Continuando a série sobre óptica, neste artigo vamos tratar da estrutura dos discos, isto é, as principais camadas e os principais materiais que compõem estes velhos conhecidos nossos.
Imagem 1
De início precisamos compreender uma coisa...
Aqueles discos ópticos com o rótulo da Som Livre ou outras grandes editoras que comprávamos antigamente eram os famosos CDs ou DVDs-ROM. Eles eram fabricados através de "prensagem", isto é, um método análogo ao aplicado nas produções da era do vinil.
Para relembrar, os moldes são encaixados em uma prensa hidráulica e junto é colocada uma pequena porção de PVC (Cloreto de Polivinil). A prensa aperta o molde de metal sobre a porção do termoplástico com força e temperatura extremamente elevadas. O PVC se transforma em um disco de vinil, no qual o alto-relevo do molde é impresso enquanto sulcos. Nesses sulcos está toda a informação de música que depois será captada pela agulha de algum toca-discos.
Vídeo 1 - Como é feito um disco de vinil
No caso do CD, DVD ou Blu-Ray, a resina termoplástica de Policarbonato é aquecida a 350 °C para ser moldada, com alta precisão para serem planos, centrados e livres de qualquer distorção óptica. Com um meticuloso processo de resfriamento, torna-se um disco plástico transparente que recebe também, através dos relevos de um molde milhares de sulcos que representam a informação. Após isso, uma camada metálica reflexiva é depositada em sua face cobrindo estes sulcos, deixando expostas as demais regiões entre eles.
Note que é por este motivo que os arquivos de uma mídia óptica do tipo ROM nunca mais poderão ser alterados ou substituídos.
A camada metálica reflexiva é feita normalmente de Alumínio ou Prata, porém, também são feitos CDs com camadas de Ouro ou Platina. Independente disto, tem espessura entre 50 e 100 nanomêtros.
Mas e o LaserDisc?
Há poucas informações na internet sobre os fundamentos deste formato de disco óptico, porém, não existiram versões graváveis ou regraváveis do LaserDisc (com a exceção dos raríssimos CRV Discs e RLV Discs, este último análogo ao DVD-R, isto é, com camada ODT), apenas as versões vendidas pela indústria de entretenimento, ou seja, o processo de fabricação das mídias também era análogo ao do vinil, do CD, DVD e do Blu-Ray ROM.
Há indícios de que os primeiros discos tenham sido feitos de PMMA (Polimetilmetacrilato), mais conhecido como Acrílico, uma resina termoplástica um tanto menos flexível que o Policarbonato. De todo modo, os anos 1980 revelaram que o PC era muito melhor para a confecção de mídias ópticas. Desde o início também já se havia um consenso das melhores ligas metálicas para a camada reflexiva, que seguiram sendo aprimoradas no formato Compact Disc posteriormente.
Ao sabermos disto, ficara mais fácil compreender como funcionam os CDs, DVDs e Blu-Ray "virgens" e regraváveis!
Vamos começar pelo mais antigo de todos, o CD.
O Compact Disc - CD – (sigla para Disco Compacto) é composto por no mínimo quatro camadas, e 99% de toda a sua espessura corresponde à uma camada de Policarbonato (PC). O 1% restante é formado por, no mínimo, outras três camadas, sendo uma reflexiva, uma de proteção e a última, o rótulo que “decora” o disco com a capa e informações do conteúdo gravado.
CD-ROM
CDs normais, como os que que você comprava da Som Livre ou Sony Music, não podem ser modificados e estão representados na Imagem 1. Ele é baseado na mesma ideia das memórias ROM: É possível gravar dados apenas uma vez num disco CD-ROM. Após a gravação você pode apenas ler os arquivos, sendo que nunca mais vai poder apaga-los. As ranhuras feitas na superfície do disco são irreparáveis, o tornando não regravável.
Camadas do CD-ROM comum:
→ 1. Camada Adesiva: Rótulo do disco;
→ 2. Camada Plástica: Base do disco composta de Policarbonato (PC);
→ 3. Camada Reflexiva: Composta de um material reflexivo metálico, como por exemplo o Alumínio;
→ 4. Camada Seladora: Protege, em partes, a integridade dos dados gravados perante a agentes do tempo (oxidação, por exemplo).
Veja abaixo uma imagem com todas as camadas de um CD-ROM.
Imagem 2 - Imagem cedida por: Baixaki
CURIOSIDADE: A camada seladora dos CDs é feita de uma fina película de Polimetilmetacrilato (PMMA), conhecido popularmente pelo nome comercial "Acrílico". Esta camada é rígida e, após ser aplicada, seca por meio da aplicação de luz ultravioleta.
O LaserDisc tinha uma estrutura análoga ao CD-ROM.
CD-R
O CD-R possui uma camada a mais, baseada na Organic Dye Technology, isto é, uma camada de corante orgânico (natural) onde os dados são gravados. Estes são os discos “virgens” que você compra em lojas e usa para gravar dados pessoais (vídeos, fotos, texto, software e etc). As cores dos corantes usados na produção do CD-R são mostradas abaixo:
-> Azul: Composta de corantes azóicos e camada reflexiva à base de Prata;
-> Dourada: Compostas de ftalocianino e camada reflexiva contendo ligas de Ouro 24K;
-> Prateada: Também feitas de ftalocianino com a camada reflexiva de Prata;
-> Verde: Pode ser tanto de cianino quanto de ftalocianino, e camada reflexiva contendo ligas de Prata.
O disco CD-R é composto pelas seguintes camadas:
→ 1. Camada Adesiva: Rótulo do disco;
→ 2. Camada Plástica: Base do disco composta de Policarbonato (PC);
→ 3. Camada Reflexiva: Composta de um material reflexivo metálico, como ligas de Ouro 24K ou Prata;
→ 4. Camada de Gravação: É a que contém os dados do disco (faixas de áudio, trilha de dados, etc). É composta de corante polimérico cianino ou ftalocianino;
→ 5. Camada seladora: Protege, em partes, a integridade dos dados gravados perante a agentes do tempo (oxidação, por exemplo).
Quando o LASER grava informações, ele gera sulcos na camada de corante orgânico. Estes sulcos serão pontos onde a camada reflexiva ficará exposta. Ao ler o CD-R gravado, os pontos onde há corante não irão refletir a luz do LASER.
Assim como o CD-ROM, não há a possibilidade de regravação dos dados.
CD-RW
É uma evolução do CD-R que permite a regravação dos dados várias vezes. Isso é possível pois a camada de corante foi substituída pelo composto químico AgInSbTe, uma liga de Prata, Índio, Antimônio e Telúrio, que muda de forma quando submetida à uma determinada quantidade de calor. O LASER do leitor de CD aquece à uma temperatura em torno de 400 °C, derretendo o composto químico e fazendo ele voltar ao seu estado original. Vulgarmente podemos dizer que ele volta a ser um CD virgem :v.
O disco CD-RW é composto pelas seguintes camadas:
→ 1. Camada Adesiva: Rótulo do disco;
→ 2. Camada Plástica: Base do disco composta de Policarbonato (PC);
→ 3. Camada Reflexiva: Composta de um material reflexivo metálico, como ligas de Ouro 24K ou Prata;
→ 4. Camada de Gravação: É a que contém os dados do disco (faixas de áudio, trilha de dados, etc). É composta de AgInSbTe, uma liga de Prata, Índio, Antimônio e Telúrio, que muda de forma quando submetida à uma determinada quantidade de calor;
→ 5. Camada seladora: Protege, em partes, a integridade dos dados gravados perante a agentes do tempo (oxidação, por exemplo).
Esta liga metálica que permite a regravação do disco pode ser chamada de "tecnologia de mudança de fase". Ela pode ser derretida desfazendo todas aqueles sulcos anteriormente gerados pelo LASER e permitindo que novos sulcos sejam feitos após sua solidificação. Obviamente que uma gravação gera temperaturas inferiores e prejudica menos o disco como um todo do que o processo de apagamento, porém, é justamente uma quantidade muito menor de regravações (cerca de 1000 vezes) que torna um CD-RW e um DVD-RW / DVD+RW inferiores ao DVD-RAM.
A produção de um DVD (Digital Video Disc, em português "disco de vídeo digital") é semelhante à de um CD convencional. Podem existir variações de acordo com a capacidade do disco (existem discos com duas camadas ou de dois lados, vide o primeiro artigo da série sobre discos ópticos), mas o DVD básico com capacidade de 4,7 GB é criado da seguinte forma:
Sobre a primeira camada de Policarbonato está uma camada específica para a gravação dos dados. Ela fica sob uma camada metálica reflexiva e também sobre nova camada de Policarbonato. Completando o sanduíche está o rótulo, totalizando cinco camadas (uma a mais do que o CD).
Um DVD guarda mais dados do que um CD pois seus sulcos são menores e as faixas estão mais próximas entre si. Em resumo, o DVD aproveita melhor o espaço do disco. Os DVDs podem ser graváveis ou regraváveis, de uma ou duas camadas, de uma ou duas faces. Um disco de dupla camada possui duas camadas para gravação, um de dupla face e dupla camada conta com quatro camadas de gravação.
O DVD e suas camadas:
→ 1. Camada Adesiva: Rótulo do disco;
→ 2. Camada Plástica: Base do disco composta de Policarbonato (PC);
→ 3. Camada Reflexiva: Composta de um material reflexivo metálico, como por exemplo o Alumínio;
→ 4. Camada de Gravação: Onde os dados são 'impressos' pelo LASER;
→ 5. Nova camada de PC.
Veja abaixo a imagem mostrando as camadas de um DVD.
Imagem 3 - Imagem cedida por: Baixaki
Quando se trata do DVDs, existem quatro tipos descritos oficialmente:
→ Tipo A: Consiste em um substrato, uma única camada gravada e um substrato fictício. A camada gravada pode ser acessada apenas de um lado. A capacidade nominal é de 4,7 GB;
→ Tipo B: Consiste em dois substratos e duas camadas gravadas. De um lado do disco, apenas uma dessas camadas gravadas pode ser acessada. A capacidade nominal é de 9,4 GB;
→ Tipo C: Consiste em um substrato, um substrato fictício e duas camadas gravadas com um espaçador entre elas. Ambas as camadas gravadas podem ser acessadas apenas de um lado. A capacidade nominal é de 8,5 GB;
→ Tipo D: Consiste em dois substratos, cada um com duas camadas gravadas com um espaçador entre essas duas camadas gravadas. De um lado do disco, apenas um par de camadas gravadas pode ser acessado. A capacidade nominal é de 17,0 GB.
A próxima imagem mostra esquematicamente esses quatro Tipos. Os tipos A e B são discos de camada única (SL) e os tipos C e D são discos de camada dupla (DL). As duas camadas de discos DL são identificadas como Camada 0 e Camada 1. A Camada 0 é a camada mais próxima da superfície de entrada. Os tipos A e C são discos de um lado gravável, os tipos B e D são discos de dois lados.
No Tipo C, a função da camada adesiva pode ser fornecida pelo espaçador entre as duas camadas gravadas onde a Camada 1 é colocada, por exemplo, em relevo, no substrato fictício.
Imagem 4 - Os quatro tipos de DVD
OBSERVAÇÃO: No Capítulo 1 desta série você pode ver a tabela com os vários tipos de DVDs, suas camadas e capacidades.
Como exemplo, podemos citar o DVD-ROM, que possui estrutura bastante semelhante com o CD-ROM, tendo uma camada reflexiva de Alumínio.
Já o DVD-R possui a mesma estrutura de um CD-R, com a camada de gravação feita a partir da tecnologia ODT juntamente com a camada reflexiva de Ouro ou Prata.
O DVD-RW possui estrutura que se assemelha a um CD-RW, isto é, sua camada de gravação tem uma liga metálica que pode ser aquecida, tornando-se uniforme novamente para que novos sulcos possam ser feitos nela pelo LASER.
O DVD e suas duas camadas... Por quê?
Um substrato de 0,6 mm não é fisicamente forte o suficiente e, portanto, é necessário unir duas peças de 0,6 mm para formar um de 1,2 mm. Isso adiciona uma etapa de colagem além das outras necessárias para fabricar o DVD com espessura de 1,2 mm, a mesma do CD. Esta etapa extra tende a aumentar o custo de produção, no entanto, como são duas chapas mais finas, o tempo de resfriamento necessário na moldagem por injeção é menor. Isso reduz o tempo necessário entre a injeção do Policarbonato e a remoção do disco formado.
Como uma grande porcentagem do custo do disco vem do equipamento de fabricação, o tempo mais curto compensa a adição da etapa de colagem, permitindo que um DVD seja produzido com aproximadamente o mesmo custo de um substrato de CD. Além disso, a especificação do DVD fornece discos de camada dupla, que são extremamente adequados para esse processo de colagem, o que, por sua vez, leva a um valor agregado adicional.
A próxima questão que surge é a compatibilidade com CDs. Os CDs usam substratos de 1,2 mm, enquanto os DVDs usam substratos de 0,6 mm, e a captação deve levar em conta a "aberração esférica" resultante dessa diferença de espessura. Isso pode ser feito usando dispositivos que já foram anunciados, como captadores de foco duplo, captadores de lente dupla ou captadores que usam dispositivos de cristal líquido para fornecer aberturas variáveis.
Finalmente, os substratos de 0,6 mm estão em desvantagem quando se trata de sujeira e danos à superfície. Como o diâmetro do feixe de captação na superfície do disco é apenas metade do diâmetro do substrato de 1,2 mm, a captação do DVD é duas vezes mais sensível à sujeira e danos superfíciais. Essa desvantagem é compensada pelo uso de poderosos esquemas de correção de erros.
O formato de CD fornece correção para rajadas de erro de até 2,29 mm de comprimento, enquanto o formato de DVD pode corrigir rajadas de erro de até 6,0 mm. E quando se trata de arranhões, a camada de informações do CD é coberta apenas por uma etiqueta, tornando-a bastante vulnerável a arranhões no lado do rótulo. O DVD, por outro lado, é na verdade composto de dois substratos colados.
Se usarmos como exemplo o Sony UMD - formato baseado no DVD -, podemos ver que ele também possui duas camadas, e elas são separadas por um espaçador (à grosso modo) "semi-transparente":
Diagrama 1 - Fragmento de um documento publicado na ECMA sobre o Sony UMD
Você verá mais sobre as duas camadas na sequência deste texto...
OBSERVAÇÃO: O formato UMD, mesmo tendo apenas uma camada (900 MB de capacidade) possui uma segunda camada de "preenchimento" (chamada de dummy layer), isto é, sem função. Já o DVD não precisa ser assim, ou seja, se ele tiver apenas uma camada, não haverá uma segunda para 'fazer volume'.
Um disco Blu-ray é composto por uma camada dura de revestimento, uma camada de cobertura, uma camada protetora e, somente depois de tudo isso, a camada de gravação. Sobre elas estão ainda uma nova camada protetora, uma camada refletora, uma única camada de Policarbonato e, por fim, o rótulo. Ao todo são oito camadas.
Abaixo, enumeramos as camadas para facilitar o entendimento.
→ 1. Camada Adesiva: Rótulo do disco;
→ 2. Camada Plástica: Base do disco composta de Policarbonato (PC);
→ 3. Camada Reflexiva: Composta de um material reflexivo metálico;
→ 4. Camada protetora: Protege o discos de agentes externos (oxidação, por exemplo);
→ 5. Camada de gravação: Onde os dados são 'impressos' pelo laser;
→ 6. Camada protetora: Protege o discos de agentes externos (oxidação, por exemplo);
→ 7. Camada de cobertura;
→ 8. Camada de revestimento de material duro (podendo ser PMMA ou o próprio PC).
Veja a imagem abaixo mostrando todas as camadas.
Imagem 5 - Imagem cedida por: Baixaki
O Blu-ray também possui uma versão de camada dupla capaz de gravar até 50 GB de dados (4,5 horas de vídeos em alta definição), além de outras versões que podem chegar aos 200 GB.
Um CD é um disco de Policarbonato, sobre o qual é impressa uma longa espiral composta por pontos reflexivos (22,188 voltas, totalizando 5,6 km de extensão).
Imagem 6
Como já foi dito, as informações gravadas são pequeninos sulcos, isto é, cavidades marcadas nessa espiral, o que cria dois tipos de irregularidades físicas:
-> Pontos brilhantes que refletem;
-> e pontos escuros que não refletem.
Estes pontos são chamados de 'pits', e representam as informações carregadas pelo CD, DVD, HD-DVD e Blu-Ray.
Como você pode ver, a camada reflexiva é responsável por refletir a luz do LASER para o aparelho leitor ao passar pelas irregularidades físicas brilhantes ao longo da espiral, podendo ser composta por Alumínio, Prata, Ouro ou Platina.
Quando um disco é gravado, as marcações são impressas através de um LASER que expõe a camada reflexiva, fazendo uma espécie de “queimadura” na camada de gravação, que é composta por corante orgânico (no caso dos CD-R e DVD-R) ou liga metálica (no caso do CD-RW e DVD-RW).
Um DVD guarda mais dados do que um CD pois a espiral possui muito mais que os 5,6 km de comprimento, isso faz com que que os pontos brilhantes e não brilhantes sejam bem menores, e na superfície do disco caiba mais dados. Em resumo: o DVD aproveita melhor o espaço na superfície do disco.
Usando a lógica, se 700 MB dão 5,6 km de espiral, DVD tem mais de 33 km de espiral para seus 4,7 GB de capacidade.
Imagem 7
Existem DVDs com duas camadas de gravação, uma por cima da outra. Esta tecnologia "dual layer" é feita com um material entre as camadas que causa "semi-transparência", fazendo com que o LASER consiga acessar a segunda camada "atravessando" a primeira sem causar danos aos dados gravados e sem que os dados da camada superior interfiram na camada mais interna. Veja a imagem abaixo:
Diagrama 2 - DVDs de duas camadas e o método de leitura. Volte ao Diagrama 1 e veja o Complemento 1 (abaixo) para compreender melhor!
Perceba que o Diagrama 2 é apenas um desenho genérico, mostrando de forma muito simplificada como é funciona o sistema.
Este espaçador "semi-transparente" na verdade possui um indice de refração diferente para comprimento de onda que atinge a superfície do disco. Obviamente, a luz, ao incidir no disco irá mudar infimamente de direção, por menor que seja o índice de refração do material usado, e com este espaçador entre camadas tal fenômeno da física é um tanto mais necessário. Além do mais, o foco da lente objetiva precisa ser alterado para que consiga "enxergar" a segunda camada de gravação:
Complemento 1 - Outro fragmento do documento sobre o formato UMD
Os CDs são lidos e gravados por um laser infravermelho (faixa de 780 nm), enquanto os DVDs são lidos e gravados por um laser vermelho (luz vermelha é na faixa de 635 até 780 nm).
Imagem 8 - Diferenças entre o CD e o DVD
CURIOSIDADE: Devido a limitações tecnológicas quando foi introduzido em 1997, o DVD-R empregou a tecnologia de laser de comprimento de onda de 635 nm para armazenar 3,95 GB por disco de 12 cm (DVD-R versão 1.0). A capacidade foi aumentada para 4,7 GB por disco em 1999 (DVD-R versão 1.9).
Em 2000, o DVD-R foi dividido:
-> 1. DVD-R for Authoring versão 2.0;
-> 2. DVD-R for General versão 2.0.
O primeiro continua a usar um laser de 635 nm e permanece disponível em forma limitada, assim como os discos de 3,95 GB para algumas aplicações altamente especializadas, enquanto o segundo, mais barato, é mais amplamente usado e emprega o mesmo LASER de 650 nm aplicado em outros formatos de DVD.
Agora, o resumo das diferenças entre o CD e o DVD:
Tabela 1 - Diferenças entre o CD e DVD
OBSERVAÇÃO: A "distância entre trilhas" é chamada de "Track Pitch", já o "espaçamento entre rebaixos" seria o comprimento mínimo de cada sulco. Uma sequência de vários bits iguais produziria um sulco mais comprido, digamos assim.
CURIOSIDADE: Se você leu o Capítulo 1 desta série, viu a existência dos discos GD-ROM. Pois bem, eles possuem três zonas de dados na superfície de gravação, sendo que as duas primeiras podem ser lidas por um drive de CD comum, porém, a última e maior área para gravação de informações é justamente a mais densa, com sulcos mais próximos um do outro, sendo acessada apenas pelo player específico da Yamaha / Sega.
Imagem 9 - Um GD-ROM e suas três zonas de gravação
A primeira zona normalmente contém uma faixa de áudio avisando que o disco foi criado para o Dreamcast, e não para um CD player comum. Muitas vezes essa faixa utiliza a voz das personagens do jogo. Por exemplo, em Skies of Arcadia ouve-se a mensagem "We can't save the world from a CD player!" ("Não podemos salvar o mundo em um CD player!").
A "seção CD" também contém um trecho de dados, compatível com PCs. Apesar de na maioria das vezes apenas incluir arquivos de texto com a identificação do jogo, alguns contém material extra para usuários de computadores, como imagens para utilizar como fundo de tela.
Em seguida vem uma seção de separação que contém apenas o texto "Produced by or under license from SEGA Enterprises LTD Trademark SEGA" ("produzido por ou sob licença da SEGA Enterprises LTD"). A terceira zona (até próximo da borda do disco) contém o jogo em si. Esta seção tem pouco menos de 1 GB. Devido a alta densidade, ela é muito frágil, assim qualquer risco pode inutilizá-la.
Quando abrimos um leitor de CD e DVD é magnifico acessar um cabeçote e ver a lente e seu conjunto de prismas e espelhos que refletem e mudam a direção da luz emitida pelo LASER para que ela chegue à superfície do disco, bem como a luz refletidda retorne ao fotodiodo.
Para saber mais sobre o cobeçote de gravação de mídias ópticas, CLIQUE AQUI!
O Blu-ray tem ainda mais quilometros de espiral, graças ao seu laser azul que tem um comprimento de onda menor do que o vermelho e pode focalizar melhor na superfície do disco, fazendo com que os bits, isto é, os sulcos produzidas na face de gravação do disco sejam bem menores, ocupando menos espaço.
Imagem 10
O HD-DVD é parecido com o Blu-Ray. Ele também utiliza um laser azul com comprimento de onda na faixa dos 400 nanômetros para leitura e gravação. A faixa de 400 a 490 nm abrange as cores Violeta, Índigo e Azul. A superfície de cada camada de um HD-DVD é de 0,6 mm, o mesmo do tamanho do DVD, porém 0,1 mm a menos do que a camada de um disco Blu-ray. A abertura numérica do cabeçote de feixe óptico tem 0,65 mm, comparado aos 0,6 mm do DVD.
Enquanto o Blu-Ray tem um Track Pitch de 32 micrômetros, no HD-DVD são 40 micrômetros. Enquanto o comprimento mínimo dos sulcos do Blu-Ray são de 0.15 mícron, o HD-DVD possui sulcos de 0,20 mícron.
Na época do LaserDisc...
Quando se trata do LaserDisc, a gravação é puramente analógica. Apenas nos anos 1980 surgiram mídias digitais...
Quando o master é gravado (disco piloto pra a criação de milhares de cópias posteriormente), na produção, todo o sinal analógico inicial (vídeo composto em formato NTSC ou PAL) é usado para modular uma portadora de frequência.
→ Frequência base em 8,1 Mhz em NTSC;
→ Frequência base em 7,1 Mhz em PAL.
Ao tomar a intersecção da sinusóide de frequência variável resultante com uma linha horizontal, e considerando, por exemplo, que as partes acima da linha se projetam em um "prato" e as partes abaixo em uma "tigela", obtemos uma série de referência planas e sulcos de comprimento variável em função da frequência da portadora modulada, e a partir da qual é possível reconstituir esta última. Por demodulação, encontramos o sinal de vídeo original que pode ser injetado na entrada de vídeo de um aparelho de televisão.
Gráfico 1 - Como era gravado um LaserDisc
CURIOSIDADE: A forma com que os discos CED eram gravados seguia a mesma ideia do gráfico acima. Para saber mais sobre o "vinil capacitivo", CLIQUE AQUI!
Do ponto de vista eletrônico, pode-se facilmente fazer essa projeção usando um comparador tendo em sua entrada de referência uma tensão constante, isto é, contínua (linha azul horizontal do gráfico) e na outra entrada a onda senoidal de frequência variável. Quando esta passa abaixo da tensão de referência, o comparador aciona o LASER de gravação, para produzir um sulco e a corta ao passar novamente acima.
Não usamos o eixo "x" como uma linha reta de intersecção, mas sim uma horizontal localizada acima, de modo a ser menos sensível ao ruído de fundo presente nas proximidades de zero.
Tudo acontece como se a sinusóide modulada tivesse sido projetada diretamente no sulco.
O Gráfico aqui apresentado traz uma complicação adicional, pois mostra a possibilidade de adicionar um sinal de áudio variando a altura da portadora modulada em frequência. Portanto, o cruzamento com a linha horizontal é feito em diferentes alturas do sinal sinusoidal, que modula a largura dos “pratos” e “tigelas” ao ritmo do sinal de áudio. Nesse caso, podemos considerar que o espaçamento centro a centro dos sulcos, vinculado à frequência, codifica o vídeo e que sua duração codifica o áudio.
Os dois canais de áudio FM ocupavam o espectro de 2,3 e 2,8 MHz em discos formatados em NTSC e cada canal tinha um desvio FM de 100 kHz. As frequências da portadora de áudio FM foram escolhidas para minimizar sua visibilidade na imagem, de forma que mesmo com um disco mal masterizado, as batidas da portadora de áudio no vídeo serão pelo menos -35 dB abaixo e, portanto, invisíveis.
Devido às frequências escolhidas, a portadora de áudio de 2,8 MHz (canal direito) e a borda inferior do sinal de croma estão muito próximas e, se os filtros não forem cuidadosamente ajustados durante a masterização, pode haver interferência entre os dois. Além disso, altos níveis de áudio combinados com altos níveis de croma podem causar interferência mútua, fazendo com que as batidas se tornem visíveis em áreas altamente saturadas da imagem.
CURIOSIDADE: Para ajudar a lidar com isso, a Pioneer decidiu implementar o Sistema de Redução de Ruído CX nas pistas analógicas, que veio já com o lançamento do player LD-1100 em meados de 1981 / 82 e seguiu sendo aplicado pelo restante da indústria. Ao reduzir a faixa dinâmica e os níveis de pico dos sinais de áudio armazenados no disco, os requisitos de filtragem foram relaxados e as batidas visíveis foram bastante reduzidas ou eliminadas.
O sistema CX oferece um efeito NR (Noise Reduction) total de 20 dB, mas no interesse de uma melhor compatibilidade a Pioneer reduziu para apenas 14 dB (o sistema RCA CED usou o sistema "original" de 20 dB CX).
Imagem 11 - Logotipo CX, presente em LPs e LDs que utilizam a tecnologia
O CX é um sistema de redução de ruído para áudio analógico gravado desenvolvido pela CBS Laboratories (uma divisão da CBS Broadcasting Inc.) no final dos anos 1970 como um concorrente de baixo custo para outros sistemas de redução de ruído (NR), como dbx disc e High-Com II, e foi oficialmente apresentado em 1981. O nome CX foi derivado de "Compatible eXpansion", uma característica da técnica, e existiram duas versões, a CX-20 (aplicada em LPs e CEDs) e a CX-14 (aplicada em LaserDiscs).
Pelo menos no que diz respeito às trilhas de áudio digital, a qualidade do som era insuperável na época em comparação com a fita de vídeo de consumo, mas a qualidade das trilhas sonoras analógicas variava muito dependendo do disco e, às vezes, do reprodutor.
Muitos reprodutores de LD antigos e de baixo custo tinham componentes de áudio analógico aquéns do esperado e, por sua vez, muitos discos antigos tinham trilhas de áudio analógicas mal dominadas, tornando as trilhas digitais de qualquer forma desejáveis para entusiastas sérios. Os primeiros títulos DiscoVision e LaserDisc não tinham a opção de áudio digital, mas muitos desses filmes receberam som digital em relançamentos posteriores da Universal, e a qualidade das faixas de áudio analógicas geralmente melhorou muito com o passar do tempo. Discos analógicos diversos posteriores também aplicaram o CX, o que melhorou a relação sinal-ruído de seu áudio.
O áudio digital do LaserDisc
Um Laserdisc NTSC pode consistir em uma trilha sonora analógica e uma trilha sonora digital (PCM, Dolby Prologic, mono ou estéreo). No formato PAL, a escolha deveria que ser feita, já que um sinal analógico e outro digital não poderiam estar fisicamente presentes em um disco ao mesmo tempo.
Nos Estados Unidos, muitos discos gravados em NTSC tinham uma trilha Dolby-AC3 além do Dolby Prologic, adequado para sistemas de home theater 5.1. Os outros discos, em particular aqueles em PAL no mercado europeu, só possuem som Dolby Surround (2.1) permitindo a reprodução em Dolby Pro-Logic (falso 5.1).
CURIOSIDADE: O AC3-RF do LaserDisc NTSC usa a trilha analógica à direita, sendo o sinal digital codificado por modulação FM (e não em EFM). A taxa de 384 kbps é mais lenta do que a normalmente usada em DVDs (448 kbps). A decodificação AC3-RF requer um reprodutor compatível ou um decodificador dedicado.
Da mesma forma, alguns LDs incluíam uma trilha sonora DTS, mas isso exigia a exclusão da trilha digital para economizar espaço em disco. As faixas DTS dos Laserdiscs foram muito menos compactadas do que as dos DVDs atuais. Em um LD, a taxa de transferência é de aproximadamente 1.200 kbps, enquanto os DVDs usam uma taxa de bits de 1.509 kbps ou uma taxa de bits de 754 kbps para trilhas de áudio DTS. A maioria dos LaserDiscs que oferecem uma trilha de áudio em DTS usa uma codificação NTSC para o vídeo, permitindo propor DTS e uma trilha de áudio analógica em paralelo. Os raros PAL LaserDiscs que oferecem uma trilha de áudio DTS oferecem apenas ela, o que de fato limita a compatibilidade.
CURIOSIDADE: Alguns Laserdiscs (como por exemplo dos filmes Memphis Belle, Terminator e Planet of the Apes) ofereciam nas duas faixas estéreo analógicas, sendo uma versão francesa e uma versão original em inglês. Você tinha que selecionar manualmente o canal direito ou esquerdo para ouvir apenas uma trilha de áudio de cada vez.
Pra concluir o raciocínio...
O disco é reproduzido do centro e para fora. A leitura é realizada com um feixe de LASER vermelho ou infravermelho. A cabeça de leitura óptica é servo-controlada em radial e com foco para ler os padrões gravados. Os primeiros leitores usaram um LASER de Hélio-Néon em um comprimento de onda visível de 780 nm, mais tarde substituído por um LASER semicondutor infravermelho em 835 nm.
Assim, apesar de usar como CD uma alternância de “pratos” e “bacias” de profundidade fixa, o Laserdisc se trata de um meio puramente analógico, ainda que venhamos a agregar som digital posteriormente. É a variação contínua dos comprimentos dos sulcos e seu espaçamento de centro a centro que contém a informação, e não sua mera presença ou ausência binária. Portanto, é mais sensível do que seus descendentes digitais aos riscos da produção (qualidade da sala limpa, desgaste das matrizes de prensagem, etc.).
Do Compact Disc pra diante...
Os CDs utilizam um sistema de codificação digital chamado "Eight-to-fourteen modulation" (abreviado EFM) e que em português significa "Modulação oito-por-quatorze". Tal sistema também foi implementado no Sony Mini-Disc e nas versões do LaserDisc onde a trilha de áudio era digital e em LaserDiscs para arquivos quaisquer. Sua evolução, denominada EFMPlus foi implementada no DVD, SACD, MMCD, Blu-Ray, no Sony UMD e no DVD-RAM.
CURIOSIDADE: A EFM e EFMPlus foram ambas inventadas pelo engenheiro holandês Kees A. Schouhamer Immink. De acordo com o ex-presidente do Escritório Europeu de Patentes, Benoît Battistelli, "a invenção do EFM por Immink deu uma contribuição decisiva para a revolução digital".
Immink formou-se na Rotterdam Polytechnic em engenharia eletrônica e logo depois iniciou uma carreira na Philips, que durou mais de 30 anos. Em 1998, ele fundou sua própria empresa, a Turing Machines Inc. e vendeu uma nova versão de seu código para a LG Electronics em 2001. Ele foi premiado com a Medalha IEEE Edison em 1999, o título de cavaleiro holandês em 2000 e até mesmo um prêmio Emmy por sua contribuição de engenharia técnica em 2003.
De todo o modo, EFM pertence à classe de códigos DC-free run-length limited (RLL). Estes têm as duas propriedades:
-> O espectro (função de densidade de potência) da sequência codificada desaparece na extremidade de baixa frequência e;
-> Tanto o número mínimo quanto o máximo de bits consecutivos do mesmo tipo estão dentro dos limites especificados.
Nos sistemas de gravação óptica, os servomecanismos seguem com precisão a trilha em três dimensões: radial, foco e velocidade de rotação.
Danos de manuseio diário, como poeira, impressões digitais e pequenos arranhões, não apenas afetam os dados recuperados, mas também interrompem as funções do sistema, tanto que em alguns casos, podem pular faixas ou travar. Sequências específicas de sulcos são particularmente suscetíveis a defeitos, e a capacidade de reprodução do disco pode ser melhorada se tais sequências forem impedidas de gravar. O uso de EFM produz um disco altamente resistente ao manuseio e resolve o desafio de engenharia de maneira muito eficiente.
A patente com a descrição do sistema EFM pode ser acessada abaixo:
Sob as regras do EFM, os dados a serem armazenados são primeiro divididos em blocos de oito bits (1 Byte). Cada Byte é convertido em uma palavra de código correspondente de quatorze bits usando uma tabela de consulta.
As palavras de 14 bits são escolhidas de forma que as binárias sejam sempre separadas por um mínimo de dois e um máximo de dez zeros binários. Isso ocorre pois os bits são codificados em NRZI (Nonreturn to Zero, Invert on ones), ou integração módulo-2, de modo que um código binário é armazenado no disco como uma mudança de um trecho reflexivo para um não reflexivo ou vice-versa, enquanto um zero binário é indicado por nenhuma alteração na reflexão.
Gráfico 2 - Como é a gravação e a leitura de dados em um CD
Uma sequência "0011" seria transformada em "1101" ou seu inverso "0010" dependendo do pit anterior escrito. Se houver dois zeros consecutivos entre dois uns, a sequência escrita terá três zeros (ou uns) consecutivos, por exemplo, "010010" será traduzido em "100011" (ou "011100"). A sequência EFM "000100010010000100" será traduzida em "111000011100000111" (ou seu inverso).
Como o EFM garante que haja pelo menos dois zeros entre cada dois uns, é garantido que cada trecho reflexivo e não reflexivo tenha pelo menos três ciclos de bit-clock. Esta propriedade é muito útil, pois reduz as demandas do captador óptico utilizado no mecanismo de reprodução. O máximo de dez zeros consecutivos garante a recuperação do clock no pior caso de leitura.
O EFM requer três bits de fusão entre palavras de código adjacentes de quatorze bits. Embora não sejam necessários para a decodificação, eles garantem que palavras de código consecutivas possam ser concatenadas sem violar a restrição de comprimento de execução mínimo e máximo especificado. Eles também são selecionados para manter o equilíbrio DC da sequência codificada. Assim, na análise final, são necessários dezessete bits de espaço em disco para codificar oito bits de dados.
Já a codificação EFMPlus é baseado em um autômato finito determinístico com quatro estados, que traduz palavras de entrada de oito bits em palavras de código de dezesseis bits. A sequência binária gerada pelo codificador de estados finitos tem no mínimo dois e no máximo dez zeros consecutivos entre uns, o que é o mesmo que no EFM clássico. Não há bits de empacotamento (fusão) como no EFM clássico.
A patente com a descrição do sistema EFMPlus pode ser acessada abaixo:
O EFMPlus reduz efetivamente os requisitos de armazenamento em um bit de canal por byte de usuário, aumentando a capacidade de armazenamento em 1/16 = 6,25%. A decodificação das sequências geradas pelo EFMPlus é realizada por um decodificador de bloco deslizante de comprimento dois, ou seja, duas palavras de código consecutivas são necessárias para reconstituir exclusivamente a sequência de palavras de entrada.
Vamos aprofundar ainda mais algumas coisas escritas anteriormente!
Os corantes orgânicos
Precisamos discutir um pouco a camada dos discos feitas em ODT, isto é, Organic Dye Tecnology (Tecnologia de Corante Orgânico)!
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CURIOSIDADE: O Policarbonato é utilizado nas mídias ópticas devido a sua estabilidade dimensional, pureza, transparência e resistência mecânica. Clique na imagem acima para conhecer mais sobre este polímero também!
Tanto as Cianinas quanto os Azo aplicados na produção de CDs e DVDs são feitos de moléculas orgânicas (possuem o Carbono como base) nitrogenadas, pois há átomos de Nitrogênio em sua estrutura molecular. Dentre as características mais importantes, está a estabilidade térmica de tais compostos, visto que o processo de apagamento, gravação e leitura de discos ópticos gera muito calor.
Uma característica que pode ser dita ruim para todos estes corantes azóicos e cianinas é que não são naturalmente 'imunes' a luz ultravioleta (UV), ou seja, se deterioram quando expostos ao Sol, por exemplo. De todo modo, no caso de CDs e DVDs não é ruim, pois não foram desenvolvidos para ficarem tomando banho de Sol por aí, muito menos para serem lidos por lasers UV.
Cianinas e ftalocianinas
As cianinas não foram tanto utilizadas para a produção de CDs, porém, as ftalocianinas tiveram grande espaço neste mercado!
As Ftalocianinas (abreviada Pc - não confundir com o Policarbonato) são moléculas planares que apresentam propriedades únicas, são macrocíclico aromáticas com grande estabilidade térmica e química, intensamente coloridas no espectro que vai de azul a verde e empregadas em uma ampla variedade de aplicações tecnológicas. Ftalocianinas formam compostos de coordenação com a maioria dos elementos da Tabela Periódica. Estes complexos são utilizados como corantes ou pigmentos.
A Ftalocianina forma-se pelo aquecimento de derivados de qualquer ftalonitrilo ou anidrido ftálico que contenham grupos funcionais nitrogenados. Precursores clássicos são ftalonitrila e diiminoisoindol. Na presença de ureia, o aquecimento de anidrido ftálico é uma rota útil para H2Pc. Estas reações são mais eficientes na presença de sais metálicos. Outros precursores incluem o-cianobenzamida e ftalimida.
A ftalocianina de Cobre (CuPc), por exemplo, tem sido destacada como material fotossensível utilizado na fabricação de discos ópticos CD-R e DVD-R.
Azocorantes
Para obter um variado espectro de cores, a indústria utiliza os corantes sintéticos denominados azocorantes. Quimicamente, os azocorantes são compostos orgânicos aromáticos com um ou mais grupos azo (-N=N-) em sua cadeia.
Estes compostos aromáticos constituem a mais importante classe de substâncias que conferem cor, perfazendo cerca de 50% do total da produção mundial. São obtidos por meio da reação de sais diazônicos e aminas aromáticas terciárias ou fenóis, num processo químico denominado reação de copulação. Os corantes desta classe possuem pelo menos um grupo SO3Na+, o que propicia sua solubilidade em água e facilita sua interação química com o produto a ser corado.
Os azocorantes apresentam algumas vantagens com relação aos naturais por serem mais estáveis diante de algumas variáveis, como luz, pH e temperatura, além de proverem um maior espectro de cores e serem mais viáveis economicamente, mas não tão bons quanto a classe ftalocianina, descrita anteriormente.
Sputtering
Dentre toda a cadeia produtiva de discos ópticos, um dos processos que podem ser utilizados é o Sputtering, nome vulgar para um conjunto de técnicas de revestimento também conhecidas como PVD (Physical Vapor Deposition).
Como são utilizadas ligas metálicas ou metais puros na fabricação dos discos, a Deposição Catódica é um meio eficiente de se criar camadas ultra finas de Alumínio, Ouro, Prata, AgInSbTe, entre outros.
Para saber mais sobre os processos de deposição por PVD, bem como o também popular CVD (CHemical Vapor DEposition), CLIQUE AQUI!
A degradação dos discos
Imagem 12 - Um CD "queimado"
A deterioração das mídias ópticas é um problema e tanto, seja você um arquivista digital ou simplesmente alguém que quer assistir a um filme em uma mídia obsoleta como o Laserdisc.
Em geral, há uma decomposição silenciosa, que pode se manifestar de três formas:
-> como discos "queimados";
-> pequenos pontos brancos localizados no lado gravável dos discos;
-> ou a descoloração das extremidades.
Embora os discos ópticos pareçam todos iguais, existem grandes diferenças em sua fabricação que podem afetar sua qualidade final. Um disco mais antigo pode não ter sido feito com os mesmos compostos químicos utilizados em um mais novo. Ao longo do tempo as técnicas de produção tendem a se tornarem mais sofisticadas.
Um bom exemplo disso envolve a Philips and Du Pont Optical (PDO), uma fabricante de CDs britânica que chegou a disponibilizar uma rede de apoio ao consumidor encarregada de trocar discos "queimados".
Entre 1988 e 1993, a PDO fabricou uma série de CDs com uma camada de proteção de baixa qualidade que não era resistente a Enxofre, o que era um problema, visto que os encartes e as capas que acompanhavam os discos continham traços do "Sulfur" (por exemplo, o papel sulfite contem Enxofre :v), ou seja, o material que deveria proteger o disco na verdade o danificava. Isso fez com que a camada de liga de Alumínio eventualmente oxidasse, deixando-os com uma aparência queimada e afetando a qualidade do áudio. Entre 1991 e 2006, a PDO ofereceu um serviço de apoio aos consumidores que permitia a troca desses discos danificados.
Um arranhão na parte superior do CD se torna pior do que um na parte inferior. O padrão desses discos ópticos inclui esquemas de correção de erros que se adaptam a arranhões localizados na parte inferior dos discos, no entanto, como na parte superior a camada reflexiva é coberta apenas por uma fina camada de PMMA com um rótulo, arranhões nesse local podem permitir que substâncias penetrem e danifiquem a camada reflexiva.
Em geral, os DVDs são mais resistentes que os CDs, em grande parte pois a camada reflexiva desse tipo de disco é envolta por duas chapas de PC. Mas em compensação, esses discos oxidam com mais facilidade, graças às reações químicas entre as camadas, que ao longo do tempo causam a descamação. Logo, os discos de camada dupla acabam sendo mais frágeis.
CDs e DVDs graváveis duram menos, em parte por causa da tinta orgânica (ODT) utilizada para permitir a gravação, que é altamente degradável, particularmente no caso de DVDs virgens, que são mais sensíveis à luz e, consequentemente, mais frágeis.
No caso dos Laserdiscs, as falhas, que começam como pequenos pontinhos brancos na tela da TV, aparecem durante a reprodução dos discos. Os próprios discos acabam também ficando com uma aparência "nublada".
O problema é tão comum na comunidade LD que a Laserdisc Database (LDDB), um site voltado para colecionadores, tem uma página que lista os filmes que mais apresentam esse tipo de problema, basicamente uma forma de evitar que seus membros comprem esses discos.
Assim como a PDO vendeu a seus clientes britânicos CDs que oxidavam com o tempo, a fabricante americana DADC (da Sony), localizada no Estado de Indiana é culpada por grande parte dos 'bolachões ópticos' defeituosos.
DVD-RAM
O DVD-RAM funciona por meio da tecnologia de mudança de fase, que foi escolhida ao invés da tecnologia magneto-óptica (uma solução regravável já existente na época e citada na sequência deste texto) pois não requer cabeça magnética e, portanto, representava complexidade à custos reduzidos.
Imagem 13 - Como é um DVD-RAM
A tecnologia de mudança de fase usa o LASER para aquecer a superfície de uma liga metálica e permite que ela passe de um estado cristalino para um estado amorfo e vice-versa, alterando assim seu índice de refletividade óptica. Para mudar o material de gravação de um estado cristalino para um amorfo, ou vice-versa, um LASER de alta ou média potência é usado para controlar a taxa de resfriamento da liga, estabelecendo assim o estado final.
Diferente de um CD-RW ou DVD-RW / DVD-RW, a codificação é feita por meio da diferença na refletividade da liga, ou seja, no processo de leitura um LASER é apontado para a superfície e a intensidade retornada significa 1 ou 0.
O DVD-RAM usa trilhas concêntricas, cada uma dividida em setores rígidos (originados de fábrica), em contraste com a gravação em espiral tradicional encontrada em outros formatos de DVD e CD.
Diagrama 3 - Como é o DVD-RAM na prática
Um disco de 12 cm e 4,7 GB é dividido em 35 zonas de faixas, com cada zona tendo mais setores por faixa em comparação com a zona anterior. Isso torna sua estrutura de dados muito semelhante à de discos rígidos e disquetes. Isso significa que, geralmente, os DVD-RAMs são adequados para serem acessados pelo sistema operacional sem nenhum software especial.
Um disco DVD-RAM pode ser identificado por muitos pequenos retângulos distribuídos na superfície do suporte de dados. Esses retângulos constituem o setor rígido (de fábrica) do DVD-RAM:
Imagem 14 - Os setores rígidos do DVD-RAM
Tal qual um disquete, o DVD-RAM pode estar disponível em um cartucho, que em muitos casos não precisa ser separado do disco para então o colocar no drive óptico. O uso de um cartucho serve para aumentar a vida útil da mídia óptica, já que ela pode ser utilizada como se fosse um "pequenino HD".
Os selos de originalidade dos discos ópticos
As mídias ópticas puramente digitais já contemplam selos de identificação um tanto rígidos pra certificação da originalidade, e eu estou me referindo às marcas SID (IFPI) e BCA / NBCA.
O BCA é uma opção disponível apenas para discos DVD Tipo A e Tipo C, onde a aplicação não é típica para vídeo. Os discos ópticos da Nintendo, que fogem - em partes - ao padrão DVD também fazem uso de uma marca BCA. Mas que diabos é isto?
A finalidade do código registrado no BCA (Burst Cutting Area, em português "Área de Corte em Rajada" - ou até Área de Corte em Rajada Estreita, abreviado NBCA) é, através de um código de barras, fornecer um link entre o conteúdo de um disco e o software a ser usado com esse disco. Portanto, apenas a estrutura deste código é especificada no anexo do ECMA e não o conteúdo dos Bytes de dados, que deve ser fornecido pelo provedor de conteúdo da mídia. O código BCA pode ser o mesmo para uma série de discos ou único para cada disco, por exemplo, se especificar um número de série. O código BCA é registrado após o término do processo de fabricação do disco.
O código BCA deve ser visível a olho nú, podendo ser aplicado na camada de gravação de um disco Tipo A e na Camada 1 de um disco Tipo C por meio de um sistema de alta potência, como um LASER Nd:YAG, num método chamado “corte em rajada”.
O código BCA também pode ser obtido por meio de um processo de replicação usando cavidades em relevo se os sinais de leitura satisfizerem os requisitos especificados abaixo.
Imagem 15 - Onde fica a marca BCA em um disco
Veja a seguinte imagem:
Imagem 16 - Como é a marca BCA num disco óptico
Os dados armazenados no BCA podem ser de 12 bytes a 188 bytes em passos de 16 bytes. O BCA pode ser lido usando o mesmo LASER para dados regulares, mas requer um circuito especial para ser decodificado. Não é obrigatório que os DVD players suportem a leitura do BCA, mas as unidades de DVD-ROM devem, de acordo com a especificação Mt. Fuji (um conjunto de comandos de unidade óptica padrão da indústria).
Mas e o SID?
Os requisitos do respectivo anexo sobre SID aplicam-se apenas a discos DVD-ROM usando o formato DVD Audio.
Imagem 17 - Logomarca da IFPI
A International Federation of the Phonographic Industry, em português "Federação Internacional da Indústria Fonográfica" é a organização que representa os interesses da indústria fonográfica em todo o mundo. Para tornar as cópias originais de DVD-As facilmente identificáveis, criaram o selo SID.
O Source Identification Code (SID) deve ser gravado no lado interno da mídia óptica. Deve consistir de caracteres visíveis, como a Marca Registrada (™), um número registrado através de um LASER Beam Recorder (LBR) - este é chamado de "Código Mastering" - e um número de molde por meio do qual o disco foi produzido, que deve ser gravado em um molde, preferencialmente no bloco do espelho (ou qualquer parte do molde que não seja facilmente trocada). Quando um substrato é replicado, o Mastering Code deve ser registrado no lado do substrato em que os dados são gravados, e o Mold Code deve ser registrado no outro lado do substrato.
Na próxima imagem, o Código SID obrigatório, bem como uma área adicional na qual outros caracteres podem ser gravados, por exemplo, o nome do fabricante do disco.
Diagrama 4 - onde fica posicionado o SID
O Código do Molde deve ser registrado dentro de uma zona limitada por um raio máximo de 22,5 mm. Se a opção BCA for implementada, sua posição deve ser deslocada em direção ao centro do disco para que não se sobreponha ao do Burst Cutting Area.
Tal código não deve ser registrado na Zona de Fixação. Não deve ser sobre o Mastering Code ou outros caracteres, como o nome do fabricante.
Este tópico é dedicado para algumas informações interessantes que complementam o que já foi explicado!
CD-MO
Antes da introdução da tecnologia do CD-RW, um padrão para CDs regraváveis Magnético-Óptico chamado CD-MO foi introduzido em 1988 e estabelecida no livro Orange Book Part I, e foi basicamente um CD com uma camada de gravação magnético-óptica. O padrão CD-MO também permitiu uma zona opcional não-apagável no disco, que poderia ser lida por unidades de CD-ROM normais.
A gravação (e apagamento) dos dados era alcançada pelo aquecimento do material da camada Magnético-Óptica, feitos de, por exemplo, os componentes químicos:
-> DyFeCo: Disprósio, Ferro e Cobalto;
-> ou, menos frequentemente, TbFeCo: Térbio, Ferro e Cobalto;
-> ou GdFeCo - Gadolínio, Ferro, Cobalto.
Deste modo, apagando todos os dados antigos e então usando um campo magnético para gravar os novos dados, até certo ponto, essencialmente idêntico ao MiniDisc da Sony e outros formatos Magnético-Ópticos.
A leitura do disco é baseada no Efeito Kerr. Esta também era a primeira falha importante desse formato: ele somente pode ser lido em drives especiais e são fisicamente incompatíveis com drives não habilitados ao Magnético-Óptico.
O formato nunca foi lançado comercialmente, principalmente por causa da incompatibilidade inerente com o padrão das unidades de leitura de CD. Uma situação similar se apresentou nas primeiras midias CD-R, que sofreram dessas incompatibilidades físicas ou lógicas.
MultiLevel Recording
MultiLevel Recording (ML, também conhecido como M-ary) foi uma tecnologia originalmente desenvolvida pela Optex Corporation e promovida pela Calimetrics para aumentar a capacidade de armazenamento dos discos ópticos através de outro padrão de codificação, entretanto, não se estabeleceu direito no mercado, isto é, não vingou.
Por meio de uma combinação de modificações proprietárias de mídia, gravador, leitor e reprodutor, a Calimetrics propôs que o ML pudesse aumentar a capacidade de um CD-ROM, CD-R ou CD-RW para 2 GB, bem como o DVD (camada única) e suas variações “R” e “RW” e até mesmo o DVD-RAM com maior capacidade. Um sistema opcionalmente integrado de gerenciamento de direitos digitais (DRM) intitulado MovieGuard também foi sugerido.
A gravação ML tentou ir além da EFM e EFMPLus, pois refere-se ao uso de vários valores de refletividade para codificar dados em um disco óptico. Ao usar mais de dois níveis - isto é, ir além do reflexivo ou não reflexivo -, mais informações podem ser colocadas na mesma área. A figura a seguir ilustra um código MultiLevel e a comparação com o padrão EFM:
Gráfico 3 - Comparação entre a codificação ML e a EFM
OBSERVAÇÃO: As cores são usadas apenas para representar diferentes valores de reflexão na superfície do disco.
O código de oito níveis usado nos sistemas de protótipo é um código convolucional, armazenando cerca de 2,5 bits por célula de dados. Ao usar esse código em combinação com um tamanho de marca menor e um código de correção de erros mais eficiente, a capacidade da mídia de CD foi triplicada. Quando aplicada a um DVD de camada dupla, a gravação ML pode aumentar a capacidade em um fator de 1,9.
A gravação óptica multinível é um exemplo de modulação de amplitude de pulso de banda base. Embora a modulação não binária, ou M-ária, seja comum na indústria de telecomunicações, a técnica foi originalmente desenvolvida e patenteada para gravação de discos ópticos na Optex Corporation no início dos anos 1990 (em conjunto com a Universidade de Rochester) para uso com seu Electron Trapping Optical Media (ETOM).
Embora simples em princípio, a implementação do ML foi desafiadora, em grande parte pois os canais de armazenamento de dados são altamente não lineares. A resposta geral do sistema ML é muito mais sensível a variações em seus componentes individuais (temperatura operacional, uniformidade da mídia, flutuação do cabeçote de leitura, etc.) do que um sistema EFM ou EFMPLus. Para compensar, o formato lógico ML dedica uma porção substancial de bits (como codificação de correção de erro direto) para aumentar a robustez contra defeitos de mídia e ruído de sinal. As unidades de ML usavam otimização de energia sofisticada durante a gravação e equalização adaptativa durante a leitura.
CURIOSIDADE: A gravação MultiLevel às vezes é confundida com armazenamento multicamada (MultiLayer), já descrito anteriormente (vide o Sony UMD no Diagrama 1), no qual, duas superfícies de dados são combinadas em um único disco. As técnicas multicamada e multinível podem ser combinadas (como no ML-DVD ROM de camada dupla), onde a modulação ML é aplicada a cada camada individual do disco.
Um grupo chamado ML Alliance foi formado em 2000 para ajudar a comercializar a tecnologia. Os membros eventualmente incluíram Calimetrics, TDK, Sanyo Semiconductor, Plextor, Matsushita Kotobuki Electronics, Mitsubishi Chemical Corporation, Verbatim, Teac e Yamaha.
Vários gravadores baseados em CD ML de 2 GB foram desenvolvidos para lançamento em 2002 (TDK MLCDRW1000 e Plextor PX-ML3630), mas nunca chegaram ao mercado. Esta foi em grande parte uma decisão de negócios influenciada pela rápida queda dos preços de CD-R/RW e o aumento simultâneo da popularidade da tecnologia de DVD gravável.
Complemento 2 - Chegaram a fazer testes de Blu-Ray com codificação ML, mas o EFMPLus do Immink continuou firme!
A Calimetrics passou a trabalhar em versões mais avançadas de DVD e Blu-ray Disc de sua tecnologia, incluindo uma proposta para construir uma versão de próxima geração do Enhanced Versatile Disc (EVD). A Calimetrics encerrou suas operações em 2004.
CURIOSIDADE: No processo de fabricação existe um grande cuidado para que não ocorra um efeito chamado birrefrigência, também denominado refração dupla.
Para saber mas sobre este efeito, CLIQUE AQUI!
Para entender melhor sobre comprimento de onda do laser leitor / gravador do disco, aconselho você a ler os dois primeiros artigos sobre óptica, que explicam melhor a frequência e o comprimento de onda do espectro visível ao olho Humano. Para acessar estes artigos, clique nos links abaixo:
E por aqui finalizamos mais um artigo. Por mais que as mídias ópticas estejam em desuso, é sempre interessante saber como essas tecnologias funcionam e até onde a mente Humana pode chegar!
Caso queira dar alguma sugestão, algum elogio ou reclamação, entre em contato com o blog por meio do e-mail hardwarecentrallr@gmail.com
FONTES e CRÉDITOS:
Texto: Leonardo Ritter
Imagens: Baixaki; Leonardo Ritter
Fontes: ECMA International; Hardware Central; TecMundo; Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas).
Última atualização: 25 de Fevereiro de 2024.