CD, CD de audio y CD-ROMJunio 2014Sony y Philips inventaron el Disco Compacto en 1981 para que fuera un dispositivo dealmacenamiento de audio compacto de alta calidad y que permitiera, a su vez, el acceso directoa las pistas de sonido digital. Se lanz oficialmente en octubre de 1982. En 1984, lasespecificaciones del disco compacto se extendieron (con la publicacin del Libro Amarillo paraque se pudieran almacenar datos digitales.

Geometra del CDUn CD (Disco Compacto) es un disco ptico de 12 cm de dimetro y 1,2 mm de espesor (stepuede variar entre 1,1 y 1,5) para almacenar informacin digital: hasta 650 MB de datosinformticos (lo que equivale aproximadamente a 300.000 pginas escritas) o 74 minutos dedatos de audio. Posee un orificio circular de 15 mm de dimetro que permite centrarlocorrectamente en el reproductor de CD.

La estructura de un CDEl CD est hecho de un sustrato plstico (policarbonato) y una capa metlica fina reflectante(oro de 24 kilates o una aleacin de plata). La capa reflectante se halla recubierta por unaterminacin acrlica con proteccin contra rayos UV, creando de esta manera una superficie quefavorece la proteccin de los datos. Por ltimo, si se lo desea, puede agregarse una ltima capaque permite la impresin de datos del otro lado del CD.

La capa reflectante contiene pequeos baches. De esta manera, cuando el lser atraviesa elsustrato de policarbonato, la luz se refleja en la superficie reflectante. Sin embargo, lo quepermite que se codifique la informacin es el acercamiento del lser a un bache. Esta informacin se almacena en 22188 pistas grabadas en distintas canaletas (aunque enrealidad es una sola pista que se acerca en espiral hacia el centro).

Los CD adquiridos en los distintos comercios ya vienen impresos, es decir que los baches yahan sido creados mediante una inyeccin de plstico dentro de un molde que contiene a su vezel diseo deseado revertido. A continuacin se aplica la capa metlica al sustrato depolicarbonato y se procede a cubrirlo con una capa protectora. Por el contrario, los CD en blanco (CD-R) poseen una capa adicional (ubicada entre el sustratoy la capa metlica) con un tinte que puede ser marcado (o "quemado") por un lser de altapotencia (10 veces ms potente que el que se usa para leerlos). La capa con el tinte es laencargada de absorber o reflejar el haz de luz emitido por el lser.

Los tintes utilizados con ms frecuencia son los siguientes:Cianina de color azul, de parece verde cuando la capa metlica se hace con oroTalocianina de color verde claro, de apariencia dorada cuando la capa metlica se hacecon oroAzo de color azul oscuro

Teniendo en cuenta que la informacin no se almacena como hoyos sino como marcascoloreadas, se le agrega una canaleta previa en el disco en blanco afn de ayudar a lagrabadora a seguir el camino trazado en espiral, de tal modo, que no resulta necesaria lapresencia de mecanismos de alta precisin en las grabadoras de CD. Adems, esta canaletaprevia sigue una onda sinusoidal llamada oscilacin, que posee una amplitud de +/-0,03 m (30nm) y una frecuencia de 22,05 kHz. La oscilacin permite a su vez informar a la grabadora lavelocidad a la que puede grabar. Esta informacin se denomina ATIP (Tiempo absoluto encanaleta previa).

FuncionamientoEl cabezal de lectura se compone de un lser (Amplificacin de luz por emisin estimulada deradiacin) que emite un haz de luz y una celda fotoelctrica cuya funcin es la de capturar el hazreflejado. Los reproductores de CD utilizan un lser infrarrojo (que posee una longitud de ondade 780 nm), ya que es compacto y asequible. Una lente situada a proximidad del CD enfoca elhaz del lser hacia los hoyos.

Un espejo semi-reflectante permite que la luz reflejada alcance la celda fotoelctrica, como loexplica el siguiente diagrama:

Un brazo desplaza el espejo permitiendo que el cabezal de lectura pueda acceder a todo el CD-ROM. Un CD tiene dos modos de funcionamiento bsicos:

Lectura a velocidad constante lineal (o CLV). Se trata del modo de funcionamiento de lasprimeras unidades de CD-ROM, que se basaban en el funcionamiento de losreproductores de CD de audio e incluso de los platos giratorios antiguos. Cuando un discogira, las canaletas se acercan al centro de manera ms lenta que las canaletas del bordeexterior, de modo tal que la velocidad de lectura (y por lo tanto la velocidad a la que gira eldisco) se ajusta en base a la posicin radial del cabezal de lectura. En este proceso, ladensidad de la informacin es la misma en todo el disco, por lo que se produce unaumento en la capacidad. Los reproductores de CD de audio tienen una velocidad linealentre 1,2 y 1,4 m/s.La lectura a una velocidad angular constante (CAV) consiste en ajustar la densidad dela informacin de acuerdo a la ubicacin de los datos afn de lograr que la velocidad derotacin sea la misma en cada punto del disco. Esto significa que la densidad de lainformacin ser ms baja en el borde del disco y mayor cerca del centro. La velocidad delectura de la unidad de CD-ROM corresponda originalmente a la velocidad de unreproductor de CD de audio, es decir una velocidad de 150 kB/s. Esta velocidad se adoptcomo referencia y se denomin 1x. Las generaciones posteriores de unidades de CD-ROM se han caracterizado por tener mltiplos de este valor. La siguiente tabla muestra lavelocidad de lectura por cada mltiplo de 1x:

Velocidad de lectura Tiempo de respuesta1x 150 kB/s 400 a 600 ms2x 300 s 200 a 400 ms3x 450 s 180 a 240 ms4x 600 s 150 a 220 ms6x 900 s 140 a 200 ms8x 1200 s 120 a 180 ms10x 1500 s 100 a 160 ms

12x 1800 s 90 a 150 ms16x 2400 s 80 a 120 ms20x 3000 s 75 a 100 ms24x 3600 s 70 a 90 ms32x 4500 s 70 a 90 ms40x 6000 s 60 a 80 ms52x 7800 s 60 a 80 ms

Codificacin de la informacinLa pista fsica tiene baches de de 0,168 m de profundidad y 0,67 m de ancho, con longitudvariable. Los "anillos" en el espiral se hallan separados por una distancia de 1,6 m. Ladenominacin hoyos se utiliza para hacer referencia a las depresiones en la canaleta y lasmesetas constituyen justamente los espacios existentes entre ellos.

El lser que se utiliza para leer el CD posee una longitud de onda de 780 nm cuando sedesplaza por aire. Como el ndice de refraccin del policarbonato es de 1,55, la longitud de ondadel lser en el policarbonato equivale a 780/1,55 = 503 nm = 0,5 m. Teniendo en cuenta que la profundidad de la canaleta es un cuarto de la longitud de onda delhaz del lser, la onda de luz reflejada por un hoyo se desplaza de vuelta la mitad de la longitud(125% de longitud para llegar al disco y lo mismo para volver) de la onda reflejada en la meseta. De esta manera, cada vez que el lser alcanza el nivel de una canaleta con hoyos, la onda y sureflejo se encuentran desfasados por la mitad de la longitud de onda anulndose entre s

(interferencia destructiva), de modo que todo sucede como si la luz nunca se hubiese reflejado.El movimiento de un hoyo a una meseta produce a su vez una cada de la seal, que representaun bit. Es la longitud de la canaleta la que permite almacenar la informacin. El tamao de un bit en unCD ("S") se halla estandarizado y corresponde a la distancia recorrida por el haz de luz en 231,4nanosegundos, o 0,278 m y la velocidad estndar mnima de 1,2 m/s. A partir del estndar EFM (Modulacin de ocho a catorce), que se utiliza para almacenarinformacin en un CD, siempre debe haber al menos dos bits configurados en 0 entre dos bits 1consecutivos y no puede haber ms de 10 bits consecutivos en cero si se pretende evitarerrores. Esta es la razn por la que la longitud de una canaleta (o meseta) resulta mayor o iguala la longitud necesaria para almacenar el valor OO1 (3S 0,833 m) y menor o igual a lalongitud del valor 00000000001 (11S 3,054 m).

EstndaresExisten numerosos estndares que describen la manera en la que debe almacenarse lainformacin en un disco compacto segn el uso que se le dar. Estos estndares estnreferenciados en documentos llamados libros y cada uno tiene un color asignado:

Libro rojo (tambin conocido como Audio de libro rojo): fue desarrollado en el ao 1980por Sony y Philips y describe el formato fsico de un CD y el mtodo de codificacin paraun CD de audio (a veces denominado CD-DA, Disco compacto - Audio digital). Define unafrecuencia de muestra de 44,1 kHz y 16 bits de resolucin (en estreo) para grabar datosde audio.Libro amarillo: se desarroll en el ao 1984 para describir el formato fsico de los CD dedatos (CD-ROM, Disco compacto - Memoria de slo lectura). Incluye dos modos:

CD-ROM Modo 1, utilizado para almacenar datos con correccin de errores (ECC,Cdigo de correccin de errores) y permite evitar la prdida de datos pordegradacin del disco.CD-ROM Modo 2, utilizado para almacenar datos grficos, de video y de audiocomprimidos. Para poder leer este tipo de CD-ROM, una unidad debe ser compatiblecon Modo 2.

Libro verde: las especificaciones fsicas para un CD-I (CD Interactivo de Philips).Libro naranja: formato fsico para CD grabables. Se divide en tres secciones:

Parte I: el formato CD-MO (discos magneto-pticos)Parte II: el formato CD-WO (discos de escritura nica, actualmente llamados CD-R)Parte III: el formato CD-RW (CD Regrabable)

Libro blanco: formato fsico para CD de video (VCD).Libro azul: formato fsico para los CD "Extra" (CD-XA)

Estructura lgicaEl Libro naranja establece que un CD-R, ya sea un CD de audio o bien un CD-ROM, estconstituido por tres reas que forman el rea de informacin:

La zona de entrada (a veces llamada LIA) contiene nicamente informacin que describeel contenido del disco en la tabla de contenidos (TOC). La zona de entrada se extiende apartir de un radio de 23 mm partiendo desde el borde a un radio de 25 mm. Este tamao sevuelve obligatorio debido a la necesidad de almacenar informacin en un mximo de 99pistas aproximadamente. La zona de entrada permite que el reproductor/unidad de CDsiga los hoyos en espiral para sincronizarse con los datos situados en la zona deprograma.La Zona de programa es la seccin del disco que contiene los datos. Comienza a 25 mmdel centro, extendindose a un radio de 58 mm. Puede contener el equivalente a 76minutos de datos de audio. La zona de programa puede a su vez contener hasta 99 pistas(o sesiones), cada una de una duracin mnima de 4 segundos.La Zona de salida (o LOA) no contiene datos (silencio en un CD de audio) y marca lafinalizacin de un CD. Comienza a un radio de 58 mm y debe poseer un ancho mnimo de0,5 mm (de radio). La zona de salida debe, de esta manera, contener al menos 6750sectores o 90 segundos de silencio a la velocidad mnima (1x).

Adems de las zonas descritas anteriormente, un CD-R contiene un PCA (rea de calibrado depotencia) y un PMA (rea de memoria del programa). Juntos constituyen el SUA (rea delusuario del sistema). El PCA puede ser interpretado como un rea de prueba para el lser, para que se pueda calibrarsu potencia segn el tipo de disco que se est leyendo. Esta rea permite que se vendan los CDen blanco, los cuales usan a su vez diferentes tintes y capas de reflexin. Cada vez que se

reajusta, la grabadora reconoce que ha realizado una prueba. De esta manera, se permitenhasta 99 pruebas por disco.

Sistema de archivosEl formato del CD (o ms precisamente el sistema de archivos) describe la manera en que seencuentran almacenados los datos en la zona de programa. El primer sistema de archivos para CD fue el High Sierra Standard. El formato ISO 9660, estandarizado en 1984 por la ISO (Organizacin Internacional deEstndares), retoma el High Sierra Standard para definir la estructura de archivos y carpetas enlos CD-ROM. Se divide en tres niveles:

Nivel 1: Un CD-ROM ISO 9660 de nivel 1 formateado slo puede contener archivos connombres que contengan nicamente letras maysculas (A-Z), dgitos (0-9) y el carcter "_".Juntos, estos caracteres se denominan caracteres d. Los nombres de las carpetas puedencontener un mximo de 8 caracteres d y no pueden tener una profundidad mayor a 8subcarpetas. Adems, la norma ISO 9660 exige que cada archivo sea almacenado en elCD-ROM de forma continua, sin fragmentacin. Se trata del nivel ms restrictivo. Elcumplimiento con el nivel 1 asegura que el disco ser legible en una gran cantidad deplataformas.Nivel 2: El formato ISO 9660 de nivel 2 exige que cada archivo sea almacenado como unflujo contino de bytes, pero en cambio es ms flexible con los nombres de archivos ypermite los caracteres @ - ^ ! $ % & ( ) # ~ y una profundidad de hasta 32 subcarpetas.Nivel 3: El formato ISO 9660 de nivel 3 no restringe los nombres de archivos y carpetas.

Microsoft tambin cre el formato Joliet, una expansin del ISO 9660 que permite utilizarnombres de archivos largos (LFN) de hasta 64 caracteres, que incluyen espacios y caracteresacentuados segn la codificacin Unicode). El formato ISO 9660 Romeo es una opcin de nomenclatura propuesta por Adaptec, por lo tantoindependiente del formato Joliet. Permite almacenar archivos cuyos nombres pueden tenerhasta 128 caracteres, pero no es compatible con la codificacin Unicode. El formato ISO 9660 RockRidge es una extensin de la nominalizacin del ISO 9660 que lohace compatible con sistemas de archivos UNIX. Con el objetivo de compensar las limitaciones del ISO 9660 (que lo hacen inadecuado paradiscos DVD-ROM), Asociacin de Tecnologa de Almacenamiento ptico (OSTA hadesarrollado el formato ISO 13346, conocido como UDF (Formato de disco universal).

Mtodos de escrituraMonosesin: Este mtodo crea una nica sesin en el disco y no permite que se aadandatos nuevos ms adelante.Multisesin: A diferencia del mtodo anterior, ste permite que el CD se escriba variasveces, creando una tabla de contenidos (TOC) de 14 MB para cada una de las sesiones.Multivolumen: Es la grabacin de tipo multisesin considera cada sesin como un

volumen distinto.Track At Once: Este mtodo permite desactivar el lser entre dos pistas, creando de estamanera una pausa de dos segundos entre cada pista de un CD de audio.Disc At Once: A diferencia del mtodo anterior, este mtodo escribe todo el CD a la vez(sin pausas).Escritura de paquetes: Este mtodo permite grabar los datos por paquetes.

Especificaciones tcnicasUna unidad de CD-ROM se define de la siguiente manera:

Velocidad: la velocidad se calcula en relacin a la velocidad de un reproductor de CD deaudio (150 KB/s). Una unidad que puede alcanzar velocidades de 3000 KB/s serconsiderada de 20x (20 veces ms rpido que una unidad de 1x).Tiempo de acceso: representa el tiempo promedio para ir de una parte del CD a otra.Interfaz: ATAPI (IDE) o SCSI

CD, CD audio and CD-ROM CD, Audio CD und CD-ROM CD, CD audio et CD-ROM CD, CDaudio e CD-ROM CD, CD audio e CD-ROMEste documento intitulado CD, CD de audio y CD-ROM de Kioskea (es.kioskea.net) esta puesto a diposicin bajola licencia Creative Commons. Puede copiar, modificar bajo las condiciones puestas por la licencia, siempre que estanota sea visible.