Come leggono i dischi i lettori DVD: ottica laser ed elaborazione del segnale
La fisica della riproduzione DVD
Un lettore DVD legge i dati usando un diodo laser rosso da 650 nm. Ecco l'intera catena del segnale.
1. Rotazione del disco
Il motore mandrino fa girare il disco a Constant Linear Velocity (CLV): 570–1600 RPM (più veloce sulle tracce interne, più lento su quelle esterne) per singolo strato; il doppio strato usa CLV simile o CAV per un accesso più veloce.
2. Unità di prelievo ottica (OPU)
- Diodo laser: Emette un fascio collimato.
- Lente collimatore: Rende il fascio parallelo.
- Separatore di fascio (prisma polarizzante): Indirizza il fascio in uscita alla lente obiettivo; riflette il fascio di ritorno al fotorivelatore.
- Lente obiettivo (NA 0.6): Mette a fuoco il fascio in un punto di ~0,6 µm sul livello dati (0,6 mm di profondità).
- Attuatori di messa a fuoco e tracciamento: Bobine a voce muovono la lente verticalmente (messa a fuoco) e radialmente (tracciamento) per seguire la scanalatura a spirale.
3. Lettura di fosse e lande
- Livello dati: traccia a spirale di fosse (depressioni) e lande (aree piatte).
- Profondità della fossa = λ/4n (~112 nm). La luce che riflette da una fossa percorre λ/2 in più rispetto a una landa → interferenza distruttiva → calo di intensità.
- Il fotorivelatore (fotodiodo quadrante) rileva le variazioni di intensità → segnale RF (modulato EFM+).
4. Catena di elaborazione del segnale
- Amplificatore RF: Aumenta la corrente debole del fotodiodo.
- Processore di segnale digitale (DSP):
- PLL recupera l'orologio.
- Demodulazione EFM+ (8-to-16).
- Correzione errori (codice RS: PI/PO).
- De-interleaving.
- RAM buffer: Assorbe il jitter, abilita il trick play.
- Decodificatore MPEG-2: Video → YCbCr; Audio → Dolby Digital / DTS / PCM.
- Encodificatore video: Componente (YPbPr), Composito, S-Video, HDMI (digitale).
- DAC audio: Uscita stereo analogica + S/PDIF (ottico/coassiale) per bitstream.
5. Velocità e compatibilità
- Velocità dati massima: 11,08 Mbps (DVD-Video).
- Legge DVD-Video, DVD-Audio, DVD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM, CD-DA, CD-R/RW.
I lettori moderni integrano OPU, DSP e decodificatori in un singolo SoC.