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50 gigaoctets dans 12 centimètres
31 janvier 2008 à 00:00
En un peu plus de vingt ans, la capacité de stockage des disques compacts a été multipliée par 78. Par quel miracle ? Suivez le guide !
Certaines innovations technologiques ont un impact direct sur notre quotidien. Le disque compact est de celles-là : en quelques années, il s’est fait une place sur les étagères de tous les foyers. Aujourd’hui âgé de vingt-cinq ans, et après avoir connu plusieurs réincarnations (CD-Audio, CD-Rom, DVD), il devient l’un des acteurs majeurs de la révolution de la haute définition, sous la forme de nouveaux supports nommés HD DVD et Blu-ray Disc. Ceci, grâce aux progrès accomplis dans le domaine de la miniaturisation et de la lecture par rayon laser, qui ont permis de multiplier par 78 la densité d’informations ! Retour sur les différentes étapes de cette ‘ conquête de l’espace ‘ méconnue
Qu’est-ce que c’est (µm, anciennement ‘ micron ‘ ) Unité de mesure de longueurs égale à un millionième de mètre.
Unité de mesure de longueurs microscopiques égale à un milliardième de mètre, ou un millième de micromètre.
Composant électronique capable de transformer un rayonnement lumineux en courant électrique. Les photosites qui composent le capteur d’un appareil photo numérique sont un exemple d’utilisation des photodiodes.
1982 : CD-Audio : 650 Mo Commercialisé pour la première fois en octobre 1982 au Japon, le disque compact audio est une révolution pour les mélomanes. Une seule face de ce disque de 12 cm de diamètre contient 74 minutes de musique, soit 25 % de plus que les deux faces d’un 33 tours de 30 cm. Le son numérique garantit une reproduction quasi parfaite des enregistrements, et la lecture par rayon laser empêche l’usure mécanique du disque. Pour concevoir ce petit bijou, destiné à être fabriqué à des centaines de millions d’exemplaires, les chercheurs de Philips et de Sony ont imaginé une galette en polycarbonate transparent (du plastique) de 1,2 mm d’épaisseur, pesant environ 16 g. Sur la face supérieure sont appliquées successivement une fine couche réfléchissante en alu ou, plus rarement en or, une couche de laque protectrice, puis une étiquette d’identification. Les données numériques, inscrites sous la forme de cuvettes microscopiques, sont lues à travers la face inférieure du disque, à l’aide d’un rayon laser. La longueur d’onde de ce faisceau de couleur rouge rosé, émis plusieurs dizaines de milliers de fois par seconde, est de 780 nanomètres (nm). Projeté à travers une lentille, ce laser se focalise en un rayon extrêmement fin, qui produit un point lumineux de seulement 2,11 micromètres (µm) de diamètre à la surface du disque. Il traverse le plastique transparent et est réfléchi par la couche métallique, tout en étant légèrement dévié (diffraction), puis il heurte un miroir qui le renvoie vers une photodiode . Celle-ci en mesure l’intensité, avec une précision telle qu’elle peut détecter le passage du rayon sur le bord d’une cuvette. Le lecteur interprète cette altération de la lumière comme un 1 binaire. S’il n’y a pas d’altération (pas de relief), la valeur du bit lu est 0. Les cuvettes creusées dans le plastique sont alignées en un seul sillon en forme de spirale, s’enroulant du centre du disque et vers l’extérieur. La longueur minimale d’une cuvette est de 833 nm. L’espace entre deux cuvettes adjacentes (deux boucles de la spirale), ou pitch, est de 1,6 µm. Ces mesures, en adéquation avec la finesse du rayon laser, sont fondamentales : c’est d’elles que dépend la densité des informations gravées sur le disque. En l’occurrence, elles permettent d’y stocker au maximum 650 Mo de données
1988 : CD-R : 700 Mo Six ans plus tard, alors que le disque compact connaît un immense succès, la micro-informatique commence à se développer. Les CD-Rom puis les CD-R, disques compacts enregistrables une seule fois, font leur apparition. Pour passer du pressage industriel à partir d’une matrice en verre à la gravure à domicile, on a placé au c?”ur du disque une couche d’un produit chimique sensible à la lumière, susceptible d’être modifiée par un laser. Pour contrer le phénomène naissant de la copie numérique des CD-Audio, les fabricants portent leur capacité à 700 Mo, soit 80 minutes de musique, grâce à un pitch ramené à 1,5 µm. Ces disques longue durée restent lisibles par la plupart des lecteurs existants. Mais c’est peine perdue : très vite, la capacité des CD-R passe elle aussi à 700 Mo
1995 : DVD : 9,4 Go Treize ans après la musique, le cinéma entre à son tour dans l’ère numérique. Encouragés par le triomphe du disque compact, les majors adoptent le DVD-Vidéo en remplacement de la cassette VHS. Pour des raisons de compatibilité physique ?” les lecteurs de DVD doivent pouvoir lire également les CD-Audio – le support choisi est le même disque de 12 cm. Mais sa capacité de 4,7 Go est sept fois supérieure à celle du CD, grâce à une densité d’informations bien plus élevée. En effet, les cuvettes sont à la fois plus fines, plus courtes (400 nm au minimum) et plus rapprochées (pitch de 0,74 µm). Elles sont lues par un rayon laser de 650 nm de longueur d’onde, d’un rouge plus franc. Car vous l’aurez sans doute compris, il existe un rapport direct entre la longueur d’onde et la finesse du rayon. En outre, un nouveau système permet d’utiliser la diffraction pour lire une seconde couche de données, à travers la première couche semi-transparente, ce qui porte la capacité du DVD DL (Double Layer, double couche) à 9,4 Go
2005 : HD DVD : 30 Go et Blu-ray Disc : 50 Go Il faut attendre dix ans pour voir le disque compact franchir une nouvelle étape décisive. La longueur d’onde du nouveau laser, d’un magnifique bleu violet, ne dépasse pas 405 nm. Quant aux cuvettes, leur longueur minimale descend à 138 nm et leur pitch à 0,32 µm ! Des mesures proches de l’infiniment petit, qui permettent d’atteindre des densités d’informations stupéfiantes : plus de 3 Go par centimètre carré sur un disque Blu-ray, pour une capacité de 25 Go par couche. Le HD DVD, qui utilise pourtant un laser identique, n’offre lui que 15 Go par couche, à cause d’un pitch plus élevé (0,4 µm). Cette différence s’explique par deux facteurs : la lentille spéciale des lecteurs Blu-ray, qui affine encore le diamètre du rayon, et la distance entre la surface du disque et la couche chimique inscriptible, qui n’est que de 0,1 mm contre 0,6 mm sur le HD DVD (voir l’illustration ci-dessus) . Le laser du Blu-ray est ainsi moins dévié par la diffraction, ce qui lui confère une plus grande précision
2008 : HD DVD triple couche : 51 Go Mais cette différence d’épaisseur n’a pas que des avantages : elle rend le Blu-ray plus fragile, plus difficile à fabriquer et donc plus cher. Toutefois, en offrant 20 Go d’espace de stockage de plus que son concurrent, il conserve un avantage certain. Et cela d’autant plus que dans l’épaisseur restante du disque, soit 1,1 mm, il est envisagé pour de futures versions du Blu-ray d’empiler jusqu’à six couches inscriptibles supplémentaires, pour une capacité totale de 200 Go ! Le HD DVD, lui, est plus résistant et meilleur marché, mais n’offre que 30 Go de capacité en double couche. Aussi, pour rester en course dans cette guerre des formats sans merci, son fabricant Toshiba a-t-il lancé en début d’année une version de son disque intégrant trois couches inscriptibles, dun diamètre légèrement supérieur aux précédentes et de 17 Go de capacité. Soit un total de 51 Go pour ce HD DVD triple couche
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