El disco compacto es un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio, imágenes, vídeo, documentos y otros datos).

Los CD estándar pueden almacenar hasta 700 MB de datos. Los DVD estándar pueden almacenar desde 4 GB hasta 17 GB de datos.

Tipos de disco compacto: • Sólo lectura: CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory). • Grabable: CD-R (Compact Disc - Recordable). • Regrabable: CD-RW (Compact Disc - Re-Writable). • De audio: CD-DA (Compact Disc - Digital Audio). Los datos digitales en un CD se inician en el centro del disco y terminan en el borde de estos, lo que permite adaptarlos a diferentes tamaños y formatos.

El CD-ROM, el DVD y el Blu-ray han sido en los últimos años unos de los medios de almacenamiento preferidos por los usuarios de computadores; en todo el mundo hay más de 10 millones de unidades CD-ROM instaladas en computadores personales. Para almacenar la información los dispositivos ópticos utilizan estándares internacionales para su fabricación, lectura y escritura de CD y DVD, haciendo que estos dispositivos sean populares a nivel mundial.

Los discos CD-ROM y DVD-ROM con adecuados cuidados tienen una vida útil de 75 años o más, si se raya o se pierde el material reflectante se averió el dispositivo

ESTRUCTURA FÍSICA CDLos CD’s están formados por un disco plástico de 12 cm de diámetro, 1,2 mm de espesor y pesa entre 14 y 30 gramos, el diámetro de la perforación central de los discos compactos fue determinado en 15 mm.

El componente principal del CD es un tipo de plástico llamado policarbonato y una serie de capas inyectadas sobre su superficie de un material petroquímico, al que se le añade una capa reflectante de aluminio; posteriormente se le añade una capa protectora de laca, misma que actúa como protector del aluminio y, opcionalmente, una etiqueta en la parte superior. En el caso de los CD-R y CD-RW se usa oro, plata y aleaciones de las mismas que por su ductilidad permite a los láseres grabar sobre ella, cosa que no se podría hacer sobre el aluminio con láseres de baja potencia.

Estructura Física del CD

Listado de Materiales para Dispositivos Ópticos CD DVD Tipo Capa de Datos Capa de MetalCD-ROM(Audio / video PC software)

DVD-ROM (Video / audio, uso en PC)

Lectura Solamente Moldeada Aluminio (También silicón, plata, u oro en los DVD de doble capa)

CD-R DVD-RDVD+R

Gravable (una vez) Pigmento Orgánico Plata, oro, aleación de plata

CD-RW DVD-RWDVD+RWDVD+RAM

Reescribible(escribir, borrar, escribir de nuevo)

Parte cambiante de un film de aleación metálica

Plata, oro, aleación de plata

Estas capas contienen una serie de irregularidades en su superficie en forma de crestas y huecos (lands y pits) que representan los datos, el policarbonato viscoso adopta el estampado de cada capa, y el disco de plástico resultante

recibe el nombre de substrato de plástico. El substrato de plástico se recubre por una finísima capa de aluminio reflectante que captura los (lands y pits) de manera precisa.

Para evitar que el aluminio se marque o arañe, lo cual borraría los datos residentes en el CD, se añade una laca protectora (label), a través de la cual el láser es perfectamente capaz de leer los pits.

Cuando se apunta a la superficie del CD con un rayo láser de bajo poder, los diferentes niveles de energía reflejada determinan los datos almacenados. Los huecos o surcos (pits), y las zonas planas sin láserizar entre estos, que se denominan crestas (lands), producen una diferente reflectividad del haz de láser, lo que hace posible distinguir entre ambos y recibir dos estados posibles: 0 o 1

Un pit indica el cambio de estado, es decir de 0 a 1 ó de 1 a 0 no indica como tal un valor de 0 o de 1, y según la cantidad de lands que haya, el estado se mantiene estable, mientras no se cambie de estado se mantiene una zona de lands. De esta manera, se trata de realizar la mínima cantidad de huecos posibles en el disco, y así poder escribir más rápidamente.

Estructura de datos, Lands y Pits en un CD

Los CD están constituidos por una pista en espiral que presenta el mismo número de bits por centímetro en todos sus tramos (densidad lineal constante), para aprovechar mejor el medio de almacenamiento, y no desperdiciar espacio como sucede en los discos magnéticos. Es por esto que en la lectura y grabación de un CD, a medida que el haz láser se aleja del centro del disco, la velocidad debe disminuir, ya que en el centro el espiral es de menor longitud que en los bordes

Alternando las velocidades se logra que la cantidad de bits leídos por segundo sea constante en cualquier tramo, sea en el centro o en los bordes. Si esta velocidad es constante, se leerían menos bits por segundo si la zona esta más cerca del centro, y más si está más cerca de los bordes. Todo esto significa que un CD gira a una velocidad ángular variable.

Para poder lograr que los CDs tengan igual densidad en cualquier tramo de la espiral, en la grabación, el haz láser emitido por la cabeza (que se mueve en línea recta radial desde el centro al borde del plato) genera la espiral a velocidad lineal constante (CLV), esto significa que la cantidad de bits grabados por segundos será constante

Diferentes velocidades de rotación para lectura constante de datos en un CD

Pero para poder mantener una densidad lineal constante y la pista en espiral, es necesario que el CD gire a una velocidad angular variable. Por lo tanto, por girar un CD a una velocidad angular variable, y ser escrito a velocidad linear constante, se escriben y leen la misma cantidad de bits por segundo y por centímetro, cualquiera sea la posición del mismo. Cada vuelta de la espiral contendrá más o menos bits según si esté más cerca del centro o del borde.

ESTRUCTURA FÍSICA DVDLa estructura física de un DVD es igual a la de un CD en cuanto a su forma y tamaño, pero difieren en su composición interna lo que permite almacenar más información que en un CD

El secreto para la alta capacidad en una superficie igual a la de los CD es que el tamaño mínimo de una marca en un DVD de una cara es de 0.44 micras, frente a las 0.83 micras del CD; además, la distancia entre marcas es de 0.74 micras, frente a las 1.6 micras para el CD. Todo ello da lugar a la posibilidad de hacer hasta 4 veces más marcas que en un CD, es decir, a mayor densidad de datos, ó mayor capacidad.Los DVD pueden almacenar información en ambas caras del disco y además cada cara puede tener dos capas con lo que se multiplica por cuatro la capacidad de este dispositivo.

Con base a esto se establece una clasificación en función del número de capas y caras utilizadas.DVD-5: de una sola cara, con una sola capa y una capacidad de 4.7GB.DVD-9: de una sola cara, con doble capa y una capacidad de 8.5GB.DVD-10: de doble cara, con una sola capa y una capacidad de 9.4GB.DVD-18: de doble cara, con doble capa y una capacidad de 17 Gb.

Estructura de los DVD

Utiliza un láser de menor longitud de onda que el utilizado en los CD; en el DVD es de 635 a 650 nanómetros, frente a los 780 nanómetros del láser del CD.

Otra característica importante es que la segunda capa de datos del disco DVD puede leerse desde la misma cara que la primera capa o desde la cara contraria, pero los datos se almacenan en una pista espiral inversa, de modo que el láser solamente tiene que hacer un pequeño ajuste muy rápido para leer la segunda capa

ESTRUCTURA FÍSICA BLU-RAYBlu-ray o BD, es un formato de disco óptico de nueva generación desarrollado por la Blu-ray Disc Association. EL BD es empleado para vídeo de alta definición y con una capacidad de almacenamiento de datos de alta densidad mayor que la del DVD. Otra característica importante de los discos BD es su resistencia a las rayaduras y la suciedad.

La estructura física de un BD es igual a la de un DVD en cuanto a su forma y tamaño, pero difieren en su composición interna lo que permite almacenar más información desde 25 a 33,4 GB por capa.Las unidades de BD utilizan un láser azul-violeta y cuya longitud de onda es menor con respecto al DVD, aumentando la apertura numérica a 0,85, (respecto a los 0,6 del DVD). Además gracias a un sistema de lentes duales y a una cubierta protectora más delgada, el rayo láser puede enfocar de forma mucho más precisa en la superficie del disco. Haciendo que los puntos de información legibles en el disco sean mucho más pequeños y, por tanto, se logra que en el mismo espacio se pueda contener mucha más información. Además de las mejoras en la tecnología óptica, los BD incorporan un sistema mejorado de codificación de datos que permite empaquetar aún más información en el mismo espacio fisico.

LECTURA

El mecanismo de lectura de un CD es el siguiente: 1. Un haz de luz coherente (láser) es emitido por un diodo de infrarrojos hacia un espejo que forma parte del cabezal de lectura que 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. La cantidad de luz reflejada depende de la superficie sobre la que incide el haz. Si el haz de luz incide ésta se difunde y la intensidad reflejada es diferente en las lands y pits 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

VELOCIDADLa unidad de CD está provista de un motor que hace girar el disco, así se tienen dos opciones: mantener la velocidad lineal constante ó mantener la velocidad de giro constante.

CAV (Constant Angular Velocity): El disco rota a una velocidad constante independientemente del área del disco a la que accede. El disco tarda siempre el mismo tiempo en dar una rotación de 360 grados independientemente de lo cerca o lejos que la cabecera esté del centro del CD.

CLV (Constant Linear Velocity): El CD 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 PC sea constante. La velocidad de rotación en este caso es controlada por un microcontrolador que actúa según la posición del cabezal de lectura para permitir un acceso aleatorio a los datos

Mecanismo de lectura CD

Los primeros CD operaban a la misma velocidad que los CD de audio estándar: de 210 a 539 RPM dependiendo de la posición del cabezal, con lo que se obtenía una razón de transferencia de 150 KB/s velocidad con la que se garantizaba lo que se conoce como calidad CD de audio (1X). No obstante, en aplicaciones de almacenamiento de datos interesa la mayor velocidad posible de transferencia para lo que basta con aumentar la velocidad de rotación del disco. Así aparecen los CD 2X, 4X, ..., 24X, etc., que simplemente doblan cada vez la velocidad de transferencia.

La mayoría de los dispositivos de menor velocidad que 12X usan CLV (Velocidad de Giro Variable) y los más modernos y rápidos optan por la opción CAV (Velocidad de Giro Constante). Al usar CAV, la velocidad de transferencia de datos varía según la posición que ocupen estos en el disco al permanecer la velocidad angular constante.

Un aspecto importante al hablar de los CD de velocidades 12X o mayores es, a que nos referimos realmente cuando hablamos de velocidad 12X, dado que en este caso no tenemos una velocidad de transferencia 12 veces mayor que la referencia y esta ni siquiera es una velocidad constante. Cuando decimos que un CD CAV es 12X queremos decir que la velocidad de giro es 12 veces mayor en el borde del CD. Así un CD 24X es 24 veces más rápido en el borde pero en el medio es un 60% más lento respecto a su velocidad máxima. A continuación se indican las velocidades de transferencia comparadas según el método de rotación utilizado

CLVVelocidad Transferencia1X 150 KB/s 2X 300 KB/s4X 600 KB/s6X 900 KB/s8X 1200 KB/s 10X 1500 KB/s12X 1800 KB/s

CAVVelocidad Transferencia16X 930 KB/s – 2400 KB/s20X 1170 KB/s – 3000 KB/s24X 1400 KB/s – 3600 KB/s32X 2100 KB/s – 4800 KB/s

Un DVD 1X transfiere datos a 1.250 KB/s, equivalente a una unidad de CD 8X, en 1998 se han hecho populares las unidades DVD 2X, con una transferencia de 2.700 KB/s, equivalentes a un CD 18X (de hecho muchos de estos DVD 2x leen un CD, CD-R o CD-RW a una velocidad equivalente a un 24X) y han empezado a aparecer las unidades DVD 5X, con una trasferencia de 3.5 MB/s.