Discurile compacte optice au apărut pentru prima dată în 1982, prototipul avându-și originea chiar mai devreme — în 1979. Inițial, compacturile au fost concepute ca o alternativă la discurile din vinil, fiind un suport mai de calitate și mai fiabil. Se consideră că discurile laser sunt rezultatul colaborării echipelor a două corporații tehnologice — japoneza Sony și olandeză Philips.
Totuși, tehnologia de bază a «laserilor reci», care a făcut posibilă apariția discurilor laser, a fost dezvoltată de savanți sovietici și . Pentru invenția lor, au fost distinse cu Premiul Nobel. Ulterior, tehnologia a evoluat, iar în anii '70, Philips a dezvoltat o metodă de înregistrare a discurilor compacte, ceea ce a dus la nașterea CD-ului. Inițial, inginerii companiei au creat ALP (audio long play) ca alternativă la discurile din vinil.
Diametrul discurilor ALP era de aproximativ 30 de centimetri. La scurt timp, inginerii au redus diametrul discurilor, iar timpul de redare a scăzut la 1 oră. Discurile laser și dispozitivul de redare pentru acestea au fost de Philips în 1979. După aceea, compania a început să caute un partener pentru continuarea lucrărilor la proiect — tehnologia era văzută de dezvoltatori ca fiind internațională, iar dezvoltarea și popularizarea acesteia pe cont propriu era o provocare.
Începutul totului
Conducerea a decis să încerce să stabilească contacte cu companii tehnologice din Japonia, iar în acea perioadă, această țară era în fruntea tehnologiilor hi-end. În acest scop, delegați Philips au mers în țară, reușind să se întâlnească cu președintele Sony, care s-a arătat interesat de tehnologie.
Aproape imediat a fost Echipa de ingineri Philips-Sony a fost responsabilă pentru elaborarea primelor specificații ale tehnologiei. Vicepreședintele Sony a insistat asupra creșterii capacității discului, dorind ca acesta să poată găzdui a noua simfonie a lui Beethoven, fapt pentru care capacitatea discului a fost extinsă de la 1 oră la 74 de minute (există și opinia că aceasta a fost doar o poveste de marketing frumoasă). Capacitatea de stocare a unui astfel de disc a fost de 640 MB. Inginerii au elaborat și parametrii calității sunetului. De exemplu, frecvența de eșantionare a semnalelor stereo a fost reglementată la 44,1 kHz (pentru un canal 22,05 kHz) cu o rezoluție de 16 biți. Așa a apărut standardul Red Book.
Numele noii tehnologii nu a apărut din senin — a fost ales dintre mai multe variante, inclusiv Minirack, Mini Disc, Compact Rack. În final, dezvoltatorii au combinat două denumiri, obținând hibridul Compact Disc. Nu în ultimul rând, acest nume a fost ales datorită popularității în creștere a casetelor audio (tehnologia ).
Philips și Sony au jucat de asemenea un rol esențial în dezvoltarea specificației primelor cd-uri compacte digitale, cunoscută sub numele de Yellow Book sau CD-ROM. Noua specificație a făcut posibilă stocarea pe discuri nu doar a datelor audio, ci și a celor textuale și grafice. Tipul de disc era determinat în mod automat la citirea antetului. Problema era că un disc compact, conform standardului Yellow Book, putea funcționa doar cu un anumit tip de unități de stocare, care nu erau universale.
Pe 17 august 1982, la fabrica Philips din orașul german Langenhagen, a fost lansat primul CD. Pe acesta a fost înregistrat albumul al trupei ABBA. Este de menționat că stratul de lac al primelor discuri nu era de foarte bună calitate, astfel că cumpărătorii de CD-uri le deteriorau frecvent. Pe parcursul timpului, calitatea discurilor a fost îmbunătățită. Primele câțiva ani, acestea au fost utilizate exclusiv în echipamente hi-fi, fiind folosite ca o înlocuire a vinilurilor și casetelor.
Începând cu anul 2000, pe piață au început să apară discuri cu o capacitate de 700 MB, care permiteau înregistrarea audio cu o durată totală de până la 80 de minute. Acestea au înlocuit complet discurile de 650 MB. Există, de asemenea, suporturi cu o capacitate de 800 MB, dar acestea nu erau compatibile cu toate unitățile de citire, astfel încât aceste discuri nu au avut o răspândire semnificativă. Creșterea capacității de stocare a fost realizată prin reducerea distanței dintre piste. De exemplu, la discurile cu o capacitate de 650 MB, distanța dintre piste este de 1,7 µm, iar la discurile de 800 MB acest indicator a fost redus la 1,5 µm. De asemenea, viteza primelor este de 1,41 m/s, iar la cele din urmă este de 1,39 m/s.
Cum funcționează
Discul este compus din mai multe straturi. Stratul de bază este din policarbonat, având o grosime de 1,2 mm și un diametru de 120 mm. Pe acest strat se află un alt strat - metal (poate fi aur, argint sau, cel mai frecvent, aluminiu). Apoi, stratul de metal este protejat cu un lac, pe care se aplică grafică. Stratul de bază protejează bine stratul metalic, astfel încât zgârieturile profunde îngreunează citirea. Diametrul orificiului din disc este de 15 mm.
Formatul de stocare a datelor pentru discuri - (despre care s-a spus mai sus). Erorile de citire sunt corectate cu ajutorul codului Reed-Solomon, astfel că zgârieturile ușoare nu diminuează lizibilitatea discului.
Datele sunt înregistrate pe disc sub formă de pistă spiralească din așa-numitele pits (depresiuni), care sunt create în baza de policarbonat. Adâncimea fiecărui pit este de aproximativ 100 nm, iar lățimea este de 500 nm. Lungimea pitului variază între 850 nm și 3,5 µm. Pits dispersează sau absorb lumina, în timp ce baza o reflectă. Astfel, discul înregistrat este un exemplu excelent de rețea difractivă reflectantă.
Discul este citit cu ajutorul unui fascicul laser cu o lungime de undă de 780 nm, emis de un laser semiconductiv. Principiul citirii constă în înregistrarea schimbării intensității luminii reflectate. Astfel, fasciculul laser se concentrează pe stratul informațional, iar diametrul petei de lumină în acest caz este de 1,2 µm. Semnalul maxim este înregistrat între pits. În cazul în care fasciculul cade pe un pit, se înregistrează o intensitate mai mică a luminii. Schimbările de intensitate sunt transformate într-un semnal electric, cu care lucrează aparatura.
Cum se creează un disc
- Prima etapă constă în pregătirea datelor pentru lansarea în serie;
- Fotolitografia este a doua etapă, un proces de creare a matriței discului. Mai întâi se creează un disc din sticlă, pe care se aplică un strat de material fotoresistiv, iar informația este înregistrată pe acesta. Materialul își schimbă proprietățile fizico-chimice sub acțiunea luminii;
- Înregistrarea datelor se realizează cu ajutorul unui fascicul laser. La creșterea puterii laserului (când trebuie creat un pit), legăturile chimice ale moleculelor materialului fotoresistiv sunt distruse, iar acesta se solidifică;
- Fotoresistul este atacat (prin diverse metode, de la plasme la acizi), iar zonele neafectate de laser sunt îndepărtate de pe matrice;
- Discul este plasat într-o baie galvanică, unde pe suprafața sa se depune un strat de nichel;
- Discurile sunt presate prin turnare sub presiune, iar ca sursă se folosește discul original din sticlă;
- Apoi, pe stratul informativ se pulverizează metal;
- Pe partea exterioară se aplică un lac protector, pe care se aplică ulterior o imagine grafică.
Și ce zici despre CD-RW?
CD-RW reprezintă un tip de compact disc care a apărut în 1997. Inițial, standardul se numea (CD-E, disc compact ștergabil).
A fost o adevărată revoluție în domeniul înregistrării și stocării informațiilor. Obținerea unui suport de informație ieftin și capacitat era visul a mii de ingineri și utilizatori. CD-RW are o structură și un principiu de funcționare similar cu cele ale unui CD obișnuit, însă stratul de scriere este diferit — este un aliaj specializat de chalcogenide. Cel mai frecvent se folosește aliaje de argint-indiu-antimoniu-telur. La încălzirea peste temperatura de topire, acest aliaj trece din stare cristalină în starea amorfă.
Tranziția de fază în acest caz este reversibilă, ceea ce este esențial pentru procesul de scriere. Grosimea stratului activ al discului este de doar 0,1 µm, astfel încât laserul poate acționa cu ușurință asupra substanței. Procesul de scriere are loc sub acțiunea unui fascicul laser, stratul activ trecând în stare de topire (zona afectată de laser). Apoi, căldura difuzează în substrat, iar topitura trece într-o stare amorfă. Segmentele amorfe își schimbă caracteristici precum permitivitatea dielectrică, coeficientul de reflexie și, prin urmare, intensitatea luminii reflectate. Acestea conțin informațiile scrise pe disc. Citirea se efectuează cu un laser de putere mai mică, care nu poate afecta stratul activ. La scriere, stratul activ se încălzește până la 200 de grade Celsius, permitându-i să revină la starea cristalină.
Utilizarea repetată a CD-RW duce la oboseala mecanică a stratului de lucru. Prin urmare, inginerii care au dezvoltat tehnologia au folosit substanțe cu un coeficient scăzut de acumulare a oboselii. CD-RW poate suporta aproximativ o mie de cicluri de reînregistrare.
DVD — și mai multă capacitate!
Primele DVD-uri au apărut în Japonia în 1996, ca răspuns la cerințele utilizatorilor și ale afacerilor care aveau nevoie de medii de stocare din ce în ce mai mari. Inițial, discurile de mare capacitate au fost dezvoltate de mai multe companii. Au apărut două direcții independente de dezvoltare: Multimedia Compact Disc (Philips și Sony) și Super Disc (8 mari corporații, inclusiv Toshiba și Time Warner). Puțin mai târziu, cele două direcții s-au unit sub influența corporației IBM, care a convins partenerii să nu repete evenimentele din „războiul formatelor”, când a avut loc lupta pentru previzibilitate între standardele casetelor video „Video Home System” și „Betamax”.
Tehnologia a fost anunțată în septembrie 1995, iar în același an dezvoltatorii au publicat specificațiile. Prima unitate DVD scriitor a fost lansată în 1997.
Cele mai mari capacități de înregistrare au fost obținute păstrând dimensiunile anterioare prin utilizarea unui laser roșu cu o lungime de undă de 650 nm. Pasul pistei este de două ori mai mic decât cel al CD-ului, măsurând 0,74 µm.
Blu-Ray — cel mai modern mediu optic
O altă variantă de suport optic cu o densitate de înregistrare a datelor mult mai mare decât CD sau DVD. Standardul a fost dezvoltat de un consorțiu internațional, BDA. Primul prototip a apărut în octombrie 2000.
Tehnologia presupune utilizarea unui laser cu unde scurte (lungimea de undă 405 nm), de unde provine și numele. Litera „e” a fost eliminată, deoarece expresia blue ray este de uz comun în limba engleză și nu poate fi brevetată. Utilizarea laserului albastru (violet) a permis restrângerea pistei la 0,32 μm, sporind densitatea de înregistrare a datelor. Viteza de citire a suportului a fost crescută la 432 Mbit/s.
UDF — format universal de disc
UDF este o specificație a formatului sistemului de fișiere care nu depinde de sistemul de operare. A fost dezvoltat pentru stocarea fișierelor pe suporturi optice — atât CD, cât și DVD și Blu-Ray. UDF nu are limitările de 2 și 4 GB pentru fișierele scrise, ceea ce face că acest format să fie perfect pentru discuri de capacitate mare — DVD și Blu-Ray.
Discuri optice și internet
Companiile tehnologice continuă să perfecționeze discurile optice. De exemplu, Sony și Panasonic încă din 2016 au reușit să crească capacitatea suporturilor optice la 3,3 TB. În plus, funcționalitatea discurilor se menține, conform reprezentanților Sony, timp de până la 100 de ani.
Cu toate acestea, toate tipurile de discuri optice își pierd treptat popularitatea — odată cu dezvoltarea internetului, cerința utilizatorilor de a stoca date pe discuri dispare. Informațiile pot fi stocate în cloud, ceea ce este mult mai convenabil (cât de sigur este acesta — este o altă întrebare). CD-urile nu mai sunt la fel de populare ca acum câțiva ani, dar uitarea completă (așa cum s-a întâmplat cu casetele audio) le va ocoli, cel mai probabil — vor fi folosite pentru a crea arhive ale informațiilor importante pentru afaceri.
Dacă discurile optice de terabyte vor ajunge în producție, aplicarea lor va fi limitată — poate vor fi folosite pentru distribuirea filmelor în 4K și pentru jocuri moderne cu o varietate de bonusuri. Însă, cel mai activ vor fi utilizate pentru a crea backup-uri. Și, dacă Sony spune adevărul despre conservarea datelor timp de un secol, afacerea va folosi noua tehnologie destul de activ.
Sursa: habr.com
