Cd e DVD registrabili
Quando i CD divennero popolari per la prima volta negli anni ’80, furono venduti esclusivamente come compact disc audio di sola lettura (CD-DA, quelli da cui si poteva ascoltare la musica ma non registrarci sopra). Non passò molto tempo prima che le aziende di computer si rendessero conto di poter usare i CD per distribuire software (programmi) molto a buon mercato, e i normali utenti di computer videro presto che i CD sarebbero stati ancora meglio se si fosse potuto scrivere musica e dati su di essi oltre che leggere da essi.È così che vennero sviluppati i CD registrabili (CD-R), ma l’ostacolo era che potevano essere scritti solo una volta; non si potevano cancellare e riutilizzare. abbastanza presto, però, i geni del computer svilupparono CD riscrivibili (CD-RW) che si potevano cancellare e riscrivere un numero qualsiasi di volte.
Foto: Un masterizzatore/scrittore CD/DVD ha una testina di lettura/scrittura laser molto più sofisticata di un normale lettore CD/DVD. A seconda del tipo di lettore, la testina di lettura/scrittura deve essere in grado di leggere CD e DVD ordinari, dischi registrabili e dischi riscrivibili, quindi deve essere in grado di effettuare diverse operazioni di lettura e scrittura.
Come funziona un CD registrabile (CD-R)?
In teoria, se tu volessi fare dei normali CD a casa tua, avresti bisogno di installare un’enorme e costosa macchina per la stampa dei CD.Fortunatamente, non c’è bisogno di fare questo – e questo perché i CD registrabili (CD-R) funzionano in un modo completamente diverso. Questa volta, non ci sono punti e terre impressi sulla plastica. Invece, tra il policarbonato protettivo e l’alluminio riflettente, c’è uno strato di colorante. Normalmente il colorante è traslucido: la luce del laser che entra nel disco da un lettore CD lo attraverserà direttamente, colpirà l’alluminio riflettente e rimbalzerà di nuovo verso il basso.
Fin qui tutto bene, ma come facciamo a memorizzare informazioni su un compact disc come questo? Un CD-Rwriter ha un laser più potente del normale, che genera calore quando colpisce il disco, “bruciando” il colorante e creando una piccola macchia nera.Successivamente, quando un lettore di CD punta il suo laser su quella macchia, la luce viene completamente assorbita e non riflette. Questo indica che lo zero (“0”) è memorizzato sul disco in quel punto. Nei punti in cui il colorante non è bruciato, la luce laser riflette nuovamente, indicando che sul disco è memorizzato un “1”. Vedi dove sta andando questo? Creando aree di punti “bruciati”, e altri posti dove il colorante è lasciato solo, uno scrittore di CD-R crea un modello di zeri e uno binari che possono essere usati per memorizzare informazioni. Sfortunatamente, una volta che il colorante è “bruciato” è trasformato in modo permanente: non è possibile cambiarlo di nuovo. E questo è il motivo per cui si può scrivere un disco CD-R solo una volta.Giusto per inciso, dovremmo notare che, sebbene i masterizzatori CD siano ampiamente indicati come bruciatori di CD, in realtà non bruciano le cose (bruciandole con l’ossigeno): usano semplicemente un laser per cambiare il colorante sensibile alla luce.
Illustrazione: Con un CD-R, le informazioni binarie sono memorizzate come aree “bruciate” (0) e aree non bruciate (1) nello strato di colorante interposto tra il policarbonato protettivo e l’alluminio riflettente.
Come funziona un CD riscrivibile (CD-RW)?
Diciamo che hai il compito di sviluppare un tipo di compact disc che può essere scritto o cancellato più e più volte. Chiaramente non potete usare nessuno dei metodi che abbiamo discusso finora (il metodo delle buche e delle isole dei CD audio di sola lettura o il metodo “bruciato” usato nei CD-R). Ciò di cui avete davvero bisogno è un CD fatto da una sostanza che può essere facilmente convertita avanti e indietro tra due forme diverse, in modo da poter essere usata per memorizzare un modello di zeri e uno, poi cancellata e usata per memorizzare un modello diverso in seguito, se necessario. Alcuni materiali solidi sono più complessi di questo: i loro atomi (o molecole) possono essere disposti in due o più fasi solide chiamate wayscalled. (Il carbonio solido, per esempio, può esistere in molte fasi diverse che includono grafite e diamante). Invece di avere uno strato di colorante, un CD-RW ha uno strato di lega metallica che può esistere in due diverse forme solide e cambiare avanti e indietro tra esse. Si chiama materiale a cambiamento di fase o a cambiamento di fase. A volte è cristallino, con i suoi atomi/molecole disposti in modo ordinato, quindi è traslucido e la luce può passare direttamente attraverso di esso; altre volte, i suoi atomi/molecole sono mescolati in una forma molto più casuale e disordinata chiamata solido anamorfico, che è opaco e blocca la luce. Quando un laser CD-RW colpisce questo materiale, cambia minuscole aree di esso avanti e indietro tra la forma cristallina e quella amorfa. Quando crea un’area cristallina, rende parte del CD riflettente e scrive effettivamente un uno (“1”); quando crea un’area amorfa, rende il CD non riflettente e scrive uno zero (“0”).Poiché questo processo può essere ripetuto un numero qualsiasi di volte, puoi scrivere e riscrivere un CD-RW praticamente tutte le volte che vuoi!
Illustrazione: Con un CD-RW, le informazioni binarie sono memorizzate come aree di lega metallica che sono cristalline o amorfe. Le aree cristalline hanno una struttura regolare che lascia passare la luce fino all’area di alluminio e la riflette di nuovo verso il basso, memorizzando così i numeri uno. Le aree amorfe hanno una struttura casuale che disperde la luce laser in arrivo, in modo che non possa riflettersi, memorizzando così gli zeri. Un CD-rewriter può cambiare la lega metallica sul CD da una forma all’altra e viceversa, ecco perché questo tipo di disco può essere cancellato e riscritto molte volte.
Altri tipi di CD
I CD erano originariamente usati solo per memorizzare musica. Ogni disco poteva immagazzinare 74 minuti di suono stereo, più che sufficienti per un tipico disco LP. Durante gli anni ’90, la tecnologia CD divenne popolare anche per memorizzare programmi per computer, giochi e altre informazioni. Anche il sistema PhotoCD della Kodak (un modo di memorizzare fino a 100 foto su un compact disc) fu lanciato negli anni ’90.
La forma originale di CD per computer era chiamata CD-ROM (CD-Read Only Memory), perché la maggior parte dei computer poteva solo leggere informazioni da essi (e non memorizzare alcuna informazione). In quei giorni, avevi bisogno di un’apparecchiatura separata chiamata “masterizzatore” per scrivere i tuoi CD, che erano spesso chiamati WORM (Write Once Read Many). Ora è più comune che i computer abbiano unità CD-R o CD/RW per masterizzare i propri CD, anche se la maggior parte dei nuovi computer hanno invece unità DVD.
La differenza tra CD e DVD è la quantità di informazioni che possono memorizzare. Un CD può contenere 650 megabyte (milioni di caratteri) di dati, mentre un DVD può contenere almeno 4,7 gigabyte (migliaia di megabyte), che è circa sette volte di più. Siccome i DVD hanno le stesse dimensioni dei CD, e stanno immagazzinando sette volte più informazioni, gli zeri e gli uno (o buchi e terre) su un DVD devono essere corrispondentemente più piccoli di quelli su un CD. Gli ultimi dischi ottici usano una tecnologia chiamata Blu-ray per immagazzinare sei volte più dati dei DVD o 40 volte più dei CD (vedi il box in basso per una spiegazione completa).
Foto: I CD ci hanno introdotto alla musica digitale, ma ora sono stati sostituiti dai lettori MP3 e dai download digitali. Perché? Guarda quanto è difficile tenere in mano una dozzina di CD. Anche un lettore MP3 Apple iPod da 20 GB può contenere qualcosa come 400-500 CD di musica senza battere ciglio, e sta nel taschino della camicia! Detto questo, una traccia musicale su CD suonerà sempre meglio dell’equivalente MP3, per ragioni che spieghiamo nel nostro articolo sui lettori MP3 e la musica digitale.
Più su quegli zeri e quegli uno
È bello e facile spiegare i CD dicendo che i buchi corrispondono agli zeri e le terre agli uno, ma non è proprio vero.L’informazione su un CD è codificata in un modo molto più sottile che usa complesse e intelligenti tecniche di codifica dei dati, tra cui la modulazione otto-quattordici (EFM) e la codifica NRZI (non-return to zero inverted). Questo suona estremamente tecnico, ma non è troppo difficile da capire. EFM significa essenzialmente solo convertire brevi schemi di dati in altri più lunghi (paradossalmente) per memorizzarli in modo più efficiente con meno rischi di errore. NRZI significa che invece di leggere singole terre e buche, il laser cerca i cambiamenti tra una buca e una terra, o lunghe stringhe di buche e terre, e li converte in uno e zero. Così, per esempio, se legge una lunga buca e improvvisamente incontra una terra, questa viene interpretata come un uno. Se legge una terra e improvvisamente incontra una buca, anche questo viene interpretato come un uno. D’altra parte, aree immutabili di terra o buca sono entrambe interpretate come zeri.
Artwork: Come le buche e le terre codificano gli zero e gli uno sulla superficie di un CD. La transizione da buca a terra, o da terra a buca, codifica un uno; una lunghezza di buca o terra ininterrotta codifica uno zero.
Perché usare questo tipo di tecniche invece del semplice metodo “buca uguale a zero, terra uguale a uno” che ho descritto sopra? Utilizza lo spazio del disco in modo più efficiente (così possiamo impacchettare più dati su un disco), evita la necessità di pit o land molto corti o lunghi, e minimizza l’importanza dei bit che si perdono a causa di graffi o sporco (così aiuta a correggere gli errori). A meno che non stiate costruendo il vostro lettore CD o non stiate scimmiottando la comunicazione dei dati, non avete davvero bisogno di sapere precisamente come i vostri dati sono memorizzati su un CD o DVD, quindi se volete pensare che i pit siano degli zeri e i land uno, questa è un’approssimazione perfettamente buona di ciò che accade e tutto ciò che la maggior parte di noi vuole sapere. (Per molti più dettagli, guardate la sezione sulla codifica dei dati in The Compact Disc Handbook di Ken C. Pohlmann, da pagina 74 in poi.)
Chi ha inventato i CD?
La tecnologia dietro i CD fu inventata alla fine degli anni ’60 da James T. Russell (1931-). Un appassionato di musica, ha cercato un sistema di registrazione del suono che riproducesse la musica più esattamente dei dischi LP e dei nastri a cassetta. Ha brevettato il primo sistema di registrazione ottica del suono nel 1970, perfezionandolo negli anni successivi. I CD audio fecero finalmente il loro debutto commerciale in Europa nel 1982, lanciati dalle corporazioni elettroniche Sony e Philips, e apparvero negli Stati Uniti l’anno seguente. I CD-ROM divennero popolari negli anni ’90, quando editori come Encyclopedia Britannica, Broderbund e Dorling Kindersley pubblicarono popolari enciclopedie “multimediali” contenenti testo scritto, suono, immagini, animazioni e video. I CD-ROM sono meno popolari oggi, grazie al World Wide Web (WWW), che rende più facile pubblicare e aggiornare le informazioni istantaneamente e collegare insieme pagine da molte fonti diverse.