Los discos compactos ópticos se hicieron accesibles al público en 1982, aunque el prototipo había sido presentado antes, en 1979. Originalmente, los compactos fueron desarrollados como una alternativa a los discos de vinilo, ofreciendo un medio de almacenamiento más fiable y de mayor calidad. Se considera que los discos láser son el resultado de la colaboración entre dos corporaciones tecnológicas: la japonesa Sony y la holandesa Philips.
La tecnología básica de los «láseres fríos», que hizo posible la aparición de los discos láser, fue desarrollada por científicos soviéticos. y . Por su invención, fueron galardonados con el Premio Nobel. Posteriormente, la tecnología evolucionó, y en los años 70 Philips desarrolló un método para grabar discos compactos, que marcó el inicio del CD. Inicialmente, los ingenieros de la empresa crearon el ALP (audio long play) como alternativa a los discos de vinilo.
El diámetro de los discos ALP era de aproximadamente 30 centímetros. Poco después, los ingenieros redujeron el diámetro de los discos, disminuyendo el tiempo de reproducción a 1 hora. Los discos láser y el dispositivo reproductor fueron por Philips en 1979. Tras ello, la empresa comenzó a buscar un socio para continuar trabajando en el proyecto; los desarrolladores veían la tecnología como algo internacional, y era complicado avanzar y popularizarla por sus propios medios.
El inicio de todo
La dirección decidió intentar establecer contactos con empresas tecnológicas de Japón, que en ese momento estaba a la vanguardia de las tecnologías de alta gama. Para ello, unos delegados de Philips viajaron al país y lograron reunirse con el presidente de Sony, quien mostró interés por la tecnología.
Casi de inmediato, se el equipo de ingenieros de Philips-Sony, que desarrolló las primeras especificaciones de la tecnología. El vicepresidente de Sony insistió en aumentar la capacidad del disco, quería que el compacto pudiera contener la novena sinfonía de Beethoven, por lo que la duración del disco se amplió de 1 hora a 74 minutos (hay quienes creen que esta es solo una bonita historia de marketing). La cantidad de datos que se podían almacenar en dicho disco era de 640 MB. Los ingenieros también desarrollaron los parámetros de calidad de sonido. Por ejemplo, la frecuencia de muestreo de las señales estéreo se fijó en 44,1 kHz (para un canal 22,05 kHz) con una profundidad de 16 bits. Así nació el estándar Red Book.
El nombre de la nueva tecnología no surgió de la nada: fue elegido entre varias opciones, incluyendo Minirack, Mini Disc y Compact Rack. Finalmente, los desarrolladores combinaron dos nombres, creando el híbrido Compact Disc. No menos importante, este nombre fue elegido debido a la creciente popularidad de las cintas de audio (tecnología ).
Philips y Sony también jugaron un papel crucial en el desarrollo de la especificación de los primeros discos compactos digitales, que se conoció como Yellow Book o CD-ROM. Esta nueva especificación permitió almacenar en discos no solo audio, sino también datos textuales y gráficos. La determinación del tipo de disco se realizaba automáticamente al leer el encabezado. El problema era que el disco compacto que cumplía con el estándar Yellow Book solo podía funcionar con cierto tipo de unidades que no eran universales.
El 17 de agosto de 1982, en la fábrica de Philips en la ciudad alemana de Langenhagen, se lanzó el primer CD. Se grabó el álbum del grupo ABBA. Cabe mencionar que el recubrimiento de laca de los primeros discos no era de muy buena calidad, por lo que los compradores a menudo los dañaban. Con el tiempo, la calidad de los discos mejoró. Durante los primeros años, se usaron exclusivamente en equipos hi-fi, sirviendo como sustituto de los discos de vinilo y las cintas.
Desde el año 2000, han comenzado a aparecer en el mercado discos de 700 MB, que permiten grabar audio con una duración total de hasta 80 minutos. Estos han desplazado por completo a los discos de 650 MB. También existen soportes de 800 MB, pero no son compatibles con todas las unidades, por lo que no han tenido una amplia difusión. El aumento de la capacidad de almacenamiento se logró gracias a la reducción de la distancia entre las pistas. Por ejemplo, en los discos de 650 MB, la distancia entre pistas es de 1,7 µm, mientras que en los discos de 800 MB, este parámetro se ha reducido a 1,5 µm. Además, la velocidad de los primeros es de 1,41 m/s, mientras que la de los segundos es de 1,39 m/s.
¿Cómo funciona?
El disco está compuesto por varias capas. La base es de policarbonato, con un grosor de 1,2 mm y un diámetro de 120 mm. Sobre la base se coloca otra capa, que es de metal (puede ser oro, plata o, más comúnmente, aluminio). Luego, la capa metálica se protege con una laca, sobre la cual se imprime la gráfica. La base protege de manera segura la capa metálica, de modo que rayones demasiado profundos dificultan la lectura. El diámetro del agujero en el disco es de 15 mm.
Formato de almacenamiento de datos para discos — (del cual se ha hablado anteriormente). Los errores en la lectura se corrigen mediante el código Reed-Solomon, por lo que los rasguños leves no reducen la legibilidad del disco.
Los datos se graban en el disco en forma de una pista espiral compuesta por lo que se llaman pits (hoyos), que se crean en la base de policarbonato. La profundidad de cada pit es de aproximadamente 100 nm, y su anchura es de 500 nm. La longitud del pit va desde 850 nm hasta 3,5 µm. Los pits dispersan o absorben la luz, mientras que la base refleja. Así, el disco grabado es un excelente ejemplo de una rejilla de difracción reflectante.
El disco se lee mediante un rayo láser con una longitud de onda de 780 nm, que es emitido por un láser semiconductores. El principio de lectura consiste en registrar el cambio en la intensidad de la luz reflejada. Así, el rayo láser se enfoca en la capa de información, y el diámetro del punto de luz en este caso es de 1,2 µm. La señal máxima se registra entre los pits. En caso de que el rayo incida sobre un pit, se registra una menor intensidad de luz. Los cambios en la intensidad se convierten en una señal eléctrica, con la que trabaja el equipo.
Cómo se crea un disco
- La primera etapa consiste en preparar los datos para la producción en serie;
- La fotolitografía es la segunda etapa, es el proceso de creación del molde del disco. Primero se crea un disco de vidrio, sobre el que se aplica una capa de material fotosensible, en el que se graba la información. Este material altera sus propiedades físico-químicas bajo la acción de la luz;
- La grabación de datos se realiza utilizando un rayo láser. Aumentando la potencia del láser (cuando se necesita crear un píxel) se destruyen los enlaces químicos de las moléculas del material fotosensible, y este se solidifica;
- El fotosensibilizador se etching (de diferentes maneras, desde plasma hasta ácido), se eliminan de la matriz las áreas que no han sido afectadas por el láser;
- El disco se coloca en un baño galvánico, donde se deposita una capa de níquel sobre su superficie;
- Los discos se estampan mediante moldeo a presión, utilizando el disco de vidrio original como fuente;
- Luego se pulveriza metal sobre la capa informativa;
- En el lado externo se aplica un barniz protector, sobre el cual se imprime una imagen gráfica.
¿Y qué pasa con el CD-RW?
El CD-RW es una variante del disco compacto que apareció en 1997. El estándar se llamaba originalmente (CD-E, disco compacto regrabable).
Fue un verdadero avance en el campo de la grabación y el almacenamiento de información. Pues obtener un medio de información económico y de alta capacidad era el sueño de miles de ingenieros y usuarios. El CD-RW es similar en estructura y principio de funcionamiento a un CD normal, pero la capa de grabación es diferente: es una aleación especializada de calcogenuros. Generalmente se utiliza una aleación de plata-indio-antimonio-telurio. Al calentarse por encima de la temperatura de fusión, dicha aleación pasa del estado cristalino al amorfo.
La transición de fase en este caso es reversible, lo que constituye la base del proceso de reescritura. El grosor de la capa activa del disco es de solo 0,1 micras, por lo que el láser puede afectar fácilmente a la sustancia. El proceso de grabación ocurre cuando se expone al haz láser, la capa activa se convierte en un líquido (en las áreas donde el láser ha tenido efecto). Luego, el calor se difunde en el sustrato, y el líquido se convierte en un estado amorfo. Las secciones amorfas cambian en características como la permitividad dieléctrica, el coeficiente de reflexión y, en consecuencia, la intensidad de la luz reflejada. Esto contiene información sobre la grabación en el disco. La lectura se realiza mediante un láser de menor potencia, que no puede afectar a la capa activa. Durante la grabación, la capa activa se calienta hasta 200 grados Celsius, lo que le permite nuevamente realizar una transición de fase al estado cristalino.
El uso repetido de CD-RW provoca fatiga mecánica en la capa de trabajo. Por ello, los ingenieros que desarrollaron la tecnología utilizaron sustancias con un bajo coeficiente de acumulación de fatiga. Un CD-RW puede soportar alrededor de mil ciclos de reescritura.
¡DVD — aún más capacidad!
Los primeros DVD aparecieron en Japón en 1996 como respuesta a la demanda de usuarios y empresas que necesitaban soportes de mayor capacidad. Inicialmente, discos de alta capacidad fueron desarrollados por varias compañías simultáneamente. Surgieron dos direcciones independientes de desarrollo: Multimedia Compact Disc (Philips y Sony) y Super Disc (8 grandes corporaciones, incluyendo Toshiba y Time Warner). Poco después, ambas direcciones se fusionaron bajo la influencia de la corporación IBM, que convenció a sus socios de no repetir los eventos de la 'guerra de formatos', cuando se libró una batalla por la primacía entre los estándares de video de cassette 'Video Home System' y 'Betamax'.
La tecnología fue anunciada en septiembre de 1995, y en el mismo año los desarrolladores publicaron las especificaciones. El primer DVD grabador vio la luz en 1997.
Se logró aumentar la capacidad de grabación manteniendo el mismo tamaño mediante el uso de un láser rojo con una longitud de onda de 650 nm. El paso de la pista es, por tanto, dos veces menos que el de un CD, y es de 0,74 micras.
Blu-Ray — el medio óptico más moderno.
Otra variante de medio óptico con una densidad de almacenamiento de datos mucho más alta que la de un CD o DVD. El estándar fue desarrollado por un consorcio internacional llamado BDA. El primer prototipo apareció en octubre de 2000.
La tecnología implica el uso de un láser de ondas cortas (longitud de onda de 405 nm), de ahí proviene el nombre. Se eliminó la letra «e», ya que la expresión blue ray es de uso común en inglés y no puede ser patentada. El uso de un láser azul (azul-violeta) permitió reducir la pista a 0,32 µm, aumentando la densidad de almacenamiento de datos. La velocidad de lectura del medio se incrementó a 432 Mbit/s.
UDF — formato de disco universal
UDF es una especificación del formato del sistema de archivos que no depende del sistema operativo. Se desarrolló para almacenar archivos en medios ópticos, tanto CD como DVD y Blu-Ray. UDF no tiene limitaciones de 2 y 4 GB para los archivos grabados, por lo que este formato es ideal para discos de alta capacidad: DVD y Blu-Ray.
Discos ópticos e internet
Las empresas tecnológicas continúan mejorando los discos ópticos. De hecho, Sony y Panasonic lograron aumentar la capacidad de los medios ópticos a 3,3 TB ya en 2016. Además, según representantes de Sony, los discos mantienen su funcionalidad por hasta 100 años.
Sin embargo, todos los tipos de discos ópticos están perdiendo popularidad gradualmente: con el desarrollo de internet, los usuarios ya no sienten la necesidad de almacenar datos en discos. La información puede almacenarse en la nube, lo cual es mucho más conveniente (cuán seguro es eso es otra cuestión). Los CD ya no son tan populares como hace unos años, pero es poco probable que caigan en el olvido total (como ocurrió con los casetes de audio) — se seguirán utilizando para crear archivos de información importante para los negocios.
Si los discos ópticos de terabytes llegan a producción en serie, su uso será limitado: tal vez se utilizarán para distribuir películas en 4K y juegos modernos con un conjunto diverso de bonificaciones. Pero se utilizarán principalmente para crear copias de seguridad. Y si Sony dice la verdad sobre la conservación de datos durante un siglo, entonces los negocios utilizarán esta nueva tecnología de manera bastante activa.
Fuente: habr.com
