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콤팩트 디스크

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1. 개요

콤팩트 디스크(CD)는 레이저디스크 기술을 기반으로 개발된 광학 디스크로, 1982년 소니와 필립스에 의해 상용화되었다. 12cm의 표준 CD는 74분에서 80분 분량의 오디오를 저장할 수 있으며, CD-ROM의 경우 최대 700MB의 데이터를 담을 수 있다. CD는 레드북, 옐로우북 등 다양한 규격으로 나뉘며, 오디오 CD, CD-ROM, 비디오 CD 등 다양한 형태로 활용되었다. CD는 1980년대 이후 음악 매체로 널리 사용되었으나, 2000년대 이후 디지털 음원 서비스의 확산으로 인해 판매량이 감소했다. CD는 폴리카보네이트 플라스틱으로 제작되며, 물리적인 충격, 습기, 고온 등에 의해 손상될 수 있다.

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콤팩트 디스크
개요
종류광 디스크
읽기780 nm 파장 (적외선) 반도체 레이저 (초기 플레이어는 헬륨-네온 레이저 사용)
쓰기기록 가능 형식 CD-RCD-RW에서 780 nm 파장 (적외선) 반도체 레이저, 읽기 전용 형식으로 스탬프 처리
표준레인보우 북
소유필립스, 소니
용도오디오 및 데이터 저장
확장레이저디스크
파생CD-RW
DVD
슈퍼 오디오 CD
물리적 사양
지름120 mm
두께1.2 mm
용량
일반일반적으로 최대 700 MiB (최대 80분 오디오), 800 MiB (최대 90분 오디오), 870 MiB (최대 99분 오디오)
12 cm 디스크650 MB・700 MB・800 MB
8 cm 디스크155 MB・185 MB・210 MB・300 MB
기술 사양
인코딩다양함.
읽기 속도1.2 Mbps (1411.2 kbps, 1배속) 최고 72배속
출시
일본1982년 10월 1일
유럽 및 북미1983년 3월
관련 기술
관련 포맷CD-DA
CD-V
CD-ROM
CD-R
CD-RW
비디오 CD
DDCD
기타
관련 항목광 디스크
기록 매체

2. 역사

1970년대 소니필립스는 각각 광디스크 기술을 연구하며 디지털 오디오 디스크 개발을 시작했다. 1979년 두 회사는 협력하여 새로운 디지털 오디오 디스크를 설계, CD 표준인 레드북(CD-DA)을 만들었다. 필립스는 제조 공정과 EFM(eight-to-fourteen modulation)에, 소니는 오류 정정 방식인 CIRC에 기여하였다.[69][70][71]

최초의 CD는 1981년 독일 하노버에서 리하르트 슈트라우스의 알프스 교향곡을 담아 출판되었다.[72]

대한민국에서는 1981년 동원전자필립스와 기술 도입 계약을 체결했으나 생산은 무산되었고,[73][74] 1983년 금성사(현 LG전자)에서 대한민국 최초의 CD플레이어를 출시했다.[75] 1986년 SKC(현 SKC)가 천안에 첫 생산 공장을 준공하여 CD를 생산하였다.[76]

2. 1. 개발 배경

1970년대 소니는 PCM 음원 녹음기 개발과 함께 광디스크 기술 연구를 진행했다.[34] 1977년 오디오 페어에 출품하여, 다른 회사들이 비디오 신호를 이용한 형식을 사용하는 것과 달리 디지털 오디오 신호를 직접 광디스크에 기록하는 방식을 선보였다.[34]

한편, 필립스레이저디스크를 개발하는 과정에서 오디오 전용 광디스크(ALP)를 고안했다.[35] 1978년 6월, 필립스를 방문한 오가 노리오 소니 부사장은 ALP의 사양을 듣고 레코드를 대체할 가능성을 느껴 필립스와 광디스크 공동 개발을 결정했다.[35]

1979년 소니필립스는 디지털 오디오 디스크 공동 개발에 합의하고, DAD(Digital Audio Disc) 간담회를 통해 규격 통일을 위한 논의를 시작했다.[35]

2. 2. 개발 과정

1976년 9월, 소니는 처음으로 광 디지털 오디오 디스크를 시연하였다. 1978년 9월에는 150분 재생 시간에 44,056 헤르츠의 샘플링 속도, 16비트 선형 해상도, 크로스 인터리빙 오류 정정 코드를 제공하는 광 디지털 오디오 디스크를 시연하였는데, 이는 1982년에 도입된 콤팩트 디스크(CD)와 비슷한 사양이었다.[69] 1979년 3월 8일, 필립스네덜란드 에인트호번에서 열린 "필립스가 콤팩트 디스크를 소개합니다" 콘퍼런스에서 광 디지털 오디오 디스크의 시제품을 선보였다.[70]

이후 1979년, 소니필립스는 기술 협력을 통해 새로운 디지털 오디오 디스크 개발에 착수했다. 케이스 샤우해머르 임민크(Kees Schouhamer Immink)와 도이 도시타다가 이끈 연구는 레이저광 디스크 기술 발전에 기여했으며, 이는 필립스와 소니가 각각 1977년과 1975년에 독립적으로 시작한 연구였다.[71] 실험과 논의를 거쳐 CD 표준인 레드북(CD-DA)이 만들어졌다. 필립스는 비디오 레이저디스크 기술을 바탕으로 한 일반적인 제조 공정에 기여했고, EFM(eight-to-fourteen modulation) 방식을 통해 오랜 시간 재생이 가능하고 긁힘이나 손자국과 같은 결함에 강한 디스크를 만드는 데 기여했다. 소니는 오류 정정 방식인 CIRC에 기여했다.

여러 형태의 디스크 저장 장치 비교(축척 아님); 녹색은 시작, 빨간색은 끝을 나타냅니다.


CD의 표준 크기는 두 가지이다. 가장 일반적인 것은 지름 120mm이며, 오디오 용량은 74분, 80분, 90분 또는 99분이고 데이터 용량은 650, 700, 800 또는 870 MB이다. 디스크 두께는 1.2mm이고 중앙 구멍 크기는 15mm이다. 필립스 공식 역사에 따르면, 용량은 소니 임원인 오가 노리오(Norio Ohga)가 한 장의 디스크에 베토벤의 교향곡 9번 전체를 담을 수 있도록 지정했다고 한다. 그러나 케이스 이민크(Kees Immink)에 따르면 이는 잘못된 정보이다.[20] 1979년 12월 120mm 크기가 채택되었을 당시에는 8-14 변조(EFM) 코드 형식이 아직 결정되지 않았기 때문이다. 1980년 6월 EFM 채택으로 재생 시간이 30% 증가하여 120mm 지름의 경우 97분, 100mm만큼 작은 디스크의 경우 74분이 되었다. 그러나 재생 시간을 74분으로 유지하기 위해 정보 밀도를 30% 낮추었다.[21] 지름 80mm 디스크("미니 CD")는 최대 24분 분량의 음악 또는 210 MB를 저장할 수 있다.

실제 크기오디오 용량CD-ROM 데이터 용량
120mm74–80분650–700 MB
80mm21–24분185–210 MB
80x – 80x약 6분10–65 MB



1971년 6월, 소니 창업자 井深大(이부카 마사토시)의 초청으로 소니에 입사한 中島平太郎(나카지마 헤이타로)는 1973년 디지털 오디오 개발을 시작하여 1974년 소니 최초의 PCM 음원을 사용한 녹음기인 “X-12DTC”를 개발했다.[34] 1976년에는 土井利忠(도이 토시타다)(기술자) 등과 함께 베타맥스를 이용한 디지털 음성 녹음·재생 기기인 “PCM-1”을 개발했다.

소니는 필립스가 개발한 광학 방식의 비디오 디스크(후의 레이저 디스크)의 상품화에 착수하여, 디스크를 이용한 디지털 오디오 녹음·재생 작업도 시작했다. 도이는 “PCM-1” 시제품을 이용하여 비디오 디스크에 디지털 음성을 기록해 보았지만, 사용에 견딜 수 없는 결과가 되었다. 그 결과 “PCM-1”을 비디오 디스크 어댑터로 사용하는 것은 포기하고, 베타맥스용 어댑터로 오디오 페어에 출품했더니 호평을 받았고, “PCM-1”은 1977년 9월에 상품화되었다.

도이는 디스크에 대해서는 비디오 신호 형식을 빌리지 않고 디지털 오디오 신호를 직접 광디스크에 기록하기로 결정하고, 오류 정정 부호를 사양에 포함시키기로 결정했다. 1977년 오디오 페어에 출품하자, 다른 회사들은 비디오 신호를 이용한 형식을 사용하고 있는데 소니만 다른 방식을 사용하고 있다는 말이 나왔다. 이에 대해 도이는 “비디오 신호로 녹음하면 재생 시간이 30분이지만, 직접 녹음을 사용하면 13시간 20분 녹음할 수 있다”는 내용의 강연을 했지만, 大賀典雄(오가 노리오)는 “그렇게 긴 음악이 들어 있는 소프트웨어를 만드는 것은 비용이 너무 많이 들어 비즈니스로 성립되지 않는다”고 비판했다.

1978년 6월, 오가는 필립스를 방문했고, 필립스 간부 루 오텐스(Lou Ottens)는 오가에게 오디오 전용 광디스크를 보여주었다. 필립스에서는 “오디오 롱 플레이”(ALP)라고 불렀고, 후의 레이저 디스크가 되는 광디스크를 개발하는 과정에서 부산물로 개발된 것이었다.[35] 필립스로부터 디스크 사양을 들은 오가는 레코드를 대체할 수 있는 가능성을 느끼고, 필립스와 광디스크를 공동 개발하기로 결정했다. 그리고 디지털 오디오 디스크의 규격 통일을 위한 논의를 위해 국내외 29개사로 구성된 “DAD(Digital Audio Disc) 懇談会(간담회)”를 위해 양사가 규격을 정리하여 제안하기로 했다.

1979년 8월 말부터 공동 개발이 시작되었고, 소니 측 기술 협상은 기술연구소의 나카지마, 도이, 디스크 개발부의 미야오카 센리(후일 소니 상무)[36] 등이 담당했다.

특히 필립스와 의견이 대립했던 사양은 양자화 비트 수[37], 디스크 크기, 녹음 시간이었다.

양자화 비트 수에 대해서는 필립스가 14비트를 주장했지만, 도이는 21세기까지도 통용되려면 16비트가 필요하다고 주장하여 소니 측 의견이 채택되었다.

디스크 크기에 대해서는 필립스가 11.5cm를 주장했는데, 이는 콤팩트 카세트의 대각선 길이와 같아 독일 공업 규격에 적합하고 유럽 시장에서 카 오디오로서의 미래를 고려한 것이었다. 반면 소니는 12cm를 주장했는데, 이는 음악가이기도 한 오가가 "오페라 1막 분량 또는 베토벤9번이 수록되는 재생 시간이 사용자에게 합리적이다"라고 판단했기 때문이었다. 개발 당시 오가는 친분이 있던 지휘자 카라얀에게 11.5cm(60분)와 12cm(74분)의 두 가지 규격 중 하나를 선택해야 하는 단계에 이르렀다고 이야기하자, 카라얀은 "베토벤의 교향곡 9번이 한 장에 담기는 편이 좋다"고 제안했다.[37] 그에 대해 필립스는 "12cm는 상의 주머니에도 들어가지 않는다"고 반론했지만, 일·미·유럽의 상의 주머니 크기를 조사한 결과 12cm도 문제없다는 것이 밝혀져 소니의 주장이 채택되었다.

이렇게 규격이 정해진 1980년 6월, DAD 협의회에서는 소니·필립스가 제안한 "광학식", 독일의 텔레픈켄이 제안한 "기계식", 일본 빅터가 제안한 "정전식"이라는 3가지 방식의 평가가 시작되었고, 평가는 광학식과 정전식으로 집약되었다.

2. 3. 초기 상용화 (1982년 ~ 1984년)

1982년 10월 1일, 소니는 최초의 CD 플레이어 "CDP-101"을, CBS 소니는 세계 최초의 CD 소프트웨어 50종을 발매했다. 이 가운데 첫 CD 소프트웨어는 빌리 조엘의 "뉴욕 52번가"였다.[65] 50종의 타이틀은 클래식, 팝, 록, 가요 등 다양하게 구성되었으며, 그해 말까지 100종 이상의 소프트웨어가 발매되었다.

1980년 6월 DAD 회담에서는 일본 빅터의 정전식도 평가 대상이었지만, CD가 발매될 즈음에는 대부분의 회사가 소니·필립스의 CD 시스템 채택을 발표하며 CD가 사실상 세계 표준이 되었다.

1983년에는 다른 회사들도 CD 플레이어를 출시하기 시작했고, CD 소프트웨어도 그해 말에는 약 1000종의 타이틀이 매장에 진열되었다. 1984년 11월, 소니는 휴대용 CD 플레이어 "D-50"을 발매했다. "D-50"은 "CDP-101"의 기능을 유지하면서 본체 크기를 CD 재킷 4장 분의 두께로 줄이고 가격도 49,800엔으로 낮췄다. 이에 따라 각 회사의 CD 플레이어 가격도 내려가면서 CD 산업 전체가 본격적으로 시작되었다.

2. 4. 대한민국에서의 CD

1981년 동원전자필립스와 기술 도입 계약을 체결했으나, 이듬해 11월로 예정되었던 디스크와 CD 플레이어 생산은 연기를 거듭하다 무산되었다.[73][74] 1983년 11월, 금성사(현 LG전자)는 대한민국 최초의 CD 플레이어 'GCD-600'을 출시했고,[75] 1986년 11월 SKC(현 SKC)가 천안에 첫 생산 공장을 준공하여 디스크를 생산하였다.[76]

2. 5. 보급 및 발전 (1985년 ~ 2000년대)

1986년, CD 음악 소프트웨어의 연간 판매량이 약 4500만 장을 기록하며 LP 레코드의 판매량을 넘어섰다.[32] 이는 레코드 회사가 모회사인 오디오 제조사를 배려하여 레코드 생산을 축소한 것도 영향을 미쳤다.

같은 해 말, 킹 레코드(King Records)는 CD화 추세에 반하여 고음질 중량반 사양의 아날로그 LP 레코드 "더 슈퍼 아날로그 디스크(The Super Analog Disc)"를 발매했고, 이는 "CD보다 음질이 좋다"는 반응을 얻어 시리즈화되었다.

1987년, 일본 울텍(Ultec)사가 개발한 반사막에 24K 순금을 사용한 "골드 CD(GOLD CD) (24K 순금 CD)"가 Mobile Fidelity Sound Lab영어, 일본 컬럼비아 등에서 발매되었다.

1988년 12월, 세계 최초로 CD-ROM을 게임 소프트웨어에 응용한 게임기인 CD-ROM²가 발매되었다.

1989년 이후, CD는 가격을 계속 낮추어 저가격화가 진행되었다.

1990년대 중반부터는 유럽미국에서 스테레오 초기의 미국 RCA 빅터(RCA Victor)와 영국 데카(Decca)를 시작으로 하는 오리지널 고음질 복각반이 속속 발매되었다.

1990년대 후반에는 슈퍼 오디오 CD가 실용화되었지만, CD를 대체할 만큼 보급되지는 못했다.

2000년대에 들어와 음악 배포 서비스의 보급으로 세계적으로 CD 매출이 감소하는 추세를 보였다(CD 불황).

2. 6. 쇠퇴기 (2000년대 이후)

2000년대 이후 인터넷을 통한 음악 배포 및 스트리밍 서비스가 증가했고, 2010년대 이후에는 하이레졸루션 오디오(하이레조) 등 배포 데이터의 고음질화와 레코드의 재평가에 따라 음악 매체로서의 CD 판매량은 감소 추세를 보였다.

또한 데이터 저장 매체로도 DVD, 블루레이 디스크와 같은 차세대 미디어와 인터넷을 통한 데이터 통신이 부상하면서 CD는 쇠퇴하였다.

2022년, 미국에서는 1987년 이후 처음으로 레코드 판매량이 CD 판매량을 추월했다.[40]

3. 물리적 특징

콤팩트 디스크(CD)는 지름 12cm 또는 8cm, 두께 1.2mm의 원반형 매체이다. 중앙에는 지름 15mm의 구멍이 있다. CD는 폴리카보네이트 플라스틱으로 만들어지며 무게는 14~33g이다.[5]

CD는 안쪽에서 바깥쪽으로 중앙 스핀들 구멍(15mm), 첫 번째 전이 영역(클램핑 링), 클램핑 영역(스태킹 링), 두 번째 전이 영역(미러 밴드), 프로그램(데이터) 영역, 가장자리 순서로 구성된다. 내부 프로그램 영역은 반지름 25~58mm를 차지한다.

표면에는 얇은 알루미늄 층 또는 드물게 금이 도포되어 반사율을 높인다. 금속은 일반적으로 반사층에 직접 스핀 코팅된 래커 필름으로 보호되며, 실크스크린 인쇄 또는 옵셋 인쇄로 래커 층에 라벨이 인쇄된다.

현미경으로 본 컴팩트 디스크의 ''핏''과 ''랜드''


CD 데이터는 폴리카보네이트 층 상단에 성형된 나선형 트랙에 ''핏''(pit)이라고 하는 작은 요철로 표현된다. 핏 사이의 영역은 ''랜드''(land)라고 한다. 각 핏은 깊이 약 100nm, 폭 500nm이며 길이는 850nm에서 3.5μm까지 다양하다.[6] 권선 사이의 거리(''피치'')는 1.6μm이다.[7][8][9]

CD는 780nm 파장(근적외선) 반도체 레이저를 폴리카보네이트 층 바닥을 통해 집중시켜 판독한다. 핏과 랜드 사이의 높이 변화는 빛이 반사되는 방식의 차이를 초래한다. 핏은 디스크의 최상층에 움푹 들어가 있고 투명한 폴리카보네이트 베이스를 통해 판독되므로, 핏은 판독 시 요철을 형성한다.[12] 레이저가 핏(요철)을 지나갈 때, 그 높이는 봉우리에서 반사된 빛의 왕복 경로가 주변 랜드에서 반사된 빛과 1/2 파장만큼 위상이 어긋나게 한다. 이는 요철의 높이가 사용되는 빛의 파장의 약 1/4이기 때문이다. 이로 인해 표면에서 레이저의 반사가 부분적으로 상쇄된다. 포토다이오드로 반사 강도 변화를 측정하여 디스크에서 변조된 신호를 다시 읽는다.[10]

데이터의 나선형 패턴을 수용하기 위해 레이저는 모든 CD 플레이어의 디스크 트레이 내부의 이동식 메커니즘에 배치된다. 이 메커니즘은 일반적으로 레일을 따라 이동하는 슬레드 형태를 취하며, 웜 기어 또는 선형 모터로 구동될 수 있다.

필립스 CDM210 CD 드라이브


핏과 랜드는 이진 데이터의 0과 1을 직접적으로 나타내지 않는다. 대신, 비귀환형 반전 인코딩이 사용된다. 핏에서 랜드 또는 랜드에서 핏으로의 변화는 1을 나타내고, 변화가 없으면 일련의 0을 나타낸다.

일반적인 CD 외에 명함형 CD 또는 카드형 CD라고 불리는, 8cm CD를 직사각형으로 잘라 주변을 코팅한 제품이 드물게 있으며, 쓰기 가능한 CD-R도 시판되었다.

실제 크기오디오 용량CD-ROM 데이터 용량정의
120 mm74–80분650–700 MB표준 크기
80 mm21–24분185–210 MB미니 CD 크기
80×54 mm – 80×64 mm약 6분10–65 MB명함 크기


3. 1. 구조

CD는 두께 1.2mm의 폴리카보네이트 플라스틱으로 만들어지며 무게는 14~33g이다.[5] 아래부터 순서대로 기판(수지층), 반사층(기록층), 래커층(보호층), 인쇄층의 4층 구조로 되어 있다.[41]

4층 구조.


가장 아래의 기판(수지층)의 일반적인 재질은 폴리카보네이트이며, 두께는 1.1mm이다. 그 외에 APO(비정질폴리올레핀)나 유리를 사용한 것도 있다.

반사층(기록층)은 일반적으로 두께 약 80nm의 알루미늄 증착막이지만, 열화 방지 등을 위해 알루미늄 대신 을 사용한 것도 있으며, 이것은 "골드 디스크"라고 불린다.

증착막에 새겨진 미세한 요철에 의해 디지털 정보를 표현하고 있다. 이 읽기 면에서 보면 돌출된 부분을 피트라고 하고, 피트가 없는 부분을 랜드라고 한다.

간섭에 의한 색의 변화


읽기에는 780nm의 적외선 레이저가 사용되며, 랜드 부분에 닿은 레이저 광은 반사하여 그대로 돌아오지만, 피트가 있는 부분에 닿은 레이저 광은 랜드로부터의 반사파와 1/2 파장의 위상차를 가지기 때문에 간섭하여 상쇄되어 어두워진다. 이 명암에 따라 디지털 신호를 읽고, 이것을 아날로그 신호로 되돌려 음성으로 출력한다. CD의 무지개 같은 광택은 이 규칙적으로 배열된 트랙에서 회절한 빛이 간섭하는 것에 의한 구조색이다.

CD의 핏은 폭 500nm, 길이 830nm~3000nm, 깊이 150nm이다.


피트의 폭은 0.5µm이고, 길이는 0.83µm부터 0.3µm 단위로 3.56µm까지 9종류이며, 피트에서 다음 피트까지의 거리도 같은 9종류이다. 또 피트의 열을 트랙이라고 하지만, 이 트랙은 1.6µm 간격으로 안쪽에서 바깥쪽으로 향해 나선형으로 배열되어 있다.

래커층(보호층)의 두께는 약 10µm이다.

인쇄층은 실크 인쇄이다. 레이블 디자인에 따라 다르지만, 2012년 현재는 반사층과 인쇄층이 구멍 부분까지 확대된 것이 주류가 되고 있다.

3. 2. 크기

표준 CD는 지름 이며, 오디오 용량은 74분, 80분, 90분 또는 99분이고 데이터 용량은 650, 700, 800 또는 870 MiB이다. 디스크 두께는 이고 중앙 구멍 크기는 이다. 구멍 크기는 윕 신주(Joop Sinjou)가 네덜란드 10센트 동전인 두벨트예(dubbeltje)를 기준으로 정했다.[18] 필립스/소니는 물리적 치수에 대한 특허를 취득했다.[19]

지름 디스크("미니 CD")는 최대 24분 분량의 음악 또는 210 MiB를 저장할 수 있다.

"명함형 CD" 또는 "카드형 CD"라고 불리는, 8cm CD를 직사각형으로 잘라 주변을 코팅한 제품이 드물게 있으며, 쓰기 가능한 CD-R도 시판되었다. 쓰기 가능한 면적이 작아 일반적인 8cm CD-R보다 기록 용량이 작다. 직사각형 외에 특수한 형태의 것도 있다.

실제 크기오디오 용량CD-ROM 데이터 용량정의
120 mm74–80분650–700 MB표준 크기
80 mm21–24분185–210 MB미니 CD 크기
80×54 mm – 80×64 mm약 6분10–65 MB명함 크기


4. 논리적 형식

오디오 CD(공식 명칭: 콤팩트 디스크 디지털 오디오 또는 CD-DA)의 논리적 형식은 1980년에 소니와 필립스가 작성한 문서, 일명 "레드북"에 설명되어 있다.[22] 이 형식은 채널당 44.1kHz 표본화율의 2채널 16비트 PCM 인코딩 방식이다. 4채널 사운드는 레드북 형식 내에서 허용되는 옵션이었지만 구현된 적이 없다. 모노 오디오는 레드북 CD에 대한 기존 표준이 없으므로 모노 음원은 일반적으로 표준 레드북 스테레오 트랙에서 두 개의 동일한 채널로 표시된다(즉, 미러링 모노). MP3 CD는 모노 사운드를 가진 오디오 파일 형식을 가질 수 있다.

CD-텍스트는 표준을 준수하는 오디오 CD에 추가 텍스트 정보(예: 앨범 이름, 노래 이름, 아티스트)를 저장할 수 있도록 하는 오디오 CD에 대한 레드북 사양의 확장판이다. 정보는 약 5킬로바이트의 공간이 있는 CD의 리드인 영역 또는 약 31메가바이트를 저장할 수 있는 디스크의 서브코드 채널 R~W에 저장된다.

콤팩트 디스크 + 그래픽스(CD+G)는 디스크의 오디오 데이터 외에 그래픽 데이터가 포함된 특수 오디오 콤팩트 디스크이다. 이 디스크는 일반 오디오 CD 플레이어에서 재생할 수 있지만, 특수 CD+G 플레이어에서 재생하면 그래픽 신호를 출력할 수 있다(일반적으로 CD+G 플레이어는 텔레비전이나 컴퓨터 모니터에 연결됨). 이러한 그래픽은 거의 전적으로 가라오케 공연자가 따라 부를 수 있도록 텔레비전에 가사를 표시하는 데 사용된다. CD+G 형식은 R~W 채널을 활용한다. 이러한 6비트는 그래픽 정보를 저장한다.

CD + 확장 그래픽스(CD+EG, CD+XG)는 콤팩트 디스크 + 그래픽스(CD+G) 형식의 개선된 변형이다. CD+G와 마찬가지로 CD+EG는 기본 CD-ROM 기능을 사용하여 재생되는 음악 외에 텍스트와 비디오 정보를 표시한다. 이 추가 데이터는 서브코드 채널 R-W에 저장된다. CD+EG 디스크는 매우 적게 출시되었다.

슈퍼 오디오 CD(SACD)는 레드북보다 더 높은 충실도의 디지털 오디오 재생을 제공하기 위해 고안된 고해상도 읽기 전용 광학 오디오 디스크 형식이다. 1999년에 소개되었으며, 레드북을 만든 소니와 필립스가 개발했다. SACD는 DVD 오디오와 포맷 전쟁을 벌였지만, 두 형식 모두 오디오 CD를 대체하지 못했다. SACD 표준은 스칼렛 북 표준이라고도 한다.

SACD 형식의 타이틀은 하이브리드 디스크로 발매될 수 있다. 이 디스크는 표준 CD 플레이어에서 재생 가능한 표준 오디오 CD 계층과 SACD 오디오 스트림을 모두 포함하여 하위 호환성을 제공한다.

포토 CD코닥이 설계한 시스템으로, 사진을 디지털화하여 CD에 저장하는 데 사용된다. 1992년에 출시된 이 디스크는 특수한 독점적 인코딩을 사용하여 약 100장의 고품질 이미지, 스캔된 인화 사진 및 슬라이드를 저장하도록 설계되었다. 포토 CD는 베이지 북에 정의되어 있으며, CD-ROM XA 및 CD-i 브리지 사양도 준수한다. CD-i 플레이어, 포토 CD 플레이어, 그리고 적절한 소프트웨어가 설치된 컴퓨터(운영 체제와 관계없이)에서 재생할 수 있다. 또한, 특수 코닥 기기를 사용하여 사진 용지에 이미지를 인쇄할 수도 있다. 이 형식은 CD-ROM 형식의 소비자 제품인 코닥 픽처 CD와 혼동해서는 안 된다.

광디스크로서는 최초의 세대(제1세대 광디스크)에 해당하며, 소비자 대상 디지털 방식의 오디오 매체로서도 최초의 것이다.

수지로 만든 원반에 ‘핏(pit)’이라고 불리는 작은 요철이 새겨져 있으며, 디스크를 회전시키면서 레이저 광을 비추면 요철에 의해 반사율이 달라지는 것을 이용하여 데이터로 읽어들인다.[32] 지름이 12cm인 것과 8cm인 것이 있다.[32]

; 음악용

: 원래는 음악용으로 개발되었기 때문에, 단순히 “CD”라고 하면 일반적으로 음악용 CD(CD-DA)를 가리킨다.[32] 음악의 최대 녹음 시간은 74분에서 80분이다.[29]

: CD에 기록된 음악을 재생하는 장치를 CD 플레이어라고 하며, CD의 개발과 CD 플레이어의 개발은 병행하여 이루어졌다.

: CD를 이용한 최초의 상용 음악 소프트웨어는 1982년에 발매되었고, 1986년에는 CD 음악 소프트웨어의 연간 판매량이 약 4500만 장이 되어 LP 레코드의 판매량을 넘어섰다.

; 컴퓨터용

: 컴퓨터 등에서 사용하는 데이터를 기록한 것은 CD-ROM이라고 불린다.[32] 1985년부터 사용되고 있다. CD-ROM은 사용자에게는 읽기 전용이다. 저장 용량은 지름 12cm인 경우 640MB에서 700MB 등이다.[29] CD-ROM에서 데이터를 읽어내는 장치를 CD-ROM 드라이브라고 하며, 광학 드라이브의 일종이다.

: 또한, 사용자가 정보를 기록하기 위한 매체로서 1989년경에 CD-R(한 번만 기록하는 용도)이 실용화되었고, 1997년경[33]에 CD-RW(반복 기록용)이 실용화되었다.

처음부터 음성 및 영상 기록 매체로 개발되었다. 물리적 형식은 먼저 결정되었고, 음성 기록 디스크의 논리적 사양이 먼저 제정되었다. 다소 늦게 비디오 기록용으로 CD 비디오가 제정되었으나, 보급되지 않았다. 후에 데이터 기록용으로 CD-ROM, 비디오 기록용으로 비디오 CD 등의 논리적 사양이 제정되었다. 이들과 대비하여 음성 기록 디스크를 CD-DA라고 한다.

또한 음성과 데이터를 모두 수록할 수 있도록 한 CD EXTRA 및 믹스 모드 CD, CD-ROM XA가 있다.

더 나아가 피트를 사용하지 않고 레이저에 의한 매체의 물리적 변화를 이용하여 동등한 디지털 데이터를 기록하는 방식이 개발되었다. CD-R은 최종 사용자가 데이터 추가 기록을 할 수 있다. 또한, 기록된 영역을 회수하여 여유 영역으로 기억 영역을 재사용할 수 없는 CD-R과 달리, CD-RW는 데이터 삭제를 가능하게 하여 쓰기 및 재기록이 가능하다.

콤팩트 디스크의 사양 및 규격은 대상 범위 및 목적에 따라 여러 규격으로 나뉘며, 각 규격 기준서 표지의 색깔에 따라 각각 구분된다.[57] 이들을 모두 통칭하여 레인보우 북이라고 한다.

규격 이름설명비고
레드북CD-DA, CD 비디오, CD+G, CD+EG, CD-MIDI, CD-TEXT물리적 사양 규정. 음악용 CD이지만, 아날로그 영상 저장 가능, 음악 데이터가 없는 서브 채널 영역에 이미지나 문자 데이터 저장 가능.
옐로우북CD-ROM주로 컴퓨터 데이터용 CD
그린북CD-i가정용 멀티미디어 매체
옐로우북 Mode2CD-ROM XACD-ROM을 멀티미디어 데이터에 특화시킨 CD
블루북CD EXTRACD-DA(음악)와 데이터를 공존시킨 멀티세션 CD
화이트북비디오 CDCD-ROM에 동영상 및 음성 등을 기록
베이지북포토 CD코닥의 독자적인 부호화 방식으로 디지털화된 이미지의 CD
오렌지북CD-WO, CD-MO, CD-R, CD-RW기록형 CD


5. 데이터 인코딩 및 전송 속도

콤팩트 디스크(CD)는 광디스크 기술의 첫 세대로, 디지털 오디오 매체로서 소비자 시장에 처음 등장했다. CD는 플라스틱 원반에 '핏(pit)'이라 불리는 작은 요철을 새겨 데이터를 저장하며, 레이저 광을 비춰 반사율 변화를 통해 데이터를 읽는다.[32]

CD-DA 형식의 음악 CD 재생 시 데이터 전송 속도는 1배속(약 176KB/s)이다. 디스크의 데이터 전송 속도는 음악 CD의 1배속을 기준으로 '○배속'으로 표현한다.

12cm CD의 최대 녹음 시간은 규격상 최대 79분 57초, 99트랙까지 녹음 가능하다. 트랙에는 99개 인덱스(위치 지정 표식)를 설정할 수 있었으며, 2000년대 초반 플레이어는 대부분 인덱스 검색을 지원했다.

녹음 트랙 너비를 좁혀 용량을 늘릴 수 있지만, 구형 CD 플레이어에서는 74분 이상 녹음된 CD-R 재생이 안 되는 호환성 문제가 발생하기도 했다. 2003년 제정된 "High Capacity Recordable Disc 1.0" 가이드라인 미지원 CD 플레이어는 장시간 CD 재생이 불가능하다. 8cm CD(CD 싱글)의 최대 녹음 시간은 약 22분이다.

현재(2024년 5월) 기록상 최장 음악 CD는 89분 03초이다. 그러나 "Eight-to-fourteen modulation" 규격상 97분까지 가능하며,[45][46] 일부 제조사는 99분 59초까지 지원, 100분 녹음 CD-R도 출시되었다.[47][48] 이론상 최대 용량은 110분이지만, 상업 녹음은 아직 없다. 2020년대에는 90분 CD가 일부 클래식 음악용으로 실용화되었다.[54][55]

5. 1. 데이터 인코딩

콤팩트 디스크(CD-DA)는 음악 데이터를 샘플링 주파수 44.1kHz, 비트 심도 16비트, 2채널 스테레오 PCM 방식으로 기록한다.[42] 1초 분량의 음악 데이터는 44,100회로 나누어, 1회당 16비트를 사용하여 기록한다. 1초당 데이터 량은 44,100 × 16 × 2 ÷ 8 = 176,400바이트(1바이트 = 8비트)이다.

데이터 영역에는 1부터 99까지의 트랙을 기록할 수 있으며, 트랙은 여러 개의 섹터로 구성된다.[42] 1섹터는 1/75초(약 13.33밀리초)이며, 1섹터당 데이터는 2,352바이트(24바이트 × 98프레임)이다.[42]

데이터의 최소 단위는 프레임이며, 1프레임은 24바이트이다.[42] 24바이트는 비트 심도 16비트, 채널 수 2, 샘플링 데이터 6개로 구성되어 16 × 2 × 6 = 192비트이다.[42]

콤팩트 디스크는 오류 정정 방식으로 CIRC를 사용하므로, 정정용 8바이트와 서브코드용 1바이트가 추가되어 총 33바이트(24 + 8 + 1)가 된다.[42] 데이터를 핏 형태로 기록하기 위해 EFM 변조 방식을 사용하므로, 8비트가 14비트로 변환되어 33 × 14 = 462비트가 된다.[42]

변환된 데이터에는 마진 비트와 동기 신호가 추가된다.[42] 마진 비트는 3비트이며, 변환된 데이터마다 추가되어 33 × (14 + 3) = 561비트가 된다. 동기 신호는 24비트이며, 동기 신호에도 마진 비트가 추가되어 최종 1프레임은 561 + 24 + 3 = 588비트가 된다.[42]

5. 2. 전송 속도

CD-DA 형식의 음악 CD를 재생할 때 데이터 전송 속도는 1배속(약 176KB/s)이다. 디스크의 데이터 전송 속도를 나타낼 때 음악 CD의 1배속을 기준으로 '○배속'이라고 표현한다. 최대 녹음 시간은 640 MiB 디스크에서 약 72분, 650 MiB 디스크에서 약 74분, 700 MiB 디스크에서 약 80분, 최신 800 MiB 디스크에서 약 90분[56], 비공식 900 MiB 디스크에서 약 100분, 비공식 990 MiB 디스크에서 약 110분 정도이다.

6. 수명 및 보존 문제

콤팩트 디스크(CD)는 수지로 만든 원반에 ‘핏(pit)’이라고 불리는 작은 요철을 새겨 데이터를 저장하며, 디스크를 회전시키면서 레이저 광을 비춰 반사율 변화를 통해 데이터를 읽는다.[32]

CD는 시간이 지남에 따라 여러 요인으로 인해 손상될 수 있으며, 이는 데이터 손실로 이어진다. 주요 열화 요인은 기판(수지층)의 변화, 반사막 부식, CD-R의 색소 변화 등이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 유리 CD, 슈퍼 하이 머티리얼 CD(SHM-CD), 하이 퀄리티 CD(HQCD), 블루스펙 CD 등 내구성을 높인 다양한 CD가 개발되었다.

골드 CD는 반사막에 을 사용하여 100년 전후 보존이 가능하다고 추정되지만, 비용 문제가 있다.[62] CD 기록층은 인쇄면에서 매우 가까워 충격에 약하므로 펠트펜 이외 유성 마커 사용은 피해야 하며, 흠집이나 습기에 주의해야 한다.

6. 1. 열화 요인

콤팩트 디스크(CD)는 보관 방식에 따라 여러 요인으로 인해 손상될 수 있다. 주요 열화 요인은 다음과 같다.

  • 기판(수지층)의 변화: CD의 가장 아래층인 기판은 주로 폴리카보네이트로 만들어진다.[41] 이 폴리카보네이트는 습기에 노출되면 가수분해되어 서서히 하얗게 변하는 백탁 현상이 발생한다.[61] 백탁 현상은 레이저가 통과하는 것을 방해하여 데이터 읽기를 불가능하게 만든다.[61]
  • 반사막의 부식: 반사층은 보통 얇은 알루미늄 막으로 되어 있다.[41] CD 가장자리가 제대로 밀봉되지 않으면 공기와 습기가 침투하여 알루미늄이 부식될 수 있다.[13] 이를 디스크 부패라고 한다.[13] 부식은 반사 기능을 저하시켜 데이터 읽기에 문제를 일으킨다. 고온다습한 환경에서는 흰빵곰팡이가 CD의 폴리카보네이트와 알루미늄을 갉아먹는 현상도 보고되었다.[14][15]
  • CD-R의 색소 변화: CD-R의 경우, 기록면에 사용되는 색소가 빛에 민감하게 반응한다.[61] 직사광선에 장시간 노출되면 색소가 변질되어 데이터를 읽을 수 없게 된다.[61] 품질이 낮은 CD-R은 형광등의 자외선에도 영향을 받을 수 있다.[61]


이러한 열화 요인들은 모두 직사광선이나 고온다습한 환경에서 더 빠르게 진행된다.[61] 따라서 CD를 오래 보관하려면 서늘하고 건조하며 어두운 곳에 보관하는 것이 좋다.

6. 2. 보존 대책

콤팩트 디스크(CD)는 직사광선이나 고온다습한 환경에 취약하여 보관에 주의가 필요하다. 이러한 환경에 노출되면 기판(수지층)의 폴리카보네이트가 가수분해되어 백탁되거나, 반사막이 부식될 수 있으며, CD-R의 경우 색소가 변질될 수 있다.[61] 이는 데이터 손실로 이어져 재생 불능 상태를 초래할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 내구성을 높인 다양한 CD가 개발되었다. 유리 CD는 온도 및 습도 변화에 강하며, 슈퍼 하이 머티리얼 CD(SHM-CD)와 하이 퀄리티 CD(HQCD)는 액정 패널용 폴리카보네이트를 사용하여 수명을 개선했다. 블루레이 디스크 기술을 응용한 블루스펙 CD도 개발되었다.

반사막에 을 사용한 골드 CD는 100년 전후의 보존이 가능하다고 추정되지만, 비용 문제가 있다.[62] 저렴한 CD는 인쇄 및 반사층이 벗겨지거나 습기로 인해 알루미늄이 부식되어 수명이 짧을 수 있다.

CD의 기록층은 인쇄면에서 10 µm (0.01 mm) 지점에 위치하여 충격에 약하다. 따라서 펠트펜 이외의 유성 마커 사용은 피해야 하며, 인쇄면에 깊은 흠집이 나거나 습도가 높은 곳에 방치하면 반사층이 손상될 수 있다. CD-R은 직사광선에 장시간 노출되면 색소가 변하여 데이터를 읽을 수 없게 될 수 있다.

7. 관련 기술 및 표준

CD-R은 "빈" 데이터 나선형으로 사출 성형된 후 감광성 염료, 금속 코팅, 래커 코팅을 거쳐 만들어진다. CD 레코더의 쓰기 레이저는 염료의 색상을 변경하여 데이터를 기록하고, 이렇게 생성된 디스크는 대부분의 CD 플레이어에서 재생 가능하다. CD-R은 "오렌지 북" 표준을 따른다.

CD-R 기록은 영구적이지만, 시간이 지나면 염료의 물리적 특성 변화로 인해 읽기 오류 및 데이터 손실이 발생할 수 있다. 설계 수명은 20년에서 100년까지 다양하지만, 저장 조건에 따라 18개월 만에 성능 저하가 나타나기도 한다. 이러한 오류는 디스크 부식으로 알려져 있다.[26]

가정용 오디오 CD 레코더에 사용되는 기록형 오디오 CD는 직렬 복사 관리 시스템(SCMS)이라는 디지털 저작권 관리(DRM) 기술을 사용하며, 미국 오디오 가정 녹음법(AHRA)을 준수한다. 기록형 오디오 CD는 생산량이 적고 AHRA 로열티가 부과되어 CD-R보다 비싸다.

고용량 기록형 CD는 기존 디스크보다 20% 더 많은 데이터를 저장할 수 있는 고밀도 기록 형식이지만,[27] 일부 레코더 및 레코딩 소프트웨어와 호환되지 않는다.[28]

콤팩트 디스크는 최초의 소비자 대상 디지털 오디오 매체이며, 광디스크로서는 최초의 세대(제1세대 광디스크)에 해당한다. 콤팩트 디스크는 수지로 만든 원반에 ‘핏(pit)’이라고 불리는 작은 요철을 새기고, 레이저 광을 비춰 반사율 변화를 통해 데이터를 읽는 방식이다.[32] 지름 12cm와 8cm 디스크가 있다.[32]


  • 음악용 CD (CD-DA): "CD"라고 하면 보통 음악용 CD를 가리킨다.[32] 최대 녹음 시간은 74분에서 80분이다.[29] CD 플레이어로 재생하며, 1982년 최초 발매 후 1986년에는 LP 레코드 판매량을 넘어섰다.
  • 컴퓨터용 CD-ROM: 컴퓨터 데이터를 기록하며,[32] 1985년부터 사용되었다. 읽기 전용이며, 저장 용량은 640MB에서 700MB 등이다.[29] CD-ROM 드라이브로 데이터를 읽는다. 1989년경에는 CD-R(한 번만 기록), 1997년경[33]에는 CD-RW(반복 기록)가 실용화되었다.


듀얼디스크(DualDisc)는 한쪽 면에는 음악 CD, 다른 쪽 면에는 DVD를 붙인 양면 디스크이다. 2004년 미국에서 출시되었으나, DVD 포럼 규격은 아니다.[59] CD 면은 공식 음악 CD 규격(레드북)을 준수하지 않아 CD 로고가 없으며,[60] 일부 기기에서 재생 문제가 발생한다.[60]

7. 1. 복사 방지 기술

레드북(Red Book) 오디오 사양에는 복사 방지 메커니즘이 포함되어 있지 않다. 그러나 일부 음반 회사들은 리핑하거나 하드 드라이브에 복사하거나 FLAC, MP3, 보리스와 같은 다른 형식으로 쉽게 변환할 수 없는 "복사 방지" 비표준 콤팩트 디스크를 출시하려는 시도를 했다. 이러한 복사 방지 디스크의 주요 단점 중 하나는 대부분의 컴퓨터 CD-ROM 드라이브나 CD-ROM 메커니즘을 사용하는 일부 독립형 CD 플레이어에서 재생되지 않는다는 것이다. 필립스는 이러한 디스크는 레드북 사양을 위반하므로 상표가 부착된 ''콤팩트 디스크 디지털 오디오'' 로고를 사용할 수 없다고 밝혔다. 수많은 복사 방지 시스템은 쉽게 구할 수 있고 종종 무료인 소프트웨어, 또는 단순히 자동 자동 실행을 꺼서 DRM 실행 파일 프로그램의 실행을 방지함으로써 무력화되었다.

; 복사방지 CD(CCCD)

: 특정 규격의 명칭이 아니라, 유사한 특징을 가진 디스크의 총칭이다. 보증은 없지만 일반 CD 플레이어에서 재생 가능한 경우가 많기 때문에, 유통 등에서는 종종 CD로 취급되었다.

7. 2. 관련 규격

은 콤팩트 디스크의 사양 및 규격을 대상 범위 및 목적에 따라 여러 규격으로 나눈 것을 통칭하는 용어이다. 각 규격 기준서 표지의 색깔에 따라 구분된다.[57]

듀얼디스크(DualDisc)는 한쪽 면에는 음악 CD, 다른 쪽 면에는 DVD를 붙인 양면 재생 전용 디스크이다. 2004년 미국의 대형 레코드 회사가 출시했으나, DVD 포럼이 정한 규격은 아니다.[59] CD 면은 공식적인 음악 CD 규격(레드북)을 준수하지 않기 때문에 CD 로고가 없으며, 제조사는 “음악 전용 면”, “비 DVD 면” 등 완곡한 표현을 사용하고 있다.[60] 일부 기기에서는 정상적으로 재생되지 않는 등의 문제가 발생하고 있다.[60]

8. 기타

일부 대중매체에서는 콤팩트디스크(CD)를 식히면 음질이 좋아진다고 알려져 있지만,[63] CD에 기록된 정보는 디지털 정보이므로, 비트 에러가 발생하지 않는 한 기록 내용이 변질될 일은 없다. CD에서 디스크의 열에 의해 비트 오류율이 증가하는 것은 생각하기 어렵기 때문에, 식혀도 음질에는 영향을 미치지 않는다. 원래는 1993년 런던의 신문 「선데이 타임즈」에 소개되었고, 이후 일본의 텔레비전 프로그램에서도 소개되면서 소문이 퍼진 것으로 여겨진다.

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