Disque compact - Définition

Détails physiques

Les disques compacts sont constitués d’une galette de polycarbonate de 1,2 millimètre d’épaisseur recouvert d’une fine couche d’aluminium (au début, c’était d’une couche d’or et c’est encore le cas actuellement sur les disques à longue durée de vie) protégée par un film de laque. Ce film peut aussi être imprimé pour illustrer le disque. Les techniques d’impression sont l’offset et la sérigraphie. Les différentes couches sont déposées par la machine sous l'état liquide sur le pourtour du centre du disque et réparties sur la surface par la force centrifuge, afin de garantir une répartition uniforme.

Les informations sur un CD standard sont codées sur une piste d’alvéoles en spirale moulée dans le polycarbonate. Chaque alvéole mesure environ entre 125 nm (0,000000125 m) et 500 nm de large et varie entre 833 nm et 3,5 µm en longueur. L’espace entre les pistes est de 1,6 µm. Pour se donner une idée des dimensions, si le disque était mis à l’échelle d’un stade de foot, un alvéole aurait la taille d’un grain de sable. La spirale commence au centre du disque pour se terminer en périphérie, ce qui autorise plusieurs tailles de disques.

Un CD est lu par une diode laser de 780 nm de longueur d’onde à travers la couche de polycarbonate (diamètre du spot : 1,04 µm). La différence de profondeur entre un alvéole (creux) et la surface plane (bosse) est d’un quart la longueur d’onde du laser, ce qui permet d’avoir un déphasage d’une demi-longueur d’onde entre une réflexion du laser dans un alvéole et sur la surface plane. L’interférence destructive causée par cette réflexion réduit l’intensité de la lumière réfléchie dans un alvéole comparée à une réflexion sur la surface plane. En mesurant cette intensité avec une photodiode, on est capable de lire les données sur le disque.

Les creux et les bosses ne représentent pas les 0 et les 1 des informations binaires. C’est le passage d’un creux à une bosse ou d’une bosse à un creux qui indique un 1. S’il n’y a pas de passage bosse-creux, alors il s’agit d’un 0. On appelle cela un front. Voir le codage Miller.

Ensuite, ces données passent à la moulinette EFM (Eight-to-Fourteen Modulation) utilisée lors du codage les données audionumériques en données numériques pour CD audio, pour finalement obtenir les données audionumériques brutes.

Image AFM d'un CD

Image MEB d'un CD

CD avec couche métallique enlevée

Capacité de stockage et vitesse

Les spécifications du disque compact recommandent une vitesse linéaire de 1,22 m/s (soit 500 tours par minute au centre passage de la diode laser près du bord intérieur de la surface réfléchissante, et 200 tours par minute au bord extérieur de celle-ci) et un pas entre les pistes de 1,59 µm. Cela conduit à un CD audio de 74 minutes sur un disque de 120 mm ou environ 650 Mio (682 Mo) de données sur un CD-ROM.

Néanmoins, afin d’autoriser des variations dans la fabrication des supports, il y a une tolérance dans la densité des pistes. En fabriquant délibérément des disques de plus haute densité, on peut augmenter la capacité et rester très proche des spécifications du CD. En utilisant une vitesse linéaire de 1,1975 m/s et un pas entre les pistes de 1,497 µm, on atteint une nouvelle capacité maximale de 79 minutes et 40 secondes ou 702 Mio (737 Mo). Bien que ces disques possèdent une légère variation de fabrication, ils sont très souvent lus par les lecteurs et seul un très faible nombre de lecteurs les rejettent.

Il existe des disques enregistrables de 90 et 99 minutes, cela en augmentant la densité des pistes. Mais d’autres problèmes se présentent. Le premier est que la capacité maximale qu’un disque peut annoncer lui-même, en accord avec les spécifications du CD-R, est inférieure à 80 minutes. Le second est que les marqueurs de temps entre 90 et 99 minutes sur les disques sont normalement réservés pour indiquer au lecteur qu’il lit le début du disque et non la fin. Ces problèmes sont fonction des fabricants de disques, des graveurs et des logiciels de gravure. Les disques de plus de 80 minutes sont donc réservés à un marché de niche.

Une autre technique pour augmenter la capacité d’un disque est d’écrire dans le préambule et dans la fin du disque qui sont normalement prévus pour indiquer les limites du disque. Cela permet d’étendre la capacité d’une ou deux minutes, mais cela peut provoquer des problèmes de lecture quand la fin du disque est atteinte.