CDs是如何工作的

光盘横截面

讨论了在模拟和数字录音的工作原理，一张CD最多可以存储74分钟的音乐，因此必须存储在CD上的数字数据总量为：

44,100个采样/通道/秒x 2字节/采样x 2通道x 74分钟x 60秒/分钟= 783,216,000字节

要在一个直径只有4.8英寸(12厘米)的磁盘上安装超过783兆字节，需要非常小的单个字节。通过检查CD的物理结构，您可以开始理解这些字节是多么的小。

CD是一块相当简单的塑料，大约四百分之一英寸(1.2毫米)厚。大多数CD由透明聚碳酸酯塑料注塑件．在制造过程中，这种塑料有微小的凸起，这些凸起排列成一个单一的、连续的、极长的螺旋形数据轨迹。我们一会儿再回到颠簸的地方。一旦透明的聚碳酸酯薄片形成，一层薄薄的反射铝层就会溅射到圆盘上，覆盖在凸起处。然后在铝表面喷涂一层薄薄的丙烯酸涂层来保护它。然后标签被印到丙烯酸上。一张完整CD的横截面(非按比例)是这样的:

光盘有一个单一的螺旋形的数据轨道，从光盘的内部到外部环绕。螺旋形轨迹从中心开始，这意味着如果需要的话，CD可以小于4.8英寸(12厘米)，事实上，现在有塑料棒球卡和名片，你可以放在CD播放机里。在卡片的大小和形状切断螺旋之前，CD名片可以容纳大约2mb的数据。

右边的图片甚至没有给你留下深刻印象的是数据磁道是多么的小——它大约有0.5微米宽，1.6微米将一个磁道与下一个磁道隔开。（一微米是百万分之一米。）而凹凸更为微小。。。

构成轨道的细长凸起每条0.5微米宽，至少0.83微米长，125纳米高。(一纳米是十亿分之一米。)透过聚碳酸酯层的凸起，它们看起来像这样:

你会经常在CD上读到“凹坑”而不是“凸起”。它们在铝的那一边看起来像凹坑，但在激光读取的那一边，它们是凸起的。

小得令人难以置信的凸起使得CD上的螺旋音轨非常长。如果你能从CD上取下数据轨道并将其拉伸成一条直线，它将有0.5微米宽，几乎3.5英里(5公里)长!

要读取这么小的数据，你需要一种非常精确的磁盘读取机制。让我们来看看。

CD播放机里面

CD播放机的任务是找到并读取存储在CD上的凸起的数据。考虑到凸起的大小，CD播放机是一种非常精确的设备。驱动由三个基本部件组成:

在CD播放机内部，有一种很好的计算机技术将数据形成可理解的数据块，并将其发送到DAC（如果是音频CD）或计算机（如果是音频CD）光驱)．

CD播放机的基本工作是将激光聚焦在凸起的轨道上。激光束穿过聚碳酸酯层，反射出铝层，并击中一个光电装置，该光电装置可检测碰撞的变化光。凸块反射的光线与“焊盘”（铝层的其余部分）不同，光电传感器检测到反射率的变化。驱动器中的电子设备解释反射率的变化，以便读取数据位这就构成了字节．

最困难的部分是保持激光束在数据轨道上居中。这种居中是跟踪系统．跟踪系统在播放CD时，必须不断地将激光向外移动。当激光从圆盘的中心向外移动时，凸起物经过激光的速度会更快——这是因为凸起物的线性或切向速度等于半径乘以圆盘的转速(rpm)。因此，当激光向外移动时，主轴电机必须降低光盘的速度。这样，凸起物就会以恒定的速度经过激光，数据也会以恒定的速度流出光盘。

可刻录光盘

照片由欧内斯特·冯·罗森提供，AMGmedia

如果你有一个CD-R光驱，并且想制作自己的音频CD或CD-ROM，那么软件可以为你处理所有细节，这是一件对你有利的事情。您可以对软件说，“请将这些歌曲存储在这张CD上”或“请将这些数据文件存储在这张CD-ROM上”，软件将完成其余的工作。因此，创建自己的CD不需要了解CD数据格式。不过，CD数据格式很复杂，也很有趣，所以我们还是来讨论一下吧。

要了解数据如何存储在CD上，您需要了解数据编码方法的设计者试图处理的所有不同情况。以下是一个相当完整的列表：

在CD上存储数据有几种不同的格式，有些被广泛使用，有些被遗忘已久。最常见的两个是CD-DA（音频）和光盘（计算机数据）。

有关cd和相关主题的更多信息，请查看下一页的链接。

原版：2000年4月1日