Despre CD-uri

Caracteristici

Istoria CD-ului

Scurtă teorie

Proprietăţile specifice ale luminii laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – Amplificarea luminii prin stimularea emisiei radiaţiei) sunt:

1. Monocromaticitate; lungimea de undă este definită foarte precis. Spre deosebire de aceasta, lumina solară sau a becului cu incandescentă are un spectru foarte larg de frecvenţe.
2. Coerenţa; fiecare pachet de energie luminoasă este în faza unul faţă de celălalt. Din acest motiv lumina laserului este mult mai intensă.
3. Focalizarea; lumina laserului este generată ca un fascicul care poate fi concentrat cu mare precizie.

Un fascicul laser proiectat pe o suprafaţă lucioasă este reflectat înapoi spre sursa laser. Să presupunem ca distanţa între sursa şi suprafaţa este un multiplu întreg al lungimii de undă a laserului. În acest caz unda reflectată este în fază cu unda directă. Dacă o mică zonă din aceiaşi suprafaţă este mai ridicată cu un sfert din lungimea de undă, unda reflectată nu va mai fi în fază cu cea directă. Pe aceste defazări care se traduc prin diminuări intermitente ale intensităţii luminoase a luminii reflectate, se bazează principiul de funcţionare al CD-ului.

,

Aceste ridicături pe care le citeşte laserul pe suprafaţa CD-ului, sunt de fapt adâncituri (pits) de 0,13 microni pe suprafaţa opusă, adică echivalentul unui sfert din lungimea de undă a laserelor de citire care este de 780 nm.

Fasciculul laser, oricât ar fi de focalizat, nu este perfect punctiform. Datorită fenomenului de difracţie, pe suprafaţa CD-ului se formează o pată de lumină formată din cercuri concentrice, a căror intensitate scade spre periferie

,

Pentru ca lectura CD-ului să poată avea loc în condiţii optime, standardul pentru CD elaborat de Philips şi de Sony prevede lăţimea adânciturilor de 0,5 microni şi distanţele între piste de 1,6 microni

,

Codificarea semnalului pe CD

Pentru că sunetul ca atare nu se poate înregistra, el trebuie convertit într-o formă de energie analogică. În cazul telefonului, acesta este curentul electric, la gramofon este mişcarea mecanică a acului, în timp ce la magnetofon, casetofon şi videocasetofon avem de-a face cu fluxul magnetic. Deficienţa semnalului analogic este ca odată cu semnalul propriu-zis, apar la înregistrare distorsiuni şi zgomote de fond. Oricât s-ar încerca filtrarea semnalului, aceasta este imposibil de realizat complet. Soluţia este trecerea de la sistemul analogic, la cel digital. În acest caz sunetul este convertit în cod binar, adică o succesiune de numere 0 şi 1

,

Codificarea cu mare acurateţe a unui semnal audio necesită eşantionarea lui la o frecvenţă cel puţin egală cu dublul frecvenţei maxime audibile. În mod normal aceasta este de 20.000 Hz, deci eşantionarea trebuie făcută de cel puţin 40.000 de ori pe secundă. Tot standardul mai sus menţionat stabileşte această cifră la 44.100 Hz.

Pentru fiecare dintre eşantioane, amplitudinea corespunzătoare sunetului trebuie codificată în sistem binar. Pentru o distorsiune minimă, este necesar ca scara de valori posibile să fie cât mai mare. Standardul convenit pentru un sunet de înaltă fidelitate sunt cuvintele de 16 biţi. Asta înseamnă 2 la puterea 16 adică 65.536 nivele de amplitudine. Deci rata de transfer a informaţiei necesare pentru un semnal stereo este de 44.100 x 16 x 2 = 1.411.200 biţi pe secundă.

,

Numai odată cu apariţia discului optic a devenit posibilă stocarea unei cantităţi aşa de mari de informaţii, cu resurse financiare relativ reduse.

CD-ul și CD-R-ul. Asemănări și deosebiri

Asemănări:

• Informaţia odată scrisă nu mai poate fi ştearsă sau rescrisă.
• Capacităţile de stocare sunt identice.
• Înregistrează atât date cât şi canale audio.
• Sunt realizate în serie pe maşini automate de mare productivitate.

Deosebiri:

CD	CD-R
Informaţia este înregistrată odată cu fabricaţia de pe o matriţă metalică.	Informaţia este înregistrată de utilizator.
Informaţia nu se alterează în timp decât odată cu zgârierea masivă sau distrugerea.	Informaţia se alterează în timp, datorită influenţei continue a laserului de citire asupra substanţei organice care la rândul ei modifică structura policarbonatului. Lumina solară şi căldura accelerează procesul.
Ideal pentru tiraje mari (peste 500 buc.)	Ideal pentru unicate.
Se obţine prin injecţie de policarbonat cald (350°C) într-o matriţă care conţine gravată informaţia. Ulterior este acoperit cu un strat de aluminiu sau aur cu grosimea de 55nm şi apoi cu unul de lac. ,	Se obţine prin aplicarea pe discul de policarbonat negravat, a unui strat de vopsea organică şi a unuia de aur. Când este iradiat de fasciculul laser al aparatului de înregistrare, polimerul conţinut de vopsea reacţionează cu policarbonatul, formând proeminenţe. Acestea sunt interpretate ulterior de fasciculul laser de citire. ,
Faţa pe care se face citirea este argintie (Al) sau aurie (Au).	Faţa pe care se face citirea este verde sau albastră.

Cum se fabrică un CD

În mod neaşteptat, fabricarea CD-ului nu este foarte diferită de cea a clasicului LP. Este implicată doar o tehnologie mult mai evoluată.

Realizarea în serie a unui CD implică existenţa originalului (modelului) care urmează a fi replicat. Acesta este produs fie de un studio muzical (CD audio), fie de o firmă producătoare de soft (CD-ROM). Suportul acestui “original” este de obicei un CD-Recordable.

Datele de pe acesta sunt trecute printr-un codor care generează semnalul folosit de laserul care “gravează” ceea ce va deveni matriţa. Suprafaţa pe care se face aceasta este un strat fotosensibil foarte fin şi uniform. Acolo unde are loc expunerea la fasciculul laser, se produce o modificare chimică prin care pelicula fotosensibilă devine solubilă la soluţia care se foloseşte la developarea ulterioară. În consecinţă, în locul respectiv stratul fotosensibil dispare. Rezultă astfel pe discul de sticlă o suprafaţă în care locurile “arse” de laser apar ca nişte adâncituri.

După transferul în acest mod a informaţiei, se face peste ceea ce a rămas din stratul fotosensibil lipit pe suprafaţa de sticlă, o depunere de argint sau nichel, pentru a-l face conductibil electric. Apoi prin electroliză are loc depunerea unui strat mai gros de nichel, care detaşat ulterior de suprafaţa de sticlă, reprezintă aşa numitul “tată”. Acesta este imaginea în negativ a viitorului CD.

,

Tot prin electroliză, cu ajutorul “tatălui” se produc “mame” iar din acestea “fii”. Aceştia din urmă se mai numesc matriţe (în engleză stamper) şi se folosesc la fabricarea propriu-zisă a CD-urilor.

,

Producţia în serie se realizează prin injectarea de policarbonat la o temperatură de 345 °C, într-o incintă în care o suprafaţa este chiar matriţa “fiu”.

,

Discul iese din injector perfect transparent, dar cu informaţia deja “întipărită” pe una din feţe. La injectoarele de ultimă generaţie, cum este cazul la Kanami, un CD iese din injector la fiecare 3,6 secunde.

,

Pentru a putea fi citit ulterior de laser, peste suprafaţa cu informaţia se depune un strat de 50 nm de aluminiu. Procedeul se numeşte sputtering adică împroşcare şi se realizează într-o incintă cu vid avansat, în mediu de argon.

Pentru a proteja stratul metalic, se aplică peste acesta un lac transparent, care se usucă prin expunerea la o lampă cu ultraviolete

În finalul procesului tehnologic are loc o verificare optică cu ajutorul unui scanner cu soft dedicat, în urma căreia CD-urile cu imperfecţiuni sunt sortate separat.

Productivitatea liniei de fabricaţie cu care este dotată ODS este de 80.000 CD-uri pe zi, sau altfel spus de 2.400.000 pe lună. Productivitatea este atât de mare încât în timpul în care se ascultă un CD, fabrica îl poate multiplica în 4.000 de exemplare.

Pentru ca CD-ul să fie complet, pe suprafaţa lăcuită se face tipărirea prin metoda serigrafică. Imaginea policromă care urmează a fi imprimată, este descompusă în culorile de bază ale serigrafiei (yellow, magenta, cyan şi black). Acestea sunt transpuse pe film fotografic liniar la scară 1:1, apoi pe cele 4 ecrane care se folosesc la imprimarea consecutivă a culorilor. Tipărirea se face pe o maşină specializată care încarcă, centrează, imprimă cele 4 culori şi descarcă CD-urile automat. Productivitatea este de 1 CD la fiecare secundă.

Pentru certificarea calităţii, CD-urile sunt testate aleator la începutul seriei şi apoi la fiecare 1000 de bucăţi. Verificarea constă în măsurarea parametrilor analogici şi digitali şi are la bază standardele Red Book (CD-audio) şi Yellow Book (CD-ROM) impuse de Sony şi de Philips. Această operaţie se face cu un echipament produs de firma austriacă Koch.