[Minimo 7 - Aprile 1999]

PARTE II: IL CD E LE SUE EVOLUZIONI

   (Continua dal numero precedente)

In questo numero parleremo del CD e vedremo più da vicino com'è fatto e quali differenze esistono fra i vari dischi a lettura ottica.
Sappiamo tutti che il Compact Disc è in grado di memorizzare informazioni di tipo numerico (digitali). Cerchiamo quindi, prima di tutto, di capire cos'è un segnale numerico.
In un'onda analogica, l'unica che il nostro orecchio è in grado dì percepire, l'intensità del segnale varia con continuità e può assumere ogni istante un valore diverso dai precedenti. Se consideriamo, ad intervalli di tempo regolari, dei "campioni" di quest'onda, possiamo attribuire a ciascuno di essi un numero intero. Il profilo dell'onda viene in pratica trasformato in una gradinata. A questo punto, il segnale corrispondente a ciascun gradino, viene codificato in un numero binario; cioè se il campione letto rappresenta il numero intero 6, non si inviano all'uscita 6V, ma un insieme di bit (0 e 1) che accostati in un certo ordine "rappresentano" 6 secondo una convenzione stabilita. Il nostro segnale, trasformato in una lunga catena di 0 e 1 può facilmente viaggiare su un filo elettrico (presenza o assenza di tensione), immagazzinata su disco (superficie riflettente o opaca) o su supporto magnetico (polarizzazione in un senso o in senso opposto). Tale segnale non si confonde con quello analogico generato dall'attrito (testina nastro ad esempio) ed entro certi limiti è anche possìbile identificare e correggere errori di lettura o trasmissione; ad esempio un bit errato può dare origine a catene di bit prive di significato che possono essere identificate e corrette.
Per riottenere un segnale analogico, si ricostruisce un segnale tempo-continuo dai campioni in possesso. É intuibile che il segnale ricostruito sarà più fedele al segnale di partenza, quanti più campioni erano stati prelevati, a discapito dello spazio occupato per memorizzarli.
Un CD è campionato a 44,1 KHz (44 mila 100 campioni al secondo) e codificato su 16 bit (oltre 65 mila valori possìbili dì tensione da memorizzare). Sistemi come il DAT campìonano anche a 48 KHz, mentre Mini Dìsc e DCC, pur avendo frequenze di campionamento analoghe (44,1 e 48 KHz risp.) utilizzano sistemi dì compressione che aumentano la durata dei supporti a discapito però della qualità.
Il Compact Disc è costituito da una serie di mìcroscanalature che rappresentano gli 0 e 1 del segnale numerico. La lettura è ottica tramite una luce LASER che viene, o meno, riflessa dalla superficie dei disco.
Questo sistema si adatta altrettanto bene ad immagazzinare audio, video o dati informatici; tuttavia un disco da 12 cm si è rivelato, fino a poco tempo fa insufficiente a contenere un intero film (audio + video), per l'enorme mole di dati da immagazzinare. Si sono così diffusi sistemi alternativi come il LASER DISC che pur essendo a lettura ottica registra su dischi da 30 cm dati video analogici dì tipo a modulazione di frequenza; cioè, in pratica, le ondulazioni della superfìcie riproducono un segnale elettrico che varia con continuità, slmilmente ai dischi in vinile.
I CD (slmilmente ai vinile) vengono incisi dalle case dìscografiche con un sistema di stampa a pressione con una matrice negativa di metallo realizzata in maniera simile alla fotoincisione dei circuiti stampati, facendo incidere un laser a potenza variabile sulla superficie resa fotosensibile, e corrodendo le zone non colpite dalla luce con un acido.
II Cd registrabile (CD-R) è costituito da un supporto in policarbonato, con un solco a spirale già realizzato dalla casa. Su di esso è depositata una vernice a base di oro molto riflettente, che però diventa opaca nei punti in cui viene fusa dal laser dì registrazione (di potenza più elevata di quello di lettura). Il processo è irreversìbile.
Il disco riscrivibile (CD-RW) è costituito invece da una particolare lega metallica stretta tra due strati isolanti. Inizialmente allo stato cristallino, questa lega riscaldata a circa 600°C dal laser passa allo stato amorfo. Il raffreddamento, che avviene in un miliardesimo di secondo ne impedisce la ricristallizzazione alterando così le proprietà riflettenti nei punti riscaldati. Per cancellare il disco tutta la superficie viene portata a circa 170°C così da raffreddare lentamente e poter ricristallizzare.
Un altro disco a lettura ottica usato in campo informatico e nel sistema "Mini Dìsc" è il magneto-ottico. Il supporto del disco, riscaldato dal laser oltre la temperatura di Curie, perde la sua magnetizzazione. Dalla parte opposta una testina magnetica crea una nuova magnetizzazione ortogonale al supporto e diretta in un verso o nell'altro. La lettura avviene sfruttando la rotazione (in un senso o nell'altro) che un laser polarizzato subisce quando viene inviato sulla superficie magnetizzata.
La novità dei nostri giorni è il DVD (già disponibile in versione R - registrabile). É anch'esso un disco a lettura ottica da 12 cm, come il CD audio ma presenta delle caratteristiche innovative. La dimensione, la spaziatura tra le tracce, nonché la profondità dei solchi, sono state ridotte di circa la metà. Il laser ha una lunghezza d'onda inferiore e questo permette di leggere "buchi" più piccoli. La capacità è stata così elevata da 680 Mb a 4,7 6b. Il DVD può anche avere due strati di supporto per dati, cui si può accedere variando la posizione e la focalizzazione della testina di lettura. Lo standard prevede anche la possibilità dì incidere dati su entrambe le facce del disco, elevando la capacità ad oltre 18 Gb (ovvero circa 26 volte la capacità di un CD tradizionale).
Nuovi sistemi di compressione dell'immagine, come l'Mpeg-2 permettono dì far entrare sul disco fino ad otto ore di filmato con audio stereofonico fino a 24 bit (cioè superiore al CD), in Dolby Digital che consente un ascolto su 5 canali. Tutti i lettori dovrebbero inoltre essere compatìbili con il CD audio e il vìdeo Mpeg-1 del "CD Video". Grazie all'abbondanza di spazio a disposizione sarà anche possibile inserire riprese da più angolazioni o storie con trame variabili da scegliere come in una sala dì regìa, audio in otto lingue e sottotitoli in 32 lìngue diverse.
Se un giorno, anche questa mole di spazio sarà insufficiente, l'IBM ha già depositato un brevetto di un disco ottico con ben dieci strati sovrapposti; i limiti dì capacità del disco luccicante da 12 cm sono ancora tutti da scoprire.