CD-R - CD-R

Disco compacto gravável
CD-R logo.svg
OD Compact disc.svg
Tipo de mídia Disco ótico
Codificação Vários
Capacidade Normalmente até 700 MiB (até 80 minutos de áudio)
 Mecanismo de leitura Laser semicondutor de comprimento de onda de 600-780 nm ( infravermelho e borda vermelha ), 1200 Kibit / s (1 ×) a 100 Mb / s (56x)
 Mecanismo de escrita Laser semicondutor de comprimento de onda de 780 nm ( infravermelho e borda vermelha )
Padrão Livros Arco-Íris
Desenvolvido  por Philips , Sony
Uso Armazenamento de áudio e dados
Estendido  de CD-ROM LaserDisc gravável
Estendido  para CD-RW
DVD-R
Liberado 1988 ; 33 anos atrás ( 1988 )

CD-R ( COMPACT DISC - Recordable ) é um formato de armazenamento de disco óptico digital . Um disco CD-R é um disco compacto que pode ser gravado uma vez e lido arbitrariamente várias vezes.

Os discos CD-R (CD-Rs) podem ser lidos pela maioria dos leitores de CD simples, ou seja, leitores de CD fabricados antes da introdução do CD-R. Esta é uma vantagem sobre o CD-RW , que pode ser reescrito, mas não pode ser reproduzido em muitos leitores de CD simples.

História

CD-Rs variados

Originalmente denominada CD W rite- O nce (WO) , a especificação do CD-R foi publicada pela primeira vez em 1988 pela Philips e pela Sony no ' Orange Book '. O Orange Book consiste em várias partes, detalhes de decoração do CD-WO, CD-MO ( M agneto- O ptic) e CD-RW ( R e W ritable). As últimas edições abandonaram o uso do termo "CD-WO" em favor de "CD-R", enquanto " CD-MO " foi muito pouco usado. Os CD-Rs e CD-RWs gravados são, no aspecto de codificação de baixo nível e formato de dados, totalmente compatíveis com os padrões de CD de áudio ( Red Book CD-DA ) e CD de dados ( Yellow Book CD-ROM ). (Observe que o padrão do Livro Amarelo para CD-ROM especifica apenas um formato de dados de alto nível e se refere ao Livro Vermelho para todos os formatos físicos e detalhes de código de baixo nível, como pitch de faixa, densidade de bit linear e codificação de fluxo de bits.) Isso significa que eles usam modulação oito para quatorze , correção de erros CIRC e, para CD-ROM , a terceira camada de correção de erros definida no Livro Amarelo. Discos CD-R gravados corretamente em espaços vazios com menos de 80 minutos de duração são totalmente compatíveis com os padrões de CD de áudio e CD-ROM em todos os detalhes, incluindo especificações físicas. Os discos CD-R de 80 minutos violam marginalmente as especificações do formato físico do Red Book e os discos mais longos não são compatíveis. Os discos CD-RW têm menor refletividade do que os CD-R ou CDs compactados (não graváveis) e, por esse motivo, não atendem ao padrão Red Book (ou chegam perto). Alguns hardwares compatíveis com CDs de Red Book podem ter dificuldade para ler CD-Rs e, devido à sua menor refletividade, especialmente CD-RWs. Na medida em que o hardware de CD pode ler discos de comprimento estendido ou discos CD-RW, é porque esse hardware tem capacidade além do mínimo exigido pelos padrões do Livro Vermelho e Livro Amarelo (o hardware é mais capaz do que precisa para suportar o logotipo do CD).

Os sistemas de gravação de CD-R disponíveis em 1990 eram semelhantes ao Meridian CD Publisher do tamanho de uma máquina de lavar, com base no gravador de áudio PDS Yamaha de montagem em rack de duas peças custando $ 35.000, sem incluir o circuito ECC externo necessário para codificação de dados, subsistema de disco rígido SCSI e computador de controle MS-DOS .

Em 3 de julho de 1991, a primeira gravação de um show diretamente em CD foi feita usando uma Yamaha YPDR 601 . O show foi realizado por Claudio Baglioni no Stadio Flaminio em Roma, Itália. Naquela época, era geralmente previsto que os CDs graváveis ​​teriam uma vida útil de no máximo 10 anos. No entanto, em julho de 2020, o CD desta gravação ao vivo ainda é reproduzido sem erros incorrigíveis.

Também em 1991, a primeira empresa a duplicar mídia CD-R com sucesso e profissionalismo foi a mídia gravável CDRM. Com mídia técnica de qualidade sendo limitada pela Taiyo Yuden . Os primeiros CD-R Media tinham corante ftalocianina, que foi usado para a duplicação de uma cor azul claro. Em 1992, o custo de gravadores típicos caiu para US $ 10.000-12.000 e, em setembro de 1995, a Hewlett-Packard lançou seu modelo 4020i fabricado pela Philips, que, por US $ 995, foi o primeiro gravador a custar menos de US $ 1.000. Na década de 2010, os dispositivos capazes de gravar em CD-Rs e outros tipos de CDs graváveis ​​custavam menos de US $ 20.

Os materiais corantes desenvolvidos pela Taiyo Yuden possibilitaram que os discos CD-R fossem compatíveis com os discos de CD de áudio e CD-ROM.

Inicialmente, nos Estados Unidos, havia uma separação de mercado entre os CD-Rs de "música" e os CD-Rs de "dados", sendo o primeiro notavelmente mais caro do que o último devido aos acordos de direitos autorais da indústria com a RIAA . Especificamente, o preço de cada CD-R de música incluía um royalty obrigatório pago aos membros da RIAA pelo fabricante do disco; isso concedeu ao disco um "sinalizador de aplicativo", indicando que o royalty tinha sido pago. Gravadores de música autônomos se recusariam a gravar CD-Rs que não tivessem esse sinalizador. Os dois tipos de discos são funcional e fisicamente idênticos, exceto por isso, e os gravadores de CD de computador podem gravar qualquer tipo de dados em qualquer um deles. Novos CD-Rs de música ainda estão sendo fabricados no final de 2020, embora a demanda por eles tenha diminuído, pois os gravadores de música baseados em CD foram suplantados por outros dispositivos que incorporam a mesma funcionalidade ou similar.

Características físicas

Camada de dados isolada de um CD-R
Este gráfico demonstra alguns dos recursos visíveis de um CD-R, incluindo a entrada, a área do programa e a saída. Uma espiral microscópica de informações digitais começa perto do centro do disco e avança em direção à borda. O fim da região de dados e o lead-out podem realmente estar em qualquer lugar, dependendo de quantos dados são registrados. Áreas livres de dados do disco e porções silenciosas da espiral refletem a luz de maneira diferente, às vezes permitindo que os limites da trilha sejam vistos

Um CD-R padrão é um disco de 1,2 mm (0,047 pol.) De espessura feito de policarbonato com cerca de 120 mm (5 ") de diâmetro. O disco de 120 mm (5") tem uma capacidade de armazenamento de 74 minutos de áudio ou 650 megabytes de dados . Os CD-R / RWs estão disponíveis com capacidades de 80 minutos de áudio ou 737.280.000 bytes (700  MiB ), que eles alcançam moldando o disco nas tolerâncias mais restritas permitidas especificadas nos padrões Orange Book CD-R / CD-RW. A margem de engenharia que estava reservada para tolerância de fabricação foi usada para capacidade de dados, não deixando tolerância para fabricação; para que esses discos sejam realmente compatíveis com o padrão Orange Book, o processo de fabricação deve ser perfeito.

Apesar do exposto, a maioria dos CD-Rs do mercado tem capacidade para 80 minutos. Existem também discos de 90 minutos / 790 MiB e 99 minutos / 870 MiB, embora sejam menos comuns (e se afastem totalmente do padrão Orange Book). Além disso, devido às limitações das estruturas de dados no ATIP (veja abaixo), os espaços em branco de 90 e 99 minutos serão identificados como de 80 minutos. (Como o ATIP faz parte do padrão Orange Book, é natural que seu design não suporte algumas configurações de disco não padrão.) Portanto, para usar a capacidade adicional, esses discos devem ser gravados usando as opções de " sobregravação " no Software de gravação de CD. (Overburning tem esse nome porque está fora dos padrões escritos, mas, devido à demanda do mercado, ainda assim se tornou uma função padrão de fato na maioria das unidades de gravação de CD e software para eles.)

Algumas unidades usam técnicas especiais, como GigaRec da Plextor ou HD-BURN da Sanyo, para gravar mais dados em um determinado disco; essas técnicas são inerentemente desvios dos padrões de Compact Disc (Red, Yellow e / ou Orange Book), tornando os discos gravados em formato proprietário e não totalmente compatíveis com CD players e unidades padrão. No entanto, em certas aplicações onde os discos não serão distribuídos ou trocados fora de um grupo privado e não serão arquivados por um longo tempo, um formato proprietário pode ser uma forma aceitável de obter maior capacidade (até 1,2 GiB com GigaRec ou 1,8 GiB com HD-BURN em mídia de 99 minutos). O maior risco em usar esse formato de armazenamento de dados proprietário, presumindo que funcione de maneira confiável conforme projetado, é que pode ser difícil ou impossível reparar ou substituir o hardware usado para ler a mídia se ele falhar, for danificado ou se perder após seu fornecedor original o interrompe.

Nada nos padrões do Livro Vermelho, Amarelo ou Laranja proíbe que dispositivos de leitura / gravação em disco tenham a capacidade de ler ou gravar discos além dos padrões de Disco Compacto. Os padrões exigem que os discos atendam a requisitos precisos para serem chamados de Compact Discs, mas os outros discos podem ter outros nomes; se isso não fosse verdade, nenhuma unidade de DVD poderia ter legalmente o logotipo do CD. Embora os reprodutores de disco e unidades possam ter recursos além dos padrões, permitindo-lhes ler e gravar discos fora do padrão, não há garantia, na ausência de especificações adicionais explícitas do fabricante além da certificação normal do logotipo do Compact Disc, de que qualquer reprodutor ou unidade em particular terá um desempenho além os padrões em tudo ou de forma consistente. Além disso, se o mesmo dispositivo sem especificações explícitas de desempenho além do logotipo do Compact Disc lida inicialmente com discos não padronizados de maneira confiável, não há garantia de que ele não parará de fazê-lo posteriormente e, nesse caso, não há garantia de que possa ser feito para faça-o novamente por serviço ou ajuste. Portanto, discos com capacidades maiores que 650 MB, e principalmente aqueles maiores que 700 MB, são menos intercambiáveis ​​entre players / drives do que os discos padrão e não são muito adequados para uso arquivístico, pois sua legibilidade em equipamentos futuros, ou mesmo no mesmo equipamento no futuro, não é garantido, mesmo supondo que os discos não se degradarão de todo.

Fotomicrografia do groove em um disco CD-R

O disco de policarbonato contém uma ranhura em espiral, chamada de "pré-entalhe" (porque é moldada antes que os dados sejam gravados no disco), para guiar o feixe de laser durante a gravação e leitura das informações. O pré-entalhe é moldado no lado superior do disco de policarbonato, onde os poços e os pontos seriam moldados se fosse um CD Red Book prensado (não gravável); o lado inferior, voltado para o feixe de laser no player ou drive, é plano e liso. O disco de policarbonato é revestido no lado pré-entalhado com uma camada muito fina de corante orgânico. Em seguida, no topo do corante é revestida uma fina camada refletora de prata , uma liga de prata ou ouro . Finalmente, uma camada protetora de uma laca fotopolimerizável é aplicada sobre o refletor de metal e curada com luz ultravioleta .

Um CD-R em branco não está "vazio"; o pré-entalhe tem uma oscilação (o ATIP ), que ajuda o laser de gravação a se manter no caminho e gravar os dados no disco a uma taxa constante. Manter uma taxa constante é essencial para garantir o tamanho e espaçamento adequados dos poços e áreas queimadas na camada de tinta. Além de fornecer informações de tempo, o ATIP (tempo absoluto em pregroove) também é uma faixa de dados contendo informações sobre o fabricante do CD-R, o corante usado e informações sobre a mídia (comprimento do disco e assim por diante). O pré-entalhe não é destruído quando os dados são gravados no CD-R, um ponto que alguns esquemas de proteção contra cópia usam para distinguir as cópias de um CD original.

Existem três formulações básicas de corante usadas em CD-Rs:

  1. Os CD-Rs com corante de cianina foram os primeiros a serem desenvolvidos e sua formulação foi patenteada por Taiyo Yuden . Os CD-Rs baseados neste corante são principalmente de cor verde. Os modelos anteriores eram muito instáveis ​​quimicamente e isso tornava os discos à base de cianina inadequados para uso em arquivo; eles podem desbotar e se tornar ilegíveis em alguns anos. Muitos fabricantes como a Taiyo Yuden usam aditivos químicos patenteados para fazer discos de cianina mais estáveis ​​("cianina estabilizada com metal", "Super cianina"). Os CD-Rs mais antigos à base de corante de cianina, bem como todos os corantes híbridos à base de cianina, são muito sensíveis aos raios ultravioleta e podem se tornar ilegíveis após apenas alguns dias se forem expostos à luz solar direta. Embora os aditivos usados ​​tenham tornado o cianino mais estável, ele ainda é o mais sensível dos corantes aos raios ultravioleta (mostrando sinais de degradação em uma semana de exposição direta à luz solar). Um erro comum que os usuários cometem é deixar os CD-Rs com a superfície "transparente" (de gravação) voltada para cima, para protegê-los de arranhões, pois isso permite que o sol atinja a superfície de gravação diretamente.
  2. Os CD-Rs com corante de ftalocianina são geralmente prata, ouro ou verde claro. As patentes dos CD-Rs de ftalocianina são detidas pela Mitsui e Ciba Specialty Chemicals . A ftalocianina é um corante nativamente estável (não precisa de estabilizadores) e os CD-Rs baseados nisso geralmente têm uma vida útil estimada de centenas de anos. Ao contrário da cianina , a ftalocianina é menos resistente aos raios UV e os CD-Rs baseados neste corante mostram sinais de degradação somente após duas semanas de exposição direta à luz solar. No entanto, a ftalocianina é mais sensível do que o cianino para a calibração da potência do laser de gravação, o que significa que o nível de potência usado pelo laser de gravação deve ser ajustado com mais precisão para o disco a fim de obter uma boa gravação; isso pode corroer os benefícios da estabilidade do corante, pois os discos gravados marginalmente (com taxas de erro corrigíveis mais altas) perderão dados (ou seja, têm erros incorrigíveis) após menos degradação do corante do que os discos bem gravados (com taxas de erro corrigíveis mais baixas).
  3. Os CD-Rs do corante Azo são azul escuro e sua formulação é patenteada pela Mitsubishi Chemical Corporation . Os corantes Azo também são quimicamente estáveis, e os Azo CD-Rs costumam ter uma vida útil de décadas. Azo é o corante mais resistente à luz ultravioleta e começa a se degradar somente após a terceira ou quarta semana de exposição direta ao sol. Implementações mais modernas desse tipo de corante incluem Super Azo, que não é tão azul profundo quanto o Metal Azo anterior. Essa mudança de composição foi necessária para atingir velocidades de escrita mais rápidas.

Existem muitas variações híbridas das formulações de corantes, como Formazan da Kodak (um híbrido de cianina e ftalocianina).

Infelizmente, muitos fabricantes adicionaram coloração adicional para disfarçar seus CD-Rs de cianina instáveis ​​no passado, portanto, a formulação de um disco não pode ser determinada com base puramente em sua cor. Da mesma forma, uma camada reflexiva de ouro não garante o uso de corante de ftalocianina. A qualidade do disco não depende apenas da tinta usada, mas também da vedação, da camada superior, da camada reflexiva e do policarbonato. A simples escolha de um disco com base em seu tipo de corante pode ser problemática. Além disso, a calibração correta da potência do laser no gravador, bem como o tempo correto dos pulsos do laser, velocidade do disco estável e assim por diante, é crítica não apenas para a legibilidade imediata, mas também para a longevidade do disco gravado, para arquivá-lo é importante ter não apenas um disco de alta qualidade, mas também um gravador de alta qualidade. Na verdade, um gravador de alta qualidade pode produzir resultados adequados com mídia de qualidade média, mas a mídia de alta qualidade não pode compensar um gravador medíocre, e os discos gravados por esse gravador não podem atingir sua vida útil máxima potencial de arquivamento.

Velocidade

Velocidade de gravação de dados Taxa de gravação de dados Tempo de gravação para 80 minutos / 700 MiB CD-R
1 × 150 kB / s 80 minutos
2 × 300 kB / s 40 minutos
4 × 600 kB / s 20 minutos
8 × 1,2 MB / s 10 minutos
12 × 1,8 MB / s 7 minutos
16 × 2,4 MB / s 5 minutos
20 × 3,0 MB / s 4 minutos
24 × 3,6 MB / s 3,4 minutos (veja abaixo)
32 × 4,8 MB / s 2,5 minutos (veja abaixo)
40 × 6,0 MB / s 2 minutos (veja abaixo)
48 × 7,2 MB / s 1,7 minutos (veja abaixo)
52 × 7,8 MB / s 1,5 minutos (veja abaixo)

Esses tempos incluem apenas a passagem ótica real da gravação no disco. Para a maioria das operações de gravação de disco, o tempo adicional é usado para processos gerais, como a organização de arquivos e faixas, o que aumenta o tempo total mínimo teórico necessário para produzir um disco. (Uma exceção pode ser fazer um disco a partir de uma imagem ISO preparada, para a qual a sobrecarga provavelmente seria trivial.) Nas velocidades de gravação mais baixas, essa sobrecarga leva muito menos tempo do que a passagem real de gravação do disco que pode ser insignificante, mas em velocidades de gravação mais altas, o tempo de atraso torna-se uma proporção maior do tempo total gasto para produzir um disco acabado e pode aumentar significativamente.

Além disso, acima de 20 × a velocidade, os drives usam uma estratégia Zoned-CLV ou CAV, em que a velocidade máxima anunciada só é alcançada perto da borda externa do disco. Isso não é levado em consideração pela tabela acima. (Se isso não fosse feito, a rotação mais rápida que seria necessária nas trilhas internas poderia causar a fratura do disco e / ou poderia causar vibração excessiva que tornaria a gravação precisa e bem-sucedida impossível.)

Métodos de escrita

O disco em branco tem uma faixa pré-ranhurada na qual os dados são gravados. A faixa pré-ranhurada, que também contém informações de tempo, garante que o gravador siga o mesmo caminho em espiral de um CD convencional. Um gravador de CD grava dados em um disco CD-R pulsando seu laser para aquecer áreas da camada de corante orgânico. O processo de escrita não produz indentações (pits); em vez disso, o calor altera permanentemente as propriedades ópticas do corante, alterando a refletividade dessas áreas. Usando um laser de baixa potência, para não alterar mais a tinta, o disco é lido da mesma forma que um CD-ROM. No entanto, a luz refletida é modulada não por poços, mas por regiões alternadas de corante aquecido e inalterado. A mudança da intensidade da radiação laser refletida é transformada em um sinal elétrico, a partir do qual a informação digital é recuperada ("decodificada"). Depois que uma seção de um CD-R é gravada, ela não pode ser apagada ou regravada, ao contrário de um CD-RW . Um CD-R pode ser gravado em várias sessões. Um gravador de CD pode gravar em um CD-R usando vários métodos, incluindo:

  1. Disco de uma vez - todo o CD-R é gravado em uma sessão sem lacunas e o disco é "fechado", o que significa que nenhum dado pode ser adicionado e o CD-R torna-se efetivamente um CD padrão somente leitura. Sem intervalos entre as faixas, o formato Disco de uma vez é útil para gravações de áudio "ao vivo".
  2. Faixa de uma vez - os dados são gravados no CD-R, uma faixa por vez, mas o CD é deixado "aberto" para gravação posterior. Também permite que dados e áudio residam no mesmo CD-R.
  3. Gravação de pacotes - usada para gravar dados em um CD-R em "pacotes", permitindo que informações extras sejam anexadas a um disco posteriormente, ou que as informações no disco sejam tornadas "invisíveis". Desta forma, o CD-R pode emular o CD-RW; no entanto, cada vez que as informações no disco são alteradas, mais dados devem ser gravados no disco. Pode haver problemas de compatibilidade com este formato e algumas unidades de CD.

Com um exame cuidadoso, as áreas escritas e não escritas podem ser distinguidas a olho nu. Os CD-Rs são gravados do centro para fora, de modo que a área gravada aparece como uma faixa interna com sombreamento ligeiramente diferente.

Os CDs possuem uma área de calibração de energia, usada para calibrar o laser de gravação antes e durante a gravação. Os CDs contêm duas dessas áreas: uma próxima à borda interna do disco, para calibração em baixa velocidade, e outra na borda externa do disco, para calibração em alta velocidade. Os resultados da calibração são registrados em uma área de gerenciamento de gravação (RMA) que pode conter até 99 calibrações. O disco não pode ser gravado depois que o RMA estiver cheio, no entanto, o RMA pode ser esvaziado em discos CD-RW.

Vida útil

Um exemplo de um CD-R queimado em 2000 mostrando a degradação do corante em 2008. Parte dos dados nele foram perdidos.

Testes da vida real (não envelhecimento acelerado) revelaram que alguns CD-Rs se degradam rapidamente, mesmo se armazenados normalmente. A qualidade de um disco CD-R tem uma grande influência direta na longevidade - discos de baixa qualidade não devem durar muito. De acordo com pesquisa conduzida por J. Perdereau, espera-se que os CD-Rs tenham uma expectativa de vida média de 10 anos. A marca não é um guia confiável de qualidade, porque muitas marcas (principais ou sem nome) não fabricam seus próprios discos. Em vez disso, são provenientes de diferentes fabricantes de qualidade variada. Para obter os melhores resultados, o fabricante real e os componentes do material de cada lote de discos devem ser verificados.

Os CD-Rs gravados sofrem degradação do material, assim como a maioria das mídias graváveis. A mídia CD-R tem uma camada interna de tinta usada para armazenar dados. Em um disco CD-RW , a camada de gravação é feita de uma liga de prata e outros metais - índio, antimônio e telúrio. Na mídia CD-R, o próprio corante pode degradar, tornando os dados ilegíveis.

Assim como a degradação do corante , a falha de um CD-R pode ser devido à superfície reflexiva. Embora a prata seja menos cara e mais amplamente usada, ela é mais propensa à oxidação, resultando em uma superfície não refletora. Por outro lado, o ouro , embora mais caro e não mais amplamente utilizado, é um material inerte, portanto, os CD-Rs baseados em ouro não sofrem desse problema. Os fabricantes estimam que a longevidade dos CD-Rs baseados em ouro seja de até 100 anos.

Ao medir a taxa de erros de dados corrigíveis , a integridade dos dados e / ou qualidade de fabricação da mídia CD-R pode ser medida, permitindo uma previsão confiável de perdas de dados futuras causadas pela degradação da mídia.

Marcação

Recomenda-se, se usar etiquetas de papel com verso adesivo, que as etiquetas sejam feitas especialmente para CD-Rs. Um CD balanceado vibra apenas ligeiramente quando girado em alta velocidade. Etiquetas danificadas ou incorretamente confeccionadas, ou aplicadas fora do centro, desequilibram o CD e podem fazer com que ele vibre ao girar, o que causa erros de leitura e até mesmo risco de danificar a unidade.

Uma alternativa profissional às etiquetas de CD são os CDs pré-impressos usando uma serigrafia de 5 cores ou impressora offset. Usar um marcador permanente também é uma prática comum. No entanto, os solventes dessas canetas podem afetar a camada de tinta.

Disposição

Confidencialidade de dados

Como os CD-Rs em geral não podem ser apagados logicamente em nenhum grau, o descarte de CD-Rs apresenta um possível problema de segurança se eles contiverem dados confidenciais / privados. A destruição dos dados requer a destruição física do disco ou da camada de dados. Aquecer o disco em um forno de micro-ondas por 10 a 15 segundos destrói efetivamente a camada de dados, causando arco na camada reflexiva de metal, mas esse mesmo arco pode causar danos ou desgaste excessivo do forno de micro-ondas. Muitas destruidoras de papel de escritório também são projetadas para destruir CDs.

Alguns gravadores recentes (Plextor, LiteOn) suportam operações de apagamento na mídia -R, "sobrescrevendo" os dados armazenados com forte potência do laser, embora a área apagada não possa ser sobrescrita com novos dados.

Reciclando

O material de policarbonato e possível ouro ou prata na camada reflexiva tornaria os CD-Rs altamente recicláveis. No entanto, o policarbonato tem muito pouco valor e a quantidade de metais preciosos é tão pequena que não é rentável recuperá-los. Conseqüentemente, os recicladores que aceitam CD-Rs normalmente não oferecem compensação pela doação ou transporte dos materiais.

Veja também

Referências

links externos