Come vengono memorizzati i dati sui dischi ottici: cavi, land e fisica del laser
CD, DVD, Blu-ray e HD-DVD usano tutti lo stesso principio fondamentale: microscopici cavi e land su una traccia a spirale riflettente, letti da un laser. Ecco come i digitali 1 e 0 diventano strutture fisiche—e viceversa.
La struttura fisica
- Substrato policarbonato (1,2 mm spesso su CD/DVD, 1,1 mm su BD) — stampato con traccia a spirale.
- Strato riflettente — Alluminio (CD/DVD), Argento/Oro (archivio), o lega silicio-rame (BD).
- Lacca protettiva / hard coat — Lato superiore (CD) o inferiore (BD).
- Strato etichetta — Superficie stampabile.
Cavi e Land = Dati binari
| Caratteristica | Stato fisico | Valore binario | Comportamento ottico |
|---|---|---|---|
| Cavo | Depressione (bozza sul lato stampo) | 1 (transizione) | Laser si diffonde/sfoca → bassa riflettività |
| Land | Superficie piana | 0 (nessuna transizione) | Laser riflette pulitamente → alta riflettività |
Sfumatura cruciale: Sono le transizioni (cavo-to-land o land-to-cavo) che rappresentano 1. Lunghi tratti di land o cavi rappresentano 0. Questa è la codifica NRZ-I (Non-Return-to-Zero Inverted).
Processo di lettura: Laser → Fotodiodo → Dati
- Diodo laser (780 nm CD, 650 nm DVD, 405 nm BD) mette a fuoco a ~0,5-0,6 µm spot.
- Il fascio colpisce la traccia attraverso il substrato trasparente.
- Il fotodiodo rileva i cambiamenti di intensità riflessa.
- Segnale analogico → slicer → flusso di bit digitale.
- Decodifica EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) + correzione errori CIRC (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code) → dati utente.
Geometria traccia ed evoluzione capacità
| Formato | Passo traccia | Lunghezza cavo min. | Laser λ | NA | Capacità (Singolo strato) |
|---|---|---|---|---|---|
| CD | 1,6 µm | 0,83 µm | 780 nm | 0,45 | 700 MB |
| DVD | 0,74 µm | 0,4 µm | 650 nm | 0,60 | 4,7 GB |
| Blu-ray | 0,32 µm | 0,15 µm | 405 nm | 0,85 | 25 GB |
| HD-DVD | 0,40 µm | 0,2 µm | 405 nm | 0,65 | 15 GB |
La capacità scala con (1/passo traccia) × (1/lunghezza cavo) × strati. La lunghezza d'onda più corta di Blu-ray (405 nm) + NA più alta (0,85) consente caratteristiche più piccole.
Layout dati: Spirale, non concentrica
A differenza dei dischi rigidi, i dischi ottici usano una singola spirale continua dal diametro interno (23-25 mm) a quello esterno (58-60 mm). Divisi in settori (2.048 byte dati utente su CD/DVD; 64 KB su BD) con intestazioni di indirizzo per accesso casuale.
Dischi registrabili vs pressati
- Pressati (ROM): Cavi stampati da master di vetro. Permanente.
- CD-R/DVD-R/BD-R: Strato colorante organico. Il laser sbianca il colorante per creare "cavi" (minore riflettività). Scrivibile una volta.
- RW/RE: Lega a cambiamento di fase (GeSbTe). Il calore del laser passa tra stato cristallino (land) e amorfo (cavo). Riscrivibile ~1.000-100.000 cicli.
Perché l'ottico è ancora importante
Archiviazione fredda (air-gapped, offline, resistente EMP), conformità WORM legale/medica, archiviazione a lungo termine (M-DISC) e distribuzione software dove le porte USB sono disabilitate.