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Disco óptico

La superficie inferior de un disco compacto de 12 cm ( CD-R ), que muestra la iridiscencia característica . La lente óptica de una unidad de disco compacto Un disco óptico es ...

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La superficie inferior de un disco compacto  de 12 cm ( CD-R ), que muestra la iridiscencia característica .
La lente óptica de una unidad de disco compacto

Un disco óptico es un objeto plano, generalmente con forma de disco , que almacena información en forma de variaciones físicas en su superficie, las cuales pueden leerse mediante un haz de luz. Los discos ópticos pueden ser reflectivos, donde la fuente de luz y el detector se encuentran en la misma cara del disco, o transmisivos, donde la luz atraviesa el disco para ser detectada en la otra cara. Pueden contener información analógica o digital , o una combinación de ambas. Sus principales usos son la distribución de soportes y datos electrónicos , y el almacenamiento de archivos .

Diseño y tecnología

El material de codificación se sitúa sobre un sustrato más grueso (generalmente policarbonato ) que constituye la mayor parte del disco y forma una capa que reduce el desenfoque por polvo. El patrón de codificación sigue una trayectoria espiral continua que cubre toda la superficie del disco y se extiende desde la pista más interna hasta la más externa.

Los datos se almacenan en el disco mediante un láser o una máquina de grabado , y se puede acceder a ellos cuando la ruta de datos se ilumina con un diodo láser en una unidad de disco óptico que hace girar el disco a velocidades de entre 200 y 4000 RPM o más, dependiendo del tipo de unidad, el formato del disco y la distancia del cabezal de lectura al centro del disco (las pistas exteriores se leen a una velocidad de datos mayor debido a velocidades lineales más altas a las mismas velocidades angulares ).

La mayoría de los discos ópticos presentan una iridiscencia característica como resultado de la red de difracción formada por sus surcos. [ 1 ] [ 2 ] Este lado del disco contiene los datos reales y normalmente está recubierto con un material transparente, generalmente laca .

La cara posterior de un disco óptico suele tener una etiqueta impresa, a veces de papel, pero a menudo impresa o estampada directamente sobre el disco. A diferencia del disquete de 3 1/2 pulgadas , la mayoría de los discos ópticos no tienen una carcasa protectora integrada y, por lo tanto, son susceptibles a problemas de transferencia de datos debido a arañazos, huellas dactilares y otros factores ambientales. Los discos Blu-ray cuentan con un recubrimiento llamado durabis que mitiga estos problemas.

Los discos ópticos se han ofrecido con diámetros entre 7,6 y 30 cm (3,0 y 11,8 pulgadas) , siendo 12 cm (4,7 pulgadas) el tamaño dominante a partir de 1997. [ 3 ] El área de programa , que contiene los datos, suele comenzar a 25 milímetros del punto central. [ 4 ] Un disco típico tiene un grosor de aproximadamente 1,2 mm (0,047 pulgadas) , mientras que el paso de pista (distancia desde el centro de una pista al centro de la siguiente) varía de 1,6 μm (para CD) a 320 nm (para discos Blu-ray ).      

Tipos de grabación

Un disco óptico está diseñado para admitir uno de tres tipos de grabación: solo lectura (como CD y CD-ROM ), grabable (de escritura única, como CD-R ) o regrabable (regrabable, como CD-RW ). Los discos ópticos de escritura única suelen tener una capa de grabación de tinte orgánico (también puede ser un tinte azoico ( ftalocianina ) , utilizado principalmente por Verbatim , o un tinte de oxonol, utilizado por Fujifilm [ 5 ] ) entre el sustrato y la capa reflectante. Los discos regrabables suelen contener una capa de grabación de aleación compuesta de un material de cambio de fase , más a menudo AgInSbTe , una aleación de plata , indio , antimonio y telurio . [ 6 ] Los colorantes azoicos se introdujeron en 1996 y la ftalocianina no comenzó a usarse ampliamente hasta 2002. El tipo de colorante y el material utilizado en la capa reflectante de un disco óptico se pueden determinar haciendo pasar luz a través del disco, ya que las diferentes combinaciones de colorantes y materiales tienen diferentes colores.

Los discos grabables Blu-ray no suelen utilizar una capa de grabación con tinte orgánico, sino una capa inorgánica. Los que sí la utilizan se conocen como discos LTH (Low-to-High) y pueden fabricarse en las líneas de producción de CD y DVD existentes, pero su calidad es inferior a la de los discos grabables Blu-ray tradicionales.

Sistemas de archivos

Los sistemas de archivos creados específicamente para discos ópticos son ISO9660 y el formato de disco universal (UDF).

El estándar ISO9660 se puede ampliar mediante la extensión Joliet para almacenar nombres de archivo más largos que los que permite el estándar ISO9660 estándar. La extensión Rock Ridge permite almacenar nombres de archivo aún más largos y permisos de archivo al estilo Unix/Linux, pero no es reconocida por Windows ni por reproductores de DVD ni dispositivos similares que puedan leer discos de datos.

Para garantizar la compatibilidad entre plataformas , varios sistemas de archivos pueden coexistir en un mismo disco y hacer referencia a los mismos archivos. [ 7 ] [ 8 ]

Uso

Los discos ópticos se utilizan principalmente para la preservación digital , el almacenamiento de música (especialmente para su uso en reproductores de CD ), vídeo (como para su uso en reproductores de Blu-ray ) o datos y programas para ordenadores personales (PC), así como para la distribución de copias físicas de datos, debido a su menor precio unitario en comparación con otros tipos de soportes. La Optical Storage Technology Association (OSTA) promovió formatos estandarizados de almacenamiento óptico .

Las bibliotecas y los archivos aplican procedimientos de preservación de soportes ópticos para garantizar su continua usabilidad en la unidad de disco óptico del ordenador o en el reproductor de discos correspondiente.

Las operaciones de archivos de dispositivos de almacenamiento masivo tradicionales, como unidades flash , tarjetas de memoria y discos duros, se pueden simular utilizando un sistema de archivos UDF en vivo.

Para la copia de seguridad y la transferencia física de datos informáticos, los discos ópticos como los CD y DVD están siendo reemplazados gradualmente por dispositivos de estado sólido más rápidos y pequeños, especialmente las unidades flash USB . [ 9 ] Se espera que esta tendencia continúe a medida que las unidades flash USB sigan aumentando su capacidad y disminuyendo su precio.

Además, la música, las películas, los juegos, el software y los programas de televisión comprados, compartidos o transmitidos por Internet han reducido significativamente la cantidad de CD de audio, DVD de vídeo y discos Blu-ray vendidos anualmente. Sin embargo, algunos todavía prefieren y compran CD de audio y Blu-ray como una forma de apoyar sus obras favoritas y obtener algo tangible a cambio, y también porque los CD de audio (junto con los discos de vinilo y las cintas de casete ) contienen audio sin comprimir sin los artefactos introducidos por algoritmos de compresión con pérdida como MP3 , y los Blu-ray ofrecen mejor calidad de imagen y sonido que los medios de transmisión, sin artefactos de compresión visibles, debido a tasas de bits más altas y más espacio de almacenamiento disponible. [ 10 ] Sin embargo, los Blu-ray a veces se pueden descargar por torrent a través de Internet, pero el torrent puede no ser una opción para algunos, debido a las restricciones impuestas por los proveedores de servicios de Internet por motivos legales o de derechos de autor, bajas velocidades de descarga o no tener suficiente espacio de almacenamiento disponible, ya que el contenido puede pesar hasta varias decenas de gigabytes. Los Blu-ray pueden ser la única opción para quienes buscan jugar a juegos de gran tamaño sin tener que descargarlos a través de una conexión a internet inestable o lenta, razón por la cual todavía (a fecha de 2020) son ampliamente utilizados por consolas de videojuegos como la PlayStation 4 y la Xbox One X. A fecha de 2020, es poco común que los juegos de PC estén disponibles en formato físico como el Blu-ray.

Los discos ópticos se almacenan normalmente en estuches especiales , a veces llamados cajas de joyas . Los discos no deben tener pegatinas ni almacenarse junto con papel; el papel debe retirarse de la caja de joyas antes de guardarlos. Los discos deben manipularse por los bordes para evitar rayarlos, con el pulgar en el borde interior del disco. La norma ISO 18938:2014 trata sobre las mejores técnicas de manipulación de discos ópticos. La limpieza de los discos ópticos nunca debe realizarse con movimientos circulares, para evitar la formación de círculos concéntricos. Una limpieza inadecuada puede rayar el disco. Los discos grabables no deben exponerse a la luz durante periodos prolongados. Los discos ópticos deben almacenarse en condiciones secas y frescas para aumentar su vida útil, con temperaturas entre -10 y 23  °C, sin superar nunca los 32  °C, y con una humedad que nunca baje del 10 %, recomendándose un almacenamiento con una humedad del 20 al 50 % sin fluctuaciones superiores a ±10 %. [ 11 ]

Durabilidad

Los discos ópticos no son vulnerables al agua.

Si bien los discos ópticos son más duraderos que los formatos anteriores de almacenamiento de datos y audio, son susceptibles a sufrir daños ambientales y por el uso diario si no se manipulan correctamente.

Los discos ópticos no son propensos a fallos catastróficos incontrolables , como caídas de cabezales , sobretensiones o exposición al agua, como ocurre con los discos duros y el almacenamiento flash , ya que los controladores de almacenamiento de las unidades ópticas no están vinculados a los propios discos ópticos, como sucede con los controladores de los discos duros y la memoria flash . Además, un disco suele poder recuperarse de una unidad óptica defectuosa introduciendo una aguja sin filo en el orificio de expulsión de emergencia, y no presenta ningún punto de entrada inmediata de agua ni circuitos integrados.

Seguridad

Dado que el soporte en sí solo se accede mediante un rayo láser y no posee circuitos de control internos, no puede contener hardware malicioso de la misma manera que los llamados " dientes de goma" o "asesinos USB" . Al igual que cualquier soporte de almacenamiento de datos, los discos ópticos pueden contener datos maliciosos y son capaces de contener y propagar malware , como ocurrió en el caso del escándalo del rootkit de protección anticopia de Sony BMG en 2005, donde Sony hizo un uso indebido de los discos precargándolos con malware. [ 12 ]

Muchos tipos de discos ópticos se fabrican en serie o se finalizan para escribir una sola vez en muchos dispositivos de almacenamiento y, por lo tanto, no serían eficaces para propagar gusanos informáticos diseñados para propagarse copiándose a sí mismos en medios ópticos, ya que los datos en esos discos no se pueden modificar una vez grabados o escritos. Sin embargo, las tecnologías de discos regrabables (como CD-RW ) pueden propagar este tipo de malware. [ 13 ]

Historia

Un disco óptico analógico anterior grabado en 1935 para Lichttonorgel (órgano de muestreo).
Lichttonorgel y sistema de disco óptico

El primer uso histórico registrado de un disco óptico fue en 1884 cuando Alexander Graham Bell , Chichester Bell y Charles Sumner Tainter grabaron sonido en un disco de vidrio usando un haz de luz. [ 14 ]

Optophonie es un ejemplo muy temprano (1931) de un dispositivo de grabación que utiliza luz tanto para grabar como para reproducir señales de sonido en una fotografía transparente. [ 15 ]

En 1935 existía un sistema de disco óptico analógico primitivo, utilizado en el órgano de muestreo Lichttonorgel de Welte . [ 16 ]

Un disco óptico analógico primitivo utilizado para la grabación de vídeo fue inventado por David Paul Gregg en 1958 [ 17 ] y patentado en EE. UU. en 1961 y 1969. Esta forma de disco óptico fue una versión muy temprana del DVD ( patente estadounidense 3,430,966 ). Es de especial interés que la patente estadounidense 4,893,297 , presentada en 1989 y concedida en 1990, generara ingresos por regalías para DVA de Pioneer Corporation hasta 2007, abarcando entonces los sistemas de CD, DVD y Blu-ray. A principios de la década de 1960, Music Corporation of America compró las patentes de Gregg y su empresa, Gauss Electrophysics.

Se atribuye al inventor estadounidense James T. Russell la invención del primer sistema para grabar una señal digital en una lámina óptica transparente iluminada desde atrás por una lámpara halógena de alta potencia. La solicitud de patente de Russell se presentó por primera vez en 1966 y se le concedió la patente en 1970. Tras un litigio, Sony y Philips obtuvieron licencias de las patentes de Russell (que entonces pertenecían a la empresa canadiense Optical Recording Corp.) en la década de 1980. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Tanto el disco de Gregg como el de Russell son soportes flexibles que se leen en modo transparente, lo que impone serios inconvenientes. Posteriormente se desarrollaron cuatro generaciones de unidades ópticas, entre las que se incluyen Laserdisc (1969), WORM (1979), Compact Discs (1984), DVD (1995), Blu-ray (2005) y HD-DVD (2006). Actualmente se están desarrollando más formatos.

Primera generación

En sus inicios, los discos ópticos eran soportes de solo lectura utilizados para almacenar vídeo analógico con calidad de emisión, y posteriormente, contenido digital como música o software. El formato LaserDisc almacenaba señales de vídeo analógicas para la distribución de vídeo doméstico , pero su popularidad comercial se vio superada por el formato de videocasete VHS , principalmente debido a su elevado coste y a la imposibilidad de regrabar. Otros formatos de disco de primera generación fueron diseñados únicamente para almacenar datos digitales y, en un principio, no eran aptos para su uso como soporte de vídeo digital .

La mayoría de los discos de primera generación contaban con un cabezal de lectura láser infrarrojo . El tamaño mínimo del punto láser es proporcional a la longitud de onda del láser, por lo que esta última limita la cantidad de información que se puede almacenar en un área física determinada del disco. El rango infrarrojo se encuentra más allá del extremo de longitud de onda larga del espectro de luz visible, por lo que admite menor densidad que la luz visible de longitud de onda más corta. Un ejemplo de capacidad de almacenamiento de datos de alta densidad, lograda con un láser infrarrojo, son los 700  MB de datos netos de usuario para un  disco compacto de 12 cm.

Otros factores que afectan la densidad de almacenamiento de datos incluyen: la existencia de múltiples capas de datos en el disco, el método de rotación ( velocidad lineal constante (CLV), velocidad angular constante (CAV) o CAV zonificada), la composición de las zonas planas y las cavidades, y la cantidad de margen sin usar en el centro y el borde del disco.

Sony y Philips desarrollaron la primera generación de CD a mediados de la década de 1980 con las especificaciones completas para estos dispositivos. Con la ayuda de este tipo de tecnología, se explotó al máximo la posibilidad de representar la señal analógica en señal digital. Para ello, se tomaron muestras de 16 bits de la señal analógica a una velocidad de 44 100 muestras por segundo . Esta frecuencia de muestreo se basó en la frecuencia de Nyquist de 40 000 muestras por segundo, necesaria para capturar el rango de frecuencia audible hasta 20  kHz sin aliasing, con una tolerancia adicional para permitir el uso de prefiltros de audio analógicos imperfectos para eliminar cualquier frecuencia más alta. [ 21 ] La primera versión del estándar permitía hasta 74 minutos de música o 650  MB de almacenamiento de datos.

Tipos de discos ópticos de solo lectura:

Laserdisc

En los Países Bajos , en 1969, el físico de investigación de Philips , Pieter Kramer, inventó un videodisco óptico en modo reflectivo con una capa protectora que se leía mediante un haz láser enfocado (patente estadounidense 5,068,846 , presentada en 1972 y concedida en 1991). El formato físico de Kramer se utiliza en todos los discos ópticos.

En 1975, Philips y MCA comenzaron a colaborar, y en 1978, con un retraso comercial considerable, presentaron su tan esperado Laserdisc en Atlanta . MCA suministró los discos y Philips los reproductores. Sin embargo, la presentación fue un fracaso comercial y la cooperación llegó a su fin.

En Japón y Estados Unidos, Pioneer tuvo éxito con el Laserdisc hasta la llegada del DVD. En 1979, Philips y Sony , en consorcio, desarrollaron con éxito el disco compacto de audio .

CD-ROM

El formato CD-ROM fue desarrollado por Sony y Philips , presentado en 1984, como una extensión del CD de audio digital y adaptado para almacenar cualquier tipo de datos digitales. Ese mismo año, Sony presentó un formato de almacenamiento de datos LaserDisc , con una mayor capacidad de 3,28  GB. [ 22 ]

Tipos de discos ópticos grabables

Accionamiento magnetoóptico

Los discos magnetoópticos son soportes borrables, que pueden escribirse y leerse muchas veces; estos soportes y unidades fueron introducidos por primera vez a finales de 1987 y principios de 1988 por Sharp , MCI , Sony y otros, todos utilizando la interfaz SCSI. La capacidad variaba desde 512 MB en  soportes de 130 mm hasta 160 MB en  soportes de 90 mm. [ 23 ] Para 1998, había más de 50 modelos ofrecidos por 12 proveedores con soportes de 86 y 130  mm de diámetro y capacidades de hasta 2600 MB, casi todos utilizando la interfaz SCSI. [ 24 ]

Motor de gusano

En 1979, Exxon STAR Systems en Pasadena, California, construyó una unidad WORM controlada por computadora que utilizaba recubrimientos de película delgada de telurio y selenio en un disco de vidrio de 12 pulgadas de diámetro. El sistema de grabación utilizaba luz azul a 457  nm para grabar y luz roja a 632,8  nm para leer. STAR Systems fue adquirida por Storage Technology Corporation (STC) en 1981 y se trasladó a Boulder, Colorado. El desarrollo de la tecnología WORM continuó utilizando sustratos de aluminio de 14 pulgadas de diámetro. Las pruebas beta de las unidades de disco, originalmente denominadas Laser Storage Drive 2000 (LSD-2000), tuvieron un éxito moderado. Muchos de los discos se enviaron a RCA Laboratories (ahora David Sarnoff Research Center) para ser utilizados en los esfuerzos de archivo de la Biblioteca del Congreso. Los discos de STC utilizaban un cartucho sellado con una ventana óptica para protección ( patente estadounidense 4,542,495 ).

Segunda generación

Los discos ópticos de segunda generación se utilizaban para almacenar grandes cantidades de datos, incluyendo vídeo digital con calidad de emisión. Estos discos suelen leerse con un láser de luz visible (normalmente rojo); la menor longitud de onda y la mayor apertura numérica [ 25 ] permiten un haz de luz más estrecho, lo que posibilita la creación de surcos y relieves más pequeños en el disco. En el formato DVD, esto permite  un almacenamiento de 4,7 GB en un disco estándar de 12  cm, de una sola cara y una sola capa; alternativamente, soportes más pequeños, como el formato DataPlay , pueden tener una capacidad comparable a la del disco compacto estándar de 12  cm. [ 26 ]

DVD-ROM

En 1995, un consorcio de fabricantes (Sony, Philips, Toshiba , Panasonic ) desarrolló la segunda generación del disco óptico, el DVD . [ 27 ] El disco DVD apareció después de que el CD-ROM se hubiera generalizado en la sociedad.

Tercera generación

Los discos ópticos de tercera generación se utilizan para distribuir vídeo y videojuegos de alta definición y admiten mayores capacidades de almacenamiento de datos, logradas con láseres de luz visible de longitud de onda corta y mayores aperturas numéricas. Blu-ray Disc y HD DVD utilizan láseres azul-violeta y óptica de enfoque de mayor apertura, para su uso con discos con surcos y superficies más pequeños, por lo tanto, mayor capacidad de almacenamiento de datos por capa. [ 25 ] En la práctica, la capacidad efectiva de presentación multimedia se mejora con códecs de compresión de datos de vídeo mejorados como H.264/MPEG-4 AVC y VC-1 .

Anunciado pero no publicado:

Blu-ray y HD-DVD

La tercera generación de discos ópticos se desarrolló entre 2000 y 2006 y se presentó como Blu-ray Disc. Las primeras películas en Blu-ray Discs se lanzaron en junio de 2006. [ 31 ] Blu-ray finalmente se impuso en la guerra de formatos de discos ópticos de alta definición sobre un formato competidor, el HD DVD . Un disco Blu-ray estándar puede almacenar aproximadamente 25  GB de datos, un DVD aproximadamente 4,7  GB y un CD aproximadamente 700  MB.

Comparación de diversos soportes de almacenamiento óptico

Cuarta generación

Los siguientes formatos van más allá de los discos de tercera generación actuales y tienen el potencial de almacenar más de un terabyte (1 TB ) de datos y al menos algunos están destinados al almacenamiento de datos en frío en centros de datos : [ 32 ]

Anunciado pero abandonado:

Anunciado pero no publicado:

En 2004, se inició el desarrollo del Disco Holográfico Versátil (HVD), que prometía almacenar varios terabytes de datos por disco. Sin embargo, el desarrollo se estancó a finales de la década de 2000 por falta de financiación.

En 2006, se informó que investigadores japoneses desarrollaron láseres de rayos ultravioleta con una longitud de onda de 210 nanómetros, lo que permitiría una mayor densidad de bits que los discos Blu-ray. [ 33 ] Hasta 2022, no se han reportado novedades sobre ese proyecto.

Descripción general de los tipos ópticos

Notas

  1. ↑ Prototipos y valores teóricos.
  2. ↑ Años desde el inicio (conocido) del desarrollo hasta el final de las ventas o el desarrollo.

Discos ópticos grabables y escribibles

En el mercado existen numerosos formatos de dispositivos de grabación óptica directa a disco , todos ellos basados ​​en el uso de un láser para modificar la reflectividad del soporte de grabación digital y así replicar los efectos de las hendiduras y surcos que se crean al prensar un disco óptico comercial. Formatos como el CD-R y el DVD-R son de escritura única y lectura múltiple, mientras que el CD-RW y el DVD-RW son regrabables, de forma similar a un disco duro de grabación magnética (HDD).

Las tecnologías de almacenamiento varían; por ejemplo, los discos M-DISC utilizan una capa similar a la roca para retener los datos durante más tiempo que los soportes grabables convencionales. Si bien son compatibles en modo de solo lectura con las unidades de DVD y Blu-ray existentes, los discos M-DISC solo se pueden grabar utilizando un láser más potente diseñado específicamente para este fin, que está integrado en menos modelos de unidades ópticas.

Escaneo de errores de superficie

Medición de la tasa de errores en un DVD+R. La tasa de errores aún se encuentra dentro de un rango aceptable.

Los soportes ópticos pueden analizarse de forma predictiva para detectar errores y deterioro mucho antes de que los datos se vuelvan ilegibles. [ 36 ] Los formatos ópticos incluyen cierta redundancia para la corrección de errores , que funciona hasta que la cantidad de errores supera un umbral. Una tasa de errores más alta puede indicar un soporte deteriorado o de baja calidad, daños físicos, una superficie sucia o el uso de una unidad óptica defectuosa para la grabación.

El escaneo preciso de errores requiere acceso a la lectura bruta y sin corregir de un disco, lo cual no siempre proporciona la unidad. Por consiguiente, la compatibilidad con esta funcionalidad varía según el fabricante y el modelo de la unidad óptica. En unidades comunes que carecen de esta funcionalidad, aún es posible detectar reducciones inesperadas en la velocidad de lectura como una medida indirecta, aunque mucho menos fiable. [ 37 ]

Los soportes ópticos, como los CD y DVD , pueden escanearse para detectar errores y signos de deterioro mucho antes de que los datos se vuelvan ilegibles. Estos formatos incluyen mecanismos de corrección de errores integrados , que funcionan añadiendo datos redundantes. Sin embargo, una vez que la tasa de errores supera el umbral de corrección, el soporte se vuelve vulnerable a fallar. Una alta tasa de errores puede indicar deterioro físico, fabricación deficiente, contaminación superficial o datos grabados por una unidad óptica defectuosa.

Existen varias herramientas especializadas para realizar análisis de errores en soportes ópticos. Entre los programas más populares se encuentran Nero DiscSpeed , K-Probe , Opti Drive Control (anteriormente conocido como CD Speed ​​2000) y DVD Info Pro para Windows . Para usuarios multiplataforma, QPxTool permite monitorizar y mantener la integridad de los soportes ópticos. Cada una de estas herramientas permite un análisis detallado de las tasas de error y las condiciones que afectan a los discos ópticos.

Tipos de error

Hay diferentes tipos de mediciones de errores, incluyendo los llamados errores "C1" , " C2 " y "CU" en CD , y "errores PI/PO (paridad interna/externa)" y los más críticos "fallos PI/PO" en DVD . Las mediciones de errores más finas en CD compatibles con muy pocas unidades ópticas se denominan E11 , E21 , E31 , E21 , E22 , E32 .

"CU" y "POF" representan errores irrecuperables en CD y DVD de datos respectivamente, lo que implica pérdida de datos , y pueden ser el resultado de demasiados errores menores consecutivos. [ 38 ]

Debido a la menor eficacia de la corrección de errores en los CD de audio ( estándar Red Book ) y los CD de vídeo ( estándar White Book ), los errores C2 ya provocan pérdida de datos. Sin embargo, incluso con errores C2, el daño es prácticamente imperceptible.

Los discos Blu-ray utilizan los denominados parámetros de error LDC ( códigos de larga distancia ) y BIS ( subcódigos de indicación de ráfaga ). Según el desarrollador del software Opti Drive Control , un disco puede considerarse en buen estado con una tasa de error LDC inferior a 13 y una tasa de error BIS inferior a 15. [ 39 ]

Fabricación de discos ópticos

Los discos ópticos se fabrican mediante replicación. Este proceso se puede utilizar con todo tipo de discos. Los discos grabables contienen información vital pregrabada, como el fabricante, el tipo de disco, las velocidades máximas de lectura y escritura, etc. Para la replicación, se requiere una sala limpia con luz amarilla para proteger la fotorresina fotosensible y evitar que el polvo dañe los datos del disco.

Para la replicación se utiliza un patrón de vidrio. Este patrón se coloca en una máquina que lo limpia exhaustivamente con un cepillo giratorio y agua desionizada, preparándolo para el siguiente paso. En el siguiente paso, un analizador de superficie verifica la limpieza del patrón antes de aplicar la fotorresina.

La fotorresina se hornea para solidificarla. A continuación, durante el proceso de exposición, el disco maestro se coloca en una plataforma giratoria donde un láser expone selectivamente la fotorresina a la luz. Simultáneamente, se aplica un revelador y agua desionizada al disco para eliminar la fotorresina expuesta. Este proceso da forma a los surcos y relieves que representan los datos en el disco.

A continuación, se aplica una fina capa de metal al molde original, creando un negativo con sus relieves y hendiduras. Este negativo se retira del molde y se recubre con una fina capa de plástico. El plástico protege el recubrimiento mientras una prensa perfora el centro del disco y elimina el material sobrante.

El negativo ahora es un punzón, una parte del molde que se utilizará para la replicación. Se coloca en un lado del molde con la cara de datos, que contiene las hendiduras y las superficies planas, hacia afuera. Esto se realiza dentro de una máquina de moldeo por inyección. Luego, la máquina cierra el molde e inyecta policarbonato en la cavidad formada por las paredes del molde, lo que da forma al disco con los datos impresos.

El policarbonato fundido rellena los huecos o espacios entre las zonas del negativo, adquiriendo su forma al solidificarse. Este paso es algo similar al prensado de discos .

El disco de policarbonato se enfría rápidamente y se retira de inmediato de la máquina, antes de formar otro disco. A continuación, el disco se metaliza y se recubre con una fina capa reflectante de aluminio. El aluminio rellena el espacio que antes ocupaba el negativo.

A continuación, se aplica una capa de barniz para proteger el recubrimiento de aluminio y proporcionar una superficie apta para la impresión. El barniz se aplica cerca del centro del disco, que luego se hace girar para distribuirlo uniformemente sobre su superficie. El barniz se endurece mediante luz ultravioleta. Finalmente, los discos se serigrafían o se les aplica una etiqueta. [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]

Los discos grabables añaden una capa de tinte, y los discos regrabables añaden una capa de aleación de cambio de fase, que está protegida por capas dieléctricas (aislantes eléctricas) superior e inferior. Las capas pueden ser pulverizadas. La capa adicional se encuentra entre los surcos y la capa reflectante del disco. Los surcos se hacen en los discos grabables en lugar de los pozos y llanuras tradicionales que se encuentran en los discos replicados, y ambos pueden hacerse en el mismo proceso de exposición. [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] En los DVD , se llevan a cabo los mismos procesos que en los CD, pero en un disco más delgado. El disco más delgado se une luego a un segundo disco, igualmente delgado pero en blanco, usando un adhesivo líquido ópticamente transparente curable por UV , formando un disco DVD. [ 48 ] [ 5 ] [ 49 ] [ 50 ] Esto deja los datos en el centro del disco, lo cual es necesario para que los DVD alcancen su capacidad de almacenamiento. En discos multicapa, se utilizan recubrimientos semirreflectantes en lugar de reflectantes para todas las capas excepto la última, que es la más profunda y utiliza un recubrimiento reflectante tradicional. [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]

Los DVD de doble capa se fabrican de forma ligeramente diferente. Tras la metalización (con una capa metálica más fina para permitir el paso de la luz), se aplican resinas de transferencia de base y de surcos en el centro del disco, las cuales se precuran. A continuación, el disco se prensa de nuevo con un molde diferente, y las resinas se curan completamente con luz ultravioleta antes de separarlas del molde. Posteriormente, el disco recibe otra capa de metalización más gruesa y se adhiere al disco virgen mediante pegamento LOCA. Los discos DVD-R DL y DVD+R DL reciben una capa de tinte tras el curado, pero antes de la metalización. Los discos CD-R, DVD-R y DVD+R reciben la capa de tinte tras el prensado, pero antes de la metalización. Los discos CD-RW, DVD-RW y DVD+RW reciben una capa de aleación metálica intercalada entre dos capas dieléctricas. El HD-DVD se fabrica de la misma manera que el DVD. En los soportes grabables y regrabables, la mayor parte del molde está compuesta por surcos, no por surcos ni hendiduras. Los surcos contienen una frecuencia de oscilación que se utiliza para localizar la posición del láser de lectura o escritura en el disco. Los DVD utilizan pre-hendiduras en su lugar, con una oscilación de frecuencia constante. [ 44 ]

Blu-ray

Los discos Blu-ray HTL ( de tipo alto a bajo ) se fabrican de manera diferente. Primero, se utiliza una oblea de silicio en lugar de un máster de vidrio. [ 54 ] La oblea se procesa de la misma manera que un máster de vidrio.

A continuación, la oblea se somete a un proceso de galvanoplastia para formar un punzón de níquel de 300 micras de espesor, que se despega de la oblea. El punzón se monta sobre un molde dentro de una prensa o máquina de estampado.

Los discos de policarbonato se moldean de forma similar a los discos DVD y CD. Si los discos que se producen son BD-R o BD-RE, el molde está equipado con un estampador que imprime un patrón de surcos en los discos, en lugar de las hendiduras y relieves que se encuentran en los discos BD-ROM.

Después del enfriamiento, se aplica una capa de aleación de plata de 35 nanómetros de espesor al disco mediante pulverización catódica . [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] Luego, la segunda capa se hace aplicando resinas de transferencia de base y de pozo al disco, y se precuran en su centro.

Tras la aplicación y el precurado, el disco se prensa o graba en relieve con un troquel y las resinas se curan inmediatamente con luz ultravioleta intensa, antes de separar el disco del troquel. El troquel contiene los datos que se transferirán al disco. Este proceso se conoce como grabado en relieve y consiste en grabar los datos en el disco, sustituyendo el proceso de prensado utilizado en la primera capa. También se utiliza para discos DVD multicapa.

A continuación, se deposita una capa de aleación de plata de 30 nanómetros de espesor sobre el disco mediante pulverización catódica, y el proceso se repite tantas veces como sea necesario. Cada repetición crea una nueva capa de datos. (Se aplican de nuevo las resinas, se precuran, se estampan (con datos o surcos) y se curan, se deposita la aleación de plata mediante pulverización catódica, y así sucesivamente).

Los discos BD-R y BD-RE reciben (mediante pulverización catódica) una aleación metálica (capa de grabación) (que se encuentra entre dos capas dieléctricas, también pulverizadas, en el caso de los BD-RE), antes de recibir la capa de metalización de 30 nanómetros (aleación de plata, aluminio u oro), que también se pulveriza catódicamente. Alternativamente, la aleación de plata puede aplicarse antes de la capa de grabación. Las aleaciones de plata se utilizan habitualmente en Blu-rays, y el aluminio en CD y DVD. El oro se utiliza en algunos CD y DVD de archivo , ya que es más inerte químicamente y resistente a la corrosión que el aluminio, que se corroe formando óxido de aluminio , que se puede observar en el deterioro del disco como manchas o puntos transparentes en el disco, que impiden su lectura, puesto que la luz láser lo atraviesa en lugar de reflejarse de vuelta al conjunto de lectura láser. Normalmente, el aluminio no se corroe, ya que tiene una fina capa de óxido que se forma al entrar en contacto con el oxígeno. En este caso, puede corroerse debido a su delgadez.

Luego, se aplica la capa de cubierta de 98 micras de espesor utilizando un adhesivo líquido ópticamente transparente curable con UV, y también se aplica una capa dura de 2 micras de espesor (como Durabis ) y se cura utilizando luz UV. En el último paso, se aplica una capa barrera de nitruro de silicio de 10 nanómetros de espesor al lado de la etiqueta del disco para protegerlo contra la humedad. [ 45 ] [ 55 ] [ 58 ] [ 59 ] Los Blu-rays tienen sus datos muy cerca de la superficie de lectura del disco, lo cual es necesario para que los Blu-rays alcancen su capacidad.

Los discos en grandes cantidades pueden replicarse o duplicarse. En la replicación, se utiliza el proceso explicado anteriormente para fabricar los discos, mientras que en la duplicación, los discos CD-R, DVD-R o BD-R se graban y finalizan para evitar grabaciones posteriores y permitir una mayor compatibilidad. [ 60 ] (Véase Autoría de discos ópticos ). El equipo también es diferente: la replicación se lleva a cabo mediante maquinaria totalmente automatizada diseñada específicamente para este fin, cuyo coste asciende a cientos de miles de dólares estadounidenses en el mercado de segunda mano, [ 61 ] mientras que la duplicación puede automatizarse (utilizando lo que se conoce como autocargador [ 62 ] ) o realizarse manualmente, y solo requiere una pequeña duplicadora de sobremesa. [ 63 ]

Presupuesto

Véase también

Notas

Referencias

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