Cómo comenzó todo: discos ópticos y su historia

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Los discos compactos ópticos aparecieron en el acceso general en 1982, el prototipo vio la luz incluso antes, en 1979. Inicialmente, los compactos se desarrollaron como un reemplazo para los discos de vinilo, como un medio mejor y más confiable. Se cree que los discos láser son el resultado del trabajo conjunto de equipos de dos corporaciones tecnológicas: la japonesa Sony y la holandesa Philips.

Al mismo tiempo, los cient√≠ficos sovi√©ticos Alexander Prokhorov y Nikolai Basov desarrollaron la tecnolog√≠a b√°sica de los "l√°seres fr√≠os", que hizo posible la aparici√≥n de discos l√°ser. Por su invenci√≥n, fueron galardonados con el Premio Nobel. La tecnolog√≠a evolucion√≥ a√ļn m√°s, y en los a√Īos 70 Philips desarroll√≥ una forma de grabar CD, que marc√≥ el comienzo del CD. Inicialmente, los ingenieros de la compa√Ī√≠a crearon ALP (audio de larga duraci√≥n) como una alternativa a los discos de vinilo.

El di√°metro de los discos ALP era de aproximadamente 30 cent√≠metros. Un poco m√°s tarde, los ingenieros redujeron el di√°metro de los discos, mientras que el tiempo de reproducci√≥n disminuy√≥ a 1 hora. Los discos l√°ser y un dispositivo de reproducci√≥n para ellos fueron demostrados por primera vez por Philips en 1979. Despu√©s de eso, la compa√Ī√≠a comenz√≥ a buscar un socio para seguir trabajando en el proyecto: los desarrolladores consideraron que la tecnolog√≠a era internacional, y fue dif√≠cil desarrollarla al nivel requerido y popularizarla por s√≠ misma.

El comienzo de todo


La gerencia decidi√≥ tratar de establecer contactos con compa√Ī√≠as tecnol√≥gicas de Jap√≥n, mientras que este pa√≠s estaba a la vanguardia de las tecnolog√≠as de alta gama. Para hacer esto, los delegados de Philips fueron al pa√≠s, lograron reunirse con el presidente de Sony, quien se interes√≥ por la tecnolog√≠a.

Casi de inmediato, se form√≥ un equipo de ingenieros de Philips-Sony, y desarrollaron las primeras especificaciones tecnol√≥gicas. El vicepresidente de Sony insisti√≥ en aumentar el volumen del disco, quer√≠a que el compacto acomodara la novena sinfon√≠a de Beethoven, por lo que el volumen del disco se ampli√≥ de 1 hora a 74 minutos (existe la opini√≥n de que esta es solo una hermosa historia de marketing). La cantidad de datos que cabe en dicho disco fue de 640 MB. Los ingenieros tambi√©n desarrollaron par√°metros de calidad de sonido. Por ejemplo, la frecuencia de muestreo de las se√Īales est√©reo se regul√≥ a 44,1 kHz (para un canal de 22,05 kHz) con un ancho de bits de 16 bits cada una. Entonces apareci√≥ el est√°ndar del Libro Rojo.

El nombre de la nueva tecnolog√≠a no apareci√≥ repentinamente: se eligi√≥ entre varias opciones, incluyendo Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Como resultado, los desarrolladores combinaron los dos nombres, obteniendo un disco compacto h√≠brido. Por √ļltimo, pero no menos importante, este nombre fue elegido debido a la creciente popularidad de los casetes de audio (tecnolog√≠a Compact Cassette ).

Philips y Sony también jugaron un papel crucial en el desarrollo de la especificación para los primeros CD digitales, llamados el Libro Amarillo o CD-ROM. La nueva especificación hizo posible almacenar no solo audio, sino también texto y datos gráficos en discos. La determinación del tipo de disco se realizó automáticamente al leer el encabezado. El problema era que un CD compatible con el Libro Amarillo solo podía funcionar con un tipo específico de unidad que no era universal.

El 17 de agosto de 1982, se lanz√≥ el primer CD en la f√°brica de Philips en la ciudad alemana de Langenhagen. Grab√≥ el √°lbum The Visitors de ABBA. Vale la pena se√Īalar que el revestimiento de barniz de los primeros discos no era de muy alta calidad, por lo que los compradores compactos a menudo los estropeaban. Con el tiempo, la calidad del disco ha mejorado. Los primeros a√Īos se usaron exclusivamente en equipos de alta fidelidad, se usaron como reemplazo de discos de vinilo y casetes.

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Desde 2000, comenzaron a aparecer a la venta discos con una capacidad de 700 MB, lo que permiti√≥ grabar audio con una duraci√≥n total de hasta 80 minutos. Reemplazaron por completo los discos de 650 MB del mercado. Tambi√©n hay 800 MB de medios, pero no eran adecuados para todas las unidades, por lo que estos discos no estaban particularmente extendidos. Fue posible aumentar la cantidad de espacio disponible para almacenar datos al reducir la distancia entre las pistas. Entonces, por ejemplo, para discos con una capacidad de 650 MB, la distancia entre pistas es de 1.7 micras, y para 800 MB de discos este indicador se reduce a 1.5 micras. Adem√°s, para el primero, la velocidad es de 1.41 m / s, y para el √ļltimo de 1.39 m / s.



Como funciona


El disco consta de varias capas. El sustrato es de policarbonato, su espesor es de 1.2 mm, su di√°metro es de 120 mm. Se coloca otra capa sobre el sustrato: metal (puede ser oro, plata o, con mayor frecuencia, aluminio). A continuaci√≥n, la capa met√°lica se protege con barniz, que se aplica a la programaci√≥n. El respaldo protege la capa met√°lica de manera confiable, por lo que los ara√Īazos muy profundos interfieren con la lectura. El di√°metro del orificio en el disco es de 15 mm.

El formato de almacenamiento de datos para los discos es el Libro Rojo (discutido anteriormente). Los errores de lectura se corrigen utilizando el c√≥digo Reed-Solomon, por lo que los rasgu√Īos leves no reducen la legibilidad del disco.

Los datos en el disco se graban en forma de una pista en espiral de los llamados pozos (huecos), que se extruyen en una base de policarbonato. Cada pozo tiene aproximadamente 100 nm de profundidad y 500 nm de ancho. La longitud del pozo es de 850 nm a 3.5 őľm. Las pitas dispersan o absorben la luz, el sustrato se refleja. Por lo tanto, un disco grabado es un excelente ejemplo de una rejilla de difracci√≥n reflectante.

El disco se lee usando un rayo l√°ser con una longitud de onda de 780 nm, que es emitido por un l√°ser semiconductor. El principio de la lectura es registrar cambios en la intensidad de la luz reflejada. Entonces, el rayo l√°ser converge en la capa de informaci√≥n, el di√°metro del punto de luz en este caso es de 1.2 őľm. La se√Īal m√°xima se registra entre pozos. En caso de contacto con el pozo, se registra una menor intensidad de luz. Los cambios de intensidad se convierten en una se√Īal el√©ctrica, con la que funciona el equipo.

Cómo crear un disco


  • El primer paso es preparar los datos para ejecutar en la serie;
  • La fotolitograf√≠a es la segunda etapa; este es el proceso de crear un sello de disco. Primero, se crea un disco de vidrio sobre el cual se aplica una capa de material fotorresistivo y se registra informaci√≥n en √©l. El material cambia las propiedades fisicoqu√≠micas bajo la influencia de la luz;
  • Los datos se registran con un rayo l√°ser. Con el aumento de la potencia del l√°ser (cuando necesita crear un pozo), los enlaces qu√≠micos de las mol√©culas del material fotorresistivo se destruyen y se congela;
  • La fotorresistencia est√° grabada (de varias maneras, desde plasma hasta √°cido), las √°reas no afectadas por el l√°ser se eliminan de la matriz;
  • El disco se coloca en un ba√Īo de placas, donde se deposita una capa de n√≠quel en su superficie;
  • Los discos se estampan mediante moldeo por inyecci√≥n, el disco de vidrio original se utiliza como fuente;
  • A continuaci√≥n, se roc√≠a metal sobre la capa de informaci√≥n;
  • Se aplica un barniz protector en el exterior, en el que ya se aplica una imagen gr√°fica.

¬ŅQu√© pasa con CD-RW?


CD-RW es un tipo de CD que apareció en 1997. Inicialmente, el estándar se llamaba CD-Erasable (CD-E, CD borrable).

Fue un verdadero avance en el campo de la grabaci√≥n y el almacenamiento de informaci√≥n. Despu√©s de todo, obtener un medio de almacenamiento econ√≥mico y de gran capacidad era el sue√Īo de miles de ingenieros y usuarios. CD-RW es similar en estructura y principio de funcionamiento a un CD normal, pero la capa de grabaci√≥n es diferente: esta es una aleaci√≥n especializada de calcogenuros. El plata-indio-antimonio-telurio m√°s com√ļnmente utilizado. Cuando se calienta por encima de la temperatura de fusi√≥n, dicha aleaci√≥n pasa de un estado cristalino a uno amorfo.

En este caso, la transici√≥n de fase es reversible, que es la base del proceso de reescritura. El grosor de la capa activa del disco es de solo 0.1 őľm, por lo que es f√°cil actuar sobre la sustancia con un l√°ser. El proceso de grabaci√≥n ocurre bajo la influencia de un rayo l√°ser, la capa activa en este caso pasa a la masa fundida (aquellas √°reas afectadas por el l√°ser). Luego, el calor se difunde en el sustrato y la masa fundida pasa a un estado amorfo. Para segmentos amorfos, caracter√≠sticas como la permitividad, el coeficiente de reflexi√≥n y, por lo tanto, el cambio de intensidad de la luz reflejada. Lleva informaci√≥n sobre la grabaci√≥n en un disco. La lectura se realiza utilizando un l√°ser de menor potencia, que no puede afectar la capa activa. Al grabar, la capa activa se calienta a 200 grados Celsius, lo que le permite hacer una transici√≥n de fase nuevamente a un estado cristalino.

El uso repetido de CD-RW conduce a la fatiga mecánica de la capa de trabajo. Por lo tanto, los ingenieros que desarrollaron la tecnología utilizaron sustancias con una baja tasa de acumulación de fatiga. CD-RW puede soportar alrededor de mil ciclos de doblaje.

DVD - ¬°incluso m√°s capacidad!


Los primeros DVD aparecieron en Japón en 1996, aparecieron como respuesta a la solicitud de usuarios y empresas que necesitaban medios cada vez más capaces. Inicialmente, varias empresas desarrollaron unidades de alta capacidad a la vez. Aparecieron dos áreas de desarrollo independientes: Multimedia Compact Disc (Philips y Sony), - Super Disc (8 grandes corporaciones, incluidas Toshiba y Time Warner). Un poco más tarde, ambas direcciones se fusionaron en una bajo la influencia de IBM. Ella convenció a sus socios de no repetir los eventos de la "guerra de formatos" cuando la batalla por la prioridad entre los estándares de videocasetes "Video Home System" y "Betamax" continuaba.



La tecnolog√≠a se anunci√≥ en septiembre de 1995, en el mismo a√Īo, los desarrolladores publicaron especificaciones. La primera grabadora de DVD fue lanzada en 1997.

Fue posible aumentar la capacidad de grabaci√≥n mientras se manten√≠an las dimensiones anteriores debido al uso de un l√°ser rojo con una longitud de onda de 650 nm. El tono de la pista es dos veces m√°s peque√Īo que el del CD y es de 0,74 őľm.

Blu-ray: los medios ópticos más avanzados


Otro tipo de medio óptico con una densidad de datos mucho mayor que el CD o DVD. El estándar fue desarrollado por un consorcio internacional de BDA. El primer prototipo apareció en octubre de 2000.

La tecnolog√≠a implica el uso de un l√°ser de onda corta (longitud de onda de 405 nm), de donde proviene el nombre. La letra "e" se elimin√≥ porque la expresi√≥n rayo azul se usa com√ļnmente en el idioma ingl√©s y no se puede patentar. El uso de un l√°ser azul (azul-violeta) permiti√≥ estrechar la pista a 0,32 őľm, aumentando la densidad de grabaci√≥n de datos. La velocidad de lectura de medios aument√≥ a 432 Mbps.

UDF - Formato de disco universal


UDF es una especificaci√≥n de formato de sistema de archivos que es independiente del sistema operativo. Est√° dise√Īado para almacenar archivos en medios √≥pticos, tanto CD, DVD como Blu-Ray. UDF no tiene l√≠mites de 2 y 4 GB para archivos grabables, por lo que este formato es ideal para discos de alta capacidad: DVD y Blu-Ray.

Discos ópticos e internet


Las compa√Ī√≠as tecnol√≥gicas contin√ļan mejorando los discos √≥pticos. Entonces, Sony y Panasonic en 2016 pudieron aumentar la capacidad de los medios √≥pticos a 3.3 TB. Al mismo tiempo, el rendimiento del disco se mantiene, seg√ļn los representantes de Sony, hasta 100 a√Īos.

Sin embargo, todos los tipos de discos √≥pticos est√°n perdiendo popularidad gradualmente: con el desarrollo de Internet, ya no es necesario que los usuarios acumulen datos en los discos. La informaci√≥n se puede almacenar en la nube, lo cual es mucho m√°s conveniente (cu√°nto m√°s segura es otra pregunta). Los CD est√°n lejos de ser tan populares como lo fueron hace unos a√Īos, pero lo m√°s probable es que no est√©n completamente olvidados (como en el caso de los casetes de audio): se usar√°n para crear archivos de informaci√≥n comercial importante.

Si los discos ópticos de terabyte entran en serie, entonces su uso será limitado, tal vez con su ayuda distribuirán películas 4K y juegos modernos con una variedad de bonificaciones diferentes. Pero, sobre todo, se utilizarán para crear copias de seguridad. Y si Sony dice la verdad sobre la antigua seguridad de los datos grabados, entonces la empresa utilizará la nueva tecnología de manera muy activa.

Source: https://habr.com/ru/post/440626/


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