CDs e DVDs graváveis
Quando os CDs se tornaram populares pela primeira vez nos anos 80, eles eram vendidos puramente como discos compactos de áudio só de leitura (CD-DA,aqueles em que se podia tocar música, mas não gravar). Não demorou muito para que as empresas de computadores percebessem que podiam usar CDs para distribuir software (programas) muito barato, e os usuários comuns de computador perceberam que CDs seriam ainda melhores se você pudesse escrever músicas e dados neles, bem como apenas ler deles.Foi assim que os CDs graváveis (CD-Rs) vieram a ser desenvolvidos, mas o problema era que só podiam ser gravados uma vez; você não podia apagá-los e reutilizá-los. Em breve, porém, o computador desenvolveu CDs regraváveis (CD-RWs) que você podia apagar e reescrever qualquer número de vezes.
Photo: Um gravador/gravador de CD/DVD tem uma cabeça de leitura/gravação a laser muito mais sofisticada do que um leitor de CD/DVD comum. Dependendo do tipo de leitor, a cabeça de leitura/gravação precisa ser capaz de ler CDs e DVDs comuns, discos graváveis e discos regraváveis – então ela realmente precisa ser capaz de várias operações de leitura e gravação bem diferentes.
Como funciona um CD gravável (CD-R)?
Em teoria, se você queria fazer CDs comuns em sua própria casa, você precisaria instalar uma enorme e cara máquina compactadora de CDs. Felizmente, você não precisa fazer isso – e isso porque os CDs graváveis (CD-Rs) funcionam de uma maneira completamente diferente. Desta vez, há nopits e lands impressos em plástico. Em vez disso, entre o policarbonato protetor e o alumínio refletivo, há uma camada de corante. Normalmente a tintura é translúcida: a luz laser que se aproxima do disco a partir de um leitor de CD passa directamente através dele, atinge o alumínio reflector, e volta a saltar directamente para baixo.
Até agora tudo bem, mas como é que armazenamos informação num disco compacto como este? Um gravador de CD-R tem um laser mais potente que o normal, que gera calor quando atinge o disco, “queimando” o corante e fazendo um pequeno ponto negro. Mais tarde, quando um leitor de CD aponta seu laser para esse ponto, a luz é completamente absorvida e não reflete de volta. Isto indica que o zero (“0”) está armazenado no disco naquele ponto. Em lugares onde o cordye não é queimado, a luz laser reflete diretamente para trás novamente, indicando que um “1” está armazenado no disco. Vê para onde isto vai? Nas áreas de “queimado”, e em outros lugares onde o corante é deixado sozinho, um gravador de CD-R cria um padrão de zeros binários e outros que podem ser usados para armazenar informações. Infelizmente, uma vez que o corante é “queimado”, ele é permanentemente transformado: você não pode mudá-lo de volta. E é por isso que você só pode gravar um disco CD-R uma vez. Só de passagem, devemos notar que, embora os gravadores de CD sejam amplamente referidos como gravadores de CD, eles na verdade não queimam coisas (queimá-los com oxigênio): eles simplesmente usam um laser para mudar o corante sensível à luz.
Ilustração: Com um CD-R, a informação binária é armazenada como áreas “queimadas” (0) e áreas não queimadas (1) na camada de corante colada entre o policarbonato protector e o alumínio reflector.
Como funciona um CD regravável (CD-RW)?
Digamos que está encarregado da tarefa de desenvolver um tipo de disco compacto que pode ser gravado ou apagado uma e outra vez. Claramente você não pode usar nenhum dos métodos que discutimos até agora (o método pits andlands de CDs de áudio somente leitura ou o método “burned”-dye usado em CD-Rs). O que você realmente precisa é de um CD feito a partir de uma substância que pode ser convertida entre duas formas diferentes, para que ele possa ser usado para armazenar um padrão de zeros e uns, depois apagado e usado para armazenar um padrão diferente mais tarde, se necessário.
A maioria de nós aprendeu na escola que os átomos (ou moléculas) insólidos, líquidos e gases se organizam em posições diferentes, com átomos em sólidos firmemente travados juntos. Alguns materiais sólidos são mais complexos que isto: os seus átomos (ou moléculas) podem ser dispostos em duas ou mais fases sólidas escalonadas de forma diferente. (Carbono sólido, por exemplo, pode existir fases diferentes invertidas que incluem grafite e diamante). Isso é exatamente o que precisamos para fazer um disco CD-RW.
Em vez de ter uma camada de corante, um CD-RW tem uma camada de liga metálica que pode existir em duas formas sólidas diferentes e mudar de uma forma para a outra entre elas. É chamado de phase-change ou phase-shiftmaterial. Às vezes é cristalino, com seus átomos/moléculas dispostos em formas ordenadas, de modo que é translúcido e a luz pode passar diretamente através dele; outras vezes, seus átomos/moléculas são misturados em uma forma muito mais aleatória e desordenada chamada sólido anamórfico, que é opaco e bloqueia a luz. Quando um laser CD-RW atinge esse material, ele muda pequenas áreas dele para frente e para trás entre as formas cristalina e amorfa. Quando cria uma área cristalina, está fazendo parte do CD reflexivo e escrevendo de forma eficaz (“1”); quando faz uma área amorfa, está tornando o CD não reflexivo e escrevendo um zero (“0”).Como este processo pode ser repetido quantas vezes quiser, você pode gravar e reescrever um CD-RW quantas vezes quiser!
Ilustração: Com um CD-RW, informações binárias são armazenadas como áreas de liga metálica que são cristalinas ou amorfas. As áreas cristalinas têm uma estrutura regular que permite que a luz passe para a área de alumínio e reflita novamente para baixo, armazenando assim as áreas cristalinas. As áreas amorfas têm uma estrutura aleatória que espalha a luz laser recebida, de modo que não pode refletir de volta, armazenando assim zeros. Um gravador de CD pode mudar a liga metálica do CD de uma forma para a outra e vice-versa, razão pela qual este tipo de disco pode ser apagado e reescrito muitas vezes em.
Outros tipos de CD
CDs foram originalmente usados apenas para armazenar música. Cada disco podia armazenar 74 minutos de som estéreo – mais do que o suficiente para um típico LPrecord. Durante os anos 90, a tecnologia de CD também se tornou popular para o armazenamento de programas de computador, jogos e outras informações. O sistema PhotoCD da Kodak (uma forma de armazenar até 100 fotos em um disco compacto), também foi lançado nos anos 90.
A forma original do CD do computador chamava-se CD-ROM (CD-Read Only Memory), porque os mostcomputadores só podiam ler informações deles (e não armazenar nenhuma informação neles). Naqueles dias, você precisava de um equipamento separado chamado “gravador” para escrever seus próprios CDs, que eram frequentemente chamados de WORMs (Write Once Read Many). Agora é mais comum que computadores tenham unidades de CD-R ou CD/RW para gravar seus próprios CDs, embora a maioria dos novos computadores agora tenham unidades de DVD em vez de DVDs.
A diferença entre CDs e DVDs é a quantidade de informação que eles podem armazenar. Um CD pode conter 650 megabytes (milhões de caracteres) de dados, enquanto um DVD pode conter pelo menos 4,7 gigabytes (mil megabytes) – o que é aproximadamente sete vezes mais. Como os DVDs são do mesmo tamanho dos CDs, e estão armazenando sete vezes mais informações, os zeros e os que estão em um DVD têm que ser correspondentemente menores do que aqueles em um CD. Os últimos discos ópticos usam uma tecnologia chamada Blu-rayto para armazenar seis vezes mais dados que os DVDs ou 40 vezes mais que os CDs (veja a caixa na parte inferior para uma explicação completa).
Photo: Os CDs apresentaram-nos a música digital, mas agora estão a ser substituídos por leitores de MP3 e downloads digitais. Porquê? Veja como é difícil segurar apenas uma dúzia de CDs em sua mão. Até um MP3 player Apple iPod de 20 GB pode segurar algo como 400-500 CDs de música sem sequer pestanejar – e cabe no bolso da sua camisa! Dito isto, uma faixa de música em CD soará sempre melhor do que o MP3 equivalente, por razões que explicamos no nosso artigo sobre leitores de MP3 e música digital.
Mais sobre esses zeros e uns
É agradável e fácil explicar CDs dizendo que os pits correspondem a zeros e aterra a uns, mas não é realmente verdade.A informação num CD é codificada de uma forma muito mais subtil que utiliza técnicas complexas e inteligentes de codificação de dados, incluindo a modulação de oito para quatro (EFM) e a codificação sem retorno a zero invertido (NRZI). Isso parece extremamente técnico, mas não é muito difícil de entender. EFM significa essencialmente apenas converter padrões curtos de dados em padrões mais longos (paradoxalmente) para armazená-los de forma mais eficiente com menos risco de erro. NRZI significa que em vez de ler terras e poços individuais, o laser está procurando mudanças entre um poço e uma terra, ou longas cordas de poços e terras, e convertendo-as em uns e zeros em vez disso. Assim, por exemplo, se ele lê um poço longo e de repente se depara com uma terra, isso é interpretado como um. Se lê uma terra e de repente se depara com um poço, isso também é interpretado como um. Por outro lado, áreas imutáveis de terra ou fossa são ambas interpretadas como zeros.
Artwork: Como pits e lands codificam zeros e uns na superfície de um CD. A transição de poço para terra, ou terra para poço, codifica um um; um comprimento de poço ininterrupto ou terra codifica um zero.
Por que usar estes tipos de técnicas em vez do simples método “poço igual a zero, terra igual a um” que descrevi acima? Ele usa o espaço do disco com mais eficiência (para que possamos embalar mais dados em um disco), evita a necessidade de poços ou terrenos muito curtos ou longos, e minimiza a importância de bits que se perdem devido a arranhões ou sujeira (assim ajuda a corrigir contra erros). A menos que você esteja construindo seu próprio CD player ou macaquinho com comunicação de dados, você realmente não precisa saber exatamente como seus dados são armazenados em um CD ou DVD, então se você quiser pensar em pits sendo zeros e lands one, isso é uma aproximação perfeita ao que está acontecendo – e todos nós nos importamos em saber. (Para muito mais detalhes, consulte a secção sobre Codificação de Dados no Manual do Compact Disc, de Ken C. Pohlmann, da página 74 em diante.)
Quem inventou os CDs?
A tecnologia por trás dos CDs foi inventada no final dos anos 60 por James T. Russell (1931-). Um ávido fã de música, ajudado por um sistema de gravação de som que reproduzisse música mais exatamente do que discos LP e fitas cassete. Ele patenteou o primeiro sistema de gravações ópticas de som em 1970, refinando-o ao longo dos anos que se seguiram. Audio CDsfinally fez sua estréia comercial na Europa em 1982, lançada pelas corporações eletrônicas TheSony e Philips, e apareceu nos Estados Unidos no ano seguinte. Os CD-ROMs tornaram-se populares nos anos 90, quando editores como Encyclopedia Britannica, Broderbund e DorlingKindersley lançaram populares enciclopédias “multimídia” contendo texto escrito, som, imagens, animações e vídeos. Os CD-ROMs são hoje menos populares, graças à World Wide Web (WWW), o que torna o iteasier para publicar e atualizar informações instantaneamente e juntar páginas de muitas fontes diferentes.