Come i CD Memorizzano i Dati: Codifica Ottica Spiegata
La Fisica della Memorizzazione Dati su CD
I Compact Disc memorizzano dati digitali come una traccia a spirale di microscopici **pit** e **lands** stampati su un substrato di policarbonato, letti da un laser a 780 nm.
Scrittura (Mastering / Masterizzazione)
- Codifica Dati: Dati binari → **EFM (Eight-to-Fourteen Modulation)** → aggiunge bit di merge → riduce componente DC, garantisce recupero orologio.
- Correzione Errori: **CIRC (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code)** aggiunge byte di parità → corregge errori a raffiche (graffi).
- Struttura Frame: 588 frame EFM = 1 settore (2352 byte grezzi / 2048 dati utente Mode 1).
- Masterizzazione su Vetro (Pressed): Il laser taglia i pit in fotoresist su vetro → elettroformatura stampatore nichel → stampaggio a iniezione policarbonato.
- Masterizzazione (CD-R/RW): Il laser scalda colorante organico (CD-R) o lega a cambiamento di fase (CD-RW) → cambia riflettività per simulare pit/lands.
Lettura
- Diodo laser → collimatore → lente obiettivo → focalizza a ~1,6 µm sullo strato colorante/riflettente.
- I pit disperdono la luce (interferenza distruttiva); i lands riflettono costruttivamente.
- Il fotodiodo rileva i cambiamenti di intensità → segnale RF → demodulazione EFM → decodifica CIRC → dati utente.
- Sistemi servo: **Messa a fuoco** (astigmatica), **Tracciamento** (3-fascio / DPP), **Mandrino** (CLV/CAV).
Evoluzione della Capacità
| Formato | Capacità | Cambiamento Chiave |
|---|---|---|
| CD-DA / CD-ROM | 700 MB / 80 min | Standard (Red Book / Yellow Book) |
| CD-RW | 185 MB (originale) / 700 MB (High Speed) | Lega a cambiamento di fase, multi-velocità |
| CD-R DL / CD-RW DL | 8.5 GB | Doppio strato (raro, mai mainstream) |
Audio e Video
- Audio Red Book: 44,1 kHz / 16-bit stereo PCM → 74/80 min.
- Video CD (VCD): MPEG-1, 352×240, 74 min.
- SVCD: MPEG-2, 480×480, ~35 min.
La traccia a spirale è **5,6 km lunga** su un disco da 700 MB — un capolavoro di produzione di precisione.