Unidad de disco óptico

En informática , una unidad de disco óptico es una unidad de disco que utiliza luz láser u ondas electromagnéticas dentro o cerca del espectro de luz visible como parte del proceso de lectura o escritura de datos en o desde discos ópticos . Algunas unidades solo pueden leer ciertos discos, pero las unidades más recientes pueden leer y grabar, también llamadas grabadoras o grabadoras (ya que queman físicamente el tinte orgánico en discos CD-R, DVD-R y BD-R LTH de una sola escritura). Los discos compactos , DVD y discos Blu-ray son tipos comunes de medios ópticos que pueden leerse y grabarse en dichas unidades.

Aunque la mayoría de los fabricantes de portátiles ya no incluyen unidades ópticas con sus productos, las unidades externas todavía se pueden comprar por separado.

Tipos de unidades

A partir de 2021 , la mayoría de las unidades de discos ópticos del mercado son unidades de DVD-ROM y BD-ROM que leen y graban desde esos formatos, además de tener compatibilidad con versiones anteriores de discos CD, CD-R y CD-ROM ; Las unidades de disco compacto ya no se fabrican fuera de los dispositivos de audio. También se fabrican unidades de DVD y Blu-ray de solo lectura, pero se encuentran con menos frecuencia en el mercado de consumo y se limitan principalmente a dispositivos multimedia como consolas de juegos y reproductores de discos. En los últimos diez años, las computadoras portátiles ya no vienen con unidades de disco óptico para reducir costos y hacer que los dispositivos sean más livianos, lo que obliga a los consumidores a comprar unidades ópticas externas.

Electrodomésticos y funcionalidad

La unidad óptica de carga por ranura de 12 centímetros de la consola de juegos Nintendo Wii es compatible con discos de 8 centímetros de diámetro para admitir discos de GameCube (solo modelo RVL-001), la consola de juegos predecesora, lo que permite compatibilidad con versiones anteriores .
Algunas unidades ópticas admiten la medición de la tasa de error en el código de corrección de errores . Un error individual aún no causa pérdida de datos, pero una tasa más alta significa que el mecanismo de corrección de errores está más tenso, lo que puede predecir una posible pérdida de datos futura relacionada con la edad. La tasa representada está dentro de un rango saludable.

Las unidades de discos ópticos son una parte integral de dispositivos independientes como reproductores de CD , reproductores de DVD , reproductores de discos Blu-ray, grabadoras de DVD y consolas de videojuegos. A partir de 2017, las consolas PlayStation y Xbox son las únicas consolas de videojuegos domésticas que actualmente utilizan discos ópticos como formato de almacenamiento principal, ya que el sucesor de Wii U , el Nintendo Switch , comenzó a usar cartuchos de juegos , [1] mientras que el PlayStation Portable es, con diferencia, la única consola portátil que utiliza discos ópticos (usando UMD ). También se utilizan muy comúnmente en computadoras para leer software y medios distribuidos en discos y para grabar discos con fines de archivo e intercambio de datos. Las unidades de disquete , con una capacidad de 1,44 MB, han quedado obsoletas: los medios ópticos son baratos y tienen una capacidad mucho mayor para manejar los archivos grandes utilizados desde la época de los disquetes, y la gran mayoría de las computadoras y gran parte del hardware de entretenimiento de consumo tienen unidades ópticas. escritores. Las unidades flash USB , de alta capacidad, pequeñas y económicas, son adecuadas cuando se requiere capacidad de lectura/escritura.

La grabación de discos se limita a almacenar archivos reproducibles en aparatos de consumo ( películas , música, etc.), volúmenes de datos relativamente pequeños (por ejemplo, un DVD estándar tiene capacidad para 4,7  gigabytes ; sin embargo, existen formatos de mayor capacidad, como los discos Blu-ray multicapa). ) para uso local y datos para distribución, pero sólo a pequeña escala; Producir en masa un gran número de discos idénticos mediante prensado (replicación) es más económico y rápido que la grabación individual (duplicación).

Para admitir discos de 8 centímetros de diámetro, las unidades con carga de bandeja mecánica (unidades de computadora de escritorio) tienen una muesca en la bandeja. Sin embargo, sólo se puede utilizar en funcionamiento horizontal. Las unidades de carga por ranura, utilizadas con frecuencia en consolas de juegos y radios de automóviles, podrían aceptar discos de 8 centímetros y centrar el disco automáticamente.

Los discos ópticos se utilizan para realizar copias de seguridad de volúmenes relativamente pequeños de datos, pero la copia de seguridad de discos duros completos, que a partir de 2015 suelen contener muchos cientos de gigabytes o incluso varios terabytes, es menos práctico. En cambio, las copias de seguridad de gran tamaño se suelen realizar en discos duros externos, ya que su precio ha bajado a un nivel que lo hace viable; en entornos profesionales también se utilizan unidades de cinta magnética.

Algunas unidades ópticas también permiten escanear de forma predictiva la superficie de los discos en busca de errores y detectar una mala calidad de grabación. [2] [3]

Con una opción en el software de creación de discos ópticos , las grabadoras de discos ópticos pueden simular el proceso de escritura en CD-R , CD-RW , DVD-R y DVD-RW , lo que permite realizar pruebas como observar las velocidades y patrones de escritura ( por ejemplo, velocidad angular constante , velocidad lineal constante y variantes P-CAV y Z-CLV ) con diferentes configuraciones de velocidad de escritura y probando la capacidad más alta de un disco individual que se podría lograr usando sobregrabación , sin escribir ningún dato en el disco. [4]

Pocas unidades ópticas permiten simular una unidad flash FAT32 a partir de discos ópticos que contienen sistemas de archivos ISO9660 / Joliet y UDF o pistas de audio (simuladas como archivos ), [5] para compatibilidad con la mayoría de los dispositivos multimedia USB . [6] .wav

Componentes clave

Factores de forma

Las unidades ópticas para computadoras vienen en dos factores de forma principales: media altura (también conocida como unidad de escritorio ) y tipo delgado (utilizadas en computadoras portátiles y computadoras de escritorio compactas ). Existen como variantes tanto internas como externas.

Las unidades ópticas de media altura miden alrededor de 4 centímetros de altura, mientras que las unidades ópticas de tipo delgado miden alrededor de 1 cm de altura.

Las unidades ópticas de media altura funcionan a más del doble de velocidad que las unidades ópticas de tipo delgado , porque las velocidades en las unidades ópticas de tipo delgado están limitadas por las limitaciones físicas de la velocidad de rotación del motor de accionamiento (alrededor de 5000 rpm [7] ) en lugar del rendimiento del sistema de captación óptica.

Debido a que las unidades ópticas de media altura exigen mucha más energía eléctrica y un voltaje de 12 V CC, mientras que las unidades ópticas delgadas funcionan con 5 voltios, las unidades ópticas externas de media altura requieren una entrada de alimentación externa separada, mientras que las externas delgadas generalmente pueden funcionar completamente con la energía suministrada. a través del puerto USB de una computadora . (En algunas unidades delgadas, se requieren dos conectores USB, cada uno de los cuales suministra energía, pero solo uno para los datos). Las unidades de media altura también son más rápidas que las unidades delgadas debido a esto, ya que se requiere más energía para hacer girar el disco a velocidades más altas.

Las unidades ópticas de media altura sujetan los discos en su lugar desde ambos lados, mientras que las unidades ópticas delgadas sujetan el disco desde la parte inferior.

Las unidades de media altura sujetan el disco mediante 2 ejes que contienen un imán cada uno, uno debajo y otro encima de la bandeja del disco. Los husillos pueden estar revestidos con flocado o un material de silicona texturizado para ejercer fricción sobre el disco y evitar que resbale. El husillo superior queda ligeramente suelto y es atraído por el husillo inferior por los imanes que tiene. Cuando se abre la bandeja, un mecanismo impulsado por el movimiento de la bandeja aleja el eje inferior del eje superior y viceversa cuando la bandeja está cerrada. Cuando la bandeja está cerrada, el eje inferior toca la circunferencia interior del disco y eleva ligeramente el disco desde la bandeja hasta el eje superior, que es atraído por el imán del disco inferior, sujetando el disco en su lugar. Sólo el husillo inferior está motorizado. Las bandejas en unidades de media altura a menudo se abren y cierran completamente mediante un mecanismo motorizado que puede empujarse para cerrarse, controlarse mediante una computadora o controlarse mediante un botón en la unidad. Las bandejas de media altura y las unidades delgadas también se pueden bloquear con cualquier programa que las esté usando; sin embargo, aún se pueden expulsar insertando el extremo de un clip en un orificio de expulsión de emergencia en la parte frontal de la unidad. Los primeros reproductores de CD, como el Sony CDP-101, utilizaban un mecanismo motorizado independiente para sujetar el disco al eje motorizado.

Las unidades delgadas utilizan un eje especial con pernos de forma especial cargados con resorte que se irradian hacia afuera, presionando contra el borde interior del disco. El usuario debe ejercer una presión uniforme sobre la circunferencia interior del disco para sujetarlo al eje y tirar desde la circunferencia exterior mientras coloca el pulgar sobre el eje para retirar el disco, flexionándolo ligeramente en el proceso y volviendo a su forma normal. después de la eliminación. El borde exterior del eje puede tener una superficie de silicona texturizada para ejercer fricción evitando que el disco se deslice. En las unidades delgadas, la mayoría, si no todos, los componentes están en la bandeja del disco, que se abre mediante un mecanismo de resorte que puede ser controlado por la computadora. Estas bandejas no pueden cerrarse por sí solas; hay que empujarlos hasta que la bandeja llegue al tope. [8]

Láser y óptica

Sistema de captación óptica

Cabezal de recogida
Unidad de captación óptica con dos potenciómetros visibles.
Cabezal de recogida, vista lateral
Camino óptico

La parte más importante de una unidad de disco óptico es una ruta óptica , que se encuentra dentro de un cabezal lector ( PUH ). El PUH también se conoce como captador láser, captador óptico, captador, conjunto de captador, conjunto láser, conjunto óptico láser, cabezal/unidad de captador óptico o conjunto óptico. [9] Por lo general, consta de un diodo láser semiconductor , una lente para enfocar el rayo láser y fotodiodos para detectar la luz reflejada desde la superficie del disco. [10]

Inicialmente se utilizaron láseres de tipo CD con una longitud de onda de 780 nm (dentro del infrarrojo). Para los DVD, la longitud de onda se redujo a 650 nm (color rojo) y para los discos Blu-ray se redujo aún más a 405 nm (color violeta).

Se utilizan dos servomecanismos principales, el primero para mantener la distancia adecuada entre la lente y el disco, para garantizar que el rayo láser se enfoque como un pequeño punto láser en el disco. El segundo servo mueve el cabezal captador a lo largo del radio del disco, manteniendo el haz en la pista , una ruta de datos en espiral continua. Los medios de disco óptico se "leen" comenzando en el radio interior hasta el borde exterior.

Cerca de la lente láser, las unidades ópticas suelen estar equipadas con uno a tres pequeños potenciómetros (normalmente separados para CD , DVD y normalmente un tercero para discos Blu-ray si la unidad lo admite [11] ) que se pueden girar usando un destornillador fino. El potenciómetro está en circuito en serie con la lente láser.

El diodo láser utilizado en las grabadoras de DVD puede tener potencias de hasta 100 milivatios , potencias tan elevadas como las que se utilizan durante la escritura. [12] Algunos reproductores de CD tienen control automático de ganancia (AGC) para variar la potencia del láser y garantizar una reproducción confiable de discos CD-RW. [13] [14]

La legibilidad (la capacidad de leer discos físicamente dañados o sucios) puede variar entre unidades ópticas debido a diferencias en los sistemas de captación óptica, firmware y patrones de daño. [15]

Medios de solo lectura

El sensor óptico de una unidad de CD/DVD
El sensor óptico de una unidad de CD/DVD. Los dos rectángulos más grandes son los fotodiodos para los pozos, el interior para la tierra. Éste también incluye amplificación y procesamiento menor.

En los medios de sólo lectura (ROM) prensados ​​en fábrica , durante el proceso de fabricación, las pistas se forman presionando una resina termoplástica en un estampador de níquel que se hizo recubriendo un "maestro" de vidrio con "protuberancias" elevadas sobre una superficie plana, creando así hoyos y aterrizajes en el disco de plástico. Debido a que la profundidad de los hoyos es aproximadamente de un cuarto a un sexto de la longitud de onda del láser, la fase del haz reflejado se desplaza en relación con el haz entrante, provocando interferencias destructivas mutuas y reduciendo la intensidad del haz reflejado. Esto se detecta mediante fotodiodos que crean las señales eléctricas correspondientes.

Medios grabables

Una grabadora de disco óptico codifica (también conocida como grabación, ya que la capa de tinte se quema permanentemente) datos en un disco CD-R , DVD-R , DVD+R o BD-R grabable (llamado disco en blanco ) calentando (grabando) selectivamente ) partes de una capa de tinte orgánico con un láser. [ cita necesaria ]

Esto cambia la reflectividad del tinte, creando así marcas que pueden leerse como hoyos y superficies en discos prensados. Para los discos grabables, el proceso es permanente y solo se puede escribir en el medio una vez. Mientras que el láser de lectura no suele superar los 5 mW , el láser de escritura es considerablemente más potente. [16] Los láseres de DVD funcionan con voltajes de alrededor de 2,5 voltios. [17]

Cuanto mayor es la velocidad de escritura, menos tiempo tiene el láser para calentar un punto del soporte, por lo que su potencia debe aumentar proporcionalmente. Los láseres de las grabadoras de DVD suelen alcanzar un máximo de unos 200 mW, ya sea en onda continua o en pulsos, aunque algunos han alcanzado hasta 400 mW antes de que falle el diodo.

Medios regrabables

Para medios CD-RW , DVD-RW , DVD+RW , DVD-RAM o BD-RE regrabables , el láser se utiliza para fundir una aleación de metal cristalino en la capa de grabación del disco. Dependiendo de la cantidad de energía aplicada, se puede permitir que la sustancia se funda (cambie de fase nuevamente) a forma cristalina o se deje en forma amorfa , lo que permite crear marcas de reflectividad variable.

Medios de doble cara

Se pueden utilizar medios de doble cara , pero no es fácil acceder a ellos con una unidad estándar, ya que deben girarse físicamente para acceder a los datos del otro lado.

Medios de doble capa

Los medios de doble capa o doble capa (DL) tienen dos capas de datos independientes separadas por una capa semirreflectante. Se puede acceder a ambas capas desde el mismo lado, pero requieren que la óptica cambie el enfoque del láser. Los medios grabables tradicionales de una sola capa (SL) se producen con una ranura en espiral moldeada en la capa protectora de policarbonato (no en la capa de grabación de datos), para guiar y sincronizar la velocidad del cabezal de grabación. Los medios grabables de doble capa tienen: una primera capa de policarbonato con una ranura (superficial), una primera capa de datos, una capa semirreflectante, una segunda capa de policarbonato (espaciadora) con otra ranura (profunda) y una segunda capa de datos. La primera ranura en espiral generalmente comienza en el borde interior y se extiende hacia afuera, mientras que la segunda ranura comienza en el borde exterior y se extiende hacia adentro. [18] [19]

Impresión fototérmica

Algunas unidades admiten LightScribe de Hewlett-Packard o la tecnología de impresión fototérmica alternativa LabelFlash para etiquetar discos con revestimiento especial.

Accionamientos multihaz

Zen Technology y Sony han desarrollado unidades que utilizan varios rayos láser simultáneamente para leer discos y escribir en ellos a velocidades más altas de lo que sería posible con un solo rayo láser. La limitación con un solo rayo láser proviene del bamboleo del disco que puede ocurrir a altas velocidades de rotación; a 25.000 RPM, los CD se vuelven ilegibles [13] , mientras que los Blu-ray no se pueden escribir a más de 5.000 RPM. [20] Con un solo rayo láser, la única forma de aumentar las velocidades de lectura y escritura sin reducir la longitud de los hoyos del disco (lo que permitiría más hoyos y, por lo tanto, bits de datos por revolución, pero puede requerir luz de longitud de onda más pequeña) es mediante aumentar la velocidad de rotación del disco, lo que lee más puntos en menos tiempo, aumentando la velocidad de datos; de ahí que las unidades más rápidas hagan girar el disco a velocidades más altas. Además, los CD a 27.500 RPM (como para leer el interior de un CD a 52x) pueden explotar causando grandes daños al entorno del disco, y los discos de mala calidad o dañados pueden explotar a velocidades más bajas. [21] [13]

En el sistema de Zen (desarrollado en conjunto con Sanyo y con licencia de Kenwood), se utiliza una rejilla de difracción para dividir un rayo láser en 7 haces, que luego se enfocan en el disco; se utiliza un haz central para enfocar y seguir la ranura del disco, dejando 6 haces restantes (3 a cada lado) que están espaciados uniformemente para leer 6 porciones separadas de la ranura del disco en paralelo, lo que aumenta efectivamente las velocidades de lectura a RPM más bajas. reduciendo el ruido de la unidad y la tensión en el disco. Luego, los rayos se reflejan en el disco, se coliman y se proyectan en una matriz de fotodiodos especial para ser leídos. Las primeras unidades que utilizaron esta tecnología podían leer a 40x, luego aumentaron a 52x y finalmente a 72x. Utiliza una sola pastilla óptica. [22] [23] [24] [25] [26] [27]

En el sistema de Sony (utilizado en su sistema patentado Optical Disc Archive, que se basa en Archival Disc , a su vez basado en Blu-ray), la unidad tiene 4 pastillas ópticas, dos a cada lado del disco, y cada pastilla tiene dos lentes para un total. de 8 lentes y rayos láser. Esto permite leer y escribir en ambas caras del disco al mismo tiempo, y verificar el contenido del disco durante la escritura. [28]

Mecanismo rotacional

El mecanismo de rotación de una unidad óptica se diferencia considerablemente del de una unidad de disco duro en que este último mantiene una velocidad angular constante (CAV), es decir, un número constante de revoluciones por minuto (RPM). Con CAV, generalmente se puede lograr un mayor rendimiento en el disco exterior en comparación con el interior.

Por otro lado, las unidades ópticas se desarrollaron partiendo del supuesto de lograr un rendimiento constante, en las unidades de CD inicialmente igual a 150 KiB /s. Era una característica importante para la transmisión de datos de audio que siempre tienden a requerir una velocidad de bits constante . Pero para garantizar que no se desperdiciara capacidad del disco, un cabezal también tenía que transferir datos a una velocidad lineal máxima en todo momento, sin disminuir la velocidad en el borde exterior del disco. Esto llevó a que las unidades ópticas, hasta hace poco, funcionaran con una velocidad lineal constante (CLV). La ranura en espiral del disco pasaba por debajo de su cabeza a velocidad constante. La implicación de CLV, a diferencia de CAV, es que la velocidad angular del disco ya no es constante y el motor del husillo necesitaba diseñarse para variar su velocidad entre 200 RPM en el borde exterior y 500 RPM en el interior, manteniendo los datos. tarifa constante.

Las unidades de CD posteriores mantuvieron el paradigma CLV, pero evolucionaron para alcanzar velocidades de rotación más altas, descritas popularmente en múltiplos de una velocidad base. Como resultado, una unidad CLV 4×, por ejemplo, rotaría a 800-2000 RPM, mientras transferiría datos de manera constante a 600 KiB/s, lo que equivale a 4 × 150 KiB/s.

Para los DVD, la velocidad base o 1× es 1,385 MB/s, equivalente a 1,32 MiB/s, aproximadamente nueve veces más rápida que la velocidad base del CD. Para las unidades de Blu-ray, la velocidad base es 6,74 MB/s, equivalente a 6,43 MiB/s.

Debido a que mantener una velocidad de transferencia constante para todo el disco no es tan importante en la mayoría de los usos contemporáneos de CD, se tuvo que abandonar un enfoque CLV puro para mantener la velocidad de rotación del disco baja de manera segura y al mismo tiempo maximizar la velocidad de datos. Algunas unidades funcionan en un esquema CLV parcial (PCLV), cambiando de CLV a CAV solo cuando se alcanza un límite de rotación. Pero cambiar a CAV requiere cambios considerables en el diseño del hardware, por lo que la mayoría de las unidades utilizan el esquema de velocidad lineal constante por zonas (Z-CLV). Esto divide el disco en varias zonas, cada una con su propia velocidad lineal constante. Una grabadora Z-CLV con una clasificación de "52×", por ejemplo, escribiría a 20× en la zona más interna y luego aumentaría progresivamente la velocidad en varios pasos discretos hasta 52× en el borde exterior. Sin velocidades de rotación más altas, se puede lograr un mayor rendimiento de lectura leyendo simultáneamente más de un punto de un surco de datos, también conocido como multihaz , [29] pero las unidades con tales mecanismos son más caras, menos compatibles y muy poco comunes.

Límite

Un disco explotado

Se sabe que tanto los DVD como los CD explotan [30] cuando se dañan o se hacen girar a velocidades excesivas . Esto impone una limitación a las velocidades máximas seguras (56× CAV para CD o alrededor de 18×CAV en el caso de DVD) a las que pueden funcionar las unidades.

Las velocidades de lectura de la mayoría de las unidades de discos ópticos de media altura lanzadas desde c.  2007 están limitados a ×48 para CD, ×16 para DVD y ×12 ( velocidades angulares ) para discos Blu-ray. [a] Las velocidades de escritura en medios de escritura única seleccionados son mayores. [8] [31] [32]

Algunas unidades ópticas además aceleran la velocidad de lectura según el contenido de los discos ópticos, como máx. 40× CAV (velocidad angular constante) para la extracción de audio digital ( “DAE” ) de pistas de CD de audio , [31] 16× CAV para contenidos de Video CD [32] e incluso limitaciones menores en modelos anteriores como 4× CLV (velocidad angular constante) velocidad lineal ) para CD de vídeo . [33] [34]

Mecanismos de carga

Carga de bandejas y ranuras

Las unidades ópticas actuales utilizan un mecanismo de carga de bandeja , donde el disco se carga en una bandeja motorizada (como la que utilizan las unidades de "escritorio" de media altura ), una bandeja operada manualmente (como la que se utiliza en las computadoras portátiles , también llamadas de tipo delgado ) , o un mecanismo de carga por ranura , donde el disco se desliza en una ranura y se introduce mediante rodillos motorizados. Las unidades ópticas de carga por ranura existen tanto en factores de forma de media altura (escritorio) como de tipo delgado (portátil). [8]

Con ambos tipos de mecanismos, si se deja un CD o DVD en la unidad después de apagar la computadora, el disco no se puede expulsar utilizando el mecanismo de expulsión normal de la unidad. Sin embargo, las unidades de carga en bandeja solucionan esta situación al proporcionar un pequeño orificio donde se puede insertar un clip para abrir manualmente la bandeja de la unidad y recuperar el disco. [35]

Las unidades de disco óptico de carga por ranura se utilizan de forma destacada en consolas de juegos y unidades de audio para vehículos . Aunque permiten una inserción más cómoda, tienen la desventaja de que normalmente no pueden aceptar discos más pequeños de 80 mm de diámetro (a menos que se utilice un adaptador de disco óptico de 80 mm) o cualquier tamaño no estándar, normalmente no tienen orificio de expulsión de emergencia ni botón de expulsión y, por lo tanto, deberá desmontarlo si el disco óptico no puede expulsarse normalmente. Sin embargo, algunas unidades ópticas de carga por ranura se han diseñado para admitir discos en miniatura. La Nintendo Wii , debido a la compatibilidad con versiones anteriores de los juegos GameCube , [36] [37] y las consolas de videojuegos PlayStation 3 [38] , pueden cargar DVD de tamaño estándar y discos de 80 mm en la misma unidad de carga por ranura. Sin embargo, la unidad de ranura de su sucesora, la Wii U , carece de compatibilidad con discos en miniatura. [39]

También hubo algunas de las primeras unidades de CD-ROM para PC de escritorio en las que el mecanismo de carga de la bandeja se expulsaba ligeramente y el usuario tenía que sacar la bandeja manualmente para cargar un CD [ cita requerida ] , similar al método de expulsión de la bandeja utilizado en unidades ópticas internas. unidades de disco de portátiles modernos y unidades de disco óptico portátiles delgadas y externas modernas. Al igual que el mecanismo de carga superior, tienen rodamientos de bolas con resorte en el eje.

Carga superior

Un pequeño número de modelos de unidades, en su mayoría unidades portátiles compactas, tienen un mecanismo de carga superior en el que la tapa de la unidad se abre manualmente hacia arriba y el disco se coloca directamente sobre el eje [40] [41] (por ejemplo, todas las consolas PlayStation One, PlayStation 2 Slim, PlayStation 3 Super Slim, consolas GameCube, Nintendo Wii Mini, la mayoría de los reproductores de CD portátiles y algunas grabadoras de CD independientes cuentan con unidades de carga superior). A veces, estos tienen la ventaja de utilizar cojinetes de bolas con resorte para mantener el disco en su lugar, minimizando el daño al disco si la unidad se mueve mientras gira.

A diferencia de los mecanismos de carga de bandejas y ranuras predeterminados, las unidades ópticas de carga superior se pueden abrir sin estar conectadas a la alimentación.

Carga de cartucho

Algunas de las primeras unidades de CD-ROM utilizaban un mecanismo mediante el cual los CD debían insertarse en cartuchos o carritos especiales , algo similar en apariencia a un disquete micro de 3,5 pulgadas . Esto tenía como objetivo proteger el disco de daños accidentales encerrándolo en una carcasa de plástico más resistente, pero no obtuvo una amplia aceptación debido al costo adicional y las preocupaciones de compatibilidad; tales unidades también requerirían inconvenientemente que los discos "desnudos" se insertaran manualmente en un carrito que se puede abrir antes de su uso. Ultra Density Optical ( UDO ), unidades magnetoópticas , Universal Media Disc ( UMD ), DataPlay , Professional Disc , MiniDisc , Optical Disc Archive , así como los primeros discos DVD-RAM y Blu-ray, utilizan cartuchos de discos ópticos.

Interfaces de computadora

Salida de audio digital , salida de audio analógico e interfaz ATA paralela

Todas las unidades de disco óptico utilizan el protocolo SCSI a nivel de bus de comando, y los sistemas iniciales usaban un bus SCSI con todas las funciones o, como su costo era algo prohibitivo para vender a aplicaciones de consumo, una versión patentada del bus con costos reducidos. Esto se debe a que los estándares ATA convencionales en ese momento no admitían ni tenían disposiciones para ningún tipo de medio extraíble o conexión en caliente de unidades de disco. La mayoría de las unidades internas modernas para computadoras personales , servidores y estaciones de trabajo están diseñadas para caber en un estándar 5+Bahía de unidad de 14 pulgadas (también escrita como 5,25 pulgadas)y se conecta a su host a través de una interfaz de bus ATA o SATA , pero se comunica utilizando los comandos del protocolo SCSI a nivel de software según el estándar de interfaz de paquete ATA desarrollado para crear ATA/Paralelo. Interfaces IDE compatibles con medios extraíbles. Algunos dispositivos pueden admitir comandos específicos del proveedor, como densidad de grabación (" GigaRec "), configuración de potencia del láser ("VariRec"), capacidad de limitar manualmente la velocidad de rotación de una manera que anule la configuración de velocidad universal (por separado para lectura y escritura). ), y ajustar las velocidades de movimiento de la lente y la bandeja donde una configuración más baja reduce el ruido , como se implementa en algunas unidades Plextor , así como la capacidad de forzar la grabación a velocidad excesiva, es decir, más allá de la velocidad recomendada para el tipo de medio, para fines de prueba, como se implementa en algunas unidades Lite-On . [42] [43] [44] [45] Además, puede haber salidas digitales y analógicas para audio. Las salidas se pueden conectar mediante un cable conector a la tarjeta de sonido o la placa base, o a unos auriculares o un altavoz externo con un cable con conector AUX de 3,5 mm con el que estaban equipadas muchas de las primeras unidades ópticas. [46] [47] Hubo un tiempo en que un software informático parecido a un reproductor de CD controlaba la reproducción del CD. [48] ​​[49] Hoy en día, la información se extrae del disco como datos digitales, para reproducirse o convertirse a otros formatos de archivo.

Algunas de las primeras unidades ópticas tienen botones dedicados para controles de reproducción de CD en su panel frontal, lo que les permite actuar como un reproductor de discos compactos independiente . [46]

Las unidades externas fueron populares al principio, porque a menudo requerían componentes electrónicos complejos para su instalación, rivalizando en complejidad con el propio sistema informático host. Existen unidades externas que utilizan interfaces SCSI , puerto paralelo , USB y FireWire , siendo la mayoría de las unidades modernas USB . Algunas versiones portátiles para portátiles se alimentan de baterías o directamente de su bus de interfaz.

Las unidades con interfaz SCSI eran originalmente la única interfaz de sistema disponible, pero nunca se hicieron populares en el mercado de consumo de gama baja, sensible al precio, que constituía la mayor parte de la demanda. Eran menos comunes y tendían a ser más caros, debido al costo de sus conjuntos de chips de interfaz, conectores SCSI más complejos y un pequeño volumen de ventas en comparación con las aplicaciones patentadas de costo reducido, pero lo más importante es que la mayoría de los sistemas informáticos del mercado de consumo no Si tenían algún tipo de interfaz SCSI, el mercado para ellos era pequeño. Sin embargo, el soporte para multitud de estándares de bus de unidad óptica patentados y de costo reducido generalmente estaba integrado en tarjetas de sonido que a menudo se incluían con las unidades ópticas en los primeros años. Algunos paquetes de tarjetas de sonido y unidades ópticas incluso incluían un bus SCSI completo. Los modernos chipsets de control de unidades Parallel ATA y Serial ATA compatibles con IDE/ATAPI y su tecnología de interfaz son más complejos de fabricar que una interfaz de unidad SCSI tradicional de 8 bits y 50 Mhz, porque presentan propiedades tanto del bus SCSI como de ATA, pero en general son más baratos de fabricar. a economías de escala.

Cuando se desarrolló por primera vez la unidad de disco óptico, no fue fácil agregarla a los sistemas informáticos. Algunas computadoras como la IBM PS/2 se estaban estandarizando en el 3+disquete de 1⁄2 pulgada y 3+Disco duro de 12 pulgadas y no incluía un lugar para un dispositivo interno grande. Además, al principio los PC y clones de IBM solo incluían una única interfaz de unidad ATA (paralela) , que en el momento en que se introdujo el CD-ROM ya se estaba utilizando para admitir dos discos duros y eran completamente incapaces de admitir medios extraíbles, ya que una unidad se caía. apagado o retirado del bus mientras el sistema estaba activo, causaría un error irrecuperable y colapsaría todo el sistema. Las primeras computadoras portátiles de consumo simplemente no tenían una interfaz de alta velocidad incorporada para admitir un dispositivo de almacenamiento externo. Los sistemas de estaciones de trabajo y portátiles de alta gama presentaban una interfaz SCSI que tenía un estándar para dispositivos conectados externamente.

HP C4381A CD-Writer Plus serie 7200 (1998), que muestra puertos paralelos para conectar entre una impresora y la computadora

Esto se solucionó mediante varias técnicas:

  • Las primeras tarjetas de sonido podían incluir una interfaz de unidad de CD-ROM. Inicialmente, dichas interfaces eran propiedad de cada fabricante de CD-ROM. Una tarjeta de sonido suele tener dos o tres interfaces diferentes que pueden comunicarse con la unidad de CD-ROM.
  • En algún momento se desarrolló un método para utilizar el puerto paralelo con unidades externas. Esta interfaz se utilizaba tradicionalmente para conectar una impresora, pero a pesar del mito popular no es su único uso y existen varios dispositivos auxiliares externos diferentes para el bus IEEE-1278, incluidos, entre otros, unidades de copia de seguridad en cinta, etc. Esto era lento, pero era una opción. para portátiles de gama baja a media sin SCSI integrado o con bus de extensión PCMCIA conectado.
  • También se desarrolló una interfaz de unidad óptica PCMCIA para portátiles.
  • Se podía instalar una tarjeta SCSI en las PC de escritorio para albergar una carcasa de unidad SCSI externa o para ejecutar unidades de disco duro y unidades ópticas SCSI montadas internamente, aunque SCSI generalmente era algo más cara que otras opciones, y algunos fabricantes de equipos originales cobraban una prima por ella.

Debido a la falta de asincronía en las implementaciones existentes, una unidad óptica que encuentre sectores dañados puede provocar que los programas informáticos que intentan acceder a las unidades, como el Explorador de Windows , se bloqueen .

configuración SCSI

Los modelos de unidades pueden admitir el ajuste de parámetros de comportamiento para fines de prueba y optimización del rendimiento, como el recuento de reintentos de lectura ( RRC), el recuento de reintentos de escritura ( WRC) y la opción de desactivar la corrección de errores ( DCR). Por ejemplo, el recuento de reintentos de lectura especifica con qué frecuencia la unidad debe intentar leer un sector dañado. Un valor más alto puede aumentar las posibilidades de leer exitosamente sectores dañados individuales, pero a expensas de la capacidad de respuesta, ya que agrega retrasos durante los cuales el dispositivo parece no responder a la computadora.

La sdparmutilidad de línea de comandos permite controlar manualmente dichos parámetros. Por ejemplo, sdparm --set RRC=10 /dev/sr0establece el recuento de reintentos de lectura en 10 para el archivo del dispositivo de unidad óptica "sr0" y sdparm --all /dev/sr0enumera todas las páginas de códigos. Los valores pueden interpretarse de forma variable según los modelos o proveedores de unidades. [50] [51]

Mecanismo interno de una unidad.

Mecanismo interno de una unidad de DVD-ROM. Ver texto para más detalles.

Las unidades ópticas en las fotografías se muestran boca arriba; el disco se colocaría encima de ellos. El sistema óptico y láser escanea la parte inferior del disco.

Con referencia a la foto superior, justo a la derecha del centro de la imagen está el motor de disco, un cilindro de metal, con un cubo de centrado gris y un anillo impulsor de goma negro en la parte superior. Hay una abrazadera redonda en forma de disco, que se sujeta sin apretar dentro de la cubierta y puede girar libremente; no esta en la foto. Después de que la bandeja del disco deja de moverse hacia adentro, a medida que el motor y sus piezas unidas se elevan, un imán cerca de la parte superior del conjunto giratorio hace contacto y atrae fuertemente la abrazadera para sujetar y centrar el disco. Este motor es un motor de CC sin escobillas estilo "outrunner" que tiene un rotor externo: cada parte visible gira.

Dos barras guía paralelas que discurren entre la parte superior izquierda y la inferior derecha en la foto llevan el " trineo ", el cabezal óptico de lectura y escritura móvil. Como se muestra, este "trineo" está cerca o en la posición donde lee o escribe en el borde del disco. Para mover el "trineo" durante operaciones continuas de lectura o escritura, un motor paso a paso hace girar un tornillo de avance para mover el "trineo" a lo largo de todo su rango de recorrido. El motor en sí es el cilindro gris corto justo a la izquierda del amortiguador más distante; su eje es paralelo a las varillas de soporte. El tornillo de avance es la varilla con detalles más oscuros espaciados uniformemente; estas son las ranuras helicoidales que enganchan un pasador en el "trineo".

En contraste, el mecanismo que se muestra en la segunda foto, que proviene de un reproductor de DVD económico, utiliza motores de CC con escobillas menos precisos y menos eficientes para mover el trineo y hacer girar el disco. Algunas unidades más antiguas utilizan un motor de CC para mover el trineo, pero también tienen un codificador giratorio magnético para realizar un seguimiento de la posición. La mayoría de los discos de las computadoras utilizan motores paso a paso.

El chasis de metal gris está protegido contra golpes en sus cuatro esquinas para reducir la sensibilidad a los golpes externos y reducir el ruido de conducción debido al desequilibrio residual cuando se corre rápido. Los ojales blandos del amortiguador están justo debajo de los tornillos de color latón en las cuatro esquinas (el izquierdo está oscurecido).

En la tercera foto se ven los componentes debajo de la tapa del mecanismo de la lente. Se pueden ver los dos imanes permanentes a cada lado del soporte de la lente, así como las bobinas que mueven la lente. Esto permite mover la lente hacia arriba, abajo, adelante y atrás para estabilizar el enfoque del haz.

En la cuarta foto se puede ver el interior del paquete óptico. Tenga en cuenta que, dado que se trata de una unidad de CD-ROM, solo hay un láser, que es el componente negro montado en la parte inferior izquierda del conjunto. Justo encima del láser se encuentran la primera lente de enfoque y el prisma que dirigen el rayo hacia el disco. El objeto alto y delgado en el centro es un espejo medio plateado que divide el rayo láser en múltiples direcciones. En la parte inferior derecha del espejo está el fotodiodo principal que detecta el haz reflejado en el disco. Encima del fotodiodo principal hay un segundo fotodiodo que se utiliza para detectar y regular la potencia del láser.

El material naranja irregular es una lámina de cobre grabada flexible sostenida por una fina lámina de plástico; Estos son " circuitos flexibles " que conectan todo a la electrónica (que no se muestra).

Historia

El patrón de grabación Z-CLV es fácilmente visible después de grabar un DVD-R.

El primer disco láser, demostrado en 2024

h , era el disco de vídeo Laservision de 12 pulgadas . La señal de vídeo se almacenaba en formato analógico, como una cinta de vídeo. El primer disco óptico grabado digitalmente fue un disco compacto (CD) de audio de 5 pulgadas en formato de sólo lectura creado por Sony y Philips en 1975. [52]

Las primeras unidades de discos ópticos borrables fueron anunciadas en 1983 por Matsushita (Panasonic), [53] Sony y Kokusai Denshin Denwa (KDDI). [54] Sony finalmente lanzó el primer comercial borrable y regrabable 5+Unidad de disco óptico de 14 pulgadas en 1987, [52] con discos de doble cara capaces de contener 325  MB por cara. [53]

El formato CD-ROM fue desarrollado por Sony y Denon , introducido en 1984, como una extensión del Compact Disc Digital Audio y adaptado para contener cualquier forma de datos digitales. El formato CD-ROM tiene una capacidad de almacenamiento de 650 MB. También en 1984, Sony introdujo un formato de almacenamiento de datos LaserDisc , con una capacidad de datos mayor de 3,28  GB . [55]

En septiembre de 1992, Sony anunció el formato MiniDisc , que se suponía combinaría la claridad de audio de los CD y la comodidad del tamaño de un casete. [56] La capacidad estándar tiene capacidad para 80 minutos de audio. En enero de 2004, Sony reveló un formato Hi-MD actualizado , que aumentó la capacidad a 1 GB (48 horas de audio).

El formato DVD , desarrollado por Panasonic , Sony y Toshiba , fue lanzado en 1995 y tenía capacidad para 4,7 GB por capa; Los primeros reproductores de DVD se enviaron el 1 de noviembre de 1996 por Panasonic y Toshiba en Japón y las primeras computadoras compatibles con DVD-ROM se enviaron el 6 de noviembre de ese año por Fujitsu . [57] Las ventas de unidades de DVD-ROM para computadoras en los EE. UU. comenzaron el 24 de marzo de 1997, cuando Creative Labs lanzó al mercado su kit PC-DVD. [58]

En 1999, Kenwood lanzó una unidad óptica multihaz que alcanzaba velocidades de grabación de hasta 72×, lo que requeriría velocidades de giro peligrosas para alcanzarlas con la grabación de un solo haz. [22] [59] Sin embargo, sufrió problemas de confiabilidad. [24]

Sony presentó el primer prototipo de Blu-ray en octubre de 2000, [60] y el primer dispositivo de grabación comercial se lanzó al mercado el 10 de abril de 2003. [61] En enero de 2005, TDK anunció que había desarrollado un disco ultra duro. un revestimiento de polímero muy fino (" Durabis ") para discos Blu-ray; Este fue un avance técnico significativo porque se deseaba una mejor protección para el mercado de consumo para proteger los discos desnudos contra rayones y daños en comparación con los DVD. Técnicamente, Blu-ray Disc también requería una capa más delgada para el haz más estrecho y el láser "azul" de longitud de onda más corta. [62] Los primeros reproductores de BD-ROM ( Samsung BD-P1000) se enviaron a mediados de junio de 2006. [63] Sony y MGM lanzaron los primeros títulos de Blu-ray Disc el 20 de junio de 2006. [64] Los primeros La unidad regrabable de discos Blu-ray para PC del mercado masivo fue la BWU-100A, lanzada por Sony el 18 de julio de 2006. [65]

A partir de mediados de la década de 2010, los fabricantes de computadoras comenzaron a dejar de incluir unidades de disco óptico integradas en sus productos, con la llegada de unidades baratas, resistentes (los rayones no pueden causar datos corruptos, archivos inaccesibles o saltos de audio/vídeo), rápidas y de alta calidad. memorias USB de gran capacidad y vídeo bajo demanda a través de internet. La exclusión de una unidad óptica permite que las placas de circuito de las computadoras portátiles sean más grandes y menos densas, lo que requiere menos capas, lo que reduce los costos de producción y al mismo tiempo reduce el peso y el grosor, o que las baterías sean más grandes. Los fabricantes de carcasas de ordenador también empezaron a dejar de incluir 5+Bahías de 14 pulgadas para instalar unidades de discos ópticos. Sin embargo, todavía hay nuevas unidades de disco óptico (a partir de 2020) disponibles para su compra. Los OEM de unidades de disco óptico notables incluyen Hitachi , LG Electronics (fusionada con Hitachi-LG Data Storage ), Toshiba , Samsung Electronics (fusionada con Toshiba Samsung Storage Technology ), Sony , NEC (fusionada con Optiarc ), Lite-On, Philips (fusionada con Philips & Lite-On Digital Solutions ), Pioneer Corporation , Plextor , Panasonic , Yamaha Corporation y Kenwood . [66]

Compatibilidad

La mayoría de las unidades ópticas son compatibles con sus antecesoras hasta el CD, aunque los estándares no lo exigen.

En comparación con la capa de policarbonato de 1,2 mm de un CD, el rayo láser de un DVD sólo tiene que penetrar 0,6 mm para llegar a la superficie de grabación. Esto permite que una unidad de DVD enfoque el haz en un tamaño de punto más pequeño y lea puntos más pequeños. La lente de DVD admite un enfoque diferente para CD o DVD con el mismo láser. Con las unidades de discos Blu-ray más nuevas, el láser sólo tiene que penetrar 0,1 mm de material. Por lo tanto, el conjunto óptico normalmente debería tener un rango de enfoque aún mayor. En la práctica, el sistema óptico Blu-ray está separado del sistema DVD/CD.

Unidad de disco óptico Disco óptico o medio óptico.
CD prensado CD-R CD-RW DVD prensado DVD-R DVD+R DVD-RW DVD+RW DVD+RDL Prensado CAT BD BD-R BD-RE BD-RDL BD-RE DL BD-RXL BD-REXL
Reproductor de CD de audio Leer Leer 1 Leer 2  12 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
Lector de CD ROM Leer Leer 1 Leer 2 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
grabadora de CD-R Leer Escribir Leer Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
grabadora de CD-RW Leer Escribir Escribir Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
unidad de DVD ROM Leer Leer 3 Leer 3 Leer Leer 4 Leer 4 Leer 4 Leer 4 Leer 5 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
grabadora de DVD R Leer Escribir Escribir Leer Escribir Leer 6 Leer Leer 6 Leer 5 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
grabadora de DVD-RW Leer Escribir Escribir Leer Escribir Leer 7 Escribe 8 Leer 6 Leer 5 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
grabadora de DVD+RW Leer Escribir Escribir Leer Leer 6 Leer 9 Leer 6 Escribir Leer 5 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
grabadora DVD+R Leer Escribir Escribir Leer Leer 6 Escribir Leer 6 Escribir Leer 5 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
Grabadora DVD±RW Leer Escribir Escribir Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Leer 5 Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
Grabadora DVD±RW/DVD+R DL 13 Leer Escribir Escribir Leer Escribe 10 Escribir Escribe 10 Escribir Escribir Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno
BD-ROM Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Ninguno Ninguno
grabadora BD-R Leer 11 Escribe 11 Escribe 11 Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer Escribir Leer Leer Leer Ninguno Ninguno
grabadora BD-RE Leer 11 Escribe 11 Escribe 11 Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer Escribir Escribir Leer Leer Ninguno Ninguno
Grabadora BD-R DL Leer 11 Escribe 11 Escribe 11 Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer Escribir Escribir Escribir Leer Ninguno Ninguno
Grabadora BD-RE DL Leer 11 Escribe 11 Escribe 11 Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Ninguno Ninguno
BD-ROM XL Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer Leer
Grabador BD-R XL Leer 11 Escribe 11 Escribe 11 Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer
Grabadora BD-RE XL Leer 11 Escribe 11 Escribe 11 Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Leer Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir Escribir
  • ^1 Algunos tipos de soportes CD-R con tintes menos reflectantes pueden causar problemas.
  • ^2 Es posible que no funcione en unidades que no sean compatibles con MultiRead.
  • ^3 Es posible que no funcione en algunas unidades de DVD-ROM de modelos anteriores. El CD-R no funcionaría en ninguna unidad que no tuviera un láser de 780 nm. La compatibilidad con CD-RW varió. [67]
  • ^4 Los discos DVD+RW no funcionaban en los primeros reproductores de vídeo que reproducían discos DVD-RW. Esto no se debió a ninguna incompatibilidad con el formato, sino que fue una característica deliberada integrada en el firmware por uno [¿ cuál? ] fabricante de la unidad.
  • ^5 La compatibilidad de lectura con unidades de DVD existentes puede variar mucho según la marca de soporte DVD+R DL utilizado. Además, las unidades anteriores a los medios no tenían el código de libro para los medios DVD+R DL en su firmware (esto no fue un problema para DVD-R DL, aunque algunas unidades solo podían leer la primera capa).
  • ^6 Las primeras grabadoras de DVD+RW y DVD+R no podían escribir en soportes DVD-R(W) (y viceversa).
  • ^7 Funcionará en todas las unidades que leen DVD-R ya que el byte de ID de compatibilidad es el mismo.
  • ^8 El firmware de la grabadora puede incluirse en la lista negra o negarse a grabar en algunas marcas de medios DVD-RW.
  • ^9 El formato DVD+RW se lanzó antes que el DVD+R. Todas las unidades DVD+RW únicamente se pueden actualizar para escribir discos DVD+R mediante una actualización de firmware.
  • ^10 En abril de 2005, todas las grabadoras DVD+R DL del mercado son compatibles con Super Multi .
  • ^11 En octubre de 2006, las unidades BD lanzadas recientemente pueden leer y escribir discos CD.
  • ^12 Los modelos de reproductores de CD más antiguos pueden tener problemas con la baja reflectividad de los medios CD-RW.
  • ^13 También conocido como "Grabador múltiple de DVD"

Rendimiento de grabación

En la época de las unidades de grabación de CD, a menudo estaban marcadas con tres clasificaciones de velocidad diferentes. En estos casos, la primera velocidad es para operaciones de escritura única (R), la segunda velocidad para operaciones de reescritura (RW) y la última velocidad para operaciones de solo lectura (ROM). Por ejemplo, una unidad de grabación de CD de 40×/16×/48× es capaz de escribir en un soporte CD-R a una velocidad de 40× (6000 kbit/s) y escribir en un soporte CD-RW a una velocidad de 16× (2400 kbit/s). /s) y lectura desde un CD-ROM a una velocidad de 48× (7200 kbit/s).

Durante la época de las unidades combinadas (CD-RW/DVD-ROM) , se designa una clasificación de velocidad adicional (por ejemplo, 16× en 52×/32×/52×/16×) para las operaciones de lectura de medios DVD-ROM.

Para las unidades de grabación de DVD, unidades combinadas de discos Blu-ray y unidades de grabación de discos Blu-ray, la velocidad de escritura y lectura de sus respectivos medios ópticos se especifica en la caja de venta al público, en el manual del usuario o en los folletos o panfletos incluidos.

A finales de la década de 1990, las insuficiencias de datos en el búfer se convirtieron en un problema muy común cuando comenzaron a aparecer grabadoras de CD de alta velocidad en las computadoras domésticas y de oficina, las cuales, por diversas razones, a menudo no podían reunir el rendimiento de E/S necesario para mantener el flujo de datos a buen ritmo. La grabadora avanzaba constantemente. La grabadora, si se agotara, se vería obligada a detener el proceso de grabación, dejando una pista truncada que normalmente inutiliza el disco.

En respuesta, los fabricantes de grabadoras de CD comenzaron a comercializar unidades con "protección contra insuficiencia de datos del búfer" (bajo varios nombres comerciales, como "BURN-Proof" de Sanyo , "JustLink" de Ricoh y "Lossless Link" de Yamaha ). Estos pueden suspender y reanudar el proceso de grabación de tal manera que el espacio que produce la interrupción pueda solucionarse mediante la lógica de corrección de errores integrada en los reproductores de CD y las unidades de CD-ROM. La primera de estas unidades [ ¿cuál? ] fueron calificados con 12× y 16×.

La primera unidad óptica que admitía la grabación de DVD a una velocidad de 16× fue la Pioneer DVR-108, lanzada en la segunda mitad de 2004. Sin embargo, en ese momento, ningún medio DVD grabable admitía esa alta velocidad de grabación todavía. [68] [69] [70]

Mientras las unidades graban DVD+R, DVD+RW y todos los formatos Blu-ray, no requieren ninguna recuperación de corrección de errores, ya que la grabadora puede colocar los nuevos datos exactamente al final de la escritura suspendida, produciendo efectivamente una pista continua. (Esto es lo que logró la tecnología DVD+). Aunque las interfaces posteriores pudieron transmitir datos a la velocidad requerida, muchas unidades ahora escriben en una ' velocidad lineal constante zonal ' ( "Z-CLV" ). Esto significa que la unidad tiene que suspender temporalmente la operación de escritura mientras cambia de velocidad y luego reiniciarla una vez que se alcanza la nueva velocidad. Esto se maneja de la misma manera que una insuficiencia de datos del búfer.

El búfer interno de las unidades de grabación de discos ópticos es: 8 MiB o 4 MiB cuando se graban medios BD-R, BD-R DL, BD-RE o BD-RE DL; 2 MiB al grabar medios DVD-R, DVD-RW, DVD-R DL, DVD+R, DVD+RW, DVD+RW DL, DVD-RAM, CD-R o CD-RW.

Esquemas de grabación

La grabación de CD en computadoras personales era originalmente una tarea orientada a lotes, ya que requería software de creación especializado para crear una " imagen " de los datos a grabar y grabarlos en un disco en una sola sesión. Esto era aceptable para fines de archivo, pero limitaba la conveniencia general de los discos CD-R y CD-RW como medio de almacenamiento extraíble .

La escritura de paquetes es un esquema en el que la grabadora escribe incrementalmente en el disco en ráfagas cortas o paquetes. La escritura secuencial de paquetes llena el disco con paquetes de abajo hacia arriba. Para que sea legible en unidades de CD-ROM y DVD-ROM, el disco se puede cerrar en cualquier momento escribiendo una tabla de contenido final al inicio del disco; a partir de entonces, el disco ya no se puede escribir en paquetes. La escritura de paquetes, junto con el soporte del sistema operativo y un sistema de archivos como UDF , se puede utilizar para imitar el acceso de escritura aleatorio como en medios como la memoria flash y los discos magnéticos.

La escritura de paquetes de longitud fija (en soportes CD-RW y DVD-RW) divide el disco en paquetes acolchados de tamaño fijo. El relleno reduce la capacidad del disco, pero permite que la grabadora inicie y detenga la grabación en un paquete individual sin afectar a sus vecinos. Estos se parecen lo suficiente al acceso de escritura en bloque que ofrecen los medios magnéticos como para que muchos sistemas de archivos convencionales funcionen tal como están. Sin embargo, estos discos no se pueden leer en la mayoría de las unidades de CD-ROM y DVD-ROM ni en la mayoría de los sistemas operativos sin controladores adicionales de terceros. La división en paquetes no es tan fiable como podría parecer, ya que las unidades de CD-R(W) y DVD-R(W) sólo pueden localizar datos dentro de un bloque de datos. Aunque se dejan espacios generosos (el relleno mencionado anteriormente) entre los bloques, la unidad ocasionalmente puede fallar y destruir algunos datos existentes o incluso hacer que el disco sea ilegible.

El formato de disco DVD+RW elimina esta falta de confiabilidad al incorporar sugerencias de sincronización más precisas en el surco de datos del disco y permitir que se reemplacen bloques de datos individuales (o incluso bytes) sin afectar la compatibilidad con versiones anteriores (una característica denominada "enlace sin pérdidas"). El formato en sí fue diseñado para soportar grabaciones discontinuas porque se esperaba que fuera ampliamente utilizado en grabadoras de vídeo digitales . Muchos de estos DVR utilizan esquemas de compresión de vídeo de velocidad variable que les exigen grabar en ráfagas cortas; algunos permiten la reproducción y grabación simultáneas alternando rápidamente entre grabar en la parte final del disco mientras se lee desde otro lugar. El sistema Blu-ray Disc también abarca esta tecnología.

Mount Rainier tiene como objetivo hacer que los discos CD-RW y DVD+RW escritos en paquetes sean tan convenientes de usar como los medios magnéticos extraíbles al hacer que el firmware formatee los discos nuevos en segundo plano y administre los defectos de los medios (asignando automáticamente las partes del disco que tienen desgastado por los ciclos de borrado para reservar espacio en otra parte del disco). A partir de febrero de 2007, la compatibilidad con Mount Rainier es compatible de forma nativa en Windows Vista . Todas las versiones anteriores de Windows requieren una solución de terceros, al igual que Mac OS X.

Identificador único del registrador

Debido a la presión de la industria de la música, representada por la IFPI y la RIAA , Philips desarrolló el Código de identificación de grabadora (RID) para permitir que los medios se asocien de forma única con la grabadora que los ha escrito. Este estándar está contenido en los Rainbow Books . El código RID consta de un código de proveedor (por ejemplo, "PHI" para Philips), un número de modelo y la identificación única de la grabadora. Citando a Philips, el RID "permite rastrear cada disco hasta la máquina exacta en la que se realizó utilizando información codificada en la propia grabación. El uso del código RID es obligatorio". [71]

Aunque el RID se introdujo para fines de la industria de la música y el vídeo, el RID se incluye en cada disco escrito por cada unidad, incluidos los discos de datos y de respaldo. El valor del RID es cuestionable ya que (actualmente) es imposible localizar cualquier registrador individual debido a que no existe una base de datos.

Código de identificación de origen

El Código de identificación de fuente (SID) es un código de proveedor de ocho caracteres que el fabricante coloca en los discos ópticos. El SID identifica no sólo al fabricante, sino también a la fábrica individual y a la máquina que produjo el disco.

Según Phillips, el administrador de los códigos SID, el código SID proporciona a una instalación de producción de discos ópticos los medios para identificar todos los discos masterizados o replicados en su planta, incluido el procesador de señal o molde específico del grabador de haz láser (LBR) que produjo un estampador o disco en particular. [71]

Uso de RID y SID juntos en medicina forense

El uso estándar de RID y SID significa que cada disco escrito contiene un registro de la máquina que produjo un disco (el SID) y qué unidad lo escribió (el RID). Este conocimiento combinado puede ser muy útil para las fuerzas del orden, las agencias de investigación y los investigadores privados o corporativos. [72]

Una motivación importante para introducir el código SID fue identificar las plantas de fabricación de discos que producían copias no autorizadas de CD comerciales. En la década de 1990, el proceso de producción de CD había pasado de requerir un entorno de "sala limpia" que implicaba múltiples procesos, lo que exigía una inversión sustancial y probablemente se limitaba a organizaciones "responsables", a una actividad que podía llevarse a cabo con "monocromos". -liner", desarrollado a finales de los años 80 y capaz de empaquetar "todo el proceso en una sola caja" que no podía ocupar "más espacio que un par de escritorios de oficina". En consecuencia, la industria de fabricación de CD había crecido hasta incluir organizaciones de menor reputación y, en 1994, podía producir un volumen de discos el doble de la demanda estimada de "CD legítimos", y las organizaciones de la industria musical afirmaban que las copias ilícitas se vendían mucho más que las copias legítimas. márgenes en algunos mercados. Philips y la IFPI previeron que las combinaciones de códigos, cada uno de los cuales identificaba un establecimiento de masterización de discos y la planta de fabricación utilizada para fabricar un disco en particular, ayudarían a identificar a los responsables de la producción ilícita de CD. Sin embargo, el plan dependía de que las plantas de fabricación existentes mejoraran sus equipos para apoyar la introducción de esta medida, y el desafío que conllevaba convencer a dichas instalaciones se percibía como "un poco difícil" en los casos en que esas instalaciones ya estaban involucradas en la fabricación de cantidades considerables de productos ilícitos. discos. [73]

Ver también

Notas

  1. ^ Las velocidades angulares del disco de ×48 en CD, ×16 en DVD y ×12 en discos Blu-ray se refieren a la velocidad lineal equivalente requerida para este múltiplo de las velocidades originales respectivas , si se accede desde el borde más externo del disco, y equivale a velocidades de rotación físicas similares .

Referencias

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