Unidad de disco óptico

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 ejes pueden estar revestidos con flocado o un material de silicona texturizada para ejercer fricción sobre el disco, para evitar que se deslice. El husillo superior se deja un poco suelto y es atraído por el husillo inferior por los imanes que tienen. Cuando se abre la bandeja, un mecanismo accionado por el movimiento de la bandeja tira del husillo inferior del husillo superior y viceversa cuando se cierra la bandeja. 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. Solo el husillo inferior está motorizado. Las bandejas en las unidades de media altura a menudo se abren y cierran por completo mediante un mecanismo motorizado que se puede empujar para cerrar, controlar por computadora o controlar mediante un botón en la unidad. Las bandejas en unidades de media altura y delgadas también se pueden bloquear con cualquier programa que las esté utilizando, sin embargo, aún se pueden expulsar insertando el extremo de un clip para papel en un orificio de expulsión de emergencia en la parte frontal de la unidad. Los primeros reproductores de CD, como el Sony CDP-101, usaban un mecanismo motorizado separado para sujetar el disco al eje motorizado.

Las unidades delgadas utilizan un husillo especial con espárragos de forma especial accionados por resorte que 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 de la circunferencia exterior mientras coloca el pulgar en el eje para extraer 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 y evitar que el disco se deslice. En las unidades delgadas, la mayoría de los componentes, si no todos, 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 solas; hay que empujarlas hasta que la bandeja se detenga.

Láser y óptica

Sistema de captación óptica

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

Al principio, se utilizaron láseres tipo CD con una longitud de onda de 780 nm (dentro del infrarrojo). Para DVD, la longitud de onda se redujo a 650 nm (color rojo), y para Blu-ray Disc, 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 de captación a lo largo del radio del disco, manteniendo el haz en la pista, una ruta de datos en espiral continua. Los medios de discos ópticos son 'leídos' comenzando en el radio interior hasta el borde exterior.

Cerca de la lente láser, las unidades ópticas suelen estar equipadas con uno a tres potenciómetros diminutos (normalmente separados para CD, DVD y normalmente un tercero para discos Blu-ray si la unidad lo admite) que se pueden girar con un destornillador fino. El potenciómetro está en un circuito en serie con la lente láser y se puede usar para aumentar y disminuir manualmente la potencia del láser con fines de reparación.

El diodo láser utilizado en las grabadoras de DVD puede tener potencias de hasta 100 milivatios, potencias tan altas se utilizan durante la escritura. 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.

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

Medios de solo lectura

En los soportes de solo lectura (ROM) prensados de fábrica, durante el proceso de fabricación, las pistas se forman presionando una resina termoplástica en un estampador de níquel que se fabricó al enchapar un vidrio 'maestro& #39; con 'protuberancias' elevadas sobre una superficie plana, creando así hoyos y rellanos en el disco de plástico. Debido a que la profundidad de los pozos 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, lo que provoca una interferencia destructiva mutua y reduce el haz reflejado. #39;s intensidad. Esto es detectado por 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 grabable CD-R, DVD-R, DVD+R o BD-R (llamado vídeo ) calentando (quemando) selectivamente partes de una capa de tinte orgánico con un láser.

Esto cambia la reflectividad del tinte, creando así marcas que se pueden leer como hoyos y puntos en discos prensados. Para los discos grabables, el proceso es permanente y los medios se pueden escribir solo una vez. Mientras que el láser de lectura normalmente no supera los 5 mW, el láser de escritura es considerablemente más potente. Los láseres de DVD funcionan con voltajes de alrededor de 2,5 voltios.

Cuanto mayor sea la velocidad de escritura, menos tiempo tiene un láser para calentar un punto en el medio, por lo que su potencia debe aumentar proporcionalmente. Grabadoras de DVD' los láseres a menudo tienen un pico de alrededor de 200 mW, ya sea en onda continua o en pulsos, aunque algunos se han impulsado hasta 400 mW antes de que falle el diodo.

Rewritable media

Para soportes 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 de nuevo (cambiar la fase hacia atrás) en forma cristalina o dejarla en forma amorfa, lo que permite crear marcas de reflectividad variable.

Medios de doble cara

Doble cara, pero no se puede acceder fácilmente a ellos con una unidad estándar, ya que deben girarse físicamente para acceder a los datos del otro lado.

Medios de doble capa

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 capa única (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 de escritura 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 (espaciador) 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.

Impresión fototérmica

Some drives support Hewlett-Packard 's LightScribe, or the alternative LabelFlash photothermal printing technology for labeling specially coated discs.

Accionamientos multihaz

Zen Technology y Sony han desarrollado unidades que usan 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, mientras que los Blu-ray no se pueden escribir a más de 5.000 RPM. 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 una luz de longitud de onda más pequeña) es aumentando la rotación. velocidad del disco que lee más pozos en menos tiempo, aumentando la tasa de datos; por eso, las unidades más rápidas hacen girar el disco a velocidades más altas. Además, los CD a 27 500 RPM (como leer el interior de un CD a 52x) pueden explotar y causar un gran daño al entorno del disco, y los discos de mala calidad o dañados pueden explotar a velocidades más bajas.

En el sistema de Zen (desarrollado en conjunto con Sanyo y con licencia de Kenwood), se usa una rejilla de difracción para dividir un rayo láser en 7 rayos, que luego se enfocan en el disco; un rayo central se usa para enfocar y rastrear la ranura del disco dejando 6 rayos restantes (3 en cada lado) que están espaciados uniformemente para leer 6 porciones separadas de la ranura del disco en paralelo, aumentando efectivamente las velocidades de lectura a RPM más bajas, reducir el ruido de conducción y tensión en el disco. Luego, los rayos se reflejan desde el disco, se coliman y se proyectan en una matriz especial de fotodiodos para ser leídos. Las primeras unidades que usaban la tecnología podían leer a 40x, luego aumentaron a 52x y finalmente a 72x. Utiliza una sola pastilla óptica.

En el sistema de Sony (usado en su sistema patentado de Archivo en Disco Óptico que se basa en Archival Disc, a su vez basado en Blu-ray), la unidad tiene 4 pastillas ópticas, dos en cada lado del disco, con cada camioneta que tiene dos lentes para un total de 8 lentes y rayos láser. Esto permite que ambos lados del disco se lean y se escriban al mismo tiempo, y que el contenido del disco se verifique durante la escritura.

Mecanismo de rotación

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  Comparación de varias formas de almacenamiento de disco que muestran pistas (no a escala); comienzan las denotaciones verdes y terminan las denotaciones rojas.
  * Algunos grabadores CD-R(W) y DVD-R(W)/DVD+R(W) operan en modos ZCLV, CAA o CAV.

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  Un CD-ROM de media altura (sin caso)

El mecanismo de rotación de una unidad óptica difiere considerablemente del de una unidad de disco duro, en que esta última mantiene una velocidad angular constante (CAV), en otras palabras, 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 con el supuesto de lograr un rendimiento constante, en unidades de CD inicialmente igual a 150 KiB/s. Era una característica importante para la transmisión de datos de audio que siempre tiende a requerir una tasa de bits constante. Pero para garantizar que no se desperdiciara la 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 tiempo, funcionaran con una velocidad lineal constante (CLV). La ranura en espiral del disco pasó por debajo de su cabeza a una 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 debía 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 lograr velocidades de rotación más altas, descritas popularmente como múltiplos de una velocidad base. Como resultado, una unidad CLV de 4x, por ejemplo, giraría a 800-2000 RPM, mientras transfiere 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 de 1,385 MB/s, lo que equivale a 1,32 MiB/s, aproximadamente nueve veces más rápido que la velocidad base del CD. Para las unidades de Blu-ray, la velocidad base es de 6,74 MB/s, lo que equivale 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 forma segura mientras se maximiza la velocidad de datos. Algunas unidades funcionan en un esquema CLV parcial (PCLV), al cambiar 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 zonal (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 al leer simultáneamente más de un punto de un surco de datos, también conocido como multihaz, pero las unidades con tales mecanismos son más caras, menos compatibles y muy poco común

Límite

Se sabe que tanto los DVD como los CD explotan cuando se dañan o se giran a velocidades excesivas. Esto impone una restricción a las velocidades máximas seguras (56× CAV para CD o alrededor de 18×CAV en el caso de DVD) a las que pueden operar las unidades.

Las velocidades de lectura de la mayoría de las unidades de disco óptico de altura media lanzadas desde alrededor de 2007 están limitadas a ×48 para CD, ×16 para DVD y ×12 (velocidades angulares) para discos Blu-ray. Las velocidades de escritura en los medios de una sola escritura seleccionados son más altas.

Algunas unidades ópticas aceleran adicionalmente la velocidad de lectura en función del 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, 16× CAV para contenidos de CD de video e incluso limitaciones más bajas en modelos anteriores como 4× CLV (velocidad lineal constante) para Video CD.

Mecanismos de carga

Carga de bandejas y ranuras

Las unidades ópticas actuales utilizan un mecanismo de carga por bandeja, en el que el disco se carga en un dispositivo motorizado (como el utilizado por "escritorio" unidades), una bandeja operada manualmente (como se utiliza en las computadoras portátiles, también llamada tipo delgado), o un mecanismo de carga por ranura, donde el disco se desliza en una ranura y arrastrado por rodillos motorizados. Las unidades ópticas de carga por ranura existen en factores de forma de media altura (escritorio) y de tipo delgado (portátil).

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 usando el mecanismo de expulsión normal de la unidad. Sin embargo, las unidades de carga por bandeja tienen en cuenta 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.

Las unidades de discos ópticos de carga por ranura se utilizan principalmente en consolas de juegos y unidades de audio para vehículos. Aunque permiten una inserción más conveniente, tienen la desventaja de que generalmente no pueden aceptar discos de 80 mm de diámetro más pequeños (a menos que se use un adaptador de disco óptico de 80 mm) o cualquier tamaño no estándar, generalmente no tienen orificio de expulsión de emergencia o botón de expulsión y, por lo tanto, debe desmontarse si el disco óptico no se puede expulsar con normalidad. Sin embargo, algunas unidades ópticas de carga por ranura han sido diseñadas para admitir discos en miniatura. La Nintendo Wii, debido a la compatibilidad con versiones anteriores de los juegos de GameCube, y las consolas de videojuegos PlayStation 3 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.

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, similar al método de expulsión de la bandeja que se usa en el disco óptico interno. unidades de portátiles modernas y unidades de discos ópticos portátiles delgadas externas modernas. Al igual que el mecanismo de carga superior, tienen rodamientos de bolas con resorte en el husillo.

Carga superior

Un pequeño número de modelos de unidades, en su mayoría unidades portátiles compactas, tienen un mecanismo de carga superior donde la tapa de la unidad se abre manualmente hacia arriba y el disco se coloca directamente en el eje (por ejemplo, todos Las consolas PlayStation One, PlayStation 2 Slim, PlayStation 3 Super Slim, las 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). Estos a veces tienen la ventaja de usar rodamientos de bolas cargados por resorte para mantener el disco en su lugar, lo que minimiza el daño al disco si la unidad se mueve mientras gira.

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

Carga del cartucho

Algunas de las primeras unidades de CD-ROM usaban un mecanismo en el que los CD tenían que insertarse en cartuchos o caddies especiales, algo similar en apariencia a un microdisquete flexible de 3,5 pulgadas. Esto tenía la intención de 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; los discos se insertan 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 DVD-RAM y los discos Blu-ray usan cartuchos de discos ópticos.

Interfaces informáticas

Todas las unidades de discos ópticos usan el protocolo SCSI en un nivel de bus de comando, y los sistemas iniciales usaban un bus SCSI con todas las funciones o, dado que estos eran algo prohibitivos para vender a aplicaciones de consumo, una versión patentada de costo reducido de el autobús. Esto se debe a que los estándares ATA convencionales en ese momento no admitían ni tenían disposiciones para ningún tipo de medios extraíbles 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 adaptarse a un estándar 5+1⁄4-inch (también escrito como 5,25 pulgadas) bahía de unidad y conectarse a su host a través de un ATA o SATA interfaz de bus, pero se comunica utilizando los comandos del protocolo SCSI a nivel de software según el estándar de interfaz de paquete ATA desarrollado para hacer que las interfaces Parallel ATA/IDE sean compatibles con medios extraíbles. Algunos dispositivos pueden admitir comandos específicos del proveedor, como la densidad de grabación ("GigaRec"), la configuración de potencia del láser ("VariRec"), la 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 el ajuste de 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, lo que significa más allá de la velocidad recomendada para el tipo de medio, con fines de prueba, como se implementa en algunas unidades Lite-On. Además, puede haber salidas digitales y analógicas para audio. Las salidas se pueden conectar a través de un cable de cabecera a la tarjeta de sonido o la placa base o a los auriculares o un altavoz externo con un cable de enchufe AUX de 3,5 mm con el que están equipadas muchas de las primeras unidades ópticas. Hubo un tiempo en que un software de computadora parecido a un reproductor de CD controlaba la reproducción del CD. Hoy en día, la información se extrae del disco como datos digitales, para reproducirlos o convertirlos a otros formatos de archivo.

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

Las unidades externas fueron populares al principio, porque las unidades a menudo requerían una electrónica compleja para instituir, rivalizando en complejidad con el propio sistema informático Host. Existen unidades externas que utilizan interfaces SCSI, puerto paralelo, USB y FireWire; la mayoría de las unidades modernas son USB. Algunas versiones portátiles para computadoras portátiles se alimentan de baterías o directamente desde su bus de interfaz.

Las unidades con una interfaz SCSI fueron originalmente la única interfaz de sistema disponible, pero nunca se hicieron populares en el mercado de consumidores 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 propietarias de costo reducido, pero lo más importante porque la mayoría de los sistemas informáticos del mercado de consumo no tenían algún tipo de interfaz SCSI en ellos, el mercado para ellos era pequeño. Sin embargo, la compatibilidad con multitud de diversos estándares de bus de unidades ópticas patentados de costo reducido generalmente se integraba con tarjetas de sonido que a menudo se incluían con las propias unidades ópticas en los primeros años. Algunos paquetes de tarjetas de sonido y unidades ópticas incluso incluían un bus SCSI completo. Los modernos conjuntos de chips de control de unidades Parallel ATA y Serial ATA compatibles con IDE/ATAPI y su tecnología de interfaz son más complejas de fabricar que una interfaz de unidad SCSI tradicional de 8 bits y 50 MHz, ya que cuentan con las propiedades del bus SCSI y ATA, pero son más económicas de fabricar en general debido a las 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 IBM PS/2, se estandarizaron en 3+ Disquete de 1⁄2-pulgadas y 3+1⁄2-pulgadas de disco duro y no incluía un lugar para una gran dispositivo interno Además, las PC y los clones de IBM al principio solo incluían una sola 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, una unidad que se caía. apagado o eliminado 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 computadoras portátiles de alta gama presentaban una interfaz SCSI que tenía un estándar para dispositivos conectados externamente.

Esto se resolvió a través de varias técnicas:

• Las tarjetas de sonido tempranas pueden incluir una interfaz de unidad CD-ROM. Inicialmente, esas interfaces eran propias de cada fabricante de CD-ROM. Una tarjeta de sonido a menudo podría tener dos o tres interfaces diferentes que son capaces de comunicarse con la unidad CD-ROM.
• En algún momento se desarrolló un método para utilizar el puerto paralelo con unidades externas. Esta interfaz se utilizó tradicionalmente para conectar una impresora, pero a pesar del mito popular no es su único uso y existen diversos dispositivos auxiliares externos diferentes para el bus IEEE-1278, incluyendo pero no limitado a las unidades de copia de seguridad de cinta, etc. Esto fue lento pero una opción para portátiles de baja a mediana distancia sin un bus de extensión PCMCIA conectado SCSI.
• También se desarrolló una interfaz de unidad óptica PCMCIA para portátiles.
• Una tarjeta SCSI podría instalarse en PCs de escritorio para abastecer para un recinto de unidad SCSI externo o para ejecutar unidades de disco duro SCSI montados internamente y unidades ópticas, aunque SCSI era típicamente más caro que otras opciones, con algunos OEM cargando una prima para él.

Debido a la falta de asincronía en las implementaciones existentes, una unidad óptica que encuentra sectores dañados puede hacer 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 optimizar el rendimiento y realizar pruebas, 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 la frecuencia con la que la unidad debe intentar leer un sector dañado. Un valor más alto puede aumentar la posibilidad de leer con éxito 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 utilidad de línea de comandos sdparm permite controlar manualmente dichos parámetros. Por ejemplo, sdparm --set RRC=10 /dev/sr0 establece el recuento de reintentos de lectura en 10 para el archivo del dispositivo de la unidad óptica "sr0", y sdparm -- all /dev/sr0 enumera todas las páginas de códigos. Los valores pueden interpretarse de forma diferente entre los modelos o proveedores de unidades.

Mecanismo interno de un variador

Las unidades ópticas de las fotos se muestran con el lado derecho hacia arriba; el disco se sentaría encima de ellos. El láser y el sistema óptico escanean la parte inferior del disco.

Con referencia a la foto superior, justo a la derecha del centro de la imagen se encuentra el motor de disco, un cilindro de metal, con un centro de centrado gris y un anillo impulsor de caucho negro en la parte superior. Hay una abrazadera redonda en forma de disco, sujeta sin apretar dentro de la cubierta y que gira 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 partes adjuntas 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 de estilo 'outrunner' que tiene un rotor externo: cada parte visible gira.

Dos varillas de guía paralelas que se extienden entre la parte superior izquierda y la parte inferior derecha de la foto llevan el 'trineo', el cabezal óptico móvil de lectura y escritura. 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 las operaciones continuas de lectura o escritura, un motor paso a paso hace girar un tornillo de avance para mover el "trineo" en todo su recorrido total. 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".

Por el contrario, 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 tanto para mover el trineo como para hacer girar el disco. Algunas unidades más antiguas usan 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 las unidades en las computadoras usan motores paso a paso.

El chasis de metal gris está montado contra golpes en sus cuatro esquinas para reducir la sensibilidad a los golpes externos y para reducir el ruido de la unidad debido al desequilibrio residual cuando funciona rápido. Los ojales de la montura amortiguadora blanda están justo debajo de los tornillos de color bronce en las cuatro esquinas (la izquierda está oculta).

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

En la cuarta foto se puede ver el interior del paquete de ópticas. 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 haz 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 se encuentra el fotodiodo principal que detecta el haz reflejado en el disco. Sobre el 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 lámina de plástico delgada; estos son "circuitos flexibles" que conectan todo a la electrónica (que no se muestra).

Historia

El primer disco láser, demostrado en 1972, fue el disco de video Laservision de 12 pulgadas. La señal de video se almacenó en formato analógico como un videocasete. El primer disco óptico grabado digitalmente fue un disco compacto (CD) de audio de 5 pulgadas en un formato de solo lectura creado por Sony y Philips en 1975.

Las primeras unidades de discos ópticos borrables fueron anunciadas en 1983 por Matsushita (Panasonic), Sony y Kokusai Denshin Denwa (KDDI). Sony finalmente lanzó el primer comercial borrable y reescribible 5+1⁄4 pulgadas en 1987, con discos de doble cara capaces de almacenar 325 MB por cara.

El formato CD-ROM fue desarrollado por Sony y Denon, presentado en 1984, como una extensión de 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 mayor capacidad de datos de 3,28 GB.

En septiembre de 1992, Sony anunció el formato MiniDisc, que se suponía que combinaría la claridad de audio de los CD y la comodidad del tamaño de un casete. La capacidad estándar contiene 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, se lanzó en 1995 y podía almacenar 4,7 GB por capa; Panasonic y Toshiba en Japón enviaron los primeros reproductores de DVD el 1 de noviembre de 1996 y Fujitsu envió las primeras computadoras compatibles con DVD-ROM el 6 de noviembre de ese año. 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.

En 1999, Kenwood lanzó una unidad óptica multihaz que alcanzaba velocidades de grabación de hasta 72x, lo que requeriría velocidades de giro peligrosas para alcanzar con la grabación de un solo haz. Sin embargo, sufría de problemas de confiabilidad.

Sony presentó el primer prototipo de Blu-ray en octubre de 2000 y el primer dispositivo de grabación comercial se lanzó al mercado el 10 de abril de 2003. En enero de 2005, TDK anunció que había desarrollado un dispositivo ultrarresistente pero muy delgado. revestimiento de polímero ("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 raspaduras y daños en comparación con el DVD. Técnicamente, Blu-ray Disc también requería una capa más delgada para el haz más estrecho y la longitud de onda más corta 'azul'. láser. Los primeros reproductores de BD-ROM (Samsung BD-P1000) se enviaron a mediados de junio de 2006. Sony y MGM lanzaron los primeros títulos de Blu-ray Disc el 20 de junio de 2006. La primera unidad regrabable de Blu-ray Disc para el mercado masivo para PC fue el BWU-100A, lanzado por Sony el 18 de julio de 2006.

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 dispositivos baratos y resistentes (los rasguños no pueden causar datos corruptos, archivos inaccesibles o saltos de audio/video), Unidades USB rápidas y de alta capacidad y video 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 reduce el peso y el grosor, o que las baterías sean más grandes. Los fabricantes de carcasas de computadoras también comenzaron a dejar de incluir 5+1 Bahías de ⁄4 pulgadas para instalar unidades de discos ópticos. Sin embargo, las nuevas unidades de disco óptico todavía están (a partir de 2020) disponibles para su compra. Entre los OEM notables de unidades de disco óptico se 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.

Compatibilidad

La mayoría de las unidades ópticas son compatibles con versiones anteriores 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 solo tiene que penetrar 0,6 mm para alcanzar la superficie de grabación. Esto permite que una unidad de DVD enfoque el haz en un tamaño de punto más pequeño y lea pozos más pequeños. La lente de DVD admite un enfoque diferente para medios de CD o DVD con el mismo láser. Con las unidades de Blu-ray Disc más nuevas, el láser solo tiene que penetrar 0,1 mm de material. Por lo tanto, el conjunto óptico normalmente tendría que tener un rango de enfoque aún mayor. En la práctica, el sistema óptico Blu-ray está separado del sistema DVD/CD.

Rendimiento de grabación

Durante la época de las unidades de escritura de CD, a menudo se marcaban 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 grabadora de CD de 40x/16x/48x es capaz de escribir en soportes CD-R a una velocidad de 40x (6000 kbit/s), escribir en soportes CD-RW a una velocidad de 16x (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 de DVD-ROM..

Para las unidades grabadoras de DVD, las unidades combinadas de Blu-ray Disc y las unidades grabadoras de Blu-ray Disc, la velocidad de escritura y lectura de sus respectivos medios ópticos se especifican en la caja de venta, el manual del usuario o los folletos incluidos. o folletos.

A fines de la década de 1990, la insuficiencia de datos en el búfer se convirtió en un problema muy común a medida que las grabadoras de CD de alta velocidad comenzaron a aparecer en las computadoras domésticas y de oficina, las cuales, por una variedad de razones, a menudo no podían reunir el rendimiento de E/S para mantener el flujo de datos a la grabadora alimentada constantemente. La grabadora, si se quedara corta, 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 en el búfer" (bajo varios nombres comerciales, como "BURN-Proof" de Sanyo, "JustLink" de Ricoh y "Lossless Link" de Yamaha 34;). Éstos pueden suspender y reanudar el proceso de grabación de tal manera que la brecha que produce la detención puede ser tratada por la lógica de corrección de errores integrada en los reproductores de CD y las unidades de CD-ROM. La primera de estas unidades se calificó en 12x y 16x.

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

Mientras las unidades graban DVD+R, DVD+RW y todos los formatos de 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 dividida en zonas' ("Z-CLV"). Esto significa que la unidad debe suspender temporalmente la operación de escritura mientras cambia la velocidad y luego reiniciarla una vez que se alcanza la nueva velocidad. Esto se maneja de la misma manera que una insuficiencia de datos en el 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 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 que requería un software de creación especializado para crear una "imagen" de los datos a grabar y grabarlos en un disco en una sesión. Esto era aceptable para fines de archivo, pero limitaba la comodidad general de los discos CD-R y CD-RW como medio de almacenamiento extraíble.

La escritura en paquetes es un esquema en el que la grabadora escribe gradualmente 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 comienzo 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 usar para imitar el acceso de escritura aleatorio 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 comience y detenga la grabación en un paquete individual sin afectar a sus vecinos. Estos se asemejan lo suficiente al acceso de escritura en bloque que ofrecen los medios magnéticos como para que muchos sistemas de archivos convencionales funcionen tal cual. Sin embargo, dichos discos no se pueden leer en la mayoría de las unidades de CD-ROM y DVD-ROM o en la mayoría de los sistemas operativos sin controladores adicionales de terceros. La división en paquetes no es tan confiable como parece, ya que las unidades de CD-R(W) y DVD-R(W) solo pueden localizar datos dentro de un bloque de datos. Aunque se dejan espacios generosos (el relleno mencionado anteriormente) entre los bloques, la unidad puede fallar ocasionalmente y destruir algunos datos existentes o incluso hacer que el disco sea ilegible.

El formato de disco DVD+RW elimina esta falta de fiabilidad al incorporar sugerencias de tiempo 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 función denominada " enlace sin pérdidas"). El formato en sí fue diseñado para lidiar con la grabación discontinua porque se esperaba que fuera ampliamente utilizado en grabadoras de video digital. Muchos de estos DVR utilizan esquemas de compresión de video de tasa variable que requieren que graben en ráfagas cortas; algunos permiten la reproducción y grabación simultáneas al alternar 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 cómodos de usar como los medios magnéticos extraíbles haciendo que el firmware formatee nuevos discos en segundo plano y gestione los defectos de los medios (mediante la asignación automática de partes del disco desgastado por los ciclos de borrado para reservar espacio en otro lugar del disco). A partir de febrero de 2007, la compatibilidad con Mount Rainier se admite 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 la grabadora (RID) para permitir que los medios se asocien de manera única con la grabadora que los ha escrito. Este estándar está contenido en los Libros del Arco Iris. 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 hizo usando información codificada en la propia grabación. El uso del código RID es obligatorio."

Aunque el RID se introdujo para fines de la industria de la música y el video, el RID se incluye en cada disco escrito por cada unidad, incluidos los discos de datos y de copia de seguridad. 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 fuente

El código de identificación de origen (SID) es un código de proveedor de ocho caracteres que el fabricante coloca en los discos ópticos. El SID identifica no solo al fabricante, sino también a la fábrica individual y 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 el molde del grabador de haz láser (LBR) específico. que produjo un estampador o disco en particular.

Uso de RID y SID juntos en análisis 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.

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 una "sala limpia" entorno que involucra múltiples procesos, lo que exige una inversión sustancial y es probable que se limite a "responsable" organizaciones, en una actividad que podría llevarse a cabo con "mono-liner" equipo, que se desarrolló a fines de la década de 1980 y es capaz de empaquetar "todo el proceso en una sola caja" que podría ocupar "no más espacio que un par de escritorios de oficina". En consecuencia, la industria de fabricación de CD había crecido para incluir organizaciones de menor reputación y, en 1994, podía producir un volumen de discos que duplicaba la demanda estimada de 'CD legítimos', y las organizaciones de la industria musical afirmaban que las copias ilícitas eran superando las ventas de copias legítimas por márgenes significativos en algunos mercados. Philips y la IFPI previeron que las combinaciones de códigos, cada una identificando un establecimiento de masterización de discos y la planta de fabricación utilizada para hacer un disco en particular, ayudaría a identificar a los responsables de la producción ilícita de CD. Sin embargo, el esquema se basó en la actualización de los equipos de las plantas de fabricación existentes para respaldar la introducción de esta medida, y el desafío asociado de convencer a tales instalaciones se percibió como 'un poco difícil'. en los casos en que esas instalaciones ya estaban involucradas en la fabricación de un número considerable de discos ilícitos.