Les disques compacts optiques ont été rendus disponibles au grand public en 1982, mais un prototype a vu le jour un peu plus tôt - en 1979. À l'origine, les compacts ont été développés pour remplacer les disques vinyles, offrant un support de meilleure qualité et plus fiable. On considère que les disques laser sont le fruit d'un travail collaboratif entre deux sociétés technologiques - la japonaise Sony et la néerlandaise Philips.
La technologie de base des « lasers froids », qui a rendu possible l'apparition des disques laser, a été développée par des scientifiques soviétiques. et . Pour leur invention, ils ont reçu le prix Nobel. Par la suite, la technologie a évolué, et dans les années 70, Philips a développé un procédé d'enregistrement des disques compacts, posant ainsi les fondations du CD. Au départ, les ingénieurs de l'entreprise ont créé l'ALP (audio long play) comme alternative aux disques vinyles.
Le diamètre des disques ALP était d'environ 30 centimètres. Un peu plus tard, les ingénieurs ont réduit le diamètre des disques, ce qui a ramené le temps de lecture à 1 heure. Les disques laser et le dispositif de lecture qui leur était associé ont été par Philips en 1979. Après cela, la société a cherché un partenaire pour poursuivre le projet - les développeurs voyaient cette technologie comme internationale, et il était difficile de la développer et de la populariser par leurs propres moyens.
Le commencement de tout
La direction a décidé d'essayer d'établir des contacts avec des entreprises technologiques du Japon, qui était alors à la pointe des technologies hi-end. Pour ce faire, des délégués de Philips se sont rendus dans le pays, où ils ont réussi à rencontrer le président de Sony, qui s'est montré intéressé par la technologie.
Presque immédiatement, une L'équipe d'ingénieurs de Philips-Sony a élaboré les premières spécifications de la technologie. Le vice-président de Sony a insisté sur l'augmentation de la capacité du disque, souhaitant que le compact puisse contenir la neuvième symphonie de Beethoven, ce qui a conduit à une extension de sa durée de 1 heure à 74 minutes (certains pensent que c'est simplement une belle histoire marketing). La capacité de données pouvant être stockées sur un tel disque était de 640 Mo. Les ingénieurs ont également défini les paramètres de qualité sonore. Par exemple, la fréquence d'échantillonnage des signaux stéréo a été réglementée à 44,1 kHz (pour un seul canal 22,05 kHz) avec une résolution de 16 bits. C'est ainsi qu'est né le standard Red Book.
Le nom de la nouvelle technologie n'est pas apparu par hasard : il a été choisi parmi plusieurs options, notamment Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Finalement, les développeurs ont combiné deux noms pour obtenir le hybride Compact Disc. Ce nom a également été choisi en raison de la popularité croissante des cassettes audio (technologie ).
Philips et Sony ont également joué un rôle majeur dans le développement de la spécification des premiers disques compacts numériques, qui a été appelée Yellow Book ou CD-ROM. La nouvelle spécification a permis non seulement de stocker de l'audio, mais aussi des données textuelles et graphiques sur les disques. Le type de disque était déterminé automatiquement lors de la lecture de l'en-tête. Le problème était que le disque compact répondant aux normes du Yellow Book ne pouvait fonctionner qu'avec un certain type de lecteurs, qui n'étaient pas universels.
Le 17 août 1982, la première CD a été fabriquée à l'usine Philips dans la ville allemande de Langenhagen. L'album enregistré sur le disque était du groupe ABBA. Il convient de noter que le revêtement laqué des premiers disques n'était pas de très bonne qualité, si bien que les clients endommageaient souvent les compacts. Au fil du temps, la qualité des disques s'est améliorée. Pendant les premières années, ils étaient utilisés exclusivement avec des équipements hi-fi, remplaçant les disques vinyles et les cassettes.
Depuis 2000, des disques de 700 Mo ont commencé à apparaître sur le marché, permettant d'enregistrer de l'audio d'une durée totale allant jusqu'à 80 minutes. Ils ont complètement remplacé les disques de 650 Mo. Il existe également des supports de 800 Mo, mais ils ne sont pas compatibles avec tous les lecteurs, donc ces disques n'ont pas connu de large diffusion. L'augmentation de l'espace de stockage disponible a été rendue possible grâce à la réduction de l'espacement entre les pistes. Par exemple, pour les disques de 650 Mo, l'espacement entre les pistes est de 1,7 µm, tandis que pour les disques de 800 Mo, ce chiffre est réduit à 1,5 µm. De plus, pour les premiers, la vitesse est de 1,41 m/s, tandis que pour les seconds, elle est de 1,39 m/s.
Comment cela fonctionne
Le disque est composé de plusieurs couches. La base est en polycarbonate, d'une épaisseur de 1,2 mm et d'un diamètre de 120 mm. Sur cette base se trouve une autre couche – un métal (qui peut être de l'or, de l'argent ou, le plus souvent, de l'aluminium). Ensuite, la couche métallique est protégée par un vernis sur lequel est appliquée une illustration. La base protège efficacement la couche métallique, de sorte que de profondes rayures entravent la lecture. Le diamètre du trou dans le disque est de 15 mm.
Le format de stockage des données pour les disques est (qui a été mentionné précédemment). Les erreurs de lecture sont corrigées à l'aide du code de Reed-Solomon, de sorte que de légères rayures n'affectent pas la lisibilité du disque.
Les données sont écrites sur le disque sous forme d'une piste spiralée composée de soi-disant pits (dépressions), qui sont pressés dans la base en polycarbonate. La profondeur de chaque pit est d'environ 100 nm, la largeur – 500 nm. La longueur d'un pit varie de 850 nm à 3,5 µm. Les pits dispersent ou absorbent la lumière, tandis que la base la reflète. Ainsi, le disque enregistré est un excellent exemple de réseau diffractif réfléchissant.
Le disque est lu à l'aide d'un faisceau laser d'une longueur d'onde de 780 nm, émis par un laser à semi-conducteur. Le principe de lecture repose sur l'enregistrement de la variation de l'intensité de la lumière réfléchie. Ainsi, le faisceau laser converge sur la couche d'information, le diamètre du spot lumineux étant alors de 1,2 µm. Le signal maximal est enregistré entre les pits. Lorsqu'il atteint un pit, une faible intensité de lumière est enregistrée. Les variations d'intensité sont converties en signal électrique, avec lequel l'équipement fonctionne.
Comment un disque est-il créé
- La première étape consiste à préparer les données pour le lancement en série ;
- La photolithographie est la deuxième étape, elle consiste à créer un moule de disque. Un disque en verre est d'abord créé, sur lequel une couche de matériau photo-résistif est appliquée, et c'est là que l'information est enregistrée. Le matériau modifie ses propriétés physico-chimiques sous l'effet de la lumière ;
- L'enregistrement des données s'effectue à l'aide d'un faisceau laser. Lorsqu'on augmente la puissance du laser (lorsqu'il faut créer un pit), les liaisons chimiques des molécules du matériau photo-résistif se détruisent et il se fige ;
- Le photo-résist est gravé (de différentes manières, allant de la plasma à l'acide), les zones non touchées par l'action du laser sont enlevées de la matrice ;
- Le disque est placé dans un bain galvanique, où une couche de nickel est déposée sur sa surface ;
- Les disques sont estampés par moulage sous pression, en utilisant le disque en verre original comme modèle ;
- Ensuite, un métal est pulvérisé sur la couche d'information ;
- Un vernis protecteur est appliqué sur la face externe, sur lequel une image graphique est ensuite ajoutée.
Et qu'en est-il des CD-RW ?
Le CD-RW est un type de disque compact qui est apparu en 1997. À l'origine, la norme était appelée (CD-E, disque compact effaçable).
C'était une véritable révolution dans le domaine de l'enregistrement et du stockage d'informations. En effet, obtenir un support d'information bon marché et de grande capacité était le rêve de milliers d'ingénieurs et d'utilisateurs. Le CD-RW ressemble en structure et en principe de fonctionnement à un CD ordinaire, mais la couche d'écriture est différente — il s'agit d'un alliage spécialisé de chalcogénides. L'argent, l'indium, le bismuth et le tellure sont généralement utilisés. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de sa température de fusion, cet alliage passe de l'état cristallin à l'état amorphe.
La transition de phase est ici réversible, ce qui constitue la base du processus d'écriture. L'épaisseur de la couche active du disque est de seulement 0,1 µm, ce qui permet au laser d'agir facilement sur la matière. Le processus d'écriture se déroule sous l'effet d'un faisceau laser, la couche active passant dans un état fondu (les zones touchées par le laser). Ensuite, la chaleur diffuse dans le substrat, et le fondu devient amorphe. Les segments amorphes voient leurs caractéristiques changer, comme la permittivité diélectrique, le coefficient de réflexion et, par conséquent, l'intensité de la lumière réfléchie. Cette dernière contient des informations sur l'écriture sur le disque. La lecture s'effectue grâce à un laser de moindre puissance, qui ne peut pas influencer la couche active. Lors de l'écriture, la couche active est chauffée à 200 degrés Celsius, ce qui lui permet de subir à nouveau une transition de phase vers l'état cristallin.
L'utilisation répétée des CD-RW entraîne une fatigue mécanique de la couche de travail. C'est pourquoi les ingénieurs qui ont développé cette technologie ont utilisé des matériaux ayant un faible coefficient d'accumulation de fatigue. Un CD-RW peut supporter environ mille cycles de réécriture.
DVD — encore plus de capacité !
Les premiers DVD sont apparus au Japon en 1996, en réponse à la demande des utilisateurs et des entreprises cherchant des supports de plus en plus capacitaires. Au départ, les disques haute capacité étaient développés simultanément par plusieurs entreprises. Deux directions indépendantes de développement sont nées : le Multimedia Compact Disc (Philips et Sony) et le Super Disc (8 grandes corporations, dont Toshiba et Time Warner). Peu après, les deux directions ont fusionné sous l'influence de la société IBM, qui a convaincu ses partenaires de ne pas répéter les événements de la « guerre des formats », un conflit pour la priorité entre les standards de cassettes vidéo « Video Home System » et « Betamax ».
La technologie a été annoncée en septembre 1995, et au cours de la même année, les développeurs ont publié les spécifications. Le premier graveur DVD a vu le jour en 1997.
Il a été possible d'augmenter la capacité d'enregistrement tout en conservant les mêmes dimensions grâce à l'utilisation d'un laser rouge d'une longueur d'onde de 650 nm. L'espacement des pistes est alors deux fois moins important que celui des CD, soit 0,74 µm.
Blu-Ray — le support optique le plus moderne.
Une autre forme de support optique avec une densité d'enregistrement des données beaucoup plus élevée que celle des CD ou des DVD. La norme a été développée par le consortium international BDA. Le premier prototype est apparu en octobre 2000.
La technologie prévoit l'utilisation d'un laser à ondes courtes (longueur d'onde 405 nm), d'où provient le nom. La lettre « e » a été supprimée, car l'expression blue ray est d'usage courant en anglais et ne peut être brevetée. L'utilisation d'un laser bleu (violet) a permis de réduire la largeur de la piste à 0,32 µm, augmentant ainsi la densité d'enregistrement des données. La vitesse de lecture du support a été augmentée à 432 Mbit/s.
UDF — format de disque universel
UDF est une spécification de format de système de fichiers qui est indépendante du système d'exploitation. Elle a été conçue pour stocker des fichiers sur des supports optiques — tant des CD que des DVD et Blu-Ray. UDF n'a pas de limite de 2 et 4 Go pour les fichiers enregistrés, ce qui rend ce format parfait pour les disques de grande capacité — DVD et Blu-Ray.
Disques optiques et internet
Les entreprises technologiques continuent d'améliorer les disques optiques. Ainsi, Sony et Panasonic ont réussi en 2016 à augmenter la capacité des supports optiques à 3,3 To. De plus, la fonctionnalité des disques est maintenue, selon les représentants de Sony, pendant jusqu'à 100 ans.
Cependant, tous les types de disques optiques perdent progressivement en popularité — avec le développement d'internet, le besoin pour les utilisateurs de stocker des données sur des disques disparaît. Les informations peuvent être stockées dans le cloud, ce qui est beaucoup plus pratique (la sécurité en est une autre question). Les disques compacts ne sont déjà plus aussi populaires qu'il y a quelques années, mais un oubli complet (comme pour les cassettes audio) ne les menace probablement pas — ils seront utilisés pour créer des archives d'informations importantes pour les entreprises.
Si des disques optiques d'un téraoctet sont produits en série, leur utilisation sera limitée — peut-être seront-ils utilisés pour distribuer des films en 4K et des jeux modernes avec divers bonus. Mais ils seront principalement utilisés pour créer des sauvegardes. Et si Sony dit vrai sur la durabilité des données enregistrées pendant un siècle, les entreprises utiliseront cette nouvelle technologie de manière très active.
Source : habr.com
