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CD ROM
¿Qué es el CD ROM?
El CD ROM constituye una innovación radical dentro de la tecnología del almacenamiento de información. Es un nuevo medio de edición, el centro de una nueva generación de aplicaciones para la computadora y un instrumento educativo de potencia hasta ahora inimaginable. Es el primer dispositivo practico que permite a casi cualquier empresa confeccionar y vender, y a cualquier usuario comprar y usar directamente bases de datos digitales de gran volumen.
"En un disco CD ROM caben 550 megabytes de datos digitales, que se conservan con una precisión y una seguridad comparables a las de los mejores periféricos de computadora. Esa capacidad es suficiente para almacenar:
El contenido de ciento cincuenta mil paginas impresas (alrededor de doscientos cincuenta libros de buen tamaño).
Imágenes nítidas de quince mil documentos comerciales (dos archivadores grandes).
El contenido de mil doscientos diskettes flexibles de 5.25 pulgadas.
Una imagen nítida en color y diez segundos de narración por cada uno de los tres mil segmentos de un programa educativo de consulta (casi ocho horas de contenido).
Grandes cantidades de cualquier otra cosa representable en forma digital, o cualquier combinación de todas mencionadas."
"Pero la capacidad no es más que el principio. Cualquier elemento de esa masa de información puede localizarse en no más de un segundo. La recuperación puede hacerse con cualquier programa de computadora, desde un sistema de gestión de base de datos hasta un procesador de textos. En el mismo disco hay sitio de sobra para una base de datos y para los índices de búsqueda necesarios.
Pese a sus extraordinarias cualidades, el CD ROM no es todavía el medio de almacenamiento universal capaz de reemplazar a todos los demás. En casi todos los sistemas reales, el CD ROM necesita el apoyo familiar de discos magnéticos, la memoria RAM y del procesador."
"Una limitación importante del CD ROM deriva del hecho de que sólo puede leerse. Se presta, pues, a la grabación de bases de datos invariables o históricas, pero no a las evolutivas. Las bases de evolución lenta pueden también difundirse en este medio si se sacan nuevas ediciones con regularidad; en cualquier caso, el ciclo de actualización mínimo que por ahora resulta practico está en torno a un mes.
Las bases de datos de evolución rápida necesitan: o un medio de gran capacidad en el que pueda escribirse, como un disco óptico de esas características, o un disco magnético complementario al CD ROM. Esta ultima solución es cara, porque hacen falta dos unidades lectoras."
"Las aplicaciones para computadoras dependen de las unidades de discos, que se encargan de suministrar los datos necesarios en el momento. La capacidad mide la aptitud del disco para mantener al alcance de la mano más o menos datos; el rendimiento, que se expresa en numero de registros escritos o leídos por unidad de tiempo, mide la aptitud del dispositivo para entregar bases de datos rápidamente a uno o más usuarios. Para medir el rendimiento, se suma el tiempo que tarda la unidad en llegar al principio del registro buscado (tiempo de acceso) al que necesita para transferir todos los datos contenidos en él (tiempo de transferencia). El reciproco del total es el rendimiento, una cifra muy útil cuando se trata de evaluar las virtudes de los dispositivos de almacenamiento desde el punto de vista del acceso directo.
El término tiempo de acceso es laxo y se abusa mucho de su significado. Consta de los siguientes componentes: tiempo de posicionamiento radial (frecuentemente llamado tiempo de acceso), que es el que tarda la cabeza en colocarse sobre la pista escrita; tiempo de asentamiento, que es el que tarda el ubicador de la cabeza o servomotor en dejar de moverse una vez que la cabeza llega a la pista buscada y cuando el sector deseado pasa bajo ella."
El rendimiento del CD ROM es moderado. Conectado a una instalación multiusuario muy solicitada, no podría atender la demanda de registros. Incluso al servicio de un solo usuario, una unidad de CD ROM con las características actuales seria frustrante si se pretendieran hojear rápidamente imágenes de alta resolución o reindexar una base de datos de gran tamaño.
El tiempo de acceso radial medio es de 500 ms o más, y 40 ms o menos de los de más calidad. También los valores de tardanza son preocupantes: entre 60 y 150 ms por término medio.
Tampoco debe eternizarse el dispositivo de almacenamiento en la transferencia. La aparición de cada vez más aplicaciones gráficas, de texto completo, de archivo de imágenes, etc., con registros de centenares o millares de Kbytes, obliga a tener en cuanta los tiempos de transferencia. Las unidades de CD ROM funcionan a 1.3 Mbit/s, un valor situado entre el de los diskettes flexibles (250 Kbit/s) y los Winchester (5 Mbit/s o más).
1.5 El Origen del CD ROM
Gran parte del interés que ha suscitado el CD ROM es atribuible al enorme éxito cosechado en el campo del sonido por el disco compacto o CD. Tan buena ha sido la acogida de los nuevos discos, que el 100% de toda la música que antes se hacia en discos LP ahora ya se vende en CD. Los reproductores, que empezaron a venderse a cerca de cuatro mil pesos, pueden ahora adquirirse ahora por menos de dos mil pesos. La capacidad de producción de discos CD crece en todo el mundo para satisfacer la demanda. En los dos primeros años de vida del nuevo formato se han vendido más de 65 millones de discos CD. Tan favorable situación alimenta la confianza en el éxito del CD ROM.
"Durante la década de 1970 aparecieron diversos sistemas de videodisco de lectura mecánica y capacitiva, pero el único que ha sobrevivido ha sido el videodisco óptico, conocido ahora como LaserVision (LV).
Los discos LaserVision tienen normalmente 12 pulgadas de diámetro, aunque hay algunos de 8 pulgadas. En los de 12 pulgadas caben treinta o sesenta minutos de programa por cada cara, según el formato; en casi todos los discos se usan las dos caras.
Los primeros prototipos de tocadiscos LV aparecieron en los laboratorios hacia 1970, y a lo largo de los ocho años siguientes varias empresas (en particular Phillips, DiscoVision y Pioneer) invirtieron alrededor de 500 millones de dólares en desarrollar un producto viable, que se presentó por fin en 1978. La inversión se ha detenido, y ahora hay mejores aparatos, más instalaciones de grabación de masters y la producción crece a un ritmo estable. La base de técnica, ingeniería y manufactura que de todo ello ha resultado ha permitido desarrollar otras categorías de productos, entre ellos el CD ROM."
La idea del CD ROM se concretó a principios de la década de los ochentas, conforme maduraba el CD y empezaba a quedar clara la aceptación generalizada del nuevo medio. Entonces se le ocurrió a alguien que podría usarse una versión del CD para distribuir grandes cantidades de datos digitales.
"A finales de 1984, después de que el mercado de computadoras personales empezara a estabilizarse, se presentaron varios prototipos de unidades lectoras de CD ROM. En 1985, junto a la primera oleada de bases de datos en CD ROM, se lanzaron unidades y subunidades comerciales."
Varias firmas se adelantaron al lanzamiento del CD ROM, y al comienzo de los ochentas adaptaron los discos LaserVision a la grabación de datos digitales. La adaptación consiste en transformar éstos en una señal similar a la de video, que se graba en el disco.
El disco óptico escribible o grabable constituye un tercer vástago del videodisco. Grabable significa que el usuario puede almacenar información directamente en el disco, sin necesidad de recurrir a ninguna operación de manufactura. Los discos grabables se han pensado desde el principio como medios de almacenamiento digital. Tanto las fabricas de periféricos como las de discos y las de computadoras tienen todavía que trabajar mucho en este campo. La primera generación de discos ópticos grabables deriva claramente del videodisco, con el que comparte muchas de las dimensiones básicas, el funcionamiento de la unidad lectora y los métodos y materiales de fabricación del disco. En un disco de 12 pulgadas caben alrededor de 1,000 megabytes por cada cara, se encuentran en el comercio desde 1983.
La segunda generación de disco ópticos grabables se puso a la venta en 1985. Son menores y más baratos que sus predecesores, y se basan en una combinación de las técnicas de discos compactos. Ocupan lo mismo que las actuales unidades de tamaño normal para diskettes de 5.25 pulgadas, lo que facilita la intercambiabilidad con los soportes magnéticos e incluso entre marcas de unidades ópticas; con todo, hay por el momento otros obstáculos que se oponen a la tan deseada intercambiabilidad.
Todos los discos grabables actualmente comercializados son medios de una sola escritura. Significa eso que el usuario puede escribir en cualquier sector de cualquier pista, pero no puede alterar lo escrito. A estos medios se les llama WORM, siglas de una escritura, varias lecturas. Son excelentes para archivar documentos y transacciones, porque el soporte es por su propia naturaleza resistente alas falsificaciones, pero de ningún modo sustituyen al disco magnético tradicional en sus funciones.
Todos los discos presentan marcas legibles inmediatamente después de realizada la operación de escritura, por lo que también se llaman DRAW (lectura directa tras la escritura). Muchas unidades incorporan un circuito que lee continuamente a la par que escribe para verificar los datos.
Casi todos los medios de una sola escritura comercializados en la actualidad graban los datos sobre una o varias capas metálicas muy finas depositadas al vacío. La escritura se hace fundiendo orificios en las capas, provocando ampollas o fundiendo localmente varias de esas
El CD ROM constituye una innovación radical dentro de la tecnología del almacenamiento de información. Es un nuevo medio de edición, el centro de una nueva generación de aplicaciones para la computadora y un instrumento educativo de potencia hasta ahora inimaginable. Es el primer dispositivo practico que permite a casi cualquier empresa confeccionar y vender, y a cualquier usuario comprar y usar directamente bases de datos digitales de gran volumen.
"En un disco CD ROM caben 550 megabytes de datos digitales, que se conservan con una precisión y una seguridad comparables a las de los mejores periféricos de computadora. Esa capacidad es suficiente para almacenar:
El contenido de ciento cincuenta mil paginas impresas (alrededor de doscientos cincuenta libros de buen tamaño).
Imágenes nítidas de quince mil documentos comerciales (dos archivadores grandes).
El contenido de mil doscientos diskettes flexibles de 5.25 pulgadas.
Una imagen nítida en color y diez segundos de narración por cada uno de los tres mil segmentos de un programa educativo de consulta (casi ocho horas de contenido).
Grandes cantidades de cualquier otra cosa representable en forma digital, o cualquier combinación de todas mencionadas."
"Pero la capacidad no es más que el principio. Cualquier elemento de esa masa de información puede localizarse en no más de un segundo. La recuperación puede hacerse con cualquier programa de computadora, desde un sistema de gestión de base de datos hasta un procesador de textos. En el mismo disco hay sitio de sobra para una base de datos y para los índices de búsqueda necesarios.
Pese a sus extraordinarias cualidades, el CD ROM no es todavía el medio de almacenamiento universal capaz de reemplazar a todos los demás. En casi todos los sistemas reales, el CD ROM necesita el apoyo familiar de discos magnéticos, la memoria RAM y del procesador."
"Una limitación importante del CD ROM deriva del hecho de que sólo puede leerse. Se presta, pues, a la grabación de bases de datos invariables o históricas, pero no a las evolutivas. Las bases de evolución lenta pueden también difundirse en este medio si se sacan nuevas ediciones con regularidad; en cualquier caso, el ciclo de actualización mínimo que por ahora resulta practico está en torno a un mes.
Las bases de datos de evolución rápida necesitan: o un medio de gran capacidad en el que pueda escribirse, como un disco óptico de esas características, o un disco magnético complementario al CD ROM. Esta ultima solución es cara, porque hacen falta dos unidades lectoras."
"Las aplicaciones para computadoras dependen de las unidades de discos, que se encargan de suministrar los datos necesarios en el momento. La capacidad mide la aptitud del disco para mantener al alcance de la mano más o menos datos; el rendimiento, que se expresa en numero de registros escritos o leídos por unidad de tiempo, mide la aptitud del dispositivo para entregar bases de datos rápidamente a uno o más usuarios. Para medir el rendimiento, se suma el tiempo que tarda la unidad en llegar al principio del registro buscado (tiempo de acceso) al que necesita para transferir todos los datos contenidos en él (tiempo de transferencia). El reciproco del total es el rendimiento, una cifra muy útil cuando se trata de evaluar las virtudes de los dispositivos de almacenamiento desde el punto de vista del acceso directo.
El término tiempo de acceso es laxo y se abusa mucho de su significado. Consta de los siguientes componentes: tiempo de posicionamiento radial (frecuentemente llamado tiempo de acceso), que es el que tarda la cabeza en colocarse sobre la pista escrita; tiempo de asentamiento, que es el que tarda el ubicador de la cabeza o servomotor en dejar de moverse una vez que la cabeza llega a la pista buscada y cuando el sector deseado pasa bajo ella."
El rendimiento del CD ROM es moderado. Conectado a una instalación multiusuario muy solicitada, no podría atender la demanda de registros. Incluso al servicio de un solo usuario, una unidad de CD ROM con las características actuales seria frustrante si se pretendieran hojear rápidamente imágenes de alta resolución o reindexar una base de datos de gran tamaño.
El tiempo de acceso radial medio es de 500 ms o más, y 40 ms o menos de los de más calidad. También los valores de tardanza son preocupantes: entre 60 y 150 ms por término medio.
Tampoco debe eternizarse el dispositivo de almacenamiento en la transferencia. La aparición de cada vez más aplicaciones gráficas, de texto completo, de archivo de imágenes, etc., con registros de centenares o millares de Kbytes, obliga a tener en cuanta los tiempos de transferencia. Las unidades de CD ROM funcionan a 1.3 Mbit/s, un valor situado entre el de los diskettes flexibles (250 Kbit/s) y los Winchester (5 Mbit/s o más).
1.5 El Origen del CD ROM
Gran parte del interés que ha suscitado el CD ROM es atribuible al enorme éxito cosechado en el campo del sonido por el disco compacto o CD. Tan buena ha sido la acogida de los nuevos discos, que el 100% de toda la música que antes se hacia en discos LP ahora ya se vende en CD. Los reproductores, que empezaron a venderse a cerca de cuatro mil pesos, pueden ahora adquirirse ahora por menos de dos mil pesos. La capacidad de producción de discos CD crece en todo el mundo para satisfacer la demanda. En los dos primeros años de vida del nuevo formato se han vendido más de 65 millones de discos CD. Tan favorable situación alimenta la confianza en el éxito del CD ROM.
"Durante la década de 1970 aparecieron diversos sistemas de videodisco de lectura mecánica y capacitiva, pero el único que ha sobrevivido ha sido el videodisco óptico, conocido ahora como LaserVision (LV).
Los discos LaserVision tienen normalmente 12 pulgadas de diámetro, aunque hay algunos de 8 pulgadas. En los de 12 pulgadas caben treinta o sesenta minutos de programa por cada cara, según el formato; en casi todos los discos se usan las dos caras.
Los primeros prototipos de tocadiscos LV aparecieron en los laboratorios hacia 1970, y a lo largo de los ocho años siguientes varias empresas (en particular Phillips, DiscoVision y Pioneer) invirtieron alrededor de 500 millones de dólares en desarrollar un producto viable, que se presentó por fin en 1978. La inversión se ha detenido, y ahora hay mejores aparatos, más instalaciones de grabación de masters y la producción crece a un ritmo estable. La base de técnica, ingeniería y manufactura que de todo ello ha resultado ha permitido desarrollar otras categorías de productos, entre ellos el CD ROM."
La idea del CD ROM se concretó a principios de la década de los ochentas, conforme maduraba el CD y empezaba a quedar clara la aceptación generalizada del nuevo medio. Entonces se le ocurrió a alguien que podría usarse una versión del CD para distribuir grandes cantidades de datos digitales.
"A finales de 1984, después de que el mercado de computadoras personales empezara a estabilizarse, se presentaron varios prototipos de unidades lectoras de CD ROM. En 1985, junto a la primera oleada de bases de datos en CD ROM, se lanzaron unidades y subunidades comerciales."
Varias firmas se adelantaron al lanzamiento del CD ROM, y al comienzo de los ochentas adaptaron los discos LaserVision a la grabación de datos digitales. La adaptación consiste en transformar éstos en una señal similar a la de video, que se graba en el disco.
El disco óptico escribible o grabable constituye un tercer vástago del videodisco. Grabable significa que el usuario puede almacenar información directamente en el disco, sin necesidad de recurrir a ninguna operación de manufactura. Los discos grabables se han pensado desde el principio como medios de almacenamiento digital. Tanto las fabricas de periféricos como las de discos y las de computadoras tienen todavía que trabajar mucho en este campo. La primera generación de discos ópticos grabables deriva claramente del videodisco, con el que comparte muchas de las dimensiones básicas, el funcionamiento de la unidad lectora y los métodos y materiales de fabricación del disco. En un disco de 12 pulgadas caben alrededor de 1,000 megabytes por cada cara, se encuentran en el comercio desde 1983.
La segunda generación de disco ópticos grabables se puso a la venta en 1985. Son menores y más baratos que sus predecesores, y se basan en una combinación de las técnicas de discos compactos. Ocupan lo mismo que las actuales unidades de tamaño normal para diskettes de 5.25 pulgadas, lo que facilita la intercambiabilidad con los soportes magnéticos e incluso entre marcas de unidades ópticas; con todo, hay por el momento otros obstáculos que se oponen a la tan deseada intercambiabilidad.
Todos los discos grabables actualmente comercializados son medios de una sola escritura. Significa eso que el usuario puede escribir en cualquier sector de cualquier pista, pero no puede alterar lo escrito. A estos medios se les llama WORM, siglas de una escritura, varias lecturas. Son excelentes para archivar documentos y transacciones, porque el soporte es por su propia naturaleza resistente alas falsificaciones, pero de ningún modo sustituyen al disco magnético tradicional en sus funciones.
Todos los discos presentan marcas legibles inmediatamente después de realizada la operación de escritura, por lo que también se llaman DRAW (lectura directa tras la escritura). Muchas unidades incorporan un circuito que lee continuamente a la par que escribe para verificar los datos.
Casi todos los medios de una sola escritura comercializados en la actualidad graban los datos sobre una o varias capas metálicas muy finas depositadas al vacío. La escritura se hace fundiendo orificios en las capas, provocando ampollas o fundiendo localmente varias de esas
etapas.
Estructura del disco
Se comenzará con el propio disco. Como ilustra la figura 1, el disco CD ROM tiene 120 mm de diámetro (alrededor de 4.72 pulgadas), 1.2 mm de grosor y en el centro un hoyo para el eje de 15 mm de diámetro. La información, almacenada en una espiral de diminutos hoyos, se moldea sobre la superficie, que se recubre de una capa metálica brillante, protegida a su vez por una laca transparente.
Figura 1. Disco Compacto
Los hoyos miden 0.12 µm (micrones) de profundidad y 0.6 µm de anchura. La separación entre dos vueltas contiguas de la espiral es de 1.6 µm, lo que arroja una densidad de 16,000 pistas por pulgada (tpi), muy superior a la de los discos flexibles (hasta 96 tpi) y a la de los duros (varios cientos de tpi). La longitud a lo largo de la pista de los hoyos y los espacios planos situados entre ellos oscila entre 0.9 y 3.3 µm (ver figura 2). La acumulación de tan diminutos espacios produce un resultado asombroso: la longitud total de la pista espiral del disco CD ROM es de casi cinco kilómetros, y a lo largo de ella se ordenan casi 2,000 millones de hoyos.
Figura 2. Hoyos y Planos
Para transformar los datos en hoyos y planos se recurre a una operación llamada grabación de master, que consiste en lo siguiente: la onda portadora de la información codificada se transfiere desde una cinta magnética a un modulador (una especie de conmutador muy rápido), que controla un potente haz de láser de onda corta por medio de una lente, que a su vez lo enfoca sobre la superficie fotosensible de un disco master de vidrio.
La lente se desplaza radialmente conforme gira el master, lo que da lugar a la pista espiral característica del CD ROM. Al revelar la superficie fotosensible, las regiones expuestas se convierten en hoyos (el haz se enfoca de modo que las paredes de los hoyos queden inclinadas). El master revelado tiene un relieve exactamente igual al que tendrán los discos CD ROM.
Del master se obtiene, por galvanoplastia o por reproducción con un fotopolimero, uno o más negativos, llamados matrices, que sirven para dar forma a los discos definitivos. Por lo general, esta operación se hace mediante moldeo por inyección, aunque se están probando otras técnicas basadas en el grabado y la estampación en frío. En todos los casos el material del disco es policarbonato, un plástico transparente que se usa también para fabricar ventanas a prueba de balas y cascos protectores. Gracias a este material, el disco – un objeto de elevada precisión – puede sobrevivir al uso incontrolado por consumidores inexpertos. Los discos CD resisten intactos la temperatura de un coche estacionado al sol y las patadas y los golpes que les propinan los niños.
Todos los dispositivos de almacenamiento óptico utilizan un haz de láser que una lente enfoca sobre un punto muy pequeño. En casi todas las actuales unidades reproductoras de discos LaserVision, CD, CD ROM, y discos grabables grandes y pequeños, el haz lo genera un láser semiconductor de arseniuro de galio.
2.1 Técnicas de Grabación en CD
Uno de los factores que contribuyeron al éxito del CD fue la existencia de una normativa desarrollada conjuntamente por Sony y Philips gracias a la cual puede reproducirse cualquier disco en cualquier tocadiscos. Esas normas fijan básicamente las siguientes variables:
3 Un formato de datos, con indicaciones sobre el espacio para éstos, el direccionamiento de la información y los códigos de corrección de errores.
3 Códigos básicos de canal y de corrección de errores (ECC), y espacio suficiente para más datos y ECC.
3 Estructura microscópica y microscópica del disco.
Al comprobar las posibilidades como soporte de almacenamiento de datos del CD, Sony y Philips impulsaron también la normalización de un CD ROM. El disco, la técnica de exploración con láser y los métodos de grabación de masters y prensado de este CD ROM normalizado son idénticos a los correspondientes del CD. La diferencia, materializada en su totalidad respetando el formato de datos del CD, estriba en el uso de mecanismos más potentes de corrección de errores y en el direccionamiento absoluto más explícito de bloques de datos.
2.2 Cómo se graban los datos en un CD
Recordemos que toda la información que usa la computadora es binaria (ceros y unos). Antiguamente se perforaban cintas y luego tarjetas para conservar y volver a entregar la información a la máquina. El sistema de conservación de un CD es muy parecido:
En el caso de los CD para audio, el sistema más usado hasta el momento, es grabar primero un disco maestro y después sacar copias.
La información se graba en el disco maestro mediante un láser de potencia, cuyo haz se mueve radialmente sobre el disco mientras éste gira. La intensidad del láser está controlada (modulada) por las señales captadas por los micrófonos. La superficie del disco es de una sustancia fotosensible que modifica sus propiedades de acuerdo con esta modulación. De esta forma el disco queda grabado según una línea espiral formada por millones de pocillos microscópicos (llamados PITS). El ancho y la profundidad de estos pocillos son constantes, pero la longitud está controlada por la señal de audio digital que modula el láser. Un CD suele tener alrededor de 2.5 billones de pocillos.
Cómo se fabrican los Discos Compactos:
Una explicación sencilla
A partir del disco maestro, se realizan copias en un material que es como plástico transparente. Cada copia se cubre primero con una película de aluminio muy finita y encima con una capa de plástico duro y transparente. Esto los hace sorprendentemente resistentes y pueden tirarse y hasta pisarse sin demasiadas consecuencias; tampoco les afectan las rayas y la suciedad, porque el haz del láser está enfocado exactamente en la superficie reflectante e ignora las imperfecciones de la capa transparente exterior.
Una explicación más compleja
Son dos los principales métodos de fabricación de CDs:
- Por fotorresistencia.
- Por vaporización o decoloración de polímero (plástico).
El elemento inicial es un disco de vidrio cubierto de una capa fotorreactiva o de polímero (vea más abajo el nivel de la ilustración de la secuencia de fabricación), la cual será alternada por un rayo láser de acuerdo al flujo de datos proveniente de la fuente a reproducir. El láser envía pulsos de acuerdo a la secuencia binaria, pulsos que activan la capa fotorresistente o funden ("queman") la capa de plástico. Luego se revela, si el proceso es fotográfico.
El producto o "master" es luego moldeado en metal por evaporación (si era fotorresistente) o electrólisis (si era polimerizado), lográndose de este modo un molde que será el "padre". A partir de éste se pueden producir nuevos "masters" para facilitar una producción masiva.
Se puede pasar así a la fase de reproducción, en que en una prensa, el molde se aplica a una masa de policarbonato. Se metaliza la superficie y se protege todo con una capa de plástico.
El proceso fotográfico es preferido generalmente para la producción masiva (tanto de discos de audio como de computadoras), por cuanto permite controlar un mayor numero de factores (controles de calidad). El otro proceso, llamado "DRAW" ("Direct Reading After Write": lectura directa después de grabación) es el que se adapta en los "quemadores" de bajo costo, que permiten que cualquier persona produzca sus propios CD-ROM (aunque son discos más livianos), reduciendo la producción a los primeros casos).
Hay otros sistemas, la mayoría todavía es una etapa experimental, que permiten grabar, borrar y volver a grabar en el mismo disco con un único equipo. Por ahora, no son de consumo masivo, pero es una cuestión de tiempo.
Se comenzará con el propio disco. Como ilustra la figura 1, el disco CD ROM tiene 120 mm de diámetro (alrededor de 4.72 pulgadas), 1.2 mm de grosor y en el centro un hoyo para el eje de 15 mm de diámetro. La información, almacenada en una espiral de diminutos hoyos, se moldea sobre la superficie, que se recubre de una capa metálica brillante, protegida a su vez por una laca transparente.
Figura 1. Disco Compacto
Los hoyos miden 0.12 µm (micrones) de profundidad y 0.6 µm de anchura. La separación entre dos vueltas contiguas de la espiral es de 1.6 µm, lo que arroja una densidad de 16,000 pistas por pulgada (tpi), muy superior a la de los discos flexibles (hasta 96 tpi) y a la de los duros (varios cientos de tpi). La longitud a lo largo de la pista de los hoyos y los espacios planos situados entre ellos oscila entre 0.9 y 3.3 µm (ver figura 2). La acumulación de tan diminutos espacios produce un resultado asombroso: la longitud total de la pista espiral del disco CD ROM es de casi cinco kilómetros, y a lo largo de ella se ordenan casi 2,000 millones de hoyos.
Figura 2. Hoyos y Planos
Para transformar los datos en hoyos y planos se recurre a una operación llamada grabación de master, que consiste en lo siguiente: la onda portadora de la información codificada se transfiere desde una cinta magnética a un modulador (una especie de conmutador muy rápido), que controla un potente haz de láser de onda corta por medio de una lente, que a su vez lo enfoca sobre la superficie fotosensible de un disco master de vidrio.
La lente se desplaza radialmente conforme gira el master, lo que da lugar a la pista espiral característica del CD ROM. Al revelar la superficie fotosensible, las regiones expuestas se convierten en hoyos (el haz se enfoca de modo que las paredes de los hoyos queden inclinadas). El master revelado tiene un relieve exactamente igual al que tendrán los discos CD ROM.
Del master se obtiene, por galvanoplastia o por reproducción con un fotopolimero, uno o más negativos, llamados matrices, que sirven para dar forma a los discos definitivos. Por lo general, esta operación se hace mediante moldeo por inyección, aunque se están probando otras técnicas basadas en el grabado y la estampación en frío. En todos los casos el material del disco es policarbonato, un plástico transparente que se usa también para fabricar ventanas a prueba de balas y cascos protectores. Gracias a este material, el disco – un objeto de elevada precisión – puede sobrevivir al uso incontrolado por consumidores inexpertos. Los discos CD resisten intactos la temperatura de un coche estacionado al sol y las patadas y los golpes que les propinan los niños.
Todos los dispositivos de almacenamiento óptico utilizan un haz de láser que una lente enfoca sobre un punto muy pequeño. En casi todas las actuales unidades reproductoras de discos LaserVision, CD, CD ROM, y discos grabables grandes y pequeños, el haz lo genera un láser semiconductor de arseniuro de galio.
2.1 Técnicas de Grabación en CD
Uno de los factores que contribuyeron al éxito del CD fue la existencia de una normativa desarrollada conjuntamente por Sony y Philips gracias a la cual puede reproducirse cualquier disco en cualquier tocadiscos. Esas normas fijan básicamente las siguientes variables:
3 Un formato de datos, con indicaciones sobre el espacio para éstos, el direccionamiento de la información y los códigos de corrección de errores.
3 Códigos básicos de canal y de corrección de errores (ECC), y espacio suficiente para más datos y ECC.
3 Estructura microscópica y microscópica del disco.
Al comprobar las posibilidades como soporte de almacenamiento de datos del CD, Sony y Philips impulsaron también la normalización de un CD ROM. El disco, la técnica de exploración con láser y los métodos de grabación de masters y prensado de este CD ROM normalizado son idénticos a los correspondientes del CD. La diferencia, materializada en su totalidad respetando el formato de datos del CD, estriba en el uso de mecanismos más potentes de corrección de errores y en el direccionamiento absoluto más explícito de bloques de datos.
2.2 Cómo se graban los datos en un CD
Recordemos que toda la información que usa la computadora es binaria (ceros y unos). Antiguamente se perforaban cintas y luego tarjetas para conservar y volver a entregar la información a la máquina. El sistema de conservación de un CD es muy parecido:
En el caso de los CD para audio, el sistema más usado hasta el momento, es grabar primero un disco maestro y después sacar copias.
La información se graba en el disco maestro mediante un láser de potencia, cuyo haz se mueve radialmente sobre el disco mientras éste gira. La intensidad del láser está controlada (modulada) por las señales captadas por los micrófonos. La superficie del disco es de una sustancia fotosensible que modifica sus propiedades de acuerdo con esta modulación. De esta forma el disco queda grabado según una línea espiral formada por millones de pocillos microscópicos (llamados PITS). El ancho y la profundidad de estos pocillos son constantes, pero la longitud está controlada por la señal de audio digital que modula el láser. Un CD suele tener alrededor de 2.5 billones de pocillos.
Cómo se fabrican los Discos Compactos:
Una explicación sencilla
A partir del disco maestro, se realizan copias en un material que es como plástico transparente. Cada copia se cubre primero con una película de aluminio muy finita y encima con una capa de plástico duro y transparente. Esto los hace sorprendentemente resistentes y pueden tirarse y hasta pisarse sin demasiadas consecuencias; tampoco les afectan las rayas y la suciedad, porque el haz del láser está enfocado exactamente en la superficie reflectante e ignora las imperfecciones de la capa transparente exterior.
Una explicación más compleja
Son dos los principales métodos de fabricación de CDs:
- Por fotorresistencia.
- Por vaporización o decoloración de polímero (plástico).
El elemento inicial es un disco de vidrio cubierto de una capa fotorreactiva o de polímero (vea más abajo el nivel de la ilustración de la secuencia de fabricación), la cual será alternada por un rayo láser de acuerdo al flujo de datos proveniente de la fuente a reproducir. El láser envía pulsos de acuerdo a la secuencia binaria, pulsos que activan la capa fotorresistente o funden ("queman") la capa de plástico. Luego se revela, si el proceso es fotográfico.
El producto o "master" es luego moldeado en metal por evaporación (si era fotorresistente) o electrólisis (si era polimerizado), lográndose de este modo un molde que será el "padre". A partir de éste se pueden producir nuevos "masters" para facilitar una producción masiva.
Se puede pasar así a la fase de reproducción, en que en una prensa, el molde se aplica a una masa de policarbonato. Se metaliza la superficie y se protege todo con una capa de plástico.
El proceso fotográfico es preferido generalmente para la producción masiva (tanto de discos de audio como de computadoras), por cuanto permite controlar un mayor numero de factores (controles de calidad). El otro proceso, llamado "DRAW" ("Direct Reading After Write": lectura directa después de grabación) es el que se adapta en los "quemadores" de bajo costo, que permiten que cualquier persona produzca sus propios CD-ROM (aunque son discos más livianos), reduciendo la producción a los primeros casos).
Hay otros sistemas, la mayoría todavía es una etapa experimental, que permiten grabar, borrar y volver a grabar en el mismo disco con un único equipo. Por ahora, no son de consumo masivo, pero es una cuestión de tiempo.
