Come funziona il masterizzatore DVD

Il masterizzatore è un dispositivo di lettura/scrittura di tipo ottico, ciò significa che riesce a leggere e scrivere i dati attraverso un laser sfruttando le proprietà ottiche dei CD (Compact Disc) e DVD (Digital Versatile Disc).
Nella classica versione per PC portatili, il masterizzatore presenta tutta la sua meccanica montata sul carrellino, mentre nei modelli esterni e per PC da tavolo la meccanica è fissa e indipendente dal carrello di caricamento dei dischi.

Le parti principali sono il motore, il braccio mobile e il laser con la lente annessa.

La lettura dei dati.

Un tipico Compact Disc è formato da un supporto di policarbonato, rivestito da un lato da una lamina metallica riflettente, a sua volta ricoperta da uno strato di smalto protettivo e uno strato di vernice. I dati veri e propri sono immagazzinati nello strato metallico riflettente sotto forma di microfori (pits) e zone lisce (lands). La codifica dei dati avviene nel modo seguente:
un pit seguito da una land o viceversa codifica un 1, mentre due pits consecutivi o due lands consecutive vengono interpretati come uno 0. Questa sequenza di fori segue l’andamento di una lunga spirale che parte dalla parte più interna del disco e termina in prossimità del bordo, senza interruzioni.

La lettura dei dati è un prodigio di precisione micrometrica… un sottile fascio di luce laser viene focalizzato dalla lente in modo da cadere esattamente sulla traccia del CD, il braccio consente di spostare diametralmente la lentina, mentre il motorino mantiene in rotazione il disco a velocità controllata. Il risultato è che il laser, istante per istante, segue perfettamente la forma a spirale della traccia illuminando debolmente la superficie del disco. La luce laser viene riflessa dallo strato metallico del disco e il riflesso viene captato e misurato da un’apposito dispositivo fotosensibile.
La superficie intatta del disco riflette molto bene il laser, mentre i microfori riflettono molto meno, quindi i dati vengono percepiti come valori intermittenti di intensità luminosa da parte del sensore ottico che, tramite vari meccanismi aggiuntivi, riesce a ricostruire esattamente la sequenza di 0 e 1 originale. I dati così letti vengono successivamente elaborati dai circuiti del masterizzatore ed inviati al sistema.

Come avviene la scrittura?

Esistono fondamentalmente due tipi di scrittura: la scrittura singola (CD-R, DVD+/-R) e la scrittura multipla (CD-RW, DVD+/-RW), che si basano su due tecnologie differenti.
A differenza dei CD-Rom e dei DVD-Rom, in cui i dati vengono predisposti in fase di fabbricazione tramite delle matrici metalliche prestampate, i dischi scrivibili sfruttano un diverso approccio basato su sostanze polimeriche, cioè simili alla plastica.
In fase di fabbricazione, sui supporti vengono create delle microbollicine d’aria all’interno dello strato polimerico (affiancato a sua volta da una lamina di Alluminio o Oro riflettente). Quando il masterizzatore deve incidere i dati sul disco, il laser viene fatto funzionare ad una potenza molto maggiore rispetto a quella necessaria in fase di lettura. Con questa potenza maggiorata, il laser riesce a riscaldare a sufficienza lo strato riflettente del disco e le micro-bollicine si espandono formato un’unica bolla di dimensioni apprezzabili.

La zona così trattata rifletterà la luce meno bene rispetto alle zone intatte, ricreando così un effetto analogo a quello dei microfori. Esistono anche altre tecniche che consistono nell’utilizzo di particolari materiali fotosensibili che cambiano il proprio colore e la propria riflettività quando vengono esposti al laser del masterizzatore.

Come avviene la riscrittura?

Nei dischi riscrivibili il materiale usato e la tecnica sono ancora diverse. Il particolare materiale riflettente che viene impiegato in questo tipo di supporti è in grado di cambiare la propria struttura fisica in base alla temperatura. Può trovarsi in due precisi stati: nello stato amorfo le molecole sono orientate casualmente e il materiale riflette poca luce, mentre nello stato cristallino le molecole sono orientate secondo precisi schemi geometrici e riflettono la luce molto meglio. Il masterizzatore riesce a imporre uno di questi due stati variando la potenza del laser, raggiungendo temperature elevate fino a 400°C.
A causa delle temperature elevate e dello stress subito dai continui cambiamenti di fase del materiale, i dischi riscrivibili hanno un numero limitato di cicli di riscrittura, oltre il quale perdono le proprie caratteristiche fisiche e diventano inutilizzabili.
La principale differenza tra i dischi CD e i dischi DVD sta nella dimensione del fascio laser: i CD usano un laser di 2,11µm (1 µm, o micrometro, corrisponde ad un millesimo di millimetro), mentre i DVD usano un fascio da 1,32 µm. Il fascio di luce più sottile consente di aumentare la densità dei dati e per questo motivo un DVD a singolo strato può contenere il contenuto di ben 7 CD su ogni faccia.

Pillole

Lo spazio tra una traccia e l’altra, in un CD-Rom, è tipicamente di 1,6 µm e la parte utile del disco è una corona circolare di 32,55 mm di raggio, così il numero di tracce apparenti sul disco è di 32550 µm diviso lo spazio tra le tracce, cioè 20344. Moltiplicando questo numero per la lunghezza media di una traccia otteniamo che la spirale completa contenente i dati di un CD-Rom, immaginando di disporla in linea retta, è lunga approssimativamente 5,27 Km!!! Compito per casa: provate a fare due conti per quanto riguarda il DVD e fatemi sapere che sono curioso…

Nel 1979, quando era ancora in fase di progettazione, il CD-Rom doveva contenere esattamente un’ora di musica e per fare ciò bastava un diametro di 115mm, ma l’allora vice-presidente della Sony, Norio Ohga, suggerì di aumentare la capacità a 74 minuti in modo da contenere per intero la nona sinfonia di Beethoven, portando il diametro del disco ai 120mm attuali.