Disco compacto
El disco compacto (CD) es un formato de almacenamiento de datos de disco óptico digital desarrollado conjuntamente por Philips y Sony para almacenar y reproducir grabaciones de audio digital. En agosto de 1982 se fabricó el primer disco compacto. Luego se lanzó en octubre de 1982 en Japón y se denominó Disco compacto de audio digital.
El formato se adaptó más tarde (como CD-ROM) para el almacenamiento de datos de propósito general. Se derivaron varios otros formatos, incluido el almacenamiento de datos y audio de escritura única (CD-R), medios regrabables (CD-RW), CD de video (VCD), CD de súper video (SVCD), CD de fotos, CD de imágenes, Disco compacto -CD de música interactivo (CD-i) y mejorado.
Los CD estándar tienen un diámetro de 120 milímetros (4,7 pulgadas) y están diseñados para almacenar hasta 74 minutos de audio digital estéreo sin comprimir o unos 650 MiB de datos. La capacidad se amplía habitualmente a 80 minutos y 700 MiB al organizar los datos más cerca en el mismo tamaño de disco. El Mini CD tiene varios diámetros que van desde 60 a 80 milímetros (2,4 a 3,1 pulgadas); a veces se usan para CD sencillos, almacenan hasta 24 minutos de audio o entregan controladores de dispositivos.
En el momento de la introducción de la tecnología en 1982, un CD podía almacenar muchos más datos que la unidad de disco duro de una computadora personal, que normalmente tenía 10 MiB. En 2010, los discos duros solían ofrecer tanto espacio de almacenamiento como mil CD, mientras que sus precios se habían desplomado al nivel de los productos básicos. En 2004, las ventas mundiales de CD de audio, CD-ROM y CD-R alcanzaron los 30 000 millones de discos. Para 2007, se habían vendido 200 mil millones de CD en todo el mundo.
Detalles físicos
- Una capa de disco de policarbonato tiene los datos codificados mediante golpes.
- Una capa brillante refleja el láser.
- Una capa de laca protege la capa brillante.
- El arte se imprime en la parte superior del disco.
- Un rayo láser lee el CD y se refleja en un sensor, que lo convierte en datos electrónicos
Un CD está hecho de plástico de policarbonato de 1,2 milímetros (0,047 pulgadas) de grosor y pesa entre 14 y 33 gramos. Desde el centro hacia afuera, los componentes son: el orificio del eje central (15 mm), el área de la primera transición (anillo de sujeción), el área de sujeción (anillo de apilamiento), el área de la segunda transición (banda de espejo), el programa (datos) área y el borde. El área del programa interior ocupa un radio de 25 a 58 mm.
Se aplica una fina capa de aluminio o, más raramente, de oro a la superficie, haciéndola reflectante. El metal está protegido por una película de laca que normalmente se reviste por rotación directamente sobre la capa reflectante. La etiqueta se imprime sobre la capa de laca, normalmente mediante serigrafía o impresión offset.
Los datos del CD se representan como pequeñas muescas conocidas como hoyos, codificados en una pista en espiral moldeada en la parte superior de la capa de policarbonato. Las áreas entre pozos se conocen como tierras. Cada fosa tiene aproximadamente 100 nm de profundidad por 500 nm de ancho y varía de 850 nm a 3,5 µm de longitud. La distancia entre las pistas (el paso) es de 1,6 µm.
Al reproducir un CD de audio, un motor dentro del reproductor de CD hace girar el disco a una velocidad de exploración de 1,2 a 1,4 m/s (velocidad lineal constante, CLV), equivalente a aproximadamente 500 RPM en el interior del disco, y aproximadamente 200 RPM en el borde exterior. La pista en el CD comienza en el interior y gira en espiral hacia afuera, por lo que un disco reproducido de principio a fin reduce su velocidad de rotación durante la reproducción.
El área del programa es 86,05 cm2 y la longitud de la espiral grabable es 86,05 cm2 / 1,6 µm = 5,38 km. Con una velocidad de exploración de 1,2 m/s, el tiempo de reproducción es de 74 minutos o 650 MiB de datos en un CD-ROM. La mayoría de los reproductores toleran un disco con datos empaquetados un poco más densos (aunque algunos viejos fallan). El uso de una velocidad lineal de 1,2 m/s y un paso de pista más estrecho de 1,5 µm aumenta el tiempo de reproducción a 80 minutos y la capacidad de datos a 700 MiB.
Un CD se lee enfocando un láser semiconductor de 780 nm de longitud de onda (infrarrojo cercano) a través de la parte inferior de la capa de policarbonato. El cambio de altura entre pits y lands da como resultado una diferencia en la forma en que se refleja la luz. Debido a que los hoyos están indentados en la capa superior del disco y se leen a través de la base de policarbonato transparente, los hoyos forman protuberancias cuando se leen. El láser golpea el disco, proyectando un círculo de luz más ancho que la pista en espiral modulada que se refleja parcialmente desde las tierras y parcialmente desde la parte superior de los baches donde están presentes. A medida que el láser pasa sobre un hoyo (protuberancia), su altura significa que la parte de la luz reflejada desde su pico está desfasada 1/2 longitud de onda con la luz reflejada desde la tierra que lo rodea. Esto provoca la cancelación parcial del reflejo del láser desde la superficie. Al medir el cambio de intensidad reflejado con un fotodiodo, se lee una señal modulada del disco.
Para adaptarse al patrón en espiral de los datos, el láser se coloca en un mecanismo móvil dentro de la bandeja de discos de cualquier reproductor de CD. Este mecanismo típicamente toma la forma de un trineo que se mueve a lo largo de un riel. El trineo puede ser accionado por un engranaje helicoidal o un motor lineal. Cuando se utiliza un engranaje helicoidal, un segundo motor lineal de recorrido más corto, en forma de bobina e imán, realiza ajustes finos de posición para rastrear las excentricidades en el disco a alta velocidad. Algunas unidades de CD (particularmente las fabricadas por Philips durante la década de 1980 y principios de la de 1990) usan un brazo basculante similar al que se ve en un gramófono. Este mecanismo permite que el láser lea información desde el centro hasta el borde de un disco sin tener que interrumpir el giro del propio disco.
Los pits y lands no representan directamente los 0 y 1 de los datos binarios. En su lugar, se utiliza una codificación invertida sin retorno a cero: un cambio de pit a land o de land a pit indica un 1, mientras que ningún cambio indica una serie de 0. Debe haber al menos dos y no más de diez 0 entre cada 1, que se define por la longitud del hoyo. Esto, a su vez, se decodifica invirtiendo la modulación de ocho a catorce utilizada en la masterización del disco y luego invirtiendo la codificación Reed-Solomon entrelazada cruzada, revelando finalmente los datos sin procesar almacenados en el disco. Estas técnicas de codificación (definidas en el Libro Rojo) se diseñaron originalmente para CD de audio digital, pero luego se convirtieron en un estándar para casi todos los formatos de CD (como CD-ROM).
Integridad
Los CD son susceptibles de sufrir daños durante la manipulación y la exposición ambiental. Los hoyos están mucho más cerca del lado de la etiqueta de un disco, lo que permite que los defectos y los contaminantes en el lado transparente queden fuera de foco durante la reproducción. En consecuencia, es más probable que los CD sufran daños en el lado de la etiqueta del disco. Los rayones en el lado transparente se pueden reparar rellenándolos con un plástico refractivo similar o puliéndolos con cuidado. Los bordes de los CD a veces no están completamente sellados, lo que permite que gases y líquidos entren en el CD y corroan la capa reflectante de metal y/o interfieran con el enfoque del láser en los hoyos, una condición conocida como podredumbre del disco. Se ha descubierto que el hongo Geotrichum candidum, en condiciones de calor y humedad elevados, consume el plástico de policarbonato y el aluminio que se encuentran en los CD.
La integridad de los datos de los discos compactos se puede medir mediante el escaneo de errores de superficie, que puede medir las tasas de diferentes tipos de errores de datos, conocidos como C1, C2, CU y medidas de error extendidas (de grano más fino) conocidas como E11, E12, E21, E22, E31 y E32, de los cuales las tasas más altas indican una superficie de datos posiblemente dañada o sucia, baja calidad de medios, medios deteriorados y medios grabables escritos por un grabadora de CD averiada.
El escaneo de errores puede predecir de manera confiable las pérdidas de datos causadas por el deterioro de los medios. La compatibilidad con el análisis de errores difiere entre proveedores y modelos de unidades de discos ópticos, y el análisis de errores extendido (conocido como "análisis de errores avanzado" en Nero DiscSpeed) tiene solo ha estado disponible en Plextor y algunas unidades ópticas BenQ hasta ahora, a partir de 2020.
Formas y diámetros de los discos
* Algunos grabadores CD-R(W) y DVD-R(W)/DVD+R(W) operan en modos ZCLV, CAA o CAV.
Los datos digitales en un CD comienzan en el centro del disco y avanzan hacia el borde, lo que permite la adaptación a los diferentes tamaños disponibles. Los CD estándar están disponibles en dos tamaños. Con mucho, el más común es de 120 milímetros (4,7 pulgadas) de diámetro, con una capacidad de audio de 74 u 80 minutos y una capacidad de datos de 650 o 700 MiB (737 280 000 bytes). Los discos tienen un grosor de 1,2 milímetros (0,047 pulgadas), con un orificio central de 15 milímetros (0,59 pulgadas). El tamaño del agujero fue elegido por Joop Sinjou y se basó en una moneda holandesa de 10 centavos: un dubbeltje. Philips/Sony patentó las dimensiones físicas.
La historia oficial de Philips dice que el ejecutivo de Sony, Norio Ohga, especificó la capacidad para poder contener la Novena Sinfonía de Beethoven en su totalidad en un disco.
Esto es un mito según Kees Immink, ya que el formato de código EFM aún no se había decidido en diciembre de 1979, cuando se adoptó el tamaño de 120 mm. La adopción de EFM en junio de 1980 permitió un 30 por ciento más de tiempo de reproducción que habría resultado en 97 minutos para un diámetro de 120 mm o 74 minutos para un disco tan pequeño como 100 milímetros (3,9 pulgadas). En cambio, sin embargo, la densidad de información se redujo en un 30 por ciento para mantener el tiempo de reproducción en 74 minutos. El diámetro de 120 mm ha sido adoptado por formatos posteriores, incluidos Super Audio CD, DVD, HD DVD y Blu-ray Disc. Los discos de 80 milímetros (3,1 pulgadas) de diámetro ("Mini CD") pueden almacenar hasta 24 minutos de música o 210 MiB.
| Tamaño físico | Capacidad de audio | Capacidad de los datos CD-ROM | Definición |
|---|---|---|---|
| 120 mm | 74 a 80 min | 650 a 700 MB | Tamaño estándar |
| 80 mm | 21–24 min | 185–210 MB | Tamaño mini-CD |
| 80×54 mm – 80×64 mm | ~6 min | 10 a 65 MB | "Carta de negocios" tamaño |
Formato lógico
CD de audio
El formato lógico de un CD de audio (oficialmente Compact Disc Digital Audio o CD-DA) se describe en un documento elaborado en 1980 por los creadores conjuntos del formato, Sony y Philips. El documento se conoce coloquialmente como el Libro Rojo CD-DA por el color de su portada. El formato es una codificación PCM de 16 bits de dos canales con una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz por canal. El sonido de cuatro canales iba a ser una opción permitida dentro del formato Red Book, pero nunca se ha implementado. El audio monoaural no tiene un estándar existente en un CD Red Book; por lo tanto, el material fuente mono generalmente se presenta como dos canales idénticos en una pista estéreo Red Book estándar (es decir, mono reflejado); un CD MP3, sin embargo, puede tener formatos de archivo de audio con sonido mono.
CD-Text es una extensión de la especificación Red Book para un CD de audio que permite el almacenamiento de información de texto adicional (p. ej., nombre del álbum, nombre de la canción, artista) en un formato compatible con los estándares. CD de audio. La información se almacena en el área de entrada del CD, donde hay aproximadamente cinco kilobytes de espacio disponible, o en los canales de subcódigo R a W en el disco, que pueden almacenar alrededor de 31 megabytes.
El disco compacto + gráficos es un disco compacto de audio especial que contiene datos de gráficos además de los datos de audio del disco. El disco se puede reproducir en un reproductor de CD de audio normal, pero cuando se reproduce en un reproductor de CD+G especial, puede emitir una señal gráfica (por lo general, el reproductor de CD+G está conectado a un televisor oa un monitor de computadora); estos gráficos se utilizan casi exclusivamente para mostrar letras en un televisor para que los artistas de karaoke canten junto con ellos. El formato CD+G aprovecha los canales R a W. Estos seis bits almacenan la información gráfica.
CD + Extended Graphics (CD+EG, también conocido como CD+XG) es una variante mejorada del formato Compact Disc + Graphics (CD+G). Al igual que CD+G, CD+EG utiliza funciones básicas de CD-ROM para mostrar información de texto y video además de la música que se está reproduciendo. Estos datos adicionales se almacenan en los canales de subcódigo R-W. Se han publicado muy pocos discos CD+EG, si es que hay alguno.
CD de súper audio
Super Audio CD (SACD) es un formato de disco de audio óptico de solo lectura y alta resolución que fue diseñado para proporcionar una reproducción de audio digital de mayor fidelidad que el Libro Rojo. Presentado en 1999, fue desarrollado por Sony y Philips, las mismas empresas que crearon el Libro Rojo. SACD estaba en una guerra de formatos con DVD-Audio, pero ninguno reemplazó a los CD de audio. El estándar SACD se conoce como el estándar Scarlet Book.
Los títulos en formato SACD se pueden publicar como discos híbridos; estos discos contienen el flujo de audio SACD, así como una capa de CD de audio estándar que se puede reproducir en reproductores de CD estándar, lo que los hace compatibles con versiones anteriores.
CD-MIDI
CD-MIDI es un formato que se utiliza para almacenar datos de interpretación musical que, al reproducirse, se ejecutan mediante instrumentos electrónicos que sintetizan el audio. Por lo tanto, a diferencia del CD-DA Red Book original, estas grabaciones no son grabaciones de audio muestreadas digitalmente. El formato CD-MIDI se define como una extensión del Libro Rojo original.
CD-ROM
Durante los primeros años de su existencia, el CD era un medio utilizado exclusivamente para el audio. Sin embargo, en 1988, Sony y Philips establecieron el estándar de CD-ROM Yellow Book, que definía un medio de almacenamiento de datos informáticos de datos ópticos no volátiles que usaba el mismo formato físico que los discos compactos de audio, legible por una computadora con una unidad de CD-ROM.
CD de vídeo
Video CD (VCD, View CD y video digital de disco compacto) es un formato digital estándar para almacenar medios de video en un CD. Los VCD se pueden reproducir en reproductores de VCD dedicados, la mayoría de los reproductores de DVD-Video modernos, computadoras personales y algunas consolas de videojuegos. El estándar VCD fue creado en 1993 por Sony, Philips, Matsushita y JVC y se conoce como el estándar White Book.
La calidad general de la imagen pretende ser comparable a la del video VHS. El video VCD mal comprimido a veces puede ser de menor calidad que el video VHS, pero el VCD exhibe artefactos de bloque en lugar de ruido analógico y no se deteriora más con cada uso. Se eligió la resolución 352 × 240 (o SIF) porque es la mitad de la resolución vertical y la mitad de la resolución horizontal del video NTSC. 352 × 288 es una resolución similar de un cuarto de PAL/SECAM. Esto se aproxima a la resolución (general) de una cinta VHS analógica que, aunque tiene el doble de líneas de escaneo (verticales), tiene una resolución horizontal mucho más baja.
CD de supervídeo
Super Video CD (Super Video Compact Disc o SVCD) es un formato utilizado para almacenar medios de video en discos compactos estándar. SVCD se pensó como un sucesor de VCD y una alternativa a DVD-Video y se ubica entre ambos en términos de capacidad técnica y calidad de imagen.
SVCD tiene dos tercios de la resolución de DVD y más de 2,7 veces la resolución de VCD. Un disco CD-R puede almacenar hasta 60 minutos de video en formato SVCD de calidad estándar. Si bien la especificación no exige un límite específico en la duración del video SVCD, se debe reducir la tasa de bits del video y, por lo tanto, la calidad, para acomodar videos muy largos. Por lo general, es difícil incluir mucho más de 100 minutos de video en un SVCD sin incurrir en una pérdida de calidad significativa, y muchos reproductores de hardware no pueden reproducir video con una tasa de bits instantánea inferior a 300 a 600 kilobits por segundo.
CD de fotos
Photo CD es un sistema diseñado por Kodak para digitalizar y almacenar fotos en un CD. Lanzado en 1992, los discos fueron diseñados para contener casi 100 imágenes de alta calidad, impresiones escaneadas y diapositivas utilizando una codificación patentada especial. Los Photo CD se definen en el Beige Book y cumplen también con las especificaciones CD-ROM XA y CD-i Bridge. Están diseñados para reproducirse en reproductores de CD-i, reproductores de Photo CD y cualquier computadora con software adecuado (independientemente del sistema operativo). Las imágenes también se pueden imprimir en papel fotográfico con una máquina especial Kodak. Este formato no debe confundirse con Kodak Picture CD, que es un producto de consumo en formato CD-ROM.
CD-i
El Libro Verde de Philips especifica un estándar para discos compactos multimedia interactivos diseñados para reproductores de CD-i (1993). Los discos CD-i pueden contener pistas de audio que se pueden reproducir en reproductores de CD normales, pero los discos CD-i no son compatibles con la mayoría de las unidades y el software de CD-ROM. La especificación CD-i Ready se creó más tarde para mejorar la compatibilidad con los reproductores de CD de audio, y la especificación CD-i Bridge se agregó para crear discos compatibles con CD-i a los que se puede acceder mediante unidades de CD-ROM normales.
Lista para CD-i
(feminine)Philips definió un formato similar al CD-i llamado CD-i Ready, que coloca el software y los datos del CD-i en el espacio previo de la pista 1. Se suponía que este formato era más compatible con los reproductores de CD de audio más antiguos.
CD de música mejorada (CD+)
El CD de música mejorado, también conocido como CD Extra o CD Plus, es un formato que combina pistas de audio y pistas de datos en el mismo disco colocando pistas de audio en una primera sesión y datos en una segunda sesión. Fue desarrollado por Philips y Sony, y está definido en el Blue Book.
Disco de vinilo
VinylDisc es el híbrido de un CD de audio estándar y el disco de vinilo. La capa de vinilo del lado de la etiqueta del disco puede contener aproximadamente tres minutos de música.
Fabricación
En 1995, los costos de material eran de 30 centavos para el joyero y de 10 a 15 centavos para el CD. El costo mayorista de los CD era de $0,75 a $1,15, mientras que el precio minorista típico de un CD de música pregrabado era de $16,98. En promedio, la tienda recibió el 35 por ciento del precio minorista, la compañía discográfica el 27 por ciento, el artista el 16 por ciento, el fabricante el 13 por ciento y el distribuidor el 9 por ciento. Cuando se introdujeron los cartuchos de 8 pistas, los casetes compactos y los CD, cada uno se comercializaba a un precio más alto que el formato que tenían éxito, aunque se redujo el costo de producción de los medios. Esto se hizo porque el valor percibido aumentó. Esto continuó desde los discos fonográficos hasta los CD, pero se rompió cuando Apple comercializó los MP3 por $ 0,99 y los álbumes por $ 9,99. Sin embargo, el costo incremental para producir un MP3 es insignificante.
Discos compactos grabables
CD grabable
Los discos compactos grabables, CD-R, se moldean por inyección con un disco "en blanco" espiral de datos Luego se aplica un tinte fotosensible, después de lo cual los discos se metalizan y se recubren con laca. El láser de escritura de la grabadora de CD cambia el color del tinte para permitir que el láser de lectura de un reproductor de CD estándar vea los datos, tal como lo haría con un disco estampado estándar. Los discos resultantes pueden leerse en la mayoría de las unidades de CD-ROM y reproducirse en la mayoría de los reproductores de CD de audio. Los CD-R siguen el estándar Orange Book.
Las grabaciones de CD-R están diseñadas para ser permanentes. Con el tiempo, las características físicas del tinte pueden cambiar y causar errores de lectura y pérdida de datos hasta que el dispositivo de lectura no pueda recuperarse con los métodos de corrección de errores. Los errores se pueden predecir mediante el escaneo de errores de superficie. La vida útil del diseño es de 20 a 100 años, según la calidad de los discos, la calidad de la unidad de escritura y las condiciones de almacenamiento. Sin embargo, las pruebas han demostrado tal degradación de algunos discos en tan solo 18 meses en condiciones normales de almacenamiento. Esta falla se conoce como pudrición del disco, por lo que existen varias razones, principalmente ambientales.
El CD de audio grabable está diseñado para usarse en una grabadora de CD de audio de consumo. Estas grabadoras de CD de audio de consumo utilizan SCMS (Sistema de gestión de copias en serie), una forma temprana de gestión de derechos digitales (DRM), para cumplir con la AHRA (Ley de grabación casera de audio). El CD de audio grabable suele ser un poco más caro que el CD-R debido al menor volumen de producción y una regalía AHRA del 3 por ciento utilizada para compensar a la industria de la música por la realización de una copia.
El CD grabable de alta capacidad es un formato de grabación de mayor densidad que puede contener un 20 % más de datos que los discos convencionales. La mayor capacidad es incompatible con algunas grabadoras y software de grabación.
CD regrabable
CD-RW es un medio regrabable que utiliza una aleación metálica en lugar de un tinte. El láser de escritura, en este caso, se usa para calentar y alterar las propiedades (amorfa frente a cristalina) de la aleación y, por lo tanto, cambiar su reflectividad. Un CD-RW no tiene una diferencia tan grande en la reflectividad como un CD prensado o un CD-R, por lo que muchos reproductores de CD de audio anteriores no pueden leer discos CD-RW, aunque la mayoría de los reproductores de CD de audio y los reproductores de DVD independientes posteriores pueden hacerlo.. Los CD-RW siguen el estándar Orange Book.
El CD de audio regrabable está diseñado para usarse en una grabadora de CD de audio de consumo, que no aceptará (sin modificaciones) discos CD-RW estándar. Estas grabadoras de CD de audio para el consumidor utilizan el Sistema de gestión de copias en serie (SCMS), una forma temprana de gestión de derechos digitales (DRM), para cumplir con los estándares de los Estados Unidos. Ley de grabación de audio en el hogar (AHRA). El CD de audio regrabable suele ser un poco más caro que el CD-R debido a (a) un volumen más bajo y (b) una regalía AHRA del 3 por ciento utilizada para compensar a la industria de la música por la realización de una copia.
Protección anticopia
La especificación de audio del Libro Rojo, excepto por un simple "anti-copia" declaración en el subcódigo, no incluye ningún mecanismo de protección de copia. Conocido al menos desde 2001, las compañías discográficas intentaron comercializar discos "protegidos contra copia" discos compactos no estándar, que no se pueden ripear ni copiar en discos duros ni convertir fácilmente a otros formatos (como FLAC, MP3 o Vorbis). Una desventaja importante de estos discos protegidos contra copia es que la mayoría no se reproducirá en unidades de CD-ROM de computadora ni en algunos reproductores de CD independientes que utilizan mecanismos de CD-ROM. Philips ha declarado que dichos discos no pueden llevar el logotipo de marca registrada Compact Disc Digital Audio porque violan las especificaciones del Red Book. Numerosos sistemas de protección contra copias han sido contrarrestados por software fácilmente disponible, a menudo gratuito, o incluso simplemente desactivando la reproducción automática automática para evitar la ejecución del programa ejecutable DRM.
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