Les CD et DVD enregistrables
Lorsque les CD sont devenus populaires dans les années 1980,ils étaient vendus purement comme des disques compacts audio à lecture seule (CD-DA, ceux à partir desquels vous pouviez lire de la musique mais pas enregistrer). Il n’a pas fallu longtemps pour que les sociétés informatiques réalisent qu’elles pouvaient utiliser les CD pour distribuer des logiciels (programmes) à très bas prix, et les utilisateurs d’ordinateurs ordinaires ont vite compris que les CD seraient encore meilleurs si l’on pouvait y écrire de la musique et des données en plus de les lire.C’est ainsi que sont nés les CD enregistrables (CD-R), mais le hic, c’est qu’on ne pouvait écrire dessus qu’une seule fois ; on ne pouvait pas les effacer et les réutiliser.Assez rapidement, cependant, les petits génies de l’informatique ont mis au point des CD réinscriptibles (CD-RW) que l’on pouvait effacer et réinscrire un nombre illimité de fois.
Photo : Un graveur/graveur de CD/DVD possède une tête de lecture/écriture laser beaucoup plus sophistiquée qu’un lecteur de CD/DVD ordinaire. Selon le type de lecteur, la tête de lecture/écriture doit pouvoir lire des CD et DVD ordinaires, des disques enregistrables et des disques réinscriptibles – elle doit donc vraiment être capable de réaliser plusieurs opérations de lecture et d’écriture bien différentes.
Comment fonctionne un CD enregistrable (CD-R) ?
En théorie, si vous vouliez fabriquer des CD ordinaires chez vous, il vous faudrait installer une énorme et coûteuse machine à presser les CD.Heureusement, vous n’avez pas besoin de faire cela – et ce, parce que les CD enregistrables (CD-R) fonctionnent d’une manière complètement différente. Cette fois, il n’y a pas de points et de terres imprimés sur le plastique. Au lieu de cela, entre le polycarbonate protecteur et l’aluminium réfléchissant, il y a une couche de colorant. Normalement, le colorant est translucide : la lumière laser qui zoome sur le disque à partir d’un lecteur de CD le traverse directement, frappe l’aluminium réfléchissant et rebondit directement vers le bas.
C’est bien jusque-là, mais comment stocker des informations sur un tel disque compact ? Un graveur de CD-R possède un laser plus puissant que la normale, qui génère de la chaleur lorsqu’il frappe le disque, « brûlant » le colorant et créant une minuscule tache noire.Plus tard, lorsqu’un lecteur de CD dirige son laser sur cette tache, la lumière est complètement absorbée et ne se réfléchit pas. Cela indique qu’un zéro (« 0 ») est stocké sur le disque à cet endroit. Aux endroits où le colorant n’est pas brûlé, la lumière du laser est renvoyée directement, indiquant qu’un « 1 » est stocké sur le disque. Vous voyez où cela nous mène ? En créant des zones de points « brûlés » et d’autres endroits où le colorant n’est pas brûlé, le graveur de CD-R crée un modèle de zéros et de uns binaires qui peut être utilisé pour stocker des informations. Malheureusement, une fois que le colorant est « brûlé », il est transformé de façon permanente : vous ne pouvez pas le retransformer. Et c’est pourquoi on ne peut écrire qu’une seule fois sur un disque CD-R.Au passage, notons que, bien que les graveurs de CD soient largement désignés sous le nom de graveurs de CD, ils ne brûlent pas réellement les choses (les brûlent avec de l’oxygène) : ils utilisent simplement un laser pour modifier le colorant photosensible.
Illustration : Avec un CD-R, les informations binaires sont stockées sous forme de zones » brûlées » (0) et de zones non brûlées (1) dans la couche de colorant prise en sandwich entre le polycarbonate protecteur et l’aluminium réfléchissant.
Comment fonctionne un CD réinscriptible (CD-RW) ?
Disons que vous êtes chargé de développer un type de disque compact sur lequel on peut écrire ou effacer à l’infini. Il est clair que vous ne pouvez pas utiliser l’une ou l’autre des méthodes dont nous avons parlé jusqu’à présent (la méthode des puits et des terres des CD audio à lecture seule ou la méthode du colorant « brûlé » utilisée dans les CD-R). Ce dont vous avez vraiment besoin, c’est d’un CD fabriqué à partir d’une substance qui peut facilement être convertie dans les deux sens entre deux formes différentes, de sorte qu’il peut être utilisé pour stocker un motif de zéros et de uns, puis effacé et utilisé pour stocker un motif différent plus tard si nécessaire.
La plupart d’entre nous ont appris à l’école que les atomes (ou molécules) insolides, liquides et gazeux s’arrangent dans différentes positions,les atomes des solides étant étroitement verrouillés entre eux. Certains matériaux solides sont plus complexes que cela : leurs atomes (ou molécules) peuvent être disposés de deux ou plusieurs façons différentes, appelées phases solides. (Le carbone solide, par exemple, peut exister en plusieurs phases différentes, dont le graphite et le diamant). C’est exactement ce dont nous avons besoin pour fabriquer un disque CD-RW.
Au lieu d’avoir une couche de colorant, un CD-RW a une couche d’alliage métallique qui peut exister sous deux formes solides différentes et passer de l’une à l’autre. C’est ce qu’on appelle un matériau à changement de phase ou à déphasage. Parfois, il est cristallin, avec ses atomes/molécules disposés de manière ordonnée, il est donc translucide et la lumière peut le traverser ; d’autres fois, ses atomes/molécules sont mélangés dans une forme beaucoup plus aléatoire et désordonnée appelée solide anamorphoseur, qui est opaque et bloque la lumière. Lorsqu’un laser CD-RW frappe ce matériau, il en modifie de minuscules zones entre les formes cristalline et amorphe. Lorsqu’il crée une zone cristalline, il rend une partie du CD réfléchissante et écrit effectivement un 1 (« 1 ») ; lorsqu’il crée une zone amorphe, il rend le CD non réfléchissant et écrit un 0 (« 0 »).Comme ce processus peut être répété un nombre quelconque de fois, vous pouvez écrire et réécrire un CD-RW à peu près autant de fois que vous le souhaitez !
Illustration : Avec un CD-RW, les informations binaires sont stockées sous forme de zones d’alliage métallique cristallin ou amorphe. Les zones cristallines ont une structure régulière qui laisse la lumière passer jusqu’à la zone d’aluminium et se réfléchir à nouveau vers le bas, ce qui permet de stocker les uns. Les zones amorphes ont une structure aléatoire qui disperse la lumière laser entrante, de sorte qu’elle ne peut pas être réfléchie, ce qui permet de stocker des zéros. Un graveur de CD peut changer l’alliage métallique du CD d’une forme à l’autre et inversement, c’est pourquoi ce type de disque peut être effacé et réécrit de nombreuses fois.
Autres types de CD
Les CD étaient à l’origine utilisés uniquement pour stocker de la musique. Chaque disque pouvait stocker 74 minutes de son stéréo – plus qu’il n’en faut pour un disque microsillon typique. Dans les années 1990, la technologie du CD est également devenue populaire pour le stockage de programmes informatiques, de jeux et d’autres informations. Le système PhotoCD de Kodak (un moyen de stocker jusqu’à 100 photos sur un disque compact), a également été lancé dans les années 1990.
La forme originale du CD informatique était appelée CD-ROM (CD-Read Only Memory), car la plupart des ordinateurs ne pouvaient que lire les informations qu’ils contenaient (et non en stocker). À l’époque, vous aviez besoin d’un équipement séparé appelé « graveur » pour graver vos propres CD, souvent appelés WORM (Write Once Read Many). Il est maintenant plus courant que les ordinateurs soient équipés de lecteurs CD-R ou CD/RW pour graver leurs propres CD, bien que la plupart des nouveaux ordinateurs soient désormais équipés de lecteurs DVD.
La différence entre les CD et les DVD réside dans la quantité d’informations qu’ils peuvent stocker. Un CD peut contenir 650 mégaoctets (millions de caractères) de données, alors qu’un DVD peut en contenir au moins 4,7 gigaoctets (milliers de mégaoctets), soit environ sept fois plus. Comme les DVD ont la même taille que les CD et qu’ils stockent sept fois plus d’informations, les zéros et les uns (ou les creux et les bosses) d’un DVD doivent être proportionnellement plus petits que ceux d’un CD. Les derniers disques optiques utilisent une technologie appelée Blu-raypour stocker six fois plus de données que les DVD ou 40 fois plus que les CD (voir l’encadré en bas de page pour une explication complète).
Photo : Les CD nous ont fait découvrir la musique numérique, mais ils sont en train d’être supplantés par les lecteurs MP3 et les téléchargements numériques. Pourquoi ? Regardez comme il est difficile de tenir une dizaine de CD dans la main. Même un lecteur MP3 Apple iPod de 20 Go peut contenir quelque chose comme 400 à 500 CD de musique sans même sourciller, et il tient dans la poche de votre chemise ! Cela dit, un morceau de musique sur CD aura toujours un meilleur son que sur le MP3 équivalent, pour des raisons que nous expliquons dans notre article sur les lecteurs MP3 et la musique numérique.
En savoir plus sur ces zéros et ces uns
Il est agréable et facile d’expliquer les CD en disant que les puits correspondent aux zéros et les terres aux uns, mais ce n’est pas vraiment vrai.Les informations contenues sur un CD sont codées d’une manière beaucoup plus subtile qui fait appel à des techniques complexes et astucieuses de codage des données, notamment la modulation huit à quatorze (EFM) et le codage sans retour à zéro inversé (NRZI). Cela semble extrêmement technique, mais ce n’est pas très difficile à comprendre. L’EFM consiste essentiellement à convertir des modèles de données courts en modèles plus longs (paradoxalement) afin de les stocker plus efficacement avec moins de risque d’erreur. NRZI signifie qu’au lieu de lire les points et les creux individuels, le laser recherche les changements entre un creux et un creux, ou de longues chaînes de creux et de creux, et les convertit en uns et en zéros. Ainsi, par exemple, s’il lit une longue fosse et tombe soudainement sur un terrain, il l’interprète comme un 1. S’il lit une terre et tombe soudain sur une fosse, c’est également interprété comme un 1. En revanche, les zones immuables de terre ou de fosse sont toutes deux interprétées comme des zéros.
Artwork : Comment les fosses et les terres codent les zéros et les uns sur la surface d’un CD. La transition d’une fosse à une terre, ou d’une terre à une fosse, encode un un ; une longueur de fosse ou de terre ininterrompue encode un zéro.
Pourquoi utiliser ce genre de techniques au lieu de la simple méthode » fosse égale zéro, terre égale un » que j’ai décrite plus haut ? Elle utilise l’espace du disque de manière plus efficace (nous pouvons donc emballer plus de données sur un disque), évite d’avoir à utiliser des pit ou des land très courts ou très longs, et minimise l’importance des bits qui se perdent à cause des rayures ou de la saleté (elle aide donc à corriger contre les erreurs). À moins que vous ne construisiez votre propre lecteur de CD ou que vous ne jouiez avec la communication de données, vous n’avez pas vraiment besoin de savoir précisément comment vos données sont stockées sur un CD ou un DVD, donc si vous voulez penser que les puits sont des zéros et les zones des un, c’est une très bonne approximation de ce qui se passe – et c’est tout ce que la plupart d’entre nous ont besoin de savoir. (Pour de plus amples détails, consultez la section sur le codage des données dans The Compact Disc Handbook de Ken C. Pohlmann, à partir de la page 74.)
Qui a inventé les CD ?
La technologie à l’origine des CD a été inventée à la fin des années 1960 par James T. Russell (1931-). Grand amateur de musique, il cherchait un système d’enregistrement sonore capable de reproduire la musique plus fidèlement que les disques microsillon et les cassettes. Il a fait breveter le premier système d’enregistrement optique du son en 1970 et l’a perfectionné au cours des années suivantes. Les CD audio ont finalement fait leurs débuts commerciaux en Europe en 1982, lancés par les sociétés d’électronique Sony et Philips, et sont apparus aux États-Unis l’année suivante. Les CD-ROM sont devenus populaires dans les années 1990, lorsque des éditeurs tels que l’Encyclopedia Britannica, Broderbund et DorlingKindersley ont publié des encyclopédies « multimédias » populaires contenant du texte écrit, du son, des images, des animations et des vidéos. Les CD-ROM sont moins populaires aujourd’hui, grâce au World Wide Web (WWW), qui facilite la publication et la mise à jour instantanées d’informations et permet de relier entre elles des pages provenant de nombreuses sources différentes.