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Internet, web, siti e blog Cosa sono, a che servono, come funzionano e come ci cambiano la vita Il materiale originale in questa pagina è © Luciano Russo: la Redazione ringrazia l'autore per averne autorizzato la riproduzione, la rielaborazione, l'adattamento e la pubblicazione nel portale |
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Il computer e la rete informatica – Approfondimento |
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In questa pagina L'estrema precisione del laser Le caratteristiche del disco ottico CD Le attuali varianti del disco ottico CD Gli svantaggi del disco ottico Il futuro del disco ottico – Il DVD
Pagine correlate
Luciano Russo – Una presentazione
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I dischi ottici |
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Il CD o Compact Disc o "disco compatto" è un'invenzione della fine degli anni '70, frutto di ricerca non nell'ambito dell'informatica ma della telefonia, un'applicazione in cui confluiscono dall'inizio sistema numerico binario, suono e laser, poi evoluta ulteriormente e commercializzata a partire dai primi anni '80.
Anche il CD, come il disco a memoria magnetica, è un supporto di memorizzazione digitale ma dalle caratteristiche totalmente diverse: è un semplice disco di plastica policarbonata dal diametro di 120 mm, non è protetto da involucri, composto dal disco di resina termoplastica trasparente un sottilissimo foglio metallico, di alluminio riflettente, ma possibilmente anche trattato con metallo nobile per renderlo più duraturo, stampato sulla plastica deformata a proteggere la traccia funzionando anche da specchio, incapsulato a sandwich con uno strato di acrilico. |
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L'estrema precisione del laser |
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I dati - sempre gli "0" e gli "1" del sistema numerico binario - vengono qui però memorizzati otticamente, attraverso la deformazione o bruciatura (per questo si dice to burn a CD , cioè "bruciare" un CD) con un raggio laser della superficie del disco: si creano così milioni di piccolissimi "buchi" o "cavità", in inglese pit o bump, letteralmente "cunetta", la parte bruciata che corrisponderà a "0", e "terre", in inglese land, la parte integra della superfice piatta a rappresentare "1", o su un disco matrice o "master", con cui verranno poi "stampate" ad alta pressione le copie della pubblicazione da commercializzare, oppure, nel caso di un CD ad uso privato in una o poche copie, il normale "masterizzatore" andrà direttamente a bruciare la superficie del foglio metallico interno.
Nella successiva lettura del CD il raggio laser colpisce le terre e le cavità, i quali verranno riconosciuti calcolando il diverso grado di dispersione e deviazione della luce riflessa dalla superficie metallica. |
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Le caratteristiche del disco ottico CD |
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La velocità di rotazione di un disco letto a 1x (si legge "uno per") è di circa 500 giri/minuto der i dati vicini al centro del disco, mentre per quelli sulle parti più esterne rallenta a circa 200 giri/minuto.
La velocità lineare e costante di lettura, CLV o Constant Linear Velocity, è una caratteristica del CD "audio", e si aggira intorno a 1,2 - 1,4 metri per secondo , anche se la versione del discho più da 74 minuti ha in pratica una velocità più bassa di quello da 60 minuti: questo principio di funzionamento fa in modo che il raggio laser legga i dati a velocità uniforme, sia che si tratti della parte esterna sia quella interna del disco.
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La tipica spirale unica dall'interno all'esterno di un CD,
Il CD è inoltre strutturato come un vecchio disco musicale, con i dati sequenzialmente allineati lungo un'unica traccia a spirale, la quale però, a differenza dei dischi in vinile, inizia dal centro e va allargandosi verso l'esterno: questa particolarità permette di diminuire il diametro del CD fino agli 80 mm di un cosiddetto mini-CD o un CD del formato di una comune carta di credito, cioè 56x86 mm.
Per renderci conto delle dimensioni reali di quanto stiamo parlando la spirale ha una "larghezza" circa 0,5 micron, cioè mezzo milionesimo di metro o mezzo millesimo di millimetro (!), con una distanza tra una passata e l'altra di circa 1,6 micron, ed una lunghezza di circa 5 chilometri.
I buchi o pit o bump bruciati nella traccia arrivano di conseguenza alle incredibili dimensioni di una larghezza di 0,5 micron, come la traccia, una lunghezza di 0,83 micron ed un altezza di 125 nanometri, vale a dire miliardesimi di metro ovvero milionesimi di millimetro...
Tra i più evidenti vantaggi del CD il più basso costo per unità di volume, la grande capacità di immagazzinaggio dati e la sua longevità.
Uno degli svantaggi è la sua relativa "lentezza" (per capire - se ipoteticamente la ricerca di un dato su una memoria magnetica dovesse necessitare di 1 secondo, per la medesima ricerca su un CD occorrerebbe 1 mese e mezzo, questo dovuto alla lentezza dello spostamento della testina del laser lungo l'intera spirale della traccia!) con accesso "sequenziale" veloce, come per la musica o i video, ma accesso "diretto" lento, come nel caso di dati specifici!
Le dimensioni, in proporzione al CD sopra, del cosiddetto mini-CD in versione integrale, sopra, e come cosiddetta CD Card, sotto: la capacità di un CD normale varia tra i 650 ed i 780 Mb (megabyte), cioè fino a 74 minuti di registrazione stereo ad alta qualità, mentre nella versione mini lo spazio di memoria è ridotto a 185 Mb (o 21 minuti) e nella versione "carta di credito" circa 100 Mb. |
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Le attuali varianti del disco ottico CD |
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Per ovviare a questo ci sono diversi tipi di modalità per l'utilizzo del CD, cioè l'utilizzo di diversi "protocolli" o codificazioni dei dati, ad esempio:
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- CD Audio o CDDA, Compact Disc Digital Audio, con memorizzazione dei dati in protocollo descritto nel cosiddetto Red Book, letteralmente "libro rosso"; |
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- CD Dati Generici o CD-ROM, Compact Disc Read Only Memory, da 74 minuti o 650 Mb, 80 minuti o 700 Mb, ma anche 90 minuti o 800 Mb e da 100 minuti o 870 Mb, protocollo Yellow Book, "libro giallo"; |
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- CD Scrivibile/Riscrivibile o CD-R/CD-RW, Compact Disc Recordable rispettivamente Compact Disc Re-Writable o "multisessione", protocollo Orange Book, "libro arancione", all'inizio degli anni '90 per dischi CD-R o scrivibili, MO o magneto-ottici e RW o riscrivibili; |
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- CD Interattivo o CD-i, Compact Disc Interactive, Compact, passaggio evolutivo intermedio dal CD verso il DVD, primo contenitore multimediale con audio, video ecc., protocollo Green Book, "libro verde"; |
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- CD Video per audio e video in formato MPEG-1, con bassa qualità , pari cioè a quella di una videocassetta VHS (per 74 minuti di video a tutto schermo sono necessari 2 dischi) sostituito oggi dal DVD, protocollo White Book, "libro bianco"; |
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- CD Extra o CD-XA, Compact Disc Extended Architecture, per multiuso come CD Audio Multimediale, CD-Text, CD-Plus o CD+G (per il karaoke), protocollo Blue Book, "libro blù". |
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Gli svantaggi del disco ottico |
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Altri svantaggi il rumore (un CD Dati Generici può essere letto a velocità variabile e per migliorarne le prestazioni di lettura viene spesso fatto girare a velocità costanti ed elevate in modalità CAV - Constant Angular Velocity, con il classico "sfarfallio" del disco), la bassa sicurezza dei dati e, spesso, del supporto: vengono commercializzati dischi di lettura sempre più "veloce", come 40x 50x 60x: c'è un piccolo dettaglio, cioè a velocità di rotazione del disco pari a "cinquanta per" la parte esterna del disco, nonostante tutti i pericolosi trattamenti della plastica, il policarbonato si deforma ed il disco diventa conseguentemente illeggibile, questo in diretta contraddizione con le specifiche dei produttori che "garantirebbero" una durata di 75 anni per il disco azzurrino trattato chimicamente per il codice libro verde, 100 anni per il cosiddetto CD Gold e addirittura 200 anni per quello Platinum - una bella trovata, ma chi ci sarà a reclamarli se mai si dimostrasse una frode?
Tutti i diversi e sempre più "accaniti" trattamenti chimici di questi supporti plastici fa sì che la tossicità dei loro materiali sia altissima e, purtroppo, in continuo crescendo:
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ATTENZIONE! Un CD non va assolutamente disperso nell'ambiente!
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Tutti i dischi ottici contengono il cosiddetto tetrabromobisfenolo, un composto chimico utilizzato per aumentare la resistenza termica delle plastiche (il disco è infatti esposto al continuo ed intenso calore del raggio laser)!
A fianco, una piccola curiosità: il gruppo svedese ABBA è il primo a diffondere commercialmente la propria musica su un CD nel 1981 con l'album The Visitors. |
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Il futuro del disco ottico – Il DVD |
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Un DVD o, oggi, Digital Versatile Disc, versatile disco digitale, ma originariamente Digital Video Disc, disco video digitale, è come il CD un supporto di memorizzazione dati di tipo ottico e può arrivare a contenere oggi dai normali 4,5 fino a 9 (disco a doppio strato) Gb di dati, esiste in versione riscrivibile con la pur teorica possibilità di riutilizzo fino a 1.000 volte.
Il DVD nasce dalla cooperazione tra i giganti dell'elettronica di consumo, prima riuniti in un consorzio e ore nel cosiddetto DVD Forum, al fine di creare i futuri formati standard di immagazzinamento di grandi quantità di dati digitali:
- DVD Video, a sostituire la classica videocassetta per film; - DVD Audio, a sostituire il CD Audio, non solo per la sua maggiore capacità ma anche per la più alta fedeltà di riproduzione; - DVD-ROM, a sostituire il CD-ROM, per quanto riguarda i dati generici.
Il primo DVD esce sul mercato nella seconda metà degli anni '90 e le sue successive varianti oggi sono, come per il CD, a seconda le dimensioni fisiche il DVD da 120 mm ed il mini-DVD da 80 mm di diametro, a seconda delle caratteristiche di utilizzo DVD-ROM con dati per sola lettura, DVD-R e DVD+R possono essere scritti una volta sola diventando poi DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW e DVD+RW a multiplo uso scrittura, la lunhezza d'onda standard del DVD è 650 nanometri (color rosso), c'è una versione DVD Dati, una DVD Video ed una specifica DVD Audio.
Le capacità delle diverse versioni sono:
- DVD-1 a DVD-4 da 80 mm, da 1,46 a 5,32 Gb, maggiore capacità ma anche più alta fedeltà di riproduzione; - DVD-5 a DVD-18 da 120 mm, da 4,7 a 17,08 Gb; - DVD-R da 4,71 a 8,55 Gb.
Le velocità del DVD vanno da 1x a 16x.
La prossima generazione di DVD sarà HD DVD o High Definition DVD o DVD ad alta definizione. |
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