Disco compacto

---

Antecedentes

Desde a invenção do fonógrafo em 1876, a música tem sido uma fonte popular de entretenimento doméstico. Nos últimos anos, o disco compacto tornou-se o meio de reprodução preferido para música gravada.

Um disco compacto, ou CD, é um meio de armazenamento óptico com dados digitais gravados nele. Os dados digitais podem ser na forma de áudio, vídeo ou informações de computador. Quando o CD é reproduzido, a informação é lida ou detectada por uma fonte de luz fortemente focalizada chamada laser (daí o nome meio óptico). Este artigo se concentrará em CDs de áudio, que são usados ​​para reproduzir músicas gravadas.

A história do CD pode ser rastreada até o desenvolvimento da tecnologia eletrônica e, particularmente, da tecnologia eletrônica digital na década de 1960. Embora as primeiras aplicações dessa tecnologia não tenham sido na área de gravação, ela encontrou um uso crescente em componentes de áudio à medida que a tecnologia evoluía.

Durante o mesmo período, muitas empresas começaram a fazer experiências com armazenamento óptico de informações e tecnologia a laser. Entre essas empresas, as gigantes eletrônicas Sony e Philips fizeram progressos notáveis ​​nessa área.

Na década de 1970, as tecnologias digital e óptica atingiram um nível em que poderiam ser combinadas para desenvolver um único sistema de áudio. Essas tecnologias forneceram soluções para os três principais desafios enfrentados pelos desenvolvedores de áudio digital.

O primeiro desafio foi encontrar um método adequado para gravar sinais de áudio em formato digital, processo conhecido como codificação de áudio. Um método prático de codificação de áudio foi desenvolvido a partir das teorias publicadas por C. Shannon em 1948. Este método, conhecido como modulação por código de pulso (PCM), é uma técnica que faz a amostragem de um som durante um curto intervalo de tempo e converte a amostra em um formato numérico valor que é então modulado ou armazenado para recuperação posterior.

O armazenamento de sinais de áudio em formato digital requer uma grande quantidade de dados. Por exemplo, armazenar um segundo de música requer um milhão de bits de dados. O próximo desafio, portanto, era encontrar um meio de armazenamento adequado para acomodar qualquer quantidade significativa de som. A solução para esse problema veio na forma de discos ópticos. Um disco óptico pode armazenar grandes quantidades de dados compactados juntos. Por exemplo, um milhão de bits de dados em um CD pode ocupar uma área menor do que a cabeça de um alfinete. Essas informações são lidas por meio de um feixe de laser capaz de focalizar uma área muito estreita de apenas 1/2500 de polegada.

O desafio final do áudio digital era processar as informações densamente compactadas em discos compactos com rapidez suficiente para produzir música contínua. A solução foi proporcionada pelo desenvolvimento de tecnologia de circuitos integrados, que permitem o processamento de milhões de cálculos em apenas microssegundos.

No final dos anos 1970, um conjunto comum de padrões para os discos de armazenamento óptico foi desenvolvido pelos esforços conjuntos da Sony e da Philips. Um consórcio de 35 fabricantes de hardware concordou em adotar este padrão em 1981 e os primeiros discos compactos e leitores de discos compactos foram introduzidos no mercado em 1982.

Fazer um disco compacto envolve primeiro a preparação de um "disco mestre" de vidro. Este mestre é então codificado com as informações desejadas e submetido a uma série de etapas de eletroformação. Na eletroformação, camadas de metal são depositadas no mestre de vidro usando correntes elétricas. Quando a versão master final está pronta, suas informações são transferidas para um disco de plástico. Uma camada reflexiva de alumínio é aplicada, seguida por uma camada protetora de acrílico transparente e, finalmente, o rótulo.

Matérias-primas

Um CD é um dispositivo aparentemente simples, considerando a tecnologia necessária para fazê-lo. Os CDs consistem em três camadas de materiais:

• Uma camada de base feita de um plástico de policarbonato.
• Uma fina camada de revestimento de alumínio sobre o plástico de policarbonato.
• Um revestimento acrílico de proteção transparente sobre a camada de alumínio.

Alguns fabricantes usam prata ou mesmo ouro camada em vez da camada de alumínio na fabricação de seus discos compactos.

Design

O disco compacto é projetado estritamente de acordo com os padrões estabelecidos pela Sony e Philips para manter a compatibilidade universal. Um CD tem 4,72 polegadas (120 milímetros) de diâmetro e 0,047 polegadas (1,2 milímetros) de espessura. O orifício de posicionamento no meio tem 0,59 de uma polegada (15 milímetros) de diâmetro. Um CD geralmente pesa cerca de 0,53 onças (15 gramas).

Um CD padrão pode armazenar até 74 minutos de dados. No entanto, a maioria dos CDs contém apenas cerca de 50 minutos de música, todos gravados em apenas um lado do CD (o lado inferior). Os dados gravados no CD assumem a forma de uma espiral contínua começando de dentro para fora. Essa espiral ou trilha consiste em uma série de reentrâncias chamadas de covas, separadas por seções chamadas de terrenos. Um minúsculo feixe de laser movendo-se ao longo da trilha reflete a luz de volta para um fotossensor. O sensor vê mais luz quando está em um terreno do que quando está em um poço, e essas variações na intensidade da luz são convertidas em sinais elétricos que representam a música originalmente gravada.

O processo de fabricação

Os discos compactos devem ser fabricados em condições muito limpas e livres de poeira em uma "sala limpa", que seja mantida livre de praticamente todas as partículas de poeira. O ar da sala é especialmente filtrado para evitar a entrada de sujeira, e os ocupantes da sala devem usar roupas especiais. Como uma partícula de poeira média é 100 vezes maior do que a cova média e pousa em um CD, mesmo a menor partícula de poeira pode inutilizar um disco.

Preparando o disco master

• 1 A música original é primeiro gravada em uma fita de áudio digital. Em seguida, o programa de áudio é transferido para uma fita de vídeo de 1,9 centímetros (3/4 pol.) E, em seguida, os dados (chamados subcódigos) usados ​​para indexar e rastrear a música são adicionados aos dados de áudio na fita. Neste ponto, a fita é chamada de pré-master.
• 2 A fita pré-master será usada para criar o disco master (também chamado de glass master), que é um disco feito de vidro especialmente preparado. O vidro é polido até obter um acabamento liso e revestido com uma camada de adesivo e uma camada de material fotorresistente. O disco tem aproximadamente 9,45 polegadas (240 milímetros) de diâmetro e 0,24 polegadas (seis milímetros) de espessura. Após a aplicação do adesivo e do fotorresistente, o disco é curado em um forno.
• 3 Em seguida, a fita pré-masterizada e o disco master são colocados em uma complexa máquina de corte a laser. A máquina reproduz o programa de áudio na fita pré-masterizada. Ao fazer isso, o programa é transferido para um dispositivo chamado codificador de CD, que por sua vez gera um sinal elétrico. Este sinal alimenta um feixe de laser, que expõe ou "corta" ranhuras no revestimento fotorresistente do disco de vidro (o disco mestre).
• 4 As ranhuras que foram expostas são então removidas por produtos químicos; essas ranhuras gravadas formarão as cavidades da superfície do CD. Um revestimento de metal, geralmente prata, é então aplicado ao disco. O disco master agora contém a trilha exata de pit-and-land que o CD finalizado terá.

Eletroformação

• 5 Após o ataque químico, o disco mestre passa por um processo denominado eletroformação, no qual outra camada de metal, como o níquel, é depositada na superfície do disco. A frase "eletro" é usada porque o metal é depositado por meio de uma corrente elétrica. O disco é banhado em uma solução eletrolítica, como o solfamato de níquel, e à medida que a corrente elétrica é aplicada, uma camada de metal se forma no disco mestre. A espessura desta camada de metal é estritamente controlada.
• 6 Em seguida, a camada de metal recém-aplicada é separada do disco mestre, que é colocado de lado. A camada de metal, ou pai, contém uma impressão negativa da faixa master do disco; em outras palavras, a trilha na camada de metal é uma réplica exata, mas ao contrário, da trilha no disco mestre.
• 7 O pai de metal então passa por uma nova eletroformação para produzir uma ou mais mães, que são simplesmente camadas de metal que, novamente, têm impressões positivas da faixa master do disco original. Usando o mesmo processo de eletroformação, cada mãe então produz um filho (também chamado de stamper) com uma impressão negativa da faixa. É o filho que então é usado para criar o CD real.
• 8 Após ser separado da mãe, o filho de metal é enxaguado, seco, polido e colocado em uma puncionadeira que corta o orifício central e forma o diâmetro externo desejado.

Replicação

• 9 O filho de metal é então colocado em uma cavidade oca - uma matriz - com o formato de disco adequado em uma máquina de moldagem por injeção. O plástico de policarbonato derretido é então derramado neste molde para formar o metal ao redor. Uma vez resfriado, o plástico tem a forma do filho, com as cavidades e ranhuras - mais uma vez em uma impressão positiva da faixa original do disco mestre - formadas em um lado.
• 10 O orifício central é então perfurado para fora do disco de plástico, que é transparente em Um CD finalizado contém uma série de faixas ou indentações chamadas "terras" e "poços". Um CD player usa um feixe de laser para ler essas camadas e converter o reflexo primeiro em um sinal elétrico e depois em música. este estágio. Em seguida, o disco é examinado em busca de falhas, como bolhas de água, partículas de poeira e deformações. Se uma falha for encontrada, o disco deve ser descartado.
• 11 Se o disco atender aos padrões de qualidade, ele será revestido com uma camada refletiva de alumínio extremamente fina. O revestimento é aplicado por deposição a vácuo. Nesse processo, o alumínio é colocado em uma câmara de vácuo e aquecido até a evaporação, o que permite sua aplicação de maneira uniforme no disco de plástico.
• 12 Finalmente, um plástico acrílico transparente é aplicado ao disco para ajudar a proteger as camadas subjacentes de danos físicos, como arranhões. Depois que a etiqueta é impressa, geralmente usando um processo de serigrafia, o CD está completo e pronto para embalagem e envio.

Controle de qualidade

Um CD é um dispositivo muito preciso e exato. O tamanho microscópico dos dados não permite erros no processo de fabricação. As menores partículas de poeira podem tornar um disco ilegível.

A primeira preocupação do controle de qualidade é garantir que o ambiente da sala limpa seja devidamente monitorado, com temperatura, umidade e sistemas de filtragem controlados. Além disso, os pontos de verificação de controle de qualidade são integrados ao processo de manufatura. O disco mestre, por exemplo, é inspecionado quanto à lisura e sua superfície fotoresiste quanto à espessura adequada por meio de equipamento a laser. Em estágios posteriores do processo, como antes e depois que o revestimento de alumínio é depositado e depois que o revestimento acrílico protetor é aplicado, o disco é verificado automaticamente quanto a empenamentos, bolhas, partículas de poeira e erros de codificação na trilha espiral. Esta verificação mecânica é combinada com a inspeção humana usando luz polarizada, o que permite ao olho humano localizar poços defeituosos na pista.

Além da verificação dos discos, os equipamentos utilizados na sua fabricação devem ser cuidadosamente mantidos. A máquina de corte a laser, por exemplo, deve ser muito estável, pois qualquer vibração impossibilitaria o corte adequado. Se o controle de qualidade estrito não for mantido, a taxa de rejeição de CDs pode ser muito alta.

O Futuro

Os enormes recursos de armazenamento, a precisão dos dados e a imunidade relativa ao desgaste continuarão a fazer dos CDs um meio popular para aplicativos de música e vídeo. O mais novo produto que desperta o interesse do público é o CD-interativo ou CD-I, um sistema multimídia que permite aos usuários interagir com computadores e televisão.

As técnicas de fabricação continuarão a ser simplificadas e aprimoradas, exigindo instalações menores e menos intervenção humana no processo, resultando em menores taxas de rejeição de CD. Já na primeira década de fabricação de CDs, os processos de fabricação e controle de qualidade tornaram-se quase totalmente automatizados.