Storage Media Evolution, Parte 2: Almacenamiento óptico

¡Hola a todos! Esta es la segunda parte del material sobre la evolución de los portadores de información. Permítame recordarle que en el primer artículo hablamos sobre los primeros dispositivos de almacenamiento: tarjetas perforadas, y también prestamos atención a las películas magnéticas y los disquetes. Hoy hablaremos de dispositivos más familiares para nosotros, a saber, unidades ópticas.

Cuando era 1969, IBM todavía estaba trabajando duro para crear el primer disquete, y los ingenieros del fabricante holandés de electrónica Philips ya estaban completando el trabajo en medios ópticos llamados LaserDisc. Muchas personas creen erróneamente que LaserDisc fue la primera tecnología de grabación óptica del mundo, pero esto no es del todo cierto. 10 años antes de este evento, en 1958, los hermanos Paul y Jame Gregg ya estaban creando una tecnología similar. La diferencia entre estos medios ópticos era que el diseño de los hermanos Gregg funcionaba en el modo de transmisión de luz, mientras que la tecnología de Philips usaba luz reflejada.

En 1961, Greggi patentó su tecnología, pero no pudo convertirla en un producto comercial, vendiendo posteriormente los derechos de los medios ópticos de MCA en 1968. Philips y MCA sintieron que no necesitaban competencia y decidieron unir fuerzas. El fruto de su trabajo fue el lanzamiento comercial de LaserDisc en 1972.



Cuando llegó Laserdisc, los formatos de casete VHS y Betamax ya tenían éxito. A pesar del hecho de que Laserdisc tenía muchas ventajas sobre los casetes, todavía no podía tener demanda. En Europa, se encontró con bastante calma y los principales mercados para esta tecnología fueron Estados Unidos y Japón. La primera película lanzada en Laserdisc fue Jaws. Sucedió en 1978. Y la última es la pintura "Resurrecting the Dead" en 2000. Curiosamente, la producción de reproductores Laserdisc continuó hasta 2009, cuando Pioneer lanzó el último lote de dichos dispositivos.

Una alternativa mucho más exitosa a Laserdisc fue el estándar Compact Disc (CD), lanzado en 1982. Una alianza de Sony y Philips estaba desarrollando este formato. Inicialmente, se suponía que los CD se usarían solo para almacenar grabaciones de audio en forma digital, pero con el tiempo comenzaron a usarse para almacenar archivos de cualquier tipo. En muchos sentidos, esto fue posible gracias a los esfuerzos de Apple y Microsoft, que comenzaron a instalar unidades de CD en sus computadoras desde 1987.

En cuanto al dispositivo de CD, es bastante simple. El CD en sí es un sustrato de policarbonato que está recubierto con una capa delgada de metal. Esta capa está protegida por barniz, en el que se aplican imágenes, inscripciones y otras marcas de identificación externas del disco.



La información grabada en el CD tiene la forma de una espiral de huecos, o "hoyos", depositados en la superficie inversa del disco. El tamaño de un pozo es generalmente de unos 500 nm de ancho y de 850 a 3500 nm de longitud. Al mismo tiempo, la profundidad del pozo alcanza los 100 nm. La distancia de cada pozo a sus vecinos suele ser de aproximadamente 1,6 micras. Esta distancia se llama tierra. La información se lee del CD utilizando un rayo láser que forma un punto de luz con un diámetro de aproximadamente 1.2 micras, que es 0.4 micras menos que la distancia entre pozos adyacentes. En el caso de que el haz "descanse" en la tierra, el fotodiodo receptor captura la señal de máxima intensidad y la reconoce como una unidad lógica. Cuando el láser golpea el pozo, la luz se dispersa y se absorbe, y luego se refleja desde el sustrato de policarbonato.En este caso, el fotodiodo captura la luz de menor intensidad y se reconoce como un cero lógico.

Durante muchos años después de la llegada del CD, su volumen máximo se mantuvo en alrededor de 650 MB. En un disco de tal capacidad, era posible almacenar unos 74 minutos de audio de alta calidad. Solo en la década de 2000, el volumen de CD aumentó a 700 MB. También a la venta, puede encontrar discos de 800 megabytes.

Cuando apareció por primera vez la tecnología de CD, los discos compactos estaban destinados únicamente a la lectura: incluso en la etapa de producción, la información se grababa en un disco aplicando hoyos en un sustrato. Y luego se aplicaron una capa reflectante y un barniz protector sobre el sustrato. Sin embargo, poco después de la llegada del CD, los usuarios querían escribir información en los discos ellos mismos. Esto llevó a Philips y Sony a desarrollar el estándar CD-R (Compact Disc-Recordable). Entonces, los primeros discos compactos destinados a la grabación individual aparecieron en 1988.

Por su diseño, los discos CD-R diferían de sus predecesores solo en presencia de otra capa entre el sustrato y el reflector. Esta capa estaba hecha de tinte orgánico transparente. El tinte tenía una propiedad interesante: bajo la influencia del calor, colapsó y se oscureció. En realidad, estas características físicas de la capa orgánica permitieron realizar la capacidad de escribir información en el disco. Durante la grabación, el láser de una unidad de escritura especial cambió su potencia, quemando puntos individuales en la capa de tinte. En la lectura posterior, estas áreas oscurecidas fueron percibidas por el fotodiodo como hoyos o cero lógico.

Como se mencionó anteriormente, escribir información en un CD-R solo fue posible una vez. Y este fue el principal inconveniente de este formato. La grabación múltiple de información se hizo posible en 1997 con el lanzamiento del estándar CD-RW (Compact Disc-Rewritable).

El diseño del CD-RW coincidió completamente con el dispositivo CD-R, con la excepción de la capa entre el sustrato y el reflector. El colorante orgánico fue reemplazado por un material activo inorgánico: una aleación de calcogenuros. Al igual que la materia orgánica, la aleación se oscureció bajo la influencia de un potente rayo láser. El oscurecimiento se produjo como resultado de la transición de una sustancia de un estado cristalino de agregación a uno amorfo. A diferencia de la materia orgánica, la aleación de calcogenuro podría volver a su estado cristalino original, lo que proporcionó la posibilidad de grabación múltiple en disco.

Un año antes de la llegada del formato CD-RW, los DVD (Digital Versatile Disc) salieron a la luz. La historia detrás del DVD es bastante entretenida. Se origina a principios de los años 90, cuando Philips y Sony se dedicaron al desarrollo de la tecnología MMCD (disco compacto multimedia), y la alianza, que incluía a Toshiba, Time Warner, Hitachi, Pioneer y algunos otros, trabajó para crear el estándar SD (Súper densidad). Ambas coaliciones promocionaron activamente su tecnología, pero bajo la presión de IBM, que temía una repetición de la "guerra de formatos" entre VHS y Betamax, se comprometieron. Así es como surgió la tecnología de DVD.

Una característica del formato de DVD fue que se desarrolló originalmente como un reemplazo para las viejas cintas de video. Por lo tanto, la primera vez que se decidió descifrar el DVD de abreviatura como Disco de video digital. Sin embargo, más tarde resultó que los DVD son ideales para almacenar cualquier tipo de datos, y el nombre anterior se cambió rápidamente a Disco Versátil Digital.

El diseño del DVD-ROM no es tan diferente del anterior CD estándar. En la tecnología de DVD, el tamaño de los pozos se redujo, por lo que para leer dichos discos fue posible utilizar un láser rojo con una longitud de onda de 635 o 650 nm. A modo de comparación: los CD se leyeron con un láser con una longitud de onda de 780 nm. Además, las pistas de boxes comenzaron a ubicarse más cerca una de la otra. Esto hizo posible aumentar significativamente la densidad de grabación y, como resultado, un DVD de una sola capa contenía 4,7 GB de datos, 6,5 veces más que un CD. También se debe tener en cuenta que el diseño del DVD permite el uso de dos placas con un grosor de 0.6 mm cada una en lugar de una de 1.2 mm en el CD. Gracias a esto, fue posible grabar información en DVD en dos capas: en la capa inferior habitual y en la translúcida superior.


Para leer información de un disco de dos capas, el láser necesitaba cambiar el foco cambiando la longitud de onda. La principal ventaja de tales "discos" era un volumen duplicado: 8,5 GB. Además, después de algún tiempo, aparecieron DVD de doble cara, incluidos los de doble capa. La capacidad de tales dispositivos ha alcanzado la impresionante cantidad de 17 GB.

En 1997, aparecieron a la venta los primeros discos diseñados para la grabación única de información. Obtuvieron la etiqueta DVD-R. Y ya en 1999, se podían ver dispositivos DVD-RW a la venta, en los que se podía grabar información muchas veces. Al crear estos dos formatos, se usaron los mismos principios que eran la base de los discos CD-R y CD-RW: entre el sustrato y el reflector había una capa de materia orgánica o inorgánica, que bajo la influencia de un láser podía simular pozos.

Ambas normas, DVD-R (W), fueron propuestas por DVD Forum Alliance. Además de ellos, esta organización también desarrolló el formato DVD-RAM, que se compara favorablemente con DVD-RW con una mayor velocidad de lectura y una gran cantidad de ciclos de reescritura (hasta 100 mil, mientras que un disco DVD-RW solo se podía reescribir 10 mil veces). Sin embargo, el formato DVD-RAM no era compatible con DVD-RW y, por lo tanto, las unidades de DVD convencionales no podían leer dichos discos. Por esta razón, la tecnología no ha recibido mucha distribución.



En 2002, Sony y Philips, que no formaban parte del DVD Forum, introdujeron la tecnología DVD + R (W) compatible con versiones anteriores de DVD-R (W). El nuevo formato se distinguía de la versión "menos" por el marcado, que simplificaba enormemente el posicionamiento del cabezal de lectura y otro material de la capa reflectante. Además, en DVD + R (W), la información se grabó encima de la anterior, como en los videocasetes, mientras que para grabar en DVD-R (W), primero fue necesario borrar todos los datos del disco. Esto también tuvo un efecto positivo en la velocidad de escritura de los dispositivos DVD + R (W).

Con esto, el potencial de la tecnología de DVD se agotó, y el siguiente paso en la industria fue el lanzamiento de una nueva generación de unidades ópticas: Blu-ray y HD DVD. Vieron la luz en 2006. El formato Blu-ray fue desarrollado por el consorcio de la Asociación Blu-ray Disc, que incluyó a grandes compañías como Sony, Panasonic, Samsung, LG y muchas otras. Y la creación de la tecnología HD DVD involucró a fabricantes japoneses: NEC, Toshiba y Sanyo. Ambos formatos utilizaron un láser azul-violeta con una longitud de onda de 405 nm, que una vez más permitió un aumento significativo en la capacidad del disco. Por lo tanto, un disco Blu-ray de una sola capa contiene 25 GB de datos y HD DVD: 15 GB.

En general, las características de Blu-ray y HD DVD fueron muy similares. Pero los estudios de cine estadounidenses dejaron en claro que no admitirían ambas tecnologías al mismo tiempo. La "Guerra de Formatos" duró dos años. Durante este tiempo, la gran mayoría de los estudios de cine prefirieron el estándar Blu-ray y, en febrero de 2008, Toshiba anunció el cese del desarrollo y el soporte adicional para HD DVD.

Desde entonces, Blu-ray sigue siendo el único reproductor en el mercado de unidades ópticas. Durante este tiempo, aparecieron discos BD-R y BD-RE para grabación única y múltiple. Además, en 2009, se introdujo la tecnología Blu-ray 3D, diseñada para almacenar y reproducir contenido de video tridimensional. Y a principios del próximo año, tendrá lugar el lanzamiento de las primeras películas 4K en discos ópticos Blu-ray Ultra HD. El nuevo estándar brinda soporte para resoluciones de 3840x2160 píxeles, formatos de audio Dolby Atmos y DTS: X, tecnología HDR y escaneo de alta frecuencia (hasta 60 cuadros por segundo). La capacidad de dichos discos será de 50, 66 o 100 GB.

(Continuará…)

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