Chiếc đĩa tròn màu bạc từng là biểu tượng của một thời nghe nhạc có nghi thức: mở hộp nhựa, đặt đĩa vào khay, nghe tiếng máy quay lên rồi chờ những nốt đầu tiên vang ra trong trẻo lạ thường. Với người đã quen tiếng xì xào của băng cassette hay tiếng lạo xạo của đĩa than, CD giống như một phép màu lặng lẽ. Nó không chỉ thay đổi cách phát nhạc, mà còn đưa dữ liệu số vào đời sống đại chúng, đặt nền cho CD-ROM, VCD, DVD và cả thói quen sở hữu album dưới dạng vật thể sáng loáng.

Nguồn gốc và hành trình ra đời

Ý tưởng ghi âm bằng ánh sáng không bắt đầu từ phòng họp của các hãng điện tử. Từ đầu thế kỷ 20, nhiều nhà phát minh đã thử dùng ánh sáng để ghi và đọc tín hiệu. Nhà phát minh Mỹ James T. Russell nộp đơn sáng chế năm 1966 và được cấp bằng năm 1970 cho hệ thống ghi thông tin số lên một tấm nhạy sáng. Hệ thống của Russell không phải CD như ta biết, nhưng nó cho thấy âm thanh có thể rời khỏi rãnh cơ học để trở thành dữ liệu quang học.

Con đường trực tiếp dẫn tới CD đi qua LaserDisc, định dạng đĩa quang lớn dùng cho video. Philips có kinh nghiệm về laser và đĩa quang, Sony mạnh về xử lý tín hiệu số và sửa lỗi. Năm 1979, hai hãng lập nhóm kỹ sư chung để thiết kế một đĩa nhạc số mới. Sau khoảng một năm thử nghiệm, họ công bố chuẩn CD-DA, thường gọi là Red Book, vào năm 1980. Tháng 10 năm 1982, CD và đầu máy thương mại đầu tiên đến với thị trường Nhật Bản; châu Âu và Bắc Mỹ đón nhận vào năm 1983. Chiếc đĩa thương mại đầu tiên được sản xuất ngày 17 tháng 8 năm 1982 là bản thu các bản waltz của Chopin do Claudio Arrau trình diễn, một lựa chọn rất “cổ điển” cho một cuộc cách mạng rất mới.

Nguyên lý hoạt động

Một CD nhạc là đĩa polycarbonate đường kính 12 cm, trên đó dữ liệu được ghi thành vô số hố cực nhỏ gọi là pit và vùng phẳng gọi là land, xếp thành một rãnh xoắn ốc duy nhất chạy từ trong ra ngoài. Khi phát, tia laser bán dẫn chiếu lên mặt đĩa. Ánh sáng phản xạ từ pit và land khác nhau về pha và cường độ, giúp đầu đọc biến đổi thành chuỗi bit. Người nghe không nghe trực tiếp những hố ấy; họ nghe kết quả của một hệ thống số hóa rất chặt chẽ.

Âm thanh gốc được lấy mẫu 44.100 lần mỗi giây, mỗi mẫu có độ sâu 16 bit, cho hai kênh trái và phải. Con số 44,1 kHz không phải ngẫu nhiên: nó đủ cao để bao phủ dải nghe của tai người theo nguyên lý lấy mẫu, đồng thời phù hợp với thiết bị video thời đó dùng trong ghi âm số. Để đĩa bền hơn trước trầy xước và bụi, chuẩn CD dùng mã sửa lỗi CIRC, cho phép đầu máy khôi phục nhiều đoạn dữ liệu bị lỗi. Hệ thống điều biến EFM giúp tia laser bám rãnh ổn định. Nhờ vậy, một vết xước nhỏ không nhất thiết biến cả bài hát thành tiếng rè như trên băng hay than.

Tác động và sự phát triển

CD thắng lớn vì nó giải quyết cùng lúc nhiều nỗi khó chịu cũ. Không còn phải tua băng, không sợ tiếng ồn nền, không lo kim hát mòn rãnh sau mỗi lần nghe. Người dùng có thể nhảy bài tức thì, lập trình thứ tự phát, nhìn số track rõ ràng và nghe cùng một chất lượng từ đầu tới cuối đĩa. Với ngành công nghiệp âm nhạc, CD tạo ra một chu kỳ nâng cấp khổng lồ: hàng triệu người mua lại bộ sưu tập cũ dưới định dạng mới, khiến doanh thu băng đĩa bùng nổ trong thập niên 1990.

Từ nền CD-DA, các chuẩn “sách màu” khác xuất hiện. CD-ROM biến chiếc đĩa nhạc thành kho dữ liệu cho máy tính, chứa phần mềm, bách khoa toàn thư và trò chơi. CD-R cho phép ghi một lần, CD-RW cho phép ghi xóa nhiều lần, còn VCD và sau đó DVD mở rộng tham vọng sang hình ảnh. Dù bị MP3, tải nhạc và streaming đẩy lùi từ cuối thập niên 2000, CD vẫn để lại di sản quan trọng: nó dạy công chúng rằng âm nhạc có thể là dữ liệu, có thể sao chép, sắp xếp, tìm kiếm và mang theo bằng những quy tắc hoàn toàn mới.

Sự thật thú vị ít người biết

  • Một CD nhạc tiêu chuẩn chứa khoảng 74 đến 80 phút âm thanh, tùy phiên bản và cách ghi.
  • Rãnh dữ liệu trên CD nếu kéo thẳng có thể dài vài kilomet, dù toàn bộ chỉ nằm trong một đĩa nhỏ hơn lòng bàn tay.
  • Đĩa CD đầu tiên bán ra không phải nhạc pop ồn ào, mà là Chopin qua tiếng đàn của Claudio Arrau.
  • Lớp màu bạc mà ta nhìn thấy thường là nhôm phản xạ rất mỏng, được phủ bảo vệ phía trên; mặt nhãn mới là phía mong manh hơn nhiều người tưởng.
  • Sony CDP-101, ra mắt tại Nhật năm 1982, thường được nhắc như đầu CD thương mại đầu tiên dành cho người tiêu dùng.

Hiểu lầm thường gặp

Hiểu lầm: "CD do một nhà phát minh duy nhất tạo ra." Thực tế CD là thành quả của chuẩn hóa công nghiệp: Philips, Sony và rất nhiều kỹ sư phải thống nhất kích thước đĩa, mã hóa, sửa lỗi, laser và cơ cấu đầu đọc. James T. Russell là người tiên phong quan trọng của ghi quang số, nhưng CD thương mại không đơn giản là sản phẩm của một cá nhân.

Hiểu lầm: "Dung lượng 74 phút chắc chắn được chọn vì bản giao hưởng số 9 của Beethoven." Câu chuyện lãnh đạo Sony muốn đĩa chứa trọn bản giao hưởng số 9 rất nổi tiếng, nhưng mức độ quyết định của nó vẫn được kể khác nhau. Điều chắc chắn là 74 phút gắn với các lựa chọn kỹ thuật và thương mại thời kỳ đầu, không chỉ là một giai thoại lãng mạn.

Hiểu lầm: "CD không bao giờ hỏng vì là kỹ thuật số." Dữ liệu số có sửa lỗi không có nghĩa là bất tử. Đĩa có thể bị oxy hóa lớp phản xạ, cong vênh, nứt hoặc xước sâu từ phía nhãn. Khi lỗi vượt khả năng sửa của CIRC, đầu máy vẫn nhảy, đứng hoặc im lặng như bất kỳ phương tiện lưu trữ nào khác.

Nguồn tham khảo