Cd-uri și DVD-uri inscriptibile
Când CD-urile au devenit populare pentru prima dată în anii 1980, au fost vândute doar ca discuri compacte audio numai pentru citire (CD-DA, cele pe care se putea asculta muzică, dar nu se putea înregistra). Nu a trecut mult timp până când companiile producătoare de computere și-au dat seama că pot folosi CD-urile pentru a distribui software (programe) foarte ieftin, iar utilizatorii obișnuiți de computere și-au dat seama imediat că CD-urile ar fi și mai bune dacă s-ar putea scrie muzică și date pe ele și nu doar citi pe ele.Așa au apărut CD-urile înregistrabile (CD-R), dar problema era că nu se putea scrie decât o singură dată pe ele; nu puteai să le ștergi și să le refolosești.Destul de curând, însă, geniile calculatoarelor au dezvoltat CD-uri rescriptibile (CD-RW) pe care puteai să le ștergi și să le rescrii de nenumărate ori.
Foto: Un inscriptor/ inscriptor de CD/DVD are un cap de citire/scriere cu laser mult mai sofisticat decât un CD/DVD player obișnuit. În funcție de tipul de player, capul de citire/scriere trebuie să fie capabil să citească CD-uri și DVD-uri obișnuite, discuri inscriptibile și discuri rescriptibile – deci trebuie să fie într-adevăr capabil de mai multe operațiuni de citire și scriere destul de diferite.
Cum funcționează un CD inscriptibil (CD-R)?
În teorie, dacă ați dori să produceți CD-uri obișnuite în propria casă, ar trebui să instalați o mașină imensă și costisitoare de presare a CD-urilor.Din fericire, nu este nevoie să faceți acest lucru – și asta pentru că CD-urile înregistrabile (CD-R) funcționează într-un mod complet diferit. De data aceasta, nu există noits și terenuri imprimate pe plastic. În schimb, între policarbonatul protector și aluminiul reflectorizant, există un strat de colorant. În mod normal, colorantul este translucid: lumina laser care intră pe disc de la un CDplayer va trece direct prin el, va lovi aluminiul reflectorizant și va sări direct în jos din nou.
Până aici totul este bine, dar cum stocăm informațiile pe un astfel de compact disc? Un CD-Rwriter are un laser de o putere mai mare decât în mod normal, care generează căldură atunci când lovește discul, „arzând” colorantul și făcând o mică pată neagră.Mai târziu, când un cititor de CD-uri își îndreaptă laserul spre acea pată, lumina este complet absorbită și nu se reflectă înapoi. Acest lucru indică faptul că un zero („0”) este stocat pe disc în acel punct. În locurile în care colorantul nu este ars, lumina laserului se reflectă din nou direct înapoi, ceea ce indică faptul că un „1” este stocat pe disc. Vedeți unde se ajunge? Prin crearea unor zone de puncte „arse” și a altor locuri în care colorantul a rămas singur, un inscripționer de CD-R creează un model de zerouri și unu binare care pot fi folosite pentru a stoca informații. Din nefericire, odată ce colorantul este „ars”, acesta este transformat permanent: nu mai poate fi schimbat la loc. Și acesta este motivul pentru care un disc CD-R poate fi inscripționat o singură dată.În treacăt fie spus, ar trebui să menționăm că, deși inscriptoarele de CD-uri sunt denumite pe scară largă inscriptoare de CD-uri, ele nu ard de fapt lucrurile (le ard cu oxigen): ele folosesc pur și simplu un laser pentru a schimba colorantul sensibil la lumină.
Ilustrație: La un CD-R, informațiile binare sunt stocate sub formă de zone „arse” (0) și zone nearse (1) în stratul de colorant intercalat între policarbonatul protector și aluminiul reflectorizant.
Cum funcționează un CD rescriptibil (CD-RW)?
Să spunem că sunteți însărcinat cu sarcina de a dezvolta un tip de disc compact pe care să se poată scrie sau șterge la nesfârșit. Este clar că nu puteți folosi niciuna dintre metodele pe care le-am discutat până acum (metoda „pits andlands” de pe CD-urile audio doar pentru citire sau metoda „burned”-colorant folosită la CD-R-uri). Ceea ce vă trebuie cu adevărat este un CD fabricat dintr-o substanță care poate fi ușor convertită între două forme diferite, astfel încât să poată fi folosită pentru a stoca un model de zerouri și unu, apoi să fie ștearsă și folosită pentru a stoca un model diferit mai târziu, dacă este necesar.
Cei mai mulți dintre noi au învățat la școală că atomii (sau moleculele) din solide, lichide și gaze se aranjează în poziții diferite, atomii din solide fiind strâns legați între ei. Unele materiale solide sunt mai complexe decât atât: atomii (sau moleculele) pot fi aranjate în două sau mai multe moduri diferite, numite faze solide. (Carbonul solid, de exemplu, poate exista în mai multe faze diferite care includ grafitul și diamantul). Este exact ceea ce ne trebuie pentru a face un disc CD-RW.
În loc să aibă un strat de colorant, un CD-RW are un strat de aliaj metaliccare poate exista în două forme solide diferite și poate trece de la una la alta. Se numește un material cu schimbare de fază sau cu schimbare de fază. Uneori este cristalin, cu atomii/moleculele sale aranjate în mod ordonat, astfel încât este translucid și lumina poate trece direct prin el; alteori, atomii/moleculele sale sunt amestecate într-o formă mult mai aleatorie și dezordonată, numită solid anamorfoid, care este opacă și blochează lumina. Atunci când un laser CD-RW lovește acest material, acesta schimbă mici zone mici din el, trecând de la forma cristalină la cea amorfă. Când creează o zonă cristalină, face ca o parte a CD-ului să fie reflectorizantă și scrie efectiv un unu („1”); când creează o zonă amorfă, face ca CD-ul să nu fie reflectorizant și scrie un zero („0”).Deoarece acest proces poate fi repetat de orice număr de ori, puteți scrie și rescrie un CD-RW cam de câte ori doriți!
Ilustrație: În cazul unui CD-RW, informațiile binare sunt stocate sub formă de zone de aliaj metalic care sunt fie cristaline, fie amorfe. Zonele cristaline au o structură regulată care lasă lumina să treacă prin zona de aluminiu și să se reflecte din nou în jos, stocând astfel unu. Zonele amorfe au o structură aleatorie care împrăștie lumina laser primită, astfel încât aceasta nu se poate reflecta înapoi, stocându-se astfel zerouri. Un inscriptor de CD-uri poate schimba aliajul metalic de pe CD de la o formă la alta și invers, motiv pentru care acest tip de disc poate fi șters și rescris de mai multe ori.
Alte tipuri de CD-uri
CDCD-urile au fost folosite inițial doar pentru stocarea muzicii. Fiecare disc putea stoca 74 de minute de sunet stereo – mai mult decât suficient pentru un disc LP obișnuit. În anii 1990, tehnologia CD-urilor a devenit populară și pentru stocarea programelor de calculator, a jocurilor și a altor informații. Sistemul PhotoCD de la Kodak (o modalitate de a stoca până la 100 de fotografii pe un compact disc) a fost, de asemenea, lansat în anii 1990.
Forma inițială a CD-urilor pentru calculatoare a fost numită CD-ROM (CD-Read Only Memory), deoarece majoritatea calculatoarelor puteau doar citi informații de pe ele (și nu stoca informații pe ele). În acele zile, era nevoie de un echipament separat numit „burner” pentru a scrie propriile CD-uri, care erau adesea numite WORM (Write Once Read Many). În prezent, este mult mai frecvent ca calculatoarele să fie dotate cu unități CD-R sau CD/RW pentru inscripționarea propriilor CD-uri, deși majoritatea computerelor noi au acum unități DVD.
Diferența dintre CD-uri și DVD-uri constă în cantitatea de informații pe care acestea o pot stoca. Un CD poate conține 650 de megaocteți (milioane de caractere) de date, în timp ce un DVD poate înghesui cel puțin 4,7 gigaocteți (mii de megaocteți) – ceea ce înseamnă de aproximativ șapte ori mai mult. Deoarece DVD-urile au aceeași dimensiune ca și CD-urile și stochează de șapte ori mai multe informații, zerourile și unu (sau gropile și pământurile) de pe un DVD trebuie să fie proporțional mai mici decât cele de pe un CD. Cele mai recente discuri optice folosesc o tehnologie numită Blu-ray pentru a stoca de șase ori mai multe date decât DVD-urile sau de 40 de ori mai multe decât CD-urile (a se vedea caseta din partea de jos pentru o explicație completă).
Foto: CD-urile ne-au introdus în muzica digitală, dar acum sunt depășite de playerele MP3 și de descărcările digitale. De ce? Uitați-vă cât de greu este să țineți în mână doar o duzină de CD-uri. Chiar și un MP3 player Apple iPod de 20 GB poate ține ceva de genul 400-500 de CD-uri de muzică fără să clipească – și încape în buzunarul cămășii! Acestea fiind spuse, o piesă muzicală pe CD va suna întotdeauna mai bine decât echivalentul MP3, din motive pe care le explicăm în articolul nostru despre playerele MP3 și muzica digitală.
Mai multe despre acele zerouri și unu
Este frumos și ușor să explici CD-urile spunând că gropile corespund zerourilor și pământurile unora, dar nu este chiar adevărat.Informațiile de pe un CD sunt codificate într-un mod mult mai subtil, care utilizează tehnici complexe și inteligente de codificare a datelor, inclusiv modulația de la opt la paisprezece (EFM) și codificarea NRZI (non-return to zero inverted). Sună extrem de tehnic, dar nu este prea greu de înțeles. În esență, EFM înseamnă doar convertirea modelelor scurte de date în modele mai lungi (în mod paradoxal) pentru a le stoca mai eficient și cu un risc mai mic de eroare. NRZI înseamnă că, în loc să citească terenuri și gropi individuale, laserul urmărește schimbările dintre o groapă și un teren sau șiruri lungi de gropi și terenuri și le convertește în schimb în unități și zerouri. Astfel, de exemplu, dacă citește o groapă lungă și dintr-o dată dă peste un teren, acesta este interpretat ca un unu. Dacă citește un teren și, deodată, dă peste o groapă, aceasta este, de asemenea, interpretată ca un unu. Pe de altă parte, zonele neschimbătoare de teren sau groapă sunt ambele interpretate ca fiind zerouri.
Artwork: Modul în care gropile și pământurile codifică zerouri și unu pe suprafața unui CD. Tranziția de la groapă la pământ sau de la pământ la groapă codifică un unu; o lungime de groapă sau pământ neîntreruptă codifică un zero.
De ce să folosim acest tip de tehnici în loc de simpla metodă „groapa este egală cu zero, pământul este egal cu unu” pe care am descris-o mai sus? Folosește spațiul de pe disc mai eficient (astfel încât putem împacheta mai multe date pe un disc), evită necesitatea unor gropi sau terenuri foarte scurte sau lungi și minimizează importanța biților care se pierd din cauza zgârieturilor sau a murdăriei (astfel încât ajută la corectarea împotriva erorilor). Cu excepția cazului în care îți construiești propriul CD player sau te joci cu comunicarea de date, nu ai nevoie să știi cu exactitate cum sunt stocate datele pe un CD sau DVD, așa că, dacă vrei să te gândești la faptul că gropile sunt zerouri și pământurile sunt unu, aceasta este o aproximare perfect bună a ceea ce se întâmplă – și este tot ce ne interesează pe cei mai mulți dintre noi să știm. (Pentru mai multe detalii, consultați secțiunea privind codificarea datelor din The Compact Disc Handbook de Ken C. Pohlmann, de la pagina 74 încolo.)
Cine a inventat CD-urile?
Tehnologia din spatele CD-urilor a fost inventată la sfârșitul anilor 1960 de James T. Russell (1931-). Un pasionat pasionat de muzică, el a căutat un sistem de înregistrare a sunetului care să reproducă muzica mai exact decât discurile LP și benzile de casete. El a brevetat primul sistem de înregistrare optică a sunetului în 1970, perfecționându-l în anii care au urmat. CD-urile audio și-au făcut debutul comercial în Europa în 1982, lansate de corporațiile de electronice Sony și Philips, și au apărut în Statele Unite în anul următor. CD-ROM-urile au devenit populare în anii 1990, când editori precum Encyclopedia Britannica, Broderbund și DorlingKindersley au lansat enciclopedii „multimedia” populare care conțin text scris, sunet, imagini, animații și videoclipuri. CD-ROM-urile sunt mai puțin populare astăzi, datorită World Wide Web (WWW), care facilitează publicarea și actualizarea instantanee a informațiilor și conectarea paginilor din numeroase surse diferite.