Unidad de disco óptico para niños

Una unidad de CD-ROM interna para computadoras de escritorio.

La lente láser de una unidad de disco óptico en una computadora portátil.

En el mundo de la informática, una unidad de disco óptico es un aparato que usa un rayo de láser para leer o escribir información en discos ópticos. Funciona interpretando cómo la luz se refleja en la superficie del disco.

Los tipos de discos ópticos más comunes que estas unidades pueden leer y grabar son los discos compactos (CD), los discos versátiles digitales (DVD) y los discos Blu-ray (BD).

El "almacenamiento óptico" es una forma de guardar datos que apareció a finales del XX. La idea de guardar información en discos usando luz se desarrolló entre los años 1970 y 1980.

Estos dispositivos guardan datos en la superficie de plástico de un disco usando un rayo láser. La información se almacena en pequeñas ranuras o marcas quemadas. Como la información se graba de forma física, solo el calor (que puede deformar el disco) o los arañazos pueden hacer que se pierdan los datos. Sin embargo, son seguros frente a los campos magnéticos y la humedad.

Las unidades de disco óptico son una parte importante de muchos aparatos, como los reproductores de CD, reproductores de DVD y grabadoras de DVD. También se usan mucho en las computadoras para instalar programas, ver películas o escuchar música que vienen en discos. Además, sirven para grabar discos y guardar información o compartirla. Estas unidades, junto con las memorias flash, han reemplazado a las disqueteras y las unidades de cintas magnéticas porque los discos ópticos son baratos y las unidades son muy comunes en computadoras y aparatos de entretenimiento.

Grabar discos en casa o en pequeñas cantidades es más lento y cuesta más que fabricar discos en masa.

Cómo funcionan las unidades de disco óptico

Láser y componentes ópticos

La parte más importante de una unidad de disco óptico es el "cabezal de lectura", que contiene un láser especial, una lente que dirige el rayo láser y unos sensores de luz (fotodiodos). Estos sensores detectan la luz que se refleja en el disco.

Al principio, los láseres de los CD usaban una luz infrarroja. Para los DVD, el láser se hizo más pequeño y usaba luz roja. Para los discos Blu-ray, el láser es aún más pequeño y usa luz violeta.

Dentro de la unidad, hay dos sistemas que ayudan al láser:

• Uno mantiene la distancia correcta entre la lente y el disco, y asegura que el rayo láser esté bien enfocado en un punto muy pequeño del disco.
• El otro mueve el cabezal a lo largo del disco, siguiendo el camino de datos en espiral.

En los discos que solo se pueden leer (como los CD-ROM o DVD-ROM), la información se graba durante la fabricación con pequeños surcos y áreas planas. Cuando el láser lee el disco, la luz se refleja de forma diferente en los surcos y las áreas planas, y esto es lo que los sensores detectan para entender la información.

Para grabar datos en discos que se pueden escribir una sola vez (como CD-R, DVD-R o BD-R), la grabadora usa un láser más potente. Este láser calienta partes de una capa especial en el disco, cambiando su capacidad de reflejar la luz. Así se crean marcas que la unidad puede leer después. El láser de lectura es mucho menos potente que el de grabación. Cuanto más rápido se graba, más potente debe ser el láser.

En los discos que se pueden grabar y borrar varias veces (como CD-RW, DVD-RW o BD-RE), el láser derrite una capa de metal en el disco. Dependiendo de la energía del láser, esta sustancia puede volver a su forma original o quedarse en una forma diferente, lo que permite crear marcas que cambian la reflexión de la luz.

Algunos discos tienen dos caras, pero hay que darles la vuelta para leer la otra. Otros tienen dos capas de datos en la misma cara, separadas por una capa semitransparente. Ambas capas se pueden leer desde el mismo lado, pero la unidad necesita cambiar el enfoque del láser.

Mecanismo de rotación del disco

La forma en que giran los discos ópticos es diferente a la de los discos duros. Los discos duros giran a una velocidad constante. En cambio, las unidades ópticas fueron diseñadas para que la información se lea a una velocidad constante. Esto era importante para la música, que necesita un flujo de datos constante.

Para lograr esto, la velocidad de giro del disco no es constante. El motor tiene que variar la velocidad, girando más rápido cuando lee la parte interior del disco y más lento cuando lee la parte exterior.

Las unidades de CD más nuevas mantienen esta idea, pero giran más rápido. Por ejemplo, una unidad de 4X gira entre 800 y 2000 revoluciones por minuto (RPM), transfiriendo datos cuatro veces más rápido que la velocidad base.

La velocidad base de un DVD es unas 9 veces más rápida que la de un CD. La velocidad base de un disco Blu-ray es aún más rápida.

Hay límites en la velocidad a la que puede girar un disco. Si gira demasiado rápido (cerca de 10.000 RPM), el disco de plástico podría deformarse o romperse. Para evitar esto y mantener una buena velocidad de lectura, muchas unidades dividen el disco en zonas. Cada zona tiene su propia velocidad de lectura, que aumenta desde el centro hacia el borde exterior.

Mecanismos de carga del disco

Las unidades ópticas modernas suelen tener una bandeja motorizada donde se coloca el disco. Otras tienen una ranura donde el disco se desliza y es arrastrado por rodillos. Las unidades de ranura no suelen ser compatibles con discos más pequeños o de formas no estándar, aunque algunas consolas como la Wii lograron cargar discos de diferentes tamaños.

Algunas unidades portátiles tienen una tapa que se abre por arriba, y el disco se coloca directamente sobre el motor.

Antiguamente, algunas unidades de CD-ROM usaban cartuchos especiales para los CD, parecidos a los disquetes. Esto protegía los discos, pero no se hizo popular por el costo y la incomodidad.

Conexiones de las unidades ópticas

La mayoría de las unidades internas para computadoras personales se instalan en un espacio especial dentro de la carcasa y se conectan a la placa base con cables ATA o SATA.

Las unidades externas suelen conectarse a la computadora mediante puertos USB o FireWire. Algunas unidades portátiles para computadoras portátiles funcionan con baterías o se alimentan directamente del cable de conexión.

Al principio, no era fácil añadir unidades ópticas a las computadoras. Por ejemplo, las primeras PC solo tenían una conexión para dos discos duros, y no había espacio para una unidad de CD. Esto se solucionó de varias maneras:

• Algunas tarjetas de sonido incluían una conexión extra para la unidad óptica.
• Se crearon unidades externas que se conectaban al puerto paralelo de la impresora. Eran lentas, pero útiles para las laptops.
• También se desarrollaron tarjetas especiales para laptops.
• Se podían instalar tarjetas SCSI en computadoras de escritorio para conectar unidades SCSI externas, aunque eran más caras.

Compatibilidad entre unidades y discos

No todas las grabadoras pueden grabar todos los tipos de discos, ni todos los lectores pueden leer todos los discos. Sin embargo, la mayoría de las unidades ópticas modernas pueden leer discos más antiguos, como los CD.

El láser de un DVD solo necesita penetrar 0.6 mm en el disco para leer la información, mientras que el de un CD necesita 1.2 mm. Esto permite que las unidades de DVD enfoquen el láser en un punto más pequeño para leer los surcos más pequeños de los DVD. Las lentes de DVD pueden ajustar su enfoque para leer tanto CD como DVD con el mismo láser.

La siguiente tabla muestra qué tipo de unidad puede leer o grabar cada tipo de disco:

Notas:

Tipos de discos ópticos

Un disco óptico es un disco redondo que guarda información digital. La información se graba en una de sus caras planas usando un láser, creando pequeños surcos.

CD (Compact Disc)

El disco compacto, o CD, es un disco óptico digital que se usa para guardar todo tipo de información. Puede ser audio, imágenes, videos, documentos o cualquier otro dato.

DVD (Digital Versatile Disc)

El DVD es un disco óptico para guardar datos que apareció en 1995. Su nombre significa "Disco Versátil Digital". Al principio, la "V" era por "video", porque se creó para reemplazar las cintas de video VHS.

HD DVD (High Density Digital Versatile Disc)

El HD DVD fue un formato de disco óptico de alta densidad. Fue desarrollado por empresas como Toshiba y Microsoft. Podía guardar hasta 30 GB de información.

Blu-ray (Blu-ray Disc)

El disco Blu-ray, o simplemente BD, es un formato de disco óptico más nuevo. Fue creado para videos de alta definición (HD), 3D y UltraHD. Tiene una capacidad mucho mayor para guardar datos que el DVD.

UMD (Universal Media Disc)

El Universal Media Disc (UMD) es un disco óptico creado por Sony. Se hizo famoso por usarse en la consola PlayStation Portable (PSP). Podía guardar hasta 900 MB de datos, o 1.8 GB en doble capa. Se usaba para juegos, películas, música o una combinación de estos.

Rendimiento de grabación y escritura

Las unidades ópticas que graban discos suelen indicar tres velocidades:

• La primera es para grabar discos una sola vez (R).
• La segunda es para grabar y borrar discos varias veces (RW o RE).
• La última es para solo leer cualquier disco (ROM).

Por ejemplo, una unidad de CD de 12x/10x/32x puede grabar discos CD-R a 12 veces la velocidad base, CD-RW a 10 veces la velocidad base, y leer cualquier CD a 32 veces la velocidad base.

A finales de los años 90, cuando las grabadoras de CD rápidas llegaron a las casas, a veces ocurría un problema llamado "subdesbordamiento de búfer". Esto pasaba cuando la computadora no podía enviar datos a la grabadora lo suficientemente rápido. La grabadora tenía que detenerse, y el disco quedaba inservible.

Para solucionar esto, los fabricantes crearon grabadoras con "protección contra subdesbordamiento de búfer". Estas grabadoras podían pausar y reanudar la grabación. Así, si había una interrupción, la unidad de CD-ROM o el reproductor podían corregir el error y el disco no se dañaba.

Formas de grabar información

Al principio, grabar CD en computadoras era un proceso que requería un programa especial. Se creaba una "imagen" de los datos y luego se grababa en el disco. Esto era útil para guardar archivos, pero no tan práctico para usar los discos como si fueran memorias USB.

La "escritura de paquetes" es una forma de grabar en discos poco a poco, en pequeñas partes llamadas paquetes. Si se graba de forma secuencial, el disco se llena con paquetes desde el principio hasta el final. Para que el disco pueda leerse en otras unidades, hay que "cerrarlo" grabando una tabla de contenidos al principio. Después de esto, ya no se pueden añadir más paquetes.

La escritura de paquetes de tamaño fijo (en discos CD-RW y DVD-RW) divide el disco en paquetes de tamaño fijo. Esto reduce la capacidad del disco, pero permite que la grabadora empiece y pare de grabar en un paquete sin afectar a los demás. Esto hace que funcione de forma parecida a una memoria USB o un disco duro. Sin embargo, estos discos no siempre se pueden leer en todas las unidades sin programas adicionales.

El formato DVD+RW mejoró esto, permitiendo reemplazar bloques de datos individuales sin perder la compatibilidad con otras unidades. Este formato fue diseñado para grabaciones que se detienen y reanudan, como las que hacen los grabadores de video digital.

La tecnología Mount Rainier busca que los discos CD-RW y DVD+RW grabados por paquetes sean tan fáciles de usar como las memorias USB. Permite que la unidad formatee discos nuevos en segundo plano y gestione los errores del disco.

Identificación de la grabadora

Debido a la presión de la industria de la música, se creó un sistema llamado "Código de Identificación de Grabadora" (RID). Este código permite saber qué grabadora específica escribió un disco. El RID incluye un código del fabricante, un número de modelo y un identificador único de la grabadora.

Historia de las unidades ópticas

IBM fue muy importante en el desarrollo del almacenamiento óptico. En 1959, crearon un sistema que usaba un disco óptico con muchas palabras y frases. En 1961-62, lanzaron el IBM 1360, que usaba pequeñas diapositivas fotográficas.

Durante los años 60 y 70, diferentes tipos de discos ópticos compitieron con las cintas magnéticas, pero no se hicieron muy populares. La llegada de los láseres pequeños y económicos hizo que el almacenamiento óptico fuera más práctico. Esto llevó al lanzamiento del Laserdisc en 1978. En 1982, apareció el CD de audio digital, y pronto se empezó a usar para guardar datos, dando origen al CD-ROM en 1985.

En 1983, Philips mostró una nueva tecnología de unidades magneto-ópticas. Usaba un láser para calentar el disco y un imán para grabar datos. Aunque se rumoreó que IBM lo usaría, no se hizo realidad. Canon lanzó una versión en 1985, que fue clave en la computadora NeXT en 1988.

El almacenamiento óptico dio otro gran salto con el DVD en 1996. Al principio se llamó "disco de video digital", pero luego se cambió a "disco versátil digital" para mostrar que también servía para computadoras. Con el tiempo, los DVD siguieron un camino similar a los CD. En 1997, Pioneer lanzó el DVD-R, que se podía grabar una vez. Luego, en 2002, apareció el DVD+R, lo que causó una pequeña "guerra de formatos" hasta que las unidades pudieron grabar ambos. En 1999, se lanzó el DVD-RW, que se podía grabar y borrar, pero al principio no lo leían todas las unidades de DVD. Con el tiempo, las mejoras hicieron que la mayoría de las unidades nuevas pudieran leer todos estos discos.

Otra mejora importante fue el uso de láseres de luz azul, que permitieron guardar mucha más información en un disco. Con la llegada de la televisión de alta definición a principios de los 2000, se necesitaban discos que pudieran guardar videos más grandes. Esto llevó a una nueva competencia entre dos formatos: HD DVD y Blu-ray. El Blu-ray ganó esta competencia, y Toshiba dejó de producir HD DVD en 2008. Sin embargo, el mercado se movió rápidamente hacia los servicios de streaming (ver contenido por internet), lo que redujo la popularidad de los discos Blu-ray.

Galería de imágenes

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  HP C4381A CD-Writer Plus 7200 Series, con puertos paralelos.

• 

  La estrategia de grabación VLC-Z es visible después de grabar un DVD-R.

Véase también

En inglés: Optical disc drive Facts for Kids

• Cue sheet
• Disco magneto-óptico
• Disco óptico
• Grabadora de DVD
• Hardware
• Imagen de disco óptico
• Imagen ISO
• Phase-Change Dual
• Reproductor de DVD
• Ripear