Disque compact -
Compact disc

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Disque compact
Disque compact wordmark.svg
Disque compact OD.svg
La surface lisible d'un disque compact comprend une piste en spirale enroulée suffisamment étroitement pour provoquer la diffraction de la lumière dans un spectre visible complet .
Type de support Disque optique
Codage Divers
Capacité Typiquement jusqu'à 700 Mo (jusqu'à 80 minutes d'audio)
Laser à semi-conducteur à longueur d'onde de 780 nm ( infrarouge et bord rouge ) (les premiers joueurs utilisaient des lasers à hélium-néon ), 1 200 Kbit /s (1×)
Laser à semi-conducteur à longueur d'onde de 780 nm (infrarouge et bord rouge) dans des formats enregistrables CD-R et CD-RW , moule pressé (estampille) dans des formats en lecture seule
Standard Livres arc-en-ciel
Développé
 
par
Philips , Sony
Usage Stockage audio et données
étendu
 
à
CD-RW
DVD
Super Audio CD
Publié
.

Le format a ensuite été adapté pour le stockage de données ( CD-ROM ). Plusieurs autres formats ont été dérivés de ceux-ci, y compris le stockage de données audio et de données ( CD-R ), les supports réinscriptibles ( CD-RW ), les CD vidéo (VCD), les Super Video CD (SVCD), les Photo CD , les Picture CD , Disque compact interactif ( CD-i ) et CD de musique amélioré .

Les CD standard ont un diamètre de 120 millimètres (4,7 pouces) et sont conçus pour contenir jusqu'à 74 minutes d' audio numérique stéréo non compressé ou environ 650  Mo de données. La capacité est systématiquement étendue à 80 minutes et 700  Mo en organisant plus de données étroitement sur le même disque de taille. Le Mini CD a différents diamètres allant de 60 à 80 millimètres (2,4 à 3,1 pouces) ; ils sont parfois utilisés pour des CD singles , stockant jusqu'à 24 minutes d'audio ou fournissant des pilotes de périphériques .

, qui contenait généralement 10 Mo. En 2010, les disques durs offraient généralement autant d'espace de stockage qu'un millier de CD, alors que leurs prix avaient chuté au niveau des produits de base. En 2004, les ventes mondiales de CD audio, CD-ROM et CD-R ont atteint environ 30 milliards de disques. En 2007, 200 milliards de CD avaient été vendus dans le monde.

Détails physiques

Schéma des couches CD
  1. Une couche de disque en polycarbonate a les données codées à l'aide de bosses.
  2. Une couche brillante reflète le laser.
  3. Une couche de laque protège la couche brillante.
  4. L'illustration est sérigraphiée sur le dessus du disque.
  5. Un faisceau laser lit le CD et est réfléchi vers un capteur, qui le convertit en données électroniques

Un CD est fait de plastique polycarbonate de 1,2 millimètre (0,047 pouce) d'épaisseur et pèse de 14 à 33 grammes. Du centre vers l'extérieur, les composants sont : le trou de broche central (15 mm), la première zone de transition (bague de serrage), la zone de serrage (bague d'empilage), la deuxième zone de transition (bande miroir), le programme (données) zone, et la jante. La zone de programme intérieure occupe un rayon de 25 à 58 mm.

Une fine couche d' aluminium ou, plus rarement, d' or est appliquée sur la surface, la rendant réfléchissante. Le métal est protégé par un film de laque normalement enduit par rotation directement sur la couche réfléchissante. L'étiquette est imprimée sur la couche de laque, généralement par sérigraphie ou impression offset .

Puits et terres d'un disque compact sous un microscope

Les données du CD sont représentées sous la forme de minuscules indentations appelées creux , codées dans une piste en spirale moulée dans le haut de la couche de polycarbonate. Les zones entre les fosses sont appelées terres . Chaque fosse mesure environ 100  nm de profondeur sur 500 nm de largeur et varie de 850 nm à 3,5  µm de longueur. La distance entre les pistes (le pas ) est de 1,6 µm.

Lors de la lecture d'un CD audio, un moteur dans le lecteur de CD fait tourner le disque à une vitesse de balayage de 1,2 à 1,4 m/s ( vitesse linéaire constante , CLV) - ce qui équivaut à environ 500 tr/min à l'intérieur du disque et environ 200 tr/min au bord extérieur. La piste du CD commence à l'intérieur et tourne en spirale vers l'extérieur, de sorte qu'un disque lu du début à la fin ralentit sa vitesse de rotation pendant la lecture.

Comparaison de divers supports de stockage optique

La surface du programme est de 86,05 cm 2 et la longueur de la spirale enregistrable est de

86,05 cm 2 / 1,6 µm =
5,38 km.
Avec une vitesse de balayage de 1,2 m/s, le temps de lecture est de 74 minutes, soit 650 Mo de données sur un CD-ROM. Un disque avec des données légèrement plus denses est toléré par la plupart des lecteurs (bien que certains anciens échouent). L'utilisation d'une vitesse linéaire de 1,2 m/s et d'un pas de piste plus étroit de 1,5 µm augmente le temps de lecture à 80 minutes et la capacité de données à 700 Mo.

Il s'agit d'une microphotographie des creux sur le bord intérieur d'un CD-ROM ;  Exposition de 2 secondes sous lumière fluorescente visible.
Les creux d'un CD mesurent 500 nm de large, entre 830 nm et 3 000 nm de long et 150 nm de profondeur.
, un signal modulé est lu à partir du disque.

Pour s'adapter au motif en spirale des données, le laser est placé sur un mécanisme mobile à l'intérieur du plateau de disque de n'importe quel lecteur de CD. Ce mécanisme prend généralement la forme d'un traîneau qui se déplace le long d'un rail. Le traîneau peut être entraîné par un engrenage à vis sans fin ou un moteur linéaire . Lorsqu'un engrenage à vis sans fin est utilisé, un deuxième moteur linéaire à plus courte course, sous la forme d'une bobine et d'un aimant, effectue des ajustements de position précis pour suivre les excentricités dans le disque à grande vitesse. Certains lecteurs de CD (en particulier ceux fabriqués par Philips dans les années 1980 et au début des années 1990) utilisent un bras oscillant similaire à celui d'un gramophone. Ce mécanisme permet au laser de lire les informations du centre vers le bord d'un disque sans avoir à interrompre la rotation du disque lui-même.

Lecteur de CD Philips CDM210
).

Intégrité

Les CD sont susceptibles d'être endommagés lors de la manipulation et de l'exposition à l'environnement. Les piqûres sont beaucoup plus proches du côté étiquette d'un disque, ce qui permet aux défauts et aux contaminants sur le côté clair d'être flous pendant la lecture. Par conséquent, les CD sont plus susceptibles de subir des dommages sur le côté étiquette du disque. Les rayures sur le côté transparent peuvent être réparées en les remplissant avec du plastique réfractif similaire ou par un polissage soigneux. Les bords des CD sont parfois incomplètement scellés, permettant aux gaz et aux liquides d'entrer dans le CD et de corroder la couche réfléchissante métallique et/ou d'interférer avec la focalisation du laser sur les creux, une condition connue sous le nom de pourriture du disque . Il a été découvert que le champignon Geotrichum candidum, dans des conditions de chaleur et d'humidité élevées, consomme le plastique polycarbonate et l'aluminium présents dans les CD.

défectueux .

L'analyse des erreurs peut prédire de manière fiable les pertes de données causées par la détérioration du support. La prise en charge de l'analyse des erreurs varie selon les fournisseurs et les modèles de lecteurs de disques optiques , et l' analyse d'erreurs étendue (appelée "analyse d'erreurs avancée" dans Nero DiscSpeed ) n'est disponible que sur Plextor et certains lecteurs optiques BenQ jusqu'à présent, à partir de 2020.

Formes et diamètres des disques

Comparaison de plusieurs formes de stockage sur disque affichant des pistes (non à l'échelle) ; le vert indique le début et le rouge la fin.
* Certains graveurs CD-R(W) et DVD-R(W)/DVD+R(W) fonctionnent en modes ZCLV, CAA ou CAV.
sur un seul disque.

Kees Schouhamer Immink a reçu un Emmy Award technique personnel pour ses contributions aux technologies de codage des disques compacts, DVD et Blu-ray .

C'est un mythe selon Kees Immink , car le format du code EFM n'avait pas encore été décidé en décembre 1979, lorsque la décision d'adopter le 120 mm fut prise. L'adoption de l' EFM en juin 1980 a permis 30 % de temps de lecture en plus, ce qui aurait entraîné 97 minutes pour un diamètre de 120 mm ou 74 minutes pour un disque aussi petit que 100 millimètres (3,9 pouces). Au lieu de cela, cependant, la densité de l'information a été réduite de 30 pour cent pour maintenir le temps de jeu à 74 minutes. Le diamètre de 120 mm a été adopté par des formats ultérieurs, notamment Super Audio CD , DVD , HD DVD et Blu-ray Disc. Les disques de 80 millimètres (3,1 pouces) de diamètre (« Mini CD ») peuvent contenir jusqu'à 24 minutes de musique ou 210 Mo.

grandeur physique Capacité audio Capacité de données du CD-ROM Définition
120 mm 74 à 80 minutes 650-700  Mo Taille standard
80 mm 21–24 minutes 185–210 Mo Format mini-CD
80×54 mm – 80×64 mm ~6 minutes 10–65 Mo Format "carte de visite"

Format logique

CD audio

peut cependant avoir des formats de fichiers audio avec un son mono.

R à W sur le disque, qui peuvent stocker environ 31 mégaoctets.

chantent avec. Le format CD+G profite des canaux R à W. Ces six bits stockent les informations graphiques.

CD + Extended Graphics (CD+EG, également connu sous le nom de CD+XG) est une variante améliorée du format Compact Disc + Graphics (CD+G). Comme CD+G, CD+EG utilise les fonctionnalités de base du CD-ROM pour afficher des informations textuelles et vidéo en plus de la musique en cours de lecture. Ces données supplémentaires sont stockées dans les canaux de sous-code RW. Très peu de disques CD+EG, voire aucun, ont été publiés.

Super CD audio

.

Les titres au format SACD peuvent être publiés sous forme de disques hybrides ; ces disques contiennent le flux audio SACD ainsi qu'une couche de CD audio standard qui est lisible dans les lecteurs de CD standard, les rendant ainsi rétrocompatibles.

CD-MIDI

Le CD- MIDI est un format utilisé pour stocker des données de performances musicales qui, lors de la lecture, sont exécutées par des instruments électroniques qui synthétisent l'audio. Par conséquent, contrairement au CD-DA original du Red Book , ces enregistrements ne sont pas des enregistrements audio échantillonnés numériquement. Le format CD-MIDI est défini comme une extension du Red Book original .

CD ROM

optiques non volatiles utilisant le même format physique que les disques compacts audio, lisibles par un ordinateur avec un CD-ROM. conduire.

CD vidéo

Le CD vidéo (vidéo numérique VCD, View CD et Compact Disc) est un format numérique standard permettant de stocker des supports vidéo sur un CD. Les VCD peuvent être lus sur des lecteurs VCD dédiés, la plupart des lecteurs DVD-Vidéo modernes , des ordinateurs personnels et certaines consoles de jeux vidéo. La norme VCD a été créée en 1993 par Sony, Philips, Matsushita et JVC et est appelée la norme White Book .

La qualité globale de l'image est censée être comparable à la vidéo VHS . Une vidéo VCD mal compressée peut parfois être de moins bonne qualité que la vidéo VHS, mais le VCD présente des artefacts de bloc plutôt que du bruit analogique et ne se détériore pas davantage à chaque utilisation. La résolution 352×240 (ou SIF ) a été choisie car elle correspond à la moitié de la résolution verticale et à la moitié de la résolution horizontale de la vidéo NTSC. 352 × 288 correspond également à une résolution PAL/SECAM d'un quart. Cela se rapproche de la résolution (globale) d'une bande VHS analogique, qui, bien qu'elle ait le double du nombre de lignes de balayage (verticales), a une résolution horizontale beaucoup plus faible.

Super CD vidéo

Super Video CD (Super Video Compact Disc ou SVCD) est un format utilisé pour stocker des supports vidéo sur des disques compacts standard. Le SVCD a été conçu comme un successeur du VCD et une alternative au DVD-Vidéo et se situe quelque part entre les deux en termes de capacité technique et de qualité d'image.

Le SVCD a deux tiers de la résolution du DVD et plus de 2,7 fois la résolution du VCD. Un disque CD-R peut contenir jusqu'à 60 minutes de vidéo au format SVCD de qualité standard. Bien qu'aucune limite spécifique sur la longueur de la vidéo SVCD ne soit imposée par la spécification, il faut réduire le débit binaire vidéo, et donc la qualité, pour accueillir de très longues vidéos. Il est généralement difficile de faire tenir plus de 100 minutes de vidéo sur un seul SVCD sans subir une perte de qualité significative, et de nombreux lecteurs matériels sont incapables de lire des vidéos avec un débit binaire instantané inférieur à 300 à 600 kilobits par seconde.

CD de photos

Photo CD est un système conçu par Kodak pour numériser et stocker des photos sur un CD. Lancés en 1992, les disques ont été conçus pour contenir près de 100 images, impressions numérisées et diapositives de haute qualité à l'aide d'un codage exclusif spécial. Les CD de photos sont définis dans le Beige Book et sont également conformes aux spécifications CD-ROM XA et CD-i Bridge. Ils sont destinés à être lus sur des lecteurs CD-i, des lecteurs Photo CD et sur tout ordinateur équipé d'un logiciel adapté (quel que soit le système d'exploitation ). Les images peuvent également être imprimées sur du papier photographique avec une machine spéciale Kodak. Ce format ne doit pas être confondu avec Kodak Picture CD , qui est un produit de consommation au format CD-ROM.

CD-i

été ajoutée pour créer des disques compatibles CD-i accessibles par les lecteurs de CD-ROM classiques.

Prêt pour CD-i

de la piste 1. Ce format était censé être plus compatible avec les anciens lecteurs de CD audio.

CD de musique amélioré (CD+)

Enhanced Music CD, également connu sous le nom de CD Extra ou CD Plus, est un format qui combine des pistes audio et des pistes de données sur le même disque en mettant des pistes audio dans une première session et des données dans une seconde session. Il a été développé par Philips et Sony et est défini dans le Blue Book .

Disque Vinyle

VinylDisc est l'hybride d'un CD audio standard et d' un disque vinyle . La couche de vinyle sur la face étiquette du disque peut contenir environ trois minutes de musique.

Fabrication

Des piqûres individuelles sont visibles sur l'échelle micrométrique.
commercialisé des MP3 pour 0,99 $ et des albums pour 9,99 $. Le surcoût, cependant, pour produire un MP3 est négligeable.

Disques compacts inscriptibles

CD enregistrable

700  Mo de CD-R à côté d'un porte- mine pour l'échelle

Les disques compacts enregistrables, les CD-R , sont moulés par injection avec une spirale de données « vierge ». Un colorant photosensible est ensuite appliqué, après quoi les disques sont métallisés et laqués. Le laser d'écriture de l' enregistreur de CD change la couleur du colorant pour permettre au laser de lecture d'un lecteur de CD standard de voir les données, comme il le ferait avec un disque estampé standard. Les disques résultants peuvent être lus par la plupart des lecteurs de CD-ROM et lus par la plupart des lecteurs de CD audio. Les CD-R suivent la norme Orange Book .

Les enregistrements sur CD-R sont conçus pour être permanents. Au fil du temps, les caractéristiques physiques du colorant peuvent changer, provoquant des erreurs de lecture et une perte de données jusqu'à ce que le périphérique de lecture ne puisse pas récupérer avec les méthodes de correction d'erreur. Les erreurs peuvent être prédites à l'aide du balayage des erreurs de surface . La durée de vie nominale est de 20 à 100 ans, selon la qualité des disques, la qualité du lecteur d'écriture et les conditions de stockage. Cependant, des tests ont démontré une telle dégradation de certains disques en aussi peu que 18 mois dans des conditions de stockage normales. Cet échec est connu sous le nom de pourriture du disque , pour laquelle il existe plusieurs raisons, principalement environnementales.

Le CD audio enregistrable est conçu pour être utilisé dans un enregistreur de CD audio grand public. Ces enregistreurs de CD audio grand public utilisent le SCMS ( Serial Copy Management System ), une des premières formes de gestion des droits numériques (DRM), pour se conformer à l'AHRA ( Audio Home Recording Act ). Le CD audio enregistrable est généralement un peu plus cher que le CD-R en raison d'un volume de production inférieur et d'une redevance AHRA de 3 % utilisée pour indemniser l'industrie de la musique pour la réalisation d'une copie.

Le CD enregistrable haute capacité est un format d'enregistrement à plus haute densité qui peut contenir 20 % de données en plus que les disques conventionnels. La capacité supérieure est incompatible avec certains enregistreurs et logiciels d'enregistrement.

CD réinscriptible

.

Le CD audio réinscriptible est conçu pour être utilisé dans un enregistreur de CD audio grand public, qui n'acceptera pas (sans modification) les disques CD-RW standard. Ces enregistreurs de CD audio grand public utilisent le Serial Copy Management System (SCMS), une première forme de gestion des droits numériques (DRM), pour se conformer à l' Audio Home Recording Act (AHRA) des États-Unis . Le CD audio réinscriptible est généralement un peu plus cher que le CD-R en raison (a) d'un volume plus faible et (b) d'une redevance AHRA de 3 % utilisée pour dédommager l'industrie de la musique pour la réalisation d'une copie.

Protection contre la copie

DRM .

Voir également

Les références

Lectures complémentaires