CD audio

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Conocido también como CD-A y CD-DA, el CD es la sigla en inglés de Compact Disc, (‘disco compacto’ en español). El CD comenzó a ser comercializado en 1982 por las empresas Philips y Sony. Se trataba del primer sistema de grabación óptica digital.

El CD pretendía superar las limitaciones de los formatos convencionales, instituyéndose en el primer sistema de reproducción de sonido que no se deteriora con el uso. Podía reproducirse una y otra vez sin perder calidad de sonido.

CD-Audio

El CD-A pertenece a la familia del Compact disk, que incluye también al CD-R, CD-ROM y CD-RW. (Cada uno de estos formatos cuenta con su propio estándar).

El llamado Libro Verde define el soporte, del proceso de grabación y diseño del sistema reproductor adecuado para soportar con el estándar CEI IEC 908 para los CD-A.

Los CD-A, como los CD, tienen forma de disco circular (con un agujero en medio) y no de cinta, para que permitan el acceso penetrante en el.

El diámetro del disco es de 120 mm flexible (aunque también se comercializaron CD de 250 MB con un diámetro de 3 cm de apertura).

Durante la grabación, la señal analógica de audio es convertida en digital (o código binario) mediante un proceso de cuantificación y codificación llamado [PCM] a razón de 44 100 muestras por segundo y canal, empleando una resolución de 16 bits. PCM son las siglas en inglés de Pulse Code Modulation, en español: ‘modulación por código de pulsos’. En la codificación PCM se muestrea la amplitud instantánea de la señal analógica y se traduce a un valor predeterminado que depende de la resolución. Así, como la resolución del CD-Audio es de 16 bits tenemos 65 536 (2¹⁶) combinaciones posibles. Como la señal es estéreo, una vez codificada es multiplexada. El inconveniente de la conversión analógico-digital es el inevitable ruido de cuantificación.

La frecuencia de muestreo del CD es de 44,1 kHz (conocida, por ello, como estándar CD), que le permite registrar una respuesta en frecuencia que abarca el total del espectro de audiofrecuencia, siendo la máxima frecuencia ofrecida de, aproximadamente, 20 kHz tras el filtro paso-bajo aplicado tras la conversión. Esto es una consecuencia directa del Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon.

La capacidad estándar del CD es de 650 MB que permiten 74 minutos, pero existen otras capacidad según el tipo de CD surgidos después.

1. Diámetro: 80 mm - 215 MB o 21 minutos de audio.
2. Diámetro: 120 mm - 700 MB o 80 minutos de audio.
3. Diámetro: 120 mm - 800 MB o 90 minutos de audio.
4. Diámetro: 120 mm - 875 MB o 100 minutos de audio.

La velocidad de transferencia de datos del CD es de, aproximadamente, 1,4 Mbps.

Tabla de contenidos 1 Partes del CD-Audio 2 Grabador/Lector CD 3 Grabación de copias comerciales 4 Grabación óptica 5 Reproducción del CD 6 Corrección de errores 7 Estado actual (2005) 8 Véase también

[editar] Partes del CD-Audio

En todo CD pueden diferenciarse tres partes:

1. El área de datos (la que contiene la información del CD de 650 MB) puede almacenar hasta 74 min. de audio en diferentes pistas (99 pistas como máximo). Cada pista queda grabada físicamente en el disco como un microsurco elíptico.
2. La guía interna (lead in), con un ancho de 33 mm) contiene la tabla de contenidos del disco y permite almacenar un máximo de 99 pistas. Su función es sincronizar el láser y localizar los datos y prepararlos antes de su lectura.
3. La guía externa (lead out), de tan sólo 1 mm de ancho, simplemente marca el fin de los datos.

[editar] Grabador/Lector CD

Todo equipo CD cuenta con dos motores:

• Uno se encarga de la rotación del disco y ajusta y mantiene la velocidad lineal constante (CLV, siglas en inglés de Constant Linear Velocity). Todos los CD-Audio deben girar con una rapidez lineal constante de 1.3 m/s. Esto significa que, en cada segundo, el lector explora un tramo cuya longitud es de 1.3 metros. Que la velocidad lineal sea constante, no significa que la velocidad de rotación del disco sea uniforme. Cuando el cabezal de lectura / grabación está cerca del borde, el motor hace girar el disco más despacio que cuando éste está cerca del centro. La reproducción o grabación se realiza desde el centro, donde la velocidad es de 500 rpm; hacia la periferia donde está es de 200 rpm.
• Un segundo motor mueve la cabeza a lo ancho del disco. El láser suele tener una longitud de onda en el aire de 782 nm (pero no todos los láser tienen la misma, esta oscila entre los 780 y los 790 para el CD).

[editar] Grabación de copias comerciales

Los CD-Audio comerciales se graban en un proceso de 2 etapas:

• La primera etapa consiste en la grabación de un disco maestro que se realiza sobre un disco de vidrio pulido cubierto con una fina lámina de material fotosensible. Un láser de alta potencia vaporiza pequeñas partes del material que recubre el vidrio dejando unas marcas. Luego se ataca al disco químicamente y donde se había fijado las marcas se producen pequeños huecos (pozos, lands o valles).
• La segunda etapa consiste en la grabación del disco estampador que estampa las copias comerciales calcando las protuberancias del disco maestro.

[editar] Grabación óptica

Las grabadoras de CD-Audio (que no se usan para grabar discos comerciales) siguen un proceso diferente, donde el disco no es atacado químicamente ni se requieren 2 procesos, sino que se sigue un único proceso de grabación óptica digital.

El disco compacto es un disco de 1,2 mm de grosor con base de policarbonato, cubierto de una capa de aluminio reflectante. Sobre esta superficie actuará un láser y grabara los huecos. Una vez registrada la información, ésta es protegida mediante una nueva capa acrílica formada por lacas y plásticos que intentan evitar que las marcas (pits y lands) se borren (si se llenan los huecos) o que se creen nuevos huecos.

Durante la grabación, un infrarrojos emite un láser hacia un espejo situado en el cabezal y la luz reflejada en el espejo atraviesa una lente y queda enfocada un punto sobre la base de policarbonato. Esta luz enfocada va grabando huecos (Land, pozos o salientes) , que contrastaran con las zonas donde no hay huecos (pits o salientes).

Los puntos (tanto lands como pits) tienen una anchura de 0,6 micras de profundidad. Los Lands y pits configuran una especie de código Morse que será reinterpretado al final fase de reproducción durante la conversión D/A.

Estos huecos se van grabando en una única espiral (en la que se pueden llegar a integrar 99 pistas, teniendo la separación entre las pistas un anchura de 1,6 micras). La espiral comienza en el interior del disco (cercana al centro), y finaliza en la parte externa.

[editar] Reproducción del CD

La lectura óptica es relativamente sencilla. Durante la reproducción, cuando el rayo láser incide sobre la capa de aluminio reflectante, la luz es reflejada, dispersada y reencaminada mediante una serie de lentes y espejos hacia un fotodiodo receptor.

Este fotodiodo es capaz de interpretar la señal digital. Esto se debe a que la luz que llega al valle es reflejada y va desfasada medio periodo con respecto a la que viene del saliente (pit), que es dispersada. Esto permite al fotodiodo convertir la información óptica al código binario:

• Se da el valor 0 tanto a la sucesión de salientes (PIT), como a la sucesión de no salientes (LAND –valles).
• Se da el valor 1 si se produce un cambio de superficie en el sentido que sea: tanto PIT – LAND, como LAND – PIT.

Una vez interpretada la señal digital, la envía a un conversor D/A (digita-analógico) que transforma la señal digital en señal eléctrica (analógica). Esta señal de salida será enviada a los equipos que tengan que amplificarla, procesarla o convertirla nuevamente en presión sonora para poder oírla.

[editar] Corrección de errores

Como sistema de corrección de errores, los CD-Audio introducen una codificación CIRC (siglas en inglés de Cross-Interleave Reed-Solomon Code, en español ‘código Reed-Solomon de intercalación transversal’). El código Reed-Solomon debe su nombre a sus inventores Irving Reed y Gustave Solomon.

Es un sistema muy útil si surgen problemas durante la reproducción. No tienen por qué ser grandes problemas: una simple mota de polvo, un arañazo, o una huella digital pueden producir errores.

Para evitar los errores, los datos no se graban en orden, sino que las muestras se intercalan. Así se protege la señal. Si se pierden gran cantidad de muestras, estas no están seguidas, con lo que al reproducir el sonido, probablemente, no notemos la pérdida. Para ello, durante la grabación, se destinan una serie de bits que controlan estos datos y además codifican y registran una determinada cantidad de información redundante (un mismo dato es grabado de una vez en una ubicación diferente).

Un sistema de corrección de errores puede reconstruir la señal si las muestras dañadas (ya sean errores aleatorios o errores de ráfaga) no sobrepase la capacidad del sistema. Cuando se producen estos errores leves el sistema nos avisa conectado un diodo verde. Como en el semáforo, no pasa nada, hay que dejarlo correr. El sistema lo corrige automáticamente sin consecuencias para nuestra percepción sonora.

Cuando el número de errores es tal que no puede corregirse automáticamente, el sistema lo que se hace es una interpolación que consiste en sacar la media matemática entre de los valores adyacentes (anterior y posterior). Aunque el valor interpolado no sea el correcto, al menos, no producirá un efecto desagradable. La interpolación también recibe el nombre de promediado (u ocultación). Los equipos digitales cuando hacen una interpolación lo indican mediante un diodo naranja. Como en el semáforo entendemos que hay que tener precaución.

Si se dan muchos casos en que los valores hayan tenido que ser promediado, nos encontraremos ante un problema que habrá que detectar. Normalmente, el disco estará sucio.

En los casos en que la interpolación no es posible, pues, pese al intercalado, alguna de las muestras de referencia, la anterior o la posterior están también dañadas, lo que se hace es retener la muestra anterior (hold). Cuando el sistema hace una retención lo indica mediante una luz roja. Como en el semáforo, la luz roja indica parar. En este caso lo que hace el sistema es anular automáticamente la salida (mute) si detecta varias retenciones.

Que se anule la salida (mute) indica que se ha sobrepasado la capacidad de corrección de errores del equipo. Aunque el equipo nos permita reproducir la señal con errores, el sonido resultante puede ser desagradable, introducir clic, desaparecer o incluso romperse.

[editar] Estado actual (2005)

La implantación del CD-A es tal, que ha desplazado a los disco de vinilo y los casetes, hasta casi hacerlos desaparecer, salvo algunas excepciones.

Tras desarrollar conjuntamente el CD, Sony y Philips volvieron a colaborar para sacar un nuevo formato digital que ocupara en el mercado el mismo lugar que la casete compacta CC y, en 1986, sacaron al mercado la cinta de Audio digital (DAT). Después cada una de ellas sacaron al mercado, en 1992, dos nuevos formatos digitales por separado:

• Philips desarrolló un nuevo formato de casete digital DCC (Digital Compact Cassette), que nunca llegó a implantarse.
• Sony desarrolló el minidisc que aunque tuvo una buena aceptación estaba condenado a ser efímero pues no tardaría en llegar el DVD-Audio y el SACD.

El CD sigue siendo un fórmato de audio muy arraigado en el mercado, pese a que ha sido superado, en cuanto a calidad y prestaciones, por 2 formatos nuevos catalogados como formatos de alta definición de audio digital: el DVD-A y el SACD

[editar] Véase también

• Disco óptico