Le disk (CD, DVD)

Définitions

Le Compact Disc (CD) a été inventé par Sony et Philips en 1981 afin de constituer un support audio compact de haute qualité permettant un accès direct aux pistes numériques. Il a été officiellement commercialisé en octobre 1982.

En 1984, les spécifications du Compact Disc ont été étendues (avec l'édition du Yellow Book) afin de lui permettre de stocker des données numériques. Dans les années 90, dans une logique d'augmenter la capacité et la nature des informations sotckées, le DVD (Digital Video Disc) est inventé dans une version simple (lecture) et complexe (réinscriptible).

Aujourd'hui, l'innovation a donné lieu a la création du Disk Blue Ray qui supporte 3 fois plus d'informations qu'un DVD.

Forme du Disk

Le CD (Compact Disc) est un disque optique de 12 cm de diamètre et de 1.2 mm d'épaisseur (l'épaisseur peut varier de 1.1 à 1.5 mm) permettant de stocker des informations numériques, c'est-à-dire correspondant à 650 Millions d'octets de données informatiques (soient 300 000 pages dactylographiées) ou bien jusqu'à 74 minutes de données audio. Un trou circulaire de 15 mm de diamètre en son milieu permet de le centrer sur la platine de lecture. Son poids est de 15,9 grammes.

Composition

Le CD est constitué d'un substrat en matière plastique (polycarbonate) et d'une fine pellicule métallique réfléchissante (en or 24 carat ou alliage d'argent). La couche réfléchissante est recouverte d'une laque anti-UV en acrylique créant un film protecteur pour les données. Enfin, une couche supplémentaire peut être ajoutée afin d'obtenir une face supérieure imprimée.

Depuis quelques années, plusieurs sociétés, dont le disk est un des produits majeurs de leur activité, ont effectué des recherches en matière d'innovation pour créer des supports plus écologiques : un disk bio-dégradable fabriqué avec des composants naturels a notamment vu le jour au Japon. il n'est pas à ce jour commercialisé.

Fonctionnement

La couche réfléchissante possède de petites alvéoles. Ainsi, lorsque le laser traverse le substrat de polycarbonate, la lumière est réfléchie sur la couche réfléchissante, sauf lorsque le laser passe sur une alvéole, c'est ce qui permet de coder l'information.

Cette information est stockée sur 22.188 pistes gravées en spirales (il s'agit en réalité d'une seule piste concentrique). Les CD achetés dans le commerce sont pressés, c'est-à-dire que les alvéoles sont réalisées grâce à du plastique injecté dans un moule contenant le motif inverse. Une couche métallique est ensuite coulée sur le substrat en polycarbonate, et cette couche métallique est elle-même prise sous une couche protectrice.

Les CD vierges par contre (CD-R) possèdent une couche supplémentaire (située entre le substrat et la couche métallique) composée d'un colorant organique (en anglais dye) pouvant être marqué (le terme brûler est souvent utilisé) par un laser de forte puissance (10 fois celle nécessaire pour la lecture). C'est donc la couche de colorant qui permet d'absorber ou non le faisceau de lumière émis par le laser.

Durée de vie

La couche organique réagissant à la lumière, dans le cas des CD inscriptibles peut être de constitution différente selon les constructeurs. Il s’agit, pour les principales de la « Cyanine », de la « PhthaloCyanine » et de la « Metallized Azo ». C’est avec la combinaison de la couleur de la couche réflective et de celle de la couche organique que la couleur du CD se construit.

La durée de vie d’un CD-R dépend de la stabilité chimique de la couche organique :

• La cyanine de couleur bleue, donnant une couleur verte lorsque la couche métallique est en or. La durée de vie est seulement de quelques années.
• La pthalocyanine de couleur "vert clair", donnant une couleur dorée si la couche métallique est en or. La durée de vie peut s’élever à quelques centaines d’années.
• L'AZO, de couleur bleu foncé. le temps de vie est de quelques dizaines d’années.

Etant donné que l'information n'est plus stockée sous forme de cavité mais par une marque "colorée", une pré-spirale (en anglais pre-groove) est présente dans le support vierge afin d'aider le graveur à suivre le chemin en spirale, ce qui évite la présence d'une mécanique de précision sur les graveurs de CD-R. D'autre part, cette spirale ondule selon une sinusoïdale, appelée wobble, possédant une amplitude de +/-0.03µm (30nm) et une fréquence de 22,05kHz. Le wobble permet de donner une information au graveur sur la vitesse à laquelle il doit graver. Cette information est appelée ATIP (Absolute Time in PreGroove).

Typologie des CD, CD audio et CD-Rom et du DVD

Il existe de nombreux standards décrivant la façon selon laquelle les informations doivent être stockées sur un disque compact, selon l'usage que l'on désire en faire.

Ces standards sont référencés dans des documents appelés books (en français, livres) auxquels une couleur a été affectée :

• Red book (livre rouge appelé aussi RedBook audio): Développé en 1980 par Sony et Philips, il décrit le format physique d'un CD et l'encodage des CD audio (notés parfois CD-DA pour Compact Disc - Digital Audio). Il définit ainsi une fréquence d'échantillonnage de 44.1 kHz et une résolution de 16 bits en stéréo pour l'enregistrement des données audio.
• Yellow book (livre jaune): il a été mis au point en 1984 afin de décrire le format physique des CD de données (CD-ROM pour Compact Disc - Read Only Memory). Il comprend deux modes :
  • CD-ROM Mode 1 , utilisé pour stocker des données avec un mode de correction d'erreurs (ECC, pour Error Correction Code) permettant d'éviter les pertes de données dûes à une détérioration du support
  • CD-ROM Mode 2, permettant de stocker des données graphiques, vidéo ou audio compressées. Pour pouvoir lire ce type de CD-ROM un lecteur doit être compatible Mode 2.
• Orange book (livre orange): format physique des CD inscriptibles. Il se décline en trois parties :
  • Partie I: le format des CD-MO (disques magnéto-optiques)
  • Partie II: le format des CD-WO (Write Once, désormais notés CD-R)
  • Partie III: le format des CD-RW (CD ReWritable ou CD réinscriptibles)
• White book (livre blanc): format physique des CD vidéo (VCD ou VideoCD)
• Blue book (livre bleu): format physique des CD extra (CD-XA)
• Green book (livre vert): format physique des CD-I (CD Interactifs de Philips)

S'agissant des DVD, 2 formats existent selon qu'ils sont ou non réinscriptibles. Par ailleurs, faute d'accord, Pioneer et Philips ont distingué leurs créations en ayant recours aux signes "+" et "-". Chaque support possède des spécificités.

Structure du disk (CD, CD audio, CD-Rom)

Un CD-R, qu'il soit audio ou CD-ROM, est constitué, d'après le Orange Book, de trois zones constituant la zone d'information (information area) : la zone Lead-in Area (parfois notée LIA) contenant uniquement des informations décrivant le contenu du support (ces informations sont stockées dans la TOC, Table of Contents).

• La zone Lead-in s'étend du rayon 23 mm au rayon 25 mm. Cette taille est imposée par le besoin de pouvoir stocker des informations concernant un maximum de 99 pistes. La zone Lead-in sert au lecteur de CD à suivre les creux en spirale afin de se synchroniser avec les données présentes dans la zone programme.
• La zone Programme (Program Area) est la zone contenant les données. Elle commence à partir d'un rayon de 25 mm, s'étend jusqu'à un rayon de 58mm et peut contenir l'équivalent de 76 minutes de données. La zone programme peut contenir un maximum de 99 pistes (ou sessions) d'une longueur minimale de 4 secondes .
• La zone Lead-Out (parfois notée LOA) contenant des données nulles (du silence pour un CD audio) marque la fin du CD. Elle commence au rayon 58 mm et doit mesurer au moins O.5 mm d'épaisseur (radialement). La zone lead-out doit ainsi contenir au minimum 6750 secteurs, soit 90 secondes de silence à la vitesse minimale (1X).

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