Usuari:Mcapdevila/Gravadora de disc �ptic

A l'entorn de la inform�tica, una unitat gravadora de disc �ptic �s una unitat de disc que utilitza un raig l�ser o ones electromagn�tiques pr�ximes a l'espectre lum�nic com a part del proc�s de lectura o escriptura de dades de discs �ptics. Al principi, algunes unitats nom�s podien llegir discs, per� les unitats m�s recents usualment s�n tant lectores com gravadores. Per referir-se a les unitats amb les dues capacitats se sol usar el terme lectogravadora. Els discs compactes (CD), DVD i Blu-ray s�n els tipus de mitjans �ptics m�s comuns que poden ser llegits i gravats per aquestes unitats.

Les unitats de discs �ptics s�n una part integrant dels aparells de consum aut�noms com els reproductors de CD, reproductors de DVD i gravadores de DVD. Tamb� s�n usats molt comunament en els ordinadors per llegir programari i mitjans de consum distribu�ts en format de disc, i per gravar discos per a l'intercanvi de dades. Les unitats de discs �ptics (al costat de les mem�ries flash) han despla�at a la disquetera i a les unitats de cintes magn�tiques degut al baix cost dels mitjans �ptics i la gaireb� ubiq�itat de les unitats de discs �ptics en els ordinadors i en maquinari d'entreteniment de consum.

L'enregistrament de discos en general �s restringida a la distribuci� i c�pia de seguretat a petita escala, sent m�s lenta i m�s cara en termes materials per unitat que el proc�s d'emmotllament usat per fabricar discos planxats en massa.

L�ser i �ptica

La part m�s important d'una unitat de disc �ptic �s el cam� �ptic, situat en un pickup head (Puh) ^[1], que consisteix habitualment en un l�ser semiconductor, una lent que guia el feix del l�ser, i fotod�odes que detecten la llum reflectida en la superf�cie del disc. ^[2]

Al principi s'usaven els l�sers de CD amb una longitud d'ona de 780 nm, estant en el rang infraroig. Per els DVD, la longitud d'ona va ser redu�da a 650 nm (color vermell), i la longitud d'ona per el Blu-ray va ser redu�da a 405 nm (color violeta).

S'usen dos servomecanismes principals, el primer per mantenir una dist�ncia correcta entre la lent i el disc, i per assegurar que el feix de l�ser �s enfocat en un punt de l�ser petit en el disc. El segon servo mou un cap�al al llarg del radi del disc, mantenint el feix sobre una estria, un cam� de dades en espiral continu.

En els mitjans de nom�s lectura (ROM, Read Only Memory), durant el proc�s de fabricaci� l'estria, feta de solcs (pits), �s pressionada sobre una superf�cie plana, anomenada �rea ("land"). Com que la profunditat dels solcs �s aproximandament la quarta o sisena part de la longitud d'ona del l�ser, la fase del feix reflectit canvia en relaci� al feix entrant de lectura, causant una interfer�ncia destructiva m�tua i reduint la intensitat del feix reflectit. Aix� �s detectat per fotod�odes que emeten senyals el�ctrics.

Una gravadora codifica (grava, crema) dades en un disc CD-R, DVD-R, DVD+R, o BD-R enregistrable (anomenat verge o en blanc), escalfant selectivament parts d'una capa de tint org�nic amb un l�ser. Aix� canvia la reflexivitat del tint, creant aix� marques que poden ser llegides com els solcs i �rees en discos planxats. Per als discs gravables, el proc�s �s permanent i els mitjans poden ser escrits una sola vegada. Tot i que el l�ser lector habitualment no �s m�s fort que 5 mW, el l�ser gravador �s considerablement m�s poder�s. A major velocitat de gravaci�, menor �s el temps que el l�ser ha d'escalfar un punt en el medi, llavors el seu poder ha d'augmentar proporcionalment. Els l�sers de les gravadores de DVD sovint arriben pics de prop de 100 MW en ones cont�nues, i 225 MW d'impulsos.

Per mitjans regravables com CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, o BD-RE, el l�ser �s usat per a fondre un aliatge de metall cristal�l� a la capa d'enregistrament del disc. Depenent de la quantitat d'energia aplicada, la subst�ncia pot tornar a adoptar la seva forma cristal�lina original o quedar en una forma amorfa, permetent que siguin creades marques de reflexivitat variant.

Els mitjans de doble cara poden ser usats, per� no s�n de f�cil acc�s amb una unitat est�ndard, ja que han de ser voltejats f�sicament per accedir a les dades en l'altra cara.

Els mitjans de doble capa (DL, Double Layer) tenen dues capes de dades independents separades per una capa semireflexiva. Ambdues capes s�n accessibles pel mateix costat, per� necessiten que l'�ptica canvi� el focus del l�ser. Els mitjans gravables tradicionals d'una capa (SL, Single Layer) s�n produ�ts amb una estria en espiral modelada en la capa protectora de policarbonat (no a la capa d'enregistrament de dades), per dirigir i sincronitzar la velocitat del cap�al gravador. Els mitjans gravables de doble capa t�: una primera capa de policarbonat amb una estria (superficial), una primera capa de dades, una capa semireflexiva, una segona capa de policarbonat (d'espaiat) amb una altra estria (profunda), i una segona capa de dades. La primera estria en espiral habitualment comen�a sobre la vora interior i s'est�n cap a fora, mentre que la segona estria comen�a en la vora exterior i s'est�n cap a dins.

Algunes unitats estan suportades per la tecnologia d'impressi� fotot�rmica LightScribe de Hewlett-Packard que permet etiquetar discos recoberts especialment.

Mecanisme de rotaci�

El mecanisme de rotaci� de les unitats �ptiques difereix significativament del dels discs durs, en que el segon mant� una velocitat angular constant (VAC), en altres palabas un nombre constant de revolucions per minut (RPM). Amb la VAC, usualment a la zona exterior del disc s'aconsegueix un millor rendiment en comparaci� amb la zona interior.

D'altra banda, les unitats �ptiques van ser desenvolupades amb la idea d'arribar a un throughput constant, inicialment en les unitats de CD igual a 150 KiB/s. Era una caracter�stica important per a fer streaming de dades d'�udio, que sempre tendeix a necessitar una taxa de bits ( bit rate ) constant. Per� per assegurar que no es malgasta la capacitat del disc, un cap�al tamb� hauria de transferir dades a una taxa lineal m�xima tot el temps, sense aturar-se en la vora exterior del disc. Aix� ha condu�t a que les unitats �ptiques (fins fa poc) operessin a una velocitat lineal constant (VLC). La estria en espiral al disc passava sota el cap�al a una velocitat constant. Per descomptat la implicaci� de la VLC, en contraposici� a la VAC, fa que la velocitat angular del disc ja no sigui constant, per tant el motor rotatori ha de ser dissenyat per variar la velocitat entre 200 RPM en la vora exterior i 500 RPM a la vora interior.

Les unitats de CD m�s recents mantenien el paradigma VLC, per� van evolucionar per aconseguir velocitats de rotaci� grans, popularment descrites en m�ltiples d'una velocitat base (150 KiB/s). Com a resultat, una unitat de 4X, per exemple, rotar�a a 8-200 RPM, transferint dades a 600 KiB/s cont�nuament, el que �s igual a 4 x 150 KiB/s.

La velocitat de base del DVD, o "velocitat 1x", �s de 1,385 MB/s, igual a 1,32 MiB/s, aproximadament 9 vegades m�s r�pid que la velocitat base del CD. La velocitat base d'una unitat de Blu-ray �s de 6,74 MB/s, igual a 6,43 MiB/s.

Existeixen l�mits mec�nics que fa a quan r�pid pot girar un disc. Despr�s d'una certa de rotaci�, prop de 10.000 RPM, l'estr�s centr�fug pot causar que el pl�stic del disc senyal es deformi i possiblement es destrueixi. A la vora exterior d'un CD, 10.000 RPM equivalen aproximadament a una velocitat de 52x, per� a la vora interior nom�s a 20x. Algunes unitats disminueixen encara m�s la seva velocitat de lectura m�xima a prop de 40x argumentant que els discs verges no tindran perill de danys estructurals, per� els discos inserits per llegir poden tenir-lo. Sense les velocitats de rotaci� m�s altes, un major rendiment de lectura es pot aconseguir llegint simult�niament m�s d'un punt en una estria de dades,^[3] per� les unitats amb aquests mecanismes s�n m�s cares, menys compatibles i molt rares.

Com que mantenir una taxa de transfer�ncia constant per al disc sencer no �s molt important en la majoria dels usos contemporanis dels CD, per mantenir la velocitat de rotaci� del disc a una quantitat baixa segura al mateix temps que es maximitza la taxa de dades, l'enfocament VLC pur va haver de ser abandonat. Algunes unitats treballen amb un esquema VLC parcial (VLCP), canviant de VLC a VAC nom�s quan s'arriba a un l�mit de rotaci�. Per� canviar a VAC requereix canvis significatius en el disseny del maquinari, per aix� en canvi la majoria de les unitats fan servir l'esquema de velocitat lineal constant per zones (VLC-Z). Aquest esquema divideix el disc en diverses zones, cadascuna amb la seva pr�pia velocitat lineal constant diferent. Una gravadora VLC-Z amb una taxa de 52x, per exemple, gravaria a 20x a la zona m�s interna i despr�s incrementaria la velocitat de manera progressiva en diversos passos discrets fins a arribar a 52x en la vora exterior.

Mecanismes de c�rrega

Les unitats �ptiques actuals utilitzen o un mecanisme de c�rrega de safata, on el disc �s carregat en una safata motoritzada o operada manualment, o un mecanisme de c�rrega de SoCal, on el disc es llisca en un SoCal i �s retret cap a dins per corrons motoritzats. Les unitats de c�rrega de SoCal tenen el desavantatge de no ser compatibles amb els discos m�s petits de 80 mm o qualsevol mida no est�ndard, per�, la videoconsola Wii sembla haver derrotat aquest problema, ja que �s capa� de carregar DVD de mida est�ndard i discos de GameCube de 80 mm a la mateixa unitat amb c�rrega de SoCal.

Un menor nombre de models d'unitats, la majoria unitats portables compactes (com un discman), tenen un mecanisme de c�rrega superior (per dalt) en el qual la tapa de la unitat s'obre cap amunt i el disc �s col locat directament sobre el rotor.^[4]

Algunes de les primeres unitats de CD-ROM usaven un mecanisme en el qual els CD havien de ser inserits en cartutxos o caixes especials, similars en aparen�a a un disquet de 3.5". Aix� es feia per protegir el disc de danys accidentals causats per introduir-los en caixes de pl�stic m�s dures, per� no va guanyar acceptaci� a causa del cost addicional i els problemes de compatibilitat, com que les unitats necessitarien inconvenient que els discos fossin inserits en un cartutx abans d'usar-se.

Interf�cies d'ordinador

La majoria de les unitats internes per ordinadors personals, servidors i estacions de treball s�n dissenyades per encaixar en una badia de 5,25" i connectar-se mitjan�ant una interf�cie ATA o SATA. Les unitats externes usualment es connecten mitjan�ant interf�cies USB o FireWire.

Existeixen unitats amb interf�cie SCSI, per� s�n menys comuns i tendeixen a ser m�s cares, a causa del cost dels seus xipsets d'interf�cie i els seus connectors SCSI m�s complexos.

Quan la unitat de disc �ptic va ser desenvolupada per primera vegada, no era f�cil d'afegir a les computadores. Algunes computadors com la IBM PS/2 estaven estandarditzades per als disquets de 3.5 "i els discs durs de 3.5", i no inclo�en un lloc per a un dispositiu intern m�s gran. A m�s les PC d'IBM i els seus clons al comen�ament nom�s inclo�en una sola interf�cie ATA, que per al moment en qu� el s'introdu�a CD, ja estava sent en �s per suportar dos discs durs. Les primeres port�tils no tenien incorporada una interfase d'alta velocitat per a suportar un dispositiu d'emmagatzematge extern.

Aix� va ser resolt mitjan�ant diverses t�cniques:

Les primeres targetes de so podien incloure una segona interfase ATA, tot i que sovint es limitava a suportar una sola unitat �ptica i cap disc dur. Aix� va evolucionar en la segona interf�cie ATA moderna incl�s com a equipament est�ndard.
Es va desenvolupar una unitat externa de port paral�lel que es connectava entre la impressora i l'ordinador. Aix� era lent per� una opci� per a les port�tils.
Tamb� es va desenvolupar una interfase d'unitat �ptica PCMCIA per a port�tils.
Es podia instal�lar una targeta SCSI en les PC d'escriptori per incorporar una unitat SCSI externa, encara que SCSI era molt m�s car que les altres opcions.

Compatibilitat

No totes les gravadores graven tots els suports �ptics ni tots els lectors els llegeixen tots. La majoria de les unitats �ptiques s�n retrocompatibles amb els seus models anteriors de lectors de DVD i de CD, tot i que aix� no �s exigit pels est�ndards. En canvi hi ha pocs models que llegeixin el format DVD-RAM, a part de que cal un driver en la majoria de sistemes operatius.

Comparat amb una capa de 1.2 mm de policarbonat d'un CD, el feix de l�ser d'un DVD nom�s ha de penetrar 0,6 mm per arribar a la superf�cie de gravaci�. Aix� permet a la unitat de DVD enfocar el feix en un punt m�s petit per a llegir solcs ("pits") petits. Els lents de DVD "Multiread" suporten un enfocament diferent per a CD o DVD amb dos l�ser de diferents longitud d'ona.

A sota es mostra una taula amb els diferents discs �ptics i el que pot fer cada maquinari, tant de gravaci� com de lectura, amb els diferents suports. En aquesta taula es pot observar que per terme general, el maquinari per CD nom�s es pot usar amb als CD, el de DVD es pot usar amb CD i DVD i no amb els BD i el de BD es pot utilitzar amb tots els suports.

	CD premsat	CD-R	CD-RW	DVD premsat	DVD-R	DVD+R	DVD-RW	DVD+RW	DVD+R DL	BD premsat	BD-R	BD-RE
Reproductor CD-Audio	Lectura	Lectura^[1]	Lectura^[2]	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap
Unitat de CD-ROM	Lectura	Lectura^[1]	Lectura^[2]	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap
Gravadora de CD-R	Lectura	Escriptura	Lectura	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap
Gravadora de CD-RW	Lectura	Escriptura	Escriptura	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap	Cap
Unitat de DVD-ROM	Lectura	Lectura^[3]	Lectura^[3]	Lectura	Lectura^[4]	Lectura^[4]	Lectura^[4]	Lectura^[4]	Lectura^[5]	Cap	Cap	Cap
Gravadora de DVD-R	Lectura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Escriptura	Lectura^[6]	Lectura^[7]	Lectura^[6]	Lectura^[5]	Cap	Cap	Cap
Gravadora de DVD-RW	Lectura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Escriptura	Lectura^[7]	Escriptura^[8]	Lectura^[6]	Lectura^[5]	Cap	Cap	Cap
Gravadora de DVD+R	Lectura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Lectura^[6]	Escriptura	Lectura^[6]	Lectura^[9]	Lectura^[5]	Cap	Cap	Cap
Gravadora de DVD+RW	Lectura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Lectura^[6]	Escriptura	Lectura^[6]	Escriptura	Lectura^[5]	Cap	Cap	Cap
Gravadora de DVD � RW	Lectura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Lectura^[5]	Cap	Cap	Cap
Gravadora de DVD � RW/DVD+R DL	Lectura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Escriptura^[10]	Escriptura	Escriptura^[10]	Escriptura	Escriptura	Cap	Cap	Cap
Unitat de BD-ROM	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura	Lectura
Gravadora de BD-R	Lectura^[11]	Escriptura^[11]	Escriptura^[11]	Lectura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Escriptura	Lectura
Gravadora de BD-RE	Lectura^[11]	Escriptura^[11]	Escriptura^[11]	Lectura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Escriptura	Lectura	Escriptura	Escriptura

1. ^ Alguns tipus de mitjans de CD-R amb tints menys reflexius poden causar problemes.
2. ^ Pot ser que no funcioni en unitats no compatibles amb Multiread.
3. ^ Pot no funcionar en algunes de les primeres unitats de DVD-ROM.
4. ^ A large-scale Un test de compatibilitat realitzat per cdrinfo.com al juliol de 2003 va denotar que els discos DVD-R eren reprodu�bles per un 96,74%, els DVD+R per un 87,32%, els DVD-RW per un 87.68% i els DVD+RW per un 86,96% dels reproductors de DVD i unitats de DVD-ROM de consum.
5. ^ La compatibilitat de lectura amb les unitats de DVD existents pot variar molt amb la marca de mitjans de DVD+R DL usada.
6. ^ Cal informaci� sobre la compatibilitat de lectura.
7. ^ Pot no funcionar en unitats no compatibles amb DVD Multi.
8. ^ El firmware de la gravadora pot refusar-se a gravar en algunes marques de mitjans de DVD-RW.
9. ^ Cal informaci� sobre la compatibilitat de lectura.
10. ^ Cap abril de 2005, totes les gravadores de DVD+R DL en el mercat s�n compatibles amb Super Multi.
11. ^ Cap octubre de 2006, les unitats de BD recentment llan�ades s�n capa�os de llegir i escriure mitjans de CD.

Rendiment de gravaci�

Les unitats �ptiques d'enregistrament indiquen tres velocitats. La primera velocitat �s per a les operacions d'enregistrament d'una sola vegada (R), la segona per a les operacions de regrabaci�n (RW o RE), i l'�ltima per a operacions de nom�s lectura (ROM). Per exemple una unitat de CD de 12x/10x/32x �s capa� de gravar discos CD-R a una velocitat de 12x (1,76 MB/s), gravar discos CD-RW a una velocitat de 10x (1,46 MB/s), i llegir tots els discs CD a una velocitat de 32x (4,69 MB/s).

A la fi dels anys 1990, el subdesbordament de mem�ria interm�dia ("buffer underruns") es va tornar un problema molt com� a mesura que les gravadores de CD d'alta velocitat comen�aven a fer la seva aparici� en els ordinadors casolans i d'oficina, les quals (per una varietat de raons) no podien mantenir el flux de dades de la gravadora constantment alimentat. Llavors, la gravadora era obligada a aturar el proc�s d'enregistrament, deixant una pista truncada que usualment feia in�til tot el disc.

En resposta a aix�, els fabricants de gravadores de CD van comen�ar a distribuir unitats amb "protecci� contra subdesbordamient de mem�ria interm�dia" (sota diverses marques comercials, com "BURN-Proof" de Sanyo i "Lossless Link" de Yamaha ). Aquestes proteccions poden suspendre i resumir el proc�s de gravaci� de manera que la bretxa que la detenci� produeix pugui ser correctament tractada per la l�gica de correcci� d'errors integrada en les unitats de CD-ROM i reproductors de CD. Les primeres unitats d'aquest tipus tenien velocitats de 12x i 16x.

Esquemes de gravaci�

La gravaci� de CD en ordinadors personals era origin�riament una tasca orientada a batch en la qual es necessitava programari d'autoria especialitzat per crear una imatge de disc de les dades a gravar, i per gravar en un disc una sessi�. Aix� era acceptable per a fins de fitxers, però limitava la conveniència general dels discs CD-R i CD-RW com a mitjans d'emmagatzematge extraïbles.

L'escriptura de paquets (packet writing) és un esquema en què la gravadora escriu incrementalment en els discos en petites ràfegues o paquets. L'escriptura de paquets seqüencial omple el disc amb paquets de baix a dalt. Per fer-ho llegible en unitats de CD-ROM i DVD-ROM, el disc ha de ser tancat en qualsevol moment escrivint un sumari al començament del disc, després de l'escriptura de la taula de continguts, ja no es podran afegir més paquets al disc. L'escriptura de paquets, juntament amb el suport del sistema operatiu i un sistema de fitxers com Universal Disk Format, pot ser usat per simular una escriptura d'accés aleatori com en mitjans tipus memòries flash i discs magnètics.

L'escriptura de paquets de mida fixa (en els mitjans CD-RW i DVD-RW) divideix el disc en paquets embuatats (més gran) de mida fixa. Aquest embuatament redueix la capacitat del disc, però li permet a la gravadora iniciar i aturar la gravació en un paquet individual sense afectar els seus veïns. Això s'assembla tant a l'accés d'escriptura de bloc ofert per mitjans magnètics que molts sistemes de fitxer funcionaran de la mateixa manera. No obstant això, com discs no són llegibles per la majoria de les unitats de CD-ROM i DVD-ROM o en la majoria dels sistemes operatius sense drivers addicionals.

El format de disc DVD+RW va més enllà mitjançant la introducció d'indicacions de temporització, més precises en les estries de dades del disc, permetent així que blocs de dades individuals siguin reemplaçats sense afectar la retrocompatibilitat (una característica anomenada "vinculació sense pèrdua" [lossless linking]). El format en si va ser dissenyat per a tractar enregistraments discontínuus pel fet que s'esperava que fos àmpliament usat en gravadors de vídeo digital (en anglès digital vídeo Recorders o DVR). Molts d'aquests gravadors utilitzen esquemes de compressió de vídeo de taxes variables que requereixen que l'enregistrament es realitzi en petites ràfegues, alguns permeten reproduir i gravar al mateix temps, gravant ràpidament de manera alternada a la cua del disc mentre es llegeix des d'un altre lloc.

Mount Rainier intenta fer que els discs CD-RW i DVD+RW escrits per paquets siguin tan convenients per usar com els mitjans magnètics extraïbles, fent que el firmware doni format a nous discos en segon pla i gestioni els defectes de mitjans, mapejant automàticament les parts del disc que han estat desgastades mitjançant cicles d'esborrat per reservar espai en una altra part del disc. Cap a febrer de 2007, Windows Vista ofereix suport natiu per a Mount Rainier. Totes les versions anteriors de Windows necessiten d'una solució aliena, com Mac OS X.

Identificador únic de gravadora

A causa de la pressió exercida per la indústria de la música, representada per la IFPI i la RIAA, Phiel·lips va desenvolupar el Recorder Identification Code o RID (en espanyol codi d'identificació de gravadora) per permetre que els mitjans siguin associats de manera singular amb la gravadora que els va escriure. Aquest estàndard està contingut en els Rainbow Books. El RID és l'oposat al Source Identification Code o SID (en espanyol "codi d'identificació de font"), un codi de proveïdor de vuit caràcters que és col locat a cada CD-ROM.

El RID consisteix d'un codi de proveïdor (per exemple "PHI" per a Phiel·lips), un número de model i l'identificador únic de la gravadora.