Famille disques optiques : CD, DVD et Blu-ray

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Qu’il s’agisse de CD audio, de données, de DVD ou de Blu-ray, les disques optiques possèdent tous les mêmes dimensions, avec un diamètre de 12 centimètres. Pourtant, en fonction de la technologie employée, la densité des données qu’ils sont capables de stocker peut largement varier. © CCO
Qu’il s’agisse de CD audio, de données, de DVD ou de Blu-ray, les disques optiques possèdent tous les mêmes dimensions, avec un diamètre de 12 centimètres. Pourtant, en fonction de la technologie employée, la densité des données qu’ils sont capables de stocker peut largement varier. © CCO

À presque 40 ans, le disque optique ne change pas d’aspect ni de dimensions. En revanche, sa densité de stockage a été multipliée par près de 300. Même si les lecteurs commencent juste à faire place à d’autres technologies de stockage, le disque optique reste un support incontournable pour la musique ou les vidéos. Zoom sur les CD, DVD et Blu-ray.

CD, CD-ROM et DVD

Le disque compact, mis au point en 1979 par les firmes Philips et Sony, possède plusieurs applications : le disque compact classique (appelé également Compact Disc, ou, en abrégé, CD), le CD-ROM et le DVD.

CD : un Compact Disc est un disque de 12 cm de diamètre et de 1 mm d’épaisseur, constitué de matière plastique rigide et recouvert d’une couche métallique sur une de ses faces.

Ce type de disque est capable de stocker jusqu’à 78 minutes d’enregistrement sonore sous forme numérique. À l’aide d’un puissant laser, la séquence binaire est en effet gravée sur le métal le long de pistes concentriques, sous forme d’alvéoles de longueurs variables, profondes de 0,83 µm et espacées de 1,6 µm.

Durant la lecture du CD, un laser de faible puissance parcourt ces pistes, se réfléchissant de diverses manières au passage des niches. Ces variations sont alors détectées par une cellule photoélectrique, la séquence binaire étant ainsi lue, puis transformée en sons à l’aide d’un convertisseur numérique-analogique.

CD-ROM : le CD-ROM permet de stocker actuellement diverses données jusqu’à des capacités de 700 Mo. Les normes ne sont pas, comme pour les DVD, éparses mais uniformisées : un CD-R correspond à un CD-ROM inscriptible, et un CD-RW à un CD-ROM réinscriptible.

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DVD : depuis le début de l’année 1997, est commercialisé un nouveau support optique, le DVD (Digital Versatile Disc), qui présente le même aspect extérieur qu’un CD audio, mais dont la capacité est multipliée.

Grâce à l’utilisation d’un laser de longueur d’onde plus courte, la gravure est en effet plus fine, la dimension des alvéoles étant ainsi réduite à 0,4 µm et leur écartement à 0,74 µm.

© DR
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Blu-ray

Apparu fin 2000, le Blu-ray présente la dernière génération de disques optiques à haute densité. Créé par Sony, il fut en concurrence dès sa sortie avec son équivalent, le HD DVD, de Toshiba (doté d’une capacité de stockage moins conséquente, le HD DVD a été abandonné en 2008). Un disque Blu-ray peut absorber jusqu’à 128 Go de données dans sa version associant quatre couches. Sa capacité minimale avec une seule couche est de 27 Go.

Contrairement aux autres disques, c’est un laser de couleur bleue qui relève les données du support ; sa longueur d’onde est plus courte que celle des lasers rouges. Ce laser peut donc lire et écrire de plus petits creux et ainsi augmenter considérablement la densité de stockage. Physiquement, le disque reprend le même format que celui de ses prédécesseurs.

Les Blu-ray actuels peuvent recueillir quatre heures de vidéos en HD ; les Blu-ray dits « 4K » sont capables de stocker un film en Ultra HD avec leur capacité allant au-delà de 50 Go (jusqu’à 100 Go). Enfin, les Blu-ray 3D permettent la diffusion de films en Full HD en 3D par les lecteurs compatibles.

Par rapport aux autres supports optiques, le Blu-ray se distingue par l’intégration de systèmes de protection des données, pour lutter notamment contre le piratage des films. Ainsi, plusieurs standards de protections plus ou moins efficaces sont implantés :

  • AACS, utilisé pour protéger un film de la copie ;
  • BD+ et BD-ROM Mark, qui renferment des clés de chiffrement, ou une protection holographique pour empêcher la duplication.

Par ailleurs, les Blu-ray peuvent proposer des fonctions supplémentaires exploitables par les lecteurs compatibles. Ainsi, ils peuvent afficher des contenus et des informations relatifs à un film via Internet si le lecteur est connecté (BD-Live, Movie IQ).

Dédiée aux séries, la fonction Season Play permet à l’utilisateur de savoir à quel épisode il en est. Enfin, CineChat incruste sur l’écran un module de discussion en temps réel via Internet.

Les technologies de lecture

CD-ROM : c’est une cellule photoélectrique qui permet de capter le rayon réfléchi grâce à un miroir semi-réfléchissant. Au passage sur le CD, le rayon laser se réfléchit sur les différentes alvéoles avec des variations du signal qui, grâce à la cellule photoélectrique, permettent sa traduction en système binaire.

Technologie de lecture d'un CD-ROM. © DR
Technologie de lecture d’un CD-ROM. © DR

DVD-ROM : les DVD existent en version « double couche » et sont constitués d’une couche transparente à base d’or et d’une couche réflexive à base d’argent. La lecture des deux zones est possible grâce à des intensités variables du laser : avec une intensité faible, le rayon se réfléchit sur la surface dorée ; lorsque l’on augmente cette intensité, le rayon traverse la première couche et se réfléchit sur la surface argentée.

Technologie de lecture d'un DVD-ROM. © DR
Technologie de lecture d’un DVD-ROM. © DR

Blu-ray : pour augmenter la densité, Sony a changé la longueur d’onde du rayon laser et son rayon. Ils atteignent respectivement 405 nm (contre 650 ou 635 nm pour le laser rouge des DVD) et 0,58 µm.

Le faisceau prend une teinte bleutée, d’où le nom de cette technologie. Contrairement aux autres disques optiques, les alvéoles doivent se trouver le plus près possible de la surface. La fine couche de protection constituée de polymères doit donc être suffisamment dure pour protéger les données.

Comme pour les DVD, les Blu-ray se déclinent en versions dotées de plusieurs couches afin d’augmenter la capacité de stockage.

Ainsi, jusqu’à six couches peuvent être disponibles pour mémoriser un maximum de 200 Go de données. La plupart des disques sont des doubles couches pouvant accueillir 50 Go de données.

Comparatif du diamètre des rayons laser selon le type de support. Avec sa finesse et sa longueur d'onde, le rayon du Blu-ray permet de lire des disques optiques à très haute densité. © Blu-Ray Disc Association
Comparatif du diamètre des rayons laser selon le type de support. Avec sa finesse et sa longueur d’onde, le rayon du Blu-ray permet de lire des disques optiques à très haute densité. © Blu-Ray Disc Association

 

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