Диск CD-ROM {Compact Disk-Read Only Memory) нашел свою основу в книге стандартов на аудио компакт-диски, которая называется «Красная книга» (Red Book) и была издана фирмами Philips и Sony.

Все последующие стандарты на компакт-диски ведут свое происхождение от этой книги. Информация на CD-ROM (как и на всех последующих CD-форматах) записывается в цифровом виде. Компакт-диск состоит из прозрачной поликарбонатной основы диаметром 1 см (8 см для single disc) и толщиной 1,2 мм.

Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, который защищен от повреждений слоем лака. Так же, как и на пластинке Laservision, информация представляется последовательным чередованием углублений (Pits) и основного слоя (Land). Для считывания используются два различных способа: одяолучевой и трехлучевой.

При однолучевом способе отраженный свет специальной призмой делится на две части. Обе части попадают на светочувствительные датчики, которые выдают необходимую информацию для настройки на дорожку.

При трехлучевом способе отраженный световой луч делится таким образом, что главный луч содержит считанную информацию, в то время как два других используются для настройки. Этот способ сканирования заложен в конструкцию мультипроигрывателя {Multi-player), на котором можно воспроизводить как CDV компакт-диски и LaserDisc, так и аудио компакт-диски.

Если учесть, что CD-ROM работает по принципу постоянной линейной скорости, то его угловая скорость - величина переменная. Скорость изменяется от 200 до 500 оборотов в минуту в зависимости от того, на какой дорожке (внутренней или внешней) находится луч.

Высокая плотность записи, которая характерна для такого принципа, обусловила, с другой стороны, увеличение времени доступа, что вызвано процессами ускорения и торможения диска. Однако уже существуют быстрые компакт-диски со временем доступа менее 300 мс.

Ширина углублений равна 0,4 мк, а расстояние между дорожками составляет 1,6 мк. Это означает, что на одном дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 000 дорожек с информацией. На дюйме флоппи-диска умещается всего лишь 96 дорожек.

Пространство компакт-диска состоит из трех частей:

Область входа (Lead In), в которой находится оглавление (ТОС - Table of Contents). Здесь же находятся адреса всех записей, число дорожек (заголовков) и суммарное время записи. Как уже говорилось, в этом типе компакт-диска чтение производится от центра наружу и первой читается входная область; она соответствует внутреннему кольцу на компакт-диске шириной 4 мм.

В первых секторах входной области находится информация о диске (Disc Label): имя диска, имя автора, дата публикации и т. д. Там же приводится имя программы запуска, обеспечивающей интерактивный режим и управляющей доступом к диску.

Область программ, собственно в которой находится информация, ей отведено место в виде кольца шириной 33 мм.

Область выхода (Lead Out), в которой расположена специальная метка, сигнализирующая о конце.

Представление цифровой информации с помощью углублений в основной поверхности происходит следующим образом:

Канальные биты ( Channel Bits) представляют самую маленькую единицу информации на компакт-диске. Сказав, что двоичные «О» и «1» представляются на компакт-диске при помощи углублений на поверхности, можно предположить, что для представления «О» используется углубление (Pit), а для «1» площадка на основной поверхности (Land) или наоборот. На самом деле это не так. Применяется несколько другой метод кодирования из-за микроскопической структуры поверхности диска. Логический «О» может быть представлен как в виде Pit, так и в виде Land, а логическая «1» представляется переходом между ними. Этот принцип известен под именем метода фазового перехода. Отдельные Pit или Land должны обязательно находиться друг от друга на расстоянии от 2-х до 11-ти. канальных бит. Из этого следует, что самое раннее после 2 канальных бит и самое позднее после 11 канальных бит должна состоятся смена значения информационного бита.

Итак, с помощью байта (= 8 бит) не удается представить 256 значений (2), а для представления байта требуется 14 бит. Первоначальный 8-ми битовый код должен быть заменен на 14-ти битовый код. Для этой цели удобна таблица преобразования, так называемая EFM (Eight to fourteen Modulation), «восемь-на-четырнадцать-модуляция». Постоянно добавляются еще 3 бита слияния (Merge Channel Bits). Они как бы связывают отдельные 14-ти битовые значения информации.

Итак, 8 бит теперь представлены с помощью 14. Существует базовая информационная единица, которая называется фрейм (frame) и включает в себя 24 байта. Дополнительно имеются еще биты для коррекции ошибок, так что 24 байта будут представлены не 408-ю канальными битами (24х(14+3)=408), а уже потребуется 588 канальных бит. Нижеприведенный рисунок проясняет принцип этого метода.

На основе базовой единицы информации, фрейма, на компакт-диске создаются сектора или блоки. Каждый сектор содержит в обшей сложности 3234 байта (кодированных по EFM). 784 байта предназначены для распознавания ошибок и их коррекции, а 98 байт для целей управления. Вычитая 784 и 98 байт из общего числа 3 234 байт, получаем остаток 2 352 байта.

Появление ошибок при записи на компакт-дисках может быть вызвано либо отдельными нарушениями поликарбонатной структуры основы диска (пузырьки воздуха или примеси), либо нарушением основной поверхности (отпечатки пальцев, царапины, загрязнение поверхности и т. д.). «Красная книга» гласит, что допустимый уровень ошибок при изготовлении диска не должен быть больше, чем 250 ошибок на 1с, которые, однако, исправляются специальным алгоритмом коррекции ошибок; для этого предназначены 882 байта на каждом секторе. Теоретически при помощи алгоритма коррекции ошибок возможно исправить 7000 ошибочных следующих друг за другом бит; вероятность сбоя при этом равна 10%. Такой уровень ошибок для аудио компакт-дисков можно принять вполне достаточным. Этот уровень (один сбойный байт на 10" байт -= 1 000 000 000 = 1 миллиард) означает, что на практике ошибка может встретиться на каждом втором диске.

Проявление таких ошибок не сможет заметить даже опытный слушатель-специалист, так как проигрыватель компакт-дисков просто может заменять сбойные сектора. Даже если на компакт-лиске такой сбой возникает многократно, его все равно не слышно. При возникновении таких ошибок на CD-ROM компакт-диске даже отдельный сбой может привести к тяжелым последствиям, так как один сбойный байт среди байтов-кодов программы, как правило, ведет к системному сбою иди к более серьезным последствиям. Приемлемым уровнем частоты повторения ошибок по нормам для массового носителя является одна ошибка на 10 блн. байт (1 000 000 000 000 - 1 биллион). Это означает, что ошибка выпадает на каждый двухсотый диск.

Стандарт на CD-ROM/XA появился весной 1991 года в издании, опубликованном тремя фирмами Philips, Microsoft и Sony, и содержит определения, предугадывающие появления специальных приложений мультимедиа. Этот стандарт и был встречен как платформа для развития мультимедиа.

Буквы ХА, которые дополняют CD-ROM в названии нового компакт-лиска, означают «расширенная архитектура» (EXtended Architecture) и связаны с расширением функциональных возможностей диска CD-ROM за счет ввода некоторых компонентов, спецификация на которые приведена в «Зеленой книге» {Green Book) - стандарте на компакт-диск CD-1. Это касается применения сжагия по методу ADPCM, а также некоторых видеорежимов. Деление па сектора и CD-ROM/XA такое же, как и в CD-1. На базе CD-ROM/XA можно изготавливать бридж-диски, которые можно воспроизводить на различных персональных компьютерах или даже на массовых устройствах для компакт-дисков CD-1.

Дорожки с обозначением Form 1 обозначены теперь как CD-ROM Mode-2, ХА-формат и используются для записи данных программ и могут содержать двоичные коды, графику, видео и просто текст, а также сжатые аудиоданные.

На компакт-диске CD-ROM/XA имеется физическая возможность одновременно записывать один файл вперемежку с другим (interleaved) и точно так же воспроизводить: либо оба одновременно, либо последовательно.