Помните виниловые диски, поцарапанные и поломанные? Компакт-диск похож на виниловые своей основной идеей, но кардинально отличается от них!
В виниле использовалась игла, которая скользила по бороздкам диска и воспроизводила скрытые в них звуки. Устройство для прочтения компакт-диска использует луч лазера для «чтения» крошечных дорожек на диске.
Как же это работает? Возьмите компакт-диск, переверните его верхней стороной вниз. Под прозрачной пластмассовой поверхностью вы увидите слой блестящего алюминия — как алюминиевая фольга, но намного тоньше. Алюминиевый слой настолько тонок, что, если посмотреть сквозь диск на свет, он будет просвечиваться.
В алюминии есть крошечные рельефные дорожки, расположенные спиралеобразно. Если посмотреть на них вблизи, они напоминают прерывистую разметку автомобильного шоссе.
Весь этот рельеф компакт-диска невероятно мал. Ученый Луи Блумфилд в своей книге «Как работают вещи: физика повседневной жизни» описывает размеры этих дорожек. Каждая дорожка, говорит Блумфилд, высотой в 110, шириной в 500 и длиной от 833 до 3560 нанометров (нанометр — одна миллиардная часть метра). Около центра диска эти круговые бороздки настолько малы и находятся так близко друг к другу, что 40 таких бороздок уместились бы на кромке листа бумаги.
Когда компакт-диск проигрывается, лазерный луч «прощупывает» содержимое дорожек, пробегающих под ним, как слепой человек ощупывает пальцами буквы шрифта Брайля. Лазер считывает информацию от центра вращающегося диска к краям, в отличие от иглы проигрывателя виниловых пластинок, которая двигалась от края к центру.
Когда лазер встречается с бугорками, он отражается слабее. Таким образом, при вращении диска количество отраженного света постоянно меняется. Фиксируя эти изменения, проигрыватель компакт-дисков измеряет бугры и впадины. Он переводит эти данные в числа, а затем в звуки.
Использование цифрового кода для воспроизведения звуков — главное отличие между компакт-диском и пластинкой. Такой метод называется цифровой записью.
Цифры отражают изменения давления воздуха в звукозаписывающей студии, когда звуковые волны от музыкальных инструментов и голоса попадают в микрофон. Затем микрофоны преобразуют звуковые волны, или изменения давления воздуха, в изменяющийся электрический ток, а аналого-цифровой преобразователь 44 100 раз в секунду снимает показания с микрофона и преобразует результат в серию чисел. Каждое число состоит из 16 единиц и нулей, расположенных в различной последовательности. В свою очередь, эти числа представлены на диске дорожками различных размеров, которые «считывает» лазер.
Когда вы слушаете компакт-диск, проигрыватель использует цифроаналоговый преобразователь для преобразования постоянно меняющихся чисел и создания постоянно изменяющегося электрического тока. Ток течет к стереоусилителю и колонкам. Колонки преобразуют ток обратно в звуковые волны, и вы слышите музыку — именно такую, какой она была во время записи.
