Innovación Tecnológica

CD (Compact Disc). DVD (Digital Versatile Disc). Digital. Sonido. Vídeo. Policarbonato. Pits. Lands

  • Enviado por: Kelvin
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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Descripción del tema de innovacióm.

    El origen de los discos compactos fue debido a la necesidad en el mercado del sonido, de un sistema de reproducción que reprodujera el sonido original una y otra vez sin perder la calidad de sonido. Para entender esta evolución de los aparatos de sonido hay que retroceder al pasado y ver como evolucionaron estos aparatos. Primero fueron los discos fonográficos, en los que se graba el sonido en un plástico dibujando surcos que harán vibrar a una aguja, y a su vez una membrana. Pero hacia falta que la gente pudiera grabar también el sonido, para eso se inventaron las cintas magnetofónicas, en las que se plasmaban las señales de audio en una cinta magnética, mediante una cabezal. Pero estos sistemas tenían el problema de que el cabezal o la aguja tenían un contacto directo con el material gravado, con lo que por rozamiento se iban deteriorando. Además era muy fácil que algún factor externo los rayara o desmagnetizara. Es por eso que se inventó el CD, que acababan con el problema de la fricción (es un haz de luz y no un cabezal el que toca la superficie del disco, y además para solucionar los errores provocados por factores externos tienen algoritmos de corrección de errores). Otra ventaja que tienen los cd's contra los discos de vinilo es el tamaño. Ocupando muchísimo menos y en una sola cara de grabación y tienen más o menos el mismo tiempo de grabación si lo comparamos con una cinta de cassete. De este modo, el CD con el tiempo ha hido reemplazando el disco de Vynil, y se desarrollo toda una industria en el campo de reproductores y se fabricaron cientos de miles de títulos en el nuevo formato.

Si hacemos una recopilación en el tiempo para ver dónde empezó la necesidad de almacenar grandes volúmenes de información de forma óptica, nos daremos cuenta que esta inquietud ya se inició alrededor de los años 20 y si nos remontamos al siglo pasado (ahora más exactamente 2 siglos atrás) descubriríamos que la aplicación de la óptica en el almacenamiento y recuperación de información era ya una realidad con la aparición de la fotografía. Un poco más tarde, Thomas Alba Edison inventó el primer sistema para almacenar información codificada en la forma de cinta de papel para registro de códigos telegráficos.

Si avanzamos en la época nos encontramos que:

- Los discos ópticos hicieron su aparición con los trabajos de John Logie Baird, quien en 1925 ya exploraba tal tecnología, habiendo demostrado en 1927 su sistema "Fonovisión (Phonevision)", consistente en un disco de cera con detector óptico; en 1935 se vendía en una tienda departamental de Londres un sistema capaz de desplegar hasta 6 minutos de material.

- La videocinta magnética hizo su aparición al final de los años cincuenta, época en la que también el videodisco volvió a tomar impulso con los trabajos de Paul Gregg en 1958, quien grababa una película usando rayos electrónicos. Phillip Rice diseñó en 1961 un prototipo basado en tecnología fotográfica, del cual presentó una muestra el año siguiente, culminando con el anuncio, en 1965, del "Phonovid"

- Con el advenimiento del rayo LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) en 1961 le fue posible a la compañía N.V. Phillips diseñar un videodisco grabado y leído usando este medio.

- En 1968, durante la “Digital Audio Disc Convention” en Tokyo, se reunieron 35 fabricantes para unificar criterios. Allí Philips decidió que el proyecto del disco compacto requería de una norma internacional. Esto requirió un mayor esfuerzo corporativo y de la colaboración entre los fabricantes, y la empresa discográfica Poligran (filial de Philips), se encargó de desarrollar el material para los discos, eligiendo el policarbonato. A grandes rasgos la norma definía:

  • Diámetro del disco: 120 mm.

  • Abertura en el centro: 15 mm.

  • Material: Policarbonato.

  • Espesor: 1.2 mm.

  • Láser para lectura: Arseniuro de galio.

  • Grabación: en forma de “pits o marcas”.

  • Duración: 74 minutos.

En 1972 demostró sistemas capaces de almacenar hasta 30 minutos de material audiovisual y en Marzo de 1979 este prototipo fue probado con éxito en Europa y en Japón.

“El disco compacto había nacido, y con él, la primera revolución de la era digital”.

En un inicio el CD sólo se diseñó para poder grabar información de audio digital, pero rápidamente se creó un estándar de grabadión para poder almacenar datos informáticos para sólo lectura, el CD-ROM; con ello se inció la segunda revolución digital. El CD ROM logró un éxito semejante al de las grabaciones sonoras digitales, con mas de 130 millones de lectores vendidos y decenas de miles de títulos disponibles.

Cómo es un disco compacto?
  Un CD es un disco hecho de un material plástico llamado policarbonato, en el que se ha hecho pozos (agujeros) siguiendo una especie de circuito en espiral, y sobre el cual se han aplicado lacas y plásticos protectores para reducir la posibilidad de que alguno de estos pozos se llene o se creen nuevos (Los pozos són los llamdos Pits).

Medidas y esquema de un disco compacto.
 

Desde arriba. Tiene 12 cm de diámetro, con un agujero central cuyo diámetro mide 15 mm. La información digital del disco se almacena en un área que comienza a 25 mm del centro y se extiende hasta los 58 mm. Bordeando esta área existen dos anillos o guías, uno interno y otro externo. La guía interna contiene la tabla de contenidos del disco (lead in), y permite al láser sincronizarse y saber el contenido de información de audio o los datos antes de proceder a su lectura. La longitud de la guía interna depende de las dimensiones de la tabla de contenidos (que puede almacenar hasta 99 pistas de audio 33mm). A continuación viene la información del CD, capaz de almacenar hasta unos 76 min. de audio y 99 pistas como máximo. Finalmente se encuentra la guía externa (lead out), que marca el fin de los datos (1 mm de ancho).

Las Pistas. (Cada una de las líneas paralelas que aparecen si miramos de forma transversal la superficie de un CD). Al igual que los discos de vinilo, la información de un CD está grabada en forma de diminutos salientes practicados a lo largo de una espiral continua, iniciándose en el interior y continuando hacia el borde externo. En un disco de 74 min. la longitud total del surco sobrepasa los 5 kilómetros, y su reproducción implica más de 20,000 revoluciones del disco.

Todos los discos compactos de audio deben girar con una rapidez lineal constante (1.3 m/s). Esto significa que, en cada segundo, el lector explora un tramo cuya longitud es de 1.3 metros. Como la espiral va aumentando su diámetro a medida que transcurre la reproducción, el giro del disco (rapidez angular) va disminuyendo para mantener constante la rapidez lineal.

Los Pits y Lands:

Los datos se guardan en una pista de material policarbonado. La pista empieza en el centro del disco y acaba en el radio exterior del disco, formando una larga y fina espiral. En esta espiral hay microscópicas ranuras denominadas pits que se graban en el disco máster, y después serán estampadas sobre la superficie del disco policarbonado durante la etapa de replicación. El área lisa entre 2 pits se denomina land. Pits y lands representan los datos almacenados sobre el disco.

La composición del disco incluye un material reflectivo (basado en aluminio) que envuelve los pits y lands. La manera en que la luz se refleja depende de donde cae el rayo láser. Un pit disipará y difuminará la luz láser, envolviendo una señal débil. Un land no difumina la luz, y la luz reflejada se interpreta como una señal fuerte. Una cantidad determinada de Pits y Lands forman cadenas, las cuales se denominan sectores.

Cabezal de lectura:

El mecanismo de lectura de un CD es el siguiente:

- Un haz de luz coherente (láser) es emitido por un diodo de infrarrojos hacia un espejo que forma parte del cabezal de lectura que se mueve linealmente a lo largo de la superficie del disco.

- La luz reflejada en el espejo atraviesa una lente y es enfocada sobre un punto de la superficie del CD .

- Esta luz incidente se refleja en la capa de aluminio. La cantidad de luz reflejada depende de la superficie sobre la que incide el haz. Así, decíamos que sobre la superficie de datos del disco se imprimen una serie de hoyos, si el haz de luz incide en un hoyo esta se difunde y la intensidad reflejada es mucho menor con lo que solo debemos hacer coincidir los hoyos con los ceros y los unos con la ausencia de hoyos y tendremos una representación binaria.

- La luz reflejada se encamina mediante una serie de lentes y espejos a un fotodetector que recoge la cantidad de luz reflejada

La energía luminosa Del fotodetector se convierte en energía eléctrica y mediante un simple umbral nuestro detector decidirá si el punto señalado por el puntero se corresponde con un cero o un uno.

La presencia de un cabezal de lectura óptico y no magnético evita muchos problemas al no existir un contacto directo entre este y la superficie del disco pero aun así hay ciertos cuidados que se deben tener en cuenta como la limpieza de la superficie o el polvo acumulado en la superficie de las lentes que pueden acabar afectando a una lectura errónea por parte del lector.

Análisis competitivo en el momento del desarrollo de la innovación.

Todos los dispositivos de almacenaje de información que había hasta ese momento que fueran viables para la distribución estaban basados en el contacto de un cabezal o una aguja con el material gravado. Estos dos sistemas eran el disco de Vynil (o de vinilio) y la cinta magnética.

Los datos grabados en estos soportes podían ser fácilmente alterados o destruidos, ya sea por una fuente magnética, en el caso de las cintas magnéticas o por un arañazo en la superficie, como era el caso del disco de vinilio.

En el caso de las cintas magnéticas la información con el tiempo se iba deteriorando. El sistema de grabación se basa en la magnetización de pequñas partículas pegadas encima de una cinta, con el tiempo esta magnetización se va perdiendo, provocando pérdidas de datos alrededor de los 10 años, dependiendo de la calidad de las cintas.

Se conocía la posibilidad de poder grabar datos para luego leerse òpticamente desde el 1935, con la aparición del láser se presentaba una gran oportunidad para desarrollar un nuevo método con este principio: el de poder acceder a los datos sin ningún tipo de contacto o fricción.

Consecuencias industriales estratégicas del desarrollo de la innovación para el resto de la industria

Tras la creación del CD muchas empresas quisieron aprovechar esta novedosa forma de guardar la información, de aquí salieron los estándares como el CD-ROM, el CD-RW, el Photo-CD, el CD-MO, etc. Todos ellas publicadas a mesura que se iban creando en los conocidamente nomenados: libros de los colores.

- El "Libro Amarillo", salió ya en 1984 y recoge la especificación de los populares CD ROM e incluye dos posibilidades. El Modo 1, que sólo se utiliza en el caso de grabaciones de datos y el Modo 2, que se utiliza para comprimir datos, imágenes, audio, vídeo y almacenarlos en un mismo CD. El"Libro Verde" es otra especificación que define el estándar de los Discos Compactos Interactivos, o CD-I. Los Photo-CD, son un ejemplo de este tipo de CDs para los que se vendieron en su momento algunos reproductores específicos que se enchufaban a la televisión y permitían ver fotografías digitalizadas y realizar diversos efectos, como zoom y otros.

- A partir de este momento, se planteó la necesidad de contar con unas especificaciones para poder lanzar al mercado las primeras grabadoras de discos compactos, una demanda del mercado que las compañías del sector empezaron a satisfacer a principios de los años 90. Para ello se publicó el "Libro Naranja", que contempla diversos casos: los discos magneto ópticos, CD-MO, que fueron los primeros en utilizarse y popularizarse, pero que son diferentes a los discos gravables actuales, ya que utiliza soporte magnético. Otro caso son los discos gravables, o CD-R, que son los discos que, gracias a una grabadora, pueden almacenar hasta 650 Mbytes de información, aunque no se pueden borrar y volver a grabar. Este es el tercer caso contemplado en el "Libro Naranja": los discos compactos regrabables, o CD-RW, que permiten grabar y borrar datos hasta 1.000 veces. El problema de este último tipo de discos es que no pueden ser leídos por muchas unidades lectoras antiguas de CD-ROM ni por muchos lectores de CD de música, como los que vienen en las cadenas musicales de alta fidelidad, equipos de coches o los lectores CD portátiles.

- Con posterioridad, apareció el "Libro Blanco", que contempla la especificación de los conocidos como Video-CD, un tipo de discos que pueden almacenar hasta 70 minutos de vídeo comprimido, de calidad equivalente, más o menos, a la de una cinta de vídeo VHS. Este tipo de CDs han sido populares en otros países, sobre todo de Asia. Su existencia ya está sentenciada con la aparición de los discos DVD.

- El último libro de especificaciones es el "Libro Azul", que se publicó para permitir la existencia de los CD-Plus, también conocidos como CD-Extra. En este tipo de discos, hay varias pistas de sonido, grabadas según las especificaciones del "Libro Rojo", así como una pista de datos, como si fuera un CD ROM. Este tipo de discos se puede utilizar tanto en un lector de CD de música como en un lector de CD ROM de ordenador. Un ejemplo de este tipo de CD es el de los RollingStones, que al margen de los temas musicales, incorpora un programa multimedia donde se pueden ver fotos, videos y datos del grupo.

Durante 14 años los principales fabricantes de tecnología digital realizaron múltiples investigaciones para desarrollar un nuevo disco compacto, con mayor capacidad de almacenamiento, llegando a la concepción del DVD.

A las empresas de audio, esta innovación les supuso una gran reducción de los precios de los soportes, ya que el precio de un CD era más barato que un cassette y además su copia era mucho más rápida, ya que se utilizan métodos de estampación; que consiste en crear un molde con todos pits i Lands i estamparlo contra una solución de policarbonato fundido que ha sido inyectado a alta presión.


 

Molde


 

Policarbonato fundido

Enfriamiento ràpido

Superficie grabada preparada para ser protegida con una capa de plástico policarbonado de gran transparencia.

Hacia dónde vamos?

El CD ya es un producto con escasos años de vida; la llegada del DVD está dando paso a la tercera revolución digital, haciendo ya obsoleta la tecnología del CD.

1978: Primera revolución digital( CD-A)

1983: Segunda revolución digital (CD-ROM)

1995: Tercera revolución digital (DVD)

2004: Proyección del desarrollo del “NANO CD”

'Innovación tecnológica'

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