Los CD y DVD grabables
Cuando los CD se popularizaron por primera vez en la década de 1980, se vendían únicamente como discos compactos de audio de sólo lectura (CD-DA, que permitían reproducir música pero no grabar en ellos). No pasó mucho tiempo antes de que las empresas informáticas se dieran cuenta de que podían utilizar los CD para distribuir software (programas) de forma muy barata, y los usuarios normales de ordenadores pronto vieron que los CD serían aún mejores si se pudiera escribir música y datos en ellos, además de leerlos.Así fue como se desarrollaron los CD grabables (CD-R), pero el inconveniente era que sólo se podía escribir en ellos una vez; no se podían borrar y reutilizar.Sin embargo, muy pronto, los genios de la informática desarrollaron los CD regrabables (CD-RW) que se podían borrar y reescribir un número ilimitado de veces.
Foto: Una grabadora/grabadora de CD/DVD tiene un cabezal de lectura/escritura láser mucho más sofisticado que un reproductor de CD/DVD normal. Dependiendo del tipo de reproductor, el cabezal de lectura/escritura tiene que ser capaz de leer CD y DVD ordinarios, discos grabables y discos regrabables, por lo que realmente tiene que ser capaz de varias operaciones de lectura y escritura bastante diferentes.
¿Cómo funciona un CD grabable (CD-R)?
En teoría, si quisieras fabricar CDs normales en tu propia casa, tendrías que instalar una enorme y costosa máquina de impresión de CDs.Afortunadamente, no necesitas hacerlo, y eso es porque los CDs grabables (CD-Rs) funcionan de una manera completamente diferente. En esta ocasión, no hay fosas ni tierras impresas en el plástico. En su lugar, entre el policarbonato protector y el aluminio reflectante, hay una capa de tinte. Normalmente, el tinte es translúcido: la luz láser que se dirige hacia el disco desde un reproductor de CD lo atravesará, golpeará el aluminio reflectante y volverá a rebotar directamente hacia abajo.
Hasta aquí todo bien, pero ¿cómo se almacena la información en un disco compacto como éste? Una grabadora de CD tiene un láser de mayor potencia que el normal, que genera calor cuando golpea el disco, «quemando» el colorante y haciendo un pequeño punto negro.Más tarde, cuando un lector de CD apunta su láser a ese punto, la luz es completamente absorbida y no se refleja. Esto indica que en ese punto se ha almacenado un cero («0») en el disco. En los lugares en los que el colorante no se ha quemado, la luz láser vuelve a reflejarse directamente, lo que indica que hay un «1» almacenado en el disco. ¿Ves hacia dónde va esto? Al crear zonas de puntos «quemados» y otros lugares en los que el tinte se queda solo, un grabador de CD-R crea un patrón de ceros y unos binarios que puede utilizarse para almacenar información. Por desgracia, una vez que el colorante se «quema», se transforma permanentemente: no se puede volver a cambiar. Y por eso sólo se puede grabar un disco CD-R una vez.De paso, hay que tener en cuenta que, aunque las grabadoras de CD se conocen como grabadoras de CD, en realidad no queman cosas (las queman con oxígeno): simplemente utilizan un láser para cambiar el tinte sensible a la luz.
Ilustración: En un CD-R, la información binaria se almacena en forma de áreas «quemadas» (0) y áreas no quemadas (1) en la capa de colorante situada entre el policarbonato protector y el aluminio reflectante.
¿Cómo funciona un CD regrabable (CD-RW)?
Digamos que se le encarga la tarea de desarrollar un tipo de disco compacto en el que se pueda escribir o borrar una y otra vez. Está claro que no puede utilizar ninguno de los métodos que hemos discutido hasta ahora (el método de las fosas y las tierras de los CD de audio de sólo lectura o el método de «quemado» y tinte utilizado en los CD-R). Lo que realmente se necesita es un CD fabricado con una sustancia que pueda convertirse fácilmente en dos formas diferentes, de modo que pueda utilizarse para almacenar un patrón de ceros y unos, y luego borrarse y utilizarse para almacenar un patrón diferente más adelante si es necesario.
La mayoría de nosotros aprendimos en la escuela que los átomos (o moléculas) de los sólidos, los líquidos y los gases se organizan en diferentes posiciones, y que los átomos de los sólidos están fuertemente unidos. Algunos materiales sólidos son más complejos que esto: sus átomos (o moléculas) pueden disponerse de dos o más formas diferentes, llamadas fases sólidas. (El carbono sólido, por ejemplo, puede existir en varias fases diferentes que incluyen el grafito y el diamante). Eso es justo lo que necesitamos para hacer un disco CD-RW.
En lugar de tener una capa de colorante, un CD-RW tiene una capa de aleación metálica que puede existir en dos formas sólidas diferentes y cambiar entre ellas. Se trata de un material de cambio de fase. A veces es cristalino, con sus átomos/moléculas dispuestos de forma ordenada, por lo que es translúcido y la luz puede pasar directamente a través de él; otras veces, sus átomos/moléculas están mezclados en una forma mucho más aleatoria y desordenada llamada sólido anamorfo, que es opaco y bloquea la luz. Cuando un láser de CD-RW golpea este material, cambia pequeñas áreas de él entre las formas cristalina y amorfa. Cuando crea una zona cristalina, hace que parte del CD sea reflectante y escribe un uno («1»); cuando crea una zona amorfa, hace que el CD no sea reflectante y escribe un cero («0»).Dado que este proceso puede repetirse cualquier número de veces, se puede escribir y reescribir un CD-RW tantas veces como se quiera.
Ilustración: En un CD-RW, la información binaria se almacena como áreas de aleación metálica que son cristalinas o amorfas. Las áreas cristalinas tienen una estructura regular que permite que la luz pase a través del área de aluminio y se refleje de nuevo hacia abajo, almacenando así unos. Las áreas amorfas tienen una estructura aleatoria que dispersa la luz láser entrante, por lo que no puede reflejarse de nuevo, almacenando así ceros. Una grabadora de CD puede cambiar la aleación metálica del CD de una forma a otra y viceversa, por lo que este tipo de disco puede borrarse y reescribirse muchas veces.
Otros tipos de CD
Los CD se utilizaban originalmente sólo para almacenar música. Cada disco podía almacenar 74 minutos de sonido estéreo, más que suficiente para un disco LP típico. En la década de 1990, la tecnología de los CD también se hizo popular para almacenar programas informáticos, juegos y otra información. El sistema PhotoCD de Kodak (una forma de almacenar hasta 100 fotos en un disco compacto), también se lanzó en la década de 1990.
La forma original de CD para ordenadores se llamaba CD-ROM (CD-Read Only Memory), porque la mayoría de los ordenadores sólo podían leer información de ellos (y no almacenar ninguna información en ellos). En aquella época, se necesitaba un equipo aparte, llamado «grabadora», para grabar los propios CD, que a menudo se llamaban WORM (Write Once Read Many). Ahora es más común que los ordenadores tengan unidades de CD-R o CD/RW para grabar sus propios CD, aunque la mayoría de los ordenadores nuevos tienen ahora unidades de DVD.
La diferencia entre los CD y los DVD es la cantidad de información que pueden almacenar. Un CD puede contener 650 megabytes (millones de caracteres) de datos, mientras que un DVD puede contener al menos 4,7 gigabytes (miles de megabytes), es decir, aproximadamente siete veces más. Dado que los DVD tienen el mismo tamaño que los CD y almacenan siete veces más información, los ceros y los unos (o los pozos y las tierras) de un DVD tienen que ser proporcionalmente más pequeños que los de un CD. Los últimos discos ópticos utilizan una tecnología llamada Blu-ray para almacenar seis veces más datos que los DVD o 40 veces más que los CD (véase el recuadro inferior para una explicación completa).
Foto: Los CD nos introdujeron en la música digital, pero ahora están siendo desbancados por los reproductores de MP3 y las descargas digitales. ¿Por qué? Fíjese en lo difícil que es sostener una docena de CDs en la mano. Incluso un reproductor MP3 Apple iPod de 20 GB puede contener entre 400 y 500 CDs de música sin ni siquiera pestañear, ¡y cabe en el bolsillo de la camisa! Dicho esto, una pista musical en CD siempre sonará mejor que su equivalente en MP3, por las razones que explicamos en nuestro artículo sobre reproductores de MP3 y música digital.
Más sobre esos ceros y unos
Es bonito y fácil explicar los CDs diciendo que los pozos corresponden a los ceros y las tierras a los unos, pero no es realmente cierto.La información de un CD está codificada de una forma mucho más sutil que utiliza complejas e inteligentes técnicas de codificación de datos, como la modulación de ocho a catorce (EFM) y la codificación sin retorno a cero invertido (NRZI). Suena muy técnico, pero no es tan difícil de entender. EFM significa esencialmente convertir patrones cortos de datos en otros más largos (paradójicamente) para almacenarlos de forma más eficiente con menos riesgo de error. NRZI significa que, en lugar de leer tierras y fosas individuales, el láser busca cambios entre una fosa y una tierra, o largas cadenas de fosas y tierras, y las convierte en unos y ceros. Así, por ejemplo, si lee una fosa larga y de repente se encuentra con un terreno, se interpreta como un uno. Si lee una tierra y de repente se encuentra con una fosa, también se interpreta como un uno. Por otro lado, las áreas invariables de tierra o foso se interpretan ambas como ceros.
Trabajo: Cómo las fosas y las tierras codifican ceros y unos en la superficie de un CD. La transición de foso a tierra, o de tierra a foso, codifica un uno; una longitud de foso o tierra ininterrumpida codifica un cero.
¿Por qué utilizar este tipo de técnicas en lugar del simple método «foso igual a cero, tierra igual a uno» que he descrito anteriormente? Utiliza el espacio del disco de forma más eficiente (por lo que podemos empaquetar más datos en un disco), evita la necesidad de fosas o tierras muy cortas o largas, y minimiza la importancia de los bits que se pierden debido a arañazos o suciedad (por lo que ayuda a corregir contra los errores). A no ser que estés construyendo tu propio reproductor de CD o jugando con la comunicación de datos, no necesitas saber con exactitud cómo se almacenan los datos en un CD o DVD, así que si quieres pensar que los pits son ceros y las tierras uno, es una aproximación perfecta a lo que ocurre y todo lo que nos interesa saber. (Para más detalles, consulte la sección sobre codificación de datos en The Compact Disc Handbook de Ken C. Pohlmann, a partir de la página 74.)
¿Quién inventó los discos compactos?
La tecnología detrás de los discos compactos fue inventada a finales de la década de 1960 por James T. Russell (1931-). Aficionado a la música, buscaba un sistema de grabación de sonido que reprodujera la música con más exactitud que los discos LP y las cintas de casete. En 1970 patentó el primer sistema óptico de grabación de sonido, que perfeccionó en los años siguientes. Los CD de audio hicieron su debut comercial en Europa en 1982, lanzados por las empresas de electrónica Sony y Philips, y aparecieron en Estados Unidos al año siguiente. Los CD-ROM se hicieron populares en la década de 1990, cuando editoriales como Encyclopedia Britannica, Broderbund y DorlingKindersley lanzaron populares enciclopedias «multimedia» que contenían texto escrito, sonido, imágenes, animaciones y vídeos. Hoy en día, los CD-ROM son menos populares gracias a la World Wide Web (WWW), que facilita la publicación y actualización de la información de forma instantánea y permite enlazar páginas de diferentes fuentes.