Breve historia
El disco compacto fue creado por el neerlandés Joop Sinjou y el japonés Toshí Tada Doi en 1979. Al año siguiente, Sony y Philips comenzaron a distribuir discos compactos, pero las ventas no fueron exitosas por la depresión económica de aquella época. Entonces decidieron abarcar el mercado de la música clásica, de mayor calidad musical. En 1981, el director de orquesta Herbert von Karajan convencido del valor de los discos compactos, los promovió durante el festival Salzburgo y desde ese momento empezó su éxito. Los primeros títulos grabados en discos compactos fueron la Sinfonía alpina de Richard Strauss, los valses de Frédéric Chopin interpretados por el pianista chileno Claudio Arrau y el álbum Los visitantes de ABBA. En el año 1984 salieron al mundo de la informática, permitiendo almacenar hasta 600 MB. El diámetro de la perforación central de los discos compactos fue determinado en 15 mm, cuando entre comidas, los creadores se inspiraron en el diámetro de la moneda de 10 centavos de florín de Holanda. En cambio, el diámetro de los discos compactos, que es de 12 cm, corresponde a la anchura de los bolsillos superiores de las camisas para hombres, porque según la filosofía de Sony, todo debía caber allí.
Detalles físicos
A pesar de que puede haber variaciones en la composición de los materiales empleados en la fabricación de los discos, todos siguen un mismo patrón: los discos compactos se hacen de un disco grueso, de 300,2 milímetros, de policarbonato de plástico, al que se le añade una capa refractante de aluminio, utilizada para obtener más longevidad de los datos, que reflejará la luz del láser (en el rango del espectro infrarrojo y por tanto no apreciable visualmente); posteriormente se le añade una capa protectora que lo cubre y, opcionalmente, una etiqueta en la parte superior. Los métodos comunes de impresión en los CD son screen printing y offset printing. Veamos ahora los parámetros más importantes de los CD.
- Velocidad de la exploración: 1.2-1.4 m/s, equivale aproximadamente a 500 RPM en el interior del disco, y aproximadamente a 200 RPM en el borde exterior, en modo de lectura CLV (Constant lineal velocity, velocidad lineal constante).
- Distancia entre pistas: 1,6 μm.
- Diámetro del disco: 120 milímetros u 80 milímetros.
- Grosor del disco: 1,2 milímetros.
- Radio del área interna del programa: 25 milímetros.
- Radio del área externa del programa: 58 milímetros.
- Diámetro de centro del agujero: 15 milímetros
- Según el disco compacto:
Un CD de audio se reproduce a una velocidad tal que se leen 150 KB por segundo. Esta velocidad base se usa como referencia para identificar otros lectores como los del ordenador, de modo que si un lector indica 24X, significa que lee 24 x 150KB = 3600 KB por segundo.
El área del programa es de 86.05 centímetros cuadrados, de modo que la longitud del espiral grabable será de 86,05/1,6 = 5,38 kilómetros. Con una velocidad de exploración de 1,2 m/s, el tiempo de duración es 80 minutos, o alrededor de 700MB de datos. Si el diámetro del disco en vez de 120 milímetros fuera 115 milímetros, el máximo tiempo de duración habría sido 68 minutos, es decir, seis minutos menos.
Capacidades de disco
Los datos digitales en un CD se inician en el centro del disco y terminan en el borde de estos, lo que nos permite adaptarnos a diferentes tamaños y formatos. Los CD estándares están disponibles en distintos tamaños y capacidades, así tenemos la siguiente variedad de discos:
- 120 mm (diámetro) con una duración de 74-80 minutos de audio y 650-700MB de capacidad de datos.
- 120 mm (diámetro) con una duración de 90-100 minutos de audio y 800-875MB de datos.
- 80 mm (diámetro), que fueron inicialmente diseñados para CD singles. Estos pueden almacenar unos 21 minutos de música o 210MB de datos. También son conocidos como Mini-CD o Pocket CD.
Estándares de los discos compactos
Una vez resuelto el problema de almacenar los datos, queda el de interpretarlos de forma correcta. Para ello, las empresas creadoras del disco compacto definieron una serie de estándares cada uno de los cuales reflejaba un nivel distinto. Cada documento fue encuadernado en un color diferente, dando nombre a cada uno de los "libros arcoiris":
- Libro rojo: representa el estándar CEI IEC 908 para los discos compactos de audio digital (también conocidos como CD-DA). Este libro define el soporte, proceso de grabación y diseño del reproductor adecuado para soportar CD-Audio.
El formato especificado en el libro rojo para CD se basa en 2 canales de 16 bits PCMI que son codificados a una tasa de muestreo de 44.1KHz. Otra opción del libro red book eran utilizar 4 canales, aunque esto nunca fue implementado.
- Libro amarillo: describe el estándar ISO 10149:1989 para los CD-ROM (discos de sólo lectura). Se divide en dos modos:
a) Modo 1: representa el modo de funcionamiento típico de almacenamiento de datos. b) Modo 2 (o formato XA): soporta, además, audio, imágenes y video.
- Libro naranja: estandariza tanto los discos grabables (CD-R) como los regrabables (CD-RW).
- Libro verde: sienta las bases para el diseño de los discos compactos interactivos (CD-I).
- Libro azul: es el estándar del disco láser.
- Libro blanco: define el estándar del vídeo en CD-ROM (VCD y SVCD).
Almacenamiento/Recuperación de la información
En un CD la información se almacena en formato digital, es decir, utiliza un sistema binario para guardar los datos. Estos datos se graban en una única espiral que comienza desde el interior del disco (próximo al centro), y finaliza en la parte externa. Los datos binarios se almacenan en forma de hendiduras y llanuras llamadas "pits"(que son agujeros del porte de una bacteria), de tal forma que al incidir el haz del láser, el ángulo de reflexión es distinto en función de si se trata de una hendidura o de una llanura.
Las hendiduras tienen un ancho de 0,6 micras, mientras que su profundidad (respecto a las llanuras) se reduce a 0,12 micras. La longitud de las hendiduras y llanuras está entre las 0,9 y las 3,3 micras. Entre una revolución de la espiral y las adyacentes hay una distancia aproximada de 1,6 micras (lo que hace cerca de 45.000 pistas por centímetro).
Es una creencia común pensar que una hendidura corresponde a un valor binario y una llanura al otro valor. Sin embargo, esto no es así, sino que los valores binarios son detectados por las transiciones de hendidura a llanura, y viceversa: una transición determina un 1 (uno) binario, mientras que la longitud de una hendidura o una llanura indica el número consecutivo de 0 (ceros) binarios.
Además, los bits de información no son insertados "tal cual" en la pista del disco. En primer lugar, se utiliza una codificación conocida como modulación EFM (Eighth to Fourteen Modulation o 'modulación ocho a catorce') cuya técnica consiste en igualar un bloque de 8 bits a uno de 14, donde cada 1 (uno) binario debe estar separado, al menos, por dos 0 (ceros) binarios.
Almacenamiento de la información
El almacenamiento de la información se realiza mediante tramas.
Cada trama supone un total de 588 bits, de los cuales 24 bits son de sincronización,
14 bits son de control, 536 bits son de datos y los últimos 14 bits son de corrección de errores.
De los 536 bits de datos, hay que tener en cuenta que están codificados por modulación EFM, y que
cada bloque de 14 bits está separado del siguiente por tres bits; por tanto, una trama de 588 bits
contiene 24 bytes de datos. Por último, la transmisión de datos se hace por bloques,
cada uno de los cuales contiene 98 tramas, es decir, 2.048 bytes.
Recuperación de la información
Hablemos ahora de la lectura de un CD.
Un CD es leído enfocando un láser (de baja densidad) semiconductor, con longitud de onda de
780 nanómetros a través de la capa del policarbonato, la diferencia de altura entre las hendiduras
y las llanuras conduce a una diferencia de fase entre la luz reflejada de una hendidura y la de su
llanura circundante. Si medimos la intensidad con un fotodiodo, uno puede leer los datos del disco.
Como ya se ha comentado anteriormente, las hendiduras y las llanuras no representan directamente
ni los ceros y ni los unos de datos binarios.
Tiempos de acceso y tasas de transferencia
Veamos los tiempos de acceso y la tasa de transferencia de los CD mediante una tabla. Esta tabla nos mostrará con “valor X” la velocidad de lectura de los datos, es decir, el tiempo de acceso en lectura, donde X indica que es el múltiplo valor del tiempo de acceso original. La primera versión de CD permitía una velocidad de transmisión de 150 kilobytes /segundo. Sucesivamente, aparecieron CD más rápidos, y los fabricantes adoptaron una convención para indicar el tiempo de lectura en términos de la velocidad original. Por lo tanto, una velocidad de 2X en la tabla indica que el tiempo de acceso de lectura es de 300KB por segundo. En esta tabla también se muestra las principales tasas de transferencias y las revoluciones por minuto alcanzadas.
| Rapidez CD | Máxima tasa de transferencia de datos | RPM (revoluciones por minuto) |
|---|---|---|
| 1X CD-ROM | 150 KB/sg | 200 - 530 |
| 2X CD-ROM | 300 KB/sg | 400 - 1060 |
| 4X CD-ROM | 600 KB/sg | 800 - 2120 |
| 8X - 12X CD-ROM | 1,2 MB/sg | 1600 - 4240 |
| 24X - 50X | 1,8 - 6 MB/sg | 2400 - 6360 aproximadamente |
Almacenamiento y limpieza de los discos compactos
Para que el disco almacene todos los datos en forma íntegra y por muy largo tiempo, es necesario conservar el disco en los empaques o lugares correctos. La parte -o las partes- reflectivas del disco, deben estar limpias y libres de rayaduras, para evitar la perdida de datos. Es recomendable cambiar transferir los datos de un disco antiguo o erosionado, a otro disco limpio o nuevo, antes de que se pierdan todos los datos con el tiempo.
Si el disco está solamente sucio, es recomendable limpiarlo con un paño suave -o de seda- en movimientos de una sola dirección, desde el centro del disco hacia afuera. Nunca limpie un disco con movimientos circulares, para evitar que el sucio o el polvo dañe o erosione el disco. Si el disco está demasiado sucio, sumerja este en agua y limpie suavemente como se especificó en el principio; seque muy bien antes de leer o grabar en el disco. Si el disco esta rayado y sucio, es recomendable limpiarlo de la manera que aplique la condición, e intentar la lectura del disco. Si no ocurres errores de datos, o la mayoria de los datos estan integros, copie los mismos en otro disco nuevo o en otro medio, como un disco duro o pendrive.
El mejor empaque para el disco es en el que viene el disco al ser adquirido. También puede utilizar
Nunca escriba o pinte el disco en el lado brillante del mismo, para evitar errores de lectura o escritura. Identifique los discos en la parte especializada (en las instrucciones o en el disco) con una tinta permanente y nunca con con lápiz o boligrafo, para evitar la provocación de grietas en el disco. Evite pegar excesivo número de papeles o adhesivos en el disco.
En algunos casos, es probable que un disco muy dañado o agrietado se rompa dentro de la unidad de lectura o escritura del disco. En ese caso, apague el dispositivo o ordenador y contacte a alguna persona especializada, entes de evitar más daños. Dejo todo a los profesionales, aunque si este no esta disponible, puede retirar la unidad de lectura o escritura del ordenador, hasta tenerlo disponible.
Sistemas de ficheros de CD
ISO 9660 [editar]
El estándar ISO 9660 es una norma publicada por la ISO, que especifica el formato para el almacenaje de archivos en los soportes de tipo disco compacto. El estándar ISO 9660 define un sistema de archivos para CD-ROM. Su propósito es que tales medios sean legibles por diferentes sistemas operativos, de diferentes proveedores y en diferentes plataformas, por ejemplo, MS-DOS, Microsoft Windows, Mac OS y Unix.
- Joliet y Romeo
Joliet es una extensión del sistema de ficheros del ISO 9660.Estos sistemas de ficheros fueron diseñados para las plataformas Windows 95/NT de Microsoft. El sistema de archivos que empleaban era vfat pero con limitación de 64 caracteres para Joliet y 128 para Romeo. Para que Joliet y Romeo sean compatibles con Linux se necesita tener soporte en el kernel. Tener en cuenta que no todas las versiones de Linux disponen de dicho soporte.
- Rock Ridge
Rock Ridge también es una extensión del sistema de ficheros del ISO 9660. Este sistema de ficheros fue diseñado para la plataforma UNIX, por lo que para este tipo de plataformas tiene características de las que nos podemos beneficiarnos más que con los otros sistemas de ficheros. Una de las características de este sistema de ficheros es que puede haber archivos ejecutables de acceso restringido a un usuario o enlaces simbólicos en el CD. Además, se pueden tener nombres de hasta 255 caracteres.
Para aquellos sistemas operativos que no ven este tipo de sistema de ficheros, se puede crear unas tablas de trascripción de ficheros llamados TRANS.TBL. Estas aparecerán en cada directorio del CD, reproduciendo así el nombre visible.
- HFS (Hierarchical File System)
Aunque este tipo de sistemas es utilizado en DVD, también puede aparecer en CD. La utilización de este tipo de ficheros en Linux todavía es muy limitada, pero existen programas de CD que utilizan este sistema de ficheros, uno de ellos es Adaptec DirectCD. Entre las características de UDF podemos destacar: -265 caracteres en ASCII y 128 en Unicode. -Posibilidad de grabar en modo pocket writing. Este modo elimina la posibilidad de que aparezcan buffer underrun.
- El Torito
El Torito es el nombre que se le ha puesto al sistema diseñado para permitir el arranque del ordenador desde CD.
UDF (Universal Disk Format)
Estos sistemas de ficheros aparecen en máquinas Macintosh. No son reconocidos por algunos sistemas operativos, como por ejemplo Windows. Linux es una excepción en este caso, pues los reconoce gracias a un parche del Kernel. También existe un programa para realizar imágenes de CD, que luego se podrán ver en máquinas Macintosh.
Este es un sistema de ficheros para discos ópticos que nos permite realizar escrituras de paquetes en UDF.
Mount Rainier puede utilizarse sólo en dispositivos que sean compatibles explícitamente. Por otro lado, no necesita medios especiales; funciona en todo tipo de medios ópticos regrabables, ya sea CD o DVD.
Si bien ya es posible utilizar CD-RW como discos floppy con el Universal Disk Format, esta utilización es gestionada por software especial ajeno al formato. Mount Rainier es independiente del sistema operativo y está totalmente basado en hardware. El tiempo necesario para formatear un disco con este sistema de archivos oscila alrededor de un minuto en función de las características de la unidad. Además, este nuevo estándar añade algunos sectores extra al final del disco para su gestión. Estos sectores se alojan en una tabla en el lead-in (un área especial del disco) y en una copia de dicha tabla en el lead-out. El formato también permite la utilización de DVD+RW de forma similar. Mount Rainier estará implementado de forma nativa en Windows Vista, y algunas distribuciones de GNU/Linux ya incluyen compatibilidad nativa. Los sistemas operativos no compatibles necesitan software de terceros para poder leer y escribir el formato Mount Rainier. CD-MRW es el nombre utilizado para discos con este sistema de ficheros: Compact Disc - Mount Rainier Read/Write.
Tipos de CD
Mini-CD
Los MiniCD son discos compactos de formato reducido, también conocidos como Pocket-CD. Veamos los más importantes:
- CD single, en un disco de 80 mm. Este formato es utilizado para distribuir los sencillos de la misma forma que con los sencillos en vinilo. En un disco de 80 mm se puede almacenar hasta 21 minutos de música o 180 MB de datos.
- En baja densidad un MiniCD almacena 18 minutos o 155 MB.
- En alta densidad llegan hasta los 34 minutos o 300 MB.
- Bussiness card CD, es un disco de 80 mm recortado con una capacidad de unos 50 MB.
- El eje largo del disco es de 80mm mientras que el eje corto es de 60 mm.
- El disco puede ser rectangular con unos laterales que llegan hasta el tamaño de los de un MiniCD de 80 mm.
- Disco de 60 mm, es una versión redondeada de la bussiness card con la misma capacidad (50 MB).
CD-A (Compact Disk-Audio)
Es el disco compacto de audio. Este tipo de CD además del área de datos , donde se almacenan hasta 74 minutos de audio en diferentes pistas, tiene una guía interna (lead in) que posee la tabla de contenidos del disco. Su labor es sincronizar el láser y localizar los datos y prepararlos antes de su lectura. También posee una guía externa (lead out), de tan sólo 1 mm de ancho, que simplemente marca el fin de los datos.
CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory)
Son los discos compactos que sólo se pueden usar para lectura.
CD-R (Compact Disk Recordable)
Un disco grabable es aquel CD (disco compacto) apto para su grabación casera o particular, pero como su nombre lo indica, solo se graba una vez, grabamos en el datos o música (e incluso videos), el disco no puede ser ni borrado ni grabado nuevamente cuando hayamos utilizado toda su capacidad.Se pueden grabar en varias sesiones (discos multisesión), con la desventaja en este caso de que se pierden bastantes megas de espacio de grabación y que algunos lectores, de modelos antiguos, no son capaces de leerlos. En sus cajas o caras serigrafiadas se menciona la leyenda: CD-R (Disco Grabable).
CD-E (Compact Disc Erasable)
Es el nombre por el cual fueron conocidos los CD-RW durante su desarrollo.
CD-RW (Compact Disk ReWritable)
Este tipo de compact disc puede ser grabados y regrabados cuantas veces queramos, o incluso borrados. Estos discos normalmente son leídos únicamente por computadoras o aparatos que soporten la característica de lectura de discos CD-RW. En su caja o cara serigrafiada menciona la leyenda CD-RW. En ocasiones pueden ser regrabados hasta 1000 veces.
CD+G
También es conocido como CD+Graphics, se trata de un disco de audio especial que puede almacenar gráficos además de los datos. Este es el sistema usado para los cds de Karaokes
CD+V
Este tipo de CD es una combinación entre CD y discos láser.
Grabado multisesión
Desde hace tiempo han surgido programas computacionales grabadores de CD que nos permiten utilizar un disco CD-R como si de un disco regrabable se tratase. Esto no quiere decir que el CD se pueda grabar y posteriormente borrar, sino que se puede grabar en distintas sesiones, hasta ocupar todo el espacio disponible del CD. Los discos multisesión no son más que un disco normal grabable, ni en sus cajas, ni en la información sobre sus detalles técnicos se resalta que funcione como disco Multisesión, ya que esta función no depende del disco, sino del software que lo grabe. El software es el encargado de hacerlo o no multisesión a petición del usuario. Haremos que un CD sea multisesión en el momento que realizamos la primera grabación sobre él, sin embargo, al grabar un CD de música automáticamente el CD-R queda finalizado y no puede ser utilizado como disco Multisesión.
Diferencias entre CD-R multisesión y CD-RW
Puede haber confusión entre un CD-R con grabado multisesión y un CD-RW. En el momento en que un disco CD-R se hace multisesión, el sofware le dará la característica de que pueda ser utilizado en múltiples sesiones, es decir, en cada grabación se crearan “capas”, que sólo serán modificadas por lo que el usuario crea conveniente. Veamos un ejemplo, si hemos grabado en un CD-R los archivos prueba1.txt, prueba2.txt y prueba 3.txt, se habrá creado una capa en el disco que será leída por todos los reproductores y que contendrá los archivos mencionados. Si en algún momento no necesitamos alguno de los ficheros o cambiamos el contenido de la grabación, el programa software creará una nueva capa, encima de la anterior, donde no aparecerán los archivos que no queramos observar o se verán las modificaciones realizadas, es decir, podemos añadir mas archivos, o incluso quitar algunos que estaban incluidos. Al realizar una modificación la capa anterior no se borrará, sino que quedará oculta por la nueva capa dándonos una sensación de que los archivos han sido borrados o modificados, pero en realidad permanecen en el disco. Todos los discos se configuran automáticamente para que los reproductores siempre lean la última capa grabada y no las anteriores.
Obviamente las capas anteriores, aunque aparentemente no aparecen permanecen en el disco y están ocupando espacio en el mismo, esto quiere decir que algún día ya no será posible “regrabarlo”, modificar los archivos que contiene, porque se habrá utilizado toda la capacidad del disco.
A diferencia de los CD-R, los discos CD-RW sí pueden ser borrados, regrabados, o incluso formateados, ya que el software que utilicemos para grabar no creara capas. En el caso de utilizar un CD-RW cuando grabamos o borramos lo hacemos como si se tratara de un disquete o de archivos en nuestro disco duro, por esta razón los discos regrabables tienen una velocidad de grabación menor que los discos grabables (tardan más en terminar de grabarse).
Unidad de CD
La unidad del CD, o también conocida como escritor del CD o lector/reproductor de CD son unidades ópticas capaces de grabar en CD datos, música, vídeo… etc, y leer de estos datos, audio, música…etc.
Etiquetación
Están apareciendo distintas tecnologias para etiquetar los CD, como Lightscribe y Labelflash por ejemplo.
También existen impresoras de tinta especializadas para hacer una impresión de etiquetas, en discos preparados.
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