Compact disc

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Tipico supporto CD visto dal lato su cui avviene la lettura e scrittura

Un compact-disc (letteralmente in italiano disco compatto) (nell'acronimo di lingua inglese CD) è un supporto di memorizzazione digitale composto da un disco di resina termoplastica trasparente, generalmente di 12 centimetri di diametro, ricoperto da un sottile foglio di materiale metallico sul quale sono memorizzate le informazioni come successioni "buchi" e "terre"(in inglese "pits" e "lands", rispettivamente identificati ai valori digitali 1 e 0) successivamente letti per mezzo di un laser - per questo motivo sono detti anche dischi ottici.

[modifica] Nascita del CD

L'origine del CD risale al 1979, quando fu inventato, congiuntamente, dalle aziende Sony e Philips.

La genesi del CD è dovuta alla ricerca, da parte del mondo della telefonia, di un sistema efficiente di moltiplicazione per le informazioni, attraverso la numerizzazione e semplificazione dei segnali.

L'applicazione congiunta del sistema binario al suono e del laser diede vita al compact disc.

Dischi ottici
Disco ottico Lettore CD Lettore DVD Masterizzatore Super Multi Software di masterizzazione
Tipi di media ottici
CD Registrabili: CD-R CD-RW Sola lettura: CD-ROM (vedi CD) CD audio CD-i China Video Disc Double Video CD HQ-VCD Super Audio CD Super Video CD (XVCD) Video CD DVD Registrabili, a singolo strato: DVD-R, DVD+R DVD-RW, DVD+RW DVD-RAM Registrabili, a doppio strato: DVD-R DL, DVD+R DL DVD-RW DL, DVD+RW DL Sola lettura: DVD-Audio (vedi DVD) DVD-D DVD-ROM (vedi DVD) DVD-Video (vedi DVD) Superbit UMD Alta definizione Blu-ray Disc HD-DVD HD-DMD HVD Altri formati Laser disc DualDisc EVD FMD / DMD Standard Rainbow Books File system ISO 9660 Joliet Rock Ridge El Torito UDF Mount Rainier
L'industria
DVD Forum DVD+RW Alliance Elenco dei produttori di lettori DVD

[modifica] Struttura fisica

I CD hanno una struttura paragonabile a quella dei normali dischi musicali: i dati sono ordinati lungo un'unica traccia a forma di spirale, un'organizzazione quindi molto diverse da quella dei dischi magnetici. La spirale parte al centro (contrariamente ai dischi in vinile) e procede verso l'esterno, permettendo così di avere CD più piccoli dello standard (per esempio i mini-CD o i CD a forma di carta di credito).

La struttura a spirale del CD-ROM è tale da massimizzare le prestazioni per l'accesso sequenziale a scapito dell'accesso diretto.

Una caratteristica dei CD è data dalla velocità di lettura costante (CLV). Il principio stabilisce che il laser deve leggere i dati a velocità uniforme, sia che si tratti della parte esterna sia quella interna del disco. Questo si ottiene variando la velocità di rotazione del disco, che passa da 500 giri al minuto al centro a 200 giri al minuto all'esterno. In CD musicali questo non è un problema, ma nei CD-ROM è necessario cambiare costantemente la velocità di rotazione, causando pause di lettura e rumori.

[modifica] Formati fisici

Per approfondire, vedi la voce Rainbow Books.

I formati fisici dei CD sono definiti da documenti che prendono il nome di Red Book, Yellow Book noti collettivamente con il nome di Rainbow Books. Il motivo di utilizzare nomi di colori per gli standard si perde nella leggenda: pare che la prima versione delle specifiche del CD Audio fosse rilegata in un libro in cartoncino rosso, da cui il nome. Peso specifico 16g (grammi)

[modifica] CD Audio (Red Book)

Fu il primo, originale tipo di compact disc, messo in commercio nei primi anni '80, concepito per la memorizzazione di suoni.

Per approfondire, vedi la voce CD audio.

[modifica] CD-ROM (Yellow Book)

Acronimo di Compact Disc Read Only Memory, sono usati per la memorizzazione di dati generici. Si ottengono stampati con appositi macchinari industriali. I CD-ROM di più larga distribuzione vedono una capienza di 74 minuti/650 MB e di 80 minuti/700 MB, mentre più rari sono i formati da 90 minuti e da 100 minuti/870 MB.

[modifica] CD-R/CD-RW (Orange Book)

Acronimo di Compact Disc Recordable e di Compact Disc Re-Writable. L'arrivo sul mercato nel 1990 dei primi masterizzatori di CD rendeva necessario uno standard commerciale. L'orange book prevede, in realtà tre diverse tipologie:

CD-R Compact Disc Scrivibili
MO Dischi magneto-ottici
RW Compact disc Riscrivibili

[modifica] CD-i (Green Book)

Acronimo di Compact Disc Interactive. Inventato dalla Philips nel 1986 e ceduto poi alla Sony, può essere definito il progenitore del DVD, in quanto è un supporto in grado di contenere audio, video ed altra multimedialità integrata seppur di qualità comparabile alle cassette VHS. La loro diffusione è limitata all'oriente e agli Stati Uniti. Fanno parte di questo standard anche i Photo CD di origine Kodak.

[modifica] Video-CD (White Book)

Si tratta di un formato in grado di memorizzare audio e video in formato MPEG-1, con qualità più o meno equivalente a quella di una videocassetta VHS. Può contenere sino a 74 minuti di video a schermo pieno, e di solito un film completo è memorizzato su due dischi. Molto diffusi in oriente e pressoché sconosciuto da noi, è stato in gran parte soppiantato dal DVD.

[modifica] CD-XA o CD-Extra (Blue Book)

Contrazione di Compact Disc Extended Architecture. Formato apparso nel 1989 da una collaborazione tra Sony, Philips e Microsoft, che permette di mescolare tracce audio secondo il Red Book, tracce di dati secondo lo Yellow Book, permettendo così di ottenere CD audio multimediali, CD-Text, CD-Plus o CD+G (Karaoke). Una delle caratteristiche di questo formato, fondamentale per il multimedia,è la tecnica dell'interleaving: è possibile memorizzare fisicamente le informazioni in modo diverso dall'ordine logico, in modo da minimizzare il movimento della testina.

[modifica] Compatibilità

In generale, dato che i Book sono apparsi in modo cronologico, un lettore moderno dovrebbe essere in grado di leggere tutti i tipi di formati. In realtà spesso non è così: vi sono problemi relativi al CD-RW dato che la riflettività del materiale utilizzato è diversa e che necessita in genere di modifiche speciali (e costose). I CD più antichi (e quelli di livello non eccelso come quelli delle autoradio) non sono in grado di leggere i Blue book senza problemi, specie se la traccia dati è all'inizio.

[modifica] Formati logici

I formati logici stabiliscono il significato dei dati memorizzati sui CD ed hanno nomi ancora più fantasiosi e strani del formati fisici.

[modifica] CD-Audio

Lo standard utilizzato dai CD audio prevede di campionare con codifica PCM l'onda sonora, utilizzando una quantizzazione a 16 bit (che fornisce una dinamica di 96dB) ed una frequenza di campionamento di 44100 campioni al secondo (che fornisce una risposta in frequenza di 5-20 Khz). I dati sono memorizzati sul disco nei settori, ciascuno dei quali rappresenta 1/75 di secondo audio. È possibile ripartire i data in un massimo di 99 tracce. La velocità di trasferimento dati è circa 150kbit/s, detta anche CDx1.

[modifica] ISO 9660

È il formato più utilizzato, dato che utilizza una base comune molto semplice ed è estensibile facilmente.

Il primo livello di ISO9660 prevede solo nomi con standard MS-DOS, ovvero 8 caratteri per il nome, 3 di estensione ed interamente maiuscole. Ogni nome deve essere diverso dai nomi degli altri files nella stessa directory.

Il secondo livello (con qualche problema di compatibilità) prevede l'uso di nomi lunghi, fino a 31 caratteri e non sono ammessi file condivisi.

Il terzo livello è privo di ogni limitazione.

In ogni caso, dato che i sistemi operativi sono tanti e ciascuno ha le proprie caratteristiche, sono previste estensioni specifiche al formato ISO. Tali estensioni sono:

El Torito Estensione per il Boot via BIOS. Occorre preparare l'immagine di un dischetto di boot.

Joliet Estensione per Windows 95. Prevede nomi in formato Unicode lunghi sino a 64 caratteri.

Rock Ridge Definisce un modo per introdurre nomi con caratteri maiuscoli e minuscoli e collegamenti simbolici. Poiché si tratta ancora di un filesystem ISO9660, i file possono ancora essere letti da macchine che non supportano questa estensione, semplicemente non saranno visibili i nomi lunghi dei files. Rock Ridge è supportato dai sistemi Unix-like.

Apple estensione per Apple Macintosh. Tali dischi sono leggibili dai sistemi MS-DOS (perdendo le informazioni specifiche di Macintosh)

Romeo Opzione di alcuni software di masterizzazione che consente la registrazione di CD con nomi di file lunghi fino a 128 caratteri, spazi inclusi. Tale opzione non è inclusa nello standard Joliet, non supporta i caratteri Unicode, e non prevede nomi file DOS associati.

I sistemi Windows 95/98 e NT leggono i nome file Romeo. I sistemi Macintosh leggono i dischi Romeo se la lunghezza dei nomi file non supera i 31 caratteri.

[modifica] APPLE-ISO (HFS)

Permette di memorizzare i dati secondo il sistema di file di Macintosh, e prevede quindi nomi con maiuscole, minuscole e di lunghezza sino a 31 caratteri. Oltre a ciò memorizza altri dati tipici del filesysem HFS. Tale CD può essere utilizzato nativamente solo sui computer Macintosh

[modifica] Mixed Mode

Noto anche come CD Ibrido (Hybrid CD). Permette di mescolare, ad esempio, un CD Macintosh e un CD Windows.

[modifica] Photo CD

Formato specifico utilizzato dalla Kodak. Permette di memorizzare 100 immagini ad alta, media e bassa risoluzione su un singolo disco.

[modifica] UDF

Si tratta di un nuovo filesystem in grado di superare le limitazioni di ISO9660. Viene anche usato da certi software di scrittura a pacchetti CD-R/CD-RW.

[modifica] Problemi

Se tra i punti forti del CD possiamo elencare il basso costo, l'elevata capacità e la durata fisica del mezzo, non mancano diversi problemi.

Lentezza

La lentezza del CD-ROM è un fattore decisivo. Nonostante i produttori sbandierino lettori CD con velocità x30, x40 o x60, non è possibile accelerare il tempo di "seek" di un CD, ovvero lo spostamento fisico della testina, reso ancora più lento dalla struttura a spirale della traccia. Per fare un paragone, se il tempo di accesso medio di un calcolatore è equivalente a perdere 20 secondi per cercare qualcosa nell'indice di un libro, il tempo equivalente per un CD è di circa 2 anni e mezzo!

Sicurezza

Quando i CD furono inventati, le macchine duplicatrici erano costosissime e 650MB sembravano un'enormità. Oggi tali macchine sono estremamente a buon mercato, e chiunque può creare una copia perfetta di un CD (audio, dati, video), spendendo meno di 1 euro; se si passa produzione su larga scala, un CD-ROM può costare meno di 10 centesimi. Per questo motivo, le ditte produttrici si sono preoccupate per le copie non autorizzate e hanno cercato, di introdurre sistemi anti-copia. Per quanto riguarda il software, varie aziende di software (soprattutto di giochi) sono sempre alla ricerca di nuove tecniche anti-cracker. Una di esse, sviluppata da Macrovision, si chiama SafeAudio e dovrebbe impedire la copia digitale ma non il normale funzionamento del CD. Il sistema funziona creando dei settori volutamente difettosi: se letto con un nomale lettore CD Audio, questi verranno visti come "imperfezioni" e automaticametne corretti - seppure con una piccola perdita di qualità mentre i lettori CD-ROM troveranno il disco illeggibile. La cosa non è priva di strascichi: alcune case discografiche sono state citate in giudizio per aver venduto materiale (volutamente) scadente e non riproducibile su tutti i dispositivi.