Disco óptico

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Un disco óptico es un dispositivo de almacenamiento de datos de tipo óptico, que consiste en un disco circular en el cual la información se codifica, se guarda y almacena, haciendo unos surcos microscópicos con un láser sobre una de las caras planas que lo componen.

Como todas las formas de los medios de almacenamiento de ordenadores, los discos ópticos se basan en la tecnología digital para el almacenamiento de datos. Cualquier tipo o morfología de la información (texto, imagen, audio, vídeo, etc.) puede ser codificada en formato digital y almacenada en este tipo de soportes.[1]

Una unidad de disco óptico usa rayos láser en lugar de imanes para leer y escribir la información en la superficie del disco. Aunque no son tan rápidos como los discos duros, los discos ópticos tienen mucho espacio para almacenar datos, son menos sensibles a las fluctuaciones ambientales y proporcionan mayor almacenamiento a un costo menor. Su primera aplicación comercial masiva fue el CD de música, que data de comienzos de la década de los 80. Los discos ópticos varían su capacidad de almacenamiento, aunque hay de muchos tipos, los más habituales son: CD de 700 MB, DVD de 4,7 GB y blu-ray de 30 GB en una sola cara. Tanto los discos ópticos como las unidades de discos ópticos, pueden ser de sólo lectura o de lectura y escritura.[1]

El disco óptico admite datos tanto de tipo analógico como digital.

Generalidades[editar]

Un disco Blu-ray en su forma original, dentro de una carcasa protectora.
Disco UMD, Universal Media Disc en planta.

En el campo de la informática, y la reproducción de sonido y de video, un disco óptico es un disco circular en el cual la información se codifica, se guarda y se almacena, haciendo unos surcos (pits) microscópicos con un láser sobre una de las superficies planas que lo componen, que suele ser de aluminio. El material de codificación se sitúa por encima de un sustrato de mayor grosor, generalmente de policarbonato, que constituye la mayor parte del disco. El patrón de codificación sigue un recorrido en espiral continuo que cubre la superficie del disco entera, extendiéndose desde la pista más interna hasta la más externa. El acceso a los datos, lectura, se realiza cuando esta superficie es iluminada con un haz de láser generado por un diodo láser dentro de la unidad de disco óptico la cual hace girar el disco a velocidades alrededor de 200 RPM a 4000 RPM o más, dependiendo del tipo de unidad, el formato de disco, y la distancia desde el cabezal de lectura hasta el centro del disco, las pistas internas son leídas a una velocidad mayor. Los surcos en la superficie modifican el comportamiento del haz de láser reflejado y nos dan la información que contiene el disco. De ahí que la mayoría de los discos ópticos, excepto los discos negros de la consola de videojuegos PlayStation original, tengan su característica aparencia iridiscente creada por las hendiduras en la capa reflectiva.

El reverso de un disco óptico generalmente tiene impresa una etiqueta, hecha usualmente de papel pero a veces impresa o estampada en el disco mismo. Este lado, sin codificar, del disco es típicamente cubierto con un material transparente, en general laca. A diferencia de los disquetes, la mayoría de los discos ópticos no tienen integrada una carcasa protectora y por lo tanto son susceptibles a los problemas de transferencia de datos debido a rayaduras, grietas, huellas, y otros problemas del entorno. Aunque las huellas, el polvo y la suciedad en muchos casos pueden ser removidas con un paño húmedo.

Los discos ópticos en general tienen un diámetro de entre 7.6 y 30 cm, siendo 12 cm el tamaño más común. Un disco típico tiene un grosor de 1.2 mm, mientras que el largo de pista, la distancia desde el centro de una pista hasta el centro de la siguiente, es en general de 1.6 µm (micrones).

Un disco óptico está diseñado para soportar uno de tres tipos de grabación: solo lectura (vienen pregrabados de fábrica y no se pueden borrar ni grabar de nuevo; por ejemplo CD y CD-ROM), grabable (posibilidad de escribir en el disco una sola vez; por ejemplo CD-R), o regrabable (reescribible y borrable, por ejemplo CD-RW). Los discos grabables usualmente poseen una capa de grabación de tinte orgánico entre el sustrato y la capa reflexiva. Por otra parte, los discos regrabables contienen una capa de grabación de aleación compuesta de un material en cambio de estado, la mayoría de las veces AgInSbTe, una aleación de plata, indio, antimonio y telurio.

Según el formato, los discos ópticos pueden ser usados para almacenar música (por ejemplo, para usar en un reproductor de CD), video (por ejemplo, para usar en un reproductor de DVD), o datos y programas para computadora. La Optical Storage Technology Association, OSTA, promueve formatos de almacenamiento ópticos estandarizados. Aunque los discos ópticos son más duraderos que los formatos de almacenamiento audiovisuales anteriores, son susceptibles a daños provocados por el entorno y el uso diario. Las bibliotecas promueven procedimientos de preservación de medios ópticos para asegurar una usabilidad continua en la unidad de disco óptico de la computadora o el correspondiente reproductor de discos.

Para copias de seguridad de datos de computadora y transferencia de datos física, los discos ópticos como el CD y el DVD están siendo reemplazados gradualmente por dispositivos de estado sólido más rápidos, pequeños y confiables, especialmente la memoria USB. Se espera que esta tendencia continúe a medida que las memorias USB sigan creciendo en capacidad y disminuyendo sus precios. De manera similar, los reproductores de CD personales portables han sido reemplazados por reproductores MP3 de estado sólido portables, y la música comprada o compartida por Internet, o por otros medios, ha disminuido de manera importante el número de CD de audio vendidos por año.

El formato disco óptico cuenta con el respaldo de la ECMA, la organización que desde 1984 es responsable de avanzar en el desarrollo de los discos ópticos, al que pertenecen todos ellos: CD-ROM, DVD, UMD, Minidisc, Blu-Ray...

Apenas en el 2003 la capacidad máxima de las unidades de tarjeta de memoria no superaban los 8 o 16 mb. Tener un formato que soportara casi 1 GB era no tener competencia.

Un disco óptico tiene calculada una vida útil de algo más de 100 años, lo que es algo menos en los CD y DVD actuales y bastante menos en los Blu-ray hechos de celulosa.

Las posibilidades multimedia del disco óptico son variadas y utiliza procesos de fabricación muy familiares para la industria. Permite almacenar cualquier tipo de datos en ellos. Comparados con formatos, como los cartuchos de otras videoconsolas o las tarjetas de memoria, su coste de producción es más alto, son más frágiles para la manipulación por niños y tardan más tiempo en cargar.

La fuerte competencia entre los distintos soportes mundialmente aceptados como el Compact Disc u otros soportes como el Minidisc, DVD Audio, SACD... para evitar la competencia y beneficiarse así de las licencias, a costa de los consumidores que cada pocos años tenían que renovar sus equipos al ser incompatibles, ha perjudicado a la larga a los nuevos formatos de disco óptico que no se venden como se esperaba.

El formato BluRay, se impuso a su competidor, el HD DVD, en la guerra de formatos iniciada para cambiar el estándar DVD. Aunque la tendencia del mercado apunta que el sucesor del DVD no será un disco óptico sino la tarjeta de memoria. Siendo el competidor más duro que tiene el Blu-ray. El límite de capacidad en las tarjetas de formato SD/MMC está ya en 128 GB en modo LBA (28-bit sector address), teniendo la ventaja de ser regrabables al menos durante 5 años.

La utilización de cartuchos, frente a otras opciones como discos ópticos responde a una larga lista de factores.

El precio de fabricación, que una vez se llega a cierto nivel de unidades es muy bajo, en algunos casos, como las videoconsolas, el control sobre los distribuidores y los fabricantes del producto, que están obligados a utilizar la patente, etc. En general, los cartuchos suponen cierta garantía para controlar el software que aparece para una plataforma, al menos frente a los medios habituales como los discos CD o DVD. Además un cartucho no tiene piezas móviles, con lo que es menos probable que un programa sufra daños si recibe algún golpe mientras está en plena lectura, o se bloquee por un bache mientras se viaja en coche o simplemente al levantar los brazos para descansar unos segundos. Son muy apropiados para que los usen los niños.

Lente óptica de una unidad de CD.

Historia[editar]

El disco óptico fue inventado en 1958. En 1961 y 1969, David Paul Gregg registró una patente por el disco óptico analógico para grabación de video, patente de EE.UU 3.430.966. Es de interés especial que la patente de EE.UU 4.893.297, registrada en 1968, emitida en 1990, generó ingresos de regalías para el DVD de Pioneer Corporation hasta 2007, abarcando los sistemas CD, DVD, y Blu-ray. A comienzos de los años 1960, la Music Corporation of America (MCA) compró las patentes de Gregg y su empresa, Gauss Electrophysics.

Luego en 1969, en Holanda, físicos de Philips Research comenzaron sus primeros experimentos en un disco óptico de video en Eindhoven. En 1975, Philips y MCA unieron esfuerzos, y en 1978, comercialmente mucho después, presentaron su largamente esperado Laserdisc en Atlanta. MCA comerciaba los discos y Philips los reproductores. Sin embargo, la presentación fue fracaso técnico y comercial y la cooperación entre Philips y MCA se disolvió.

En Japón y Estados Unidos, Pioneer triunfó con el disco de video hasta la llegada del DVD. En 1979, Philips y Sony, en consorcio, comenzaron a desarrollar un nuevo disco óptico de almacenamiento de audio con tecnología digital y en 1983 terminaron con éxito el disco compacto (CD). Paralelamente, la compañía Pioneer tuvo éxitos en el campo de los discos de video hasta el desarrollo del actual DVD.

A mitad de los años 1990, un consorcio de fabricantes desarrollaron la segunda generación de discos ópticos, el DVD.

La tercera generación de discos ópticos fue desarrollada entre 2000 y 2006, y las primeras películas en discos Blu-ray fueron lanzadas en junio de 2006. Blu-ray eventualmente prevaleció en una guerra de formatos de discos ópticos de alta definición sobre un formato de la competencia, el HD DVD. Un disco estándar Blu-ray puede almacenar aproximadamente 25 GB de datos, un DVD aproximadamente 4.7 GB, y un CD alrededor de 700 MB.

Cronológicamente, podemos dividir la historia de los discos ópticos en tres generaciones.

Los estándares de almacenamiento ópticos son regulados por la OSTA (Optical Storage Technology Association).

Primera generación[editar]

Originariamente, los dispositivos ópticos se utilizaban para almacenar música y software de computadora. El formato Laserdisc almacenaba señales de video analógicas, pero, comercialmente perdió ante el formato de casete VHS, debido principalmente a su alto costo e imposibilidad de grabación; el resto de los formatos de disco de la primera generación están diseñados únicamente para almacenar datos digitales. NOTA: otros factores que afectan la densidad de almacenamiento de datos son, por ejemplo: un disco infrarrojo de múltiples capas almacenaría más datos que un disco de capa simple; si es CAV, CLV o CAV por zonas; como son codificados los datos; cuanto margen vacío en el centro y en los bordes posee.

  1. Compact disc (CD)
  2. Laserdisc
  3. Disco magneto-óptico

Segunda generación[editar]

Los discos ópticos de segunda generación están pensados para almacenar grandes cantidades de datos, incluyendo video digital de calidad de transmisión (broadcast quality). Tales discos son habitualmente leídos con un láser de luz visible (usualmente rojo); una longitud de onda más corta y una mayor apertura numérica[2] permiten un haz de luz más estrecho, permitiendo pits y lands más pequeños en el disco. En el formato DVD, esto permite 4.7 GB de almacenamiento en disco estándar de 12cm de capa simple y una cara; de manera alternativa, medios más pequeños, tales como los formatos MiniDisc y DataPlay, pueden tener una capacidad comparable a la de un mayor disco compacto estándar de 12cm.

  1. Minidisc
  2. Hi-MD
  3. DVD (Digital Versatile Disc) y derivados
    1. DVD-Audio
    2. DualDisc
    3. Digital Video Express
  4. EVD (Enhanced Versatile Disc)
  5. GD-ROM
  6. DataPlay
  7. Disco Fluorescente Multietiqueta
  8. PD (Phase-change Dual)
  9. UMD (Universal Media Disc)
  10. Ultra Density Optical

Tercera generación[editar]

Los discos ópticos de tercer generación se encuentran en desarrollo, serán usados para distribuir video de alta definición y videojuegos. Éstos soportan mayores capacidades de almacenamiento de datos, logrado mediante el uso de láseres de longitud de onda corta de luz visible y mayores aperturas numéricas. El disco Blu-ray usa láseres violetas de gran apertura, para usar con discos con pits y lands más pequeños, y por lo tanto una mayor capacidad de almacenamiento por capa.[2] En la práctica, la capacidad de presentación multimedia efectiva es mejorada con códecs de compresión de datos de video mejorados como H.264 y VC-1.

  • Actualmente en comercio
  1. Blu-ray
  2. VMD o HD-VMD (Versatile Multilayer Disc "Disco versátil Multicapa")
  3. CBHD (China Blue High Definition)
  • En desarrollo
  1. FVD (Forward Versatile Disc)
  2. DMD (Digital Multilayer Disc "Disco Multicapa Digital") o FMD (Fluorescent Multilayer Disc)
  • Discontinuados
  1. HD DVD (High Density Digital Versatile Disc)

Siguiente generación[editar]

Los siguientes formatos van más allá de los discos de tecer generación actuales y tienen el potencial de almacenar más de un terabyte (1 TB) de datos:

  1. HVD (Holographic Versatile Disc "Disco Holográfico Versátil")
  2. PCD (Protein-coated disc)
  3. LS-R

Especificaciones[editar]

Base (1×) y velocidades máximas (actuales) por generación
Generación Base Max
(Mbit/s) (Mbit/s) ×
1st (CD) 1.17 65.62 52×
2nd (DVD) 10.55 210.94 16×
3rd (BD) 36 432 12×[3]
Capacidad y nomenclatura[4] [5]
Designación Caras Capas
(total)
Diámetro Capacidad
(cm) (GB) (GiB)
DVD-1 SS SL 1 1 8 1.46 1.36
DVD-2 SS DL 1 2 8 2.66 2.47
DVD-3 DS SL 2 2 8 2.92 2.72
DVD-4 DS DL 2 4 8 5.32 4.95
DVD-5 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD-9 SS DL 1 2 12 8.54 7.95
DVD-10 DS SL 2 2 12 9.40 8.74
DVD-14 DS DL/SL 2 3 12 13.24 12.32
DVD-18 DS DL 2 4 12 17.08 15.90
DVD-R 1.0 SS SL 1 1 12 3.95 3.68
DVD-R 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD-R 2.0 DS SL 2 2 12 9.40 8.75
DVD-RW 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD-RW 2.0 DS SL 2 2 12 9.40 8.75
DVD+R 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD+R 2.0 DS SL 2 2 12 9.40 8.75
DVD+RW 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD+RW 2.0 DS SL 2 2 12 9.40 8.75
DVD-RAM 1.0 SS SL 1 1 12 2.58 2.40
DVD-RAM 1.0 DS SL 2 2 12 5.16 4.80
DVD-RAM 2.0 SS SL 1 1 12 4.70 4.37
DVD-RAM 2.0 DS SL 2 2 12 9.40 8.75
DVD-RAM 2.0 SS SL 1 1 8 1.46 1.36
DVD-RAM 2.0 DS SL 2 2 8 2.65 2.47
CD-ROM 74 min SS SL 1 1 12 0.682 0.635
CD-ROM 80 min SS SL 1 1 12 0.737 0.687
CD-ROM SS SL 1 1 8 0.194 0.180
DDCD-ROM SS SL 1 1 12 1.364 1.270
DDCD-ROM SS SL 1 1 8 0.387 0.360
HD DVD SS SL 1 1 8 4.70
HD DVD SS DL 1 2 8 9.40
HD DVD DS SL 2 2 8 9.40
HD DVD DS DL 2 4 8 18.80
HD DVD SS SL 1 1 12 15.00
HD DVD SS DL 1 2 12 30.00
HD DVD DS SL 2 2 12 30.00
HD DVD DS DL 2 4 12 60.00
HD DVD-RAM SS SL 1 1 12 20.00

Procesos digitales de grabación y reproducción de sonido en discos ópticos[editar]

Imagen de disco óptico[editar]

Unidad de disco óptico[editar]

Tecnologías de grabación de discos ópticos[editar]

Formatos digitales de audio sobre disco óptico
Empresa Año Códec Resolución Frecuencia de muestreo Respuesta en frecuencia Rango dinámico Bit rate NºMáximo de pistas Capacidad Tiempo Máximo de Grabación
CD Audio Sony y Philips 1982 PCM 16 bits 44,1 kHz 20Hz a 20 kHz 98 dB 1,4 Mbit/s 2 650, 700 y 800 MB 74, 80 y 90 minutos
Minidisc Sony 1991 ATRAC 16 bits 44,1 kHz 20Hz a 20 kHz 103 dB 292 kbit/s 2 1 GB 45 horas
DVD-Audio Pioneer y Matsushita 1997 MLP 16, 20 ó 24 bits 44,1/48/88,2/96/176’4 y 192 kHz 20Hz a 80 kHz 120 dB 9,6 Mbit/s 6 4,7 GB 622 minutos (10 horas y 22 minutos)
SACD Philips y Sony 1999 DSD 16, 20 ó 24 bits 2,8 MHz 20Hz a 100 kHz 120 dB 2,8 Mbit/s 6 4,7 GB 74'(1 capa), 148' (2 capas) y 222' (3 capas)

Referencias[editar]

Enlaces externos[editar]