가 되었다.[citation needed]

필립스는 또 다른 오디오 제품인 컴팩트 카세트에 맞춰 콤팩트 디스크라는 용어를 만들어냈고,[20] 비디오 레이저디스크 기술을 바탕으로 일반적인 제조 공정에 기여했다.필립스 역시 8~4분의 1 변조(EFM)를, 소니는 스크래치나 지문 등 결함에 일정한 복원력을 제공하는 오류 수정 방식인 CIRC를 기여했다.

태스크포스(TF)의 전직원이 들려준 [18]콤팩트 디스크스토리는 샘플링 빈도, 재생 시간, 디스크 직경 선택 등 많은 기술적 의사결정에 대한 배경 정보를 제공한다.Philips에 따르면, 태스크 포스는 약 6명으로 구성되었지만,[12][26] 콤팩트 디스크는 "팀으로 일하는 많은 사람들에 의해 집단적으로 발명되었다."[27]

초기 출시 및 채택

필립스는 독일 하노버 인근 랑겐하겐에 폴리도르 프레싱 오퍼레이션 공장을 설립하고 신속하게 일련의 이정표를 통과했다.[citation needed]

1983년 3월 14일, CBS 레코드가 16개 타이틀을 발매한 유럽과[citation needed][34] 북미에 CD 플레이어와 디스크가 소개되면서 일본 출시가 이어졌다.[35]1983년 CD의 점점 더 많은 수용은 대중적인 디지털 오디오 혁명의 시작을 의미한다.[36]특히 초기 도입 고전음악과 오디오 애호가 커뮤니티에서 열광적인 호응을 받았으며, 취급품질이 특히 찬사를 받았다.점차 플레이어들의 가격이 내려가고, 휴대용 디스크맨의 도입으로 CD는 더 큰 대중음악과 록음악 시장에서 인기를 얻기 시작했다.CD 판매의 증가와 함께, 사전 녹음된 카세트 테이프 판매는 1980년대 후반부터 감소하기 시작했다; CD 판매는 1990년대 초반 카세트 판매를 추월했다.[citation needed][37]

CD로 백만 장을 판매한 첫 번째 아티스트는 1985년 앨범 《Brothers in Arms》와 함께 《Drey Straits》이다.[38]최초의 CD 시장 중 하나는 상업적 잠재력이 이미 입증된 대중음악을 재발행하는 데 전념했다.전체 카탈로그를 CD로 바꾼 최초의 주요 아티스트는 데이비드 보위였는데, (당시) 16장의 첫 14장의 스튜디오 앨범은 1985년 2월 RCA 레코드에 의해 발매되었고, 4장의 히트 앨범과 함께 그의 15집과 16집 앨범은 1983년과 1984년에 각각 EMI 레코드에 의해 CD로 이미 발매되었다.[39]1987년 2월 26일, 비틀즈의 첫 영국 앨범 4장이 컴팩트 디스크에서 모노로 발매되었다.[40]1988년에는 전 세계 50개 프레스 플랜트에 의해 4억 장의 CD가 제작되었다.[41]

추가 개발

1비트 DAC가 탑재된 소니 디스크맨 D-E307CK 휴대용 CD 플레이어.

초기 CD 플레이어들은 DAC의 각 비트에 대한 개별 전기 부품이 포함된 이진 가중 디지털-아날로그 컨버터(DAC)를 채용했다.[42]고정밀 부품을 사용할 때에도, 이 접근방식은 "교차 제로 문제"로 인해 악화되는 오류를 해독하기 쉬웠다.[clarification needed][42]또 다른 문제는 진폭이 아닌 시간 관련 결함인 지터였다.DAC의 불안정성에 직면한 제조업체들은 처음에는 DAC의 비트 수를 늘리고 오디오 채널당 몇 개의 DAC를 사용하는 것으로 전환하여 평균 산출량을 산출했다.[42]이로 인해 CD 플레이어 비용은 증가했지만 핵심 문제는 해결하지 못했다.

1980년대 후반의 돌파구는 고해상도 저주파 디지털 입력 신호를 전압에 매핑한 후 아날로그 필터로 매끄럽게 하는 저해상도 고주파 신호로 변환하는 "1비트" DAC의 개발로 절정에 이르렀다.저해상도 신호의 임시 사용으로 회로 설계를 간소화하고 효율성을 향상시킨 것이 1990년대 초반부터 CD 플레이어에서 지배적이 된 이유다.필립스는 펄스 밀도 변조(PDM)라는 이 기법의 변형을 사용했고,[43] 마쓰시타(현 파나소닉)는 특허받은 멀티스테이지 노이세-샤핑 PWM 위상에서 파생된 약자인 'MASH(Multi-Stage noiSe-Shaping PWM)'로 광고하며 펄스 폭 변조(PWM)를 선택했다.[42]

CD는 주로 데이터 저장 매체가 아닌 음악 재생용 비닐 레코드의 후속으로 기획되었다.그러나 CD는 다른 어플리케이션을 포함하도록 성장했다.1983년, CD의 소개에 따라, 이밍크와 조셉 브라트는 제73회 AES 컨벤션 동안 지워질 수 있는 컴팩트 디스크로 최초의 실험을 제시했다.[44]1985년 6월에는 컴퓨터 판독이 가능한 CD-ROM(읽기 전용 메모리)이, 1990년에는 CD-Recordable이 도입되었다.[45]녹음 가능한 CD는 음악을 녹음하고 배포하기 위한 테이프의 대안이 되었고 음질 저하 없이 복제될 수 있었다.DVD와 블루레이와 같은 다른 새로운 비디오 형식은 CD와 동일한 물리적 형상을 사용하며 대부분의 DVD와 블루레이 플레이어는 오디오 CD와 역호환된다.

미국의 CD 판매는 2000년까지 정점을 찍었다.[46]2000년대 초까지, CD 플레이어는 새로운 자동차의 표준 장비로서 오디오 카세트 플레이어를 대체했으며, 2010년은 미국의 어떤 자동차도 공장에 장착된 카세트 플레이어를 보유하는 최종 모델년이 되었다.[47]

사양

MP3와 같은 손실 압축 오디오 형식의 인터넷 기반 파일 배포가 등장하고 인기를 끌면서 2000년대 들어 CD 판매량이 감소하기 시작했다.예를 들어, 2000년과 2008년 사이에 음악 판매의 전반적인 성장과 변칙적인 한 해의 증가에도 불구하고, 주요 라벨 CD 판매는 전체적으로 20% 감소했지만,[48] 2009년 3월 30일에 발표된 수치에 따르면 독립 및 DIY 음악 판매는 더 잘 추적되고 있고, CD는 여전히 크게 팔리고 있다.[49]2012년 현재, CD와 DVD는 미국에서 음악 판매의 34%에 불과하다.[50]2015년까지 미국의 음악 중 24%만이 물리적 매체에서 구입되었고, 이 중 2/3는 CD로 구성되었다.[51] 그러나 같은 해 일본에서는 80% 이상의 음악이 CD와 다른 물리적 포맷으로 구입되었다.[52]2018년 미국 CD 판매량은 5200만 대로 2000년 최고 판매량의 6%에도 못 미쳤다.[46]영국에서는 2008년보다 거의 1억 대 줄어든 3200만 대가 팔렸다.[53]

2010년대에는 솔리드 스테이트 미디어와 음악 스트리밍 서비스의 인기가 높아지면서 자동차 회사들은 미니잭 보조 입력, USB 장치로의 유선 연결, 무선 블루투스 연결을 위해 자동차용 CD 플레이어를 없앴다.[54]자동차 회사들은 CD 플레이어를 귀중한 공간을 다 쓰고 큰 터치스크린과 같은 더 인기 있는 특징에 재할당할 수 있는 무게를 갖는 것으로 보았다.[55]2021년까지 렉서스와 제너럴 모터스만이 여전히 특정 차량에 CD 플레이어를 표준 장비로 포함하고 있었다.[55]

매년 매출이 급격히 감소했음에도 불구하고, 기업들은 인터넷 기반 유통을 이용할 가능성이 낮은 구매자들을 목표로 약국, 슈퍼마켓, 주유소 편의점에 CD를 두는 등 기술의 퍼버시티성은 한동안 지속되었다.[13]그러나 2018년 베스트 바이(Best Buy)는 CD 판매에 집중하는 것을 줄이면서 레코드 판매는 계속하겠다는 계획을 발표했는데, 이 음반은 비닐 회수 기간 동안 판매량이 증가하고 있다.[56][57][58]

수상 및 표창

소니와 필립스는 전문기관으로부터 콤팩트디스크의 개발로 찬사를 받았다.이 상들은 다음을 포함한다.

  • 1998년 소니와 필립스 기술 그래미상.[59]
  • IEEE 마일스톤 상, 2009년 필립스만 수상: 1979년 3월 8일, N.V. 필립스의 Gloeilampen Fabrieken은 Compact Disc Audio Player를 국제 언론에 시연했다.시연에서는 디지털 광학 녹음과 재생을 통해 스테레오 음질이 뛰어난 오디오 신호를 재생산하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다.필립스의 이번 연구는 디지털 광학 기록 시스템의 기술 표준을 확립했다고 말했다.[60]

표준

Red Book은 CD의 물리적 파라미터와 속성, 광학적 파라미터, 편차와 오류율, 변조 시스템 (8-414 변조, EFM) 및 오류 보정 설비 (교차 인터리브 리드-솔로몬 코딩, CIRC), 8개의 서브코드 채널 등을 명시하고 있다.이러한 매개변수는 모든 컴팩트 디스크에 공통적이며 오디오 CD, CD-ROM 등 모든 논리 형식에 사용된다.표준은 디지털 오디오 인코딩 형식도 명시한다(4만4100Hz로 샘플링된 2채널 서명 16비트 LPCM).

레드북 초판은 필립스와 소니에 의해 1980년에 발매되었다.[61][62] 디지털 오디오 디스크 위원회에 의해 채택되었고 국제전기기술위원회(IEC) 기술위원회 100이 1987년에 국제표준으로 IEC 60908을 참고하여 비준되었다.[63]IEC 60908의 제2판은 1999년에[64] 발행되었으며, 초판인 수정안 1(1992)과 수정안 1을 수정안 1로 대체한다.그러나 IEC 60908에는 CD-Text, CD+G 및 CD+EG에 대한 세부사항과 같이 레드북에서 사용할 수 있는 확장에 대한 모든 정보가 포함되어 있지는 않다.[65][66]

그 표준은 자유롭게 이용할 수 없으며, 반드시 면허가 있어야 한다.그것은 필립스와 IEC에서 이용할 수 있다.필립스는 2013년 현재 레드북의 경우 US$100, 서브코드 채널 R-W와 CD 텍스트 모드 별관에 각각 US$50을 청구하는 Adminius에[citation needed] 표준의 라이센스를 아웃소싱한다.[67]

오디오 포맷

CD-DA에 포함된 오디오는 44,100Hz로 샘플링된 2채널 사인 16비트 LPCM으로 구성되며, 왼쪽 채널이 먼저인 리틀 엔디안 인터리브 스트림으로 작성된다.

샘플링 속도는 디지털 오디오를 저장하기 위한 초기 방법인 PCM 어댑터로 비디오테이프에 디지털 오디오를 녹음할 때 얻어지는 속도에서 조정된다.[68]오디오 CD는 44.1kHz 샘플링 속도의 나이키스트 주파수인 22.05kHz까지의 주파수를 나타낼 수 있다.[citation needed]

16비트(소니) 또는 14비트(필립스) 정량화, 44,056 또는 44,100개(소니) 또는 약 44,000개(필립스)의 샘플/s(필립스)의 사용에 대한 오랜 논쟁이 있었다.소니/필립스 태스크포스가 콤팩트디스크를 설계할 때 필립스는 이미 14비트 D/A 컨버터(DAC)를 개발했지만 소니는 16비트를 고집했다.결국 소니가 이겼기 때문에 16비트와 44.1킬로샘플이 우세했다.필립스는 4배의 오버샘플링을 통해 14비트 DAC를 사용해 16비트 품질을 생산할 수 있는 방법을 찾아냈다.[18]

일부 CD는 높은 오디오 주파수의 인공 부스트인 프리 엠파시스로 숙달된다.프리엠페시스는 채널의 동적 범위를 더 잘 활용함으로써 명백한 신호 대 잡음 비를 개선한다.재생 시 플레이어는 디엠퍼시스 필터를 적용하여 주파수 응답 곡선을 전체적으로 평평한 곡선으로 복원한다.프리엠피시스 시간 상수는 50µs와 15µs(20kHz에서 9.49dB 부스트)이며 디스크 서브코드의 바이너리 플래그는 플레이어에게 적절한 경우 디엠피스 필터링을 적용하도록 지시한다.컴퓨터에서 이러한 디스크를 재생하거나 WAV 파일로 복사하는 것은 일반적으로 사전 강조를 고려하지 않기 때문에 이러한 파일은 왜곡된 주파수 응답으로 재생된다.[citation needed]

스토리지 용량 및 재생 시간

CD의 창작자들은 원래 디스크 직경 100mm(소니) 또는 115mm(필립스)의 재생 시간을 60분으로 목표로 했다.[12]노리오 오가 소니 부통령은 1951년 바이로이트 페스티벌에서 루드비히 판 베토벤 제9번 교향곡을 지휘하는 빌헬름 푸르트벵글러의 녹음 녹음을 수용하기 위해 74분으로 연장할 것을 제안했다.[69][70]이후 14분의 추가 재생 시간은 120mm 디스크로 변경해야 했다.그러나 필립스의 수석 엔지니어인 키즈 슈워머 이밍크는 이러한 증가가 기술적 고려에 의한 것이며, 크기가 증가한 후에도 퍼트윙글러 레코딩은 초기 CD들 중 하나에 맞지 않았을 것이라고 주장하며 이를 부인하고 있다.[18][12]

선데이 트리뷴의 인터뷰에 따르면,[71] 이야기가 약간 더 관여되어 있다고 한다.1979년 필립스는 세계 최대 음악 배급사 중 하나인 폴리그램을 소유했다.폴리그램은 독일 하노버에 대형 실험용 CD 공장을 세워 직경 115mm의 엄청난 수의 CD를 생산할 수 있었다.소니는 아직 그런 시설을 갖추지 못했다.소니가 115mm 디스크로 합의했다면 필립스는 시장에서 상당한 경쟁 우위를 점했을 것이다.오가가 부과한 베토벤 제9교향곡의 긴 연주시간은 필립스가 120mm를 받아들이도록 밀어넣는 데 사용되어 필립스의 폴리그램은 디스크 제작에 우위를 잃었다.[71]

롱플레잉(LP) 비닐 앨범의 일반적인[72][73] 면당 22분보다 긴 74분짜리 CD의 재생 시간은 CD와 LP가 상업적 판매 경쟁을 벌이던 초기에는 CD의 장점에 자주 익숙해졌다.CD는 종종 하나 이상의 보너스 트랙과 함께 발매되어 소비자들은 추가 재료로 CD를 사도록 유혹한다.그러나, 더블 LP를 하나의 CD에 결합하려는 시도는 때때로 CD가 LP보다 더 적은 오디오를 제공하는 정반대의 상황을 초래했다.그러한 예로는 DJ Jazzy Jeff & The Fresh Prince의 더블앨범 His's the DJ, I'm the Raper가 있는데, 이 앨범의 초기 CD 발매된 앨범은 한 장의 디스크에 맞게 길이별로 여러 곡 편집되어 있었다. 그 결과 최근의 CD는 두 장의 디스크에 앨범을 다시 발행한다.80분짜리 CD의 출현은 전자의 경우 1999년 프린스에 의해, 후자의 경우 토미 by the who와 같이 이전에 길이로 편집되거나 더블 CD로 포장된 일부 더블 앨범이 하나의 디스크로 다시 발매될 수 있도록 했다.

74분 이상의 경기 시간은 트랙 피치(디스크를 회전하면서 트랙을 분리하는 거리)를 줄임으로써 달성된다.그러나 대부분의 플레이어는 여전히 레드북 허용 범위 내에 있는 경우 더 긴밀하게 간격을 두고 데이터를 수용할 수 있다.[74]현재의 제조 공정은 오디오 CD가 일부 재생 장비에 의해 약간 또는 완전히 읽을 수 없는 경우, 컨텐츠 제작자가 책임에서 해제하는 포기에 서명할 필요 없이 오디오 CD에 최대 80분(복제 플랜트 간에 변동 가능)을 포함할 수 있도록 허용한다.현재 관행에서는 최소 공학적 허용 오차를 줄임으로써 최대 CD 재생 시간이 점점 더 높아졌다.

출시된 오디오 CD의 최대 지속 시간 진행
제목 아티스트 라벨 방출된 시간
버마의 미션 (컴필레이션) 버마의 미션 라이코디스크 1988 80:08[75]
후기 로맨틱 마스터웍스 앤드루 플레처 미라빌리스 레코드 1990 80:51[76]
JS 바흐, 다스 오르겔뷔클레인 리처드 말로우 미라빌리스 레코드 1990 82:04[76]
브루크너의 다섯 번째 (생방송) 뮌헨 필하모닉 콘드.크리스티안 티에레만 도이체 그라모폰 477 5377 2004 82:34[77]
쇼팽 & 슈만 에투데스 발렌티나 리시차 데카 478 7697 2014 85:16[78]
알파빌을 선보이는 80년대 블랭크 & 존스가 큐레이션한 알파빌 흑인들 고유의 음식 2014 85:10 및 85:57[79]
모차르트 바이올린 협주곡(모차르트 225 박스 세트, CD75) 다양한 아티스트 데카 / 도이체 그라모폰 478 9864 2016 86:30[80]
베스트 디 에르츠테 핫 액션 레코드 – 930 003 – 2 2006 디스크 1의 경우 88:41, 디스크 2의[81] 경우 89:07

기술 사양

데이터 인코딩

각 오디오 샘플은 서명된 16비트 2의 보완 정수로, 샘플 값은 -32768 ~ +32767 범위의 값이다.소스 오디오 데이터는 프레임별로 총 192비트(24바이트)의 오디오 데이터를 위해 각각 12개의 샘플(좌측 6개와 우측 6개 샘플, 교대 6개)이 포함된 프레임으로 나뉜다.

이 오디오 프레임의 스트림은 전체적으로 CERC 인코딩을 받게 되는데, CERC 인코딩은 때때로 읽기 오류를 감지하고 수정할 수 있는 방식으로 데이터를 분할 및 재조정하고 오류 수정 코드로 확장한다.CIRC 인코딩은 정보가 버스트 오류에 대한 내성을 높이기 위해 연속된 프레임에 걸쳐 디스크 전체에 오디오 프레임을 인터리빙한다.따라서 디스크의 물리적 프레임은 실제로 여러 논리 오디오 프레임의 정보를 포함할 것이다.이 프로세스는 각 프레임에 64비트의 오류 수정 데이터를 추가한다.이후 이들 인코딩 프레임 각각에 8비트의 서브코드나 서브채널 데이터가 추가돼 CD를 재생할 때 제어와 어드레싱에 사용된다.

CIRC 인코딩과 서브코드 바이트는 "채널 데이터" 프레임이라고 불리는 33바이트의 긴 프레임을 생성한다.그런 다음 이러한 프레임은 8-410 변조(EFM)를 통해 변조되며, 각 8비트 워드는 0과 1 사이의 전환 횟수를 줄이도록 설계된 해당 14비트 워드로 대체된다.이것은 디스크의 물리적 구덩이 밀도를 감소시키고 추가적인 오류 허용오차를 제공한다.각 14비트 단어 앞에 세 개의 "merging" 비트가 설명 및 동기화를 위해 추가된다.총 33 × (14 + 3) = 561비트가 있다.각 프레임의 시작 부분에 27비트 워드(24비트 패턴 + 3개의 병합 비트)를 추가하여 동기화를 지원하므로 판독 장치가 프레임을 쉽게 찾을 수 있다.이것으로, 프레임은 588비트의 "채널 데이터" (음악의 192비트로만 디코딩됨)를 포함하게 된다.

채널 데이터의 틀은 마침내 각 피트 또는 토지가 일련의 0을 나타내며 전환점(각 피트 가장자리)이 1. 레드북 호환 CD-R은 실제 구덩이 및 토지 대신 유기 염료 층에 피트 및 랜드 모양의 반점이 있다; 레이저 크리에이티브es 염색체의 반사 특성을 변경하여 얼룩을 제거한다.

데이터 디스크(모드 1 또는 모드 2 양식 1)보다 오디오 CD 및 비디오 CD(모드 2 양식 2)에 사용되는 오류 수정 섹터 구조가 약하기 때문에 C2 오류를 수정할 수 없으며 데이터 손실을 나타낸다.[82][83]수정할 수 없는 오류가 있더라도 컴팩트 디스크 플레이어는 손상을 치유할 수 없게 할 목적으로 데이터 손실을 보간한다.[84]

데이터 구조

리드인, 프로그램 영역 및 리드아웃을 포함하여 오디오 CD의 일부 가시적 기능.디지털 정보의 미세한 소용돌이는 디스크의 중심 근처에서 시작하여 가장자리를 향해 진행된다.

오디오 CD의 오디오 데이터 스트림은 연속적이지만 세 부분으로 되어 있다.더욱 재생 가능한 오디오 트랙으로 나뉘는 주요 부분은 프로그램 영역이다.이 구간에는 리드인 트랙이 선행되고 리드 아웃 트랙이 뒤따른다.리드인 및 리드 아웃 트랙은 무음 오디오만 인코딩하지만, 세 섹션 모두 서브코드 데이터 스트림을 포함하고 있다.

리드인의 서브코드에는 디스크의 목차(TOC) 복사본이 반복적으로 포함되어 있어 프로그램 영역 및 리드 아웃에서 트랙의 시작 위치를 인덱싱할 수 있다.트랙 위치는 프로그램 영역의 시작에 상대적인 절대 시간 코드에 의해 MSF 형식(프레임이라고 하는 분, 초, 분)으로 참조된다.각 시간 코드 프레임은 초당 75분의 1초이며, 98개의 채널 데이터 프레임 블록에 해당하며, 최종적으로 588쌍의 좌측 및 우측 오디오 샘플 블록에 해당한다.하위 채널 데이터에 포함된 타임코드는 판독 장치가 TOC의 타임코드에 해당하는 디스크 영역을 찾을 수 있게 해준다.디스크의 TOC는 하드 드라이브의 파티션 테이블과 유사하다.비표준 또는 손상된 TOC 레코드가 CD/DVD 복사 보호의 한 형태로 악용됨(예: key2).오디오 구성.

트랙스

주요 기사:트랙 (CD) § 오디오 트랙

CD에서 가장 큰 실체는 트랙이라고 불린다.CD에는 최대 99개의 트랙(혼합 모드 디스크용 데이터 트랙 포함)이 포함될 수 있다.각 트랙은 차례로 최대 100개의 지수를 가질 수 있지만, 여전히 이 기능을 지지하는 플레이어는 시간이 지남에 따라 더 드물어졌다.대부분의 곡들은 지수 1에 기록되며, 사전 격차는 지수 0이다.때로는 숨겨진 트랙이 디스크의 마지막 트랙의 끝에 배치되기도 하며, 종종 지수 2 또는 3을 사용하거나, 사전 갭을 지수 0으로 사용하기도 한다(이러한 사용으로 인해 시간 카운터가 트랙 시작 시 0:00까지 카운트 다운되므로 트랙이 재생된다, 지수 1).99번 트랙에서 100과 101이 2와 3으로 지수화되는 「101 음향 효과」를 제공하는 일부 디스크의 경우도 이에 해당한다.이 지수를 사용할 경우, 99.2나 99.3과 같이 트랙 번호의 소수 부분으로서 트랙 리스트에 올리는 경우가 있다.(정보 소사이어티의 Hack은 똑같이 불명확한 CD+G 기능을 가진 발매에 이어, 이를 위해 발매되는 극히 적은 CD 중 하나였다.)CD의 트랙과 인덱스 구조는 각각 제목과 장으로 DVD 포맷으로 옮겨졌다.

트랙은 차례로 시간 코드 프레임(또는 섹터)으로 나뉘며, 채널 데이터 프레임으로 더욱 세분화된다.

프레임 및 시간 코드 프레임

주요 기사:트랙 (CD) § 섹터 구조

CD에서 가장 작은 실체는 채널 데이터 프레임으로 구성되며, 오디오용 24바이트(2바이트 × 2채널 × 6샘플 = 24바이트), CIRC 오류 수정 바이트 8개, 서브코드 바이트 1개 등 총 6개의 16비트 스테레오 샘플이 포함되어 있다."데이터 인코딩" 섹션에서 설명한 것처럼, EFM 변조 후 프레임의 비트 수는 총 588개다.

레드 북 오디오 CD에서 데이터는 MSF 방식을 사용하여 처리되며, 타임코드는 분, 초, 또 다른 유형의 프레임(mm:ss:ff)으로 표시되며, 한 프레임은 오디오의 1/75에 해당한다: 588쌍의 왼쪽 및 오른쪽 샘플.이 타임코드 프레임은 위에서 설명한 33바이트 채널 데이터 프레임과 구별되며, 시간 표시 및 판독 레이저 위치 지정에 사용된다.CD 오디오를 편집하고 추출할 때, 이 타임코드 프레임은 오디오 CD에 대한 주소 지정 가능한 최소 시간 간격이다. 따라서 트랙 경계는 이러한 프레임 경계에서만 발생한다.이들 구조물은 각각 98개의 채널 데이터 프레임을 포함하고 있으며, 총 98 × 24 = 2,352바이트의 음악을 포함하고 있다.CD는 초당 75프레임(또는 섹터)의 속도로 재생되므로 샘플은 44,100개 또는 초당 176,400바이트가 재생된다.

1990년대에 CD-ROM과 관련 DAE(Digital Audio Extraction) 기술은 각 섹터가 0에서 시작하는 순차 정수 숫자로 식별되고 섹터 경계에 정렬된 트랙과 함께 각 타임코드 프레임을 가리키는 용어 섹터를 도입하였다.오디오 CD 섹터는 디코딩된 데이터의 2,352바이트에 해당한다.Red Book은 섹터를 언급하지 않으며 MSF 주소 지정 체계에서 "프레임"으로 불리는 경우를 제외하고 디스크의 데이터 스트림의 해당 섹션을 구별하지 않는다.

다음 표는 트랙, 타임코드 프레임(섹터) 및 채널 데이터 프레임 간의 관계를 보여준다.

트랙 레벨 트랙 N
타임코드 프레임 또는 섹터 레벨 타임코드 프레임 또는 섹터 1 (데이터 2,352 b) 타임코드 프레임 또는 섹터 2(데이터 2,352 b) ...
채널 데이터 프레임 레벨 채널 데이터 프레임 1(24b의 데이터) ... 채널 데이터 프레임 98(24b의 데이터) ... ...

비트 레이트

레드북 오디오 CD의 오디오 비트 전송률은 초당 1411,200비트(1,411 kbit/s) 또는 초당 176,400 바이트이며, 2채널 ×채널당 초 당 44,100 샘플 × 샘플당 16비트.CD에서 들어오는 오디오 데이터는 섹터에 포함되어 있으며 각 섹터는 2,352바이트, 75 섹터는 1초의 오디오를 포함하고 있다.비교를 위해 "1×" CD-ROM의 비트 전송률은 섹터당 2,048바이트 × 초당 75 섹터 = 153,600바이트로 정의된다.섹터의 나머지 304바이트는 추가 데이터 오류 수정에 사용된다.

컴퓨터에서 데이터 액세스

DVD나 CD-ROM과는 달리, 레드 북 오디오 CD에는 "파일"이 없고, LPCM 오디오 데이터의 연속 스트림이 하나만 있을 뿐이며, 8개의 서브코드 데이터 스트림의 병렬적이고 작은 세트가 있다.그러나 컴퓨터 운영체제는 마치 파일이 들어 있는 것처럼 오디오 CD에 대한 액세스를 제공할 수 있다.예를 들어, Windows는 CD의 목차를 오디오 데이터가 아닌 색인 정보를 포함하는 CDA(Compact Disc Audio track) 파일의 집합으로 나타낸다.그러나 이와는 대조적으로 Finder on macOS는 실제 파일 세트로 CD의 콘텐츠를 제시하는데, AIFF 확장자는 실제 파일처럼 트랙별로 직접, 랜덤, 개별적으로 복사할 수 있다.실제로, MacOS는 사용자에게 완전히 투명한 백그라운드에서 필요한 자체 리핑을 수행한다.복사한 트랙은 사용자의 컴퓨터에서 완전히 재생 가능하고 편집 가능하다.

리핑이라는 프로세스에서 디지털 오디오 추출 소프트웨어는 CD-DA 오디오 데이터를 읽고 파일에 저장하는 데 사용될 수 있다.Common audio file formats for this purpose include WAV and AIFF, which simply preface the LPCM data with a short header; FLAC, ALAC, and Windows Media Audio Lossless, which compress the LPCM data in ways that conserve space yet allow it to be restored without any changes; and various lossy, perceptual coding formats like MP3, AAC, and Opus, which오디오 데이터를 수정하고 압축하여 오디오를 불가역적으로 변화시키지만, 인간의 청각 기능을 이용하여 변화를 식별하기 어렵게 한다.

포맷 변형

음반 출판사들은 레드북 표준을 위반하는 CD를 만들었다.어떤 사람들은 복사 제어와 같은 시스템을 사용하여 복사 방지를 목적으로 그렇게 한다.일부에서는 CD 레이어와 DVD 레이어를 모두 포함하는 DualDisc와 같은 추가 기능에 대해 그렇게 한다. 이 경우 CD 레이어는 공칭 1.2mm, 최소 1.1mm를 규정한 Red Book에서 요구하는 것보다 0.9mm가 훨씬 얇다.필립스와 많은 다른 회사들은 이러한 부적합한 디스크에 컴팩트 디스크 디지털 오디오 로고를 포함시키는 것이 상표권 침해에 해당할 수 있다고 말했다.

Super Audio CD는 CD에 더 나은 오디오 품질을 제공하기 위한 목적으로 1999년에 출판된 표준이었다. DVD 오디오는 거의 동시에 등장했다.[85]그 형식은 더 높은 충실도의 오디오를 특징으로 하기 위해 고안되었다.더 높은 샘플링 속도를 적용하고 650nm 레이저를 사용한다.어느 형식도 널리 받아들여지지 않았다.

저작권 문제

주요 기사:컴팩트 디스크 및 DVD 복사 방지

음악 복사를 막기 위해 컴퓨터 CD-ROM 드라이브에서 오디오 CD(Compact Disc Digital Audio)를 재생할 수 없게 하자는 음반업계의 움직임이 일고 있다.이는 대부분의 독립형 오디오 플레이어에서 내장 회로가 자동으로 보정할 수 있지만 CD-ROM 드라이브를 혼동할 수 있는 디스크에 의도적으로 오류를 발생시킴으로써 이루어진다.2001년 10월 현재 소비자 권리 옹호자들은 공식 컴팩트 디스크 디지털 오디오 표준(흔히 레드 북이라고 함)을 준수하지 않는 콤팩트 디스크의 경고 라벨을 요구하여 어떤 디스크가 자신의 콘텐츠를 완전히 공정하게 사용할 수 없는지 소비자에게 알리도록 추진하였다.

2005년 소니 BMG 뮤직 엔터테인먼트는 자사의 오디오 CD 일부에 XCP(Extended Copy Protection)로 알려진 복사 방지 메커니즘이 컴퓨터에 복사 방지 소프트웨어를 자동으로 몰래 설치하면서 비난을 받았다(소니 BMG 복사 방지 루트킷 스캔들 참조).이러한 디스크는 CD를 지배하는 레드북 표준을 어기므로 법적으로 CD나 콤팩트 디스크라고 불릴 수 없으며, 예를 들어 Amazon.com은 이를 "copy disks"나 "cds"가 아닌 "copy protected disks"로 설명하고 있다.

참고 항목

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  84. ^ "CD". cs.stanford.edu. Stanford.edu. Retrieved 9 August 2020. An added feature of audio CD’s is that in the event of damage, the missing data can be interpolated; that is to say, the information follows a predictable pattern that allows the missing value to be guessed at. So if an audio CD is damaged by dirt or a scratch, the missing data can be averaged from a pattern with no noticeable difference to the listener. This is something the next technology in optical digital memory, CD-ROM, cannot do because an executable program’s data doesn’t follow a natural law. An interpolation-based guess isn’t just slightly different; it's completely wrong. Because of this precision, CD-ROM drives for PC’s came later and much more expensive than audio.
  85. ^ Taylor, Jim. "DVD FAQ". DVD Demystified. Archived from the original on 22 August 2009. Retrieved 21 August 2012.

외부 링크