Tecnologías de Consumo en la Reproducción Digital de Video

Texto completo

(1)Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA. “Tecnologías de consumo en la reproducción digital de video.” Autor: Tuan Ernesto Cordoví Rodríguez. Tutor: MSc. Hiram del Castillo Sabido. Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA “Tecnologías de consumo en la reproducción de video digital.” Autor: Tuan Ernesto Cordoví Rodríguez. E-mail: [email protected] Tutor: MSc. Hiram del Castillo Sabido. Profesor Auxiliar. Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones E-mail: [email protected]. Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Aquel que duda y no investiga, se torna no sólo infeliz, sino también injusto.” Blaise Pascal (1623-1662).

(5) ii. DEDICATORIA. A mi abuelo Virgilio Cordoví Montero. A mis queridos padres que siempre me han apoyado en los momentos difíciles. Y a toda mi familia en general que me ha ayudado a realizar este deseo..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. Quiero agradecerle a todas las personas que involuntariamente se han ofrecido para ayudarme ha obtener el éxito soñado de todos mis años de estudios, los cuales le doy las más sinceras gracias y con los que siempre tendré una deuda de gratitud eterna. Ante todo, a mi tutor y profesor Hiram del Castillo por haberme ayudado todo este tiempo con sus conocimientos y experiencias. A los demás profesores los cuales me han formado y me han enseñado el camino para seguir adelante. A mis compañeros de carrera que siempre me han dado un espacio entre ellos. A los amigos radioaficionados que gracias a ellos pude mostrar todo mi interés hacia esta disciplina. A los trabajadores del Joven Club de la Base Aérea por haberme prestado sus servicios. También quiero agradecerle a los compañeros de los Talleres de ARTEX, TRD, CIMEX y algunos técnicos trabajadores por cuenta propia, en especial a Jesús, Manuel, Eddy, Ernesto, Pedro y Avilio que me han ayudado en sentido práctico y desinteresado a realizar este proyecto.. Muchas gracias..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. Para cumplir con los objetivos propuestos en este trabajo, nos regiremos por una serie de tareas teóricas y técnicas las cuales se muestran a continuación:.  Hacer un estudio teórico sobre las técnicas de grabación y reproducción de video digital sobre soporte DVD.  Estudiar las características de los principales medios de reproducción domésticos, donde se describan características de operación, incluyendo transductores, software de aplicación, etc.  Tomar un modelo de Reproductor de DVD para realizar un estudio práctico que involucren estructuras típicas, procesamiento de señales, controles auxiliares y técnicas de medición y diagnóstico.  Realizar algunos circuitos que permitan la explotación de algunas técnicas de actualización y modificación de firmware de los equipos a tratar.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. En el trabajo se aborda la descripción de las tecnologías de reproducción audiovisuales más utilizadas en el entorno doméstico. Se estudian algunas características de los soportes de almacenamiento óptico y elementos de circuitos y ópticos que conforman el equipamiento de reproducción a través de un ejemplo típico distribuido a la población, arribando a conclusiones concretas que puedan ser generalizadas. Se tendrá en cuenta también algunos firmwares en los cuales se basan el funcionamiento de los equipos de DVD. Los resultados de este trabajo son de vital importancia para los estudiantes y técnicos..

(9) vi TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .....................................................................................................................i DEDICATORIA .................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA ................................................................................................................iv RESUMEN ............................................................................................................................. v INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................. 1 Organización del informe. .................................................................................................. 2 CAPÍTULO 1.. FORMATOS DIGITALES DE SOPORTE ÓPTICO Y DE VIDEO......... 3. 1.1. Generalidades.......................................................................................................... 3. 1.2. Características constructivas. .................................................................................. 4. 1.2.1. Medio Físico. .................................................................................................. 4. 1.2.2. Principios básicos. .......................................................................................... 6. 1.3. Formatos de soporte óptico. .................................................................................... 7. 1.3.1. Estructura de datos. ......................................................................................... 9. 1.3.3. Tasas de rotación y transferencia de datos. ................................................... 17. 1.3.4. Formatos de DVD grabables......................................................................... 18. 1.3.5. DVD como fuente de video. ......................................................................... 19. 1.3.6. Zonas y Codigos regionales. ......................................................................... 21. 1.3.7. Protecciones contra copias. ........................................................................... 22. 1.4. Conclusiones de capítulo. ..................................................................................... 23. CAPÍTULO 2. 2.1. REPRODUCTORES DE DVD. ............................................................... 24. Introducción a los Reproductores de DVD ........................................................... 24.

(10) vii 2.1.1. Principios de funconamiento. ....................................................................... 24. 2.1.2. Díagrama en bloques. ................................................................................... 25. 2.1.3. Estructura física del DVD PHILIPS modelo DVP 3254K ........................... 26. 2.2. Conjunto óptico..................................................................................................... 27. 2.2.1. Estructura funcional. ..................................................................................... 27. 2.2.2. Características técnicas del Pick-up Óptico KHM 313AAA. ...................... 28. 2.3. Circuitos de Potencia. ........................................................................................... 30. 2.3.1. Principio de fuente conmutada. .................................................................... 30. 2.3.2. Características de la fuente de alimentación del DVP 3254K. ..................... 30. 2.3.3. Bloque de encendido. .................................................................................... 32. 2.4. Descripción General de los Servosistemas. .......................................................... 32. 2.4.1. Servosistema de foco. ................................................................................... 33. 2.4.2. Servosistema de seguimiento. ....................................................................... 35. 2.4.3. Servosistema de desplazamiento. ................................................................. 36. 2.4.4. Servosistema de giro. .................................................................................... 38. 2.4.5. Motores Sled y Spindle. ................................................................................ 39. 2.4.6. Control de fallas y depuración. ..................................................................... 41. 2.5 2.5.1. Canal de video. ..................................................................................................... 41. 2.6. Configuración Video-Scan. .......................................................................... 43. 2.6.1. Canal de audio. ..................................................................................................... 44. 2.7. Componentes de salida de audio. .................................................................. 45 Circuitos de control del sistema. ........................................................................... 46. 2.7.1. Panel frontal. ................................................................................................. 47. 2.7.2. Mecanismo de control de la bandeja de carga. ............................................. 47.

(11) viii 2.7.3. Modo USB 2.0. ............................................................................................. 49. 2.8. Rutina de encendido y funcionamiento del sistema.............................................. 50. 2.9. Conclusiones del capítulo. .................................................................................... 50. CAPÍTULO 3. 3.1. FIRMWARES DE DVD Y SUS APLICACIONES................................. 52. 3.1.1. Concepto de Firmware. ......................................................................................... 52. 3.2. Firmware de reproductores de DVD. ............................................................ 52 Actualización de firmware. ................................................................................... 53. 3.2.1. Actualización a través de soportes de almacenamiento. ............................... 53. 3.2.2. Actualización con interfaz para memoria EEPROM y Flash. ...................... 55. 3.2.3. Actualización con interfaz RS 232. .............................................................. 57. 3.3. Herramientas MTK. .............................................................................................. 60. 3.4. Conclusiones del capítulo. .................................................................................... 61. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 62 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 63 ANEXOS .............................................................................................................................. 66 Anexo I: Estructura en bloques del chiset MT 1389L. ..................................................... 66 Anexo II: Algunos términos de utilidad para el tema. ...................................................... 67 Anexo III: Datasheet de componentes de interés. ............................................................. 73 Anexo IV: Esquema Eléctrico del Reproductor DVP 3254K........................................... 76.

(12) Introducción.. 1. INTRODUCCIÓN.. En esta última década los medios audiovisuales han tomado un amplio desarrollo en cuanto a calidad y extensión, entre ellos los de reproducción de señales de audio y video que a su vez también forman parte de la electrónica de consumo. En la mayoría de los equipos de reproducción de uso comercial y domésticos se tienen como medio de entrada de señal un sistema óptico conformado principalmente por lentes y transductores. La lectura óptica es la alternativa mas avanzada con respecto a los mecanismos usados para los discos de vinilo y cintas magnéticas donde se realiza la exploración del soporte grabado sin la intervención directa y el contacto físico con el transductor lo cual posee grandes ventajas desde el punto de vista teórico y práctico. El hecho de operar con señales digitales ha posibilitado el desarrollo en las técnicas de corrección contra errores y otras aplicadas obteniéndose una alta calidad en la reproducción del sonido y la imagen. Desde que se introdujo esta tecnología en el ámbito comercial, en el año 1985, ha estado en constante cambio y perfeccionamiento, desplazando a las demás casi en su totalidad. En el caso del audio y video, en nuestro país se encuentran al alcance de los usuarios en las tiendas recaudadoras de divisas diversos equipos que funcionan con tecnología óptica. En nuestra ciudad existen diversos puntos estatales que le brindan servicio a la población que ha adquirido estos equipos y en ocasiones los técnicos no disponen del aval teórico adecuado que les permita enfrentar con éxito una reparación. Además es de vital importancia un material de estudio que profundice acerca de estas temáticas para la asignatura de Fundamento de Televisión. El principal objetivo del trabajo es realizar una recopilación de información que permita desarrollar un material en donde aborde la forma práctica de lograr la reproducción digital de vídeo, particularmente en los equipos de uso doméstico, con la finalidad de servir de.

(13) Introducción.. 2. base material de estudio en la asignatura Fundamentos de TV. También proveer a los técnicos del aval teórico y las herramientas necesarias que le permitan enfrentar con éxito el trabajo de mantenimiento y reparación de estos equipos.. Organización del informe. El contenido de este trabajo esta estructurado de la siguiente forma: Capítulo 1: Formatos digitales de soporte óptico y de video. Esta dedicado al estudio de los diferentes tipos de formatos de soporte óptico y sus estructuras. Se aborda principalmente sobre formatos de discos DVD, sus características físicas-constructivas, la forma en que se exponen los datos y fundamentos relacionados con el video DVD. Capítulo 2: Reproductores de DVD. Esta dedicado al estudio de los dispositivos reproductores de DVD, y las técnicas de procesamiento de señales de audiovisuales. Se tendrán en cuenta el funcionamiento de estos equipos y las posibles fallas Capítulo 3: Firmwares y sus aplicaciones. Se dedicará firmware más utilizado y sus aplicaciones en el ámbito tecnológico y doméstico. Conclusiones. Recomendaciones. Referencias Bibliográficas. Anexos..

(14) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 3. CAPÍTULO 1. FORMATOS DIGITALES DE SOPORTE ÓPTICO Y DE VIDEO.. 1.1. Generalidades. Uno de los aspectos. más importantes a tratar en este proyecto es el soporte de. almacenamiento en que está apoyada la información audiovisual. Es de gran utilidad conocer acerca de estos soportes debidos a que sus características físicas y lógicas están estrechamente relacionadas con el funcionamiento de los equipos de reproducción. Su aparición en la escena comercial fue la siguiente:  Disco Compacto (CD): Soporte de almacenamiento básico para audio digital y video digital con calidad similar al VHS.  CD-ROM1: Utilizado para el almacenamiento de datos de todo tipo y para aplicaciones informáticas.  DVD2: Soporte de almacenamiento básico de audio y video de alta calidad  Blu-Ray3: Nueva generación para el almacenamiento de video de alta definición, con mayor capacidad y posible sustituto del DVD. Y otros que actualmente se encuentran en fase de prueba y desarrollo.. 1. Disco compacto de solo lectura. Disco Versátil Digital, o Disco de Video Digital. 3 Disco de video de alta calidad que utiliza láser azul de λ=405nm. 2.

(15) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 1.2. 4. Características constructivas.. 1.2.1 Medio Físico.. Los disco CD y DVD tiene las dimensiones mostrada en la Fig. 1.1. Se pueden distinguir tres áreas principales. El área interior (Lead-in), el Área de Programa o de Datos y el área exterior (Lead-out) que luego se explicará en detalles.. Fig.1.1: Estructura de CD y DVD Los discos CD-ROM, de solo lectura manufacturado con prensa, están constituidos por un disco de policarbonato plástico que adopta las irregularidades de la superficie (pits 4 y lands5) de un molde. Este disco se recubre por una finísima capa de aluminio reflectivo y luego con una capa de acrílico protector (Charpless, 2004).(Fig. 1.2).. Fig. 1.2: Composición y micrografía de un disco CD-ROM. Los CD-R y DVD-R, a diferencia de los CD-ROM y DVD-ROM, permiten al usuario grabarlo una sola vez debido a que están recubiertos de una fina capa de tinte orgánico como material fotosensible en donde se almacena la información que al incidir el haz del. 4 5. Huecos formados por el láser de escritura. Llanos donde se refleja el haz de láser..

(16) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 5. láser sobre este se calienta y cambia su composición química. Las irregularidades están expuestas en la superficie de la capa reflexiva en forma de ranuras las cuales también indican las pistas de seguimiento del láser. Las áreas donde se ha aplicado el haz de láser poseen menos reflectividad que las otras por lo que simula la diferencia de reflectividad entre los pits y los land (OSTA, 2003b). (Fig. 1.3).. Fig. 1.3: Composición y micrografía de un disco CD-RW. Por otro lado los CD-RW y DVD-RW permiten al usuario grabarlo y borrarlo varias veces producto a que posee una capa de un material especial denominado Cambio de Fase. Cuando se le aplica calor y se enfría, cristaliza. Pero cuando se le aplica aun más calor pasa a un estado no cristalino. Refleja más luz en estado cristalino que en estado no cristalino lográndose la simulación de los pits y los land (Gómez, 2008). Los discos DVD poseen dos capas de policarbonato de 0,6mm, por lo que pueden encontrarse discos hasta con dos caras y hasta dos capas por cara, una semireflectante (capa 0) encima de otra totalmente reflectante (capa 1), y los láseres en las unidades DVD pueden leer cada capa separadamente (Sharpless, 2004). (Fig. 1.4)..

(17) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 6. Fig. 1.4: Composición de un disco DVD simple y doble capa. A continuación se pueden observar las características de capacidad de almacenamiento de los diferentes tipos de modelos de discos DVD. En base a esto se establece una clasificación en función del número de capas: DVD−5: de una sola cara, con una sola capa y una capacidad de 4,7GB. DVD−9: de una sola cara, con doble capa y una capacidad de 8,5GB. DVD−10: de doble cara, con una sola capa y una capacidad de 9,4GB. DVD−18: de doble cara, con doble capa y una capacidad de 17GB. 1.2.2 Principios básicos. Una de las grandes ventajas de los discos ópticos es la gran capacidad de almacenamiento. Esto se logra con la tecnología utilizada que es una fusión de la electrónica, la mecánica y la óptica.. Fig. 1.5: Elementos básicos que conforman el lector de discos ópticos (Pick-up Óptico)6.. 6. Referente a la Unidad Óptica de Lectura de discos .Se explica con más detalles en el Cáp. 2 Epíg.. 2.2..

(18) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 7. A diferencia de algunos dispositivos de almacenamiento informáticos actuales, el CD y DVD utilizan ondas de luz y sus propiedades para el almacenamiento y recuperación de la información en lugar de campos magnéticos. (Fig. 1.5.). A través de lentes, se logra enfocar un haz de luz láser hacia un punto microscópico (pit) permitiendo la creación de pistas muy estrechas y juntas entre sí que hacen que se almacene una cantidad de información en forma radial. La estructura de información sobre la superficie del disco la conforman los pits y los lands. El rayo de luz láser es reflejado tanto por los pits como por los lands, y dado que los pits son algo más profundos, esta reflexión se da con una pequeña diferencia en el tiempo. (Fig. 1.6). Esta profundidad está determinada para que la diferencia sea aproximadamente la mitad de la longitud de onda. Esto trae como consecuencia que los rayos vecinos reflejados en la transición entre un land a un pit o un pit a un land prácticamente se anulan mutuamente. La luz reflejada es censada por fotorreceptores que son capaces de detectar la presencia de un pits y un land a través de los cambios de la intensidad luminosa (Morales).. Fig. 1.6: Principio de cancelación óptica. 1.3. Formatos de soporte óptico.. Los medios de almacenamiento ópticos permiten una capacidad de almacenamiento 100 veces superior a los soportes magnéticos. Tanto la capacidad del disco como su velocidad de transferencia se ven ampliadas en breves espacios de tiempo. La vida media también es más elevada y al mismo tiempo son menos susceptibles a daños por calor, humedad,.

(19) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 8. campos magnéticos, huellas dactilares y contacto de las cabezas lectoras (que en el caso óptico no existe) En estos soportes la diferencia recae en la capacidad de almacenamiento y en la razón de transferencia de datos. En estos tipos de aspectos intervienen los diversos conjuntos ópticos para la lectura e escritura en un disco en las cuales siempre se utilizan como elemento principal una lente convexa que se encarga de enfocar el has del láser hacia la superficie donde se encuentran los datos (DISCA). (Fig. 1.7).. Fig. 1.7: Diámetro del punto de convergencia del láser (Spot). A medida que el spot7 sea más estrecho la resolución de lectura-escritura aumenta y más contenido de datos se logra almacenar en un disco, variando algunos parámetros físicos como son: la apertura numérica de la lente (NA), la longitud de onda del láser (λ) y la profundidad de la capa que posee los datos (OSTA, 2003a). Para el caso del disco DVD, al ser el láser mucho mas fino, la resolución de lectura y escritura se incrementa en un factor de 1,65 con relación a un CD y aplicado en dos dimensiones se logra un incremento de la densidad de datos física real con un factor de 3,3. Se pueden observar en la Fig. 1.8 las diferencias en la superficie de datos.. 7. Punto focal sobre la superficie del disco..

(20) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 9. Fig. 1.8: Diferencias entre formatos. 1.3.1 Estructura de datos. La capa física que contiene la información de los CDs y DVDs está formada por pistas 8 que a su vez componen una única pista en forma de espiral (Fig. 1.9), a diferencia de los discos duros que presentan varias pistas concéntricas.. Fig. 1.9: Estructura de pistas de discos CD y DVD. En los CDs estas pistas tienen 0,5  m de anchura están separadas entre ellas por una distancia de 1,6  m, y en ella se encuentran los pits y los lands, con 0,83  m de longitud mínima y 3  m de longitud máxima con una profundidad de 0,125  m. En los DVDs las pistas tienen 0.3  m de anchura con separación entre ellas de 0,74  m, la longitud mínima de los pits y los land es 0.4  m a 0,44  m, la longitud máxima es de 1.87  m a 2.13  m. 8. También se le denominas “Tracks”, del inglés..

(21) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 10. con una profundidad de 0,105  m (Fig. 1.10).. Fig. 1.10: Estructura de pistas en un disco CD y DVD. En el DVD debido a la utilización de capas, al leer la capa más interna puede producir errores en la lectura con mayor facilidad que en la más externa, puesto que la reflexión en la capa interna es de una intensidad luminosa mucho menor en la capa externa, la capa interna adopta una velocidad lineal de lectura y escritura mas rápida (3,89 m/s) almacenando menos datos, mientras que la capa externa usa una velocidad de exploración de 3,49 m/s. La longitud mínima de los pits y los lands de la capa interna es mayor (0,44.  m) que en la capa externa (0,40  m) (Gómez, 2008). 1.3.2 Codificación de datos.  Modulación 8 a 14 bits y 8 a 16 bits (EFM y EFM Plus). Para estos procesos se utiliza la codificación NRZ-I9 para controlar el has del láser de grabado y se hace una conversión conocida como EFM10 para los CD, EFM Plus11 para los DVDs. Ambas son técnicas de codificación del canal usada para estos soportes. El codificador EFM convierte las palabras de 8 bits (1B) a 14 bits de canal y se añaden además 3 bits de margen para separar los Bytes uno de otro y con ello elevan el número de bits de canal a 17 por Byte (Immink et al., 1997).. 9. Del inglés Non Return to Zero Invert on ones, o No Retorno a Cero Invertido. Del inglés Eight to Fourteen Modulation, o Modulación 8 a 14 bits. 11 Modulación de 8 a 16 bits. 10.

(22) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 11. Fig. 1.11: Modulación 8 a 16 bits (EFM Plus). El codificador EFM Plus (Fig. 1.11) convierte un Byte en palabras de código de 16 bits de canal por lo que reduce, un bit de canal por Byte de usuario, incrementando la capacidad de almacenamiento en 17/16 = 7% más que en los CDs. En este caso no se requieren los bits de margen, por tanto la decodificación de las secuencias EFM Plus se consigue por medio de un decodificador de bloque deslizante de longitud 2, para esto son necesarias dos palabras de código consecutivas para reconstruir la secuencia de palabras de entrada (Immink, 1997). Los pits y los lands en sí no son los que contienen la información, sino precisamente las zonas de transición entre ellos. El valor 1 de un bit significa el paso del láser de lectura de un pit a un land o viceversa y denomina bit de canal con longitud T12. A cada bit de canal 1 le debe seguir como mínimo dos bits 0 para CD y DVD (3T: longitud mínima de un pit o land) manteniendo una distancia suficientemente grande para ser reconocido por la óptica de la lectura. Por otro lado no deben ser demasiados largos, como máximo 10 bits 0 para CD (11T: longitud máxima de un pit o land) y 13 bits 0 para DVD (14T) para evitar forzar el láser de grabado (DISCA). La EFM posibilita su propia recuperación gracias a una señal de RF continua en la salida de los fotorreceptores del lector óptico a partir de la ausencia o existencia de la luz recibida (Fig. 1.12). La señal toma valores por debajo de un rango cuando se detecta un pit y por arriba cuando se detecta un land. El cruce por el eje de rango significa un bit de canal con valor 1.. 12. Longitud y Tiempo de un ciclo de reloj en la lectura (277nm y 231ns en CD, 133nm y 74ns en DVD)..

(23) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 12. Fig. 1.12: Señal de lectura de HF/RF en CD generada por los fotorreceptores (Diagrama de ojo de pescado).  Sectores. La información en soporte óptico esta organizada en sectores. En los discos CD se utiliza un modo de grabación Modo 2 Forma 2 utilizado para datos comprimidos de audio, videos e imágenes del formato CD-ROM/XA13. Los formatos VCD14 y SVCD15 utilizan sectores de este tipo. Compuestos por 12B para sincronismo, 4B de cabecera para dirección y 8B de subcabecera para la identificación de sector, 2 324B de datos útiles, 4B para detección de errores, 392B de paridad (P y Q)16 y 98B para control de errores (OSTA, 2003a). (Fig. 1.13).. Fig. 1.13: Contenido de los sectores del disco CD en Modo 2, Forma 2. Los DVDs se graban en un solo modo denominado Modo DVD. Cada sector de datos esta compuesto por 2 064B, de los 12B componen la cabecera del sector. Esta cabecera está. 13. CD-ROM de arquitectura extendida. Video CD 15 Súper Video CD 16 Tipos de paridad que se utiliza en el algoritmo Reed-Solomon en discos CD para la corrección de errores. 14.

(24) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 13. formada por una zona de identificación (ID) de 4B (1B de Información del sector y 3B para el Número de Sector), 2B para la detección de errores de la identificación (IED), 6B de Información de Copyright. 17. (CI). Luego se sitúan 2 048B de datos útiles cumpliendo con. un algoritmo de cifrado para proteger y autentificar la información, 4B de detección de errores EDC18, 120B de paridad interna (PI) y 182B de paridad externa (PO) de ECC19. Cuando se graba un sector, al principio de cada 91B se coloca un código de sincronismo de 2B, esto implica que el sector físico posee además 52B de sincronismo (ECMA, 2001). De esta forma los 2 048B de datos del sector físicamente se convierten en 2 418B (2 048B de datos + 12B de cabecera + 4B EDC + 302B de corrección de errores + 52B de sincronismo). (Fig. 1.14).. Fig. 1.14: Contenido de los sectores del disco DVD.  Detección y corrección de errores. Tanto en los CDs como en los DVDs se presentan dos tipos de errores: Errores aleatorios: Pueden presentarse aislados o en grupos de no más de 1B producidos en la grabación del disco. Errores de ráfaga: que se presentan en grupos mayores de 1B, y pueden ser producidos, por, ejemplo por un arañazo en la superficie del policarbonato o que simplemente se desvía el láser y no lee el dato correcto. Para los discos ópticos se utilizan codificación en bloques BCH20 de tipo Reed-Solomon los cuales están implementados a nivel de hardware en los reproductores de audio, video, unidades CD-ROM y DVD-ROM. A cada sector de datos útiles de DVD con 2 064B (se incluye los 12B de cabecera y los 4B de EDC) se le aplica un código de corrección de. 17. Autentificación y Derechos de Autor. Detección de Errores. 19 Corrección de Errores. 20 Códigos descubiertos por Bose, Chaudhuri y Hacquerghem. 18.

(25) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 14. errores denominado RS-PC21. Este código de corrección de errores es muy superior al usado en CD-ROM, debido a la reducción y compresión de la estructura física de datos. El algoritmo consiste en hacer un bloque de grabación, denominado Bloque ECC, con 16 sectores al cual se añade paridad externa (PO) e interna (PI) para cuantificar errores producidos. RS-PC es capaz de corregir errores de ráfaga del orden de 2 200B o 4,6mm en el disco (Jordá).. Fig. 1.15: Códigos de producto. A través de la Fig. 1.15 se puede observar como se forma un bloque con 12 filas de 172B que forman un sector. El código RS-PC se aplica a 16 sectores: un total de 192 filas. Se aplica con 10B de chequeo RS(182,172,5) por cada fila y 16B de comprobación RS(208,192,8) en cada columna. Tenemos 12 * 10B hacen 120B de RS-PC para las filas, al que se añaden 182B de la fila adicional que a su vez también tiene sus 10B, en total los 30B de código corrector de errores que va a contener un sector.. Fig. 1.16: Intercalado de datos con paridad PI y PO e introducción de la modulación y la sincronización.. 21. Códigos de Producto Reed - Salomón..

(26) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 15. Después cada una de los 16 sectores se intercala con los datos de modo que hay 12 filas de datos seguida por una fila de código de verificación de paridad (Wells, 2008, Chang et al., 2001). Luego se introduce la modulación EFM Plus y la sincronización como se muestra en la Fig. 1.16.  Zonas de Datos. Los discos DVD poseen zonas específicas (Fig. 1.17): Zona central de sujeción: Es una parte del disco que utiliza el mecanismo óptico para sincronizarse con las pistas del disco. No hay información en esta zona. Zona de Información para discos DVD-R/RW (R-Information area): En esta zona se encuentran el área de calibración de potencia (PCA) y el área de gestión de la grabación (RMA). El PCA se utiliza para optimizar la intensidad del láser de la unidad grabadora. El RMA contiene información de gestión necesaria para el dispositivo de grabación y es el encargado de evitar problemas en el desempeño de estos discos grabables en reproductores normales y en las unidades DVD-ROM (SharewareGuide, 2008). Zona Lead-in: Es la zona de entrada en el disco. En los CDs en esta zona se encuentra la TOC22 que contiene información utilizada para acceder al resto del disco. En los DVD esta zona contiene la información necesaria solo para la unidad en sí como son: el campo de código de referencia (2 bloques ECC), una zona de control de datos compuesto por 1 Bloque ECC de información (16 sectores) repetido 192 veces, para garantizar la integridad de datos durante la lectura, donde se incluye la categoría del disco, el número de versión, el tamaño del disco, velocidad de transferencia máxima, capa simple/doble, la densidad de grabación, información del fabricante y relacionados con la copia (copyright). El Lead-in ocupa un área de 196 607 sectores (DVDForum, (2004)). Zona de programa o de datos: La zona contiene los datos de vídeo, audio y otros. El número total de sectores en la zona de los datos de pueden ser de hasta 2 292 897 por capa (Passein, 2007).. 22. Tabla de Contenido para el direccionamiento y acceso al disco..

(27) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 16. Zona Lead-out (o “middle23”): Esta zona marca el final de la zona de datos. Los sectores, esta zona, contienen solo ceros. En el modo de grabación y lectura de pista opuesta (OTP) para los discos de doble capa a esta zona se le denomina “middle” (Passein, 2007). Existe una zona más interna que se denomina BCA (Burst Cutting Area) que se graba con un láser de alta potencia y que posee una serie de barras en forma radial que pueden ser leídas por el sistema óptico. La zona BCA puede ser usada contra copias codificando de forma única los datos del disco. Posee de 12 a 188B de información y tiene una serie de campos estandarizados y otros libres para uso por parte de las compañías (Jordá).. Fig. 1.17: Zonas de datos en el Disco DVD-R/RW y ubicación del BCA. En los discos de doble capa se establece dos tipos de organización de la información: los de pistas en paralelo (PTP) y los de pistas en oposición (OTP). (Fig. 1.18). En los de pistas en paralelo cada una de las capas tiene su propio Lead-in y Lead-out las cuales se encuentran superpuestas habiendo dos áreas de cada tipo. En los discos de pistas en oposición, los datos se ubican en la capa 0 externa y luego en la capa 1 interna comenzando con una pista Lead-in, un área de programa, luego viene un área llamada “middle” que se encuentra en ambas capas el cual informa a la unidad para reenfocar el láser hacia la capa 1 permitiendo la lectura desde afuera hacia adentro en sentido contrario (GZ Digital Media).. 23. Zona medía..

(28) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 17. Fig. 1.18: Pistas en paralelo (PTP) y en oposición (OTP). En algunos reproductores el cambio de capa puede traer consigo una congelación del video de 4 segundos debido al recorrido, del la cabeza lectora, hacia el centro del disco y luego el reenfoque de la capa 1. El modo OTP reduce este tiempo de forma insignificante. 1.3.3 Tasas de rotación y transferencia de datos. Para maximizar el espacio de almacenamiento de un disco todos los sectores, tanto en la parte interna como en el borde, tienen igual longitud en el punto de vista físico. En las pistas exteriores hay más sectores por circunferencia que en las pistas interiores. Por tanto se utiliza el modo de CLV24. (Fig. 1.19). El láser de lectura debe mantener en todos las pistas la misma velocidad para leer cada sector de datos (1,2 m/s que equivale a 150kBps para los CDs), por lo que la velocidad de rotación del disco debe ser variable, muy alta en la zona interior (500 rpm), y más lenta en la zona exterior (200 rpm). En CD se toma como referencia la velocidad de 150 kBps, por tanto las unidades de múltiples velocidades son aquellas que presentan una tasa de transferencia aproximada, por ejemplo, de velocidad doble 300 kBps (2X), de velocidad cuádruple 600 kBps (4X), y así sucesivamente. En el DVD la velocidad de lectura de pista es de 3,49 m/s (DVD simple capa) que equivale a 1 350 kBps. Cada múltiplo de velocidad en DVD equivale a 9 múltiplos de velocidad en CD para transferencia de datos y 3 múltiplos de velocidad en CD para la rotación física del disco. Por tanto la unidad de DVD de 8X tiene la misma velocidad rotacional que la unidad de CD de 24X (Gómez, 2008).. 24. Del inglés Constant Linear Velocity, o Velocidad Lineal Constante..

(29) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 18. Fig. 1.19: Tipos de rotación. En discos duros, por ejemplo, la información está dispuesta en torno a círculos concéntricos, teniendo cada círculo (pista) un mismo número de sectores, de manera que los sectores exteriores serán mayores que los interiores. De esta manera se puede mantener una velocidad de rotación constante: se trata del modo CAV25. Las unidades de DVD que poseen compatibilidad con discos DVD+RW y DVD-RAM también trabajan con CAV. Estas tienen menor tiempo de búsqueda debido a que no se toma en cuenta el tiempo de cambio de velocidad en la búsqueda de sectores dentro del disco. 1.3.4 Formatos de DVD grabables. Los discos DVD grabables son una alternativa que ofrece el Forum de DVD26. Estos permiten a los usuarios guardar sus propios datos a través de unidades grabadoras instaladas en las computadoras personales.  DVD-R: Es análogo del CD-R, puede ser grabado solo una vez. Se utiliza para propósitos generales, ya sea para datos, videos, audio, etc.  DVD-RW: Es análogo del CD-RW, puede ser grabado y borrado de forma limitada.  DVD-RAM: Para uso informático como un soporte grabable de acceso aleatorio. Su uso se asemeja a un disco duro, en el cual (a diferencia de los DVD-R/RW) no hace falta borrar toda la información cuando se desea borrar algún dato, ni usar programas especiales de grabación.. 25 26. Del inglés Constant Angular Velocity, o Velocidad Angular Constante. Grupo de compañías unidas en la creación y actualización del DVD..

(30) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 19. Fig. 1.21: Estructura física y seguimiento de pista de disco DVD-R/RW. En los discos DVD-R/RW (Fig. 1.21), la superficie donde se graban los datos esta compuesta por ranuras oscilantes que leídos a velocidad constante (CLV) se genera, a través de los fotorreceptores, una portadora modulada en frecuencia utilizada para controlar la velocidad del motor y el seguimiento de pista. En los DVD+R/RW esta portadora tiene una frecuencia más alta (817,4 kHz) que en los DVD-R/RW (140,6kHz).Estos discos también utilizan pits (conocidos como Pre-Pits) en las áreas entre ranuras (Land) que aportan información de direccionamiento y sincronización (Taylor, 2003). Dentro de estos formatos también se encuentran los DVD+R y DVD+RW que no están respaldados por el DVD Forum. Sin embargo están respaldado por importantes compañías que forman parte de el DVD+RW Aliance. Son compatibles con el 79% - 89% de todos los reproductores. En la Fig. 1.22 se muestran los diferentes logotipos de DVD grabables.. Fig. 1.22: Logotipos de versiones de DVD grabables. 1.3.5 DVD como fuente de video. El DVD-Video es un formato de disco de solo lectura y de video que se clasifica como el más extendido por su alta calidad en tanto video como en audio. (Fig. 1.23). Contiene.

(31) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 20. 720x480 píxeles de resolución (NTSC)27, 133 Minutos de video digital, proporciona un flujo de vídeo MPEG-228 variable (máximo 10,08 Mbps), con hasta 9 ángulos de cámara entrelazados, hasta 8 flujos de audio multicanal Dolby Digital AC-3 (5.1), audio multicanal MPEG-2 o Lineal PCM29 y hasta 32 flujos de subimagen, junto con menús de navegación, imágenes fijas, control paterno y ciertos tipos de interactividad algo rudimentaria para el usuario. Una subimagen es un archivo gráfico constituido por un mapa de bits que se superpone sobre una imagen y se suelen usar para los títulos de un menú, subtítulos o cualquier otro tipo de texto superpuesto a la imagen (Jordá).. Fig. 1.23: Logotipo de DVD-Video. Entre los formatos de audio mas utilizados en DVD Video se encuentran: Dolby Digital (AC-3): En todos los reproductores se acepta el Sonido Digital Surround. Al igual que el MPEG es un formato de codificación con pérdidas de audio digital de 6 canales usando y una frecuencia de muestreo de 48kHz con hasta 24 bits por muestra. La razón de bit oscila entre 64 y 448kBps siendo éste último el usado para codificación con 5.1 canales Este sistema alimenta seis canales audio hacia seis altavoces: dos frontales, dos traseros, uno central y otro para bajas frecuencias. DTS. Es un formato de sonido que ofrece una alternativa al Dolby Digital 5.1. Es una compresión con pérdidas desde audio PCM a 48kHz y hasta 24 bits por muestra. Las razones de bit típicas oscilan entre los 64 y los 1536 kBps, usando típicamente para audio de 5.1 canales con una razón de 768 a 1536 kBps. Cuenta igualmente con seis canales para seis altavoces.. 27. Del inglés Nacional Television System Commite, o Comisión Nacional de Sistemas de Televisión. Del inglés Moving Pictures Experts Group 2. Formato de video digital con pérdidas que se utiliza en discos SVCD y DVD. 29 Formato de audio digital sin pérdidas. 28.

(32) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 21. Los datos del DVD-Video están ubicados en archivos y estos en directorios. Los archivos contienen información necesaria compatible con los reproductores de video (Dixon, 2005). (Fig. 1.23).. Fig. 1.24: Directorios y archivos de DVD-Video Los diferentes directorios y archivos poseen funciones diferentes y específicas para la reproducción:  Video_TS: Contiene los archivos relacionados con el video.  Audio_TS: Contiene los archivos relacionados con el DVD para audio.  Archivos .VOB (Bloques de Objetos de Video): Contienen varias cadenas multiplexadas de video, canales de audio y subtítulos.  Archivos .IFOs (Información): Contienen información para el reproductor. Se utiliza para la navegación en el disco DVD (comienzos de capítulos, localización de subtítulos, etc.)  Archivos .BUPs (Copia de Seguridad): Son copias de seguridad de los archivos .IFOs. No están encriptados. 1.3.6 Zonas y Codigos regionales. Los códigos regionales se utilizan para controlar las salidas locales de productos de cine en diferentes países por parte de las compañías productoras cinematográficas, las cuales venden los derechos de distribución a diferentes distribuidores extranjeros para garantizar el mercado exclusivo. Para esto se requiere que el estándar DVD incluya estos códigos que.

(33) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 22. impidan la reproducción de algunos discos en algunas regiones geográficas. Cada reproductor recibe también un código del país donde fue vendido y no reproducirá discos que no sean de su región. En la siguiente tabla junto a la Fig. 1.25 se pueden observar las diferentes zonas geográficas que legalmente intervienen en estas restricciones.. Fig. 1.25: Códigos regionales y zonas geográficas. 1.3.7 Protecciones contra copias. En representación de los intereses de muchas compañías, el Copy Protection Technical Working Group (CPTWG) desarrolló un sistema estándar de protección anticopia en los discos de DVD-Video llamado CSS30 o simplemente “scramble”. Este sistema se utiliza para que el contenido quede autoprotegido, aunque el uso de este sistema es opcional en DVD-Video. Con este sistema el contenido de los discos no pueden ser copiados. 30. Del inglés Content Scrambling System, o Sistema de Codificación Cifrado..

(34) CAPÍTULO 1. Formatos digitales de soporte óptico y de video. 23. digitalmente ya que no se dispone de la clave para realizar el descifrado. Por tanto los reproductores de DVD-Video pueden o no tener el hardware para descodificar CSS (Jordá). El sistema CSS tiene dos métodos de protección anticopia:  Orientado a reproductores de DVD-Video domésticos: Además de utilizar el sistema anticopia Macrovisión que impide el duplicado analógico entre reproductores de DVD a VHS utiliza el conocido como Cifrado de Contenido de DVD. Se basa en el intercalado de los sectores que contienen las señales de audio y video. Durante la reproducción la clave para el desintercalado es introducida al hardware del reproductor para que pueda operar antes que los datos lleguen al hardware de decodificación de video y audio (Dolby Digital y MPEG-2).  Orientado a computadoras: Consiste en transmitir del disco a la PC una clave de 128 bits con el fin de descifrar los datos a nivel de bus. Posee dos claves, una asociada al título y otra al disco físico. La clave del disco físico se encuentra en una zona del área de control del disco que no se puede acceder directamente, mientras que la clave de titulo se almacena en la cabecera de un sector no reconocido para la mayoría de los lectores DVD-ROM. 1.4. Conclusiones de capítulo.. Se ha realizado un recorrido a través de las tecnologías de almacenamiento óptico donde se ha abordado los fundamentos de la tecnología CD y DVD, explicando los procesamientos digitales que conlleva el almacenamiento de la información. También se presentaron las diferentes variantes de discos existentes principalmente las de DVD que tienen mayor impacto en el mundo audiovisual. Definitivamente el DVD sustituye al VHS, su amplia versatilidad y gran capacidad de adaptación a distintos dispositivos son las claves de su éxito. Un disco DVD puede ser utilizado actualmente en ordenadores, reproductores domésticos, sistemas de navegación, cámaras digitales, dispositivos profesionales y broadcast para la edición y producción de video, etc. Básicamente las posibilidades de grabación y reproducción domestica de videos convierten al DVD en un sistema imprescindible..

(35) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 24. CAPÍTULO 2. REPRODUCTORES DE DVD.. 2.1. Introducción a los Reproductores de DVD. Los reproductores de DVD han tenido mucho éxito desde su llegada al mercado mundial. En la actualidad la difusión de estos equipos lo han. convertido en uno de los. electrodomésticos más importantes en el hogar. Las principales funciones técnicas que realiza un reproductor de DVD son las siguientes: 2. Leer el formato de datos de un disco CD y DVD.. 3. Opcionalmente, descifrar los datos con CSS.. 4. Decodificar el flujo de vídeo MPG-1 y MPG-2. 5. Decodificar y dar salida de audio en formato MPEG, PCM o AC-3.. 6. Brindar a la salida a una señal de vídeo analógica en formato PAL31, SECAM32 o NTSC.. 2.1.1 Principios de funconamiento. Las funciones básicas del conjunto de bloques del reproductor están relacionadas y controladas entre sí. Los principales se muestran a continuación y en la Fig. 2.1: . Recuperación óptica: El conjunto óptico es el encargado de realizar la lectura. del disco (o escritura si posee esta opción). . Servosistemas: Controla con precisión el sistema mecánico-óptico a través de. lazos de regulación.. 31 32. Del inglés Phase Alternating Line, o Línea de Fase Alternada. Del francés Séquentiel Couleor a Mémoire, o Color Secuencial con Memoria..

(36) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. . 25. Procesamiento de señal: Serie de mecanismo, tras la recuperación de los datos,. para conformar las señales de vídeo y audio correspondientes. . Control del sistema: Un bloque que coordina el funcionamiento general del. equipo, que realice las operaciones a conveniencia del usuario.. Fig. 2.1 Bloques funcionales de un reproductor de DVD 2.1.2 Díagrama en bloques. En la Fig. 2.2 se observa un diagrama en bloque genérico de los reproductores de DVD con sus principales funciones.. Fig. 2.2: Diagrama en bloques de un reproductor de un DVD..

(37) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 26. Es normal encontrar, en algunos equipos algunos bloques que no están presentes y otros al que se han añadido para otras funciones, como por ejemplo: entradas de USB, micrófono para karaoke, etc. 2.1.3 Estructura física del DVD PHILIPS modelo DVP 3254K La mayoría de los equipos modernos su estructura circuital se encuentra integrada. Se tienen como ejemplo los C.I.33 o chipset34 de las firmas Sunplus, Zoran, Cirrus Logic, ESS Technology. y MediaTek que conforman el grupo de los SOC35 con características. avanzadas. En la Figura 2.3, se muestra un diagrama del Circuito Integrado MediaTek MT 1389L del modelo PHILIPS DVP 3254K de 128 pines, una de las primeras versiones de este tipo (Ver Anexo I) a diferencia de los más modernos que poseen mayores funciones y posibilidades como el MT 1389HD con 256 pines del DVP 3160K. Estos C.I. tienen implementado todas las funciones principales del reproductor, a diferencia de algunos equipos mas antiguos que poseen cada bloque con sus funciones en un solo C.I. formando un sistema de elementos discretos.. Fig. 2.3: Estructura de reproductor de DVD con C.I. Controlador MT 1389L. Entre las características fundamentales del MT 1389L tenemos que posee un microcontrolador 8032 integrado a 27MHz, servocontroles, procesadores de audio y video, decodificadores MPEG-1/2/4 e incorporación del formato DivX36, 6 canales de audio para. 33. En adelante para referirnos a Circuitos Integrados. Se le denomina a Circuitos Integrados con la base de arquitectura de un microprocesador. 35 Del inglés DVD System-on-Chip, o Sistema de DVD en un solo Chip. 36 Formato de video libre de excelente calidad y una variante del formato AVI (Audio Video Interleave, o Entrelazado de Video y Audio.) que usa compresión MPEG-4. 34.

(38) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 27. Dolby AC-3 y DTS, 2 canales de entrada de audio para karaoke, decodificador de 108MHz/12bits con 4 canales de video y salida análoga con escaneo progresivo, entrada de puerto USB 2.037 de alta velocidad, entre otros (MediaTek.). Queda claro de que todos los equipos de DVD trabajan bajo el mismo principio. En la Fig. 2.4 se muestra un reproductor PHILIPS DVP 3254 el cual se tomara como base para la explicación del funcionamiento en general. En el Anexo IV se encuentra el diagrama en bloques correspondiente.. Fig. 2.4: Principales elementos del DVD PHILIPS, modelo: DVP 3254K. 2.2. Conjunto óptico.. 2.2.1 Estructura funcional. El mecanismo de recuperación esta compuesto por una serie elementos ópticos encargados de la lectura: básicamente por un cañón láser de doble longitud de onda y una lente de enfoque dual, con una lente holográfica en su interior, para la lectura de discos CD y DVD. Existen dos tipos de lectores: de un solo haz y de tres haces laséricos que es el más utilizado.. 37. Del Inglés Universal Serial Bus, o Protocolo Bus Serie Universal, versión 2.0..

(39) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 28. Para realizar la lectura, el láser se aplica sobre una rejilla de difracción donde se genera un grupo de haces secundarios. Estos haces pasan a través de un espejo semireflectante que en la dirección de emisión no pondrá oposición al trayecto. Luego la lente colimadora coloca los haces en un solo sentido y la de enfoque los concentra en un solo punto sobre la superficie del disco. Al regreso, los haces se desvían a través del semiespejo, atraviesan una lente cilíndrica y luego convergen en el conjunto de fotodiodos (Chu et al., 2004). (Fig. 2.5).. Fig.: 2.5 Estructura del Pick-up óptico. 2.2.2 Características técnicas del Pick-up Óptico KHM 313AAA. El modelo óptico Sony KHM 313AAA, (Fig. 2.6), posee un led láser infrarrojo para leer CD alimentado en pin 6 (LD-CD) del conector XP2 de cable flexible tipo cinta con 1.8V a 2.1V, uno rojo para leer DVD por el pin 2 (LD-DVD) con 2V a 2.4V, un fotodiodo de control dentro del encapsulado de ambos leds láser que van al pin MD utilizado por controlador para garantizar la estabilidad de la intensidad de los leds láser (0,18V en ambos modos), 2 ajustes con de potenciómetros (trim-pot), uno para CD y otro para DVD, conectados entre el pin MD y el correspondiente VR-DVD y VR-CD (Ver Anexo IV). Cuando se activa el láser, el C.I. de control pone a tierra el pin de ajuste del modo correspondiente y deja al otro libre para que no influya (Si alteramos el ajuste de fábrica cambiará la intensidad del láser y puede llegar a fundirse). Un circuito integrado que tiene 6 fotodiodos, lleva alimentación de 5V en Vcc, además de recibir el voltaje de referencia Vc.

(40) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 29. (2 a 2,5 Vdc) desde el controlador y generar las 6 señales: A, B, C, D, E, F para los servosistemas y la señal RF donde se extraen los datos. Al remplazar la unidad, a la nueva se le debe quitar el puente de estaño que la protege contra electricidad estática. El equipo puede operar en modo CD o DVD a través del control de modo CD/DVD para la unidad óptica (3.3V en CD y 0V en DVD). También están presentes las conexiones de las bobinas de enfoque y seguimiento (tracking) F+, F- y T+, T- (Reyes.).. Fig. 2.6: Montaje de la Unidad Óptica, tipo KHM 313AAA y sus conexiones. Existe mucha compatibilidad entre unidades ópticas de diferentes firmas y modelos. Esto es una gran ventaja para la reparación en caso de que se proceda a cambiar el lector en general. Por ejemplo tenemos los modelos Sony KHM 313/318AAA compatible con los modelos Sanyo SF HD60/62/65, pero se deben sustituir las resistencias R38/39=100Ω por un cortocircuito y las R45/46=4,7Ω por 10Ω. Una falla común en estos sistemas ópticos es el deterioro del láser con el tiempo. Puede no haber suficiente potencia en éstos para llevar a cabo el reconocimiento de datos en la lectura y que el C.I. controlador no lea DVD o VCD. Es aquí donde se necesita un ajuste especializado en los trim-pot para buscar mayor emisión del diodo láser del formato correspondiente. Siempre debe marcase el ajuste de fábrica para no perder la referencia. Es de suma importancia no dejar que el haz láser que emite el sistema óptico alcance directamente la vista, pues se corre el riesgo de sufrir daños irreparables en la visión. Los láseres se pueden mirar hasta un ángulo de 30 grados de la perpendicular del centro de la.

(41) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 30. lente. Una falla importante se puede encontrar en el cable plano flexible (cinta flexible), pues puede partirse y sacar de funcionamiento el Pick-up. Se ha reportado en algunos talleres la presencia de pequeñas suciedades blancas viscosas sobre los contornos e incluso sobre la lente. Puede ser el hongo Geotrichun que se reproduce sobre los discos el cual se alimenta de carbono y nitrógeno que conforman el policarbonato plástico y habita en los lugares con condiciones climatológicas tropicales y se manifiesta con esas mismas características. 2.3. Circuitos de Potencia.. 2.3.1 Principio de fuente conmutada. La fuente de alimentación es uno de los elementos más importantes a tener en cuenta porque a pesar de no suministrar grandes potencias involucran diversas fallas en el encendido y problemas de lectura. Estas fuentes son del tipo conmutada (Ver Anexo IV) y son capaces de trabajar con voltajes de línea que van desde los 110AC hasta 240AC. Utilizan un C.I. que realiza la función de conmutación y brindar un pulso al primario del transformador. Los elementos más encontrados para la función de conmutación en los diversos equipos son los C.I. Viper que abundan mucho aunque en este caso se tendrá en cuenta la fuente de los equipos PHILIPS con TNY 176/276. Estas siempre se encuentran controladas por un optoacoplador que toman una referencia del la salida del secundario. (Fig. 2.7).. Fig. 2.7: Esquema básico de una fuente conmutada de reproductor de DVD. 2.3.2 Características de la fuente de alimentación del DVP 3254K. En la Fig. 2.8 se muestra un prototipo de fuente la cual está compuesta por un circuito de rectificación y filtraje que recibe voltaje de AC de la línea y pone aproximadamente entre.

(42) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 31. 160 y 170 Vdc en el primario del transformador (+B). Posee un fusible en la entrada de la línea que se abre solo cuando hay un cortocircuito en la sección osciladora. El elemento principal es el regulador-conmutador (switcher) C.I. TNY 176 que posee salida a MOSFET que se encarga de dar una señal pulsante de 100kHz al primario del transformador de núcleo de ferrita, el cual cuenta con diferentes voltajes secundarios para las diversas funciones. Utiliza un C.I. optoacoplador PC 123X92 que proporciona al circuito del primario (pin 1 del C.I. TNY 176) una referencia del comportamiento del voltaje +5V, el más importante, del secundario para mantener la estabilidad, además de brindar total aislamiento entre las sesiones primarias y secundarias. Un regulador (zener) programable TL431 se encarga de proteger mantener el voltaje estable en el led del optoacoplador.. Fig. 2.8: Fuente de alimentación conmutada. En su salida, a través de un conector de 6 pines (XP1), encontramos +5V, +12V y -22 V para el visualizador fluorescente si lo tuviera. También se puede destacar que existen compatibilidades entre diversas fuentes (Philips Consumer Electronics B.V. Eindhoven, 2008). (Ver Anexo IV). Estas fuentes la principal falla es en el C.I. Switcher que se abre y no conmuta pues mantiene el nivel de DC en el primario de transformador. Por otra parte puede fallar el optoacoplador donde perjudica la realimentación y no se establecen niveles adecuados en los secundarios. Destacar que los capacitares electrolíticos de filtro, principalmente los de la sesión de 5V se hinchan y se dañan lo que trae consigo que el equipo no encienda o lo haga incorrectamente quedando en un estado de intermitencia principalmente cuando se energizan los motores..

(43) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 32. 2.3.3 Bloque de encendido. La fuente normalmente trabaja tanto en stand by como en régimen de trabajo. La sesión secundaria es controlada por el sistema de control ya sea en la misma placa de la fuente o en la placa controladora principal como es en este caso donde involucran un conjunto de elementos de potencia que están expuestos a muchas fallas (fuga en los transistores) en la cual afectan principalmente el encendido del equipo. (Fig. 2.9).. Fig. 2.9: Circuito de encendido. Los voltajes secundarios salen de la fuente y entran a la placa controladora por el conector XP1. Para el Stand by están presentes voltajes de 5V para el Driver, la sesión de RF del Pick-up, 3,3V para el MPEG Decoder, DAC y ADC de video y audio, 1,8V para el MPG Decoder y otras sesiones digitales sistema de control momento de reproducción se activan. y sus sesiones digitales. Para el. los 12V principalmente para las sesiones. amplificadoras de audio. Por el pin 106 sale el comando PCON que cuando está en nivel bajo (0V) el transistor Q2 el cual opera al transistor Q3 que en ese caso no conduce y no deja pasar los 12V. Cuando es sistema ordena el encendido pone en alto (3,3V) lo que pone en conducción a Q2 y Q3 dejando pasar los 12V hacia los Amplificadores Operacionales de entrada y salida de audio (Reyes., Philips Consumer Electronics B.V. Eindhoven, 2008). (Ver Anexo IV). 2.4. Descripción General de los Servosistemas.. Se requieren algunas condiciones que deben cumplir todos los elementos que están involucrados en lectura del disco. El sistema de adquisición necesita que la señal recuperada del pick-up tenga una amplitud adecuada y que la razón de transferencia sea lo.

(44) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 33. más constante posible. Para cumplir estos requerimientos el Controlador del Sistema (CPU)38 mantiene un constante vínculo con un conjunto de Servosistemas que son los encargados de la lectura y corregir los errores mecánico-ópticos que aparecen en el proceso. Se usan en los equipos DVD servosistemas digitales debido a que estos poseen mayor eficiencia, rapidez y exactitud (Straus, 1999). El elemento de potencia básico para estas funciones es el C.I. Driver AM 5888 que posee 5 canales de amplificadores actuadores de tipo “puente” BTL39 clase D: para bobinas de foco y seguimiento (tracking), para motores de desplazamiento (Sled), eje (Spindle), para operar bandeja de carga, dos reguladores que son los encargados de llevar el voltaje de 5V a 3,3V y 1,8V y un protector de temperatura. Tiene como desventaja que en vez de usar la tierra común del equipo para alimentar los motores y bobinas utiliza dos líneas para cada uno. (Fig. 2.10). Fig. 2.10: C.I. Driver para motores, bobinas de foco y tracking AM 5888S. Estructura interna. 2.4.1 Servosistema de foco. Ante todo se necesita asegurar que la luz del haz de láser reflejado sea aplicada a los 4 fotodiodos encargados de detectar los errores de foco (FE). En la lectura, el disco presenta un ligero pandeo en su movimiento pues es necesario un sistema que se ocupe de detectar los errores de foco en el proceso de lectura de un disco en movimiento. Por tanto, debe. 38 39. Se le denomina al 8032 que controla todas las funciones de los servosistemas dentro del MT 1389L. Bridge Tied Load. Configuración de transistores en “puente”..

(45) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 34. mantener una distancia constante entre la lente y la superficie de datos del disco para establecer un correcto enfoque. (Fig. 2.11).. Fig. 2.11: Corrección de enfoque. Esquema básico del Servo de foco. Al encender el equipo, el CPU activa el láser y envía un comando al Servo Procesador Digital por el Bus de Datos para comenzar el proceso de búsqueda. El circuito consiste en un oscilador que tiene una frecuencia de 2Hz que incorpora el servo procesador que da una señal análoga de PWM40 por el pin 42, luego pasada por un FBP41 hasta el Driver por el pin 1 (FOSO) el cual mueve la bobina de foco lo mas bajo y alto posible que permita detectar la presencia del disco por los pines 13 y 14 (F+ y F-). El cuadro de fotodiodos (A, B, C, D) es capaz de monitorear el patrón del láser, con la ayuda de la lente cilíndrica se detecta el Error de Foco (FE). Las señales diferentes entran por el pin 1-4 donde se amplifican y se envía al servo procesador digital. Este procesador busca 3 condiciones: cerca, óptimo, y lejos dentro del rango de señal asequible. Los datos del enfoque son tomados por el CPU y guardados en la memoria SDRAM42. Este proceso se realiza 2 veces: primero para DVD y luego para CD (Fig. 2.12), si no se cumplen. 40. Del inglés Pulse Width Modulation, o Modulación por Ancho de Pulso. Filtro Paso Bajo. 42 del inglés Synchronous Dynamic Random Access Memory, o Memoria Dinámica de Acceso Aleatorio con interfaz sincrónica. 41.

(46) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 35. ninguno, la unidad desactiva los láseres y las bobinas de enfoque quedando en stand by (Straus, 1999).. Fig. 2.12: Señales de identificación de disco y de control de bobina de foco sin disco El nivel de señal (Fig. 2.12) adquirido por los fotodiodos en cada intervalo de enfoque, determina el tipo de disco colocado en la unidad (si es DVD o CD) permitiendo al sistema de control identificarlo por el pin 17 (RFO) salida de RF del Pick-up en el momento de enfoque (Grupo CS / Sup. Técnico). Luego el sistema pone el nivel de voltaje correspondiente para el modo de lectura en el pin 18 (0V DVD o 3,3V CD). En el caso de los C.I. MT 1389 de 256 pines tienen algunos pines nombrados como RFON y FE los cuales siempre tienen conectado un TP (Test Point o Punto de Prueba) para monitorear las señales de error de foco y la salida del Amplificador de RF. Después del lazo de búsqueda viene el de corrección en el cual el oscilador se apaga y comienza a girar el motor de eje para corregir los errores en el movimiento. La unidad no entrará más en modo de búsqueda salvo que ocurra un error de enfoque fuera de rango. (Ver Anexo IV). 2.4.2 Servosistema de seguimiento. Este sistema también denominado tracking43 es el encargado de mantener el seguimiento de pista mientras que el disco gira. Esta basado en un sistema de corrección de errores para mantener una sujeción óptica (Fig. 2.13). Posee una bobina de tracking que ejerce un movimiento centrífugo para ajustar la posición horizontal de la lente del Pick-up y mantener centrado los datos de las pistas, bajo el haz lasérico, a medida que se alejan del. 43. Referente al seguimiento de pista..

(47) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 36. disco. El tracking es usado también para informar al servo de desplazamiento del Pick-up para un eventual movimiento debido a la baja cobertura de su recorrido (1,5mm aproximadamente) (Straus, 1999).. Fig. 2.13: Corrección de tracking. El sistema tracking utiliza un circuito similar al visto anteriormente. La señales detectadas, de los haces secundarios reflejados, por los fotodiodos (E, F) entran en los pines 5 y 6. Luego se amplifica el Error de Tracking (TE) y procesado por el servo procesador encargado de elaborar la señal de compensación y luego enviada por el pin 24 en forma de PWM y a través de un FBP al pin 26 de entrada de señal analógica de tracking en el Driver que a su vez alimenta la bobina de tracking por el pin 15 y 16. Tanto la bobina de tracking como la de foco poseen una resistencia de 15Ω a 30Ω y están conectadas la placa controladora por el conector XP2 de 24 pines. (Ver Anexo IV). 2.4.3 Servosistema de desplazamiento. Como la bobina tracking solo barre una pequeña porción del disco se hace necesario un mecanismo que desplace el Pick-up en todo el radio del disco (Fig. 2.14). Este mecanismo también es el encargado de darle una posición determinada al Pick-up cada vez que se requiera un cambio brusco, a petición del usuario, cuando se selecciona pistas o capítulos no consecutivos. A medida que se mueve la bobina de tracking va aumentando el nivel de DC en ella. Del nivel de señal de Error del Tracking se toma un límite que utiliza el servo procesador para compararla y enviar un pulso denominado "Kick Pulse" para accionar el motor de.

(48) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 37. desplazamiento (Sled) desplazando el Pick-up aproximadamente 10 pistas en el modo de reproducción normal hasta que la señal se normalice (Straus, 1999).. Fig. 2.14: Señales de Tracking y Desplazamiento. Esquema básico del los Servos de Tracking y Deslazamiento Esta señal de accionamiento de PWM se envía al Driver por el pin 20 a través de un FBP e incorporada al Driver por el pin 23 el cual a su vez da salida de corriente por los pines17 y 18 para el motor Sled. Por el pin 23, el C.I. de control pone niveles de voltaje bajos para mover el Pick-up hacia fuera y nivel mas altos (3V) para moverlo hacia dentro. Por otro lado se tiene un intercambio de datos con la CPU en el cual se desea un desplazamiento momentáneo hacia alguna posición del disco. Cada dato de la CPU transmitido hacia el procesador del servo es traducido como un eventual movimiento. Por tanto el servo de desplazamiento es accionado por dos señales; la de error de tracking y la enviada por el CPU. Cuando el equipo es apagado el sistema coloca el Pick-up en su posición de reposo hacia el extremo inferior del disco. La salida del procesador del servo se mantiene activa hasta que el interruptor de posición de reposo o de limite (SW Limit) se cierre y ponga en bajo el pin 34 del C.I. controlador. Puede presentarse una falla cuando el interruptor SW Limit no se activa, ya sea por suciedad o por desgaste, ya que el controlador no reconoce la parada del motor Sled por lo que puede llegar a dañarse tanto el motor como el Driver..

(49) CAPÍTULO 2. Reproductores de DVD. 38. 2.4.4 Servosistema de giro. Este sistema es el más importante de los servosistemas y el más complejo. Tanto la velocidad de lectura como la razón de bits para procesamiento deben ser constantes y con un valor determinado (13,5Mbps DVD y 4,32Mbps CD). Es por eso que este sistema debe mantener las pistas que pasan por la óptica de lectura con velocidad lineal constante. Es el encargado de variar la velocidad mientras el pick-up se desplace de un extremo a otro del disco de forma coordinada. Después del proceso de enfoque el C.I. controlador activa este sistema. El conjunto de fotodiodos del Pick-up, cuando el disco gira con una velocidad alta, genera una señal de RF que sale por el pin 17 del conector de cable flexible del Pick-up y entra al pin 126 del controlador. Esta señal de RF (Fig. 2.16) pasa por un conjunto de circuitos de control automático de ganancia (AGC), ecualizador y separador de datos con el propósito de convertir la señal en onda cuadrada para operar un circuito PLL44 que, a través de una referencia, da una señal que asegura que la tasa de bits se mantenga constante (Straus, 1999). (Ver Anexo IV).. Fig. 2.16: Esquema básico del Servo de Giro.. 44. Del inglés Phase Locked Loop, o Circuito de Bucle de Enganche de Fase..