I dischi ottici compatte sono stati resi disponibili al pubblico nel 1982, ma il prototipo è stato presentato addirittura prima, nel 1979. Inizialmente, i compact disc venivano sviluppati come un'alternativa ai dischi in vinile, rappresentando un supporto più qualitativo e affidabile. Si ritiene che i dischi laser siano il risultato del lavoro congiunto di team di due corporation tecnologiche: la giapponese Sony e l'olandese Philips.
La tecnologia di base dei "laser freddi", che ha reso possibile l'emergere dei dischi laser, è stata sviluppata dagli scienziati sovietici e . Per la loro invenzione, sono stati premiati con il Premio Nobel. Successivamente, la tecnologia si è evoluta e negli anni '70 la Philips ha sviluppato un metodo di registrazione dei compact disc, che ha dato inizio ai CD. Inizialmente, gli ingegneri dell'azienda hanno creato l'ALP (audio long play) come un'alternativa ai dischi in vinile.
Il diametro dei dischi ALP era di circa 30 centimetri. Poco dopo, gli ingegneri hanno ridotto il diametro dei dischi, con un tempo di riproduzione ridotto a 1 ora. I dischi laser e il dispositivo di riproduzione per essi sono stati da Philips nel 1979. Dopo ciò, l'azienda ha cominciato a cercare un partner per continuare a lavorare al progetto: la tecnologia veniva vista dagli sviluppatori come internazionale, e svilupparla al livello necessario e popolarizzarla da sola era difficile.
L'inizio di tutto
La direzione ha deciso di provare a stabilire contatti con aziende tecnologiche giapponesi, all'epoca il Giappone era all'avanguardia nelle tecnologie hi-end. A tal fine, delegati della Philips sono stati inviati nel paese e sono riusciti a incontrare il presidente della Sony, che si è mostrato interessato alla tecnologia.
Quasi subito è stato Il team di ingegneri Philips-Sony ha sviluppato le prime specifiche della tecnologia. Il vicepresidente di Sony ha insistito per aumentare la capacità del disco; voleva che il compact potesse contenere la Nona Sinfonia di Beethoven, motivo per cui la capacità del disco è stata ampliata da 1 ora a 74 minuti (c'è anche chi sostiene che sia solo una bella storia di marketing). La quantità di dati che possono essere memorizzati su un disco di questo tipo è di 640 MB. Gli ingegneri hanno sviluppato anche i parametri di qualità del suono. Ad esempio, la frequenza di campionamento dei segnali stereo era fissata a 44,1 kHz (per un canale 22,05 kHz) con una risoluzione di 16 bit. Così è nato lo standard Red Book.
Il nome della nuova tecnologia non è emerso all'improvviso: è stato scelto tra diverse opzioni, tra cui Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Alla fine, gli sviluppatori hanno combinato due nomi, dando vita al compatto ibrido Compact Disc. Non è da meno il fatto che questo nome sia stato scelto anche a causa della crescente popolarità delle audiocassette (tecnologia ).
Philips e Sony hanno avuto anche un ruolo fondamentale nello sviluppo delle specifiche dei primi compact disc digitali, noti come Yellow Book o CD-ROM. La nuova specifica ha reso possibile memorizzare su dischi non solo audio, ma anche dati testuali e grafici. Il tipo di disco veniva identificato automaticamente durante la lettura dell'intestazione. Il problema era che il compact disc conforme allo standard Yellow Book poteva funzionare solo con uno specifico tipo di unità di archiviazione, che non erano universali.
Il 17 agosto 1982, presso la fabbrica Philips nella città tedesca di Langenhagen, è stato prodotto il primo CD. Su di esso è stato registrato l'album del gruppo ABBA. Vale la pena notare che il rivestimento laccato dei primi dischi non era di ottima qualità, quindi i clienti spesso li rovinavano. Col passare del tempo la qualità dei dischi è migliorata. Per i primi anni, sono stati utilizzati esclusivamente in apparecchi hi-fi, fungendo da sostituti per i dischi in vinile e le cassette.
A partire dal 2000, sono apparsi sul mercato dischi da 700 MB, che permettevano di registrare audio con una durata totale fino a 80 minuti. Hanno completamente sostituito sul mercato i dischi da 650 MB. Ci sono anche supporti da 800 MB, ma non erano compatibili con tutti i lettori, quindi tali dischi non hanno ottenuto una diffusione particolare. L'aumento dello spazio disponibile per l'archiviazione dei dati è stato possibile grazie alla riduzione della distanza tra le tracce. Ad esempio, per i dischi da 650 MB, la distanza tra le tracce è di 1,7 micrometri, mentre per i dischi da 800 MB questo valore è stato ridotto a 1,5 micrometri. Inoltre, la velocità dei primi è di 1,41 m/s, mentre dei secondi è di 1,39 m/s.
Come funziona
Il disco è composto da più strati. Il supporto è in policarbonato, ha uno spessore di 1,2 mm e un diametro di 120 mm. Sul supporto è posizionato un ulteriore strato — il metallo (che può essere oro, argento o, più frequentemente, alluminio). Successivamente, lo strato metallico è protetto da uno strato di vernice, su cui viene applicata la grafica. Il supporto protegge in modo sicuro lo strato metallico, quindi graffi molto profondi ostacolano la lettura. Il diametro del foro nel disco è di 15 mm.
Il formato di archiviazione dei dati per i dischi — (di cui si parlava sopra). Gli errori durante la lettura vengono corretti tramite il codice di Reed-Solomon, quindi graffi leggeri non riducono la leggibilità del disco.
I dati sul disco vengono registrati sotto forma di una traccia a spirale composta da cosiddetti pit (incavi), che vengono stampati nella base in policarbonato. La profondità di ogni pit è di circa 100 nm, la larghezza è di 500 nm. La lunghezza del pit varia da 850 nm a 3,5 micrometri. I pit diffondono o assorbono la luce, mentre il supporto riflette. Pertanto, il disco registrato è un ottimo esempio di reticolo di diffrazione riflettente.
Il disco viene letto tramite un raggio laser con una lunghezza d'onda di 780 nm, emesso da un laser a semiconduttore. Il principio di lettura consiste nella registrazione della variazione dell'intensità della luce riflessa. Così, il raggio laser si concentra sullo strato informativo, il diametro del punto luminoso in questo caso è di 1,2 micrometri. Il segnale massimo viene registrato tra i pit. Se il raggio colpisce un pit, viene registrata un'intensità di luce inferiore. Le variazioni di intensità vengono convertite in un segnale elettrico, con cui opera l'apparecchiatura.
Come viene creato un disco
- La prima fase consiste nella preparazione dei dati per il lancio in serie;
- La fotolitografia è la seconda fase, ed è il processo di creazione dello stampo del disco. Inizialmente viene creato un disco di vetro, sul quale viene applicato uno strato di materiale fotoreattivo, su cui viene registrata l'informazione. Il materiale modifica le proprietà chimico-fisiche sotto l'azione della luce;
- La registrazione dei dati avviene utilizzando un raggio laser. Aumentando la potenza del laser (quando è necessario creare un pit), i legami chimici delle molecole del materiale fotoreattivo si rompono e esso si solidifica;
- Il fotoregolatore viene inciso (in vari modi, dalla plasma all'acido), rimuovendo dalla matrice le aree non colpite dall'azione del laser;
- Il disco viene immerso in una vasca galvanica, dove viene depositato uno strato di nichel sulla sua superficie;
- I dischi vengono stampati mediante pressofusione, utilizzando come origine il disco di vetro iniziale;
- Successivamente, si vaporizza un metallo sullo strato informativo;
- Sulla parte esterna viene applicato un rivestimento protettivo, su cui si applica poi l'immagine grafica.
E per quanto riguarda i CD-RW?
Il CD-RW è una varietà di disco compatto, apparso nel 1997. Inizialmente, il suo standard era denominato (CD-E, disco compatto riscrivibile).
È stata una vera innovazione nel campo della registrazione e della memorizzazione delle informazioni. Infatti, ottenere un supporto informatico economico e capiente era il sogno di migliaia di ingegneri e utenti. Il CD-RW è simile nella struttura e nel principio di azione a un CD normale, ma lo strato di registrazione è differente: si tratta di una lega specializzata di calcolgenidi. Spesso si utilizza una lega di argento-indio-antimonio-tellururo. Riscaldando sopra la temperatura di fusione, questa lega passa dallo stato cristallino a quello amorfo.
La transizione di fase in questo caso è reversibile, il che costituisce la base per il processo di riscrittura. Lo spessore dello strato attivo del disco è di soli 0,1 µm, il che significa che il laser può facilmente influenzare la sostanza. Il processo di scrittura avviene sotto l'azione di un raggio laser, lo strato attivo in questo caso passa in uno stato di fusione (le aree su cui ha agito il laser). Successivamente, il calore diffonde nel substrato e la fusione si trasforma in uno stato amorfo. Negli segmenti amorfi cambiano caratteristiche come la permittività dielettrica, il coefficiente di riflessione e, di conseguenza, l'intensità della luce riflessa. Questa porta l'informazione relativa alla scrittura sul disco. La lettura avviene mediante un laser di minore potenza, che non può influenzare lo strato attivo. Durante la scrittura, lo strato attivo viene riscaldato a 200 gradi Celsius, il che gli consente di effettuare nuovamente la transizione di fase in uno stato cristallino.
L'uso ripetuto dei CD-RW porta all'affaticamento meccanico dello strato di lavoro. Pertanto, gli ingegneri che hanno sviluppato la tecnologia hanno utilizzato sostanze con un basso coefficiente di accumulo di fatica. I CD-RW possono sopportare circa mille cicli di riscrittura.
DVD - ancora più capacità!
I primi DVD sono apparsi in Giappone nel 1996, come risposta alla domanda di utenti e aziende che necessitavano di supporti sempre più capienti. Inizialmente, i dischi ad alta capacità sono stati sviluppati da diverse aziende. Si sono sviluppate due linee di sviluppo indipendenti: Multimedia Compact Disc (Philips e Sony) e Super Disc (8 grandi corporazioni, tra cui Toshiba e Time Warner). Poco dopo, entrambe le linee si sono fuse in una sotto l'influenza della corporazione IBM. Questa ha convinto i partner a non ripetere gli eventi dei tempi della “guerra dei formati”, quando si combatteva per la priorità tra gli standard delle videocassette “Video Home System” e “Betamax”.
La tecnologia è stata annunciata nel settembre del 1995, nello stesso anno gli sviluppatori hanno pubblicato le specifiche. Il primo lettore DVD registrabile è stato presentato nel 1997.
Aumentare la capacità di registrazione mantenendo le stesse dimensioni è stato possibile grazie all'uso di un laser rosso con una lunghezza d'onda di 650 nm. Il passo della traccia è quindi due volte più piccolo di quello del CD e ammonta a 0,74 µm.
Blu-Ray - il supporto ottico più moderno
Un'altra tipologia di supporto ottico con una densità di registrazione dei dati molto più alta rispetto a CD o DVD. Lo standard è stato sviluppato da un consorzio internazionale chiamato BDA. Il primo prototipo è apparso nell'ottobre del 2000.
La tecnologia prevede l'uso di un laser a onde corte (lunghezza d'onda 405 nm), da cui deriva il nome. La lettera 'e' è stata rimossa poiché l'espressione blue ray è di uso comune nell'inglese e non può essere brevettata. L'uso del laser blu (blu-viola) ha permesso di ridurre la larghezza della traccia a 0,32 µm, aumentando così la densità di registrazione dei dati. La velocità di lettura del supporto è stata aumentata a 432 Mbit/s.
UDF — formato disco universale
UDF è una specifica del formato del file system che non dipende dal sistema operativo. È stata sviluppata per la memorizzazione di file su supporti ottici, sia CD che DVD e Blu-Ray. UDF non ha limitazioni di 2 e 4 GB per i file scritti, rendendolo ideale per dischi di alta capacità, come DVD e Blu-Ray.
Dischi ottici e internet
Le aziende tecnologiche continuano a perfezionare i dischi ottici. Così, Sony e Panasonic già nel 2016 sono riuscite ad aumentare la capacità dei supporti ottici fino a 3,3 TB. Inoltre, la durata dei dischi, secondo i rappresentanti di Sony, potrebbe arrivare fino a 100 anni.
Tuttavia, tutti i tipi di dischi ottici stanno gradualmente perdendo popolarità: con lo sviluppo di internet, gli utenti meno necessitano di accumulare dati su dischi. Le informazioni possono essere archiviate nel cloud, molto più comodamente (sebbene la sicurezza sia un'altra questione). I CD non sono più così popolari come alcuni anni fa, ma un completo oblio (come nel caso delle cassette audio) probabilmente non li attende: continueranno ad essere utilizzati per creare archivi di informazioni importanti per il business.
Se i dischi ottici da un terabyte andranno in produzione, il loro utilizzo sarà limitato: potrebbero essere utilizzati per distribuire film in 4K e giochi moderni con vari bonus. Ma saranno utilizzati soprattutto per creare backup. E se in Sony dicono la verità sulla durata secolare dei dati registrati, il business utilizzerà questa nuova tecnologia in modo molto attivo.
Fonte: habr.com
