La grabadora de CD-ROM

4.4 La grabadora de CD-ROM
4.4.1 Principio de funcionamiento
Los CDs comerciales se fabrican por un proceso matricial (a partir de una
matriz), que por estampado conforma la superficie de los discos de poli
carbonato que posteriormente se metalizan con aluminio y se cubren con una
capa protectora, de forma que los datos quedan grabados en forma de
pequeñas superficies reflectoras o no de la luz, conformando de esta forma los
ceros y unos lógicos en el disco que posteriormente leerá la unidad
reproductora en nuestro ordenador. Este procedimiento tiene las ventajas de
ser muy rápido y muy barato.
Evidentemente este proceso no puede realizarse en la grabadora de
nuestro ordenador. Nuestra grabadora utiliza discos vírgenes en los cuales
toda la superficie es inmaculadamente reflexiva, es decir, toda la superficie del
disco refleja la luz. Básicamente lo que debe de hacer nuestra grabadora es
dejar intacta la zona en la que se desea escribir un uno lógico, mientras que si
lo que quiere es escribir un cero, debe alterar la zona correspondiente de la
superficie para que no refleje la luz. Para ello dispone de dos potencias en el
rayo láser de 4 y 11 mW, una menor para la lectura y otra mayor para la
escritura. De esta forma al escribir un cero emite un haz intenso de luz láser
que al incidir sobre el substrato de grabación del disco lo “quema” alcanzando
una temperatura de 250 ºC, consiguiendo de esta forma alterar las propiedades
ópticas de dicha zona. El substrato está formado por una base de poli
carbonato transparente que deja pasar limpiamente la luz del láser. Por una de
las caras del disco se aplica una capa de Phthalocyanina, sustancia que
cambia sus propiedades reflexivas cuando se recalienta por un rayo láser. Por
último se aplica una capa de oro que es fijada al disco mediante una laca
especial que además protege el disco de posibles arañazos. Sobre esta última
capa también se puede aplicar la serigrafía que también ayuda a proteger el
disco de arañazos indeseados. De esta modo conseguimos grabar un disco
virgen de tipo CD-Recordable, pero Evidentemente dado el proceso
destructivo empleado se imposibilita una segunda grabación. A este proceso se
le denomina WORM (Write Once Read Many) una escritura múltiples lecturas.
Para poder grabar y borrar los datos como se hace en las unidades
regrabables se utiliza el principio físico de cambio de fase en un material
policristalino (no destructivo del substrato).
Este sistema es una patente de PANASONIC y es el único dispositivo
óptico con capacidad de sobre escritura utilizando únicamente un láser.
Para poder grabar repetidamente sobre un mismo CD hay que utilizar
discos del tipo CD-ReWritable (CD-RW) compuestos por una aleación de plata,
indio, antimonio y telurio formando una estructura policristalina, de forma, que
al calentarla por encima de su temperatura de fusión, unos 500-700ºC, con un
rayo láser de unos 14 mW de potencia funde el material del substrato entrando
éste en una fase amorfa no cristalina con unas propiedades de reflexión muy
inferiores a las del estado cristalino. Para el borrado de datos, se calienta el
substrato hasta alcanzar una temperatura inferior a la de fusión de unos 200ºC
durante un tiempo determinado, en la cual los cristales vuelven a su estado
cristalino original. El borrado total de un disco dura unos 37 minutos. Para
sobrescribir directamente se combinan las técnicas de escritura y borrado.
El problema de los discos CD-RW es que reflejan menos luz que los CDR,
por lo que sólo las unidades de CD que soportan “MultiRead” (multi-lectura)
pueden leerlos (la mayoría de las unidades modernas soportan este estándar).
Algo parecido ocurre con muchas unidades DVD, que para leer estos discos
necesitan un láser de longitud de onda dual (780 nm (infrarrojo) y 640 nm
(rojo).
4.4.2 Formatos
Los formatos principales para grabación son: UDF, MULTIREAD y RAW.
UDF (Universal Disc Format): Formato de disco universal desarrollado
por Optical Storage Technological Association. Permite grabar datos en discos
de forma incremental, llamado también PACKET WRITING (escritura por
paquetes), por lo que no es necesario grabar todo el contenido del disco de una
vez, sino que podemos dejar la sesión abierta y añadir datos a los ya grabados
en futuras sesiones.
En este sistema al final de cada sesión de grabación se escribe una
VFAT (Tabla de asignación de archivos virtual) en la que indica la colocación
de los ficheros grabados en la sesión actual, junto a la de los ficheros de
sesiones anteriores. Este sistema permite posteriormente borrar ficheros
aislados.
Multiread: Los lectores de CD-ROM compatibles MULTIREAD son
capaces de leer los discos grabados en formato UDF.
Los discos utilizados para regrabar con estas unidades reflejan menos
luz que los CD-ROM y los CD-R, por lo que se necesita que el lector pueda
interpretar correctamente la luz reflejada por la superficie del disco.
RAW: El formato RAW permite extraer pistas de audio de Compact Disc
musicales. Permite ripear (extraer las pistas de audio para comprimirlas a
formato MP3).
4.4.3 Otras grabadoras
Existen grabadoras externas como la de Mitsumi 4820 portable external CDRW
Drive para el bus USB.
DVD
4.4.4 La evolución del CD hacia el DVD
El DVD es la evolución tecnológica del CD. El avance de la tecnología hace
que el estándar del CD se haya quedado anticuado y sustituido por el nuevo
formato DVD. Utilizando la tecnología actual se puede disminuir sensiblemente
el tamaño del espacio asignado a cada unidad de información (PIT) en forma
de micro muescas en el disco, además los nuevos formatos de compresión han
determinado la evolución del CD hacia el DVD. La calidad, tanto de vídeo como
de audio, no tiene comparación con los formatos anteriores.

Ilustración 4.62. Distancia entre marcas de grabación en un CD-ROM y un DVD.
La principal novedad del DVD es que se constituye como el primer
dispositivo de almacenamiento masivo digital verdaderamente apropiado para
vídeo. Su antecesor el Láser Disk o el propio CD tenían serios problemas de
espacio que limitaban las posibilidades de las grabaciones, por ejemplo se
necesitaban como mínimo dos CD de 74 minutos para visualizar una película
entera, y no con la calidad de un DVD actual. Tanto es así que en un principio
las siglas DVD significaban Disco de Vídeo Digital. Pero en realidad el DVD
tiene muchas más posibilidades, ya que se convertirá en el estándar de sonido,
y también de datos. Estas posibilidades hacen candidato al DVD a ser el
dispositivo universal de almacenamiento para todas las aplicaciones. Con estas
perspectivas no tardó mucho en cambiar el significado de sus siglas para
convertirse en Disk Versátile Digital que significa disco versátil digital, o
también hay quien lo traduce como disco universal digital. Actualmente la
interpretación de las siglas depende de la fuente, por ejemplo en el mundo del
cine se le llama videodisco, mientras que las empresas de software insisten en
llamarlo disco versátil digital.
Las ventajas del DVD respecto al CD son la mayor capacidad de datos
(hasta 17GB) y la mayor velocidad de transferencia de datos (1.352 KB/s =>
X1).
Las dimensiones de los datos grabados en el disco son tan pequeñas
que son comparables a la propia longitud de onda de la luz láser. Para
disminuir la longitud de onda de la luz emitida en los lectores se ha sustituido la
luz láser de 780nm utilizada en el CD por una luz láser de 640 nm.
La distancia entre pistas del CDROM es de 1,6 micras mientras que en
el DVD es de 0,74 micras. La longitud de cada dato grabado en un CD-ROM es
de 0,83 micras mientras que en DVD es de 0,4 micras. Siendo la longitud de la
espiral de datos en el DVD de unos 11 Km.
Los DVD son más sensibles a los efectos del polvo o las huellas
dactilares que los CD-ROM por esta rezón su almacenamiento y transporte
debe ser especialmente cuidadoso.
La conexión del cable de datos utilizada por las unidades DVD pueden
ser IDE o SCSI, igual que en el caso de los CD-ROM o los discos duros.
Disponen de una salida de audio analógica, y en algunos casos de una
salida de audio digital (esta es de mayor calidad). Para aprovechar las mejores
características de la salida de audio digital se requiere una tarjeta de sonido
que admita dicha entrada de audio.
Para la carga de los discos utilizan los mismos sistemas que las
unidades CD-ROM. Pueden utilizar el sistema de caddies , bandejas
motorizadas, o el sistema Slot In.
En general, todos los aspectos de instalación y configuración estudiados
en el apartado anterior sobre el CD-ROM son aplicables a los DVD, incluido su
aspecto exterior, por lo que no es raro el confundirlos a primera vista.
4.4.5 Tipos de DVD
Además de un tamaño significativamente menor del espacio asignado a cada
unidad de información, que permite aumentar la densidad de datos en la misma
superficie, los DVD utilizan las técnicas de capas y la posibilidad de escribir en
ambas caras.
De esta forma podemos distinguir 4 tipos de DVD según su número de
capas y caras utilizadas:

Tabla 4-14
Las caras son simplemente los lados de DVD, tiene dos caras, la de
delante y la de detrás.
El término capas se refiere a capas de información en la misma cara.
Puede tener dos capas, se trata de que la capa más externa será
semirreflexiva, permitiendo que parte de la luz láser del lector la atraviese
para llegar a la segunda capa. La segunda capa es totalmente reflexiva y su
principio de funcionamiento es semejante al de un CD-ROM.

Ilustración 4.63. Detalle de las dos capas utilizadas en un DVD.
En realidad podrían fabricarse más capas dentro de una cara, pero por
razones de compatibilidad se han limitado a 2.
El lector suele utilizar dos potencias de láser, una más débil para la capa
más exterior y otra más intensa para la capa más interna. Luego mediante el
enfoque adecuado con una lente holográfica de última generación más precisa
que las utilizadas en los CD y CD-ROM se accede a los datos de la capa
deseada.
4.4.6 Formatos para DVD
4.4.6.1 DVD-ROM
Es el sustituto del CD-ROM. Se utiliza como soporte para la distribución de
programas, y datos informáticos. Su capacidad va desde 4,7 GB hasta 17 GB,
con velocidades de transferencia muy elevadas. Además puede leer CD
musicales, y CD-ROM estándar.
Los lectores antiguos de DVD no pueden leer los CD grabables, ya que
estos utilizan una longitud de onda de 640 nm (rojo) en lugar de los 780 nm
(infrarrojo) que utilizan los CD ROM normales. Los actuales DVD que pueden
leer CD grabables utilizan dos láser, uno para leer los DVD y otro para los CDR
o grabables.
4.4.6.2 DVD-Recordables. DVD-R y +R
Al igual que sucede con los CD-ROM, los DVD también pueden grabarse una o
varias veces según el tipo de DVD utilizado. El más utilizado es el DVDRecordable
(grabable) que admite una única grabación, aunque dicha
grabación pueda ser realizada en varias sesiones.
Actualmente se fabrican dos formatos distintos de DVD Recordables
denominadas DVD-R y DVD+R.
DVD-R: ha sido desarrollada por un grupo de empresas entre las que
destaca la empresa Pioneer con una orientación muy encaminada al
campo del cine y su distribución, por lo que está avalada por DVDForum
que es una asociación de empresas relacionadas con las
tecnologías del cine.
DVD+R: es un formato diseñado por una asociación de empresas
denominadas DVD+RW entre las que se encuentran los principales
fabricantes de electrónica de consumo y ordenadores como Sony,
HP, Philips,…
Ambos formatos mantienen características similares en cuanto a
capacidad y velocidad de transferencia de datos, pero no son compatibles entre
sí, por lo que mantienen una gran rivalidad de mercado intentando, cada una
de ellas, desbancar a la otra y mantener su estándar como el más utilizado. Al
no ser compatibles, podremos encontrar en el mercado unidades DVD, tanto
lectoras como de grabación, con formato +R y –R, aunque en la actualidad, la
mayoría de dispositivos DVD para ordenador implementan los dos formatos,
tanto en grabación como en reproducción. Sin embargo, en el campo de los
lectores y grabadores de DVD para uso doméstico, o utilizan un formato o el
otro, pero no ambos al tiempo.
4.4.6.3 DVD-RAM
Sustituto del DVD-RW. Este formato admite la función de regrabación hasta
100.000 veces. De momento estos discos no se pueden leer en unidades
lectoras de DVD, pero sí en algunas unidades grabadoras o regrabadoras de
DVD que incluyen la posibilidad de grabar también discos DVD-RAM.
Dependiendo del número de caras utilizadas se distinguen los siguientes tipos:
Type I -> doble cara -> 5,2 GB
Type II -> simple cara -> 2,6 GB
Se sigue utilizando la tecnología de cambio de fase para la grabación de
los discos.
Los DVD-RAM se utilizan también en algunos grabadores domésticos de
DVD que, entre otros formatos admitidos, implementa el DVD-RAM para
realizar las pruebas de grabación. Cuando se inserta un DVD-RAM en una
grabadora de DVD, que admite este formato, el sistema trabaja con él como si
de un disco duro se tratara.
4.4.6.4 DVD-ReWritable. DVD-RW y DVD+RW
Creados por las mismas empresas que los DVD-R y DVD+R, respectivamente,
podríamos considerarlos los sustitutos del CD-RW. Este formato admite la
función de regrabación, y no necesita de los láseres más potentes utilizados en
los DVD-/+R y DVD-RAM.
Al igual que sucedía con los DVD-/+R, los formatos DVD-RW y DVD + R
no son compatibles entre sí y tampoco lo son los formatos DVD-RAM y DVD-
/+RW.
4.4.6.5 DVD-Audio
Formato para la industria musical. Este formato admite múltiples técnicas de
sonido. Se consigue una elevada calidad de sonido gracias a la incorporación
de formatos digitales como Dolby AC-3 [con el certificado THX (Tomlinson
Holman Experiment)], MPEG-Audio, o PCM en sus dos formatos DTS (Digital
Theater Systems) Digital Surround y SDDS (Sony Dynamic Digital Sound).
4.4.6.6 DVD-Vídeo
Formato para la industria cinematográfica, destinado al campo doméstico y
futuro sustituto de los vídeos VHS.
La grabación de una película de 2 horas a 25 imágenes por segundo
ocupa 300GB de almacenamiento. Para reducir este tamaño se recurre a la
compresión de las imágenes. La eficacia del sistema de compresión dependerá
del tramado de las imágenes. Cuanto más simple sea una imagen menos
espacio ocupará en el DVD, es decir más eficaz será la compresión aplicada.
Por esta razón la relación entre el espacio requerido y la duración de una
película será un valor relativo, que variará de unas películas a otras, pero a
pesar de esto se puede calcular estadísticamente un valor medio que es el que
se asigna cuando se da un dato como por ejemplo 4,7 GB/33 min.
La reproducción de las películas en DVD requiere por tanto una
descompresión que se puede hacer de 2 formas:
• Por hardware (mediante componentes electrónicos)
• Por software (mediante algoritmos de programación)
La descompresión por hardware se realiza mediante tarjetas
descompresoras MPEG-2 que libera al microprocesador de la mayor parte de
las tareas inherentes a esta descompresión, dejando suficientes recursos para
otras aplicaciones.
La descompresión por software requiere que todas las tareas inherentes
a la descompresión las realice el microprocesador. Sólo los microprocesadores
más potentes son capaces de realizar la descompresión con la suficiente
velocidad para que la reproducción no se vea afectada por el retardo en el
tiempo de descompresión.
Las películas grabadas en DVD permiten:
• El formato 4:3 utilizados en TV y el formato panorámico 16:9 utilizado en
el cine.
• 8 doblajes diferentes.
• 32 canales para subtítulos.
• Sonido de alta calidad como el Dolby AC-3 muestreado a 48 KB/s
compatible con el sistema Dolby Prologic que es el sistema surround
estándar que se utiliza en las películas de Cine.
• Multi-ángulo que permite la visión de una escena desde distintos
ángulos.
• Comentarios del Director en las escenas más importantes.
• La división en capítulos para el avance y retroceso digital.
• Y en general la inserción de actividades multimedia de entretenimiento,
didácticas, etc., a las que se puede acceder desde diversas tomas de la
película.
El sistema de grabación de sonido en las películas de cine está
compuesto por dos canales frontales de música (derecho e izquierdo), un canal
central para los diálogos, dos canales traseros para efectos especiales
(derecho e izquierdo), y un canal para frecuencias bajas (graves). Esta calidad
de sonido es la que se disfruta habitualmente en una sala de cine. El sistema
Dolby AC-3 une todos estos canales y los reduce a dos. Para recuperar y
separar los canales originales es necesario disponer de un equipo de música
que tenga el decodificador Dolby AC-3 al que se enviará la salida de audio del
lector DVD.
4.4.6.7 Tamaño
Señalar también que existen dos tamaños para los discos: 8cm y 12 cm y 1,2
mm de espesor. Los de 8cm prácticamente no se utilizan.
4.4.6.8 Velocidad de transferencia
La velocidad estándar para una unidad DVD 1x es de 1,38MB/s, por lo que
parte de un valor casi 10 veces superior al de los CD-ROM originales. Para
indicar velocidades superiores los fabricantes han optado por utilizar la misma
forma de múltiplos que en los CD-ROM, y la misma nomenclatura 2x, 4x, 8x ….
Para calcular la velocidad indicada por la unidad de DVD se multiplica el factor
indicado por el valor 1,38MB/s correspondiente al de simple velocidad.
4.4.6.9 Conclusión
Existe una diversidad de formatos no compatibles entre sí que desconcierta y
confunde a los usuarios. La razón de esto es que el DVD está aún en sus
inicios, y además debe satisfacer a todas los sectores afectados. Por ejemplo
las empresas del mundo cinematográfico demandan sistemas antipirateo
eficaces, mientras que las empresas de software no quieren oír hablar de este
tema.
En cuanto a las unidades regrabables, como se ha visto existen dos
modelos incompatibles entre sí, a parte de los DVD-RAM, y habrá que esperar
a que el mercado se decante por una de las dos como ocurrió con los formatos
Beta y VHS en los vídeos domésticos.
Actualmente ya se están vendiendo reproductores y grabadoras de
doble capa capaces de leer y reproducir todo tipo de formatos, peor aun falta
por ver las de doble cara que, si no surge un nuevo dispositivo mejor que el
DVD que lo desbanque, las veremos pronto en el mercado.