CD-R

CD-R (Disco compacto grabable) es un formato de almacenamiento de disco óptico digital. Un disco CD-R es un disco compacto que se puede escribir una vez y leer arbitrariamente muchas veces.

La mayoría de los lectores de CD fabricados antes de la introducción de los CD-R pueden leer los discos CD-R (CD-R), a diferencia de los discos CD-RW.

Historia

CD-Rs diversos

Originalmente llamada CD Write-Once (WO), la especificación CD-R fue publicada por primera vez en 1988 por Philips y Sony en el Orange Book, que consta de varias partes que brindan detalles del CD-WO, CD-MO (Magneto-Optic), y luego CD-RW (ReWritable). Las últimas ediciones han abandonado el uso del término "CD-WO" a favor de "CD-R", mientras que "CD-MO" rara vez se usaba. Los CD-R y CD-RW escritos son, en el aspecto de codificación de bajo nivel y formato de datos, totalmente compatibles con el CD de audio (Red Book CD-DA) y el CD de datos (Yellow Libro CD-ROM) estándares. El estándar del Libro Amarillo para CD-ROM solo especifica un formato de datos de alto nivel y se refiere al Libro Rojo para todos los detalles de formato físico y código de bajo nivel, como el paso de la pista, la densidad lineal de bits y la codificación de flujo de bits. Esto significa que utilizan modulación de ocho a catorce, corrección de errores CIRC y, para CD-ROM, la tercera capa de corrección de errores definida en el Libro amarillo. Los discos CD-R escritos correctamente en espacios vírgenes de menos de 80 minutos de duración son totalmente compatibles con los estándares de CD de audio y CD-ROM en todos los detalles, incluidas las especificaciones físicas. Los discos CD-R de 80 minutos violan marginalmente las especificaciones de formato físico del Libro Rojo y los discos más largos no cumplen. Los discos CD-RW tienen una reflectividad menor que los CD-R o los CD prensados (no grabables) y, por este motivo, no pueden cumplir con el estándar Red Book. Algunos hardware compatibles con los CD Red Book pueden tener dificultades para leer los CD-R y, debido a su menor reflectividad, especialmente los CD-RW. En la medida en que el hardware de CD puede leer discos de longitud extendida o discos CD-RW, es porque ese hardware tiene una capacidad más allá del mínimo requerido por los estándares del Libro Rojo y el Libro Amarillo (el hardware es más capaz de lo necesario para soportar el logotipo del disco compacto).

Los sistemas de grabación de CD-R disponibles en 1990 eran similares al Meridian CD Publisher del tamaño de una lavadora, basados en la grabadora de audio Yamaha PDS de montaje en bastidor de dos piezas que costaba 35 000 dólares, sin incluir el circuito ECC externo requerido para la codificación de datos, SCSI subsistema de disco duro y computadora de control MS-DOS.

El 3 de julio de 1991 se realizó la primera grabación de un concierto directamente en CD utilizando un Yamaha YPDR 601. El concierto fue realizado por Claudio Baglioni en el Stadio Flaminio de Roma, Italia. En ese momento, generalmente se anticipaba que los CD grabables tendrían una vida útil de no más de 10 años. Sin embargo, a partir de julio de 2020, el CD de esta grabación en vivo todavía se reproduce sin errores incorregibles.

En el mismo año, la primera empresa en & Los medios CD-R duplicados profesionalmente eran CDRM Recordable Media. Dado que los medios técnicos de calidad están limitados por Taiyo Yuden, Early CD-R Media usó tinte de ftalocianina para la duplicación, que tiene un color agua claro. En 1992, el costo de las grabadoras típicas se redujo a $ 10,000-12,000, y en septiembre de 1995, Hewlett-Packard presentó su modelo 4020i fabricado por Philips, que, a $ 995, fue la primera grabadora en costar menos de $ 1000. A partir de la década de 2010, los dispositivos capaces de escribir en CD-R y otros tipos de CD grabables se podían encontrar por menos de $ 20.

Los materiales de tinte desarrollados por Taiyo Yuden hicieron posible que los discos CD-R fueran compatibles con los discos CD de audio y CD-ROM.

En los Estados Unidos, existe una separación de mercado entre "música" CD-R y "datos" CD-R, siendo el primero notablemente más caro que el segundo debido a los acuerdos de derechos de autor de la industria con la RIAA. Específicamente, el precio de cada CD-R de música incluye una regalía obligatoria desembolsada a los miembros de la RIAA por el fabricante del disco; esto otorga al disco un "indicador de aplicación" indicando que la regalía ha sido pagada. Las grabadoras de música independientes de consumo se niegan a grabar CD-R que no tengan este indicador. Las grabadoras de CD profesionales no están sujetas a esta restricción y pueden grabar música en discos de datos. Aparte de esto, los dos tipos de discos son funcional y físicamente idénticos, y las grabadoras de CD de computadora pueden grabar datos y/o música en cualquiera de ellos. Los nuevos CD-R de música todavía se fabrican a fines de la década de 2010, aunque la demanda de ellos ha disminuido a medida que las grabadoras de música basadas en CD han sido reemplazadas por otros dispositivos que incorporan la misma funcionalidad o una similar.

Antes del CD-R, Tandy Corporation había anunciado un sistema de CD regrabable conocido como sistema de grabación óptica de alta densidad (THOR) de Tandy, afirmando ofrecer soporte para discos borrables y regrabables, hecho posible gracias a un "secreto material de revestimiento" en el que Tandy había solicitado patentes y, según se informa, basado en parte en un proceso desarrollado por Optical Data Inc., con investigación y desarrollo realizados en el Centro de Investigación de Medios Magnéticos de Tandy. Conocido también como el sistema de grabación óptica de alta intensidad de Tandy, el medio THOR-CD estaba diseñado para poder reproducirse en los reproductores de CD existentes, siendo compatible con los equipos de CD-ROM y audio de CD existentes, con los propios discos empleando una capa en la que el &# 34;marcas", "golpes" o "hoyos" legible por un reproductor de CD convencional podría establecerse y eliminarse del medio mediante un láser que opera a una frecuencia diferente. El anuncio de Tandy fue lo suficientemente sorprendente como para 'sorprender a media docena de industrias', afirmando la disponibilidad de productos de audio y video para el consumidor por debajo de $500 a fines de 1990 e invitando a otras organizaciones a obtener la licencia del tecnología. El anuncio atrajo entusiasmo pero también escepticismo sobre la capacidad de Tandy para entregar el sistema, y este último demostró estar justificado, ya que la tecnología había sido 'anunciada... fuertemente promocionada; luego se retrasó, y finalmente, simplemente nunca apareció".

Características físicas

Capa de datos aislada de un CD-R

Este gráfico muestra algunas de las características visibles de un CD-R, incluyendo el plomo, el área del programa y la salida. Una espiral microscópica de información digital comienza cerca del centro del disco y progresa hacia el borde. El final de la región de datos y la salida directa pueden estar en cualquier lugar, dependiendo de cuántos datos se registran. Áreas libres de datos del disco y partes silenciosas de la espiral reflejan la luz de manera diferente, a veces permitiendo que los límites de pista sean vistos

Un CD-R estándar es un disco de policarbonato de 1,2 mm (0,047 pulgadas) de grosor y unos 120 mm (5") de diámetro. El disco de 120 mm (5") tiene una capacidad de almacenamiento de 74 minutos de audio o 650 Megabytes de datos. Los CD-R/RW están disponibles con capacidades de 80 minutos de audio o 737 280 000 bytes (700 MiB), lo que se logra moldeando el disco con las tolerancias más estrictas permitidas especificadas en los estándares de CD-R/CD-RW del Libro Naranja. El margen de ingeniería que se reservó para la tolerancia de fabricación se ha utilizado para la capacidad de datos, sin dejar tolerancia para la fabricación; para que estos discos cumplan verdaderamente con el estándar del Libro Naranja, el proceso de fabricación debe ser perfecto.

A pesar de lo anterior, la mayoría de los CD-R del mercado tienen una capacidad de 80 minutos. También existen discos de 90 minutos/790 MiB y de 99 minutos/870 MiB, aunque son menos habituales y se apartan del estándar Orange Book. Debido a las limitaciones de las estructuras de datos en el ATIP, los espacios en blanco de 90 y 99 minutos se identificarán como de 80 minutos. Dado que ATIP forma parte del estándar Orange Book, su diseño no es compatible con algunas configuraciones de disco no estándar. Para usar la capacidad adicional, estos discos deben grabarse usando las opciones de sobregrabación en el software de grabación de CD. La sobregrabación en sí se llama así porque está fuera de los estándares escritos, pero, debido a la demanda del mercado, se ha convertido en una función estándar de facto en la mayoría de las unidades de grabación de CD y software para ellas.

Algunas unidades utilizan técnicas especiales, como GigaRec de Plextor o HD-BURN de Sanyo, para escribir más datos en un disco determinado; estas técnicas son desviaciones de los estándares de los discos compactos (Libro rojo, amarillo y/o naranja), lo que hace que los discos grabados tengan un formato propietario y no sean totalmente compatibles con los reproductores y unidades de CD estándar. En determinadas aplicaciones en las que los discos no se distribuirán ni intercambiarán fuera de un grupo privado y no se archivarán durante mucho tiempo, un formato propietario puede ser una forma aceptable de obtener una mayor capacidad (hasta 1,2 GiB con GigaRec o 1,8 GiB con HD- BURN en medios de 99 minutos). El mayor riesgo de usar un formato de almacenamiento de datos patentado, suponiendo que funcione de manera confiable tal como fue diseñado, es que puede ser difícil o imposible reparar o reemplazar el hardware utilizado para leer los medios si falla, se daña o se pierde después. su proveedor original lo descontinúa.

Ninguna de las normas del Libro Rojo, Amarillo o Naranja prohíbe que los dispositivos de lectura/escritura de discos tengan la capacidad de leer/escribir discos más allá de los estándares de discos compactos. Los estándares exigen que los discos cumplan con requisitos precisos para poder llamarse discos compactos, pero los otros discos pueden tener otros nombres; si esto no fuera cierto, ninguna unidad de DVD podría llevar legalmente el logotipo del disco compacto. Si bien los reproductores de discos y las unidades pueden tener capacidades más allá de los estándares, permitiéndoles leer y escribir discos no estándar, no hay garantía, en ausencia de especificaciones adicionales explícitas del fabricante más allá de la certificación normal del logotipo del disco compacto, de que cualquier reproductor o unidad en particular funcionará más allá los estándares en absoluto o consistentemente. Si el mismo dispositivo sin especificaciones de rendimiento explícitas más allá del logotipo del disco compacto maneja inicialmente discos no estándar de manera confiable, no hay garantía de que no dejará de hacerlo más tarde y, en ese caso, no hay garantía de que pueda hacerlo. nuevamente por servicio o ajuste. Los discos con capacidades superiores a 650 MB, y especialmente los superiores a 700 MB, son menos intercambiables entre reproductores/unidades que los discos estándar y no son muy adecuados para uso de archivo, ya que su legibilidad en equipos futuros, o incluso en el mismo equipo a una en el futuro, no está garantizado a menos que se pruebe y certifique específicamente en esa combinación, incluso bajo el supuesto de que los discos no se degradarán en absoluto.

Fotomicrógrafo del groove en un disco CD-R

El disco de policarbonato contiene una ranura en espiral, llamada ranura previa porque se moldea antes de que se escriban los datos en el disco; guía el rayo láser al escribir y leer información. La ranura previa se moldea en la parte superior del disco de policarbonato, donde se moldearían los pozos y las zonas planas si se tratara de un CD Red Book prensado y no grabable. El lado inferior, que mira hacia el rayo láser en el reproductor o la unidad, es plano y suave. El disco de policarbonato está recubierto en el lado de la ranura previa con una capa muy fina de tinte orgánico. Luego, sobre el tinte se recubre una fina capa reflectante de plata, una aleación de plata u oro. Finalmente, se aplica una capa protectora de una laca fotopolimerizable sobre el reflector de metal y se cura con luz ultravioleta.

Un CD-R en blanco no está "vacío"; la ranura previa tiene un bamboleo (el ATIP), que ayuda al láser de escritura a permanecer en el camino y escribir los datos en el disco a una velocidad constante. Mantener una tasa constante es esencial para garantizar el tamaño y la separación adecuados de los hoyos y las tierras quemadas en la capa de tinte. Además de proporcionar información de tiempo, el ATIP (tiempo absoluto en el surco previo) también es una pista de datos que contiene información sobre el fabricante del CD-R, el tinte utilizado y la información del medio (duración del disco, etc.). El surco previo no se destruye cuando los datos se escriben en el CD-R, un punto que utilizan algunos esquemas de protección contra copias para distinguir las copias de un CD original.

Tintes

Hay tres formulaciones básicas de tinte que se utilizan en los CD-R:

1. Los CD-R de tinte cianino fueron los primeros desarrollados, y su formulación es patentada por Taiyo Yuden. Los CD-R basados en este tinte son principalmente verdes en color. Los modelos anteriores eran muy químicamente inestables y esto hacía que los discos basados en cianina fueran inadecuados para el uso de archivos; podían desvanecerse y volverse ilegibles en unos pocos años. Muchos fabricantes como Taiyo Yuden utilizan aditivos químicos patentados para hacer discos cianinos más estables ("Cianina estabilizada por metal", "Super Cyanine"). Los CD-Rs basados en tintes cianinos más antiguos, así como todos los tintes híbridos basados en cyanina, son muy sensibles a los rayos UV y pueden volverse imprevisibles después de sólo unos días si estaban expuestos a la luz solar directa. Aunque los aditivos utilizados han hecho más estable la cianina, sigue siendo la más sensible de los tintes en los rayos UV (que muestran signos de degradación dentro de una semana de exposición directa a la luz solar). Un error común que los usuarios cometen es dejar los CD-Rs con la superficie "clara" (grabada) hacia arriba, con el fin de protegerlo de los arañazos, ya que esto permite que el sol golpee directamente la superficie de grabación.
2. Los CD-Rs de tinte Phalocyanine son generalmente plata, oro o verde claro. Las patentes sobre CD-Rs de fothalocyanina están sujetas por Mitsui y Ciba Specialty Chemicals. Phthalocyanine es un tinte nativamente estable (no tiene necesidad de estabilizadores) y CD-Rs basados en esto a menudo se dan una vida nominal de cientos de años. A diferencia de la cianina, la fothalocyanina es más resistente a los rayos UV, y los CD-R basados en este tinte muestran signos de degradación sólo después de dos semanas de exposición directa a la luz solar. Sin embargo, la fothalocyanina es más sensible que la cianina para escribir calibración de potencia láser, lo que significa que el nivel de potencia utilizado por el láser de escritura tiene que ser más ajustado para el disco con el fin de obtener una buena grabación; esto puede erosionar los beneficios de la estabilidad del tinte, ya que los discos escritos marginalmente (con mayores tasas de error corregibles) perderán datos (es decir, errores incorregibles) después de degradación menos correctos).
3. Los CD-R de tinte Azo son de color azul oscuro, y su formulación es patentada por Mitsubishi Chemical Corporation. Los tintes de Azo también son químicamente estables, y los CD-R de Azo se clasifican normalmente con una vida útil de décadas. Azo es el tinte más resistente contra la luz UV y comienza a degradarse sólo después de la tercera o cuarta semana de exposición directa a la luz solar. Las implementaciones más modernas de este tipo de tinte incluyen Super Azo que no es tan azul profundo como el anterior Metal Azo. Este cambio de composición fue necesario para lograr velocidades de escritura más rápidas.

Hay muchas variaciones híbridas de las formulaciones de tinte, como Formazan de Kodak (un híbrido de cianina y ftalocianina).

Desafortunadamente, muchos fabricantes agregaron colorantes adicionales para disfrazar sus inestables CD-R de cianina en el pasado, por lo que la formulación de un disco no se puede determinar basándose únicamente en su color. Del mismo modo, una capa reflectante de oro no garantiza el uso del tinte de ftalocianina. La calidad del disco no solo depende del tinte utilizado, también está influenciada por el sellado, la capa superior, la capa reflectante y el policarbonato. Simplemente elegir un disco en función de su tipo de tinte puede ser problemático. Además, la calibración correcta de la potencia del láser en la grabadora, así como la sincronización correcta de los pulsos láser, la velocidad estable del disco, etc., son fundamentales no solo para la legibilidad inmediata sino también para la longevidad del disco grabado, por lo que para archivarlo Es importante tener no solo un disco de alta calidad, sino también un escritor de alta calidad. De hecho, un grabador de alta calidad puede producir resultados adecuados con soportes de calidad media, pero los soportes de alta calidad no pueden compensar a un grabador mediocre, y los discos escritos por un grabador de este tipo no pueden alcanzar su máxima vida útil potencial de archivo.

Velocidad

Estos tiempos solo incluyen el pase de escritura óptica real sobre el disco. Para la mayoría de las operaciones de grabación de discos, se utiliza tiempo adicional para procesos generales, como la organización de archivos y pistas, lo que se suma al tiempo total mínimo teórico necesario para producir un disco. (Una excepción podría ser crear un disco a partir de una imagen ISO preparada, para la cual la sobrecarga probablemente sería trivial). a velocidades de escritura más altas, el tiempo de sobrecarga se convierte en una mayor proporción del tiempo total que se tarda en producir un disco terminado y puede incrementarlo significativamente.

Además, por encima de 20x de velocidad, las unidades utilizan una estrategia Zoned-CLV o CAV, donde la velocidad máxima anunciada solo se alcanza cerca del borde exterior del disco. Esto no se tiene en cuenta en la tabla anterior. (Si esto no se hiciera, la rotación más rápida que se requeriría en las pistas internas podría causar la fractura del disco y/o podría causar una vibración excesiva que imposibilitaría una escritura precisa y exitosa).

Métodos de escritura

El disco en blanco tiene una pista pregrabada en la que se escriben los datos. La pista de ritmo previo, que también contiene información de tiempo, asegura que la grabadora siga la misma trayectoria en espiral que un CD convencional. Una grabadora de CD escribe datos en un disco CD-R pulsando su láser para calentar áreas de la capa de tinte orgánico. El proceso de escritura no produce muescas (hoyos); en cambio, el calor cambia permanentemente las propiedades ópticas del tinte, cambiando la reflectividad de esas áreas. Usando un láser de baja potencia, para no alterar más el tinte, el disco se vuelve a leer de la misma manera que un CD-ROM. Sin embargo, la luz reflejada no es modulada por hoyos, sino por regiones alternas de tinte calentado e inalterado. El cambio de intensidad de la radiación láser reflejada se transforma en una señal eléctrica, a partir de la cual se recupera ("decodifica") la información digital. Una vez que se escribe una sección de un CD-R, no se puede borrar ni reescribir, a diferencia de un CD-RW. Un CD-R se puede grabar en varias sesiones. Una grabadora de CD puede escribir en un CD-R utilizando varios métodos, entre ellos:

1. Disco A la vez – todo el CD-R está escrito en una sesión sin lagunas y el disco está "cerrado" significa que no se pueden añadir más datos y el CD-R se convierte efectivamente en un CD estándar sólo lectura. Sin brechas entre las pistas, el formato Disc At Once es útil para grabaciones de audio "en vivo".
2. Track At Once – los datos se escriben en el CD-R una pista a la vez, pero el CD se deja "abierto" para seguir grabando en una etapa posterior. También permite que los datos y el audio residan en el mismo CD-R.
3. Escribir paquetes – utilizado para registrar datos a un CD-R en "paquetes", permitiendo que la información adicional sea anexada a un disco en un momento posterior, o para que la información sobre el disco sea "invisible". De esta manera, CD-R puede emular CD-RW; sin embargo, cada vez que se altera la información sobre el disco, hay que escribir más datos al disco. Puede haber problemas de compatibilidad con este formato y algunas unidades de CD.

Con un examen cuidadoso, las áreas escritas y no escritas pueden distinguirse a simple vista. Los CD-R se escriben desde el centro hacia afuera, por lo que el área escrita aparece como una banda interior con un sombreado ligeramente diferente.

Los CD tienen un área de calibración de potencia, que se utiliza para calibrar el láser de escritura antes y durante la grabación. Los CD contienen dos áreas de este tipo: una cerca del borde interior del disco, para la calibración a baja velocidad, y otra en el borde exterior del disco, para la calibración a alta velocidad. Los resultados de la calibración se registran en un Área de gestión de grabación (RMA) que puede contener hasta 99 calibraciones. El disco no se puede escribir después de que la RMA esté llena; sin embargo, la RMA se puede vaciar en los discos CD-RW.

Vida útil

Un ejemplo de un CD-R quemado en 2000 mostrando degradación de los tintes en 2008. Parte de los datos sobre ella se ha perdido.

Las pruebas de la vida real (no del envejecimiento acelerado) han revelado que algunos CD-R se degradan rápidamente incluso si se almacenan normalmente. La calidad de un disco CD-R tiene una influencia grande y directa en la longevidad: no se debe esperar que los discos de baja calidad duren mucho. Según una investigación realizada por J. Perdereau, se espera que los CD-R tengan una vida útil promedio de 10 años. La marca no es una guía confiable de calidad, porque muchas marcas (tanto las principales como las que no tienen nombre) no fabrican sus propios discos. En cambio, provienen de diferentes fabricantes de calidad variable. Para obtener los mejores resultados, se debe verificar el fabricante real y los componentes materiales de cada lote de discos.

Los CD-R grabados sufren degradación del material, al igual que la mayoría de los soportes grabables. Los medios CD-R tienen una capa interna de tinte que se usa para almacenar datos. En un disco CD-RW, la capa de grabación está hecha de una aleación de plata y otros metales: indio, antimonio y telurio. En los medios CD-R, el tinte en sí puede degradarse, lo que hace que los datos se vuelvan ilegibles.

Además de la degradación del tinte, la falla de un CD-R puede deberse a la superficie reflectante. Si bien la plata es menos costosa y más utilizada, es más propensa a la oxidación, lo que da como resultado una superficie no reflectante. El oro, por otro lado, aunque es más caro y ya no se usa mucho, es un material inerte, por lo que los CD-R basados en oro no sufren este problema. Los fabricantes han estimado que la longevidad de los CD-R basados en oro es de hasta 100 años.

Al medir la tasa de errores de datos corregibles, se puede medir la integridad de los datos y/o la calidad de fabricación de los medios CD-R, lo que permite una predicción confiable de futuras pérdidas de datos causadas por la degradación de los medios.

Etiquetado

Si utiliza etiquetas de papel con reverso adhesivo, se recomienda que las etiquetas estén hechas especialmente para CD-R. Un CD balanceado vibra solo levemente cuando se gira a alta velocidad. Las etiquetas malas o mal hechas, o las etiquetas colocadas fuera del centro, desequilibran el CD y pueden hacer que vibre cuando gira, lo que provoca errores de lectura e incluso corre el riesgo de dañar la unidad.

Una alternativa profesional a las etiquetas de CD son los CD preimpresos mediante una serigrafía de 5 colores o una prensa offset. Usar un rotulador permanente también es una práctica común. Sin embargo, los solventes de tales bolígrafos pueden afectar la capa de tinte.

Eliminación

Confidencialidad de los datos

Dado que los CD-R, en general, no se pueden borrar lógicamente en ningún grado, la eliminación de los CD-R presenta un posible problema de seguridad si contienen datos confidenciales/privados. Destruir los datos requiere destruir físicamente el disco o la capa de datos. Calentar el disco en un horno de microondas durante 10 a 15 segundos destruye efectivamente la capa de datos al provocar un arco en la capa reflectante de metal, pero este mismo arco puede causar daños o un desgaste excesivo en el horno de microondas. Muchas trituradoras de papel de oficina también están diseñadas para triturar CD.

Algunos quemadores recientes (Plextor, LiteOn) admiten operaciones de borrado en medios -R, "sobrescribiendo" los datos almacenados con una potente potencia láser, aunque el área borrada no se puede sobrescribir con nuevos datos.

Reciclaje

El material de policarbonato y el posible oro o plata en la capa reflectante harían que los CD-R fueran altamente reciclables. Sin embargo, el policarbonato tiene muy poco valor y la cantidad de metales preciosos es tan pequeña que no es rentable recuperarlos. En consecuencia, los recicladores que aceptan CD-R normalmente no ofrecen compensación por donar o transportar los materiales.