Πώς λειτουργεί ένας Compact Disc (CD);

Οι συμπαγείς δίσκοι (CD) αποθηκεύουν δεδομένα με τη μορφή μικροσκοπικών εσοχών σε μια λεία επιφάνεια. Ένα CD player χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ για να διαβάσει αυτές τις εσοχές και να τις μετατρέψει σε ψηφιακά δεδομένα. Ωστόσο, οι γρατσουνιές στην επιφάνεια του CD μπορεί να προκαλέσουν τη διασπορά της δέσμης λέιζερ, καθιστώντας δύσκολη τη σωστή ανάγνωση των δεδομένων από το CD player.

Πριν από μερικά χρόνια, όταν τα USB sticks και το cloud computing δεν ήταν τόσο δημοφιλή όσο είναι σήμερα, τα δεδομένα αποθηκεύονταν και ανακτώνταν κυρίως με τη βοήθεια CD. Σήμερα, οι γυαλιστεροί κυκλικοί δίσκοι είναι γνωστοί για την αποθήκευση δεδομένων που κυμαίνονται από μερικές εκατοντάδες megabyte έως μερικά gigabyte.

Τι είναι ένας συμπαγής δίσκος;

Το CD CD είναι μια ψηφιακή μορφή αποθήκευσης για οπτικά μέσα που αναπτύχθηκε από κοινού από τη Philips και τη Sony. Η μορφή CD αναπτύχθηκε αρχικά για την αποθήκευση και την αναπαραγωγή ηχογραφήσεων, αλλά αργότερα προσαρμόστηκε για την αποθήκευση δεδομένων.

Τα δεδομένα σε ένα CD κωδικοποιούνται με τη βοήθεια μιας δέσμης λέιζερ που χαράσσει μικροσκοπικές εσοχές (ή χτυπήματα, αν θέλετε) στην επιφάνειά του. Ένα χτύπημα, στην ορολογία του CD, είναι γνωστό ως pit και αντιπροσωπεύει τον αριθμό 0. Ομοίως, η έλλειψη εξογκώματος (γνωστή ως γη ) αντιπροσωπεύει τον αριθμό 1.

(Φωτογραφία:Flickr)

Ωστόσο, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις με τα CD είναι η λεπτή, λεία επιφάνειά τους, που γρατσουνίζεται εύκολα εάν δεν τα αντιμετωπίζετε με τη μέγιστη προσοχή. Ρωγμές και γρατσουνιές στην επιφάνεια ενός δίσκου εμποδίζουν την ικανότητά του να αποθηκεύει δεδομένα και δυσκολεύουν ένα CD player να ανακτήσει τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε αυτόν.

Αλλά γιατί ακριβώς συμβαίνει αυτό; Γιατί τα γδαρμένα CD είναι δυσκολότερα στην ανάγνωση / πρόσβαση;

Πριν φτάσουμε σε αυτό, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε πώς λειτουργεί ένα CD.

Πώς λειτουργεί ένα CD;

Ένα CD έχει συνήθως διάμετρο περίπου 12 εκατοστά (4,5 ίντσες) και αποτελείται από μερικά λεπτά κυκλικά στρώματα που συνδέονται το ένα πάνω στο άλλο.

Διάφορα επίπεδα ενός CD (Προσφορά φωτογραφίας:Pbroks13 / Wikimedia Commons)

Το μεγαλύτερο μέρος ενός CD αποτελείται από ένα πλαστικό που ονομάζεται πολυανθρακικό . Το κάτω στρώμα είναι ένα πολυανθρακικό στρώμα όπου τα δεδομένα κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας μικροσκοπικά εξογκώματα στην επιφάνεια. Πάνω από αυτό το στρώμα υπάρχει ένα ανακλαστικό στρώμα συνήθως κατασκευασμένο από αλουμίνιο (χρησιμοποιείται επίσης χρυσός, αν και αρκετά σπάνια).

Πάνω από το ανακλαστικό στρώμα υπάρχει ένα προστατευτικό στρώμα από λάκα και πλαστικό, το οποίο θωρακίζει τα στρώματα από κάτω. Το έργο τέχνης ή η ετικέτα τυπώνεται στο στρώμα λάκας (δηλαδή στο επάνω μέρος του CD) μέσω εκτύπωσης όφσετ ή μεταξοτυπίας.

Τα CD αποθηκεύουν πληροφορίες ψηφιακά, δηλαδή με τη βοήθεια εκατομμυρίων 1 και 0. Τα δεδομένα σε ένα CD κωδικοποιούνται με τη βοήθεια μιας δέσμης λέιζερ που χαράσσει μικροσκοπικές εσοχές (ή χτυπήματα, αν θέλετε) στην επιφάνειά του. Ένα χτύπημα, στην ορολογία του CD, είναι γνωστό ως pit και αντιπροσωπεύει τον αριθμό 0. Ομοίως, η έλλειψη εξογκώματος (γνωστή ως γη ) αντιπροσωπεύει τον αριθμό 1. Επομένως, μια δέσμη λέιζερ μπορεί να κωδικοποιήσει τα απαιτούμενα δεδομένα σε έναν συμπαγή δίσκο χρησιμοποιώντας κοιλώματα και προσγειώσεις (0 και 1, αντίστοιχα).

Τώρα που ξέρετε πώς κωδικοποιείται ένα CD με δεδομένα, ας δούμε πώς ένα CD player διαβάζει πραγματικά αυτά τα αποθηκευμένα δεδομένα.

Πώς λειτουργεί ένα CD player;

Υπάρχουν δύο βασικά στοιχεία σε ένα CD player που βοηθούν στην ανάγνωση ενός CD:μια μικροσκοπική δέσμη λέιζερ γνωστή ως λέιζερ διόδου ημιαγωγών και ένας ηλεκτρονικός ανιχνευτής φωτός, βασικά ένα μικροσκοπικό φωτοηλεκτρικό στοιχείο. Όταν ενεργοποιείτε το CD player, ένας ηλεκτρικός κινητήρας στη συσκευή αναπαραγωγής περιστρέφει το CD με πολύ υψηλή ταχύτητα ενώ διαβάζει το εξωτερικό άκρο στις 200 RPM και όταν διαβάζει το εσωτερικό άκρο, περιστρέφεται με 500 rpm.

Η πηγή δέσμης λέιζερ μέσα στη συσκευή αναπαραγωγής ενεργοποιείται και σαρώνει κατά μήκος ενός κομματιού από το κέντρο του δίσκου μέχρι το εξωτερικό χείλος. Εστιάζει μια δέσμη μήκους κύματος 780 nm (σχεδόν υπέρυθρη) μέσω της κάτω πλευράς του συμπαγούς δίσκου. Όταν η δοκός πέφτει στη στεριά (1), ανακλάται ευθεία προς τα πίσω, αλλά διασκορπίζεται όταν η δοκός πέφτει σε λάκκο (0).

Όταν το φωτοκύτταρο ανιχνεύσει το ανακλώμενο φως, αναγνωρίζει ότι το λέιζερ πρέπει να έχει χτυπήσει το έδαφος και, με τη σειρά του, στέλνει ένα σήμα σε ένα κύκλωμα που παράγει τον αριθμό 1. Ομοίως, όταν δεν ανιχνεύει φως, προσδιορίζει σωστά ένα κοίλωμα σε αυτό σημείο έτσι ώστε το κύκλωμα να παράγει τον αριθμό 0. Έτσι, το φωτοκύτταρο χρησιμοποιεί τις αλλαγές έντασης της ανακλώμενης δέσμης για να προσδιορίσει εάν υπάρχει 1 ή 0 στο δίσκο.

Όλα τα είδη ψηφιακών πληροφοριών μπορούν να αποθηκευτούν με τη βοήθεια των 0 και 1. (Φωτογραφία:Pixabay)

Γιατί είναι δύσκολο για ένα CD player να διαβάσει τα περιεχόμενα ενός γδαρμένου CD;

Τα δεδομένα από έναν δίσκο CD / DVD / Blu-ray δεν βρίσκονται στη γυαλιστερή επιφάνεια αλλά στο στρώμα πολυανθρακικού στο κάτω μέρος του δίσκου. Όπως ήδη αναφέρθηκε, ένα CD player έχει μια δέσμη λέιζερ που αντανακλά/διασκορπίζεται από την κάτω πλευρά ανάλογα με το αν πέφτει σε γη/λάκκο. Οι εσοχές στην επιφάνεια ενός δίσκου είναι πολύ, πολύ μικρές, επομένως οι γρατσουνιές και οι ρωγμές ανακατεύουν τον τρόπο με τον οποίο το φως αναπηδά από την επιφάνεια του CD.

(Φωτογραφία:Flickr)

Όταν το λέιζερ πέφτει σε ένα γρατσουνισμένο σημείο, διασκορπίζεται, ακόμα κι αν δεν υπάρχει χτύπημα σε αυτό το σημείο. Ως αποτέλεσμα, το φωτοκύτταρο μεταδίδει εσφαλμένες πληροφορίες στο κύκλωμα, δυσκολεύοντας τη σωστή ανάγνωση των δεδομένων από το CD player.

Ωστόσο, οι γρατσουνιές δεν κάνουν απαραίτητα ένα CD άχρηστο. Υπάρχει μια διόρθωση σφάλματος στον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα κωδικοποιούνται σε ένα CD, η οποία διασφαλίζει ότι οι μικρές γρατσουνιές στην επιφάνεια του δίσκου δεν καθιστούν το CD δυσανάγνωστο. Οι συσκευές αναπαραγωγής CD/DVD δεν μπορούν να το διαβάσουν εκτός εάν οι γρατσουνιές είναι έντονες ή το CD είναι ραγισμένο.