Dr. Kees A. Schouhamer Immink
Forrás: Stereo magazin

A CD születéséről a Philips kutató-mérnöke, Dr. Kees A. Schouhamer Immink beszél

Dr. Immink 1973-tól dolgozott a Philips optikai rögzítőrendszereket fejlesztő csoportjában. Részt vett a Philips és a Sony közötti egyeztetéseken, amelynek eredménye volt az 1982-ben bemutatott Compact Disc. Nemcsak a legközelebbi szemtanúja volt az eseményeknek, de részese is a CD születésének: ő fejlesztette ki a CD-nél is alkalmazott kódolást, az EFM technológiát. A professzor nemrégiben egy előadáson felvázolta a CD történetét születésétől napjainkig. Kérésemre lehetővé tette, hogy a CD történetét bemutató szavai magyarul is megjelenhessenek.

Matók István

immink

"Nem vagyok történész, csak egy mérnök vagyok és nagyon örülök, hogy az lehetek" - ezeket a szavakat a Philips és a Sony közötti sorsdöntő megbeszélések egyikén vetettem papírra, amelyeknek eredményeképpen megszületett a CD. "Minden, ami 1969 előtt történt, az a "CD-előtti" időszámítás, ami után, az a CD utáni" - olvasom tovább jegyzeteimet. Mi történt '69-ben? Egy kollégámnak, Klaas Compaannak az a vad ötlete támadt, hogy optikai elven lehetne videojeleket tárolni. Az igazsághoz tartozik, hogy a zene tárolása - akkor - föl sem merült. Compaan úgy gondolta, hogy egy spirál mentén elhelyezkedő apró mélyedésekkel kódolva egy korongra tudná rögzíteni a képjeleket. Az ezt követő hat év munkáját siker koronázta, 1975-ben a kollégám ötletei alapján megszületett a LaserVision videolemez. Jómagam 1973-ban kezdtem dolgozni a Philipsnél. Ebben az időben merült fel először, hogy a LaserVisionnál alkalmazott módszerrel lehetne hangfelvételt is rögzíteni. Ám a Philips vezetői kevésbé voltak lelkesek, a videóhoz képest mi a kunszt a hangtárolásban? - kérdezték, mivel valóban úgy gondolták, hogy a video tárolása "a" feladat, hogy nincs értelme túl egyszerű dolgokra időt fecsérelni. Ám a Philips konzumer elektronikai részlegét annál jobban izgatta a dolog, végül az ő kíváncsiságuk vezetett ahhoz, hogy az optikai médiumok hangrögzítésben történő felhasználásával kapcsolatban is kutatni kezdett a Philips.

Mivel sajnos a LaserVision - legyünk őszinték - megbukott: nagy nehezen eladtak ugyan 400 darab készüléket - amelyből a felét azonnal visszahozták, mivel azt hitték, hogy magnó, amire hangfelvételt készíthetnek, ezért a Philips leállította a LaserVisiont, végül is ez nyitotta meg az utat a hangrögzítési kutatások előtt. Tudomásom szerint elsőnek a BBC használt digitális technikát - a hangfelvételek egyik stúdióból a másikba történő átvitelhez, az általuk kifejlesztett rendszer 32 kHz-es mintavételezésű, 13 bites felbontású volt. Az egyik első működő digitális adattároló az egyesült államokbeli Thomas Stockham által épített Soundstream volt. Stockham 1972-73-ban kezdett adattárolással kísérletezni, 16 bites felbontással, 37-42 kHz közötti értékű mintavételezési frekvenciával számítógépszalagra rögzítette kísérleti felvételeit. A CD formátum kialakulásában a számítógépszalag mellett a másik nagy mennyiségű adat tárolására alkalmas eszköznek, a videoszalagnak is nagy szerepe volt. A videomagnóhoz ugyanis csupán egy olyan eszközre volt szükség, ami az analóg jeleket olyan digitális formátumú jellé alakítja, amit a videoszalag tárolni tud. A mintavételezési frekvencia kiszámításához a videoképnél alkalmazott tárolókapacitásból indultak ki. Az NTSC formátumnál kockánként 525 sor van, ha tehát tudod, hogy soronként hány bitet tudsz tárolni, könnyen kiszámítható, hogy milyen mintavételezési frekvenciával készült felvétel tárolásához van elegendő hely. Ha 16 bites felbontásban gondolkodunk, akkor 44,056 kHz jön ki az NTSC-nél és 44,1 kHz a PAL rendszernél. A Sony által bemutatott első professzionális analóg/digitális átalakító, a PCM-1610 az NTSC formátumú U-Matic magnó formátumát (525 sor/60 kocka) vette alapul, amely alapján a mintavételezés 44,1 kHz.

A Philips konzumer részlege 1973-tól kezdett kísérletezni optikai lemezre történő audio-rögzítéssel, amit akkoriban ALP, Audio Long Playing (hosszan játszó audio) lemeznek neveztek. Ez nem volt más, mint egy LaserVision korong, amelyre az FM rádiózásnál használt módon kódolt analóg jelet rögzítettek. A baj az volt, hogy bármiféle porszem, ujjlenyomat, karcolás a lemezen azonnal hallható, durva hibát eredményezett. A már említett amerikai Soundstream és más japán kísérletek hatására felmerült a gondolat, hogy digitálisan kellene rögzíteni a hangot - részben azért, mivel akkor egyszerűen lehet valamiféle hibajavító megoldást alkalmazni. Az egyik lehetséges megoldásnak az optikai úton történő adattárolás látszott, így nem véletlen, hogy 1977-78 táján a Philips, a Sony és mások sorra mutatták be az optikai tárolólemezek különböző megoldásainak prototípusait. Egy év múlva a Sony és a Philips összefogott, hogy együttes erővel egy az egész világon elfogadott szabványt hozzanak össze. Hogy miért ők? A Philips nagy tapasztalatokkal bírt az optikai tárolás terén, erre jó példa a LaserVision, amely kudarca ellenére technikailag egy briliáns megoldás. Ráadásul a Philipsé volt az összes használható optikai rögzítéssel kapcsolatos szabadalmi jog és komoly fejlesztései voltak a szervorendszerek és a jelmodulációs megoldások terén is. A Sony a digitális technikában (pl. a PCM, Pulse Code Modulation - a CD mintavételezési alapja), a hibajavítás és a modulációs technológiában ért el kiemelkedő eredményeket. A Philips egy majdani hangtároló rendszer gyakorlati részében, a Sony pedig a digitális technika terén volt jobb. A két cég szakemberei 1979-80 között többször is találkoztak Eindhovenben és Tokióban. Nehéz feladat volt egyezségre jutni, hogy ki melyik területet fejlessze, mivel addigra mindkét fél rendelkezett saját fejlesztésű működő prototípussal. Annak érdekében, hogy a legjobb megoldást válasszuk a hibajavító és modulációs technika kiválasztásában közös kísérletekben egyeztünk meg. Az első szakmai vitára Eindhovenben került sor, de nem vezetett eredményre. Hosszú, heves vita után sem sikerült megállapodni a modulációs megoldás kiválasztásában - mindketten a saját rendszerünket tartottuk gazdaságosabbnak, mindketten meg voltunk róla győződve, hogy a saját rendszerünk alkalmazásával 20-30 %-kal több adat rögzíthető azonos területen -, ezért közös tesztekben egyeztünk meg. A hibajavítással is azonos volt a helyzet, mindkét fél a saját megoldását tartotta jobbnak. Ezért az egész kísérleti készülékkel elutaztunk Tokióba, hogy ott folytassuk a tesztelést. A vezetékekkel összekötött áramköri egységekből, panelekből és az optikai rögzítőből álló prototípus cipeléséhez két emberre volt szükség. Mivel nagyon féltettük a munkánkat, ezért nem mertük csomagként feladni, hanem vettünk egy külön első osztályú repülőjegyet a készüléknek. Az utaskísérők imádtak minket, mert végre egy olyan "utas" utazott az első osztályon, aki nem vedelte a pezsgőt és nem kért állandóan ételt. 1980 májusában kezdtek körvonalazódni a dolgok, egyedül a modulációs rendszer terén nem tudtunk döntésre jutni: mind-ketten a saját rendszerünket tartottuk jobbnak. Végeláthatatlan vitákat folytattunk, már odáig fajult a dolog, hogy az egyik találkozón - miközben 6-6 mérnök kardoskodott a saját rendszere mellett - az éppen akkor találkozót tartó Sony elnök, Ogha úr, és a Pilips elnök-vezérigazgatója, van der Klugt úr fölhívott minket a tárgyalóban, és megfenyegetett: ha aznap nem jutunk döntésre, akkor másnap ők döntenek helyettünk! (Eközben arra gondoltam: mennyivel könnyebb lett volna a dolgunk, ha a vezérek fél évvel ezelőtt maguk meghozzák a döntést!) De szerencsére kaptunk még egy hetet - úgyhogy két hét múlva megszületett az elhatározás a modulációs rendszerről és az összes nyitva maradt kisebb kérdésről. A CD játékideje sok mindentől függ, a lemezméret az egyik fontos tényező, de függ a mintavételezési frekvenciától, a felbontástól, a hibajavító rendszertől, no és természetesen a modulációs megoldástól. Utóbbi függvénye az is, hogy mennyire komplikált szervorendszerre van szükség. A korong méretét a Philips csúcsvezetése határozta meg, a vezetők azt mondták: "a kazetta nagyon sikeres, így tehát a lemez is akkora legyen!" - így a korong akkora lett, mint a Philips másik "találmánya", a hangkazetta átlós mérete. (Nem volt szükség matematikusra, képletekre, komoly számításokra, csak egy centire -imádom az ilyen gyakorlatias döntéseket!) Végül a Sony kérésére az átmérő nem 11,5 cm, hanem 12 cm lett. Rossz nyelvek szerint Beethoven IX. szimfóniája miatt ragaszkodtak a néhány perccel nagyobb tárolási felületet jelentő fél centivel nagyobb mérethez, de mint matematikus hajlok arra a véleményre, hogy a japánok a metrikus mértékegységben gondolkodva javasolták a 12 centimétert. Egy másik szintén tudományos döntés a mintavételezés területén született. A PCM átalakítók miatt az említett okokból két változat jöhetett szóba, a 44,056 kHz (NTSC) és a 44,1 kHz (PAL), végül az utóbbi mellett döntöttünk - mivel azt könnyebb volt megjegyezni. És ez nem vicc!

A digitalizáláshoz mi a 14 bites rendszert javasoltuk - mivel a kollégáim előzőleg már kifejlesztettek egy kiváló 14 bites DA átalakítót. Utólag azt kell mondjam: szerencse, hogy a Sony a 16 bit mellett kardoskodott. A 16 bit jobb hangminőséget ad, jobban illik a 8 bites számítógépes gondolkodáshoz, így a Reed Solomon hibajavító kódhoz is egyszerűbben használható a 8 bites szóból felépülő adat. A mundér becsületét végül egy másik kolléga ötlete mentette meg, Karel Dijkmans kitalált egy trükköt, amellyel a 14 bites átalakító mégis használható 16 bites jelhez. Azóta mindenki használja a túlmintavételezésnek keresztelt technológiát, miközben kevesen tudják, hogy azért született, mert nekünk akkor csak 14 bites átalakítónk volt.

immink2 A hibajavító kód kérdésében is hosszú vita illetve tesztelés után döntöttünk. Nekünk volt egy hibajavító rendszerünk, de végül is a Cross-Interleave Reed Solomon Code (CIRC) mellett döntöttünk. Bár ellene szólt, hogy akkoriban ez nagyon drága megoldás volt, mivel kódoláshoz szükséges, a Sony által javasolt 16 kByte-os RAM előállítási ára akkoriban 50 (!) dollár volt! Az ára miatt elleneztük, mert mire egy 50 dolláros eszköz az üzletekbe kerül, addigra akár 500 dollár is lehet az ára, és akkor még csak a hibajavító egyik alkatrészéről beszélünk, akkor milyen drága lett volna a CD-játszó?! A hatodik találkozó sorsdöntő volt, 1980 júniusában Ogha úr és van der Klugt finoman erőszakos nyomására végső elhatározásra jutottunk. Mivel a 12 cm-es átmérő és az EFM (eight to fourteen modulation), a 8/14-es modulációt választottuk, ebből adódott a kapacitás: 75 perc körüli felvétel rögzíthető a lemezre. Emellett természetesen sok apróbb, kisebb fontosságú kérdésben is dönteni kellett, például a pitek, a trackek, az adatspirál mérete, a lemez vastagsága terén. A CD bemutatására végül is 1982-ben került sor, ám elterjedése nem volt túl gyors, és őszintén megvallva nem esküdtem volna meg sikerére - különösen mivel jól emlékeztem a LaserVision kudarcára.

De a CD végül is nagy siker lett, amire büszke vagyok!