Introducción:

El origen de los discos compactos fue debido a la necesidad en el mercado del sonido, de un sistema de reproducción que reprodujera el sonido original una y otra vez sin perder la calidad de sonido. Los sistemas de grabación mecánica y magnética tenían el problema de que el cabezal o la aguja tenían un contacto directo con el material grabado, con lo que por rozamiento se iban deteriorando. Además era muy fácil que algún factor externo los rayara o desmagnetizara. Es por eso que se inventó el CD, que acababan con el problema de la fricción (es un haz de luz y no un cabezal el que toca la superficie del disco, y además para solucionar los errores provocados por factores externos tienen algoritmos de corrección de errores).

¿Por qué redondo?

Que los CD’s sean redondos no es por casualidad, la ventaja de este sistema es obvia, Las cintas de audio tienen que pasar toda la grabación para llegar a la siguiente, y la velocidad de rotación no puede ser muy elevada porque podría estropear o romper la cinta, esto pasa de igual manera en las cintas de vídeo. Por ello, frente a ése sistema de obtención de datos secuencial, el CD se divide en pistas.

¿Que es un disco compacto?

 

Un CD es un disco hecho de un material plástico llamado policarbonato, en el que se ha hecho pozos (agujeros) siguiendo una especie de circuito en espiral, y sobre el cual se han aplicado lacas y plásticos protectores para reducir la posibilidad de que alguno de estos pozos se llene o se creen nuevos. En un disco de 74 min. la longitud total del surco sobrepasa los 5 kilómetros, y su reproducción implica más de 20,000 revoluciones del disco. Todos los discos compactos de audio deben girar con una rapidez lineal constante (1.3 m/s). Esto significa que, en cada segundo, el lector explora un tramo cuya longitud es de 1.3 metros.

Corte transversal de un disco compacto. La parte de arriba es en la que se puede escribir o imprimir la etiqueta, sobre una capa de acrílico. Después va lo que es la información que está codificada sobre una placa de aluminio reflectante, después va la capa protectora de policarbonato, que es la cara por la que lee el lector de CD.

Existen dos anillos o guías, uno interno y otro externo. La guía interna contiene la tabla de contenidos del disco (lead in), y permite al láser sincronizarse y saber el contenido de información de audio o los datos antes de proceder a su lectura. La longitud de la guía interna depende de las dimensiones de la tabla de contenidos (que puede almacenar hasta 99 pistas de audio 33mm). A continuación viene la información del CD, capaz de almacenar hasta unos 76 min. de audio y 99 pistas como máximo. Finalmente se encuentra la guía externa (lead out), que marca el fin de los datos (1 mm de ancho).

¿Qué es un lector de disco compacto?

El lector de discos compactos está compuesto de:

1. 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 fotoreceptor (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.

2. Un motor que hace girar el disco compacto, y otro mueve el cabezal a lo ancho del disco. Con estos dos mecanismos tenemos acceso a todo el disco. El motor se encarga del CLV (constant linear velocity), 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.

3. Un DAC, en el caso de los cd-audio, y en casi todos los cd-roms. DAC es Digital to Analogical converter. Es decir un convertidor de señal digital a señal analógica, la cual es enviada a los altavoces.

Pasos:

1.Un haz de luz coherente (láser) es emitido por un diodo de infrarrojos hacia un espejo 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 (PIT) (que es como se ven los agujeros desde abajo, ver creación del CD) es igual en todos y está seleccionada con mucho cuidado, para que sea justo ¼ de la longitud de onda del láser en el policarbonato.

La idea aquí es que la luz que llega al llano (parte dos de la gráfica) 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, como se puede ver en la primera parte de la figura la señal rebota con la misma fase y período pero en dirección contraria. Esto hace que se cumpla una propiedad de la optico-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 fotoreceptor, se destruye a sí misma

Se da el valor 0 a toda sucesión de salientes (PIT) o no salientes (LAND) mientras que el 1 es cuando se produce un cambio de superficie (PIT - LAND o LAND - PIT)

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 nuestro detector decidirá si el punto señalado por el puntero se corresponde con un cero o un uno.

Formatos de corrección de errores:

Una de las ventajas respecto a otros sistemas de grabación anteriores, es que el CD incluye un campo de corrección de errores a cada trama de sonido. Algunos de los sistemas utilizados son (de forma descriptiva):

• Bits de paridad: ya conocido por nosotros.

• Intercalación o entrelazado: tras pérdida de datos, intentar reordenar lo que no se ha perdido, y asumir que se ha perdido "algo".

• Silenciando:  cuando hay demasiado error baja el volumen

• modulación de ocho a catorce bits (EFM, Eight-to-fourteen-bit modulation): utilizado para reducir los errores de lectura causados por transiciones repetitivas de 0 y 1’s. Realmente no es una modulación sino una sustitución ya que sustituimos cadenas de 8 bits por otras de 14 bits que según unas tablas se corresponden a ese número de 8 bits con el mismo valor.

El DVD

Características físicas

Un disco DVD es similar en sus dimensiones a la de los actuales CD’s pero en su interior puede albergar una película al completo con sonido digital multicanal, o bien muchas horas de música en alta fidelidad, así como bastantes GB’s de datos. El objetivo de este nuevo formato es sustituir el CD de música el CD-ROM y la cinta VHS para el vídeo doméstico.

un disco DVD mantiene unas dimensiones exactas a las del CD mismo diámetro (120mm) y mismo grosor (1’2mm), pero como ha nadie se le puede escapar dentro de él algo ha cambiado, el único substrato de policarbonato del CD ha sido sustituido por dos substratos de 0’6mm, por lo que se hablará de discos con dos capas por cara, además se llegará ha utilizarse las dos caras de un disco.

Más diferencias, las huellas (pits) de los datos en un DVD están separadas 0’74µm frente a los 1’6 µm de un CD, así mismo las pistas se juntan pasando de los 0’83µm a los 0’4µm. Estas medidas más reducidas han sido posible gracias a la introducción de un nuevo láser lector cuya longitud de onda oscilará entre los valores 635nm y 650nm frente a los típicos 782nm de un láser de CD convencional.

El paso siguiente es establecer la relación en un DVD de dos capas, es un proceso complicado pero bastante lógico, el primer substrato es puesto con una capa de aluminio opaco, al igual que en un CD, pero al que se le añade un segundo substrato caracterizado por ser un molde semireflectivo (transparente). Para que el láser pueda leer ambas capas solo se debe reenfocar el láser (la onda), una vez leída la capa más cercana al láser (semireflectiva) se reenfoca para leer la segunda capa (más profunda) hasta "golpear" con el aluminio. Una memoria de trama se encargará de evitar cualquier fluctuación de los datos leídos. Convirtiéndose el DVD de una cara y dos capas en un dispositivo de 8’5GB de capacidad. Máxima capacidad 17GB (dos caras).

La salida máxima de un DVD con audio, vídeo e información auxiliar es de 10’08Mbps (Megabits por segundo), siendo el promedio de 4’692Mbps. Un CD de audio tiene una salida fija de 1’41Mbps.

Un nuevo soporte para el futuro: El Blue Ray Disc

La tecnología no para, y si pensábamos que con el DVD habíamos llegado a lo más alto de capacidad de almacenamiento óptica, las grandes multinacionales electrónicas nos dejan claro que no ha hecho más que empezar. Se ha concebido un soporte óptico conocido como Blu Ray Disc, que es capaz de almacenar mucha más información que el DVD.

Sin embargo, dicho estándar no las tiene todas consigo, pues otras compañías como Toshiba, Memory-Tech, NEC y Sanyo Electric están trabajando en otra modalidad del mismo tipo de soporte, el  HD-DVD. En la Blu-ray Disc Association participan algunas de las principales compañías de electrónica de consumo doméstico en el mundo, así como empresas líderes en la industria de la computación y algunos estudios cinematográficos, como Panasonic, Dell, Pioneer, HP, Samsung, Hitachi, Sharp, LGE, Sony, Mitsubishi, TDK, Panasonic, Philips, TDK y Thomson, entre otras.

El nuevo estándar de discos ópticos incidirá positivamente en el desarrollo de más avanzados sistemas e grabación, reproducción e incrementará el volumen de almacenamiento de información en computadoras PC. La introducción del BD impulsará el desarrollo de nuevos sistemas de grabación, reproducción y la incorporación de discos duros con mayor capacidad de almacenamiento.

Mientras que las tecnologías ópticas actuales de disco tales como DVD, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW y Dvd-RAM utilizan un laser rojo para leer y para escribir datos, el nuevo formato utiliza un laser azul. La ventaja de usar un laser azul es que tiene una longitud de onda más corta (nanómetro 405) que un laser rojo (nanómetro 650), lo que significa que es posible enfocar el rayo laser con mayor precisión. Esto permite que los datos sean almacenados más firmemente en el disco y permite que quepan mas datos sobre una parte mas pequeña del disco. A pesar de el diverso tipo de lasers usados, los discos Bue-ray pueden ser compatibles con las tecnologías actuales de laser-rojo y permitir al aparato la lectura de CDs y de DVDs.

El Blu-ray Disc fue concebido como el dispositivo de almacenamiento de información digital que afirmará la perfecta convergencia digital entre PCs y equipos CE. El formato regrabable de Blu-ray Disc (BD-RE) ha empezado a circular en el mercado. Las modalidades “play-only format” (BD-ROM) y “write-once format” (BD-R) pronto serán introducidas.

El BD fue concebido para responder a las exigentes necesidades de almacenamiento de información que hoy es posible advertir en la industria de la televisión, el entretenimiento digital e Internet de banda ancha. Sony Computer Entertainment Inc., oficialmente dio a conocer la adopción del BD en el Playstation de nueva generación.

Se espera que el Blue-ray substituya a VCRs y la tecnología actual de DVD dentro de algunos años. El formato es también probable que se convierta en un estándar para el almacenamiento de datos del PC y de las peliculas de alta definición

El disco holográfico de 1 Terabyte: el HVD

En la base del disco HVD (Holografic Versatile Disc) está el uso de la tecnología holográfica que está desarrollando la empresa japonesa Optware. En realidad se trata de un viejo sueño de la industria, al que incluso se le ha puesto fecha en alguna ocasión -se dice, se rumorea que el 1 de enero de 2007 estará en las tiendas, quizás antes-. De hecho, las compañías del sector llevan metidas en el tema desde que el DVD salió al mercado.

Se trata de un disco de tamaño idéntico a un DVD que almacena la información en varias capas transparentes con la ayuda de dos láseres, uno verde y otro rojo. Para que se hagan una idea de la capacidad del invento, un disco HVD podría almacenar más de 200 películas DVD estándar y transferir los datos a una velocidad de 1Gbps, es decir, 40 veces más rápido que un DVD