Unidad de disco óptico
Tipo de unidad de almacenamiento de disco de computadora
Optical discs
General
Optical media types
Standards
See also

En informática , una unidad de disco óptico (ODD) es una unidad de disco que utiliza luz láser u ondas electromagnéticas dentro o cerca del espectro de luz visible como parte del proceso de lectura o escritura de datos hacia o desde discos ópticos . Algunas unidades solo pueden leer desde ciertos discos, mientras que otras pueden leer y grabar. Esas unidades se denominan grabadoras, ya que graban físicamente los datos en los discos. Los discos compactos , DVD y discos Blu-ray son tipos comunes de medios ópticos que pueden leer y grabar dichas unidades.

Aunque la mayoría de los fabricantes de computadoras portátiles ya no incluyen unidades ópticas con sus productos, las unidades externas aún pueden comprarse por separado.

Tipos de unidades

Algunas unidades solo pueden leer datos, mientras que otras pueden leer y escribir datos en discos grabables. Las unidades que pueden leer pero no escribir datos son unidades "-ROM" (memoria de solo lectura), incluso si pueden leer formatos grabables como "-R" y "-RW". Algunas unidades tienen capacidades mixtas de lectura y escritura, como la TSST TS-LB23, que solo puede leer discos Blu-ray, pero lee y escribe CD y DVD.

A partir de 2021 [update], la mayoría de las unidades de discos ópticos del mercado son unidades de DVD y Blu-ray que leen y graban en esos formatos, además de tener compatibilidad con versiones anteriores de discos de audio CD , CD-R / -RW y CD-ROM .

Las unidades de CD ya no se fabrican fuera de los dispositivos de audio. También se fabrican unidades de DVD y Blu-ray de solo lectura, pero se encuentran con menos frecuencia en el mercado de consumo y se limitan principalmente a dispositivos multimedia como consolas de juegos y reproductores de discos. Los ordenadores portátiles solían venir con unidades ópticas integradas. Algunos ordenadores portátiles utilizaban sistemas modulares (véase Lenovo UltraBay). A lo largo de la década de 2010, dejaron de venir con unidades de disco óptico integradas para reducir los costes y hacerlos más ligeros, lo que obligó a los consumidores a comprar unidades ópticas externas.

Electrodomésticos y funcionalidad

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

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

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

Para admitir discos de 8 centímetros de diámetro, las unidades con carga mecánica por bandeja (unidades de ordenador de sobremesa) tienen una hendidura en la bandeja. Sin embargo, solo se puede utilizar en funcionamiento horizontal. Las unidades con carga por ranura, que se utilizan con frecuencia en consolas de juegos y radios de coche, pueden aceptar discos de 8 centímetros y centrarlos automáticamente.

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

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

La unidad reduce la velocidad de rotación de los discos cuando sufren daños, ya que una menor velocidad de lectura mejora la legibilidad de los medios dañados. [4]

Con una opción en el software de creación de discos ópticos , los escritores de discos ópticos pueden simular el proceso de escritura en CD-R , CD-RW , DVD-R y DVD-RW , lo que permite realizar pruebas como observar las velocidades y patrones de escritura (por ejemplo, velocidad angular constante , velocidad lineal constante y variantes P-CAV y Z-CLV ) con diferentes configuraciones de velocidad de escritura y probar la capacidad más alta de un disco individual que se podría lograr usando sobregrabación , sin escribir ningún dato en el disco. [5]

Pocas unidades ópticas permiten simular una unidad flash FAT32 a partir de discos ópticos que contienen sistemas de archivos ISO9660 / Joliet y UDF o pistas de audio (simuladas como archivos ), [6] para compatibilidad con la mayoría de los dispositivos multimedia USB . [7] .wav

Componentes clave

Factores de forma

Las unidades ópticas para ordenadores se presentan en dos formatos principales: de media altura (también conocidas como unidades de sobremesa ) y de tipo delgado (utilizadas en ordenadores portátiles y ordenadores de sobremesa compactos ). Existen en variantes internas y externas.

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

Las unidades ópticas de media altura funcionan a velocidades hasta dos veces mayores que las unidades ópticas de tipo delgado , porque las velocidades en las unidades ópticas de tipo delgado están limitadas por las limitaciones físicas de la velocidad de rotación del motor de la unidad (alrededor de 5000 rpm [8] ) en lugar del rendimiento del sistema de captación óptica.

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

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

Los discos de media altura sujetan el disco mediante dos husillos que contienen un imán cada uno, uno debajo y otro encima de la bandeja del disco. Los husillos pueden estar revestidos con flocado o un material de silicona texturizada para ejercer fricción sobre el disco, para evitar que se deslice. El husillo superior se deja ligeramente suelto y es atraído por el husillo inferior debido a los imanes que tienen. Cuando se abre la bandeja, un mecanismo impulsado por el movimiento de la bandeja tira del husillo inferior alejándolo del husillo superior y viceversa cuando se cierra la bandeja. Cuando se cierra la bandeja, el husillo inferior toca la circunferencia interna del disco y eleva ligeramente el disco desde la bandeja hasta el husillo 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 discos de media altura a menudo se abren y cierran por completo mediante un mecanismo motorizado que se puede empujar para cerrar, controlar mediante la computadora o controlar mediante un botón en el disco. Las bandejas de las unidades de media altura y de tamaño reducido también se pueden bloquear con el programa que las esté utilizando, pero se pueden expulsar insertando el extremo de un clip en un orificio de expulsión de emergencia en la parte frontal de la unidad. Los primeros reproductores de CD, como el Sony CDP-101, utilizaban un mecanismo motorizado independiente para sujetar el disco al eje motorizado.

Las unidades Slim utilizan un eje especial con pernos de forma especial accionados por resorte que irradian hacia afuera, presionando contra el borde interior del disco. El usuario tiene que ejercer una presión uniforme sobre la circunferencia interior del disco para sujetarlo al eje y tirar desde 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 extracción. El borde exterior del eje puede tener una superficie de silicona texturizada para ejercer fricción evitando que el disco se deslice. En las unidades Slim, la mayoría de los componentes, si no todos, están en la bandeja del disco, que se abre mediante un mecanismo de resorte que puede controlarse mediante la computadora. Estas bandejas no se pueden cerrar por sí solas; deben empujarse hasta que la bandeja llegue a un tope. [9]

Láser y óptica

Sistema de captación óptica

Cabezal de captación
Unidad de captación óptica con dos potenciómetros visibles
Cabezal de recogida, vista lateral
Trayectoria óptica

La parte más importante de una unidad de disco óptico es el camino óptico , que se encuentra dentro de un cabezal de lectura ( PUH ). El PUH también se conoce como lector láser, lector óptico, lector, conjunto de lectores, conjunto láser, conjunto óptico láser, cabezal/unidad de lectura óptica o conjunto óptico. [10] Por lo general, consta de un diodo láser semiconductor , una lente para enfocar el haz láser y fotodiodos para detectar la luz reflejada desde la superficie del disco. [11]

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

Se utilizan dos servomecanismos principales : el primero mantiene la distancia adecuada entre la lente y el disco, para garantizar que el haz láser se enfoque como un pequeño punto láser en el disco. El segundo servomecanismo mueve el cabezal de lectura a lo largo del radio del disco, manteniendo el haz en la pista , una ruta de datos en espiral continua. Los medios de disco óptico se "leen" comenzando por 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 unos separados para los CD y DVD y, normalmente, un tercero para los discos Blu-ray si la unidad lo admite [12] ) que se pueden girar con un destornillador fino. El potenciómetro está en un circuito en serie con la lente láser.

El diodo láser utilizado en las grabadoras de DVD puede tener potencias de hasta 100 milivatios , potencias tan altas como las que se utilizan durante la escritura. [13] Algunos reproductores de CD tienen control automático de ganancia (AGC) para variar la potencia del láser y garantizar una reproducción fiable de discos CD-RW. [14] [15]

La legibilidad (la capacidad de leer discos físicamente dañados o sucios) puede variar entre unidades ópticas debido a diferencias en los sistemas de captación óptica, firmware y patrones de daño. [16]

Medios de solo lectura

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

En los medios de solo lectura (ROM) prensados ​​en fábrica , durante el proceso de fabricación las pistas se forman presionando una resina termoplástica en un estampador de níquel que se hizo recubriendo un "modelo" de vidrio con "protuberancias" elevadas sobre una superficie plana, creando así hoyos y zonas en el disco de plástico. Debido a que la profundidad de los hoyos es aproximadamente de un cuarto a un sexto de la longitud de onda del láser, la fase del haz reflejado se desplaza en relación con el haz entrante, lo que causa interferencia destructiva mutua y reduce la intensidad del haz reflejado. Esto es detectado por fotodiodos que crean señales eléctricas correspondientes.

Medios grabables

Un grabador de discos ópticos codifica (también conocido como quema, ya que la capa de tinte se quema de forma permanente) datos en un disco CD-R , DVD-R , DVD+R o BD-R grabable (llamado en blanco ) calentando selectivamente (quemando) partes de una capa de tinte orgánico con un láser. [ cita requerida ]

Esto cambia la reflectividad del tinte, creando así marcas que se pueden leer como las marcas y hoyos en los discos prensados. En el caso de los discos grabables, el proceso es permanente y el medio solo se puede escribir una vez. Si bien el láser de lectura no suele ser más potente que 5 mW , el láser de escritura es considerablemente más potente. [17] Los láseres de DVD funcionan a voltajes de alrededor de 2,5 voltios. [18]

Cuanto mayor sea la velocidad de escritura, menos tiempo tendrá el láser para calentar un punto del medio, por lo que su potencia deberá aumentar proporcionalmente. Los láseres de las grabadoras de DVD suelen alcanzar un pico de potencia de unos 200 mW, ya sea en onda continua o en pulsos, aunque algunos han llegado a alcanzar los 400 mW antes de que falle el diodo.

Medios regrabables

En el caso de los soportes regrabables CD-RW , DVD-RW , DVD+RW , DVD-RAM o BD-RE , se utiliza el láser para fundir una aleación de metal cristalino en la capa de grabación del disco. Según la cantidad de potencia aplicada, se puede permitir que la sustancia se vuelva a fundir (cambie de fase) hasta alcanzar una forma cristalina o dejarla en una forma amorfa , lo que permite crear marcas de reflectividad variable.

Medios de comunicación de doble cara

Se pueden utilizar medios de doble cara , pero no se puede acceder a ellos fácilmente con una unidad estándar, ya que se deben dar vuelta físicamente para acceder a los datos del otro lado.

Medios de doble capa

Los medios de doble capa o de doble capa (DL) tienen dos capas de datos independientes separadas por una capa semirreflectiva. Ambas capas son accesibles desde el mismo lado, pero requieren que la óptica cambie el enfoque del láser. Los medios de escritura tradicionales de una sola capa (SL) se producen con una ranura en espiral moldeada en la capa protectora de policarbonato (no en la capa de grabación de datos), para guiar y sincronizar la velocidad del cabezal de grabación. Los medios de escritura de doble capa tienen: una primera capa de policarbonato con una ranura (superficial), una primera capa de datos, una capa semirreflectiva, una segunda capa de policarbonato (espaciadora) con otra ranura (profunda) y una segunda capa de datos. La primera ranura en espiral suele comenzar en el borde interior y se extiende hacia afuera, mientras que la segunda ranura comienza en el borde exterior y se extiende hacia adentro. [19] [20]

Impresión fototérmica

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

Accionamientos multihaz

Zen Technology y Sony han desarrollado unidades que utilizan varios rayos láser simultáneamente para leer discos y escribir en ellos a velocidades superiores a las que sería posible con un único rayo láser. La limitación con un único rayo láser proviene del tambaleo del disco que puede ocurrir a altas velocidades de rotación; a 25.000 RPM, los CD se vuelven ilegibles [14], mientras que los Blu-ray no se pueden escribir a más de 5.000 RPM. [21] Con un único 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 velocidad de rotación del disco, que lee más hoyos en menos tiempo, lo que aumenta la velocidad de datos; de ahí que las unidades más rápidas hagan girar el disco a velocidades más altas. Además, los CD a 27.500 RPM (por ejemplo, para leer el interior de un CD a 52x) pueden explotar y causar daños importantes al entorno del disco, y los discos de mala calidad o dañados pueden explotar a velocidades más bajas. [22] [14]

En el sistema de Zen (desarrollado en conjunto con Sanyo y autorizado por Kenwood), se utiliza una rejilla de difracción para dividir un haz láser en 7 haces, que luego se enfocan en el disco; se utiliza un haz central para enfocar y rastrear la ranura del disco, dejando 6 haces restantes (3 a cada lado) que están espaciados uniformemente para leer 6 porciones separadas de la ranura del disco en paralelo, lo que aumenta de manera efectiva las velocidades de lectura a menores RPM, lo que reduce el ruido de la unidad y la tensión en el disco. Luego, los haces se reflejan desde el disco y se coliman y proyectan en una matriz de fotodiodos especial para ser leídos. Las primeras unidades que usaban esta tecnología podían leer a 40x, luego aumentaron a 52x y finalmente a 72x. Utiliza un solo captador óptico. [23] [24] [25] [26] [27] [28]

En el sistema de Sony (utilizado en su sistema patentado Optical Disc Archive, que se basa en Archival Disc , que a su vez se basa en Blu-ray), la unidad tiene 4 lectores ópticos, dos en cada lado del disco, y cada lector tiene dos lentes para un total de 8 lentes y rayos láser. Esto permite leer y escribir en ambos lados del disco al mismo tiempo, y verificar el contenido del disco durante la escritura. [29]

Mecanismo rotatorio

  • Comparación de varias formas de almacenamiento en disco que muestran las pistas (sin escala); el color verde indica el inicio y el rojo el final. * Algunas grabadoras de CD-R(W) y DVD-R(W)/DVD+R(W) funcionan en los modos ZCLV, CAA o CAV.
    Comparación de varias formas de almacenamiento en disco que muestran las pistas (sin escala); el color verde indica el inicio y el rojo el final.
    * Algunas grabadoras de CD-R(W) y DVD-R(W)/DVD+R(W) funcionan en los modos ZCLV, CAA o CAV.
  • Una unidad de CD-ROM de media altura (sin carcasa)
    Una unidad de CD-ROM de media altura (sin carcasa)

El mecanismo de rotación de una unidad óptica difiere considerablemente del de una unidad de disco duro, ya que esta última mantiene una velocidad angular constante (CAV), es decir, un número constante de revoluciones por minuto (RPM). Con CAV, generalmente se puede lograr un mayor rendimiento en el disco externo en comparación con el interno.

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

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

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

Como mantener una velocidad de transferencia constante para todo el disco no es tan importante en la mayoría de los usos contemporáneos del CD, se tuvo que abandonar un enfoque CLV puro para mantener la velocidad de rotación del disco baja de manera segura y maximizar la velocidad de datos. Algunas unidades funcionan con un esquema CLV parcial (PCLV), cambiando de CLV a CAV solo cuando se alcanza un límite de rotación. Pero cambiar a CAV requiere cambios considerables en el diseño del hardware, por lo que en su lugar la mayoría de las unidades utilizan el esquema de velocidad lineal constante por zonas (Z-CLV). Esto divide el disco en varias zonas, cada una con su propia velocidad lineal constante. Una grabadora Z-CLV con una velocidad nominal de "52×", por ejemplo, escribiría a 20× en la zona más interna y luego aumentaría progresivamente la velocidad en varios pasos discretos hasta 52× en el borde exterior. Sin velocidades de rotación más altas, se puede lograr un mayor rendimiento de lectura leyendo simultáneamente más de un punto de una ranura de datos, también conocido como multihaz , [30] pero las unidades con tales mecanismos son más caras, menos compatibles y muy poco comunes.

Límite

Un disco explotado

Se sabe que tanto los DVD como los CD explotan [31] cuando se dañan o se hacen girar a velocidades excesivas . Esto impone una restricción a las velocidades máximas seguras (56× CAV para los CD o alrededor de 18× CAV en el caso de los DVD) a las que pueden funcionar las unidades.

Las velocidades de lectura de la mayoría de las unidades de discos ópticos de media altura lanzadas al mercado desde aproximadamente  2007 están limitadas a ×48 para CD, ×16 para DVD y ×12 ( velocidades angulares ) para discos Blu-ray. [a] Las velocidades de escritura en determinados medios de una sola escritura son más altas. [9] [32] [33]

Algunas unidades ópticas también limitan la velocidad de lectura en función del contenido de los discos ópticos, como 40× CAV (velocidad angular constante) como máximo para la extracción de audio digital ( “DAE” ) de pistas de CD de audio , [32] 16× CAV para el contenido de CD de vídeo [33] e incluso limitaciones menores en modelos anteriores como 4× CLV ( velocidad lineal constante ) para CD de vídeo . [34] [35]

Mecanismos de carga

Carga por bandeja y ranura

Las unidades ópticas actuales utilizan un mecanismo de carga por bandeja , en el que el disco se carga en una bandeja motorizada (como las que se utilizan en las unidades de media altura , "de escritorio" ), una bandeja operada manualmente (como las que se utilizan en los ordenadores portátiles , también llamados de tipo delgado ), o un mecanismo de carga por ranura , en el que el disco se desliza en una ranura y es atraído por rodillos motorizados. Las unidades ópticas de carga por ranura existen en formatos de media altura (de escritorio) y de tipo delgado (portátil). [9]

Con ambos tipos de mecanismos, si se deja un CD o DVD en la unidad después de apagar la computadora, el disco no se puede expulsar utilizando el mecanismo de expulsión normal de la unidad. Sin embargo, las unidades con bandeja de carga resuelven 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. [36]

Las unidades de discos ópticos de carga por ranura se utilizan de forma destacada en consolas de juegos y unidades de audio para vehículos . Aunque permiten una inserción más cómoda, tienen la desventaja de que normalmente no pueden aceptar discos de diámetro más pequeño de 80 mm (a menos que se utilice un adaptador de disco óptico de 80 mm) o cualquier tamaño no estándar, normalmente no tienen orificio de expulsión de emergencia ni botón de expulsión y, por lo tanto, deben desmontarse si el disco óptico no puede expulsarse normalmente. Sin embargo, algunas unidades ópticas de carga por ranura se han diseñado para admitir discos en miniatura. Las consolas de videojuegos Nintendo Wii , debido a la compatibilidad con versiones anteriores de los juegos de GameCube , [37] [38] y PlayStation 3 [39] 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. [40]

También hubo algunas de las primeras unidades de CD-ROM para PC de escritorio en las que el mecanismo de carga de la bandeja se expulsaba ligeramente y el usuario tenía que sacar la bandeja manualmente para cargar un CD [ cita requerida ] , similar al método de expulsión de la bandeja que se utiliza en las unidades de discos ópticos internas de las computadoras portátiles modernas y las unidades de discos ópticos portátiles delgadas externas modernas. Al igual que el mecanismo de carga superior, tienen cojinetes de bolas accionados por resorte en el eje.

Carga superior

Un pequeño número de modelos de unidades, en su mayoría unidades portátiles compactas, tienen un mecanismo de carga superior donde la tapa de la unidad se abre manualmente hacia arriba y el disco se coloca directamente sobre el eje [41] [42] (por ejemplo, todas las consolas PlayStation One, PlayStation 2 Slim, PlayStation 3 Super Slim, consolas GameCube, Nintendo Wii Mini, la mayoría de los reproductores de CD portátiles y algunas grabadoras de CD independientes cuentan con unidades de carga superior). Estos a veces tienen la ventaja de usar cojinetes de bolas con resorte para mantener el disco en su lugar, minimizando el daño al disco si la unidad se mueve mientras está girando.

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

Carga del cartucho

Algunas de las primeras unidades de CD-ROM utilizaban un mecanismo en el que los CD debían insertarse en cartuchos o cajas especiales , de aspecto similar a un microdisquete de 3,5 pulgadas . Esto tenía como objetivo proteger el disco de daños accidentales al encerrarlo en una carcasa de plástico más resistente, pero no tuvo una amplia aceptación debido al coste adicional y a las preocupaciones por la compatibilidad; dichas unidades también requerían, inconvenientemente, que los discos "desnudos" se insertaran manualmente en una caja que se pudiera abrir antes de su uso. Las unidades ópticas de ultradensidad ( UDO ), magnetoópticas , Universal Media Disc ( UMD ), DataPlay , Professional Disc , MiniDisc , Optical Disc Archive, así como los primeros discos DVD-RAM y Blu-ray , utilizan cartuchos de disco óptico.

Interfaces de ordenador

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

Todas las unidades de discos ópticos utilizan el protocolo SCSI en un nivel de bus de comandos, y los sistemas iniciales utilizaban un bus SCSI con todas las funciones o, como su venta a aplicaciones de consumo resultaba un tanto prohibitiva, una versión patentada del bus de menor coste. Esto se debe a que los estándares ATA convencionales de la época no admitían ni tenían disposiciones para ningún tipo de medio extraíble o conexión en caliente de unidades de disco. La mayoría de las unidades internas modernas para ordenadores personales , servidores y estaciones de trabajo están diseñadas para encajar en un bus SCSI estándar de 5+Bahía de unidad de 1 ⁄ 4 de pulgada (también escrita como 5,25 pulgadas)y se conectan a su host a través de una interfaz de bus ATA o SATA , pero se comunican utilizando los comandos del protocolo SCSI en el nivel de software según el estándar de interfaz de paquete ATA desarrollado para hacer que las interfaces ATA/IDE paralelas sean compatibles con medios extraíbles. Algunos dispositivos pueden admitir comandos específicos del proveedor, como densidad de grabación (" GigaRec "), configuración de potencia del láser ("VariRec"), capacidad de limitar manualmente la velocidad de rotación de una manera que anule la configuración de velocidad universal (por separado para lectura y escritura) y ajustar las velocidades de movimiento de la lente y la bandeja donde una configuración más baja reduce el ruido , como se implementa en algunas unidades Plextor , así como la capacidad de forzar la grabación a sobrevelocidad, es decir, más allá de la velocidad recomendada para el tipo de medio, para fines de prueba, como se implementa en algunasunidades Lite-On . [43] [44] [45] [46] 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 unos 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. [47] [48] En un tiempo, un software de ordenador parecido a un reproductor de CD controlaba la reproducción del CD. [49] [50] Hoy en día, la información se extrae del disco como datos digitales, para reproducirse o convertirse a otros formatos de archivo.

Algunas de las primeras unidades ópticas tenían botones dedicados para los controles de reproducción de CD en su panel frontal, lo que les permitía actuar como un reproductor de discos compactos independiente . [47]

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

Las unidades con interfaz SCSI eran originalmente la única interfaz de sistema disponible, pero nunca llegaron a ser populares en el mercado de consumo de gama baja, sensible al precio, que constituía la mayoría de la demanda. Eran menos comunes y tendían a ser más caras, debido al coste de sus conjuntos de chips de interfaz, conectores SCSI más complejos y un pequeño volumen de ventas en comparación con las aplicaciones propietarias de menor coste, pero lo más importante es que la mayoría de los sistemas informáticos del mercado de consumo no tenían ningún tipo de interfaz SCSI, por lo que el mercado para ellas era pequeño. Sin embargo, el soporte para una multitud de diversos estándares de bus de unidad óptica propietarios de menor coste se incluía normalmente 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 conjuntos de chips de control de unidad ATA paralela y ATA serie modernos compatibles con IDE/ATAPI y su tecnología de interfaz son más complejos de fabricar que una interfaz de unidad SCSI de 8 bits y 50 Mhz tradicional, porque presentan propiedades tanto del bus SCSI como del ATA, pero son más baratos de fabricar en general debido a las economías de escala.

Cuando se desarrolló por primera vez la unidad de discos ópticos, no era fácil incorporarla a los sistemas informáticos. Algunas computadoras, como la IBM PS/2, se estaban estandarizando en el 3+1 ⁄ 2 pulgada flexible y 3+Disco duro de 1 ⁄ 2 pulgada y no incluía un lugar para un dispositivo interno grande. Además, las IBM PC y sus clones al principio solo incluían una única interfaz de unidad ATA (paralela) , que para cuando 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 o se quitaba del bus mientras el sistema estaba activo, causaba un error irrecuperable y bloqueaba 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 las computadoras portátiles de alta gama presentaban una interfaz SCSI que tenía un estándar para dispositivos conectados externamente.

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

Esto se solucionó mediante varias técnicas:

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

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

Configuración SCSI

Los modelos de unidad pueden admitir el ajuste de parámetros de comportamiento para fines de optimización y prueba del rendimiento, como el recuento de reintentos de lectura ( RRC), el recuento de reintentos de escritura ( WRC) y la opción para 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 probabilidad de leer con éxito sectores dañados individuales, pero a expensas de la capacidad de respuesta, ya que agrega demoras durante las cuales el dispositivo parece no responder a la computadora.

La sdparmutilidad de línea de comandos permite controlar manualmente dichos parámetros. Por ejemplo, sdparm --set RRC=10 /dev/sr0establece el recuento de reintentos de lectura en 10 para el archivo de dispositivo de la unidad óptica "sr0" y sdparm --all /dev/sr0enumera todas las páginas de códigos. Los valores pueden interpretarse de forma diferente según el modelo o el proveedor de la unidad. [51] [52]

Mecanismo interno de una unidad

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

Las unidades ópticas que aparecen en las fotografías se muestran con el lado correcto hacia arriba; el disco se colocaría sobre ellas. El sistema láser y óptico escanea la parte inferior del disco.

Con referencia a la foto superior, justo a la derecha del centro de la imagen se encuentra el motor del disco, un cilindro de metal, con un eje de centrado gris y un anillo de transmisión de goma negra en la parte superior. Hay una abrazadera redonda con forma de disco, sujeta de forma suelta dentro de la cubierta y que puede girar libremente; no está en la foto. Una vez que la bandeja del disco deja de moverse hacia adentro, a medida que el motor y sus partes unidas se elevan, un imán cerca de la parte superior del conjunto giratorio entra en contacto y atrae con fuerza 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 del mismo gira.

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

En cambio, el mecanismo que se muestra en la segunda foto, que procede de un reproductor de DVD de fabricación barata, utiliza motores de corriente continua con escobillas menos precisos y menos eficientes para mover el trineo y hacer girar el disco. Algunas unidades más antiguas utilizan un motor de corriente continua para mover el trineo, pero también tienen un codificador giratorio magnético para realizar un seguimiento de la posición. La mayoría de las unidades de los ordenadores utilizan motores paso a paso.

El chasis de metal gris está protegido contra golpes en las cuatro esquinas para reducir la sensibilidad a los golpes externos y para reducir el ruido de la unidad debido al desequilibrio residual cuando se trabaja a alta velocidad. Los ojales de protección contra golpes suaves están justo debajo de los tornillos de color bronce en las cuatro esquinas (el de la izquierda está oculto).

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

En la cuarta foto se puede ver el interior del paquete óptico. Nótese 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 semiplateado que divide el haz láser en múltiples direcciones. En la parte inferior derecha del espejo se encuentra el fotodiodo principal que detecta el haz reflejado en el disco. Por encima del fotodiodo principal hay un segundo fotodiodo que se utiliza para detectar y regular la potencia del láser.

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

Historia

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

El primer disco láser, presentado en 1972, fue el videodisco Laservision de 12 pulgadas . La señal de vídeo se almacenaba en formato analógico, como un casete de vídeo. El primer disco óptico grabado digitalmente fue un disco compacto de audio (CD) de 5 pulgadas en formato de solo lectura creado por Sony y Philips en 1975. [53]

Las primeras unidades de discos ópticos borrables fueron anunciadas en 1983 por Matsushita (Panasonic), [54] Sony y Kokusai Denshin Denwa (KDDI). [55] Sony finalmente lanzó las primeras unidades de discos ópticos borrables y regrabables comerciales .+Unidad de disco óptico de 1 ⁄ 4 de pulgada en 1987, [53] con discos de doble cara capaces de almacenar 325  MB por lado. [54]

El formato CD-ROM fue desarrollado por Sony y Denon , introducido en 1984 como una extensión del Compact Disc Digital Audio y adaptado para albergar cualquier forma de datos digitales. El formato CD-ROM tiene una capacidad de almacenamiento de 650 MB. También en 1984, Sony introdujo un formato de almacenamiento de datos LaserDisc , con una capacidad de datos mayor de 3,28  GB . [56]

En septiembre de 1992, Sony anunció el formato MiniDisc , que supuestamente combinaría la claridad de audio de los CD y la comodidad de un tamaño de casete. [57] La ​​capacidad estándar admite 80 minutos de audio. En enero de 2004, Sony reveló un formato Hi-MD mejorado , que aumentó la capacidad a 1 GB (48 horas de audio).

El formato DVD , desarrollado por Panasonic , Sony y Toshiba , fue lanzado en 1995 y era capaz de almacenar 4,7 GB por capa; los primeros reproductores de DVD se enviaron el 1 de noviembre de 1996, por Panasonic y Toshiba en Japón y las primeras computadoras compatibles con DVD-ROM se enviaron el 6 de noviembre de ese año por Fujitsu . [58] Las ventas de unidades de DVD-ROM para computadoras en los EE. UU. comenzaron el 24 de marzo de 1997, cuando Creative Labs lanzó su kit PC-DVD al mercado. [59]

En 1999, Kenwood lanzó una unidad óptica de haz múltiple que alcanzaba velocidades de grabación de hasta 72×, lo que requeriría velocidades de giro peligrosas para alcanzar con la grabación de un solo haz. [23] [60] Sin embargo, sufría problemas de confiabilidad. [25]

El primer prototipo de Blu-ray fue presentado por Sony en octubre de 2000, [61] y el primer dispositivo de grabación comercial fue lanzado al mercado el 10 de abril de 2003. [62] En enero de 2005, TDK anunció que habían desarrollado un recubrimiento de polímero ultraduro pero muy fino (" Durabis ") para discos Blu-ray; esto fue un avance técnico significativo porque se deseaba una mejor protección para el mercado de consumo para proteger los discos desnudos contra rayaduras y daños en comparación con los DVD. Técnicamente, los discos Blu-ray también requerían una capa más delgada para el haz más estrecho y el láser "azul" de longitud de onda más corta. [63] Los primeros reproductores de BD-ROM ( Samsung BD-P1000) se enviaron a mediados de junio de 2006. [64] Los primeros títulos de Blu-ray Disc fueron lanzados por Sony y MGM el 20 de junio de 2006. [65] La primera unidad regrabable de Blu-ray Disc para PC del mercado masivo fue la BWU-100A, lanzada por Sony el 18 de julio de 2006. [66]

A partir de mediados de la década de 2010, los fabricantes de computadoras comenzaron a dejar de incluir unidades de disco óptico integradas en sus productos, con la llegada de unidades USB baratas, resistentes (los rayones no pueden causar datos corruptos, archivos inaccesibles o saltos de audio/video), rápidas y de alta capacidad y video a pedido por Internet. La exclusión de una unidad óptica permite que las placas de circuitos en las computadoras portátiles sean más grandes y menos densas, lo que requiere menos capas, lo que reduce los costos de producción y al mismo tiempo reduce el peso y el grosor, o que las baterías sean más grandes. Los fabricantes de gabinetes de computadora también comenzaron a dejar de incluir 5+Bahías de 1 ⁄ 4 de pulgada para instalar unidades de discos ópticos. Sin embargo, las nuevas unidades de discos ópticos todavía están disponibles para su compra (a partir de 2020). Los OEM de unidades de discos ópticos notables incluyen Hitachi , LG Electronics (fusionada en Hitachi-LG Data Storage ), Toshiba , Samsung Electronics (fusionada en Toshiba Samsung Storage Technology ), Sony , NEC (fusionada en Optiarc ), Lite-On, Philips (fusionada en Philips & Lite-On Digital Solutions ), Pioneer Corporation , Plextor , Panasonic , Yamaha Corporation y Kenwood . [67]

Compatibilidad

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

En comparación con la capa de policarbonato de 1,2 mm de un CD, el haz 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 hoyos más pequeños. La lente de DVD admite un enfoque diferente para los medios de CD o DVD con el mismo láser. Con las unidades de discos Blu-ray 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.

Unidad de disco ópticoDisco óptico o medio óptico
CD prensadoCD-RCD-RWDVD prensadoDVD-RDVD+RDVD-RWDVD+RWDVD+R de formato pequeñoCAT BD prensadoBD-RBD-REBD-R de doble capaBD-RE DLBD-R XLBD-RE XL
Reproductor de CD de audioLeerLeer 1Leer 2  12NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Unidad de CD-ROMLeerLeer 1Leer 2NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de CD-RLeerEscribirLeerNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de CD-RWLeerEscribirEscribirNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Unidad de DVD-ROMLeerLeer 3Leer 3LeerLeer 4Leer 4Leer 4Leer 4Leer 5NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de DVD-RLeerEscribirEscribirLeerEscribirLeer 6LeerLeer 6Leer 5NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de DVD-RWLeerEscribirEscribirLeerEscribirLeer 7Escribe 8Leer 6Leer 5NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de DVD+RWLeerEscribirEscribirLeerLeer 6Leer 9Leer 6EscribirLeer 5NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de DVD+RLeerEscribirEscribirLeerLeer 6EscribirLeer 6EscribirLeer 5NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de DVD±RWLeerEscribirEscribirLeerEscribirEscribirEscribirEscribirLeer 5NingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
Grabadora de DVD±RW/DVD+R DL 13LeerEscribirEscribirLeerEscribe 10EscribirEscribe 10EscribirEscribirNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNingunoNinguno
BD-ROMLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerNingunoNinguno
Grabadora BD-RLeer 11Escribe 11Escribe 11LeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeerEscribirLeerLeerLeerNingunoNinguno
Grabadora de BD-RELeer 11Escribe 11Escribe 11LeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeerEscribirEscribirLeerLeerNingunoNinguno
Grabadora BD-R DLLeer 11Escribe 11Escribe 11LeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeerEscribirEscribirEscribirLeerNingunoNinguno
Grabadora BD-RE DLLeer 11Escribe 11Escribe 11LeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeerEscribirEscribirEscribirEscribirNingunoNinguno
BD-ROM XLLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeerLeer
Grabadora BD-R XLLeer 11Escribe 11Escribe 11LeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeer
Grabadora BD-RE XLLeer 11Escribe 11Escribe 11LeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirLeerEscribirEscribirEscribirEscribirEscribirEscribir
  • ^1 Algunos tipos de medios CD-R con colorantes menos reflectantes pueden causar problemas.
  • ^2 Puede que no funcione en unidades que no sean compatibles con MultiRead.
  • ^3 Puede que no funcione en algunas unidades de DVD-ROM de modelos anteriores. El CD-R no funcionaría en ninguna unidad que no tuviera un láser de 780 nm. La compatibilidad con CD-RW variaba. [68]
  • ^4 Los discos DVD+RW no funcionaban en los primeros reproductores de vídeo que reproducían discos DVD-RW. Esto no se debía a ninguna incompatibilidad con el formato, sino a una función deliberada incorporada en el firmware por un [ ¿cuál? ] fabricante de unidades.
  • ^5 La compatibilidad de lectura con las unidades de DVD existentes puede variar en gran medida según la marca del medio DVD+R DL utilizado. Además, las unidades anteriores a este medio no tenían el código de libro para medios DVD+R DL en su firmware (esto no era un problema para los DVD-R DL, aunque algunas unidades solo podían leer la primera capa).
  • ^6 Las primeras grabadoras de DVD+RW y DVD+R no podían escribir en soportes DVD-R(W) (y viceversa).
  • ^7 Funcionará en todas las unidades que lean DVD-R ya que el byte de ID de compatibilidad es el mismo.
  • ^8 El firmware de la grabadora puede incluir en la lista negra o negarse a grabar en algunas marcas de medios DVD-RW.
  • ^9 El formato DVD+RW se lanzó antes que el DVD+R. Todas las unidades que solo admitían DVD+RW podían actualizarse para grabar discos DVD+R mediante una actualización de firmware.
  • ^10 A partir de abril de 2005, todas las grabadoras DVD+R DL del mercado son compatibles con Super Multi .
  • ^11 A partir de octubre de 2006, las unidades de BD lanzadas recientemente pueden leer y escribir medios de CD.
  • ^12 Los modelos de reproductores de CD más antiguos pueden tener problemas con la baja reflectividad de los medios CD-RW.
  • ^13 También conocido como "DVD Multi Recorder"

Rendimiento de grabación

En la época de las unidades grabadoras de CD, a menudo se las marcaba 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 40×/16×/48× es capaz de escribir en medios CD-R a una velocidad de 40× (6000 kbit/s), escribir en medios CD-RW a una velocidad de 16× (2400 kbit/s) y leer desde un medio CD-ROM a una velocidad de 48× (7200 kbit/s).

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

Para las unidades grabadoras de DVD, las unidades combinadas de discos Blu-ray y las unidades grabadoras de discos Blu-ray, la velocidad de escritura y lectura de sus respectivos medios ópticos se especifican en su caja minorista, manual del usuario o folletos o panfletos incluidos.

A finales de los años 90, la falta de datos en el búfer se convirtió en un problema muy común a medida que empezaron a aparecer grabadoras de CD de alta velocidad en los ordenadores domésticos y de oficina, que, por diversas razones, a menudo no podían reunir el rendimiento de E/S necesario para mantener el flujo de datos hacia la grabadora de forma constante. La grabadora, si se quedaba sin datos, se veía obligada a detener el proceso de grabación, lo que dejaba una pista truncada que, por lo general, inutilizaba el disco.

En respuesta, los fabricantes de grabadoras de CD comenzaron a comercializar unidades con "protección contra insuficiencia de memoria intermedia" (bajo diversos nombres comerciales, como "BURN-Proof" de Sanyo , "JustLink" de Ricoh y "Lossless Link" de Yamaha ). Estas unidades pueden suspender y reanudar el proceso de grabación de tal manera que el espacio que se produce al detenerse puede ser solucionado por la lógica de corrección de errores incorporada en los reproductores de CD y las unidades de CD-ROM. Las primeras de estas unidades [ ¿cuáles? ] tenían una capacidad nominal de 12× y 16×.

La primera unidad óptica que admitió la grabación de DVD a una velocidad de 16× fue la Pioneer DVR-108, lanzada en la segunda mitad de 2004. Sin embargo, en ese momento, ningún soporte de DVD grabable admitía aún esa alta velocidad de grabación. [69] [70] [71]

Mientras las unidades graban DVD+R, DVD+RW y todos los formatos Blu-ray, no requieren ningún tipo de recuperación de corrección de errores, ya que la grabadora puede colocar los datos nuevos exactamente al final de la escritura suspendida, lo que produce 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 por zonas " ( "Z-CLV" ). Esto significa que la unidad tiene que suspender temporalmente la operación de escritura mientras cambia de velocidad y luego reiniciarla una vez que se alcanza la nueva velocidad. Esto se maneja de la misma manera que una insuficiencia de datos en el búfer.

El búfer interno de las unidades grabadoras 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 cuando se graban medios DVD-R, DVD-RW, DVD-R DL, DVD+R, DVD+RW, DVD+RW DL, DVD-RAM, CD-R o CD-RW.

Esquemas de grabación

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

La escritura en paquetes es un esquema en el que el grabador escribe en el disco de forma incremental en ráfagas cortas o paquetes. La escritura en paquetes secuencial llena el disco con paquetes de abajo a 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 contenidos final al principio del disco; a partir de entonces, el disco no puede seguir escribiéndose en paquetes. La escritura en paquetes, junto con el soporte del sistema operativo y un sistema de archivos como UDF , se puede utilizar para imitar el acceso de escritura aleatorio como en medios como la memoria flash y los discos magnéticos.

La escritura de paquetes de longitud fija (en los medios CD-RW y DVD-RW) divide el disco en paquetes de tamaño fijo con relleno. El relleno reduce la capacidad del disco, pero permite que la grabadora inicie y detenga la grabación en un paquete individual sin afectar a los que están contiguos. Estos se parecen lo suficiente al acceso de escritura en bloques que ofrecen los medios magnéticos como para que muchos sistemas de archivos convencionales funcionen tal como están. Sin embargo, estos discos no se pueden leer en la mayoría de las unidades de CD-ROM y DVD-ROM ni en la mayoría de los sistemas operativos sin controladores adicionales de terceros. La división en paquetes no es tan fiable como 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 pistas de sincronización más precisas en la ranura de datos del disco y permitir que se reemplacen bloques de datos individuales (o incluso bytes) sin afectar la compatibilidad con versiones anteriores (una característica denominada "enlace sin pérdida"). El formato en sí fue diseñado para lidiar con la grabación discontinua porque se esperaba que fuera ampliamente utilizado en grabadoras de video digitales . Muchas de estas DVR utilizan esquemas de compresión de video de velocidad variable que requieren que graben en ráfagas cortas; algunas permiten la reproducción y grabación simultáneas alternando rápidamente entre la grabación al final del disco mientras se lee desde otra parte. El sistema de discos Blu-ray 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 los discos nuevos en segundo plano y gestione los defectos de los medios (asignando automáticamente partes del disco que se han desgastado por los ciclos de borrado para reservar espacio en otra parte del disco). A partir de febrero de 2007, la compatibilidad con Mount Rainier es nativa en Windows Vista . Todas las versiones anteriores de Windows requieren una solución de terceros, al igual que Mac OS X.

Identificador único de la grabadora

Debido a la presión de la industria musical, representada por la IFPI y la RIAA , Philips desarrolló el Código de identificación de grabadora (RID) para permitir que los medios se asocien de forma única con la grabadora que los ha grabado. Esta norma está contenida en los Rainbow Books . El código RID consiste en un código de proveedor (por ejemplo, "PHI" para Philips), un número de modelo y el identificador único de la grabadora. Citando a Philips, el RID "permite un seguimiento de cada disco hasta la máquina exacta en la que se hizo utilizando información codificada en la propia grabación. El uso del código RID es obligatorio". [72]

Aunque el RID se introdujo para fines de la industria de la música y el vídeo, se incluye en todos los discos grabados por todas las unidades, incluidos los discos de datos y de copia de seguridad. El valor del RID es cuestionable, ya que (actualmente) es imposible localizar una grabadora individual debido a que no existe una base de datos.

Código de identificación de la 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 no solo identifica al fabricante, sino también a la fábrica y la máquina que produjeron el disco.

Según Phillips, el administrador de los códigos SID, el código SID proporciona a una instalación de producción de discos ópticos los medios para identificar todos los discos masterizados o replicados en su planta, incluido el procesador de señal o molde de grabador de rayo láser (LBR) específico que produjo un estampador o disco en particular. [72]

Uso conjunto de RID y SID en la ciencia 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 de seguridad, las agencias de investigación y los investigadores privados o corporativos. [73]

Una de las principales motivaciones para la introducción del 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 evolucionado desde un entorno de "sala limpia" que implicaba múltiples procesos, lo que exigía una inversión sustancial y probablemente se limitaba a organizaciones "responsables", hasta una actividad que podía llevarse a cabo con equipos "monocapa", desarrollados a finales de la década de 1980 y capaces de empaquetar "todo el proceso en una sola caja" que no podía ocupar "más espacio que un par de escritorios de oficina". En consecuencia, la industria de fabricación de CD había crecido hasta incluir organizaciones menos reputadas 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 estaban superando en ventas a las copias legítimas por márgenes significativos en algunos mercados. Philips y la IFPI previeron que las combinaciones de códigos, cada uno de los cuales identificara un establecimiento de masterización de discos y la planta de fabricación utilizada para fabricar un disco en particular, ayudarían a identificar a los responsables de la producción ilícita de CD. Sin embargo, el plan dependía de que las plantas de fabricación existentes modernizaran su equipo para apoyar la introducción de esta medida, y el desafío que conllevaba convencer a dichas instalaciones se percibía como "un poco difícil" en los casos en que esas instalaciones ya estaban involucradas en la fabricación de cantidades considerables de discos ilícitos. [74]

Véase también

Notas

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

Referencias

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