CD (disco compacto)

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CD (disco compacto)
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Concepto:El disco compacto (conocido popularmente como CD por las siglas en inglés de «compact disc») es un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio, imágenes, vídeo, documentos y otros datos).

Un disco compacto (conocido popularmente como CD o cedé, por las siglas en inglés de compact disc) es un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio, imágenes, vídeo, documentos y otros datos).

Hoy en día, sigue siendo el medio físico preferido para la distribución de audio.

CD en idioma español

En español o castellano ya se puede escribir «cedé» (como se pronuncia) porque ha sido aceptada y lexicalizada por el uso; en gran parte de Latinoamérica se pronuncia [sidí], como en inglés, pero el Diccionario panhispánico de dudas (de la Asociación de Academias de la Lengua Española) desaconseja esa pronunciación. También se acepta la antietimológica «cederrón» (que proviene del acrónimo CD-ROM: compact disc-read only memory: ‘disco compacto-memoria de solo lectura’).

Historia

El disco compacto fue creado en 1979 por el japonés Toshitada Doi (de la empresa Sony) y el neerlandés Kees Immink (de la empresa Philips). Al año siguiente, Sony y Philips, que habían desarrollado el sistema de audio digital Compact Disc, comenzaron a distribuir discos compactos, pero las ventas no tuvieron éxito por la depresión económica de aquella época. Entonces decidieron abarcar el mercado de la música clásica, de mayor calidad. Comenzaba el lanzamiento del nuevo y revolucionario formato de grabación audio que posteriormente se extendería a otros sectores de la grabación de datos.

El sistema óptico fue desarrollado por Philips mientras que la Lectura y Codificación Digital corrió a cargo de Sony, fue presentado en junio de 1980 a la industria y se adhirieron al nuevo producto 40 compañías de todo el mundo mediante la obtención de las licencias correspondientes para la producción de reproductores y discos. En 1981, el director de orquesta Herbert von Karajan, convencido del valor de los discos compactos, los promovió durante el festival de Salzburgo (Austria) y desde ese momento empezó su éxito. Los primeros títulos grabados en discos compactos en Europa fueron la Sinfonía alpina (de Richard Strauss), los valses de Frederic Chopin (interpretados por el pianista chileno Claudio Arrau) y el álbum The Visitors (del grupo sueco de pop ABBA).

En 1983, la empresa estadounidense CBS (que hoy pertenece a la japonesa Sony Music) lanzó el primer disco compacto en Estados Unidos: un álbum del cantante pop Billy Joel.

La producción de discos compactos se centralizó por varios años en los Estados Unidos y Alemania de donde eran distribuidos a todo el mundo. Ya entrada la década de los noventas se instalaron fabricas en diversos países como ejemplo en 1992 Sonopress produjo en México el primer CD, de título De mil colores (de Daniela Romo). En el año 1984 los discos compactos se abrieron al mundo de la informática, permitiendo almacenar hasta 700 MB.

El diámetro de la perforación central de los discos compactos fue determinado en 15 mm, cuando entre comidas, los creadores se inspiraron en el diámetro de la moneda de 10 centavos de florín de Holanda. En cambio, el diámetro de los discos compactos es de 12 cm, lo que corresponde a la anchura de los bolsillos superiores de las camisas para hombres, porque según la filosofía de Sony, todo debía caber allí.

Definición

El CD (Compact Disc) consiste en un pequeño disco de 120 mm de diámetro con un agujero de 15 mm de diámetro en el centro y un grosor de 1,2 mm, con una densidad de 16 000 TPI (tracks per inch: pistas por pulgada); aunque existen los minidiscos de tamaño más pequeño, de 80 mm de diámetro.

El disco esta constituido por una fina placa de policarbonato, recubierta con una película metálica, en general de una aleación de aluminio, sobre ella se extiende un recubrimiento de plástico que protege la superficie de metal, los datos se graban en una sola cara, mientras que en la otra se suele aplicar una etiqueta. En contraposición a un disco de vinilo, un CD comienza su reproducción desde el margen interior y no desde el exterior.

La grabación de un CD se comienza en una fábrica donde se emplea un láser muy potente para realizar las perforaciones en un disco maestro. A partir de este disco maestro se genera un molde que se utilizará para grabar las copias. Las copias se realizan a presión y no mediante un láser como en el disco maestro.

Las zonas perforadas se denominan «pits» (‘pozos’) y las zonas sin perforar se nombran «lands» (‘tierra firme’), las cuales se alinean a lo largo de una sola espiral que va desde adentro hacia fuera y cubre todo el CD con una longitud de 6 km, en la que se acomodan dos billones de pits, como se observa en la figura.

Pits (pozos) y lands (terreno plano).

En contraposición a un disco de vinilo, la reproducción de un CD comienza justo después del «lead in» (la parte más interna). En los CD single la anchura de la espiral es de 0,5 micras a 0,83 micras y la separación entre ellas es de 1,6 micras.

Después de las perforaciones, el bloque de policarbonato se recubre con una capa delgada de aluminio de 125 nm de espesor sobre la que se deposita una capa de acrílico transparente que sirve de protección y finalmente se imprime una etiqueta sobre esta última, como se muestra en la figura. Mientras se lee la parte interior, el CD gira rápidamente y más tarde, cuando el cabezal se acerca al borde externo, la velocidad disminuye.

Características

Corte longitudinal de un CD.
Corte transversal de un CD.

Las características en las que tenemos fijar a la hora de comprar una unidad de CD-ROM son las siguientes:

Instalación

Las unidades de CD-ROM pueden ser de instalación interna o externa. Las ventajas de una sobre otra depende del uso que se le vaya a dar. Si se cuenta con varios ordenadores podemos tener una unidad externa para transportarla y utilizarla con todos. Si no tenemos espacio disponible en el ordenador para instalarla la solución es una instalación externa.

Interfaz

Es el tipo de conexión y modo de funcionamiento eléctrico que utilizan. El CD-ROM necesita un interfaz para transferir los datos al ordenador y hay diferentes tipos: Creative, Panasonic, Sony, E-IDE, Mitsumi, DMA/33 y SCSI. Si se quiere añadir un CD-ROM y se dispone ya de tarjeta de sonido se deben consultar las especificaciones técnicas y comprobar de qué clase es el interfaz que incorpora para poder elegir correctamente la unidad de CD. El interfaz E-IDE permite conectar el CD-ROM a la controladora de disco duro como si se tratara de un segundo disco duro.

Velocidad

Es uno de los aspectos más importantes. Está claro que cuanta mayor sea la velocidad, mejor será la respuesta del sistema a la hora de leer datos y reproducir sonido y video desde el CD. Los valores que se han ido tomando, son 1x, 2x, 3x, 4x, 6x, 8x, 10x, 12x, 14x, 16x, 18x, 24x, 28x, 32x, 36x y 40x. La x hay que sustituirla por 150 kB/s. Se recomienda que comprar a partir de un 32x ya que los demás casi no se fabrican y los precios de los más rápidos son cada vez más bajos.

Velocidad de acceso

Es el tiempo medio que tarda la unidad en acceder a los datos cuando se los pedimos. Los valores típicos oscilan entre 100-250 ms. Está claro que cuanto menor sea el valor, mejor.

Tamaño del buffer

El buffer es una memoria especial que se encarga de transferir la información del CD al interfaz. No se trata de una memoria caché, pero permite enviar datos en paquetes más grandes, con lo que se logran mayores transferencias. Los valores típicos van desde los 64 a los 512 kB.

Compatibilidad

CD-XA, CD-1 (M2, F2), PhotoCD, multisesión, CD grabable y regrabable, son distintos tipos de CD-ROM que se pueden leer en una unidad que especifique qué es compatible con estos sistemas. Por ejemplo CD-XA quiere decir arquitectura avanzada; CD-I puede leer CD-I de Phillips y Video CD. PhotoCD lee el formato multisesión de discos de fotografías Kodak. Hay algunas unidades que permiten leer discos Macintosh para poder utilizarlas en este tipo de unidades.

Inserción de CD

Por bandeja y por Caddy. El Caddy es una especie de caja en la que se inserta el CD para después introducirlo en la unidad. La ventaja principal es que las unidades que utilizan Caddy cogen menos polvo y se pueden colocar en posición vertical, cosa que es imposible hacer con una unidad de bandeja. Estas últimas son con las que posiblemente nos encontremos en las tiendas.

Controladora propia

Hay algunos CD-ROM que incluyen controladora propia bien sea porque no se ajustan a los interfaces más utilizados, o bien porque utilizan interfaz E-IDE y tenemos cuatro discos duros instalados, no siendo posible su conexión a la controladora de disco duro.

Medios grabables

Los tres medios grabables que se basan en la lectura óptica son: el CD-ROM, CD-R y el CD-RW. El CD ROM y el CD-R sólo se pueden grabar una vez. Los CD-WR permiten la grabación y lectura múltiple.

Detalles físicos

A pesar de que puede haber variaciones en la composición de los materiales empleados en la fabricación de los discos, todos siguen un mismo patrón: los discos compactos se hacen de un disco grueso, de 1,2 milímetros, de policarbonato de plástico, al que se le añade una capa reflectante de aluminio, utilizada para obtener más longevidad de los datos, que reflejará la luz del láser (en el rango espectro infrarrojo y por tanto no apreciable visualmente); posteriormente se le añade una capa protectora de laca, misma que actúa como protector del aluminio y, opcionalmente, una etiqueta en la parte superior.

Los métodos comunes de impresión en los CD son la serigrafía y la impresión offset. En el caso de los CD-R y CD-RW se usa oro, plata y aleaciones de las mismas que por su ductilidad permite a los láseres grabar sobre ella, cosa que no se podría hacer sobre el aluminio con láseres de baja potencia.

Capacidades

Los CD-Roms están constituidos por una pista en espiral que presenta el mismo número de bits por centímetro en todos sus tramos (densidad lineal constante), para aprovechar mejor el medio de almacenamiento, y no desperdiciar espacio como sucede en los discos magnéticos. Es por esto que en la lectura y grabación de un CD, a medida que el haz láser se aleja del centro del disco, la velocidad debe disminuir, ya que en el centro el espiral es de menos longitud que en los bordes. Alternando las velocidades se logra que la cantidad de bits leídos por segundo sea constante en cualquier tramo, sea en el centro o en los bordes. Si esta velocidad fuese constante, se leerían menos bits por segundo si la zona esta más cerca del centro, y más si esta más cerca de los bordes. Todo esto significa que un CD gira a una velocidad angular variable.

Para poder lograr que los CD tengan igual densidad en cualquier tramo de la espiral, en la grabación, el haz láser emitido por la cabeza (que se mueve en línea recta radial desde el centro al borde del plato) genera la espiral a velocidad lineal constante (CLV), esto significa que la cantidad de bits grabados por segundos será constante. Pero para poder lograr esto, y mantener una densidad lineal constante y la pista en espiral, será necesario que el CD gire a una velocidad angular variable (explicado anteriormente). Por lo tanto, por girar un CD a una velocidad angular variable, y ser escrito a velocidad linear constante, se escriben y leen la misma cantidad de bits por segundo y por centímetro, cualquiera sea la posición del mismo. Mientras que cada vuelta de la espiral contendrá más o menos bits según si este más cerca del centro o del borde. Los datos digitales en un CD se inician en el centro del disco y terminan en el borde de estos, lo que permite adaptarlos a diferentes tamaños y formatos.

Los CD estándares están disponibles en distintos tamaños y capacidades, así tenemos la siguiente variedad de discos:

  • 120 mm (diámetro) con una duración de 74-80 minutos de audio y 650–700 MB de capacidad de datos.
  • 120 mm (diámetro) con una duración de 90–100 minutos de audio y 800-875 MB de datos (no se encuentran en el mercado hoy en día).
  • 80 mm (diámetro), que fueron inicialmente diseñados para CD singles. Estos pueden almacenar unos 21 minutos de música o 210 MB de datos. También son conocidos como «mini-CD» o «pocket CD».

Un CD-ROM estándar puede albergar 650 o 700 (a veces 800) MB de datos. El CD-ROM es popular para la distribución de software, especialmente aplicaciones multimedia, y grandes bases de datos. Un CD pesa menos de 30 gramos. Para poner la memoria del CD-ROM en contexto, una novela promedio contiene 60 000 palabras. Si se asume que una palabra promedio tiene 10 letras ―de hecho es considerablemente menos de 10 de letras― y cada letra ocupa un byte, una novela por lo tanto ocuparía 600 000 bytes (600 kB).

Un CD puede por lo tanto contener más de 1000 novelas. Si cada novela ocupa por lo menos un centímetro en un estante, entonces un CD puede contener el equivalente de más de 10 metros en el estante. Sin embargo, los datos textuales pueden ser comprimidos diez veces más, usando algoritmos compresores, por lo tanto un CD-ROM puede almacenar el equivalente a más de 100 metros de estante.

Estándares

Una vez resuelto el problema de almacenar los datos, queda el de interpretarlos de manera correcta. Para ello, las empresas creadoras del disco compacto definieron una serie de estándares, cada uno de los cuales reflejaba un nivel distinto. Cada documento fue encuadernado en un color diferente, dando nombre a cada uno de los «libros arcoíris» (Rainbow Books).

Tiempo de acceso

Para describir la calidad de un CD-ROM este es probablemente uno de los parámetros más interesantes. El tiempo de acceso se toma como la cantidad de tiempo que le lleva al dispositivo desde que comienza el proceso de lectura hasta que los datos comienzan a ser leídos. Este parámetro viene dado por: la latencia, el tiempo de búsqueda y el tiempo de cambio de velocidad (en los dispositivos CLV). Téngase en cuenta que el movimiento de búsqueda del cabezal y la aceleración del disco se realizan al mismo tiempo, por lo tanto no estamos hablando de sumar estos componentes para obtener el tiempo de acceso sino de procesos que justifican esta medida. Este parámetro, obviamente, depende directamente de la velocidad de la unidad de CD-ROM ya que los componentes de este también dependen de ella. La razón por la que el tiempo de acceso es mayor en los CD-rom respecto a los discos duros es la construcción de estos.

La disposición de cilindros de los discos duros reduce considerablemente los tiempos de búsqueda. Por su parte los CD-ROM no fueron inicialmente ideados para el acceso aleatorio sino para acceso secuencial de los CD de audio. Los datos se disponen en espiral en la superficie del disco y el tiempo de búsqueda es por lo tanto mucho mayor. Una cuestión a tener en cuenta es el reclamo utilizado en muchas ocasiones por los fabricantes, es decir, si las tasas de acceso más rápidas se encuentran en los 100 ms (150 ms es un tiempo de acceso típico) intentarán convencernos de que un CD-ROM cuya velocidad de acceso es de 90 ms es infinitamente mejor cuando la realidad es que la diferencia es en la práctica inapreciable, por supuesto que cuanto más rápido sea un CD-ROM mejor, pero hay que tener en cuenta que precio se está dispuesto a pagar por una característica que luego no se apreciará.

Los primeros CD-ROM operaban a la misma velocidad que los CD de audio estándar: de 210 a 539 RPM dependiendo de la posición del cabezal, con lo que se obtenía una razón de transferencia de 150 kB/s, velocidad con la que se garantizaba lo que se conoce como calidad CD de audio. No obstante, en aplicaciones de almacenamiento de datos interesa la mayor velocidad posible de transferencia para lo que es suficiente aumentar la velocidad de rotación del disco. Así aparecen los CD-ROM 2X, 4X,.... 24X,?X que simplemente duplican, cuadriplican, etc. la velocidad de transferencia. La mayoría de los dispositivos de menor velocidad que 12X usan CLV, los más modernos y rápidos, no obstante, optan por la opción CAV.

Al usar CAV, la velocidad de transferencia de datos varía según la posición que ocupen estos en el disco al permanecer la velocidad angular constante. Un aspecto importante al hablar de los CD-ROM de velocidades 12X o mayores es, a que nos referimos realmente cuando hablamos de velocidad 12X, dado que en este caso no tenemos una velocidad de transferencia 12 veces mayor que la referencia y esta ni siquiera es una velocidad constante. Cuando se dice que un CD-ROM CAV es 12X se quiere decir que la velocidad de giro es 12 veces mayor en el borde del CD. Así un CD-ROM 24X es 24 veces más rápido en el borde pero en el medio es un 60% más lento respecto a su velocidad máxima.

  • Velocidad de transferencia del CLV
    • 1x: 150 kB/s
    • 2x: 300 kB/s
    • 4x: 600 kB/s
    • 8x: 1200 kB/s
    • 10x: 1500 kB/s
    • 12x: 1800 kB/s.
  • Velocidad de transferencia del CAV
    • 16X: 930 kB/s (velocidad mínima)
    • 16X: 2400 kB/s (velocidad máxima)
    • 20X: 1170 kB/s (velocidad mínima)
    • 20X: 3000 kB/s (velocidad máxima)
    • 24X: 1400 kB/s (velocidad mínima)
    • 24X: 3600 kB/s (velocidad máxima)
    • 32X: 2100 kB/s (velocidad mínima)
    • 32X: 4800 kB/s (velocidad máxima)

Tiempo de búsqueda

El tiempo de búsqueda se refiere al tiempo que lleva mover el cabezal de lectura hasta la posición del disco en la que están los datos. Solo tiene sentido hablar de esta magnitud en media ya que no es lo mismo alcanzar un dato que está cerca del borde que otro que está cerca del centro. Esta magnitud forma parte del tiempo de acceso que es un dato mucho más significativo. El tiempo de búsqueda tiene interés para entender los componentes del tiempo de acceso pero no tanto como magnitud en sí.

Tiempo de cambio de velocidad

En los CD-ROM de velocidad lineal constante (CLV), la velocidad de giro del motor dependerá de la posición que el cabezal de lectura ocupe en el disco, más rápido cuanto más cerca del centro. Esto implica un tiempo de adaptación para que este motor tome la velocidad adecuada una vez que conoce el punto en el que se encuentran los datos. Esto se suele conseguir mediante un microcontrolador que relaciona la posición de los datos con la velocidad de rotación. En los CD-ROM CAV no tiene sentido esta medida ya que la velocidad de rotación es siempre la misma, así que la velocidad de acceso se verá beneficiada por esta característica y será algo menor; no obstante, se debe tener en cuenta que dado que los fabricantes indican la velocidad máxima para los CD-ROM CAV y esta velocidad es variable, un CD-ROM CLV es mucho más rápido que otro de la misma velocidad CAV cuanto más cerca del centro del disco.

Caché

La mayoría de los CD-ROM suelen incluir una pequeña cache cuya misión es reducir el número de accesos físicos al disco. Cuando se accede a un dato en el disco éste se graba en la cache de manera que si volvemos a acceder a él, éste se tomará directamente de esta memoria evitando el lento acceso al disco. Por supuesto cuanto mayor sea la caché mayor será la velocidad de nuestro equipo pero tampoco hay demasiada diferencia de velocidad entre distintos equipos por este motivo ya que esta memoria solo nos evita el acceso a los datos más recientes que son los que van sustituyendo dentro de la caché a los que llevan más tiempo y dada la característica, en cuanto volumen de información, de las aplicaciones multimedia nada nos evita el tener que acceder al dispositivo y como ya hemos explicado este es uno de los parámetros determinantes de la velocidad de este dispositivo. Obviamente, cuanto más caché tengamos mejor pero teniendo en cuenta el precio que estamos dispuestos a pagar por ella.

Tipos de CD

  • Mini-CD
  • CD-A
  • CD-ROM
  • CD-R
  • CD-RW
  • CD+G
  • VCD

CD “Compact Disc”:Es un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio, vídeo, documentos y otros datos).
La unidad de CD-ROM ha dejado de ser un accesorio opcional para convertirse en parte integrante de nuestro ordenador, sin la cual no podríamos ni siquiera instalar la mayor parte del software que actualmente existe, por no hablar ya de todos los programas multimedia y juegos.
Las desventajas que esta unidad tienes es que a nivel de almacenamiento una vez que se ha grabado en el disco luego se podrá solo leer del mismo, sin opción a modificar su contenido y a nivel de lectora solo se limita a leer o reproducir un CD.

CD-ROM: "Disco compacto de sólo lectura (Compact Disk-Read Only Memory)": Estos discos contienen información que es grabada desde el momento de su fabricación y esta ya no puede ser modificada. Los CD-ROM son los CD más usados para almacenar programas y datos. Dentro de esa categoría se puede incluir a los CD de audio, los interactivos y todos aquellos que ya vienen grabados de fabrica para diversos fines (Photo CD o Vídeo CD).

CD-R “Compact Disc Recordable”: Permite grabar y almacenar datos de forma permanente en un CD. Este tipo de almacenamiento viene bien para guardar presentaciones multimedia, música, películas o aplicaciones de software para tener liberar espacio en el disco duro, tener copias de seguridad o mover los datos a otro lugar diferente. Puede almacenar hasta 650 MB de datos. Se pueden grabar en varias sesiones. La desventaja más notable es que en este tipo solo se puede grabar información en cada disco solo una vez, por lo que la información agregada no puede ser borrada ni sobrescrita, en su lugar se debe usar el espacio libre que dejó la sesión inmediatamente anterior.

CD-RW “Compact Disc Rewritable”:Similar a un CD-R, pero permite sobrescribir los datos según las necesidades, por lo que funciona más o menos como un disquete pero con muchísima más información disponible.No tiene una desventaja marcada, pues de entre los otros tipos de unidades de CD es la más flexible puesto que como se dijo permite grabar y borrar la información de un disco, lo único que podemos decir es que hoy en día tecnologías como el DVD pueden desplazar o minimizar esta forma de almacenamiento, aunque su uso sigue vigente.

CD Audio: Es el conocido CD que escuchamos en un reproductor de CD para audio. Podemos escuchar la música que contiene mientras trabajamos con una PC, o bien mezclarla en usos multimedia.

Video-CD "VCD": Para películas de dicho formato.

CD-I: Son las iniciales de disco compacto interactivo. Es una variante de disco óptico, de lectura exclusivamente CD-ROM, que contiene sonido e imagen además de datos.

Photo-CD multisesion: El estándar elaborado en 1990 por Phillips y Eastman Kodak especifica el procedimiento para convertir fotografías de 35 mm en señales digitales para ser grabadas en un CD-R en una o varias sesiones. Cuando se lleva a revelar un carrete se puede pedir que se grabe en este formato.

CD-XA y CD-XA Entrelazado: CD’s con mezcla de música y datos.

DVI: Es un tipo de CD ROM que integra video, televisión, gráficos con animación, audio multicanal y textos.

Unidad de CD

La lectora de CD, también llamada reproductor de CD, es el dispositivo óptico capaz de reproducir los CD de audio, de video, de datos, etc. utilizando un láser que le permite leer la información contenida en dichos discos. El lector de discos compactos está compuesto de:

  • Un cabezal, en el que hay un emisor de rayos láser, que dispara un haz de luz hacia la superficie del disco, y que tiene también un fotorreceptor (foto-diodo) que recibe el haz de luz que rebota en la superficie del disco. El láser suele ser un diodo AlGaAs con una longitud de onda en el aire de 780 nm (cercano a los infrarrojos; nuestro rango de visión llega hasta aproximadamente 720 nm) por lo que resulta una luz invisible al ojo humano, pero no por ello inocua. Ha de evitarse siempre dirigir la vista hacia un haz láser.

La longitud de onda dentro del policarbonato es de un factor n=1.55 más pequeño que en el aire, es decir 500 nm.

  • Un motor que hace girar el disco compacto, y otro que mueve el cabezal radialmente. Con estos dos mecanismos se tiene acceso a todo el disco. El motor se encarga del CLV (constant linear velocity: ‘velocidad lineal constante’), que es el sistema que ajusta la velocidad del motor de manera que su velocidad lineal sea siempre constante. Así, cuando el cabezal de lectura está cerca del borde el motor gira más despacio que cuando está cerca del centro. Este hecho dificulta mucho la construcción del lector pero asegura que la tasa de entrada de datos al sistema sea constante. La velocidad de rotación en este caso es controlada por un microcontrolador que actúa según la posición del cabezal de lectura para permitir un acceso aleatorio a los datos. Los CD-ROM, además permiten mantener la velocidad angular constante, el CAV (constant angular velocity: ‘velocidad angular constante’). Esto es importante tenerlo en cuenta cuando se habla de velocidades de lectura de los CD-ROM.
  • Un DAC, en el caso de los CD-Audio, y en casi todos los CD-ROM. DAC es Digital to Analogical Converter. Es decir un convertidor de señal digital a señal analógica, la cual es enviada a los altavoces. DAC’s también hay en las tarjetas de sonido, las cuales, en su gran mayoría, tienen también un ADC, que hace el proceso inverso, de analógico a digital.
  • Otros servosistemas, como el que se encarga de guiar el láser a través de la espiral, el que asegura la distancia precisa entre el disco y el cabezal, para que el laser llegue perfectamente al disco, o el que corrige los errores, etcétera.

Pasos que sigue el cabezal para la lectura de un CD:

  1. Un haz de luz coherente (láser) es emitido por un diodo de infrarrojos hacia un espejo que forma parte del cabezal de lectura, el cual se mueve linealmente a lo largo de la superficie del disco.
  2. La luz reflejada en el espejo atraviesa una lente y es enfocada sobre un punto de la superficie del CD.
  3. Esta luz incidente se refleja en la capa de aluminio, atravesando el recubrimiento de policarbonato.

La altura de los salientes (pits) es igual en todos y está seleccionada con mucho cuidado, para que sea justo de la longitud de onda del láser en el policarbonato. La idea aquí es que la luz que llega al llano (land) viaje 1/4 + 1/4 = 1/2 de la longitud de onda (en la figura se ve que la onda que va a la zona sin saliente hace medio período, rebota y hace otro medio período, lo que devuelve una onda desfasada medio período ½ cuando va a la altura del saliente), mientras que cuando la luz rebota en un saliente, la señal rebota con la misma fase y período pero en dirección contraria. Esto hace que se cumpla una propiedad de la óptico-física que dice una señal que tiene cierta frecuencia puede ser anulada por otra señal con la misma frecuencia, y misma fase pero en sentido contrario por eso la luz no llega al fotorreceptor, se destruye a sí misma.

Se da el valor 0 a toda sucesión de salientes (cuando la luz no llega al fotorreceptor) o no salientes (cuando la luz llega desfasada ½ período, que ha atravesado casi sin problemas al haz de luz que va en la otra dirección, y ha llegando al fotorreceptor), y damos el valor 1 al cambio entre saliente y no saliente, teniendo así una representación binaria. (Cambio de luz a no luz en el fotorreceptor 1, y luz continua o no luz continua 0.) 4. La luz reflejada se encamina mediante una serie de lentes y espejos a un fotodetector que recoge la cantidad de luz reflejada 5. La energía luminosa del fotodetector se convierte en energía eléctrica y mediante un simple umbral el detector decidirá si el punto señalado por el puntero se corresponde con un hueco (pit) o un llano (land).

Grabación

Los discos ópticos presentan una capa interna protegida, donde se guardan los bits mediante distintas tecnologías, siendo que en todas ellas dichos bits se leen merced a un rayo láser incidente. Este, al ser reflejado, permite detectar variaciones microscópicas de propiedades óptico-reflectivas ocurridas como consecuencia de la grabación realizada en la escritura. Un sistema óptico con lentes encamina el haz luminoso, y lo enfoca como un punto en la capa del disco que almacena los datos.

Grabado durante la fabricación

Se puede grabar un CD por moldeado durante la fabricación. Mediante un molde de níquel (CD-ROM), una vez creada un aplicación multimedia en el disco duro de una computadora es necesario transferirla a un soporte que permita la realización de copias para su distribución. Las aplicaciones CD-ROM se distribuyen en discos compactos de 12 cm de diámetro, con la información grabada en una de sus caras. La fabricación de estos discos requiere disponer de una sala «blanca», libre de partículas de polvo, en la cual se llevan a cabo los siguientes procesos. Sobre un disco finamente pulido en grado óptico se aplica una capa de material fotosensible de alta resolución, del tipo utilizado en la fabricación de microchips. Sobre dicha capa es posible grabar la información gracias a un rayo láser. Una vez acabada la transcripción de la totalidad de la información al disco, los datos que contiene se encuentran en estado latente. El proceso es muy parecido al del revelado de una fotografía. Dependiendo de las zonas a las que ha accedido el láser, la capa de material fotosensible se endurece o se hace soluble al aplicarle ciertos baños. Una vez concluidos los diferentes baños se dispone de una primera copia del disco que permitirá estampar las demás. Sin embargo, la película que contiene la información y está adherida a la placa de vidrio es blanda y frágil, por lo cual se hace imprescindible protegerla mediante un fino revestimiento metálico, que le confiere a la vez dureza y protección. Finalmente, gracias a una combinación de procesos ópticos y electroquímicos, es posible depositar una capa de níquel que penetra en los huecos y se adhiere a la película rnetálica aplicada en primer lugar sobre la capa de vidrio. Se obtiene de este modo un disco matriz o «máster», que permite estampar a posterior miles de copias del CD-ROM en plástico. Una vez obtenidas dichas copias, es posible serigrafiar sobre la capa de laca filtrante ultravioleta de los discos imágenes e informaciones, en uno o varios colores, que permitan identificarlo. Todo ello, lógicamente, por el lado que no contiene la información. La fabricación de los CD-ROMs de una aplicación multimedia concluye con el estuchado de los discos, que es necesario para protegerlos de posibles deterioros. Al estuche se añade un cuadernillo que contiene las informaciones relativas a la utilización de la aplicación. Finalmente, la envoltura de celofán garantiza al usuario que la copia que recibe es original. Estos procesos de fabricación permiten en la actualidad ritmos de producción de hasta 600 unidades por hora en una sola máquina.

Grabación por acción de láser

Otro modo de grabación es por la acción de un haz láser (CD-R y CD-RW, también llamado CD-E). Para esto la grabadora crea unos pits y unos lands, cambiando la reflectividad de la superficie del CD. Los pits son zonas donde el láser quema la superficie con mayor potencia, creando ahí una zona de baja reflectividad. Los lands, son justamente lo contrario, son zonas que mantienen su alta reflectividad inicial, justamente porque la potencia del láser se reduce.

Según el lector detecte una secuencia de pits o lands, tendremos unos datos u otros.

Para formar un pit es necesario quemar la superficie a unos 250 °C. En ese momento, el policarbonato que tiene la superficie se expande hasta cubrir el espacio que quede libre, siendo suficientes entre 4 y 11 mW para quemar esta superficie, claro que el área quemada en cada pit es ridícula. Esto es posible ya que es una superficie algo "especial". Está formada en esencia por plata, teluro, indio y antimonio. Inicialmente (el disco está sin nada, completamente vacío de datos...) esta superficie tiene una estructura policristalina o de alta reflectividad.

Si el software le "dice" a la grabadora que debe simular un pit, entonces lo que hará será aumentar con el láser la temperatura de la superficie hasta los 600 o 700 °C, con lo que la superficie pasa a tener ahora una estructura no cristalina o de baja reflectividad. Cuando debe aparecer un land, entonces se baja la potencia del láser para dejar intacta la estructura policristalina. Para borrar el disco se quema la superficie a unos 200 °C durante un tiempo prolongado (de 20 a 40 minutos) haciendo retornar todo este "mejunge" a su estado critalino inicial. En teoría deberíamos poder borrar la superficie unas 1000 veces, más o menos, aunque con el uso lo más probable es que el CD se estropee y haya que tirarlo antes de poder usarlo tantas veces.

Grabación por acción de láser y un campo magnético

El último medio de grabación de un cd es por la acción de un haz láser en conjunción con un campo magnético (discos magneto-ópticos - MO). Los discos ópticos tienen las siguientes características, confrontadas con los discos magnéticos: Los discos ópticos, además de ser medios removibles con capacidad para almacenar masivamente datos en pequeños espacios -por lo menos diez veces más que un disco rígido de igual tamaño- son portables y seguros en la conservación de los datos (que también permanecen si se corta la energía eléctrica). El hecho de ser portables deviene del hecho de que son removibles de la unidad.

Grabado multisesión

Desde hace tiempo han surgido programas computacionales para grabar CD que nos permiten utilizar un disco CD-R como si de un disco regrabable se tratase. Esto no quiere decir que el CD se pueda grabar y posteriormente borrar, sino que se puede grabar en distintas sesiones, hasta ocupar todo el espacio disponible del CD. Los discos multisesión no son más que un disco normal grabable, ni en sus cajas, ni en la información sobre sus detalles técnicos se resalta que funcione como disco Multisesión, ya que esta función no depende del disco, sino como está grabado. Si se graba un CD y este no es finalizado, podemos añadirle una nueva sesión, desperdiciando una parte para separar las sesiones (unos 20 MB aproximadamente). Haremos que un CD sea multisesión en el momento que realizamos la segunda grabación sobre él, este o no finalizado, sin embargo, al grabar un CD de música automáticamente el CD-R queda finalizado y no puede ser utilizado como disco Multisesión. No todos los dispositivos ni los sistemas operativos, son capaces de reconocer un disco con multisesión, o que no esté finalizado.

Diferencias entre CD-R multisesión y CD-RW

Puede haber confusión entre un CD-R con grabado multisesión y un CD-RW. En el momento en que un disco CD-R se hace multisesión, el software le dará la característica de que pueda ser utilizado en múltiples sesiones, es decir, en cada grabación se crearán «sesiones», que sólo serán modificadas por lo que el usuario crea conveniente. Por ejemplo, si se ha grabado en un CD-R los archivos prueba1.txt, prueba2.txt y prueba 3.txt, se habrá creado una sesión en el disco que será leída por todos los reproductores y que contendrá los archivos mencionados. Si en algún momento no se necesita alguno de los ficheros o se modifica el contenido de la grabación, el programa software creará una nueva sesión, a continuación de la anterior, donde no aparecerán los archivos que no se desee consultar, o se verán las modificaciones realizadas, es decir, es posible añadir más archivos, o incluso quitar algunos que estaban incluidos.

Al realizar una modificación la sesión anterior no se borrará, sino que quedará oculta por la nueva sesión dando una sensación de que los archivos han sido borrados o modificados, pero en realidad permanecen en el disco. Obviamente las sesiones anteriores, aunque aparentemente no aparecen permanecen en el disco y están ocupando espacio en el mismo, esto quiere decir que algún día ya no será posible «regrabarlo», modificar los archivos que contiene, porque se habrá utilizado toda la capacidad del disco. A diferencia de los CD-R, los discos CD-RW sí pueden ser borrados, o incluso formateados (permite usar el disco, perdiendo una parte de su capacidad, pero permitiendo grabar en el ficheros nuevos).

En el caso de utilizar un CD-RW cuando borramos, lo borramos completamente, se pueden hacer también borrados parciales, que necesitan una mayor potencia del láser para volver a grabarse. Un disco CD-RW se puede utilizar como un disquete, con software adecuado, siempre que la unidad soporte esta característica, se pueden manipular ficheros como en un disquete, con la salvedad de que no se borra, sino que al borrar un fichero este sigue ocupando un espacio en el disco, aunque al examinarlo no aparezca dicho archivo.

Los discos CD-RW necesitan más potencia del láser para poder grabarse, por esta razón los discos regrabables tienen una velocidad de grabación menor que los discos grabables (tardan más en terminar de grabarse). Los DVD-RW, DVD+RW funcionan de manera análoga, los DVD-RAM también, pero están diseñados para escritura como con los disquetes.

CAV y CLV

En el almacenamiento de datos sobre medios giratorios se diferencian dos procedimientos cuyos nombres son CAV y CLV.

Al principio los fabricantes utilizaban la tecnología de velocidad lineal constante (CLV) con los inconvenientes que trae las variaciones de velocidad del disco en su reproducción. A partir de 1997 comenzó a utilizarse la tecnología de velocidad angular constante (CAV), como se observa en la figura.

La lectura de un CD consiste en la conversión de los Lands y Pits a información digital. El elemento fundamental es un láser de baja potencia que se enfoca hacia la parte inferior de éste. La luz atraviesa la capa de policarbonato e incide sobre la capa de aluminio. Si el haz de luz incide sobre un hueco (Pit) el por ciento de la luz reflejada es muy pequeña.

Si por el contrario incide en una zona plana (Land), se refleja un gran por ciento de luz. La radiación luminosa reflejada se dirige hacia un fotodetector que, en función de la intensidad de luz recibida, detecta si se ha enfocado un Pit o un Land. El rayo de lectura debe ser reducido para poder desenmarañar la secuencia de pits y lands. El diámetro del rayo es de 1 µm y se estrecha por la longitud de onda de la luz que constituye el rayo.

La transformación de land y pit en valores digitales no sigue una correspondencia directa: un «land» no significa un valor digital 0, y un «pit» no significa un 1. Un «land» indica que se debe mantener el estado digital anterior, y un «pit» indica que hay que invertirlo (ver la figura).

Breve historia

Un CD-R de marca Sony
  • 1927: John L. Baird muestra Sistema Phonovision: disco encerado con información mostrada por un scáner óptico.
  • 1935: Baird Radiovision pone a la venta seis minutos de película mostrada en video a partir de imágenes almacenadas.
  • 1961: La Compañía 3M comienza a trabajar en la grabación óptica.
  • 1965: La compañía 3M tiene varias patentes de grabación óptica.
  • Julio de 1971: Se publica el trabajo: Micromachining and Image Forming on Thin Film by Laser Bean”, precursor de los desarrollos posteriores.
  • 1974: Philips muestra una grabación a partir del láser y el sistema de reproducción.
  • 1979: Philips exhibe un sistema de discos compactos de audio: fin de los fonógrafos.
  • 1980: Philips y Sony establecen el estándar de los discos compactos (CD-DA) como alternativa a los discos de vinilo y casetes.
  • 1983: Sony introduce en el mercado el primer reproductor de CDs de audio y el primer CD que salió al mercado fue “52nd Street” de Billy Joel.
  • 1984: Philips y Sony extienden la tecnología para que sirvan en el almacenamiento y recuperación de datos. Nace el CD-ROM con extensión de 650 Mb o 74 minutos de música (curiosidad: 74 minutos es el tiempo de duración de la Novena sinfonía de Beethoven)
  • 1990: Philips y Sony amplían la tecnología y crean el Compact Disc Grabable (CD-R).
  • 1997: Philips y Sony desarrollan el DVD.

Evolución histórica

En 1968, durante la "Digital Audio Disc Convention" en Tokyo, se reunieron 35 fabricantes para unificar criterios. Allí Philips decidió que el proyecto del disco compacto requería de una norma internacional, como había sucedido con su antecesor, el LP o disco de larga duración. La empresa discográfica Poligram (filial de Philips), se encargó de desarrollar el material para los discos, eligiendo el policarbonato. A grandes rasgos la norma definía:

  • Diámetro del disco: 120 mm.
  • Abertura en el centro: 15 mm.
  • Material: policarbonato.
  • Espesor: 1.2 mm.
  • Láser para lectura: arseniuro de galio.
  • Grabación: en forma de "pits" (huecos).
  • Duración: 74 minutos.

En marzo de 1979 este prototipo fue probado con éxito en Europa y en Japón; adoptados por la alianza de Philips y Sony.

La aplicación potencial de la tecnología de CD, como medio de almacenamiento masivo de datos a bajo costo, permitió que en 1983 se especificara un estándar para la fabricación del disco compacto para solo lectura (CD ROM).

El CD ROM logró un éxito semejante al de las grabaciones sonoras digitales, con más de 130 millones de lectores vendidos y decenas de miles de títulos disponibles. Se configuro el estándar para cualquiera de los PC que se venden actualmente en el mercado actual. Básicamente este formato es la derivación natural del CD de audio con la diferencia que en vez de grabar la información de forma que puedan interpretarlo los lectores de audio, la misma esta organizada de forma similar a un disco duro, pero de 640 MB. Su evolución paralela produjo el CD R y CD RW, tecnología que nos permite grabar y borrar nuestros discos compactos para usarlos como respaldo de datos, música o multimedia.

Fuentes

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