CD-плеер: история, устройство и применение

Введение

Электронное устройство, которое воспроизводит аудио компакт-диски – электронное устройство.

CD-плеер – это электронное устройство, предназначенное для воспроизведения аудио компакт-дисков, являющихся цифровым оптическим форматом хранения данных. Первые CD-плееры поступили в продажу в 1982 году. На компакт-дисках обычно хранятся записи аудиоматериалов, таких как музыка или аудиокниги. CD-плееры могут быть частью домашних стереосистем, автомобильных аудиосистем, персональных компьютеров или портативных CD-плееров, например, CD-бумбоксов. Большинство CD-плееров выдают выходной сигнал через разъем для наушников или разъемы RCA. Для подключения CD-плеера к домашней стереосистеме пользователь соединяет кабель RCA от разъемов RCA с Hi-Fi-усилителем (или другим усилителем) и акустическими колонками для прослушивания музыки. Для прослушивания музыки с CD-плеера, оснащенного выходом для наушников, пользователь подключает наушники или гарнитуру к соответствующему разъему. Современные устройства способны воспроизводить аудиоформаты, отличные от оригинального CD PCM, такие как MP3, AAC и WMA. Диджеи, работающие с танцевальной музыкой в клубах, часто используют специализированные проигрыватели с регулируемой скоростью воспроизведения для изменения тональности и темпа композиций. Аудиоинженеры, использующие CD-плееры для воспроизведения музыки на мероприятиях через систему звукоусиления, применяют CD-плееры профессионального качества. Функция воспроизведения CD также реализована в компьютерах, оснащенных CD-ROM/DVD-ROM-приводами, а также в DVD-плеерах и большинстве домашних игровых консолей, работающих с оптическими дисками.

История

Американский изобретатель Джеймс Т. Расселл известен тем, что изобрел первую систему записи цифровой видеоинформации на оптическую прозрачную пленку, которая освещалась сзади мощной галогенной лампой. Расселл впервые подал заявку на патент в 1966 году, и патент был выдан ему в 1970 году. После судебных разбирательств Sony и Philips лицензировали патенты Расселла на запись (тогда принадлежавшие канадской компании Optical Recording Corp.) в 1980-х годах. Компакт-диск не основан на изобретении Расселла, а является развитием технологии LaserDisc, в которой используется сфокусированный лазерный луч, обеспечивающий высокую плотность информации, необходимую для высококачественных цифровых аудиосигналов. Прототипы были разработаны компаниями Philips и Sony независимо друг от друга в конце 1970-х годов. В 1979 году Sony и Philips создали совместную рабочую группу инженеров для разработки нового цифрового аудиодиска. После года экспериментов и обсуждений в 1980 году был опубликован стандарт CD DA, известный как «Красная книга». После выхода в коммерческую продажу в 1982 году компакт-диски и проигрыватели к ним стали чрезвычайно популярными. Несмотря на стоимость до 1000 долларов, в период с 1983 по 1984 год в Соединенных Штатах было продано более 400 000 проигрывателей компакт-дисков. Успех компакт-диска связывают с сотрудничеством между Philips и Sony, которые пришли к соглашению и разработали совместимое оборудование. Унифицированная конструкция компакт-диска позволила потребителям приобретать любые диски или проигрыватели от любой компании, что обеспечило компакт-диску доминирование на рынке домашней музыки без конкуренции. Sony CDP 101, выпущенный в 1982 году, был первым в мире коммерчески доступным проигрывателем компакт-дисков. Первоначально он продавался только в Японии. В отличие от ранних проигрывателей LaserDisc, первые проигрыватели CD уже использовали лазерные диоды вместо более крупных гелиево-неоновых лазеров.

Прототипы цифровых аудио лазерных дисков

В 1974 году Лу Оттенс, директор аудио-подразделения Philips, создал небольшую группу с целью разработки аналогового оптического аудиодиска определенного диаметра и качества звука, превосходящего виниловую пластинку. Однако из-за неудовлетворительных характеристик аналогового формата, в марте 1974 года два инженера-исследователя Philips рекомендовали использовать цифровой формат. Хайтаро Накадзима, разработавший один из первых цифровых аудиомагнитофонов в рамках японской национальной общественной вещательной организации NHK в 1970 году, в 1971 году стал генеральным менеджером аудиоотдела Sony. Его команда в 1973 году разработала цифровой адаптер для записи аудио в формате PCM, используя видеомагнитофон Betamax. После этого, в 1974 году, переход к хранению цифрового аудио на оптическом диске стал естественным шагом. Sony впервые публично продемонстрировала оптический цифровой аудиодиск в сентябре 1976 года. Год спустя, в сентябре 1977 года, Sony показала прессе диск, способный воспроизводить 60 минут цифрового аудио (частота дискретизации 44 100 Гц и разрядность 16 бит) с использованием MFM-модуляции. В сентябре 1978 года компания продемонстрировала оптический цифровой аудиодиск с 150-минутным временем воспроизведения, частотой дискретизации 44 056 Гц, 16-битным линейным разрешением и кодом коррекции ошибок с чередующейся перестановкой, – характеристики, близкие к тем, что впоследствии были утверждены для стандартного формата компакт-диска в 1980 году. Технические детали цифрового аудиодиска Sony были представлены на 62-й конференции AES, проходившей 13–16 марта 1979 года в Брюсселе и Эйндховене (Нидерланды).

Сотрудничество и стандартизация

Исполнительный директор Sony Норио Ога, впоследствии ставший генеральным директором и председателем Sony, и Хэйтаро Накадзима были убеждены в коммерческом потенциале формата и продолжали его разработку, несмотря на повсеместный скептицизм. В результате, в 1979 году Sony и Philips создали совместную рабочую группу инженеров для разработки нового цифрового аудиодиска. Работой руководили инженеры Кис Шухамер Имминк и Тошитада Дои, и исследования продвинули технологии лазеров и оптических дисков. Однако, по мнению Philips, компакт-диск был "изобретен сообща большой группой людей, работавших как команда".

Первые CD-диски и проигрыватели Красной книги

Красная книга была первым стандартом в серии стандартов Rainbow Books. Philips основала завод Polydor Pressing Operations в Лангегагене, недалеко от Ганновера, Германия, и быстро достигла ряда важных этапов. Первым тестовым экземпляром была запись «Eine Alpensinfonie» (Альпийская симфония) Рихарда Штрауса в исполнении Берлинского филармонического оркестра под управлением Герберта фон Караяна, который в 1979 году был приглашен в качестве посла этого формата. Первая публичная демонстрация состоялась в 1981 году в телепрограмме BBC Tomorrow’s World, где прозвучал альбом Bee Gees Living Eyes (1981). Первый коммерческий компакт-диск был выпущен 17 августа 1982 года. Это была запись 1979 года, на которой Клаудио Аррау исполнял вальсы Шопена (Philips 400 025 2). Аррау был приглашен на завод в Лангегагене, чтобы нажать кнопку запуска. Первым популярным музыкальным CD, выпущенным на новом заводе, был The Visitors (1981) группы ABBA. Первые 50 наименований были выпущены в Японии 1 октября 1982 года, а первым каталогизированным CD в этой волне стало переиздание альбома Билли Джоэла «52nd Street». За японским выпуском в марте 1983 года последовало появление CD-плееров и дисков в Европе и Северной Америке (где CBS Records выпустила шестнадцать альбомов). Это событие часто называют «Большим взрывом» цифровой аудиореволюции. Новый аудиодиск был встречен с энтузиазмом, особенно среди первых поклонников классической музыки и аудиофилов, и особое признание получил его качественный носитель. По мере снижения цен на проигрыватели и с появлением портативного Walkman, CD начал завоевывать популярность на более широких рынках популярной и рок-музыки. Первым исполнителем, продавшим миллион экземпляров на CD, стали Dire Straits с их альбомом 1985 года Brothers in Arms. Первым крупным артистом, чей весь каталог был переведен на CD, стал Дэвид Боуи, чьи 15 студийных альбомов и четыре сборника лучших хитов были выпущены RCA Records в феврале 1985 года. В 1988 году 50 заводов по всему миру изготовили 400 миллионов компакт-дисков.

Red Book was the first standard in the Rainbow Books series of standards. Philips established the Polydor Pressing Operations plant in Langenhagen near Hannover, Germany, and quickly passed a series of milestones. The first test pressing was of a recording of Richard Strauss's Eine Alpensinfonie (An Alpine Symphony) played by the Berlin Philharmonic and conducted by Herbert von Karajan, who had been enlisted as an ambassador for the format in 1979. The first public demonstration was on the BBC television program Tomorrow's World in 1981, when the Bee Gees' album Living Eyes (1981) was played. The first commercial compact disc was produced on 17 August 1982. It was a recording from 1979 of Claudio Arrau performing Chopin waltzes (Philips 400 025 2). Arrau was invited to the Langenhagen plant to press the start button. The first popular music CD produced at the new factory was The Visitors (1981) by ABBA. The first 50 titles were released in Japan on 1 October 1982, with the first cataloged CD in this wave being a reissue of Billy Joel's 52nd Street. The Japanese launch was followed in March 1983 by the introduction of CD players and discs to Europe and North America (where CBS Records released sixteen titles). This event is often seen as the "Big Bang" of the digital audio revolution. The new audio disc was enthusiastically received, especially in the early adopting classical music and audiophile communities, and its handling quality received particular praise. As the price of players gradually came down, and with the introduction of the portable Walkman, the CD began to gain popularity in the larger popular and rock music markets. The first artist to sell a million copies on CD was Dire Straits, with their 1985 album Brothers in Arms. The first major artist to have his entire catalogue converted to CD was David Bowie, whose 15 studio albums were made available by RCA Records in February 1985, along with four greatest hits albums. In 1988, 400 million CDs were manufactured by 50 pressing plants around the world.

Дальнейшее развитие и упадк

CD был задуман как преемник грампластинки для воспроизведения музыки, а не в первую очередь как носитель данных, однако, начиная с момента появления в качестве музыкального формата, его применение расширилось и охватило другие области. В 1983 году, после представления CD, Имминк и Брат представили первые эксперименты со стираемыми компакт-дисками на 73-й Конвенции AES. В июне 1985 года был представлен компьютерно-читаемый CD-ROM (память только для чтения), а в 1990 году – CD-R (компакт-диск для записи), также разработанный компаниями Sony и Philips. CD-R стали новой альтернативой магнитной ленте для записи и копирования музыкальных альбомов без искажений, возникающих при сжатии, используемом в других методах цифровой записи. Другие, более новые видеоформаты, такие как DVD и Blu-ray, используют ту же физическую геометрию, что и CD, и большинство DVD- и Blu-ray-плееров обратно совместимы с аудио-CD. К началу 2000-х годов CD-плеер во многом заменил кассетный плеер в качестве стандартного оборудования в новых автомобилях, а 2010 год стал последним годом выпуска автомобилей в США, оснащенных кассетным плеером в заводской комплектации. В настоящее время, с ростом популярности портативных цифровых аудиоплееров, таких как мобильные телефоны, и твердотельных музыкальных накопителей, CD-плееры постепенно выводятся из автомобилей в пользу разъемов minijack и подключения USB-устройств. Некоторые CD-плееры оснащены авточейнджерами дисков. Обычно они могут вмещать 3, 5, 6 или 10 дисков одновременно и переключаться между ними без участия пользователя. Существовали авточейнджеры, способные вмещать до 400 дисков одновременно. Кроме того, пользователь может вручную выбирать диск для воспроизведения, что делает их похожими на музыкальные автоматы (джукбоксы). Они часто встраивались в автомобильные аудиосистемы и домашние стереосистемы, хотя 7-дисковые авточейнджеры когда-то выпускались компаниями NEC и Nakamichi для ПК. Некоторые модели также могли воспроизводить DVD и Blu-ray диски. Тем временем, с появлением и распространением интернет-дистрибуции файлов в сжатых аудиоформатах, таких как MP3, продажи CD начали снижаться в 2000-х годах. Например, в период с 2000 по 2008 год, несмотря на общий рост продаж музыки и один аномальный год увеличения, продажи CD крупных лейблов в целом сократились на 20%, хотя продажи независимой и DIY музыки могли демонстрировать лучшие показатели (согласно данным, опубликованным 30 марта 2009 года), и CD по-прежнему оставались востребованными. По состоянию на 2012 год, CD и DVD составляли лишь 34% от общего объема продаж музыки в США. Однако в Японии, по состоянию на 2015 год, более 80% музыки покупалось на CD и других физических носителях. По состоянию на 2020 год, компакт-кассеты, виниловые пластинки и CD по-прежнему выпускаются некоторыми музыкантами, в основном в качестве мерчандайза, чтобы позволить поклонникам оказывать финансовую поддержку, получая взамен ощутимый продукт.

The CD was planned to be the successor of the gramophone record for playing music, rather than primarily as a data storage medium, but from its origins as a format for music, its use has grown to encompass other applications. In 1983, following the CD's introduction, Immink and Braat presented the first experiments with erasable compact discs during the 73rd AES Convention. In June 1985, the computer readable CD ROM (read only memory) was introduced and, in 1990, the CD Recordable, also developed by both Sony and Philips. Recordable CDs were a new alternative to tape for recording music and copying music albums without the defects introduced in the compression used in other digital recording methods. Other newer video formats such as DVD and Blu ray use the same physical geometry as CD, and most DVD and Blu ray players are backward compatible with audio CD. By the early 2000s, the CD player had largely replaced the audio cassette player as standard equipment in new automobiles, with 2010 being the final model year for any car in the US to have a factory equipped cassette player. Currently, with the increasing popularity of portable digital audio players, such as mobile phones, and solid state music storage, CD players are being phased out of automobiles in favor of minijack auxiliary inputs and connections to USB devices. Some CD players incorporate disc changers. Commonly these can hold 3, 5, 6, or 10 discs at once and change from one disc to the next without user intervention. Disc changers capable of holding up to 400 discs at once were available. Also, the user can manually choose the disc to be played, making it similar to a jukebox. They were often built into car audio and home stereo systems, although 7 disc CD changers were once made by NEC and Nakamichi for PCs. Some could also play DVD and Blu ray discs. Meanwhile, with the advent and popularity of Internet based distribution of files in lossily compressed audio formats such as MP3, sales of CDs began to decline in the 2000s. For example, between 2000 and 2008, despite overall growth in music sales and one anomalous year of increase, major label CD sales declined overall by 20% – although independent and DIY music sales may be tracking better (according to figures released 30 March 2009), and CDs still continue to sell greatly. As of 2012, CDs and DVDs made up only 34 percent of music sales in the United States. In Japan, however, over 80 percent of music was bought on CDs and other physical formats as of 2015. As of 2020, compact cassettes, vinyl records, and CDs are still being released by some musicians, primarily as merchandise, to allow fans to provide financial support while receiving something tangible in return.

Внутренние части

Процесс воспроизведения аудио-диска, позиционируемого как цифровой носитель звука, начинается с пластикового поликарбонатного компакт-диска – носителя, содержащего цифровые данные. Диск помещается в лоток, который либо открывается (как в портативных CD-плеерах), либо выдвигается (что обычно встречается в домашних CD-плеерах, компьютерных дисководах и игровых консолях). В некоторых системах пользователь вставляет диск в щель (например, в автомобильных CD-проигрывателях). После загрузки диска в лоток, данные считываются механизмом, сканирующим круговые дорожки данных с помощью лазерного луча. Диск вращается электромотором. Управление слежением осуществляется аналоговыми сервоусилителями, а затем высокочастотный аналоговый сигнал, считанный с диска, оцифровывается, обрабатывается и декодируется в аналоговый аудиосигнал и цифровые управляющие данные, которые проигрыватель использует для позиционирования механизма воспроизведения на нужном треке, выполнения функций перемотки и поиска, а также для отображения номера трека, времени, индекса и, на более новых моделях 2010-х годов, названия и информации об исполнителе на дисплее на передней панели.

Восстановление аналогового сигнала с диска

Для считывания данных с диска лазерный луч направляется на поверхность диска. Различия в поверхности между проигрываемыми дисками и незначительные различия в положении после загрузки компенсируются подвижной линзой с очень малой глубиной резкости, которая фокусирует свет на диск. Линза малой массы, соединенная с электромагнитной катушкой, отвечает за поддержание фокусировки луча на дорожке данных шириной 600 нм. Когда проигрыватель пытается считать данные с остановки, он сначала выполняет программу поиска фокусировки, перемещая линзу вверх и вниз относительно поверхности диска до тех пор, пока не будет обнаружено отражение; при обнаружении отражения сервоэлектроника фиксирует положение линзы, поддерживая ее в идеальной фокусировке, пока диск вращается и изменяет свою относительную высоту от оптического блока. Различные марки и модели оптических блоков используют разные методы определения фокусировки. В большинстве проигрывателей определение положения фокусировки осуществляется путем измерения разницы в выходном токе блока из четырех фотодиодов. Блок фотодиодов и оптическая система расположены таким образом, что при идеальной фокусировке на блок проецируется круговая картина, а при неточной фокусировке – эллипс, положение длинной оси которого смещается в направлении север-юг или запад-юго-запад. Эта разница и является информацией, которую сервоусилитель использует для поддержания линзы на правильном расстоянии от диска во время воспроизведения, даже если диск деформирован. Другой сервомеханизм в проигрывателе отвечает за удержание сфокусированного луча в центре дорожки данных. Существуют две конструкции оптических головок: оригинальная серия CDM от Philips использует магнитный актуатор, установленный на поворотном рычаге, для грубой и точной настройки слежения. Используя только один лазерный луч и блок из четырех фотодиодов, сервосистема определяет, центрирована ли дорожка, измеряя смещение светового пятна на блоке и корректируя положение луча для его удержания в центре. Другая конструкция, разработанная Sony, использует дифракционную решетку для разделения лазерного луча на основной луч и два дополнительных луча. В сфокусированном состоянии два периферийных луча охватывают границы соседних дорожек на расстоянии нескольких микрометров от основного луча и отражаются обратно на два фотодиода, отделенных от основного блока из четырех. Сервосистема обнаруживает ВЧ-сигнал, принимаемый на периферийных приемниках, и разница в выходных сигналах между этими двумя диодами формирует сигнал ошибки слежения, который система использует для поддержания оптики на правильной дорожке. Сигнал слежения поступает на две системы: одна, интегрированная в узел фокусной линзы, обеспечивает точную коррекцию слежения, а другая система может перемещать всю оптическую сборку вбок для выполнения грубых переходов между дорожками. Сумма выходных сигналов с четырех фотодиодов формирует ВЧ-сигнал (RF), который является электронным отражением ям и промежутков, записанных на диске. ВЧ-сигнал, наблюдаемый на осциллографе, имеет характерную форму «глаз», и его анализ имеет первостепенное значение при обслуживании проигрывателя для обнаружения и диагностики неисправностей, а также для калибровки CD-плееров.

To read the data from the disc, a laser beam shines on the surface of the disc. Surface differences between discs being played, and tiny position differences once loaded, are handled by using a movable lens with a very close focal length to focus the light on the disc. A low mass lens coupled to an electromagnetic coil is in charge of keeping focused the beam on the 600 nm wide data track. When the player tries to read from a stop, it first does a focus seek program that moves the lens up and down from the surface of the disc until a reflection is detected; when there is a reflection, the servo electronics lock in place keeping the lens in perfect focus while the disc rotates and changes its relative height from the optical block. Different brands and models of optical assemblies use different methods of focus detection. On most players, the focus position detection is made using the difference in the current output of a block of four photodiodes. The photodiode block and the optics are arranged in such a way that a perfect focus projects a circular pattern on the block while a far or near focus projects an ellipse differing in the position of the long edge in north–south or west southwest. That difference is the information that the servo amplifier uses to keep the lens at the proper reading distance during the playback operation, even if the disc is warped. Another servo mechanism in the player is in charge of keeping the focused beam centered on the data track. Two optical pick up designs exist, the original CDM series from Philips use a magnetic actuator mounted on a swing arm to do coarse and fine tracking. Using only one laser beam and the 4 photodiode block, the servo knows if the track is centered by measuring side by side movement of the light of beam hitting on the block and corrects to keep the light on the center. The other design by Sony uses a diffraction grating to part the laser light into one main beam and two sub beams. When focused, the two peripheral beams cover the border of the adjacent tracks a few micrometers apart from the main beam and reflect back on two photodiodes separated from the main block of four. The servo detects the RF signal being received on the peripheral receivers and the difference in output between these two diodes conform the tracking error signal that the system uses to keep the optics in the proper track. The tracking signal is fed to two systems, one integrated in the focus lens assembly can do fine tracking correction and the other system can move the entire optical assembly side by side to do coarse track jumps. The sum of the output from the four photodiodes makes the RF or high frequency signal which is an electronic mirror of the pits and lands recorded on the disc. The RF signal, when observed on an oscilloscope, has a characteristic eye pattern and its usefulness in servicing the machine is paramount for detecting and diagnosing problems, and calibrating CD players for operation.

Цифровая обработка сигналов

Первый этап в цепочке обработки аналогового радиочастотного сигнала (от фоторецепторного устройства) – его оцифровка. Используя различные схемы, такие как простой компаратор или дискриминатор данных, аналоговый сигнал преобразуется в последовательность из двух бинарных цифровых значений, 1 и 0. Этот сигнал несет всю информацию, содержащуюся на CD, и модулируется с помощью системы, называемой EFM (модуляция «восемь-четырнадцать»). Второй этап – демодуляция сигнала EFM в кадр данных, содержащий аудиосемплы, биты коррекции ошибок в соответствии с кодом CIRC, а также управляющие данные для дисплея проигрывателя и микрокомпьютера. Демодулятор EFM также декодирует часть сигнала CD и направляет его в соответствующие схемы, разделяя аудио, паритет и управляющие (подкодовые) данные. После демодуляции корректор ошибок CIRC принимает каждый кадр аудиоданных, сохраняет его в памяти SRAM и проверяет корректность чтения. Если кадр прочитан с ошибками, он использует биты паритета и коррекции для восстановления данных, а затем передает их в ЦАП для преобразования в аналоговый аудиосигнал. Если количество отсутствующих данных слишком велико для восстановления, коррекция выполняется путем интерполяции данных из последующих кадров, чтобы отсутствие данных осталось незаметным. Возможности интерполяции различаются у разных проигрывателей. Если отсутствует или не удается восстановить слишком много кадров данных, аудиосигнал может быть не подлежать коррекции путем интерполяции, в этом случае активируется флаг отключения звука для отключения ЦАП и предотвращения воспроизведения некорректных данных. Стандарт Redbook предписывает, что недействительные, ошибочные или отсутствующие аудиоданные не должны выводиться на динамики в виде цифрового шума, а должны быть приглушены.

Контроль игрока

Формат Audio CD требует, чтобы каждый проигрыватель обладал достаточной вычислительной мощностью для декодирования данных с диска; это обычно обеспечивается специализированными интегральными схемами (ASIC). Однако ASIC не работают самостоятельно, им необходим основной микрокомпьютер или микроконтроллер для управления всей системой. Прошивка базовых CD-плееров, как правило, представляет собой операционную систему реального времени. Некоторые ранние оптические приводы компьютеров оснащены аудиоразъемом и кнопками для обеспечения функции автономного воспроизведения CD.

Загрузка лотка

Sony выпустила свой CD-плеер CDP-101 в 1982 году с выдвижным лотком для диска. Благодаря простоте производства и удобству использования, большинство производителей CD-плееров с тех пор придерживались конструкции с лотком. Механизм лотка также используется во многих современных корпусах настольных компьютеров, а также в Philips CD-i, PlayStation 2, Xbox и Xbox 360. Однако существовали и заметные исключения из этой распространенной конструкции CD-привода.

Вертикальная нагрузка

Во время презентации первого прототипа CD-плеера Goronta от Sony на Японской Аудио Ярмарке в 1982 году, Sony продемонстрировала конструкцию с вертикальной загрузкой. Хотя прототип Sony так и не был запущен в массовое производство, эта концепция на некоторое время была принята для производства рядом ранних японских производителей CD-плееров, включая Alpine/Luxman, Matsushita под брендом Technics, Kenwood и Toshiba/Aurex. Для первых моделей с вертикальной загрузкой Alpine поставляла свои разработки AD 7100 для Luxman, Kenwood и Toshiba (под брендом Aurex). Kenwood добавил к этой конструкции свои выходы Sigma Drive в качестве модификации. Изображение этой ранней разработки можно найти на веб-сайте Panasonic. Вертикальная загрузка аналогична той, что используется в кассетных деках, где открывается держатель, и диск помещается в него. Держатель закрывается вручную, мотором после нажатия кнопки или полностью автоматически. Некоторые CD-плееры сочетают вертикальную загрузку со щелевой загрузкой, поскольку диск при закрытии держателя втягивается глубже внутрь.

Верхняя нагрузка

В 1983 году Philips, на американском и европейском запуске формата CD, представила первые конструкции CD-плееров с загрузкой диска сверху, используя модель CD100. (В то время аудиопродукция Philips продавалась в США под брендом Magnavox.) Конструкция предусматривала зажим на крышке, требовавший от пользователя закрывать её над диском после его установки в устройство. Позже компания Meridian выпустила высококлассный CD-плеер MCD, использующий электронику Meridian в шасси Philips CD100. Загрузка сверху была применена в различных типах оборудования, таких как мини-системы и портативные CD-плееры, однако среди стереокомпонентных CD-плееров было выпущено лишь небольшое количество моделей с такой конструкцией. Примеры включают плееры серий Luxman D 500 и D 500X, а также Denon DP S1, все они были представлены в 1993 году. Загрузка сверху также часто встречается в проигрывателях, предназначенных для использования диджеями на радио и живых выступлениях, например, Technics SL P50 (1984–1985) и Technics SL P1200 (1986–1992). Они более точно воспроизводят физическую компоновку и эргономику проигрывателей виниловых пластинок, используемых в этих целях. Конструкция дискового лотка с верхней загрузкой также применяется в большинстве игровых консолей пятого поколения (PlayStation, Saturn, 3DO Interactive Multiplayer), а также в Dreamcast, GameCube и Wii Mini.

Загрузка лотка с скользящим механизмом

Philips CD303 образца 1983-1984 годов стал первым проигрывателем, использующим загрузку диска в лоток с выдвижным механизмом. По сути, когда лоток выдвигался для приема диска, вся транспортная система проигрывателя выдвигалась как единый блок. Проигрыватели Meridian 200 и 203 были выполнены по такому же принципу. Они также впервые применили конструкцию, в которой аудиоэлектроника располагалась в отдельном корпусе от привода CD и механизма чтения диска. Аналогичный механизм используется в тонких оптических приводах (также известных как тонкие внутренние DVD-приводы, оптические приводы или DVD-записывающие устройства), которые ранее широко использовались в ноутбуках.

Загрузка слотов

Загрузка в щель является предпочтительным механизмом загрузки для автомобильных аудиопроигрывателей. Отсутствует выдвижной лоток, а для облегчения вставки и извлечения диска используется мотор. Некоторые механизмы загрузки и сменщики дисков могут загружать и воспроизводить Mini CD без использования адаптера (например, стандартный дисковый слот оригинальной модели Wii способен принимать диски GameCube меньшего размера), но их функциональность может быть ограничена (сменщик дисков с вставленным Mini CD не будет работать, пока этот диск не будет извлечен). Нестандартные (некруглые) диски нельзя использовать в таких загрузчиках, так как они не предназначены для работы с дисками такой формы. При попытке вставки такие диски могут застрять и повредить механизм. Эта технология также применяется в некоторых ноутбуках, оригинальных и Slim-версиях PlayStation 3, оригинальной модели Wii и ее Family Edition, а также в большинстве игровых консолей восьмого поколения (Wii U, PlayStation 4 и Xbox One) и девятого поколения (PlayStation 5 и Xbox Series X).

Механические компоненты

Проигрыватель компакт-дисков имеет три основных механических компонента: двигатель привода, линзовую систему или головку считывания и механизм слежения. Двигатель (также называемый шпинделем) вращает диск до скорости сканирования 1,2–1,4 м/с (постоянная линейная скорость) – что эквивалентно примерно 500 оборотам в минуту у внутреннего края диска и примерно 200 оборотам в минуту на внешнем краю. (Диск, воспроизводимый от начала до конца, снижает скорость вращения во время воспроизведения.) Механизм слежения перемещает линзовую систему вдоль спиральных дорожек, на которых закодирована информация, а линзовая сборка считывает информацию с помощью лазерного луча, генерируемого лазерным диодом. Лазер считывает информацию, фокусируя луч на CD, который отражается от зеркальной поверхности диска обратно на фотодиодный сенсорный массив. Сенсор обнаруживает изменения в луче, а цифровая цепочка обработки интерпретирует эти изменения как двоичные данные. Данные обрабатываются и в конечном итоге преобразуются в звук с помощью цифро-аналогового преобразователя (DAC). TOC или таблица содержания располагается после вводной области диска, которая находится во внутреннем кольце диска, и содержит примерно пять килобайт доступного пространства. Это первая информация, которую проигрыватель считывает при загрузке диска, и она содержит информацию об общем количестве аудиодорожек, времени звучания на CD, времени звучания каждой дорожки, а также другую информацию, такую как ISRC и форматная структура диска. TOC имеет жизненно важное значение для диска, поскольку, если проигрыватель не сможет прочитать его правильно, диск не будет воспроизводиться. Поэтому он повторяется три раза перед началом первой музыкальной программы. Выходная область в конце (на внешней периферии) диска сообщает проигрывателю о завершении диска.

Особенности CD-плеера

CD-плееры могут использовать различные способы для повышения производительности, уменьшения количества компонентов или снижения стоимости. Такие функции, как передискретизация, однобитные ЦАП, двойные ЦАП, интерполяция (коррекция ошибок), буфер против пропусков, цифровые и оптические выходы, могли или могли быть использованы. Другие функции улучшают функциональность, например, программирование треков, случайное воспроизведение и повтор, или прямой доступ к трекам. Некоторые функции связаны с целевым назначением CD-плеера, такие как защита от пропусков для автомобильных и портативных CD-плееров, регулировка высоты тона и создание плейлистов для CD-плеера диджея, дистанционное управление и системная интеграция для домашних плееров. Описание некоторых функций приведено ниже:

Передискретизация – это способ улучшения работы фильтра нижних частот, присутствующего на выходе большинства CD-плееров. Используя более высокую частоту дискретизации, кратную 44,1 кГц, используемой при кодировании CD, можно использовать фильтр с гораздо менее строгими требованиями. Однобитные ЦАП были дешевле других типов ЦАП, обеспечивая при этом сопоставимую производительность. Двойные ЦАП иногда рекламировались как преимущество, поскольку в некоторых ранних CD-плеерах использовался один ЦАП, который переключался между каналами. Это требовало дополнительных вспомогательных схем, что потенциально могло ухудшить качество звука. Защита от пропусков (анти-скип или антишок) – это способ, позволяющий CD-плееру избежать прерывания аудиовыхода при механическом воздействии на механизм воспроизведения диска. Она состоит из дополнительного процессора данных и микросхемы RAM, установленных в плеере, которые считывают диск с удвоенной скоростью и сохраняют различные кадры аудиоданных в буфер памяти RAM для последующего декодирования. Некоторые плееры могут сжимать аудиоданные перед буферизацией, чтобы использовать микросхемы RAM меньшей емкости (и более дешевые). Обычно плееры могут хранить около 44 секунд аудиоданных на 16-мегабитной микросхеме RAM.

Маленькие портативные проигрыватели

Портативный CD-плеер – это портативный аудиоплеер, используемый для воспроизведения компакт-дисков. Портативные CD-плееры работают от батарей и оснащены разъемом для наушников 1/8", в который пользователь подключает наушники. Первым выпущенным портативным CD-плеером был D 50 от Sony. D 50 поступил в продажу в 1984 году и был принят для всей линейки портативных CD-плееров Sony. В 1998 году портативные MP3-плееры начали конкурировать с портативными CD-плеерами. После выхода Apple Computer на рынок музыкальных проигрывателей с линейкой iPod, в течение десяти лет она стала доминирующим продавцом портативных цифровых аудиоплееров, "в то время как бывший гигант Sony (производитель [портативных] Walkman и [CD] Discman) испытывал трудности". Этот сдвиг на рынке начался с появления первого портативного цифрового аудиоплеера – цифрового музыкального плеера Rio. 64 МБ Rio MP3-плеер позволял пользователям хранить около 20 песен. Одним из преимуществ Rio перед портативными CD-плеерами было отсутствие движущихся частей, что обеспечивало бесперебойное воспроизведение. Большинство бумбоксов, выпущенных в 2010-х годах, обычно включают CD-плеер, совместимый с CD-R и CD-RW, позволяющий пользователю носить с собой собственные музыкальные подборки на носителе более высокого качества. Многие также позволяют подключать к ним iPod и подобные устройства через один или несколько вспомогательных входных разъемов. Некоторые поддерживают такие форматы, как MP3 и WMA. Другой современный вариант – DVD-плеер/бумбокс с CD/DVD-приводом верхней загрузки и ЖК-видеоэкраном на месте, ранее занимаемом кассетным отсеком. Многие модели этого типа бумбоксов имеют входы для внешнего видео (например, телевизионных передач) и выходы для подключения DVD-плеера к телевизору большего размера.

Диджейское оборудование

Диск-жокеи (диджеи), которые миксуют треки в танцевальном клубе, на рейве или в ночном клубе, создают свои танцевальные миксы, воспроизводя музыку с двух или более источников звука и используя диджей-микшер для плавных переходов между треками. В 1970-х, в эпоху диско, диджеи обычно использовали два проигрывателя виниловых пластинок. С 1980-х по 1990-е годы два кассетных плеера стали популярным источником звука для диджеев. В последующие десятилетия диджеи перешли на компакт-диски, а затем на цифровые аудиоплееры. Диджеи, использующие компакт-диски и CD-плееры, как правило, применяют специализированные DJ-CD-плееры, обладающие функциями, недоступными на обычных CD-плеерах. Диджеи, исполняющие скретчинг – создание ритмичных звуков и звуковых эффектов из звукозаписей – традиционно использовали виниловые пластинки и вертушки. В 2010-х годах некоторые специализированные DJ-CD-плееры позволяют создавать те же эффекты скретча, используя треки с компакт-дисков.