Entendendo as mídias ópticas

Durante a segunda metade da década de 70, a Philips e a Sony trabalharam no desenvolvimento de uma mídia óptica capaz de substituir os antigos discos de vinil. A cooperação entre as duas empresas deu origem ao CD, que embora tenha se popularizado apenas na década de 90, chegou ao mercado bem antes, em 1982. A tecnologia do CD evoluiu ao longo das décadas, dando origem ao DVD e ao Blu-ray, que usamos atualmente.

Originalmente, os CDs eram destinados a armazenar apenas áudio, com uma taxa de amostragem de 44.1 kHz e 16 bits de resolução, mas não demorou até que o padrão fosse adaptado para o armazenamento de dados. Os CDs de áudio passaram a ser chamados de “CD-DA” (Compact Disk Digital Audio) e os CDs de dados de “CD-ROM” (Compact Disk Read Only Memory).

Tanto os CDs de áudio quanto os CDs de dados são mídias digitais; a grande diferença é a forma como os dados são gravados. A capacidade total de um CD de 74 minutos é de 742 MB, que são organizados em setores de 2352 bytes cada um. Cada setor inclui uma área adicional de 98 bits (o subcanal Q) que inclui sinais de sincronismo, informações sobre a faixa e 16 bits de ECC, que oferecem um sistema rudimentar de correção de erros.

Nos CDs de dados são reservados 288 bytes adicionais para os códigos ECC e 16 bytes para sincronismo e endereçamento. Este uso massivo do ECC resulta em uma mídia muito mais confiável, onde os dados podem ser lidos mesmo depois de muitos arranhões. Por outro lado, mais espaço reservado ao ECC corresponde a menos espaço para os dados, o que faz com que a capacidade total do CD-ROM seja de apenas 650 MB.

Dentro do CD, os dados são armazenados na forma de sulcos, que contrastam com a superfície lisa e reflexiva do disco. Durante a leitura, os sulcos dissipam o laser do leitor, enquanto o restante da superfície o reflete, permitindo que o leitor diferencie os bits “1” dos bits “0” com base na intensidade da reflexão:

Diferente do que temos nos HDs (onde são usadas trilhas concêntricas), no CD os dados são armazenados na forma de uma espiral contínua, como em um disco de vinil. Esta espiral engloba todo o disco dando cerca de 20.000 voltas e tendo um comprimento total de quase 5 quilômetros em um CD de 74 minutos.

O disco é lido a partir do centro, o que possibilitou o surgimento dos mini-CDs (185 MB), CDs em formato de cartão (50 MB) e também dos CDs com formatos especiais, com capacidades variadas. Temos também os CDs de 80 minutos (700 MB) onde o espaçamento entre as voltas da espiral é sutilmente reduzido para acomodar mais dados.

O baixo custo de produção, combinado com a grande capacidade de armazenamento (para a época) fizeram com que os CD-ROMs se tornassem rapidamente a mídia mais usada para distribuição de softwares, antes que a popularização das conexões de banda larga possibilitassem o download de grandes arquivos. Mesmo hoje em dia, os CDs ainda são bastante populares como uma forma de transportar dados, já que as mídias são baratas e praticamente qualquer PC possui um drive óptico.

Considerando o impacto que o CD e os sucessores tiveram, o funcionamento básico é bastante simples, baseado na reflexão da luz. Dentro do drive, o CD gira a uma grande velocidade e a cabeça de leitura se desloca para atingir toda a superfície do disco. Embora inclua apenas uma lente, a cabeça de leitura é composta por dois componentes independentes: o laser de leitura e um sensor, que capta a luz refletida pelo disco, possibilitando a leitura.

Laser de leitura em um drive de notebook

Os CDs prensados são compostos por três camadas. A base é um disco de policarbonato (um polímero resistente) que contém os sulcos gravados. Para possibilitar a leitura, é adicionada uma fina camada de alumínio, que atua como um espelho, refletindo o laser. Ela é recoberta por uma camada de laquê, que sela o disco, evitando oxidação.

A camada de laquê (a única proteção nas mídias lisas) é bastante fina e frágil, o que faz com que o CD seja muito vulnerável a riscos na parte superior. Pequenos danos criam também pontos de oxidação ou bolhas, que com o tempo se espalham inutilizando a mídia. Para tornar as mídias mais resistentes, a maioria dos fabricantes adota o uso de camadas de proteção adicionais (como as usadas nas mídias foscas) ou rótulos impressos.

A fina e frágil proteção de laquê das mídias lisas