Como funcionam os gravadores de CDs

Introdução

O advento dos gravadores de CD marcou uma grande mudança cultural. A tecnologia tornou possível a qualquer pessoa juntar músicas e criar seu próprio CD. De repente, amantes da música de todas as partes ganharam acesso aos meios de produção.

 

Um gravador de CD externo: com esse tipo de drive é possível pegar músicas ou arquivos de dados do seu computador e criar seus próprios CDs

Atualmente, os gravadores de CD são um equipamento padrão nos novos computadores do tipo PC e, cada vez mais, pessoas estão adicionando gravadores de CD aos seus sistemas de som. Em menos de cinco anos, os CDs substituíram as fitas cassete como mídia para mixagem.

Neste artigo, você verá como os gravadores de CD codificam músicas e outras informações dentro de discos virgens. Veremos também a tecnologia do CD regravável, como os arquivos de dados são agrupados e como você pode criar sua própria seleção de músicas com um gravador de CD.

Princípios básicos do CD

Um CD possui uma trilha de dados longa e espiralada. Se fosse estendida, teria 5 km de comprimento.

Se você já leu Como funcionam os CDs, entende a idéia básica dessa tecnologia. Um CD armazena música e outros arquivos em formato digital - ou seja, as informações no disco são representadas por séries de 1s e 0s (veja Como funcionam as gravações analógica e digital para mais informações). Em CDs convencionais, esses 1s e 0s são representados por milhões de minúsculas saliências e áreas lisas na superfície refletiva do disco, organizadas em uma trilha contínua com cerca de 0,5 mícron (milionésimo de metro) de largura e 5 km de comprimento.

Para ler essas informações, o leitor de CD passa um feixe de raio laser sobre a trilha. Quando o laser passa sobre uma área lisa ("lands"), o feixe é refletido diretamente a um sensor ótico na estrutura do laser. O leitor de CD interpreta isso como um 1. Quando o feixe passa sobre uma saliência ("bumps"), a luz é desviada do sensor ótico. O leitor de CD reconhece isso como um 0.

Um leitor de CD guia um pequeno laser ao longo da trilha de dados do CD. Em CDs convencionais, as áreas lisas refletem a luz de volta à estrutura do laser, enquanto as saliências desviam a luz.

Conceitos básicos: a trilha

As saliências são organizadas em uma trilha espiral, começando no centro do disco. O CD player gira o disco enquanto a estrutura do laser move-se para fora, a partir do centro do CD. A uma velocidade estável, as saliências da parte mais externa do CD passam pelo laser mais rápido que qualquer ponto mais próximo ao centro. Para as saliências passarem pelo laser a uma taxa constante, o CD player precisa diminuir a velocidade de rotação no disco à medida que a estrutura do laser se move para fora.

O CD player gira o disco enquanto move a estrutura do laser para fora do centro. Para manter o laser fazendo a leitura da trilha de dados a uma velocidade constante, o CD player tem que diminuir a velocidade do disco à medida que a estrutura se move para fora.

Na essência, isso é tudo que há em um CD player. A execução dessa idéia é um pouco mais complicada porque o padrão da espiral deve ser codificado e lido com uma incrível precisão, mas o processo básico é consideravelmente simples.

Leitura dos CDs

Na última seção, vimos que CDs convencionais armazenam informações digitais como um padrão de saliências e áreas lisas, combinadas ao longo de uma trilha em espiral. A máquina de fabricação de CDs utiliza um laser de alta potência para "entalhar" saliências em um material foto-resistente revestido em um prato de vidro. Através de um elaborado processo de impressão, esse padrão é impresso em discos de acrílico. Os discos são revestidos com alumínio (ou outro metal) para criar a superfície refletiva de leitura. Por fim, o disco é revestido com uma camada plástica transparente, que protege o metal refletivo de sulcos, riscos e sujeira.

As diferentes camadas de um CD convencional

Como você pode ver, isso é uma operação relativamente complexa e delicada que envolve muitas etapas e diferentes materiais. Como a maioria dos complexos processos de produção (da impressão de jornais à montagem de uma televisão), um CD convencional só é viável para fabricantes que produzem centenas, milhares ou milhões de cópias.

Conseqüentemente, os CDs convencionais permaneceram como mídias de armazenamento "apenas de leitura" para o consumidor médio, assim como LPs ou DVDs convencionais. Para os amantes da música, acostumados a cassetes graváveis, assim como para os usuários de computador, fartos da limitada capacidade de memória dos disquetes, isso parecia ser a maior desvantagem da tecnologia do CD. No início dos anos 90, cada vez mais consumidores e profissionais buscavam uma forma de criar suas próprias gravações digitais em qualidade de CD.

CDs graváveis

Em resposta a essa demanda, os fabricantes de eletrônicos introduziram um formato de CD alternativo que poderia ser codificado em poucas etapas simples. Os CDs graváveis, ou CD-Rs (CD-recordable discs), não possuem nenhuma saliência ou área lisa. Ao invés disso, eles possuem uma camada lisa de metal refletivo que fica sobre uma camada de tinta fotossensível.

Quando o disco está vazio, a tinta é translúcida: a luz pode ser emitida através dela e refletida pela superfície de metal. Mas quando você aquece a camada de tinta com luz concentrada a uma freqüência e intensidade específica, a tinta se torna opaca: ela escurece a tal ponto que a luz não consegue passar.

Um CD-R não possui as mesmas saliências e áreas lisas que um CD convencional. Ao invés disso, o disco possui uma camada de tinta sob uma superfície lisa e refletiva. Em um CD-R virgem, a camada de tinta é translúcida, de forma que toda luz é refletida. O laser de gravação escurece os pontos onde as saliências estariam em um CD convencional, formando áreas não refletivas.

Escurecendo pontos específicos ao longo da trilha do CD e deixando outras áreas da tinta translúcidas, é possível criar um padrão digital que um CD player normal pode ler. A luz do laser do leitor só irá retornar ao sensor quando a tinta for deixada translúcida, da mesma forma que ela só irá rebater nas áreas lisas em um CD convencional. Assim, mesmo que o CD-R não tenha absolutamente nenhuma saliência, ele se comporta exatamente como um disco normal.

A função de um gravador de CD é, obviamente, "gravar" o padrão digital em um CD virgem. Na próxima seção, veremos o interior de um gravador para saber como ele realiza sua tarefa.

Estrutura laser

Na seção anterior, vimos que os gravadores de CD escurecem áreas microscópicas de discos graváveis (CD-Rs) estabelecendo um padrão digital de áreas refletivas e não-refletivas, que podem ser lidas por um leitor de CD comum. Como codificar os dados em escala tão pequena é um processo delicado, o sistema de gravação tem que ser extremamente preciso, embora seja relativamente simples.

O gravador de CD possui uma estrutura laser móvel, exatamente como em um leitor de CD comum. Mas, além do "laser de leitura" padrão, ele possui um "laser de gravação". O laser de gravação é mais potente que o laser de leitura, de forma que interage com o disco de forma diferente: ele altera a superfície ao invés de apenas refletir luz através dela. O laser de leitura não é intenso o bastante para escurecer o material da tinta, de forma que, se você apenas tocar um CD-R em um drive de CD, não irá destruir a informação codificada.

A estrutura laser dentro de um gravador de CD.

Laser de gravação

O laser de gravação move-se exatamente como o laser de leitura: para fora, à medida que o disco gira. A camada plástica de baixo possui canais pré-impressos para guiar o laser ao longo do caminho correto. Através da calibragem da taxa de rotação, e do movimento da estrutura laser, o gravador mantém o laser sobre a trilha a uma taxa de velocidade constante. Para gravar os dados, o gravador simplesmente liga e desliga o laser de gravação, em sincronia com os padrões de 1s e 0s. O laser escurece o material para codificar um 0 e deixa-o translúcido para codificar um 1.

O mecanismo em um gravador de CD é muito parecido com o mecanismo de qualquer leitor de CD. Existe um dispositivo que faz o disco girar e outro que desliza a estrutura laser.

A maioria dos gravadores de CD pode criar CDs em diversas velocidades. Na velocidade 1x, o CD gira na mesma taxa que gira quando o leitor está fazendo sua leitura. Isso significa que levaria cerca de 60 minutos para gravar 60 minutos de música. Na velocidade 2x, levaria cerca de meia hora para gravar 60 minutos, e assim por diante. Para velocidades de gravação maiores, você precisa de sistemas de controle de laser mais avançados e uma conexão mais rápida entre o computador e o gravador. Precisa também de um disco virgem projetado para gravar informações nessa velocidade.

A maior vantagem dos discos CD-R é que eles funcionam praticamente em todos os CD players e CD-ROMs, que estão entre os leitores de mídia mais utilizados hoje. Além desta extensa compatibilidade, os CD-Rs são relativamente baratos.

A principal desvantagem do formato é que você não pode reutilizar os discos. Uma vez que você gravou os padrões digitais no disco, eles não podem ser apagados ou regravados. Na metade dos anos 90, porém, fabricantes de eletrônicos introduziram um novo formato de CD que resolvia essa questão. Na seção seguinte, veremos estes CDs regraváveis, conhecidos como CD-RWs.