Cakram Padat (CD): Sejarah, Proses Produksi, dan Tren Masa Depan

Latar Belakang

Sejak debut fonograf pada tahun 1876, musik telah memikat penonton rumah. Dalam beberapa dekade terakhir, cakram padat telah muncul sebagai media favorit untuk musik yang direkam.

Cakram padat (CD) adalah medium penyimpanan optik yang mengkodekan data digital—audio, video, atau informasi komputer—menggunakan sinar laser yang terfokus. Artikel ini difokuskan pada CD audio.

Akar CD dapat ditelusuri kembali ke era digital-elektronik tahun 1960. Meskipun aplikasi awal berada di luar audio, teknologi secara bertahap bermigrasi ke reproduksi suara.

Selama era yang sama, perusahaan seperti Sony dan Philips memajukan penyimpanan optik dan teknologi laser.

Pada tahun 1970-an, teknologi digital dan optik berkembang untuk menyelesaikan tiga tantangan inti dalam audio digital.

Pertama, metode yang layak untuk mendigitalkan sinyal audio—pulse-code modulation (PCM), berdasarkan teori Shannon tahun 1948—telah dirintis.

Kedua, medium penyimpanan: cakram optik mengompresi volume data besar menjadi lubang mikroskopik, memungkinkan satu juta bit per detik untuk muat di bawah area seukuran kepala pin.

Ketiga, pengambilan data yang cepat memerlukan pemrosesan integrated-circuit yang mampu melakukan jutaan operasi dalam mikrodetik.

Pada akhir tahun 1970-an, Sony dan Philips telah menyelaraskan penyimpanan optik; pada tahun 1981 konsorsium 35 produsen mengadopsi standar, dan pada tahun 1982 CD dan pemutar CD komersial pertama memasuki pasar.

Pembuatan cakram padat dimulai dengan master kaca. Master dienkodekan dengan audio, kemudian melalui elektroforming. Lapisan logam ditetapkan menggunakan arus listrik. Master yang selesai ditransfer ke cakram plastik, diselesaikan dengan lapisan refleksi aluminium, akrilik pelindung, dan label tercetak.

Bahan Baku

CD terdiri dari tiga lapis: dasar poli karbonat, lapisan tipis aluminium (atau kadang-kadang perak atau emas), dan lapisan akrilik pelindung jernih.

Desain

Mematuhi standar Sony-Philips secara ketat memastikan kompatibilitas universal. CD berukuran 4,72 inci (120 mm) diameter, 0,047 inci (1,2 mm) tebal, dengan lubang tengah 0,59 inci (15 mm), berat sekitar 0,53 ons (15 g).

CD standar menampung hingga 74 menit data, meskipun sebagian besar berisi sekitar 50 menit musik di satu sisi. Data dienkodekan sebagai spiral kontinu dari lubang dan daratan. Laser membaca variasi ini, mengubahnya menjadi sinyal listrik yang mereproduksi audio asli.

Proses Manufaktur

Cakram padat harus diproduksi di lingkungan ruang bersih bebas debu. Bahkan partikel terkecil dapat membuat cakram tidak dapat dibaca.

Menyiapkan master cakram

1. Musik asli pertama kali direkam pada pita audio digital. Selanjutnya, program audio ditransfer ke pita video 3/4 inci (1,9 cm), dan subcode untuk indeks ditambahkan. Hasilnya adalah pre-master tape.
2. Pre-master tape digunakan untuk membuat master kaca—cakram yang dilapis dengan lem dan photoresist. Iya berukuran sekitar 240 mm diameter dan 6 mm tebal. Cakram kemudian dioleh dalam oven.
3. Pre-master tape dan master kaca diumpan ke dalam mesin pemotong laser. Audio pita diputar kembali; CD encoder mengubahnya menjadi sinyal listrik yang menggerakkan laser, yang mengekspos gulungan pada photoresist.
4. Gulungan yang dieksos dietus, membentuk lubang. Lapisan logam, biasanya perak, diterapkan, menghasilkan master yang berisi track lubang dan daratan yang tepat.

Elektroforming

1. Setelah pengupasan, master melalui elektroforming. Lapisan logam—biasanya nikel—ditambahkan menggunakan arus listrik dalam larutan elektrolit. Ketebalan lapisan dikontrol ketat.
2. Lapisan logam kemudian dicoret, meninggalkan impresi negatif dari track—ini adalah ayah.
3. Ayah kemudian melalui elektroforming lagi untuk menghasilkan satu atau lebih ibu, salinan positif dari track asli. Setiap ibu kemudian menghasilkan anak (stamper) dengan impresi negatif. Anak digunakan untuk menghasilkan CD akhir.
4. Setelah dipisahkan dari ibu, anak dicuci, didinginkan, diupolish, dan dipotong ke lubang tengah dan diameter luar yang benar.

Replikasi

1. Anak ditempatkan ke dalam cetakan dalam mesin cetak injeksi. Poli karbonat cair dituang di sekitarnya, membentuk cakram plastik yang mengadopsi impresi positif dari track.
2. Lubang tengah dicoret. Cakram kemudian dipindai untuk cacat seperti gelembung, debu, atau kerucutan; setiap cacat menyebabkan penolakan cakram.
3. Jika cakram lulus inspeksi, lapisan aluminium tipis ditambahkan secara vakum pada iya.
4. Lapisan akrilik jernih diterapkan, diikuti oleh pencetakan label—biasanya melalui layar cetak. CD siap untuk dikemas.

Kontrol Kualitas

Karena lubang data bersifat mikroskopik, proses manufaktur memerlukan presisi ekstrim. Kontrol kualitas dimulai dengan lingkungan ruang bersih yang terkontrol dan berlanjut ke setiap tahap produksi.

Titik periksa utama meliputi inspeksi berbasis laser terhadap kehalusan master kaca, ketebalan photoresist, dan setelah setiap langkah pelapisan untuk mendeteksi kerucutan, gelembung, debu, dan kesalahan pengkodean. Inspektur manusia menggunakan cahaya terpolar untuk menemukan lubang yang cacat.

Peralatan seperti mesin pemotong laser harus bebas getaran; jika tidak, akurasi pemotongan menurun, meningkatkan tingkat penolakan.

Masa Depan

Kapasitas penyimpanan besar, akurasi data, dan daya tahan cakram padat menjaganya relevan untuk musik dan video. Produk yang muncul seperti CD-Interactive (CD-I) menggabungkan audio dengan interaktivitas komputer dan televisi.

Manufaktur semakin diotomatisasi, mengurangi ukuran fasilitas, intervensi manusia, dan tingkat penolakan. Dalam dekade pertama produksi CD, proses kontrol kualitas telah menjadi hampir sepenuhnya diotomatisasi.