CD là gì? Đĩa quang 700 MB hoạt động bằng tia laser như thế nào

Bạn nghĩ CD chỉ là chiếc đĩa nhạc cũ kỹ đã bị USB và đám mây thay thế? Sự thật là định nghĩa của nó rộng hơn thế rất nhiều. CD là viết tắt của Compact Disc, đĩa quang lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số bằng tia laser, từng là phương tiện lưu trữ chủ đạo của cả thập kỷ và vẫn còn giá trị theo những cách riêng.

CD là gì?

CD là viết tắt của Compact Disc, hay đĩa quang, phương tiện lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số được ghi và đọc bằng tia laser. Đĩa có đường kính 12 cm, dày 1,2 mm, dung lượng khoảng 700 MB (tương đương 80 phút âm thanh stereo).

Cấu tạo chính gồm lớp nhựa polycarbonate làm nền (có rãnh dữ liệu pit/land), lớp kim loại phản chiếu (thường là nhôm), lớp vecni bảo vệ và lớp nhãn in phía trên.

Dữ liệu được ghi dưới dạng các vết lõm nhỏ (pit) và vùng phẳng (land) trên bề mặt đĩa, tạo thành chuỗi bit 0 và 1 khi được tia laser quét qua.

CD hoạt động như thế nào?

Nguyên lý đọc CD dựa hoàn toàn trên tia laser. Khi đĩa quay, đầu đọc phát một chùm tia laser nhỏ quét qua bề mặt đĩa. Tia laser bị phản xạ khác nhau khi gặp pit (vết lõm) và land (vùng phẳng).

Sự khác biệt này được chuyển thành tín hiệu điện, sau đó được giải mã thành dữ liệu số, âm thanh, hình ảnh, văn bản hay phần mềm. Vì quá trình đọc không cần tiếp xúc vật lý, đầu đọc không chạm vào bề mặt đĩa, giúp CD giảm mài mòn cơ học.

Tuy nhiên, đĩa vẫn có thể bị "disc rot" (oxy hóa lớp phản chiếu) theo thời gian nếu bảo quản không đúng.

CD âm thanh chuẩn ra sao?

CD âm thanh chuẩn sử dụng mẫu 44.1 kHz và độ phân giải 16 bit, cho ra khoảng 74 đến 80 phút stereo không nén.

Theo định lý Nyquist, tần số lấy mẫu phải ít nhất gấp đôi dải âm thanh tối đa mà tai người nghe được (20 kHz), tức 40 kHz, con số 44.1 kHz đáp ứng yêu cầu này.

Lý do cụ thể hơn nằm ở sự tương thích với thiết bị ghi hình PCM adapter dùng trong sản xuất TV những năm 1980: 44.1 kHz cho phép lưu 3 mẫu mỗi khung hình video NTSC (60 Hz) hoặc PAL (50 Hz), giúp tích hợp âm thanh CD vào quy trình phát sóng.

Kết quả là một định dạng âm thanh chất lượng cao, không nén, từng là tiêu chuẩn vàng của ngành công nghiệp âm nhạc suốt nhiều thập kỷ.

Có những loại đĩa CD nào?

CD-ROM là loại chỉ đọc, dữ liệu đã được ghi sẵn từ nhà sản xuất. Đây là dạng phổ biến nhất để phân phối phần mềm, trò chơi và tài liệu số, với tốc độ truyền dữ liệu khoảng 150 KB/s ở tốc độ 1x.

CD-R cho phép người dùng ghi một lần duy nhất, sau đó không thể xóa hay ghi lại. Loại này phù hợp cho việc lưu trữ cá nhân hoặc sao lưu dữ liệu.

CD-RW là loại ghi/xóa nhiều lần, tiện lợi khi cần tái sử dụng, nhưng độ bền ghi lại thấp hơn CD-R do đặc tính vật liệu hợp kim chuyển pha.

CD+R, một biến thể do Sony phát triển với thuật toán điều chế khác, tương thích tốt hơn với thiết bị phát nhạc và video so với CD-R, giúp mở rộng khả năng sử dụng ra ngoài máy tính.

CD được phát triển từ khi nào?

CD là sản phẩm của sự hợp tác giữa hai gã khổng lồ công nghệ. Philips (Hà Lan) và Sony (Nhật Bản) bắt đầu phát triển công nghệ này từ năm 1979. Đĩa CD đầu tiên được sản xuất hàng loạt là album "The Visitors" của ban nhạc ABBA, tại nhà máy Philips ở Hannover, Đức. Năm 1982, CD chính thức ra mắt thương mại. Cùng năm đó, tháng 3/1982, Sony tung ra máy phát CD đầu tiên, model CDP-101. Từ đó đến thập niên 90, CD đã trở thành phương tiện lưu trữ phổ biến nhất trên thế giới.

CD còn nghĩa gì khác?

Ngoài Compact Disc, CD còn mang hai nghĩa khác tùy ngữ cảnh. Trong ngân hàng, CD là Certificate of Deposit, chứng chỉ tiền gửi, một công cụ đầu tư ngắn hạn do ngân hàng phát hành. Trong hóa học, Cd (viết hoa chữ C, thường chữ d) là ký hiệu hóa học của nguyên tố Cadmium, kim loại nặng được dùng trong pin và mạ kim loại. Lưu ý rằng Cadmium viết tắt là Cd, không phải CD, nhưng trong ngữ cảnh không chuyên, nhiều người vẫn nhầm lẫn.

CD ngày nay còn được dùng không?

Từng là phương tiện lưu trữ chủ đạo của thập niên 90 và đầu thập niên 2000, CD ngày nay đã giảm dần vị thế. USB và lưu trữ đám mây đã thay thế CD trong hầu hết trường hợp sử dụng phổ biến.

Tuy nhiên, CD vẫn còn được dùng trong một số lĩnh vực cụ thể như lưu trữ nhạc lossless (chất lượng cao hơn MP3), sao lưu dữ liệu offline không phụ thuộc internet, phân phối phần mềm chuyên dụng cho doanh nghiệp, và là định dạng ưa thích của các bộ sưu tập nhạc cổ điển hoặc vinyl alternative.

Cách bảo quản CD và phân biệt CD-R với CD-RW

Giữ CD trong bao cứng, tránh để lộ ngoài không khí. Chỉ cầm bằng mép hoặc lỗ trung tâm, không chạm vào bề mặt ghi. Đặt đĩa đứng dọc, tránh ánh nắng trực tiếp. Khi lau, dùng khăn mềm lau từ tâm ra ngoài, không xoay tròn. Phân biệt CD-R và CD-RW rất đơn giản: nhìn mặt ghi, CD-R có màu bạc hoặc xanh nhạt, CD-RW sẫm hơn, thường xanh lục hoặc tím.