Conceptos Clave en Física Aplicada: Servos, Audio y MiniDisc

Conceptos Clave en Física Aplicada

Servocircuitos en Sistemas Ópticos

Los servocircuitos son fundamentales para el correcto funcionamiento de los dispositivos de lectura y escritura óptica, como los utilizados en CD, DVD o MiniDisc. Controlan con precisión el movimiento del cabezal óptico.

• TZC (Tracking Zero Cross): Señal que indica el cruce por cero del error de seguimiento, utilizada para sincronización.
• TAO (Tracking Error): Señales que representan el error en el seguimiento de la pista.
• Servocircuito de Enfoque: Controla el movimiento vertical (arriba y abajo) del dispositivo óptico de dos ejes montado sobre la OPU (Optical Pickup Unit), manteniendo el haz láser enfocado en la superficie del disco.
• Servocircuito de Seguimiento Radial de Pista: Controla el movimiento horizontal (derecha e izquierda) de las bobinas de seguimiento del mecanismo de dos ejes, asegurando que el haz láser permanezca centrado sobre la pista activa.
• Servocircuito de Deslizamiento Transversal: Realiza los desplazamientos más largos del cabezal óptico a través del disco y se apoya en el servocircuito de seguimiento radial para obtener mayor precisión al situar la lente sobre las pistas seleccionadas.
• Servocircuito de DLV (Velocidad Lineal Constante): Controla la velocidad de rotación del motor del disco, garantizando que la lectura de los datos grabados sobre la superficie se realice a velocidad lineal constante, independientemente de la posición radial del cabezal.

Conceptos de Audio y Psicoacústica

Estos conceptos explican cómo percibimos el sonido y son relevantes en la compresión de audio digital.

• ACIRC: Sistema de corrección de errores utilizado en sistemas de audio digital para recuperar datos dañados o perdidos.
• Umbral de Audición: Es la intensidad mínima de sonido capaz de ser percibida por el oído humano. Este umbral no es constante, sino que varía significativamente con la frecuencia del sonido.
• Enmascaramiento Auditivo: Fenómeno psicoacústico por el cual la percepción de un sonido es afectada por la presencia simultánea de otro sonido. Típicamente, un sonido más fuerte (el enmascarador) hace que un sonido más débil (el enmascarado) sea inaudible o difícil de percibir, especialmente si ambos sonidos están cerca en frecuencia.

Tecnología MiniDisc (MD)

El MiniDisc fue un formato de almacenamiento de audio digital que combinaba principios magnéticos y ópticos.

• Sistema MiniDisc (MD): Se basa en un pequeño disco magneto-óptico de 64 mm de diámetro que permite almacenar hasta 74 minutos de audio digitalizado (en modo estándar SP).
• Codificación ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding): Es un sistema de codificación de audio con pérdidas desarrollado por Sony. Se basa en las propiedades del enmascaramiento auditivo para reducir el tamaño de los datos de audio. Elimina las frecuencias o componentes de sonido que el oído humano probablemente no percibiría debido a su baja intensidad o a la presencia de sonidos enmascaradores, optimizando así el espacio de almacenamiento. Opera principalmente en el rango de audiofrecuencias (aproximadamente 20 Hz a 20 kHz).
• Grabación en MiniDisc: La grabación es un proceso magneto-óptico. Un haz láser de alta potencia calienta un punto específico de la capa magneto-óptica del disco por encima de su temperatura de Curie. En ese instante, una cabeza magnética situada en el lado opuesto del disco aplica un campo magnético que orienta la magnetización en ese punto, grabando así un bit de información.
• Reproducción en MiniDisc: La reproducción utiliza un haz láser de baja potencia que no calienta el disco. Este láser atraviesa la capa magneto-óptica y se refleja en la capa de aluminio. Al pasar a través de la capa magnetizada, la polarización del haz reflejado rota ligeramente en un ángulo que depende de la dirección de la magnetización. Este fenómeno se conoce como Efecto Kerr Magneto-Óptico. Un detector óptico sensible a la polarización mide esta rotación para leer los datos binarios almacenados.
• Efecto Kerr Magneto-Óptico: Fenómeno físico por el cual la polarización de la luz reflejada desde la superficie de un material magnetizado rota en un ángulo que depende de la dirección de la magnetización del material y de la dirección del campo magnético aplicado. Es fundamental para la lectura de datos en medios magneto-ópticos como el MiniDisc.