Долгая дорога к цифре: от фонографа до лазерного луча

История компакт-диска – это история мечты человечества о сохранении момента. Первым прорывом стал фонограф Томаса Эдисона, который хоть и был несовершенен, но доказал: звук можно поймать и воспроизвести. За ним пришли граммофоны, патефоны и магнитофоны с кассетами. Но у всех был один недостаток – физический контакт иглы или ленты с носителем, что вело к износу и искажениям.

Интересно, что еще в 1933 году советский академик Владимир Котельников теоретически обосновал принципы цифровой звукозаписи. Однако его работы были засекречены и использовались в оборонных целях. На Западе отцом «цифры» позже назовут Клода Шеннона, опубликовавшего схожие труды лишь в 1948 году. Так что теоретическая база была готова задолго до появления первого лазерного диска.

Ключевая идея заключалась в том, чтобы превратить звук в последовательность нулей и единиц, записать их лазером и считывать бесконтактно. Это сулило невероятную чистоту звучания.

В конце 1970-х годов две компании – нидерландская Philips и японская Sony – объединили усилия. К 1980 году они совместно разработали стандарт импульсно-кодовой модуляции (PCM), который позволял с частотой 44 100 Гц считывать 16-битные данные. Этого было достаточно, чтобы покрыть весь слышимый человеческим ухом диапазон.

2 марта 1983-го: триумф в Лондоне и тайна 74 минут

Хотя технически диск был готов уже в 1980 году, миру его представили позже. Именно 2 марта 1983 года в Лондоне компании Philips, Sony и Polygram провели публичную демонстрацию, которая и считается днем рождения формата.

На первом показанном публике диске была записана Девятая симфония Бетховена. Это обстоятельство не случайно и овеяно легендами. Говорят, что вице-президент Sony Норио Ога (по другим данным – исполнительный директор Акио Морита) поставил условие: диск должен полностью вмещать Девятую симфонию, потому что она была его любимым произведением. Самая продолжительная запись этой симфонии (под управлением Герберта фон Караяна) длилась 74 минуты. Инженеры пошли навстречу боссу, увеличив диаметр диска с первоначальных 11,5 до привычных нам 12 сантиметров, что позволило добиться емкости в 74 минуты звука, или 650 Мб данных. Позже технологии позволили довести емкость до 700 Мб (80 минут).

На первом же серийном компакт-диске, сошедшем с конвейера 17 августа 1982 года в Германии, был записан вовсе не Бетховен, а Альпийская симфония Рихарда Штрауса в исполнении Берлинского филармонического оркестра под управлением того же Караяна.

Первыми вокалистами, чей альбом The Visitors вышел на серийном CD, стали участники легендарной группы ABBA, а Дэвид Боуи первым перевел в этот формат все свое творчество.

Эволюция вида: от CD-DA до CD-RW и «радужных книг»

Новый формат развивался стремительно. Стандарты описывались в руководствах с обложками разных цветов, они вошли в историю как «радужные книги».

Red Book (красная книга). Один из первых стандартов для аудио-CD (CD-DA – Compact Disc Digital Audio), выпущенный Philips и Sony.

Yellow Book (желтая книга). 1984 год. Появление CD-ROM (Read Only Memory). Теперь на дисках можно было хранить не только музыку, но и любые компьютерные данные: тексты, графику, видео.

Orange Book (оранжевая книга). Прорыв в возможности записи. Появляются CD-R (однократная запись) и позже CD-RW (перезаписываемые диски).

White Book (белая книга). Формат Video-CD для хранения фильмов со сжатием MPEG-1.

Blue Book (синяя книга). Стандарт CD-Extra, позволяющий совмещать на одном диске аудиодорожки и компьютерные данные.

CD-ROM произвели революцию в софт-индустрии. Именно с этих серебристых кружков в 90-е годы устанавливались первые компьютерные игры, энциклопедии (вроде Encarta) и операционные системы.

Советский след: как «Мелодия» осваивала цифру в эпоху перемен

Пока Запад вовсю слушал ABBA на CD, в СССР царили винил и магнитная лента. Причина задержки была не только в технологической отсталости, но и в политике: CD-технология считалась технологией двойного назначения. Запад опасался, что СССР сможет использовать оптические диски для хранения секретной цифровой информации в военных целях.

Тем не менее работа кипела. К 1989 году на московском опытном заводе «Грамзапись» (входившем во всесоюзную фирму «Мелодия») подготовили производство. Было закуплено оборудование в Германии и Швеции, построены «чистые комнаты».

И вот знаменательная дата: 10 декабря 1989 года считается днем рождения первого отечественного компакт-диска. Им стала пластинка «Иван Грозный – Стихира» Родиона Щедрина (SUCD 10-0000). Но есть и неофициальный (более «молодежный») первенец – диск группы Roxette, отлитый с матрицы шведской компании CD-Plant. Тиражом всего 180 штук, он был выпущен как тестовый и подарен участникам проекта.

В 1990–1991 годах «Мелодия» выпустила более 150 наименований дисков – от классики до записей Аллы Пугачевой, Валерия Леонтьева и групп «Алиса», «Автограф». Качество наших дисков поначалу оценивалось достаточно высоко.

Компакт-диск в цифрах и фактах

Помимо истории создания с CD связано множество удивительных цифр и фактов, которые делают его уникальным изобретением.

Километры информации. Если выпрямить спиралевидную дорожку компакт-диска в одну линию, ее длина составит более 6400 метров (почти 6,5 км).

Тонкая технология. Информация на диске записана с помощью питов – микроскопических углублений. Глубина пита – около 100 нанометров, а ширина – 500 нанометров. Для сравнения: человеческий волос в тысячу раз толще. Расстояние между витками спирали – всего 1,6 микрона.

Стеклянный гигант. Обычный CD боится царапин. В 2007 году в Японии изобрели диск из закаленного стекла, которому царапины не страшны. Вот только цена вопроса – $883 за штуку.

Этимология. Сам название «CD-диск», которое мы часто употребляем, на самом деле тавтология. Аббревиатура CD (Compact Disc) уже содержит слово «диск», поэтому «компакт-диск-диск» – масло масляное.

Миллиарды продаж. За всю историю существования формата было продано более 200 миллиардов лазерных дисков. Этой стопкой можно было бы обернуть Землю по экватору шесть раз.

Первый миллионер. Альбом Dire Straits «Brothers in Arms» (1985) стал первым CD, разошедшимся тиражом более миллиона экземпляров.

Закат эры: почему CD уступил флешке и стримингу

К середине 2000-х годов позиции CD пошатнулись. Причин было несколько.

Малая емкость. 700 Мб стали смешным объемом для фильмов и больших массивов данных. На смену пришли DVD (4,7 Гб), а затем и Blu-ray.

Хрупкость. Диски легко царапались, что делало их нечитаемыми.

Скорость интернета. Широкополосный доступ в интернет и развитие пиринговых сетей (торренты) позволили передавать музыку и фильмы по Сети без физического носителя.

Флеш-память. Компактные, перезаписываемые, емкие и бесшумные USB-накопители и карты памяти стали гораздо удобнее.

Стриминговые сервисы: Spotify, Apple Music, а затем и отечественные «Яндекс.Музыка» и «Звук» сделали владение физической коллекцией ненужным для массового пользователя. Музыка стала услугой, а не предметом роскоши.

Уже к 2010-м годам компьютеры перестали оснащать дисководами, а отрасль звукозаписи переориентировалась на винил для эстетов и «цифру» для всех остальных. Казалось, CD окончательно отправится на свалку истории .

Будущее, которое мы не ждали: квантовые технологии возвращают диск?

Главным ограничением CD и DVD всегда был дифракционный предел – физический закон, не позволяющий сфокусировать луч лазера в точку меньше его длины волны. Это ограничивало плотность записи. Однако исследователи из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории нашли способ его обойти.

Они предложили наполнить материал диска редкоземельными элементами (например, оксидом магния) и использовать метод мультиплексирования длины волн. Простыми словами, каждый атом-излучатель настраивается на свою, слегка отличающуюся длину волны. Это позволяет записывать данные не только на поверхности, но и на квантовом уровне, используя изменение спинового состояния атомов.

Что это значит на практике? Это значит, что на один диск, физически ничем не отличающийся от привычного CD, можно будет записать в разы больше информации, чем сейчас. Речь идет о терабайтах на один носитель. Такие диски станут идеальным решением для «холодного» хранения данных (архивы, бэкапы), где не нужна скорость перезаписи, но критически важна надежность и долговечность.

Конечно, до коммерческого использования еще далеко: нужно доработать технологию, создать новые приводы для чтения/записи. Но сам факт того, что в 2024 году ученые всерьез говорят о возвращении компакт-диска на рынок, доказывает: у этого формата есть потенциал.