Os discos compactos ópticos surgiram em geral em 1982, o protótipo viu a luz ainda mais cedo - em 1979. Inicialmente, os compactos foram desenvolvidos como substitutos dos discos de vinil, como um meio melhor e mais confiável. Acredita-se que os discos a laser sejam o resultado do trabalho conjunto de equipes de duas empresas de tecnologia - a japonesa Sony e a holandesa Philips.
Ao mesmo tempo, a tecnologia básica dos "lasers frios", que tornou possível o aparecimento de discos a laser, foi desenvolvida pelos cientistas soviéticos
Alexander Prokhorov e
Nikolai Basov . Por sua invenção, eles receberam o Prêmio Nobel. A tecnologia evoluiu ainda mais e, nos anos 70, a Philips desenvolveu uma maneira de gravar CDs, o que marcou o início do CD. Inicialmente, os engenheiros da empresa criaram o ALP (audio long play) como uma alternativa aos discos de vinil.
O diâmetro dos discos ALP era de aproximadamente 30 centímetros. Um pouco mais tarde, os engenheiros reduziram o diâmetro dos discos, enquanto o tempo de reprodução diminuiu para 1 hora. Os discos a laser e um dispositivo de reprodução para eles foram
demonstrados pela Philips
pela primeira
vez em 1979. Depois disso, a empresa começou a procurar um parceiro para trabalhar mais no projeto - a tecnologia era vista pelos desenvolvedores como internacional e era difícil desenvolvê-la no nível exigido e popularizá-la por conta própria.
O começo de tudo
A gerência decidiu tentar estabelecer contatos com empresas de tecnologia do Japão, enquanto este país estava na vanguarda das tecnologias de ponta. Para fazer isso, os delegados da Philips foram ao país, conseguiram se encontrar com o presidente da Sony, que se interessou por tecnologia.
Quase imediatamente,
uma equipe de engenheiros da Philips-Sony foi
formada e eles desenvolveram as primeiras especificações de tecnologia. O vice-presidente da Sony insistiu em aumentar o volume do disco, ele queria que o CD acomodasse a nona sinfonia de Beethoven, para a qual o volume do disco foi expandido de 1 hora para 74 minutos (há uma opinião de que essa é apenas uma bela história de marketing). A quantidade de dados que cabe nesse disco era de 640 MB. Os engenheiros também desenvolveram parâmetros de qualidade de som. Por exemplo, a frequência de amostragem dos sinais estéreo foi regulada em 44,1 kHz (para um canal 22,05 kHz) com uma largura de bit de 16 bits cada. Então, o padrão do Livro Vermelho apareceu.
O nome da nova tecnologia não apareceu de repente - foi escolhido entre várias opções, incluindo Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Como resultado, os desenvolvedores combinaram os dois nomes, obtendo um CD compacto híbrido. Por último, mas não menos importante, esse nome foi escolhido devido à crescente popularidade das cassetes de áudio (tecnologia
Compact Cassette ).
A Philips e a Sony também desempenharam um papel crucial no desenvolvimento da especificação dos primeiros CDs digitais, chamados Yellow Book ou CD-ROM. A nova especificação tornou possível armazenar não apenas áudio, mas também dados de texto e gráficos em discos. A determinação do tipo de disco foi feita automaticamente ao ler o cabeçalho. O problema era que um CD compatível com o Yellow Book só podia funcionar com um tipo específico de unidade que não era universal.
Em 17 de agosto de 1982, o primeiro CD foi lançado na fábrica da Philips na cidade alemã de Langenhagen. Ele gravou o álbum
The Visitors by ABBA. Vale a pena notar que o revestimento de verniz dos primeiros discos não era de qualidade muito alta; portanto, compradores compactos frequentemente os estragavam. Com o tempo, a qualidade do disco melhorou. Nos primeiros anos, eles foram usados exclusivamente em equipamentos de alta fidelidade, como substitutos de discos de vinil e cassetes.
Desde 2000, os discos com capacidade de 700 MB começaram a aparecer à venda, o que tornou possível gravar áudio com uma duração total de até 80 minutos. Eles substituíram completamente os discos de 650 MB do mercado. Também existem 800 MB de mídia, mas eles não eram adequados para todas as unidades; portanto, esses discos não eram particularmente difundidos. Foi possível aumentar a quantidade de espaço disponível para armazenamento de dados, reduzindo a distância entre as trilhas. Assim, por exemplo, para discos com capacidade de 650 MB, a distância entre as faixas é de 1,7 mícrons e, para 800 MB de discos, esse indicador é reduzido para 1,5 mícrons. Além disso, para o primeiro, a velocidade é de 1,41 m / s, e para o último, 1,39 m / s.
Como isso funciona
O disco consiste em várias camadas. O substrato é policarbonato, sua espessura é de 1,2 mm, seu diâmetro é de 120 mm. Outra camada é colocada no substrato - metal (pode ser ouro, prata ou, na maioria das vezes - alumínio). Em seguida, a camada de metal é protegida com verniz, que é aplicado à programação. O suporte protege a camada de metal de forma confiável, arranhões muito profundos interferem na leitura. O diâmetro do furo no disco é de 15 mm.
O formato de armazenamento de dados para discos é o
Red Book (discutido acima). Os erros de leitura são corrigidos usando o código Reed-Solomon; portanto, arranhões leves não reduzem a legibilidade do disco.
Os dados no disco são gravados na forma de uma trilha em espiral a partir dos chamados poços (recessos), que são extrudados em uma base de policarbonato. Cada poço tem aproximadamente 100 nm de profundidade e 500 nm de largura. O comprimento do poço é de 850 nm a 3,5 μm. As pitas dispersam ou absorvem a luz, o substrato reflete. Assim, um disco gravado é um excelente exemplo de uma grade de difração refletiva.
O disco é lido usando um feixe de laser com um comprimento de onda de 780 nm, que é emitido por um laser semicondutor. O princípio da leitura é registrar mudanças na intensidade da luz refletida. Portanto, o feixe de laser converge para a camada de informação; nesse caso, o diâmetro do ponto de luz é de 1,2 μm. O sinal máximo é gravado entre os poços. No caso de contato com o poço, é registrada uma menor intensidade de luz. Alterações na intensidade são convertidas em um sinal elétrico, com o qual o equipamento trabalha.
Como criar um disco
- O primeiro passo é preparar os dados para execução na série;
- A fotolitografia é o segundo estágio, este é o processo de criação de um carimbo de disco. Primeiro, é criado um disco de vidro no qual uma camada de material fotorresistente é aplicada e as informações são gravadas nele. O material altera as propriedades físico-químicas sob a influência da luz;
- Os dados são gravados usando um raio laser. Com o aumento da potência do laser (quando você precisa criar um poço), as ligações químicas das moléculas do material fotorresistente são destruídas e congela;
- O fotorresistente é gravado (de várias maneiras, do plasma ao ácido), as áreas não afetadas pelo laser são removidas da matriz;
- O disco é colocado em um banho de revestimento, onde uma camada de níquel é depositada em sua superfície;
- Os discos são carimbados por moldagem por injeção, o disco de vidro original é usado como fonte;
- Em seguida, o metal é pulverizado na camada de informação;
- Um verniz protetor é aplicado no exterior, no qual uma imagem gráfica já está aplicada.
E o CD-RW?
CD-RW é um tipo de CD que apareceu em 1997. Inicialmente, o padrão era chamado de
CD-apagável (CD-E, CD apagável).
Foi um verdadeiro avanço no campo de gravação e armazenamento de informações. Afinal, obter um meio de armazenamento barato e espaçoso era o sonho de milhares de engenheiros e usuários. O CD-RW é semelhante em estrutura e princípio de operação a um CD comum, mas a camada de gravação é diferente - esta é uma liga especializada de calcogenetos. O prata-índio-antimônio-telúrio mais comumente usado. Quando aquecida acima da temperatura de fusão, essa liga passa de um estado cristalino para um amorfo.
Nesse caso, a transição de fase é reversível, que é a base do processo de reescrita. A espessura da camada ativa do disco é de apenas 0,1 μm, portanto é fácil agir sobre a substância com um laser. O processo de gravação ocorre sob a influência de um feixe de laser; nesse caso, a camada ativa passa para o derretimento (as áreas afetadas pelo laser). Em seguida, o calor se difunde no substrato e o derretimento passa para um estado amorfo. Para segmentos amorfos, características como permissividade, coeficiente de reflexão e, portanto, refletem a alteração da intensidade da luz. Ele carrega informações sobre a gravação em um disco. A leitura é realizada usando um laser de menor potência, que não pode afetar a camada ativa. Ao gravar, a camada ativa é aquecida a 200 graus Celsius, o que lhe permite novamente fazer uma transição de fase para um estado cristalino.
O uso repetido de CD-RW leva à fadiga mecânica da camada de trabalho. Portanto, os engenheiros que desenvolveram a tecnologia usaram substâncias com baixa taxa de acúmulo de fadiga. O CD-RW pode suportar cerca de mil ciclos de duplicação.
DVD - ainda mais capacidade!
Os primeiros DVDs apareceram no Japão em 1996, como resposta à solicitação de usuários e empresas que precisavam de mídia cada vez mais espaçosa. Inicialmente, as unidades de alta capacidade foram desenvolvidas por várias empresas ao mesmo tempo. Apareceram duas áreas de desenvolvimento independentes: Compact Disc multimídia (Philips e Sony), - Super Disc (8 grandes corporações, incluindo Toshiba e Time Warner). Um pouco mais tarde, ambas as direções se fundiram em uma sob a influência da IBM. Ela convenceu seus parceiros a não repetir os eventos da "guerra de formatos" quando a batalha pela prioridade entre os padrões de videocassete "Video Home System" e "Betamax" estava em andamento.
A tecnologia foi anunciada em setembro de 1995, no mesmo ano, os desenvolvedores publicaram especificações. O primeiro gravador de DVD foi lançado em 1997.
Foi possível aumentar a capacidade de gravação mantendo as dimensões anteriores devido ao uso de um laser vermelho com comprimento de onda de 650 nm. O tom da faixa é duas vezes menor que o do CD e é 0,74 μm.
Blu-ray - a mídia óptica mais avançada
Outro tipo de mídia ótica com uma densidade de dados muito maior que o CD ou DVD. O padrão foi desenvolvido por um consórcio internacional da BDA. O primeiro protótipo apareceu em outubro de 2000.
A tecnologia envolve o uso de um laser de ondas curtas (comprimento de onda 405 nm), de onde o nome vem. A letra "e" foi removida porque a expressão blue ray é comumente usada no idioma inglês e não pode ser patenteada. O uso de um laser azul (azul-violeta) tornou possível reduzir a faixa para 0,32 μm, aumentando a densidade de gravação de dados. A velocidade de leitura da mídia aumentou para 432 Mbps.
UDF - Formato Universal de Disco
UDF é uma especificação de formato do sistema de arquivos independente do SO. Ele foi projetado para armazenar arquivos em mídia ótica - CD, DVD e Blu-Ray. O UDF não tem limites de 2 e 4 GB para arquivos graváveis; portanto, este formato é ideal para discos de alta capacidade - DVD e Blu-Ray.
Discos ópticos e a Internet
As empresas de tecnologia continuam a melhorar os discos ópticos. Assim, a Sony e a Panasonic em 2016 conseguiram aumentar a capacidade da mídia ótica para 3,3 TB. Ao mesmo tempo, o desempenho do disco é mantido, de acordo com representantes da Sony, por até 100 anos.
No entanto, todos os tipos de discos ópticos estão gradualmente perdendo popularidade - com o desenvolvimento da Internet, não é mais necessário que os usuários acumulem dados nos discos. As informações podem ser armazenadas na nuvem, o que é muito mais conveniente (quanto mais seguro é outra questão). Os CDs estão longe de serem tão populares como eram há alguns anos atrás, mas provavelmente não estão completamente esquecidos (como no caso de cassetes de áudio) - eles serão usados para criar arquivos com informações importantes sobre os negócios.
Se os discos ópticos de terabyte entrarem em série, seu uso será limitado - talvez com sua ajuda eles distribuam filmes em 4K e jogos modernos com uma variedade de bônus diferentes. Mas acima de tudo, eles serão usados para criar backups. E se a Sony estiver dizendo a verdade sobre a segurança milenar dos dados gravados, os negócios usarão a nova tecnologia muito ativamente.