¿Cómo se almacena la información en los DVD?

Hasta la última década del siglo XX, las películas, canciones y otra información se almacenaban en gran medida en cintas VHS y otras herramientas analógicas, que se basaban en la tecnología de cinta magnética de la década de 1930. Sin embargo, a fines de la década de 1990, los DVD ingresaron al mercado y desempeñaron un papel influyente para los jóvenes que crecían en la década de 2000. Los DVD se convirtieron en sinónimo de nuevas películas, juegos de computadora y canciones.

Gigantes tecnológicos como Sony, Microsoft y Sega adoptaron rápidamente la tecnología y crearon las consolas de juegos insignia PlayStation y Xbox, todas basadas en DVD.

Casi no hay nadie de la generación del milenio que no haya esperado con gran expectación a ver el logo del DVD en la esquina de la pantalla cuando el reproductor de DVD está encendido.

Las consolas de juegos usan DVD para el almacenamiento de medios (Crédito de la foto: Flickr)

Una breve descripción de los DVD

DVD es una abreviatura de Digital Versatile Disk. Un DVD es un disco óptico que usa luz para leer y escribir los datos almacenados en un disco plano. Los datos digitales son una secuencia de ceros y unos (números binarios).

Un DVD almacena datos en formato binario. Luego, estos datos se convierten en su contraparte analógica original utilizando algoritmos de conversión.

Un DVD es esencialmente una actualización a un CD (Compact-Disc), ya que la tecnología subyacente es la misma en ambos, pero un DVD se modifica para que se puedan almacenar muchos más datos dentro del mismo volumen físico.

Los DVD se pueden clasificar en dos categorías según su funcionalidad: solo lectura y regrabable.

Solo lectura Reescribible Los datos se pueden escribir en el disco solo una vez. Una vez que se escriben los datos, no se pueden borrar. El disco se puede leer varias veces. Los datos se pueden escribir y borrar varias veces. Una vez que se han borrado los datos antiguos, se pueden escribir nuevos datos en ellos. DVD-R (grabable) y DVD-ROM (memoria de solo lectura) son formatos de solo lectura. DVD-RW (regrabable) y DVD-RAM (memoria de acceso aleatorio) son regrabables.

La mayor parte del volumen físico de un DVD consiste en una capa de plástico rígido, resistente a la temperatura y transparente hecha de policarbonato (PC), un polímero termoplástico. Detrás de la capa de PC hay una capa reflectante. Estas dos capas forman la capa de almacenamiento de datos y son los aspectos funcionales del disco. Sin ellos, un DVD no funcionaría.

Estructura química de la PC (Crédito de la foto: PulkoCitron / Wikimedia commons)

Almacenamiento de datos en DVD

Los DVD almacenan datos en una pista en espiral delgada y larga que recorre el disco.

Las capas reflectantes en los DVD de solo lectura y los DVD regrabables funcionan de manera ligeramente diferente. Vamos a ver.

1) D de solo lecturaiscs:

En este tipo de DVD, la capa inferior consta de una capa de policarbonato (PC) transparente. Un lado de la PC permanece plano y, en el otro lado, se imprime una cavidad en espiral (llamada “pista”). La cavidad no es continua, ya que hay pequeñas obstrucciones (ausencia de cavidades) a lo largo de la espiral, lo que da como resultado una pista en espiral con roturas, como se muestra a continuación.

Las áreas que contienen una cavidad se llaman ‘pozos’ y las áreas que carecen de una cavidad se llaman ‘terrenos’ (piense en ello como una carretera larga de un solo carril con interruptores de velocidad colocados de manera intermitente). Una hoja reflectante de aluminio se coloca detrás de este lado de la capa de PC. La hoja tiene una forma que cubre perfectamente los hoyos y las tierras (piense en la interfaz entre dos ladrillos Lego unidos; un ladrillo es PC y el otro ladrillo es aluminio).

Aquí se muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de un disco. (Crédito de la foto: Image Source Trading Ltd / Shutterstock)

Un láser de baja potencia se ilumina en el lado plano de la PC cuando está en uso. Dado que la capa de PC es transparente, el rayo de luz viaja a través de ella y llega al otro lado que contiene la huella (hoyos y tierras). La hoja de aluminio refleja el rayo hacia atrás y un sensor detecta el rayo reflejado.

Dado que el disco sigue girando, el láser golpea los hoyos y aterriza en la secuencia en la que se imprimen. Siempre que ocurre una transición de un pozo a una tierra o viceversa, la intensidad de la luz reflejada que llega al sensor cambia. La luz de mayor intensidad recibe un 1 lógico y la intensidad más baja recibe un 0 lógico.

Por lo tanto, el sensor detecta los datos como una secuencia de ceros y unos al detectar cada cambio en la intensidad de la luz.

• El DVD-ROM tiene hoyos y terrenos impresos durante el proceso de fabricación en sí (como se describe anteriormente).
• DVD-R no tiene los hoyos y terrenos impresos durante la fabricación. El disco viene teñido, en lugar de con una lámina de aluminio. Para escribir datos en un disco de este tipo, un láser rojo (650 nm) quema áreas en el tinte, oscureciendo esos puntos. Los puntos oscuros y claros reflejan la luz de manera diferente, que se mide en el detector al leer el disco.

Los láseres leen y escriben información en un DVD (Crédito de la foto: ktsdesign / Shutterstock)

2) Discos regrabables:

Los DVD regrabables también tienen una capa de PC gruesa en la parte inferior, con las mismas propiedades que los discos de solo lectura. Sin embargo, la capa reflectante está formada por un sólido de cambio de fase que altera su estructura molecular (fase) a diferentes temperaturas. Las dos fases son cristalinas y amorfas. A bajas temperaturas, la estructura molecular del sólido permanece cristalina y, a temperaturas más altas, la estructura cambia a una configuración amorfa. La reflectividad del material depende de su fase.

Cuando un láser rojo (650 nm) se ilumina en un DVD-RW, la luz viaja a través de la capa de PC y alcanza el material de cambio de fase. La temperatura del área iluminada aumenta y se produce un cambio de fase de cristalino a amorfo, y se alcanza una nueva estructura molecular. Debido a la rotación del disco, la zona previamente iluminada se aleja y su temperatura desciende. Esta caída de temperatura cristaliza la nueva estructura. Las áreas con diferentes estructuras moleculares corresponden a la iluminación de la región por el láser de escritura. Cuando se ilumina un láser de lectura de baja potencia, la intensidad del rayo reflejado en el detector cambia según la región que se ilumina.

• DVD-RW almacena datos exactamente como se describió anteriormente, en forma de espirales en un material de cambio de fase.
• DVD-RAM también utiliza un material de cambio de fase, pero en lugar de tener una pista en espiral, tiene un conjunto de anillos concéntricos en el disco.

Vista de primer plano de una lente láser de una unidad de DVD (Crédito de la foto: yanik88 / Shutterstock)

Conclusión

La discusión anterior se refiere a los DVD de una cara (SS) y de una sola capa (SL). Esto significa que los datos solo se pueden leer / escribir desde un lado (SS) y solo se pueden almacenar en una sola capa (SL). También hay DVD de doble capa (DL) y de doble cara (DS), pero el mecanismo de almacenamiento es el mismo en todos los DVD.

Además, lo que hemos descrito son todas las variantes oficiales de DVD, a saber. DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW y DVD-ROM. También existe un grupo no oficial de formatos, designados como formatos DVD +, incluidos DVD + R, DVD + RAM, DVD + RW y DVD + ROM. La tecnología subyacente es la misma en todos los DVD, por lo que la única diferencia entre las variantes (-) y (+) son las especificaciones técnicas, como la longitud de la espiral, el ancho de la espiral, la frecuencia de oscilación (cantidad de desviación de una espiral perfecta), etc. Las variantes oficiales de DVD son todas DVD y llevan el logotipo oficial de DVD. Las variantes de DVD + no llevan el logo oficial.