24 oct 2007

La structure des CD et des DVD

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L’objectif de ce billet est de décrire les structures physiques et logiques des CD et DVD et d’initier les prochaines évolutions vers le HD-DVD ou le Blue-Ray;

Mais qui va gagner?

La structure du CD

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 Mo 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.

Structure Logique

Un CD, qu’il soit audio ou CD-R, est constitué, de trois zones constituant la zone d’information (information area) :

  1. Le lead in
  2. Le lead out
  3. Les données
  • La zone Lead-in Area (parfois notée LIA) contenant uniquement des informations décrivant le contenu du support (ces informations sont stockées dans la TOC, Tablecd 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 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).
  • La zone Données (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.

Un CD-R contient, en plus des trois zones décrites ci-dessus, une zone appelée PCA (Power Calibration Area) et une zone PMA (Program Memory Area) constituant à elles deux une zone appelé SUA (System User Area).

La PCA peut être vue comme une zone de test pour le laser afin de lui permettre d’adapter sa puissance au type de support. C’est grâce à cette zone qu’est possible la commercialisation de supports vierges utilisant des colorants organiques et des couches réfléchissantes différents. A chaque calibration, le graveur note qu’il a effectué un essai. Un maximum de 99 essais par media est autorisé.

Les différents types de CD

Il existe une petite dizaine de types de CD mais de nos jours nous parlons surtout de 3 types de CD. Les CD-ROM, les CD-R et les CD-RW. Nous allons voir chacun de ces supports dans ce chapitre.

Les CD-ROM

Il s’agit du format le plus fréquemment rencontré. Le terme CD-ROM signifie Compact Disc – Read Only Memory. Ce disque est gravé lors de sa fabrication. Les schémas ci-dessous expliquent la structure de ce CD.Structure CD 2

Le CD est constitué d’un substrat en matière plastique (polycarbonate) et d’une fine pellicule métallique réfléchissante (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

structure cd 3La 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 22188 pistes gravées en spirales (il s’agit enstructure cd 01 réalité d’une seule piste concentrique).

Les CD ROM 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-R

Il s’agit d’un format permettant de graver des données une seule fois sur un CD. Structure CD 4Le terme CD-R signifie Compact Disc Recordable.

Les CD-R possèdent une couche supplémentaire (située entre le substrat et la couche métallique) composée d’un colorant organique pouvant être marqué (le terme brûler estStucture Cd 5 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.

Les colorants les plus souvent utilisés sont :

  • La cyanine de couleur bleue, donnant une couleur verte lorsque la couche métallique est en or
  • La pthalocyanine de couleur « vert clair », donnant une couleur dorée lorsque la couche métallique est en or
  • L’AZO, de couleur bleu foncé

Étant 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).

Les CD-RW

structure CD 6Il s’agit d’un format permettant de graver des données plusieurs fois sur un CD. Le terme CD-RW signifie Compact Disc Re-Writable. Ce diStructure CD 7sque n’est pas gravé lors de sa fabrication et permet d’être gravé par la suite. Notez que le CR-RW possède deux couches supplémentaires que le CD-R. Il s’agit des diélectriques.

Fonctionnement de la tête de Lecture

Il s’agit de la partie la plus importante d’un lecteur ou d’un graveur CD. C’est cette partie qui permet de lire ou de graver les CD.

Le cheminement du faisceau

Le faisceau laser part de la diode laser (à gauche) et possède une longueur d’onde de 780 nm (nanomètre). Cette longueur d’onde est proche des infrarouges. LeStructure cd 8 laser traverse un diffracteur et un polarisateur pour rendre le faisceau plus diffus. Ce faisceau passe un miroir réfléchissant puis est réfléchi par un miroir rotatif. Ce laser passe ensuite des lentilles et un plateau quart d’onde pour enfin atteindre le support. Il est alors réfléchi et retraverse les lentilles et le plateau quart d’onde. Le faisceau et à nouveau réfléchi par le miroir rotatif mais l’est également par le miroir semi-réfléchissant et passe par une autre lentille avant de heurter une aire de photodiodes permettant de traiter les données du support (CD, DVD.).

Le principe de lecture

Nous avons vu au chapitre précédent comment fonctionnait physiquement le bloc optique d’un lecteur CD (le bloc optique et d’ailleurs identique en ce qui concerne les lecteurs DVD). Nous allons maintenant étudier le fonctionnement logique de la lecture.

Structure CD 9

    Le schéma ci-dessus nous montre les règles de lecture (et donc de gravure) d’un CD. Le standard EFM ( Eight-to-Fourteen Modulation ) indique qu’il doit toujours y avoir au minimum deux bits à 0 entre deux bits consécutifs à 1 et il ne peut y avoir plus de 10 bits consécutifs à zéro entre deux bits à 1.

Le laser utilisé pour lire les CD a une longueur d’onde de 780 nm dans l’air. Or l’indice de réfraction du polycarbonate étant égal à 1.55, la longueur d’onde du laser dans le polycarbonate vaut 780 / 1.55 = 503nm = 0.5µm.

La profondeur de l’alvéole correspond donc à un quart de la longueur d’onde du faisceau laser, si bien que l’onde se réfléchissant dans le creux parcourt une moitié de longueur d’onde de plus (un quart à l’aller plus un quart au retour) que celle se réfléchissant sur le plat.

De cette façon, lorsque le laser passe au niveau d’une alvéole, l’onde et sa réflexion sont déphasées d’une demi-longueur d’onde et s’annulent (interférences destructrices), tout se passe alors comme si aucune lumière n’était réfléchie. Le passage d’un creux à un plat provoque une chute de signal, représentant un bit.

C’est la longueur de l’alvéole qui permet de définir l’information. La taille d’un bit sur le CD, notée « T », est normalisée et correspond à la distance parcourue par le faisceau lumineux en 231.4 nanosecondes, soit 0.278µm à la vitesse standard minimale de 1.2 m/s.

Les Tailles de gravurestructure CD 10

La taille la plus petite que peut prendre une alvéole est de 0,83 µm (ce qui correspond à 3T x 0,278). 0,278µm correspond à la taille que prend un bit sur un CD. La taille maximale d’une alvéole est égale à 3,05 µm (11T x 0,278). La profondeur d’une alvéole est égale à 0,17 µm et son épaisseur à 0,67µm. Chaque piste d’un CD doit être séparée de 1,6µm.

Les modes de lecture

On distingue généralement deux modes de fonctionnement pour la lecture de CD :

  • La lecture à vitesse linéaire constante (notée CLV soit constant linear velocity). Il s’agit du mode de fonctionnement des premiers lecteurs de CD-ROM, basé sur le fonctionnement des lecteurs de CD audio ou bien même des vieux tourne-disques. Lorsqu’un disque tourne, la vitesse des pistes situées au centre est moins importante que celle des pistes situées sur l’extérieur, ainsi il est nécessaire d’adapter la vitesse de lecture (donc la vitesse de rotation du disque) en fonction de la position radiale de la tête de lecture. Avec ce procédé la densité d’information est la même sur tout le support, il y a donc un gain de capacité. Les lecteurs de CD audio possèdent une vitesse linéaire comprise entre 1.2 et 1.4 m/s.

  • La lecture à vitesse de rotation angulaire constante (notée CAV pour constant angular velocity) consiste à ajuster la densité des informations selon l’endroit où elles se trouvent afin d’obtenir le même débit à vitesse de rotation égale en n’importe quel point du disque. Cela crée donc une faible densité de données à la périphérie du disque et une forte densité en son centre.

La vitesse de lecture du lecteur de CD-ROM correspondait à l’origine à la vitesse de lecture d’un CD audio, c’est-à-dire un débit de 150 ko/s. Cette vitesse a par la suite été prise comme référence et notée 1x. Les générations suivantes de lecteurs de CD-ROM ont été caractérisées par des multiples de cette valeur. Le tableau suivant donne les équivalences entre les multiples de 1x et le débit :

Débit Temps de réponse
1x 150 ko/s 400 à 600 ms
2x 300 ko/s 200 à 400 ms
3x 450 ko/s 180 à 240 ms
4x 600 ko/s 150 à 220 ms
6x 900 ko/s 140 à 200 ms
8x 1200 ko/s 120 à 180 ms
10x 1500 ko/s 100 à 160 ms
12x 1800 ko/s 90 à 150 ms
16x 2400 ko/s 80 à 120 ms
20x 3000 ko/s 75 à 100 ms
24x 3600 ko/s 70 à 90 ms
32x 4500 ko/s 70 à 90 ms
40x 6000 ko/s 60 à 80 ms
52x 7800 ko/s 60 à 80 ms

La gravure

Nous avons vu au chapitre précédent que la lecture consiste à lire des « trous » dans les pistes d’un CD. La gravure consiste elle à créer ces « trous ». Dans le chapitre 3 il était expliqué que le colorant photosensible permettait d’inscrire des données. La chaleur du laser permet la compression du colorant formant le « trous ».

Les normes de gravures

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 :

  1. 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

  2. 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.

  • Green book (livre vert): format physique des CD-I (CD Interactifs de Philips)

  • Orange book (livre orange): format physique des CD inscriptibles. Il se décline en trois parties :

  1. Partie I: le format des CD-MO (disques magnéto-optiques)

  2. Partie II: le format des CD-WO (Write Once, désormais notés CD-R)

  3. 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)

Les systèmes de fichiers

Le système de fichiers s’attache à décrire la manière selon laquelle les données sont stockées dans la zone programme.

Le premier système de fichiers historique pour les CD est le High Sierra Standard.

Le format ISO 9660 normalisé en 1984 par l’ISO (International Standards Organization) reprend le High Sierra Standard afin de définir la structure des répertoires et des fichiers sur un CD-ROM. Il se décline en trois niveaux :

  • Niveau 1 : Un CD-ROM formaté en ISO 9660 Level 1 ne peut contenir que des fichiers dont le nom est en majuscule (A-Z), pouvant contenir des chiffres (0-9) ainsi que le caractère « _ ». L’ensemble de ces caractères est appelé d-characters. Les répertoires ont un nom limité à 8 d-characters et une profondeur limitée à 8 niveaux de sous-répertoires. De plus la norme ISO 9660 impose que chaque fichier soit stocké de manière continue sur le CD-ROM, sans fragmentation. Il s’agit du niveau le plus restrictif. Le respect du niveau 1 permet ainsi de s’assurer que le média sera lisible sur un grand nombre de plates formes.
  • Niveau 2 : Le format ISO 9660 Level 2 impose que chaque fichier soit stocké comme un flux continu d’octets, mais permet un nommage de fichiers plus souple en acceptant notamment les caractères @ – ^ ! $ % & ( ) # ~ et une profondeur de 32 sous-répertoires maximum.
  • Niveau 3 : Le format ISO 9660 Level 3 n’impose aucune restriction de noms de fichiers ou de répertoires.

Microsoft a également défini le format Joliet, une extension au format ISO 9660 permettant d’utiliser des noms de fichiers longs (LFN, long file names) de 64 caractères comprenant des espaces et des caractères accentués selon le codage Unicode.

Le format ISO 9660 Romeo est une option de nommage proposée par Adaptec, indépendante donc du format Joliet, permettant de stocker des fichiers dont le nom peut aller jusqu’à 128 caractères mais ne supportant pas le codage Unicode.

Le format ISO 9660 RockRidge est une extension de nommage au format ISO 9660 lui permettant d’être compatible avec les systèmes de fichiers UNIX.

    Afin de pallier les limitations du format ISO 9660 (le rendant notamment inapproprié pour les DVD-ROM), l’OSTA (Optical Storage Technology Association) a mis au point le format ISO 13346, connu sous le nom de UDF (Universal Disk Format).

Les méthodes de gravures

  • Monosession : Cette méthode crée une seule session sur le disque et ne donne pas la possibilité de rajouter des données ultérieurement.

  • Multisession : Contrairement à la méthode précédente, cette méthode permet de graver un CD en plusieurs fois, en créant une table des matières (TOC pour table of contents) de 14Mo pour chacune des sessions

  • Multivolume : C’est la gravure Multisession qui considère chaque session comme un volume séparé.

  • Track At Once : Cette méthode permet de désactiver le laser entre deux pistes, afin de créer une pause de 2 secondes entre chaque piste d’un CD audio.

  • Disc At Once : Contrairement à la méthode précédente, le Disc At Once écrit sur le CD en une seule traite (sans pause).

  • Packet Writing : Cette méthode permet la gravure par paquets.

Caractéristiques techniques

Un lecteur CD-ROM est caractérisé par les éléments suivants :

  • Vitesse : la vitesse est calculée par rapport à la vitesse d’un lecteur de CD-Audio (150 Ko/s). Un lecteur allant à 3000Ko/s sera qualifié de 20X (20 fois plus rapide qu’un lecteur 1X).
  • Temps d’accès : il représente le temps moyen pour aller d’une partie du CD à une autre.
  • Interface : ATAPI (IDE) ou SCSI ;

Structure du DVD

Le DVD (Digital Versatil Disc) est un disque numérique de mêmes dimensions que les CD, c’est-à-dire un diamètre de 12 cm et une épaisseur de 1,2 mm, mais avec des capacités 4 à 28 fois supérieures aux 650 Mo des premiers CD.

Historique du DVD

C’est en 1995 que les standards du DVD ont été validés. Il s’agit alors du DVD simple face, simple couche. Il a fallut attendre 3 ans pour que le premier DVD double couche fasse son apparition en 1998. Parallèlement en 1997 un consortium (DVD Forum) de 200 fabricants inventent la norme « – » des DVD-RW. Pour le moment les DVD peuvent supporter 4,7 Go de données. En 2001, certains fabricants comme : Dell, Hewlett Packard, Philips, Ricoh, Thomson, Mitsubishi, Verbatim, Sony… décident d’inventer leur propre nom « + ». Ces DVD peuvent également contenir comme la norme « – » 4,7 Go de données.

Géographie du DVD

Le DVD-ROM ( Digital Versatile Disc – Read Only Memory ) est en fait un CD-ROM dont la capacité est plus importante. Ceci est du au fait que les alvéoles du DVD sont beaucoup plus petites (0,4µ avec un espacement de 0.74µ contre 1.6µ et 1.83µ pour le CD-ROM).

Gravure et lecture du DVD

Pour lire et graver un DVD il faut utiliser un laser ayant une longueur d’onde plus faible que pour les CD mais surtout capable de lire des alvéoles bien plus fines. Pour la gravure il s’agit des mêmes contraintes. Cependant la grande nouveauté du DVD se situe au niveau des couches.

Les couches

Les DVD existent en version «simple couche» et «double coucheStructure DVD 03» (en anglais «Dual Layer», noté DL). Ces derniers sont constitués d’une couche translucide semi réfléchissante à base d’or et d’une couche réflexive opaque à base d’argent, séparées par une couche de liaison (bonding layer). Pour lire ces deux couches le lecteur dispose d’un laser pouvant changer d’intensité en modifiant sa fréquence et sa focale :

  • avec une intensité faible le rayon est réfléchi sur la surface dorée supérieure,
  • avec une intensité plus élevée le rayon traverse la première couche et est réfléchi sur la surface argentée inférieure.

La couche inférieure possède toutefois une densité moindre. De plus l’information y est stockée «à l’envers» sur une spirale inversée, afin de limiter le temps de latence lors du passage d’une couche à une autre.

Par ailleurs, les DVD existent en version simple face ou double face, à la manière des disques vinyles. Dans le second cas, l’information est stockée de part et d’autre du support.

On distingue généralement 4 grandes familles de supports DVD, possédant différentes capacités selon leurs caractéristiques physiques :

Type de support Caractéristiques Capacité Temps musical équivalent Nombre de CD équivalent
CD   650Mo 1h14 min 1
DVD-5 simple face, simple couche 4.7 Go 9h30 7
DVD-9 simple face double couche 8.5 Go 17h30 13
DVD-10 double face, simple couche 9.4 Go 19h 14
DVD-17 double face, double couche 18 Go 35h 26

Important :

La gravure, la lecture et le bloc optique fonctionnent de la même façon que pour les CD, vous pouvez donc vous référer au cours sur le lecteur / graveur CD pour ces différentes parties.

Structure des DVD

Un DVD vidéo peut contenir des données destinées à des platines de salon ainsi que des données additionnelles pouvant être lues sur un ordinateur.

Un DVD-Video possède une organisation hiérarchique de ses répertoires permettant de contenir les données vidéo et audio. Il repose habituellement sur la structure suivante :

Structure DVD 01

Structure logique d’un DVD

Le répertoire principal, nommé VIDEO_TS (pour Video Title Sets), a pour vocation de contenir les fichiers du DVD Vidéo. Le répertoire AUDIO_TS concerne les DVD-Audio mais sa présence est parfois demandée par certains lecteurs DVD de salon. JACKET_P contient les images des jaquettes du DVD. Il est enfin possible d’y adjoindre d’autres répertoires, pouvant être lus sur un ordinateur.

Un DVD vidéo est composé d’un certain nombre d’éléments, présents dans le répertoire VIDEO_TS :

  • un gestionnaire vidéo (VMG, pour Video Manager). Le VMG contient généralement la ou les vidéos d’introduction, ainsi que le menu donnant accès aux autres titres vidéo (y compris les sous-menus).
  • un ou plusieurs ensembles de titres vidéo (VTS, pour video titles sets), contenant les titres vidéo.

Les «titres vidéo» correspondent à des films, des vidéos ou des albums. Un titre est composé d’un «ensemble d’objets vidéo» (VOBS, Video Object Block Sets), chacun composé :

  • d’un «fichier de contrôle» (appelé VTSI, pour Video Title Set Information), et contenant les données de navigation.
  • d’un ou plusieurs objets vidéo (VOB, Video Object Block). L’objet vidéo (VOB) est l’élément de base du DVD. Il contient des données vidéo, audio et des images multiplexées, au format MPEG2. Ainsi, un fichier .VOB peut être lu par un lecteur vidéo logiciel en changeant son extension en «.MPG». Les spécifications du DVD imposent que chaque fichier VOB ne dépasse pas un giga-octet. Chaque VOB est lui-même composé de «cellules» (Cells), représentant les différents clips vidéo ou audio composant le VOB : par exemple des chapitres vidéo ou les chansons d’un album.
  • d’une copie du VTSI (VTSI Backup).

Un DVD peut contenir jusqu’à 99 titres (VTS), chacun subdivisé jusqu’à 10 chapitres.

Ainsi, le répertoire VIDEO_TS contient habituellement trois types de fichiers possédant les extensions suivantes :

  • .IFO contenant les informations de navigation (il correspond au Video Manager).

  • .VOB (Video Object Block) contenant les flux vidéo, les différents canaux audio ainsi que les sous-titres d’un titre vidéo.

  • .BUP (BUP signifiant Backup), contenant une sauvegarde des fichiers IFO, au cas où ils seraient illisibles.

  • .VOBS, .VOB, .VMG et .VTS

Structure DVD 02

Le fichier particulier nommé VIDEO_TS.IFO (IFO signifiant information) contient les informations nécessaires au lecteur pour l’affichage du menu principal. Il est accompagné du fichier VIDEO_TS.VOB, contenant le clip d’animation d’introduction, ainsi que d’un fichier de sauvegarde (nommé VIDEO_TS.BUP).

Formats standard de DVD

Les spécifications officielles des DVD se déclinent en cinq livres :

  • Le livre A (Book A) pour le DVD-ROM ;
  • le livre B (Book B) pour le DVD Vidéo ;
  • le livre C (Book C) pour le DVD Audio ;
  • le livre D (Book D) pour le DVD inscriptible (DVD-R) et le DVD réinscriptible (DVD-RW). Le format DVD-R est un format inscriptible une seule fois (Write-Once), tandis que le format DVD-RW est un format réinscriptible, permettant l’effacement et la modification de données grâce à une phase capable de changer d’état ;
  • le livre E (Book E) pour le DVD réinscriptible (également DVD-RAM, pour DVD Random Access Memory). Le DVD-RAM est un support réinscriptible utilisant une technologie du changement de phase pour l’enregistrement. Les DVD-RAM sont en réalité des cartouches composées d’un boîtier et d’un DVD. Certaines cartouches sont amovibles, afin de permettre la lecture d’un DVD-RAM dans un lecteur DVD de salon.

Formats standard de DVD enregistrables

Il existe actuellement trois formats de DVD enregistrables :

  • DVD-RAM de Toshiba © et Matsushita ©. Il s’agit d’un format essentiellement utilisé au Japon.
  • DVD-R / DVD-RW, porté par le DVD Forum. Les DVD au format DVD-R sont enregistrables une seule fois tandis que les DVD au format DVD-RW sont réinscriptibles à raison d’environ 1 000 enregistrements. Le format DVD-R, ainsi que le format DVD-RW, permet d’obtenir une capacité totale de 4.7 Go.
  • DVD+R / DVD+RW, porté par Sony et Philips au sein de la DVD+RW Alliance, regroupant, en plus des deux précédentes, les sociétés Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi/Verbatim, Ricoh, Thomson et Yamaha.

Ces trois formats sont incompatibles entre eux, malgré des performances équivalentes. Le format DVD-RAM ne fera pas l’objet de détails, dans la mesure où il est principalement utilisé au Japon. Les formats DVD-R(W) et DVD+R(W) sont par contre largement utilisés en Europe.

DVD-R/RW

Le format DVD-R/DVD-RW est basé sur une technique dite du «pré-pits». À la manière des CD inscriptibles (CD-R), les DVD inscriptibles et réinscriptibles utilisent une «pre-groove» (spirale préalablement gravée sur le support), ondulant selon une sinusoïdale appelée wobble. La pre-groove permet de définir le positionnement de la tête d’enregistrement sur le support (appelé tracking) tandis que la fréquence d’oscillation permet au graveur d’ajuster sa vitesse. Les informations d’adressage (position des données) sont par contre définies grâce à des cuvettes pré-gravées sur le support, dans les creux (appelés land) entre les sillons du disque (appelés groove), baptisées «land pré pits» (abrégé en LPP).

Structure DVD 04

Les pré-pits constituent ainsi un second signal servant au positionnement des données. Lorsque le laser rencontre un pré-pit, un pic d’amplitude apparaît dans l’oscillation, indiquant au graveur où la donnée doit être gravée. Les spécifications du DVD-R précise qu’un pré-pit doit posséder une longueur d’au moins une période (1T).

Le format DVD-R/DVD-RW propose des fonctionnalités de gestion des erreurs, essentiellement logicielles (appelées Persistent-DM et DRT-DM).

DVD+R/RW

Le format DVD+R/DVD+RW utilise une spirale dont l’oscillation (wobble) possède une fréquence beaucoup plus élevée que les DVD-R (817,4 kHz pour les DVD+R contre 140,6 pour les DVD-R) et gère l’adressage grâce à une modulation de la phase de l’oscillation, c’est-à-dire un codage par inversion de phase appelé ADIP (ADdress In Pre-groove). L’inversion de phase a lieu toutes les 32 périodes (32T).

DVD structure 05

Le format DVD+RW offre une fonctionnalité de correction d’erreurs appelée DVD+MRW (Mount Rainier for DVD+RW abrégé en Mt Rainier for DVD+RW) permettant de marquer les blocs défectueux. De plus, si des données lisibles existent sur ce bloc, un mécanisme permet de les déplacer sur un bloc sain et met à jour la table d’allocation des fichiers (on parle alors de Logical to Physical Address Translation).

En outre, une vérification en arrière-plan est prévue dans les spécifications, permettant de vérifier les erreurs présentes sur le disque, lorsque le lecteur est inactif. L’utilisateur peut néanmoins lire le support ou l’éjecter à tout moment, auquel cas les vérifications continueront où elles s’étaient arrêtées dès que le lecteur sera à nouveau en veille.

Différences entre DVD+ et DVD-

D’une manière générale la méthode d’adressage utilisée par les DVD+R (modulation de phase) possède une meilleure résistance aux perturbations électromagnétiques que la méthode des pré-pits. En effet, lors de la gravure, le graveur doit également lire les pré-pits afin de positionner correctement les données sur le support. Or, la lumière émise par le laser peut provoquer des perturbations.

D’autre part, étant donné la période correspondant à la longueur d’un pré-pit (1T), les pré-pits sont d’autant plus difficiles à détecter que la vitesse de lecture est élevée. Il n’est donc pas étonnant que le premier graveur 16x commercialisé ait été au format DVD+RW.

Ainsi, le format DVD+R(W), bénéficiant de spécifications plus récentes, propose de meilleures performances ainsi que des fonctionnalités supplémentaires. En contrepartie, le format DVD-R(W) est ratifié par le DVD Forum et correspond au format initial, si bien qu’une majorité de lecteurs (notamment de salon) sont compatibles.

Les graveurs de DVD supportent généralement les deux formats de disques. En conclusion, compte tenu de sa meilleure compatibilité avec les platines de salon, le format DVD-R(W) est à privilégier pour la création de DVD Vidéo, tandis que le format DVD+R(W) comporte des avantages pour la création de DVD de données.

DVD DL

Le terme «DVD DL» (DVD Dual Layer) désigne les DVD enregistrables double couche. Ces supports, proposant une plus grande capacité de stockage que les DVD simple couche, utilisent une technologie proche des DVD-9 (DVD pressés double couche).

Plan des zones des DVD

Il y a six zones différents dans le monde, chacune de ces zones possède une couleur différente pour vous permettre de facilement les identifier. Un DVD de zone 1 ne peut pas être lu sur un lecteur DVD de zone 2 (à moins que le système de zone ne soit annulé).

structure cd 12

Les prochaines évolutions

Blu-ray Disc (source TDK)

Laser bleu-violet

Le format Blu-ray Disc utilise un laser bleu violet de plus courte longueur d’onde permettant ainsi des capacités de stockage plus importantes. Comparé au format CD fonctionnant avec un laser infrarouge d’une longueur d’onde de 720 nm et au format DVD fonctionnant avec un laser rouge d’une longueur d’onde de 650 nm, le format Blu-ray Disc fonctionne avec un laser bleu violet d’une longueur d’onde de tout juste 405 nm. Un nm correspond à un millionième de millimètre. Grâce à la plus courte longueur d’onde du laser bleu violet, les empreintes d’enregistrement (alvéoles) sont de plus petite taille et permettent ainsi d’augmenter radicalement le volume de données sur le Blu-ray Disc par rapport aux CD et aux DVD.

Blue-ray 01

Structure du disque

La structure du Blu-ray Disc est radicalement différente de celle des CD et DVD. La couche d’enregistrement du Blu-ray Disc est recouverte d’un couche protectrice de seulement 0,1mm d’épaisseur (Cover Layer), ce qui permet d’obtenir une distance optimale entre la piste de données et le système optique du lecteur. Cette même couche est de 1.2mm pour un CD et 0.6mm pour un DVD.

Blue-ray 02

La combinaison de cette structure spéciale et du laser bleu violet permet une densité de données très grande. Les pistes de données d’un Blu-ray Disc se trouvent à une distance de 0,32µm contre 0,74µm (1µm = 1/1000mm) pour les DVD. Le rayon laser bleu violet ne mesure qu’environ un cinquième du rayon laser rouge des DVD et permet ainsi une densité de données cinq fois plus élevée.

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LE HD DVD (Source TOSHIBA)

Fonctionnement

Le HD DVD partage la même structure de base que le DVD avec son collage recto-verso de deux substrats de 120 mm de diamètre et de 0,6 mm d’épaisseur chacun. A l’instar de la technologie DVD, le HD DVD enregistre des informations comme une série de trous microscopiques disposés dans une longue spirale sur le disque. Les données sont écrites sur une couche à 0,6 mm de la surface. Cela signifie que les disques HD DVD peuvent être créés avec les mêmes méthodes de fabrication que celles utilisées actuellement pour la technologie DVD. Le HD DVD est donc compatible avec le DVD, le lecteur HD DVD peut également lire les DVD. Que HD DVD 01différencie le HD DVD du DVD ? La réponse est simple.

Contrairement au DVD qui se base sur la technologie laser rouge, le HD DVD utilise la technologie laser bleu pour augmenter la capacité de stockage. Avec une longueur d’ondes moins élevée de 405 nanomètres (par rapport à 650 nanomètres pour le DVD), la technologie laser bleu permet de stocker plus de données sur un disque HD DVD. Les longueurs d’ondes moins élevées sont essentielles car elles subissent moins de diffraction, ce qui permet une concentration plus étroite sur la surface de lecture/écriture. Considérez-le comme la différence entre l’écriture avec un marqueur magique et un stylo à bille à fine pointe. Le HD DVD représente l’écriture claire, fine et précise du stylo à bille. La technologie du laser bleu permet donc d’écrire et de stocker un plus grand nombre de données sur un disque du même diamètre que le DVD standard actuel.

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…. et le gagnant est : Blu-ray puisque ce jour Toshiba a décidé d’abandonner la production de HD-DVD après avoir été laché par les majors hollywoodiens et les principaux distributeurs : origine ‘le monde du 19/2/2008″

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