Disque optique

Présentation des disques optiques. 

Le CD est le fruit d’une collaboration entre Sony et Philips. Le CD a été commercialisé en décembre 1982 au Japon et est arrivé en France en mars 1983. 

Ses spécifications sont normalisées pour définir l’enregistrement du signal numérique en PCM avec une résolution de 16 bits et une fréquence d’échantillonnage de 44 100 Hz en stéréo, soit 22 050 Hz par canal. Ces spécifications conditionnent la quantité de données numériques qui peuvent être enregistrées sur le disque et correspondent à 75 puis 80 min de musique. 

Le CD a évolué en restant compatible avec les lecteurs grâce à l’opportunité d’étendre la résolution du codage PCM. Les maisons de disque ont édité des CD avec une résolution de 20 bits comme les CD K2 et les XRCD (extended Resolution CD). 

Puis des résolutions de 24 bits comme les K2HD, XRCD24 entre autres. La résolution augmentée permet d’étendre la plage dynamique en réduisant d’autant les niveaux de bruits. Ces résultats probants sont très recherchés des audiophiles. 

Le SACD (Super Audio CD) a également été créé par Philips et Sony et a été commercialisé en 1999. Le format audionumérique utilisé est le DSD dont la résolution est d’un seul bit avec une fréquence d’échantillonnage de 2,8 MHz en stéréo et multicanaux. 

Le disque optique utilisé est un DVD et il nécessite un lecteur spécifique. Le DVD audio est apparu en 2009. 

Il est encodé en PCM stéréo et multicanaux avec une résolution de 16 bits et une fréquence d’échantillonnage de 48 kHz. La gravure est faite sur 2 couches. 

Le Blu-ray audio est encodé en PCM stéréo et multicanaux avec une résolution de 24 bits et une fréquence d’échantillonnage de 96 kHz. La gravure peut être faite sur 4 couches. 

Avec la possibilité de télécharger les fichiers Hi-Res, on constate que le seul disque optique à se maintenir sur le marché est le CD. 

La gravure :

La première étape consiste à graver le disque original qui servira à fabriquer les moules pour thermoformer les disques compacts par pressage. Le disque original en verre recouvert d’une couche photosensible est posé sur un dispositif tournant. 

La vitesse angulaire de rotation du disque varie du centre vers le bord de 500 à 200 tours/min afin de maintenir une vitesse linéaire de la piste par le laser de 130 cm/s. 

Le signal numérique PCM ou DSD est une succession linéaire de 0 et de 1. L’une des règles du codage est d’avoir au minimum deux 0 et au maximum dix 0 entre deux 1. Il y a donc plus de 0 que de 1. 

Pour enregistrer le signal numérique sur le disque, il suffit de faire correspondre les 1 à un changement d’état. Le changement d’état est donné par l’allumage ou l’extinction du laser de gravure. Par exemple, 010010001 se traduit par le laser par : éteint, allumé, allumé, allumé, éteint, éteint, éteint, éteint, allumé. 

Plus simplement, le laser de gravure s’allume ou s’éteint (changement de l’état) à chaque fois qu’il y a un 1. 

Pour le CD, il y a un bit tous les 0,3 µm ce qui permet de représenter les 0 par interpolation entre les 1. 

Le processus de gravure laser trace, en suivant le rayon du disque de son centre vers le bord, une spirale de 20 000 tours formant une piste de 1 500 m et dont l’écartement entre 2 spires est de 1,6 µm pour un CD. 

Le développement de la couche photosensible va créer des petites fosses où le laser a impressionné la couche dans l’état allumé. 

La piste devient alors une succession de fosses et de plats plus ou moins longs et de largeur constante. 

Chaque passage de plat à fosse ou de fosse à plat constitue un 1 du signal numérique. 

Le moulage par pressage reproduit aisément le disque original. 

Le pressage est réalisé par thermoformage d’un polycarbonate transparent. 

Il est ensuite métallisé pour être réfléchissant et est recouvert d’une couche protectrice toujours en polycarbonate.  

La face non gravée est enfin sérigraphiée avec l’étiquette de l’album. 

Caractéristiques des disques optiques. 

CD : 

• Largeur des fosses = 0,6 µm. 
• Longueur mini d’une fosse soit les bits 1001 = 0,8 µm. 
• Pas entre 2 sillons = 1,6 µm. 

DVD : 

• Largeur des fosses = 0,32 µm. 
• Longueur mini d’une fosse soit les bits 1001 = 0,4 µm. 
• Pas entre 2 sillons = 1,1 µm. 

BD : 

• Largeur des fosses = 0,13 µm. 
• Longueur mini d’une fosse soit les bits 1001 = 0,15 µm. 
• Pas entre 2 sillons = 0,32 µm. 

Un lecteur optique (CD, DVD/SACD ou BD) permet la lecture du disque grâce à sa diode laser.