Os drives óticos, revolucionários no seu nascimento, propiciam a leitura de discos  que contém áudio e vídeo de excelente qualidade. A sua integridade e manutenção requer sempre atenção de quem usa.

Quando Emile Berliner inventou e desenvolveu o disco fonográfico, ele conseguiu a proeza de gravar som em um sulco concêntrico na superfície de um disco, mas, ao mesmo tempo, esbarrou em um problema incontornável:  ele foi obrigado a rodar o disco com uma velocidade tangencial constante, e por causa disso, a agulha se deslocava no disco com uma velocidade linear variável, indo de uma velocidade maior na borda do disco, e caindo sem parar, enquanto a agulha chegava próxima do centro. O resultado é desastroso, porque o sinal de áudio cai de qualidade proporcionalmente!

Um dos aspectos positivos do uso do disco, porém, foi que o usuário poderia mudar o braço de posição, e com isso escolher facilmente que parte do disco ele queria ouvir! Só isso tornou o uso do disco para a reprodução de música recomendável, e no final, o formato venceu o cilindro do Thomas Edison, inventado por um ajudante seu.

Este mesmo recurso de uso da superfície do disco, o de escolher o que trocar ou como tocar a música, perdura até hoje, com as vantagens implícitas do ambiente digital. Neste ambiente, uma série de modificações foram feitas, para corrigir em definitivo as limitações do disco de Berliner.

O primeiro e mais importante aspecto técnico a ser vencido foi o da queda da velocidade linear: em um CD, por exemplo, o disco começa a ser lido a partir do centro com uma velocidade tangencial de 500 rotações por minuto (rpm), até chegar próximo de 200 rpm, na borda do disco.

Isto significa que a velocidade linear se torna automaticamente constante. O método é chamado de CLV, ou Constant Linear Velocity., e foi usado desde os primórdios do Laserdisc, ainda em ambiente analógico.

A manutenção da velocidade linear constante do CD garante que o bitrate, que é a velocidade de bits por segundo, fique constante, no caso PCM com 1411 kbps (kilobits por segundo). Esta simples proeza técnica consegue impedir qualquer tipo de distorção na qualidade do sinal oriunda da leitura do disco.

Construção e uso de um pick-up ótico

Quando o CD foi lançado em finais de 1982, muitos analistas de áudio ficaram surpresos com a simplicidade do design dos primeiros pick-up óticos, alguns chegaram a dizer que até um estudante conseguiria fazer o mesmo. Será?

Basicamente, o disco (CD) consiste de uma série de indentações no formato de um poço (”pit”) microscópico, seguido de trechos com superfície plana (“land”) sem esses poços. Um raio de luz é enviado ao disco, e será refletido de volta quando bate na superfície plana, gerando o código binário “1”. E quando a luz atinge um poço ela não volta e a ausência do retorno gera o código “0”. A sequência de zeros e uns constrói o fluxo de bits (bitstream) que será enviado ao decodificador.

A luz escolhida para o pick-up ótico foi a do raio laser. Mas, por que? A luz visível que é emitida de uma fonte luminosa, como, por exemplo, uma lâmpada, possui vários comprimentos de onda. Passando esta luz por um monocromador é possível selecionar quais desses comprimentos de onda irá passar e os demais bloqueados, e nem sempre o resultado é satisfatório. A emissão de um raio laser tem a virtude de emitir somente um comprimento de onda, portanto simplificando o design de um pick-up ótico e conferindo alta previsão no processo de leitura.

O comprimento de onda do diodo emissor de luz varia e é otimizado de acordo com a superfície da mídia, como mostrado na tabela abaixo:

Na construção do transporte de leitura o bloco ótico, contendo uma lente, é montado em um carrinho, que desliza em linha reta, amparado em um trilho. A posição deste bloco é governada por um motor de passo, que determina com precisão a posição da lente onde o disco é lido. Este, quando inserido em um drive, é posicionado em um prato de um motor direect drive, cuja rotação é calculada de acordo com a posição da lente em cada momento de leitura.

Uma série de controles mantem a lente em foco. Assim, o disco poderá vibrar quando rodar, que um servo mecanismo manterá a acuidade de leitura das trilhas. Pequenos arranhões na superfície do disco são ignorados pelo bloco ótico, por conta da precisão da emissão do raio laser.

O diodo emissor de raio laser fica instalado na base do bloco ótico, como mostrado no diagrama abaixo.  O raio laser refletido volta pela mesma lente e é desviado em direção a um fotodetector, levando o sinal para posteriormente ser decodificado.

O sistema de leitura parece simples, mas na verdade é muito sofisticado. E quando erros de leitura forem cometidos, o bitstream é processado por um algoritmo de correção de erros, sem interrupção da reprodução do disco. O processo de correção passará transparente para quem ouve, mas se os erros de leitura se acumularem, por culpa ou não da mídia, o sinal de reprodução é automaticamente interrompido.

Operação, manutenção, problemas e defeitos do bloco ótico e do transporte

Quando um disco é inserido na bandeja do drive e depois de apertada a tecla para fechar a gaveta, um sensor é imediatamente acionado para identificar a presença daquele disco. Se nenhum disco tiver sido inserido ou se o drive estiver com defeito a mensagem de nenhum disco (“No disc”) é mostrada no display ou na tela da TV.

Uma vez o disco presente e identificado, ele roda na sua rotação máxima e o carrinho do bloco se desloca para o centro do disco. Chegando lá o diretório do disco é identificado. Este diretório segue os formatos ISO9660 e o UDF. Com a ajuda de um computador, o diretório de cada disco pode ser visto ou identificado. Reprodutores ditos “universais” são aqueles capazes de identificar e ler qualquer tipo de disco ótico, seja ele prensado ou gravável.

A árvore do diretório contém a ordenação hierárquica dos arquivos e dados contidos no disco. Uma tabela com este conteúdo (TOC ou “Table Of Contents”) permite a reprodução de qualquer parte do disco, dividido em capítulos ou títulos. Um disco pode ter uma ou mais camadas de leitura, e os dados contidos nestas camadas não se referem somente a áudio ou vídeo, mas também a diversos tipos de conteúdo, como, por exemplo, identificadores do material gravado.

Uma árvore do diretório típica de um disco Blu-Ray 4K é mostrada abaixo. O subdiretório BDMV contém a maioria do conteúdo do disco:

Um drive para discos óticas precisa estar sempre em boas condições de funcionamento, para que a reprodução ocorra sem problemas. A manutenção básica deste tipo de drive consiste na limpeza periódica da lente e dos guias de transporte. Esta limpeza só deve ser feita por alguém que saiba e tenha segurança do que está fazendo!

Para a limpeza da lente se usa o álcool isopropílico com o maior grau de pureza possível. Embebendo-se a ponta de um cotonete com ele, aplica-se na superfície da lente, com todo o cuidado e sem fazer pressão. Por segurança, deve-se repetir esta limpeza pelo menos duas vezes. O álcool seca rápido e não deixa resíduos, mas mesmo assim pode-se aplicar uma ponta seca do cotonete para terminar de secar a lente.

Com o mesmo álcool isopropílico limpa-se os outros componentes do drive e após tudo pronto faz-se um teste de carga e leitura de algum disco de referência, isto é, aquele que se sabe que não tem nenhum tipo de sujeira ou defeito.

Cada reprodutor tem seu próprio conjunto de diodos para a emissão de raios laser., nos comprimentos de onda adequados. Esses diodos tem a sua potência regulada por um circuito, e normalmente os ajustes para a correta leitura dos discos é feito através de trimpots (resistores variáveis). O trimpot tem uma pequena fenda, na qual se insere uma chave de plástico para mudar o valor de resistência.

A potência do laser é estabelecida pelo designer daquele circuito. Idealmente, o ajuste deve ser feito conforme os valores de resistência estabelecidos, medidos por um multímetro.

Quando não tem esses valores, o ajuste da potência pode ser feito de forma empírica: girando a fenda do trimpot no sentido anti-horário diminui-se o valor do resistor e assim aumenta-se a potência do raio laser, e vice-versa. Na potência correta, o disco é lido fácil e rapidamente, caso contrário ele não será lido. Se a potência ajustada for muito alta corre-se o risco de queimar o diodo e/ou danificar o disco a ser lido.

Nem todos os drives óticos são ajustados desta maneira. Alguns modelos são ajustados eletronicamente, por meio de um microprocessador, que recebe os dados na forma de uma tabela que corresponde a cada diodo. Neste caso, deve-se recorrer ao fabricante ou ao seu representante, para o fornecimento dos dados corretos para o modelo de leitor usado.

Via-de-regra, cada usuário tem o seu jeito de limpar o drive ótico e as receitas sobre o assunto proliferam na Internet. Pessoalmente, eu acho que não é recomendável o uso daqueles discos de limpeza que tem duas ou mais escovas que varrem as lentes. Não se deve também colocar graxa ou óleo no trilho que dá suporte ao bloco ótico. Não se deve recorrer ao uso de produtos de limpeza domésticos, como os detergentes, limpa vidros e similares, porque existe a possibilidade de se danificar o drive ótico irremediavelmente!

Muita gente hoje em dia recorre aos serviços de streaming, para evitar se envolver com reprodutores de mesa e/ou coleções de discos. Eu creio que tudo será dependente do grau de exigência da qualidade obtida, para filmes ou música, por parte de quem ouve ou assiste. Quem coleciona e/ou conhece o assunto, percebe logo que a mídia ótica é superior, e é isso, em última análise, o que mais importa a cada um, na hora de escolher o que é melhor para si. [Webinsider]

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Película de cinema versus imagem digital dos filmes

Paulo Roberto Elias

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.