Disko trinko (CD)

Disko trinkoa edo disko konpaktua, ingelesezko CD siglez ezagunagoa, datuak gordetzeko euskarria da, Philips konpainiak, Sony konpainiaren laguntzaz, musika formatu digitalean gordetzeko asmoz sortua eta lehenengo aldiz 1982an merkaturatua. 12 cm-ko diametroko disko zirkularra da, erdian zulo bat eta 1,2 mm-ko sakonera duena. 80 minutuko audioa edo 700 MB datu gorde ditzake. Mini-CDek 8 cm dituzte, eta sinpleak eta kontrolatzaileak banatzeko erabiltzen dira 24 minutuko audioa edo 210 MBko datuak gordeta.

CD teknologia, hasieran, audiorako erabili zen, eta ondoren hedatu, eta egokitu zen datuak (CD-ROM), bideoak (VCD eta SVCD), etxeko grabazioak (CD-R eta CD-RW) eta datu mistoak (CD-i, Photo CD eta CD EXTRA) biltegiratzeko. Bideojokoen kontsoletan, kartutxoak ordezkatzeko ere erabiltzen hasi zen, eta PlayStationen kasua izan zen arrakastatsuena.

Disko trinkoak ospea du egungo munduan, bereziki Asian: hor, bere arrakastak bere horretan segitzen du. 2007an sortu zenetik, mundu osoan 200.000 milioi ale saldu dira. Hala ere, disko trinkoak beste banaketa digital eta biltegiratze mota batzuekin osatzen dira, hala nola USB memoriak, SD txartelak, disko gogorrak, hodeiko biltegiratzea eta egoera solidoko unitateak. 2000. urtean gailurra jo zuenetik, CDren salmentek % 50 inguru egin dute behera.

Historia
Disko trinkoa laserdiscaren bilakaera naturala da. Prototipoak Philipsek eta Sonyk garatu zituzten, lehenik modu independentean eta ondoren, elkarrekin. 1980ko ekainean, industriara aurkeztu zen, eta mundu osoko 40 konpainia atxiki zitzaizkion produktu berriari erreproduzitzaileak eta diskoak ekoizteko lizentziak eskuratuz.

Audio digitaleko disko optikoen prototipoak
1974an, Phillipseko Korporazio Teknologikoaren barruan audio-industriako taldearen zuzendari Lou Ottensek zazpi pertsonako proiektu-talde bat sortzeko ekimena aurkeztu zuen binilozko disko handi eta hauskorrek baino soinu-kalitate hobeagoko 20 cm-ko diametroa duen audio optikoko disko bat garatzeko. 1974ko martxoan, audio-taldearen bilera batean, Philipseko ikerketa-laborategiko bi ingeniarik 20 cm-ko disko optikoan formatu digital bat erabiltzea gomendatu zuten, akatsak zuzentzeko kode bat gehitu baitzekiokeen. Audio digital optikoko disko txiki bat eta erreproduzitzaile txiki bat sortzeko, taldeko zuzendariek ez zuten laborategi bat sortzea erabaki 1977ra arte. «Disko trinko» lokuzioa aukeratu zen Philipsen beste produktu batekin bat etorriz, kasete trinkoarekin. 20 cm-ko tamaina originalaren ordez, disko trinko horren diametroa 11,5 cm-koa zen, kasete trinko baten diagonalaren tamaina baitzen.

Bitartean, Sonyk 1976ko irailean, audio digital optikoko disko bat jendaurrean lehen aldiz erakutsi zuen. Geroago, 1978ko irailean, konpainiak audio digital optikoko disko bat erakutsi zuen 150 minutuko erreprodukzio-denborarekin, 44.056 Hz-eko audio-seinaleen laginketa-abiadurarekin grabatua, 16 biteko bereizmen lineala eta gurutzatze-elkartuaren erroreen zuzenketa-kodearekin; geroago, 1980an, Compact Discen formatuan ezarriko ziren zehaztapenen antzekoak.

Lankidetza eta estandarizazioa
Geroago, 1979an, Sonyk eta Philipsek, elkarrekin, ingeniari talde bat sortu zuten audio digitaleko disko berri bat diseinatzeko. Kees Schouhamer Immink eta Toshitada Doi buru zirela, ikerketak laserraren teknologia eta bi enpresek modu independentean hasitako disko optikoa bultzatu zuen. Esperimentazio eta eztabaida urte baten ondoren, lantaldeak CD-DA estandarraren Liburu Gorria ekoitzi zuen. 1980an argitaratu zen lehen aldiz eta, 1987an, Nazioarteko Batzorde Elektroteknikoak formalki onartu zuen nazioarteko estandar gisa. Zenbait zuzenketa egin eta gero, 1996an, arauaren parte izaten hasi zen.

Philipsek manufaktura orokorrean lagundu zuen, LaserDiscen teknologian oinarrituta, zortzitik hamalaura bitarteko modulazioa (EFM ingelesezko sigletan) sartzeko. Horrek urraduren eta hatz-marken aurkako nolabaiteko erresistentzia eskaintzen zien; Sonyk, bitartean, CIRC erroreen zuzenketa-metodoari ekin zion.

Konpaktuen historiak, lantaldeko kide ohi batek kontatuta, erabaki tekniko ugariei buruzko aurrekariak ematen ditu, laginketa-maiztasuna, erreprodukzio-denbora eta diskoaren diametroa barne. Lantaldea lau edo zortzi lagunen artean zegoen osatua, baina, Philipsen arabera, disko trinkoa «talde gisa lan egiten zuen talde handi batek asmatu zuen, taldean».

Merkaturatzea
1981ean, Herbert von Karajan orkestra-zuzendariak, disko trinkoen balioaz konbentzituta, Salzburgoko Jaialdian sustatu zituen, eta une horretatik aurrera hasi zen haren arrakasta. Europan, disko trinkoetan grabatutako lehen izenburuak hauek izan ziren: Richard Straussen Alpeetako sinfonia, Claudio Arrau piano-jotzaile txiletarrak interpretatutako Frédéric Chopinen balsak eta ABBAren The Visitors albuma. 1983an, CBSk (egun, Sony Music) Estatu Batuetan egindako lehen disko trinkoa ekoitzi zuen, Billy Joelen album bat. Disko trinkoen ekoizpena Estatu Batuetan eta Alemanian kontzentratu zen hainbat urtez, eta handik zabaltzen ziren mundu osora.

1982ko urrian hasi ziren Sony eta Philips disko trinkoa merkaturatzen. 1984an, informatikaren mundura atera ziren, eta 650 MB (74 min.) biltegiratzea ahalbidetzen zuen eta, 1990eko hamarkadaren amaieran, 700 MB (80 min.) gordetzeko aukera

Funtzionamendua 
CD baten lan egiteko era berez oso sinplea da. Laser argi bat jaurtitzen da diskoaren gainazaleraren aurka eta diodo bat arduratzen da erreflektatutako argia aztertzeaz. Islatutako argia altua edo baxua izango da eta irakurketa egin ondoren PUZari zerokoak edo batekoak itzultzen dizkio. Oso txikia izateak egitura hori guzti berezia egiten du.

Hasieran, CDaren grabaketa lantegian egin behar da, disko maisu batean, laser oso ahaltsu batez, bertan informazioa gordetzen duten zuloak egiteko. Disko maisua molde bat egiteko erabiltzen da: kopia guztiak egiteko erabiliko da.

CDaren oinarrizko osagaia 1,2 mm-ko sakonerako polikarbonatozko pieza zirkular bat da. Moldea erabiliz, pieza hartan zuloak “kopiatzen” dira, ez laser bidez, presio bidez baizik. Zulatutako eskualdeak pit dira eta zulatu gabeak, land. Zulaketaren ondoren, polikarbonatozko pieza hori soilik 125 nm zabalerako aluminiozko pieza batez estaltzen da. Horren gainean, akrilikozko pieza garden bat jartzen da, babesteko. Azkenik, akrilikoaren gainean etiketa bat jartzen zaio.

CDa irakurtzean, land eta pit horiek 0 eta 1era pasa behar dira, ordenagailuak uler ditzan. Horretarako, oinarrizkoa da CD irakurgailuetako laser argia. Laser argi hori potentzia baxuko argi infragorria da eta CDaren azpiko aldera zuzentzen da. Argiak polikarbonatozko geruza zeharkatzen du eta aluminiozko geruzaren aurka talka egiten du. Argiak putzu bat (pit) aurkitu badu, islatutako argia oso txikia da. Bestalde, land batekin topo egiten badu argi asko islatutako da. Argi hori diodo batek aztertzen du, eta jasotako argi kopuruaren arabera, oso erraz jakin dezake land edo pit batera zuzendu den.

Landak eta pitak ez dira zuzenean 0 eta 1-era pasatzen. Hau da, land batek ez du 0 balio logikoa ezta pitak 1-ekoa ere: land batek aurreko egoera logikoa mantentzen du eta pit batek, irauli. Horrela, CD batean egin behar diren zuloak minimizatzea lortzen da, grabaketa prozesua azkartuz.

CDak pista bakarra du, kiribilean, CDaren erdialdetik kanpoalderaino. Kiribila hain da estua (0,5 μm), ezen zuzen batean jarriko balitz, 5 km-ko luzera izango bailuke. Gainera, itzuli bakoitza eta aurrekoaren arteko distantzia ere oso txikia da: 1,6 μm. Horrek argi uzten du CD batean sar daitekeen informazio andana. 

Informazioa dentsitate lineal konstantean gordetzen da, hots, kiribilaren luzera bera hartuta, bai erdian bai kanpoan, bit kopuru bera dago. Horren eraginez, diskoaren erdialdean informazio gutxiago dago kanpoaldean baino, erdialdea kiribilaren itzuliaren distantzia txikiagoa delako. CDa irakurtzean, aitzitik, datuen gainetik laserrak abiadura berean iragan behar du. Horren ondorioz, irakurgailuak biratzeko abiadura aldatu behar du, segundo bakoitzean beti bit kopuru bera irakurtzeko. Abiadura altuagoa da erdialdean (500 RPM) kanpoaldean baino (200 RPM).

Motak

CD-ROM 
CD-ROMa datuak eta programak biltzeko CDaren aldaera teknologikoa da. CD-ROM batek 870 MB-eraino informazio gorde dezake, nahiz eta gaur egun arruntenak 700 MB-ekoak diren. Entzuteko CD batekiko alde nabarmenena bertan datuak biltegiratzeko moduan dago. Datuen eskualdea CD-ROM batean sektoretan banatuta dago eta sektore bakoitzak informazio mota berdina gordetzen du. Sektore bakoitza 2352 bytekoa da eta honela banatzen da:
 12 byte sinkronizaziorako
 4 byte identifikaziorako
 2048 byte erabiltzailearen datuetarako
 288 byte erroreen detekzio eta zuzenketarako
Hala ere, erabiltzaileak ez ditu sektoreak erabiltzen, hauek baina abstraktuagoak diren eta giza ulermenetik gertuago dauden fitxategiekin lan egiten du. Fitxategiak erabiltzeko estandarrak finkatuta daude eta erabiliena ISO 9660 da. Bertan, fitxategiak nola sailkatu behar diren eta zein ezaugarri izan behar dituzten zehazten da.

CD-R 
CDak datu handiak gordetzeko euskarri aproposa dira baina interesa galduko lukete fabrikan bakarrik grabatu ahalko balira. Horregatik, CD-R direlakoak (Compact Disc Recordable edo CD grabagarria) sortu ziren. Horrela, CD-R bat etxeko PCtik bertatik grabatu daiteke, baina behin idatzitakoan, ez daiteke ezer ezaba. Hori dela eta, WORM (Write Once, Read Multiple) motakoak direla ere esaten da.

Diskoan dauden datua ezabatu ezin daitekeen arren, bertan aldi anitzetan gorde daitezke datuak. Horrela, erabiltzaileak nahi dituen datuak saio batean gordetzen ditu eta gehiago sartu ditzake ondorengo saioetan.

CD-R bakoitzak aurretik grabatutako espiral bat dauka, baina ez dago aluminioz osatuta, pigmentu zehargarri batez, baizik, geruza islatzaile batez inguratua. Idazteko laserrak osagai horren aurka talka egiten duenean, hau berotu eta koloregabetu egiten du. Irakurtzerako garaian, argiak geruza zehargarria iragaten du eta geruza islatzailearen islatzen da. Argiaren itzuleran, koloregabetutako eskualde batean baldin badago argiak nahiko intentsitate galtzen du eta bestela oso intentsitate gutxi galtzen du. Modu horretan, putzuak (pit), koloregabetutako eskualdeak, eta eskualde lauak (land), erre gabeko guneak, simulatzen dira. Irakurketan gertatzen diren argi aldaketak fabrikan egindako CDetan gertatzen direnen oso antzekoak direnez, CD-ROM irakurgailu arruntetatik oso erraz erabili daiteke, inongo arazorik gabe.

CD-RW 

Gordetako informazioa ezabatu ahal izateko eta berriro bertan idatzi ahal izateko sortu ziren CD-RW (CD re-writable, edo behin eta berriz graba daitezkeen CDak). Espirala osatzen duen substantzia berezi batean oinarritzen da. Sustantzia horrek fase aldaketak jasaten ditu. Hau da, berezko egoeran —kristalinoan, alegia— argia islatzen du. Berotzen bada (laserraren bitartez) sustantzia egoera amorfo batera pasatzen da eta ez du argirik islatzen, modu horretara pit-ak simulatuz. Baina CD-RWaren berezitasuna honakoa da; sustantzia hori bigarren tenperatura batera (altuagoa) berotzen bada eta hozten utzi, honek egoera kristalinoa berreskuratzen du. Horrela, berriro bertan grabatzeko aukera emanaz. Prozesu hau askotan (milaka alditan) errepikatu ondoren, sustantzia honek bere propietateak galtzen ditu. Hots, sustantziak egoeraz ez aldatzeko joera erakusten du, erroreak agertu daitezkeelarik. Errore hauek asko izatera iristen direnean, disko hau ezingo da gehiago erabili.

Disko trinko unitatea

Irakurgailua 

CD irakurgailua, CD erreproduzitzailea ere deitua, gailu optikoa da, eta audioko, bideoko, datuetako eta abarretako CDak erreproduzitzeko gai da disko horietan dagoen informazioa irakurtzeko laser bat erabiliz.

Disko trinkoen irakurgailuak osagai hauek ditu:

 Irakurketa buru bat, non laser-izpien igorle bat dagoen, diskoaren gainazalerantz argi-sorta bat jaurtitzen duena; halaber, fotorrezeptore (foto-diodo) bat ere badu, diskoaren gainazalean errebotatzen duen argi-sorta jasotzen duena. Laserra AlGaAs diodo bat izaten da, airean 780 nm-ko uhin-luzera duena. (Infragorrietatik hurbil, gure ikusmen-tartea 700 nm-raino iristen da, gutxi gorabehera); beraz, giza begiarentzat, argi ikusezina da, baina ez, hala, kaltegabea. Laser sorta baterantz begiratzea, beti saihestu behar da. Polikarbonatoaren barruko uhin-luzerak airean baino n=1.55 faktore txikiagoa du, hau da, 500 nm.
 Disko trinkoa birarazten duen motor bat, eta burua erradialki mugitzen duen beste bat. Bi mekanismo horiekin, disko osorako sarbidea dago. Motorra CLVaz (Constant Linear Velocity) arduratzen da, eta, abiadura lineala beti konstantea izan dadin, motorraren abiadura doitzen duen sistema da. Horrela, irakurketa-burua ertzetik gertu dagoenean, motorrak astiroago biratzen du erdigunetik gertu dagoenean baino. Horrek asko zailtzen du irakurgailua eraikitzea, baina datuak sisteman sartzeko tasa konstantea izango dela ziurtatzen du. Kasu horretan, mikrokontrolagailu batek kontrolatzen du errotazio-abiadura, eta irakurketa-buruaren posizioaren arabera jarduten du datuetara ausaz sartu ahal izateko. CD-ROMek, gainera, abiadura angeluarra konstante mantentzea ahalbidetzen dute, CAVa (Constant Angular Velocity). Garrantzitsua da hori kontuan hartzea CD-ROMak irakurtzeko abiadurei buruz hitz egiten denean.
 DAC bat, CD-audioen kasuan eta ia CD-ROM guztietan. DAC (Digital to Analogical Converter) seinale digitaletik seinale analogikorako bihurgailua da, bozgorailuetara bidaltzen dena. DACak soinu-txarteletan ere daude eta, gehienek ADC bat dute, prozesua alderantzizkoa egiten duena, analogikotik digitalera.
 Beste serbosistema batzuk, adibidez, laserra espiralean zehar gidatzen duena; diskoaren eta buruaren arteko distantzia zehatza ziurtatzen duena; laserra diskora primeran iristeko edo akatsak zuzentzen dituena, eta abar.

Irakurketa buruak CD bat irakurtzeko jarraitzen dituen urratsak:
 infragorrien diodo batek argi-sorta koherente bat (laserra) igortzen du irakurketa-buruaren parte den ispilu baterantz. Ispilu hori linealki mugitzen da diskoaren gainazalean zehar.
 Argiak sorta-zatitzaile bat zeharkatzen du, sarrerako sorta hirukoizten duena.
 Hiru sortak diskoaren gainazalean fokuratzen dira sistema optiko baten bidez; erdiko sorta pistaren gainean mantentzen da; beste biak bi alboetan geratzen dira, eta pistaren jarraipen automatikoko sistemarako erabiltzen dira (autotracking).
 Argi intzidente hori aluminiozko geruzan islatzen da polikarbonatozko estaldura zeharkatuz. Putzuen altuera (pit) berdina da guztietan, eta kontu handiz aukeratuta dago polikarbonatoan laserraren uhin-luzeraren ¼  izan dadin. Ideia da putzu batean islatzen den argia uhin luzera ¼  + ¼ = ½ abiadura handiagoan bidaia dezan lau (land) batean islatzen den argia baino.
 Islatutako argia, Leiar eta ispilu batzuen bidez, koadroan muntatutako lau fotodetektagailutara bideratzen da.
 Putzua-laua edo laua-putzua trantsizioa gertatzen denean, bien artean uhin-luzera ertaineko desfasea dagoenez, interferentzia suntsitzailea gertatzen da, eta ondoriozko intentsitatea ia nulua da. Putzu batean zehar edo lau batean zehar, ez dago aldaketarik, eta horren ondoriozko intentsitatea maximoa da. Fotodetektagailuek argi-intentsitatearen aldaketa hori sumatuko dute, eta energia elektriko bihurtuko dute.
 Seinalea berreskuratzeko, lau fotodetektagailuen irteerak batu behar dira. Putzu-laua edo laua-putzua trantsizioei 1 esleitzen zaie (gutxieneko intentsitatea), eta, putzu edo lau baten barrualdeari, 0 (gehieneko intentsitatea).
 Horrela irakurritako bit-fluxua kodetu den alderantzizko ordenan deskodetzen da: lehenik EFM deskodetzaile batetik igarotzen da; gero, erroreak detektatzeko, bi mailatatik (Reed-Solomon), eta, azkenik, erroreak zuzentzeko, etapa batetik.
 Autotracking-a sentsore bakoitzak hautemandako intentsitatearen arteko aldearekin berrelikatzen da laserra pistaren gainean fokuratuta mantentzeko.

Salneurria 

CDak banaka eta multzoan saltzen dira. Banaka saltzen direnean, kaxarekin etorri ohi dira. Multzoan badatoz, ordea, kaxarekin edo gabe eros daitezke, bobina batzuetan. Bobina horiek 25 edo 50 diskotakoak izaten dira, eta merkeago saltzen dira.

Abantailak eta eragozpenak

Abantailak 
Merkea. Euskarri hau, duen adina dela eta, oso zabaldua dago, eta beraz, edozein ordenagailuk onartzen du. Aproposak dira datu iraunkorrak mantentzeko.

Eragozpenak 
Idazteko motelak dira, prozesu eta software bereziak behar dira. CD-R eta CD-RW motako diskoak hauskorragoak dira: argiak eta tenperatura altuek izorratu ditzakete, kolpe fisikoek ere bai. CD-RW ezabatzerako garaian dena batera ezabatu behar da.

Kanpo estekak 
 Zientzia.net atariko artikulua: "CD-ROMa hil da, gora DVDa!"

Erreferentziak

Informatikako terminologia
Memoria informatikoa