El disco compacto ( CD ) es un formato de almacenamiento de datos en disco óptico digital desarrollado conjuntamente por Philips y Sony para almacenar y reproducir grabaciones de audio digital . En agosto de 1982 se fabricó el primer disco compacto. Luego fue lanzado en octubre de 1982 en Japón con la marca Digital Audio Compact Disc .
Posteriormente, el formato se adaptó (como CD-ROM ) para el almacenamiento de datos de uso general. Se derivaron además varios otros formatos, incluido el almacenamiento de datos y audio de una sola escritura ( CD-R ), medios regrabables ( CD-RW ), Video CD (VCD), Super Video CD (SVCD), Photo CD , Picture CD , Compact Disc. -Interactivo ( CD-i ), CD de música mejorado y Super Audio CD (SACD) que pueden tener una capa CD-DA .
Los CD estándar tienen un diámetro de 120 milímetros (4,7 pulgadas) y están diseñados para almacenar hasta 74 minutos de audio digital estéreo sin comprimir o aproximadamente 650 MiB de datos. La capacidad se amplía habitualmente a 80 minutos y 700 MiB organizando los datos más estrechamente en el disco del mismo tamaño. El Mini CD tiene varios diámetros que van desde 60 a 80 milímetros (2,4 a 3,1 pulgadas); a veces se utilizan para CD sencillos , almacenan hasta 24 minutos de audio o entregan controladores de dispositivos .
En el momento de la introducción de la tecnología en 1982, un CD podía almacenar muchos más datos que el disco duro de una computadora personal , que normalmente tendría 10 MiB. En 2010, los discos duros ofrecían normalmente tanto espacio de almacenamiento como mil CD, mientras que sus precios se habían desplomado hasta niveles básicos. En 2004, las ventas mundiales de CD de audio, CD-ROM y CD-R alcanzaron alrededor de 30 mil millones de discos. En 2007, se habían vendido 200 mil millones de CD en todo el mundo. [3]
Un CD está hecho de plástico de policarbonato de 1,2 milímetros (0,047 pulgadas) de espesor y pesa entre 14 y 33 gramos. [4] Desde el centro hacia afuera, los componentes son: el orificio central del eje (15 mm), la primera área de transición (anillo de sujeción), el área de sujeción (anillo de apilamiento), la segunda área de transición (banda de espejo), el programa (datos) y el borde. El área interior del programa ocupa un radio de 25 a 58 mm.
Se aplica una fina capa de aluminio o, más raramente, de oro a la superficie, lo que la hace reflectante. El metal está protegido por una película de laca que normalmente se aplica directamente sobre la capa reflectante. La etiqueta se imprime sobre la capa de laca, normalmente mediante serigrafía o impresión offset .
Los datos del CD se representan como pequeñas hendiduras conocidas como hoyos , codificadas en una pista en espiral moldeada en la parte superior de la capa de policarbonato. Las áreas entre tajos se conocen como terrenos . Cada hoyo tiene aproximadamente 100 nm de profundidad por 500 nm de ancho y varía de 850 nm a 3,5 µm de longitud. [5] La distancia entre las pistas (el paso ) es de 1,6 µm. [6] [7] [8]
Al reproducir un CD de audio, un motor dentro del reproductor de CD hace girar el disco a una velocidad de escaneo de 1,2 a 1,4 m/s ( velocidad lineal constante , CLV), equivalente a aproximadamente 500 RPM en el interior del disco y aproximadamente 200 RPM en el borde exterior. La pista del CD comienza en el interior y gira en espiral hacia afuera, por lo que un disco reproducido de principio a fin reduce su velocidad de rotación durante la reproducción.
El área del programa es de 86,05 cm 2 y la longitud de la espiral registrable es de 86,05 cm 2 / 1,6 µm = 5,38 km. Con una velocidad de escaneo de 1,2 m/s, el tiempo de reproducción es de 74 minutos o 650 MiB de datos en un CD-ROM. La mayoría de los reproductores toleran un disco con datos ligeramente más densos (aunque algunos antiguos fallan). El uso de una velocidad lineal de 1,2 m/s y un paso de pista más estrecho de 1,5 µm aumenta el tiempo de reproducción a 80 minutos y la capacidad de datos a 700 MiB. También aumenta el tiempo de reproducción a 90 minutos y la capacidad de datos a 800 MiB y 99 minutos y la capacidad de datos a 870 MiB.
Un CD se lee enfocando un láser semiconductor de longitud de onda de 780 nm ( infrarrojo cercano ) a través de la parte inferior de la capa de policarbonato. El cambio de altura entre fosos y terrenos da como resultado una diferencia en la forma en que se refleja la luz. Debido a que los hoyos están grabados en la capa superior del disco y se leen a través de la base de policarbonato transparente, los hoyos forman protuberancias cuando se leen. [9] El láser golpea el disco, proyectando un círculo de luz más ancho que la pista en espiral modulada que se refleja parcialmente desde las tierras y parcialmente desde la parte superior de los baches donde están presentes. Cuando el láser pasa sobre un hoyo (protuberancia), su altura significa que la parte de la luz reflejada desde su pico está desfasada 1/2 longitud de onda con la luz reflejada desde la tierra que lo rodea. Esto provoca una cancelación parcial del reflejo del láser en la superficie. Al medir el cambio de intensidad reflejada con un fotodiodo , se lee una señal modulada del disco.
Para adaptarse al patrón en espiral de los datos, el láser se coloca en un mecanismo móvil dentro de la bandeja de discos de cualquier reproductor de CD. Este mecanismo suele adoptar la forma de un trineo que se mueve a lo largo de un carril. El trineo puede ser accionado por un engranaje helicoidal o un motor lineal . Cuando se utiliza un engranaje helicoidal, un segundo motor lineal de recorrido más corto, en forma de bobina e imán, realiza ajustes finos de posición para rastrear las excentricidades en el disco a alta velocidad. Algunas unidades de CD (particularmente las fabricadas por Philips durante los años 1980 y principios de los 1990) utilizan un brazo oscilante similar al que se ve en un gramófono. Este mecanismo permite que el láser lea información desde el centro hasta el borde de un disco sin tener que interrumpir el giro del disco. [ Se necesita más explicación ]
Los hoyos y las tierras no representan directamente los 0 y 1 de los datos binarios . En su lugar, se utiliza codificación invertida sin retorno a cero : un cambio de pozo a tierra o de tierra a pozo indica un 1, mientras que ningún cambio indica una serie de ceros. Debe haber al menos dos y no más de diez ceros entre cada uno, lo cual está definido por la longitud del pozo. Esto, a su vez, se decodifica invirtiendo la modulación de ocho a catorce utilizada en la masterización del disco y luego invirtiendo la codificación entrelazada Reed-Solomon , revelando finalmente los datos sin procesar almacenados en el disco. Estas técnicas de codificación (definidas en el Libro Rojo ) fueron diseñadas originalmente para CD Digital Audio , pero luego se convirtieron en un estándar para casi todos los formatos de CD (como el CD-ROM ).
Los CD son susceptibles a sufrir daños durante la manipulación y la exposición ambiental. Los hoyos están mucho más cerca del lado de la etiqueta de un disco, lo que permite que los defectos y contaminantes en el lado transparente queden fuera de foco durante la reproducción. En consecuencia, es más probable que los CD sufran daños en el lado de la etiqueta del disco. Los rayones en el lado transparente se pueden reparar rellenándolos con plástico refractivo similar o puliéndolos cuidadosamente. Los bordes de los CD a veces no están completamente sellados, lo que permite que entren gases y líquidos en el CD y corroan la capa reflectante de metal y/o interfieran con el enfoque del láser en las picaduras, una condición conocida como pudrición del disco . [10] Se ha descubierto que el hongo Geotrichum candidum , en condiciones de mucho calor y humedad, consume el plástico de policarbonato y el aluminio que se encuentran en los CD. [11] [12]
La integridad de los datos de los discos compactos se puede medir mediante el escaneo de errores de superficie , que puede medir las tasas de diferentes tipos de errores de datos, conocidos como C1 , C2 , CU y mediciones de errores extendidas (de grano más fino) conocidas como E11 , E12 , E21 . E22 , E31 y E32 , de los cuales tasas más altas indican una superficie de datos posiblemente dañada o sucia, baja calidad de los medios, medios deteriorados y medios grabables escritos por una grabadora de CD que no funciona correctamente .
El escaneo de errores puede predecir de manera confiable las pérdidas de datos causadas por el deterioro de los medios. La compatibilidad con el escaneo de errores difiere entre proveedores y modelos de unidades de disco óptico , y el escaneo de errores extendido (conocido como "escaneo de errores avanzado" en Nero DiscSpeed ) solo ha estado disponible en Plextor y algunas unidades ópticas de BenQ hasta ahora, a partir de 2020. [13 ] [14]
Los datos digitales de un CD comienzan en el centro del disco y avanzan hacia el borde, lo que permite la adaptación a los diferentes tamaños disponibles. Los CD estándar están disponibles en dos tamaños. Con diferencia, el más común tiene 120 milímetros (4,7 pulgadas) de diámetro, con una capacidad de audio de 74, 80, 90 o 99 minutos y una capacidad de datos de 650, 700, 800 u 870 MiB (737.280.000 bytes). Los discos tienen 1,2 milímetros (0,047 pulgadas) de espesor, con un orificio central de 15 milímetros (0,59 pulgadas). El tamaño del agujero fue elegido por Joop Sinjou y se basó en una moneda holandesa de 10 céntimos: el dubbeltje . [15] Philips/Sony patentó las dimensiones físicas. [dieciséis]
La historia oficial de Philips dice que la capacidad fue especificada por el ejecutivo de Sony, Norio Ohga, para poder contener la totalidad de la Novena Sinfonía de Beethoven en un solo disco. [17]
Según Kees Immink , esto es un mito , ya que en diciembre de 1979, cuando se adoptó el tamaño de 120 mm, aún no se había decidido el formato del código EFM . La adopción de EFM en junio de 1980 permitió un 30 por ciento más de tiempo de reproducción que habría resultado en 97 minutos para un disco de 120 mm de diámetro o 74 minutos para un disco tan pequeño como 100 milímetros (3,9 pulgadas). En cambio, la densidad de información se redujo en un 30 por ciento para mantener el tiempo de juego en 74 minutos. [18] [19] [20] El diámetro de 120 mm ha sido adoptado por formatos posteriores, incluidos Super Audio CD , DVD , HD DVD y Blu-ray Disc. Los discos de 80 milímetros (3,1 pulgadas) de diámetro (" Mini CD ") pueden contener hasta 24 minutos de música o 210 MiB.
El formato lógico de un CD de audio (oficialmente Compact Disc Digital Audio o CD-DA) se describe en un documento elaborado en 1980 por los creadores conjuntos del formato, Sony y Philips. [21] El documento se conoce coloquialmente como el Libro Rojo CD-DA por el color de su portada. El formato es una codificación PCM de 16 bits de dos canales a una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz por canal. El sonido de cuatro canales iba a ser una opción permitida dentro del formato del Libro Rojo , pero nunca se implementó. El audio monoaural no tiene ningún estándar existente en un CD del Libro Rojo ; por tanto, el material fuente mono normalmente se presenta como dos canales idénticos en una pista estéreo estándar del Libro Rojo (es decir, mono reflejado ); un CD MP3 , puede tener formatos de archivos de audio con sonido mono.
CD-Text es una extensión de la especificación del Libro Rojo para un CD de audio que permite el almacenamiento de información de texto adicional (por ejemplo, nombre del álbum, nombre de la canción, artista) en un CD de audio que cumple con los estándares. La información se almacena en el área de entrada del CD, donde hay aproximadamente cinco kilobytes de espacio disponible o en los canales de subcódigo R a W del disco, que pueden almacenar alrededor de 31 megabytes.
Compact Disc + Graphics es un disco compacto de audio especial que contiene datos gráficos además de los datos de audio del disco. El disco se puede reproducir en un reproductor de CD de audio normal, pero cuando se reproduce en un reproductor de CD+G especial, puede emitir una señal gráfica (normalmente, el reproductor de CD+G está conectado a un televisor o a un monitor de computadora); Estos gráficos se utilizan casi exclusivamente para mostrar letras en un televisor para que los artistas de karaoke canten. El formato CD+G aprovecha los canales R a W. Estos seis bits almacenan la información gráfica.
CD + Gráficos extendidos (CD+EG, también conocido como CD+XG) es una variante mejorada del formato Compact Disc + Graphics (CD+G). Al igual que CD+G, CD+EG utiliza funciones básicas de CD-ROM para mostrar información de texto y video además de la música que se está reproduciendo. Estos datos adicionales se almacenan en los canales de subcódigo RW. Se han publicado muy pocos discos CD+EG, si es que se han publicado alguno.
Super Audio CD (SACD) es un formato de disco de audio óptico de solo lectura y alta resolución que fue diseñado para proporcionar una reproducción de audio digital de mayor fidelidad que el Libro Rojo . Introducido en 1999, fue desarrollado por Sony y Philips, las mismas empresas que crearon el Libro Rojo . SACD estaba en una guerra de formatos con DVD-Audio , pero ninguno de los dos ha reemplazado a los CD de audio. El estándar SACD se conoce como estándar Scarlet Book .
Los títulos en formato SACD se pueden emitir como discos híbridos; Estos discos contienen la secuencia de audio SACD, así como una capa de CD de audio estándar que se puede reproducir en reproductores de CD estándar, lo que los hace compatibles con versiones anteriores.
CD- MIDI es un formato utilizado para almacenar datos de interpretación musical, que al reproducirse se interpretan mediante instrumentos electrónicos que sintetizan el audio. Por lo tanto, a diferencia del CD-DA original del Libro Rojo , estas grabaciones no son grabaciones de audio muestreadas digitalmente. El formato CD-MIDI se define como una extensión del Libro Rojo original .
Durante los primeros años de su existencia, el CD fue un medio utilizado exclusivamente para audio. En 1988, Sony y Philips establecieron el estándar Yellow Book CD-ROM , que definió un medio de almacenamiento de datos informáticos de datos ópticos no volátiles que utiliza el mismo formato físico que los discos compactos de audio, legibles por una computadora con una unidad de CD-ROM.
Video CD (VCD, View CD y video digital en disco compacto) es un formato digital estándar para almacenar medios de video en un CD. Los VCD se pueden reproducir en reproductores de VCD dedicados, la mayoría de los reproductores de DVD-Video modernos , computadoras personales y algunas consolas de videojuegos. El estándar VCD fue creado en 1993 por Sony, Philips, Matsushita y JVC y se lo conoce como el estándar del Libro Blanco .
La calidad general de la imagen pretende ser comparable a la del vídeo VHS . El vídeo VCD mal comprimido a veces puede ser de menor calidad que el vídeo VHS, pero el VCD presenta artefactos de bloqueo en lugar de ruido analógico y no se deteriora aún más con cada uso. Se eligió una resolución de 352×240 (o SIF ) porque es la mitad de la resolución vertical y la mitad de la horizontal del vídeo NTSC. 352 × 288 es una resolución similar de PAL/SECAM de un cuarto. Esto se aproxima a la resolución (general) de una cinta VHS analógica, que, aunque tiene el doble de líneas de escaneo (verticales), tiene una resolución horizontal mucho menor.
Super Video CD (Super Video Compact Disc o SVCD) es un formato utilizado para almacenar medios de vídeo en discos compactos estándar. SVCD fue pensado como un sucesor de VCD y una alternativa a DVD-Video y se encuentra en algún punto intermedio en términos de capacidad técnica y calidad de imagen.
SVCD tiene dos tercios de la resolución del DVD y más de 2,7 veces la resolución del VCD. Un disco CD-R puede contener hasta 60 minutos de vídeo en formato SVCD de calidad estándar. Si bien la especificación no exige un límite específico en la duración del video SVCD, se debe reducir la velocidad de bits del video y, por lo tanto, la calidad, para acomodar videos muy largos. Generalmente es difícil colocar mucho más de 100 minutos de video en un SVCD sin incurrir en una pérdida significativa de calidad, y muchos reproductores de hardware no pueden reproducir un video con una velocidad de bits instantánea inferior a 300 a 600 kilobits por segundo.
Photo CD es un sistema diseñado por Kodak para digitalizar y almacenar fotografías en un CD. Lanzados en 1992, los discos fueron diseñados para contener casi 100 imágenes de alta calidad, impresiones escaneadas y diapositivas utilizando una codificación patentada especial. Los Photo CD se definen en el Libro Beige y también cumplen con las especificaciones CD-ROM XA y CD-i Bridge. Están pensados para reproducirse en reproductores de CD-i, reproductores de Photo CD y cualquier ordenador con el software adecuado (independientemente del sistema operativo ). Las imágenes también se pueden imprimir en papel fotográfico con una máquina Kodak especial. Este formato no debe confundirse con Kodak Picture CD , que es un producto de consumo en formato CD-ROM.
El Libro Verde de Philips especifica un estándar para discos compactos multimedia interactivos diseñados para reproductores de CD-i (1993). Los discos CD-i pueden contener pistas de audio que se pueden reproducir en reproductores de CD normales , pero los discos CD-i no son compatibles con la mayoría de las unidades de CD-ROM y el software. Posteriormente se creó la especificación CD-i Ready para mejorar la compatibilidad con los reproductores de CD de audio, y se agregó la especificación CD-i Bridge para crear discos compatibles con CD-i a los que se pueda acceder mediante unidades de CD-ROM normales.
Philips definió un formato similar al CD-i llamado CD-i Ready , que coloca el software y los datos del CD-i en el espacio previo de la pista 1. Se suponía que este formato era más compatible con los reproductores de CD de audio más antiguos.
Enhanced Music CD, también conocido como CD Extra o CD Plus, es un formato que combina pistas de audio y pistas de datos en el mismo disco colocando pistas de audio en una primera sesión y datos en una segunda sesión. Fue desarrollado por Philips y Sony y está definido en el Libro Azul .
VinylDisc es el híbrido de un CD de audio estándar y un disco de vinilo . La capa de vinilo en el lado de la etiqueta del disco puede contener aproximadamente tres minutos de música.
En 1995, los costes de material eran de 30 céntimos para el estuche y de 10 a 15 céntimos para el CD. El costo mayorista de los CD era de $0,75 a $1,15, mientras que el precio minorista típico de un CD de música pregrabado era de $16,98. [22] En promedio, la tienda recibió el 35 por ciento del precio minorista, la compañía discográfica el 27 por ciento, el artista el 16 por ciento, el fabricante el 13 por ciento y el distribuidor el 9 por ciento. [22] Cuando se introdujeron los cartuchos de 8 pistas , los casetes compactos y los CD, cada uno se comercializó a un precio más alto que el formato que tuvieron éxito, a pesar de que el costo de producir los medios se redujo. Esto se hizo porque el valor percibido aumentó. Esto continuó desde los discos fonográficos hasta los CD, pero se rompió cuando Apple comercializó los MP3 por 0,99 dólares y los álbumes por 9,99 dólares. Sin embargo, el costo incremental de producir un MP3 es insignificante. [23]
Los discos compactos grabables, CD-R , están moldeados por inyección con una espiral de datos "en blanco". A continuación se aplica un tinte fotosensible, tras lo cual los discos se metalizan y se lacan. El láser de escritura de la grabadora de CD cambia el color del tinte para permitir que el láser de lectura de un reproductor de CD estándar vea los datos, tal como lo haría con un disco estampado estándar. Los discos resultantes pueden leerse en la mayoría de las unidades de CD-ROM y reproducirse en la mayoría de los reproductores de CD de audio. Los CD-R siguen el estándar Orange Book .
Las grabaciones en CD-R están diseñadas para ser permanentes. Con el tiempo, las características físicas del tinte pueden cambiar provocando errores de lectura y pérdida de datos hasta que el dispositivo de lectura no pueda recuperarse con métodos de corrección de errores. Los errores se pueden predecir mediante el escaneo de errores de superficie . La vida útil del diseño es de 20 a 100 años, dependiendo de la calidad de los discos, la calidad de la unidad de escritura y las condiciones de almacenamiento. [24] Las pruebas han demostrado tal degradación de algunos discos en tan solo 18 meses en condiciones normales de almacenamiento. [25] [26] Esta falla se conoce como pudrición del disco , por lo que existen varias razones, en su mayoría ambientales. [27]
El CD de audio grabable está diseñado para usarse en una grabadora de CD de audio de consumo. Estas grabadoras de CD de audio para consumidores utilizan SCMS ( Sistema de gestión de copias en serie ), una forma temprana de gestión de derechos digitales (DRM), para cumplir con la AHRA ( Ley de grabación doméstica de audio ). El CD de audio grabable suele ser algo más caro que el CD-R debido al menor volumen de producción y a una regalía del 3 por ciento de la AHRA que se utiliza para compensar a la industria musical por la realización de una copia. [28]
El CD grabable de alta capacidad es un formato de grabación de mayor densidad que puede contener un 20% más de datos que los discos convencionales. [29] La mayor capacidad es incompatible con algunas grabadoras y software de grabación. [30]
CD-RW es un medio regrabable que utiliza una aleación metálica en lugar de un tinte. El láser de escritura, en este caso, se utiliza para calentar y alterar las propiedades (amorfas versus cristalinas) de la aleación y, por lo tanto, cambiar su reflectividad. Un CD-RW no tiene una diferencia tan grande en reflectividad como un CD prensado o un CD-R, y muchos reproductores de CD de audio anteriores no pueden leer discos CD-RW, aunque la mayoría de los reproductores de CD de audio y reproductores de DVD independientes posteriores sí pueden. . Los CD-RW siguen el estándar Orange Book .
El CD de audio regrabable está diseñado para usarse en una grabadora de CD de audio de consumo, que no acepta (sin modificaciones) discos CD-RW estándar. Estas grabadoras de CD de audio para consumidores utilizan el sistema de gestión de copias en serie (SCMS), una forma temprana de gestión de derechos digitales (DRM), para cumplir con la Ley de grabación de audio doméstica (AHRA) de los Estados Unidos . El CD de audio regrabable suele ser algo más caro que el CD-R debido a (a) un volumen más bajo y (b) una regalía AHRA del 3 por ciento utilizada para compensar a la industria musical por la realización de una copia. [28]
La especificación de audio del Libro Rojo , excepto por una simple declaración "anticopia" en el subcódigo, no incluye ningún mecanismo de protección contra copia . Conocido al menos ya en 2001, [31] las compañías discográficas intentaron comercializar discos compactos no estándar "protegidos contra copia", que no pueden ser copiados ni copiados en discos duros ni convertidos fácilmente a otros formatos (como FLAC , MP3 o Vorbis ). Una desventaja importante de estos discos protegidos contra copia es que la mayoría no se reproducen ni en las unidades de CD-ROM de las computadoras ni en algunos reproductores de CD independientes que utilizan mecanismos de CD-ROM. Philips ha declarado que dichos discos no pueden llevar el logotipo de marca registrada Compact Disc Digital Audio porque violan las especificaciones del Libro Rojo . Numerosos sistemas de protección contra copia han sido contrarrestados mediante software fácilmente disponible, a menudo gratuito, o incluso simplemente desactivando la reproducción automática para evitar la ejecución del programa ejecutable DRM.
{{cite news}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)Han aparecido pequeñas cantidades de espacios en blanco de 90 y 99 minutos [...] Hay indicios de que muchas grabadoras y algunos programas no funcionan con los discos más largos.
