Начались «сидюки» с фундаментальных работ физиков и математиков первой половины XIX века. В 1841 году французский математик Огюстен Луи Коши опубликовал теорему семплирования. Она гласила, что любую бесконечно сложную кривую можно воспроизвести (приблизительно описать) с помощью простых прямоугольников. Теорема Коши — одна из основ оцифровки музыки, преобразующей аналоговый музыкальный сигнал (кривую) в набор цифр. В 1854 году британский философ-математик Жорж Буль разработал теорию двоичных чисел, без которой компьютеры и цифровая техника были бы невозможны в принципе. Год спустя Леон Скотт де Мартинвиль продемонстрировал устройство фиксации звука — фоноавтограф. С его помощью на закопченном бумажном барабане можно было сделать «фотографию» звуковых волн.
А 125 лет назад Эмиль Берлинер придумал шеллачный диск. В 1887-м он довел до коммерческого уровня граммофон, после чего «музыкальные консервы» стали товаром.
В 1947 году компания CBS представила миру виниловый диск-гигант (LP — long play), который вот уже более полувека крутится со скоростью 33 об./мин. Но еще лет двадцать шеллачный диск был основой домашних и клубных фонотек.
Лирический физик
Винилу присущ серьезный недостаток — контактируя с микроскопическими звуковыми бороздками, игла звукоснимателя быстро изнашивает диск. По этой причине большинство LP приходят в негодность после 500–1000 прогонов.Сотруднику компании General Electric Джеймсу Расселу, заядлому меломану и инженеру-физику, такое положение вещей пришлось не по вкусу, поэтому он занялся разработкой лазерного цифрового аудиодиска (ЛЦАД), который запатентовал в 1970 году. В 1971-м некто Эли Джекобс организовал фирму Optical Recording, в которой Рассел отвечал за разработку компактного лазерного видеодиска. Тот был представлен на выставке в Чикаго в 1974 году.
Суть патента на лазерный аудио/видеодиск сводилась к следующему. Сигнальные дорожки на ЛЦАД должны быть не спиралями, как на LP, а концентрическими окружностями. Это ускорило бы поиск нужного места на диске и упростило бы автоматику сопровождения лазерной головки. Сигнальные дорожки должны иметь форму чередующихся микроуглублений (питов), где длинный пит означал единицу, а короткий — ноль.
А в 1975 году на экскурсию в Optical Recording приехали инженеры компании Philips. Через два месяца они получили патент на Compact Disc, который по многим параметрам удивительно напоминал изобретение Рассела…
Цифровой выход
К середине 1970-х появились цветные телевизоры и видеомагнитофоны, а кассетники пришли на смену катушечникам, но LP оставался вне конкуренции. Правда, продажи виниловых вертушек постепенно падали, ведь новые hi-fi-проигрыватели уже были надежными, а габариты LP делали невозможным его использование в портативной аппаратуре.
В 1978 году 35 японских компаний и голландский электротехнический концерн Philips сформировали рабочую группу Digital Audio Disc Convention (DADC). Лидерами DADC были Sony и Philips. Голландский концерн, уже имевший опыт разработки и производства лазерных видеопроигрывателей LaserVideo/LaserDisc, отвечал за аппаратную часть и помехоустойчивый алгоритм записи-воспроизведения. Японцы — за оптимизацию алгоритма коррекции ошибок, который позволяет CD-плеерам воспроизводить царапанные диски, и за «расконсервацию» консервативных европейцев.
Но до коммерческого производства новинки было еще далеко. В конце 1970-х преобразование 16-битного цифрового потока в аналоговый звук оставалось сложной технической задачей. Чтобы удешевить проигрыватели, голландские инженеры предложили делать CD 14-битными. Но специалисты из Sony были против этого: по их мнению, такое упрощение лишало CD главных конкурентных преимуществ перед LP и кассетами — уменьшался динамический диапазон, ухудшалось отношение сигнал/шум. К тому же цифровые оригиналы записывались тогда экзотическим способом: дорогостоящие аналогово-цифровые преобразователи трансформировали звук в цифровой поток. Его записывали на видеомагнитофоны или цифровые магнитофоны, созданные на их базе. При записи мастер-кассет использовался 16-битный формат, и их преобразование в 14 бит могло стать источником серьезных проблем.
А еще голландцы настаивали на том, чтобы диаметр CD не превышал 11,5 см. Якобы диск большего диаметра заставил бы увеличить ширину автомобильного CD-ресивера, и тот не поместился бы в стандартное магнитольное гнездо европейских легковушек.
Карманный аргумент
Истории неизвестно, как японцам удалось доказать коллегам, что CD-плееры должны быть16-битными. Зато способ, с помощью которого инженеры Sony убедили голландцев согласиться с диаметром диска в пять дюймов с четвертью (13,3 см), остается образцом технологического юмора.
Самым масштабным и известным музыкальным произведением считается Девятая (Героическая) симфония Людвига ван Бетховена. Длительность ее звучания составляет 74 минуты, и на предлагаемый голландцами 11,5-сантиметровый диск это творение не поместилось бы. Но сотрудники Philips парировали симфонический аргумент тем, что «пятидюймовочки» неудобно носить в кармане.
Осенью 1981 года в Токио проходила встреча участников DADC, на которой намечалось утвердить основные параметры CD («Красную книгу»). В то время деловой дресс-код распространялся даже на технарей, поэтому на встречу голландцы явились в костюмах и галстуках. Им предложили провести совещание в непринужденной обстановке — без галстуков — и оставить пиджаки в гардеробной.
Оставшись в рубашках, инженеры компании Philips продолжали настаивать на своем — диаметр CD должен составлять 11,5 см! Обходительные японцы позволили коллегам спорить до посинения. А когда те посинели, внесли пиджаки в кабинет и предложили европейцам проверить карманы. Найдя там пятидюймовые CD с Героической симфонией, голландцы сдались.
Между прошлым и будущим
«Красную книгу» утвердили 30 лет назад. Еще год ушел на разработку микрочипов, необходимых для серийного производства CD-плееров. И 30 октября 1982 года в Токио был торжественно представлен первый серийный проигрыватель компакт-дисков Sony CDP-101. Вместе со своим европейским собратом Philips CD-100 он стал родоначальником нового сегмента потребительской электроники с оборотом в триллионы долларов.По оценкам Ассоциации участников звукозаписывающей индустрии (RIAA), с 1982 по 2007 годы в мире было продано свыше 200 млрд лицензионных музыкальных CD и примерно миллиард устройств, способных воспроизводить компакт-диски.
Многие из заявленных DADC принципов не были воплощены в жизнь. Например, CD-плееры звучат по-разному. В первой половине 2000-х стационарная CD-дека начального уровня стоила около ста долларов, а самый дорогой лазерный проигрыватель — 15 тыс. долларов, что, естественно, сказывалось и на качестве звучания.
Не всё гладко и с техническими характеристиками. Звуковой тракт большинства автомобильных и бытовых CD-плееров принудительно отключается при уровне сигнала минус 55–65 децибел. Это означает, что реальный динамический диапазон лазерных проигрывателей сопоставим с аналогичным параметром винила и кассетных дек 1970-х годов.
Схемотехника современных CD/DVD/MP3/DivX-плееров не позволяет раскрыть потенциал фирменных компакт-дисков, а чистокровные hi-fi CD-плееры превратились в нишевый товар, превышающий по стоимости домашние кинотеатры. Поэтому многие аудиофилы ищут «вертушки натурального звучания» на вторичном рынке. Разлет цен тут феноменален: от 100 гривен за рабочий аппарат начального уровня до 600 долларов за профессиональные аудиофильские деки. Особо ценятся аппараты первой волны. Упомянутый нами Philips CD-100, который считается одним из самых надежных лазерных проигрывателей в истории, предлагается на вторичном рынке по цене от 300 долларов.
Попытки заменить CD форматами DVD-Audio (DVD-A) и Super Audio-CD (SACD) провалились. По данным RIAA, в 2007–2008 годах суммарные продажи DVD-A и SACD не дотянули до продаж виниловых LP за тот же период. А ведь пластинки выпускаются ограниченным тиражом и стоят недешево.
Если бы не Интернет, CD мог бы выстоять. Но сегодня мало кто покупает компакт-диски, предпочитая качать музыку из Всемирной паутины. Mp3-файлы, конечно, уступают CD по натуральности звучания. Именно эта особенность позволяет CD оставаться на прилавках, и такое положение вещей будет незыблемым еще лет десять.
Скорее всего, компакт-диск станет последним оптическим носителем музыки. Уже сегодня твердотельные носители (флешки) экономически выгоднее и эргономически удобнее. Кроме того, в нашу жизнь всё активнее входят медиасерверы — «недокомпьютеры» с аппаратными декодерами аудиовидеосигналов, жесткими дисками большой емкости и USB-портами для подключения внешних носителей информации. Да и сами компьютеры становятся всё более удобным хранилищем мультимедийных файлов. Только вряд ли им когда-либо удастся достичь качества звучания CD-плееров первой волны.